JP2013531597A - ガラスシートの成形方法 - Google Patents

Abstract

ガラスシートを二以上の次元に成形する方法、例えば、一以上の次元内で同一のガラスシートの先端及び後端の間に不均一な形状を形成する方法を提供する。かかる成形は、第一及び第二の成形ゾーンにおいて第一及び第二の成形構造を有する成形ロールの選択的な配置、及びガラスシートが該成形ゾーンを移動する際の速度を変え、こうしてガラスシートの選択部分が特定の成形ロールと接触する時間の長さを変化させることにより達成される。

Description

本発明は、ガラスシートを二以上の次元に曲げる方法に関する。より詳細には、本発明は、種々の曲げ輪郭を同一ガラスシートの複数の部位に形成し得るように加熱ガラスシートをロール成形により曲げる方法に関する。

例えば、車両用窓に適したガラスシートを、通常成形に適した温度に加熱し、搬送システムによって第一ロール成形ゾーンに搬送し、ここで第一の成形構造を有する回転成形ロールの上下セット間に搬送する。上下成形ロールの各セットは、ガラスシートがその間を通過し、また上下成形ロールの全セットの累積的な形状をとるのを可能にするような相補的な形状を有するが、それでもなお形状のさらなる変更の影響を受けやすい。一般に、第一ロール成形ゾーンにおける成形は、ガラスシートの進行方向と直角であるのが好ましい。

加熱ガラスシートを当該ロール成形ゾーンにサイクルタイムの低減を実施し得る速い速度で移送し、また追加の成形を例えば傾斜した第二ロール成形ゾーンで可能にするのに十分な温度でガラスシートを維持することが有利である。かかる追加のガラス成形は、水平な第一ロール成形ゾーンから傾斜した第二ロール成形ゾーンのスロープまで移送したガラスシートにより達成されるのが好ましく、該第二ロール成形ゾーンは水平な第一ロール成形ゾーンの第一の成形構造と実質的に類似した成形構造を有する上下成形ロールを好適に備える。傾斜した第二ロール成形ゾーンでの成形は、主として長手方向、すなわちガラスシートの進行方向と通常平行である。

ロール成形による加熱ガラスシートの曲げは、例えば以下の特許文献で既知である：

米国特許第３，５４５，９５１号明細書には、それぞれ自身の弦軸で回転する弓状に湾曲して取り付けた複数のロッドが記載されている。これら軸は同一平面上で、平行且つ離間しているといわれ、ロッドは、それぞれ自身の軸の周りで調和して旋回するために、全ての軸が通る共通面で同一平面上にあるといわれる第一ポジションから、曲率がロッドの回転角に応じて変わる湾曲面を共同して規定するといわれる第二ポジションへ相互連結すると言われる。曲げ可能な形態であるといわれるシートを第一ポジションのロッド上に移動する。その後、ロッドを第二ポジションへ旋回し、これらロッドにより画成された湾曲面と相補する成形手段をシート上に押し付けてシートをロッドに一致させる一方、シートを連続的に移動し、成形後に冷却及び焼き戻しチャンバーか、又は他の処理手順に通す。

米国特許第４，０５４，０３７号明細書には、軟化温度のガラスのような湾曲すべきシートを種々の傾斜角を有する一連の湾曲ロッドによって形成された固定の湾曲ベッド上に進めて増加した曲率輪郭を有する上昇凸状ベッドを形成することが記載されている。このように、シートを徐々に上昇し、同時にその端部のたわみによって湾曲する。かかる湾曲ロッドは、同一水平面に取り付けた端面を整列するとされ、傾きが漸次増加する。このベッドの後には、同一の傾きを有する湾曲ロッドにより形成した一定曲率輪郭のベッドが続く。各ロッドの傾きを独立して調節するための手段を設ける。特定の離間隔の範囲及び前進速度が付与される。

米国特許第４，１２３，２４６号明細書には、均一な円筒状又は湾曲構造の所定外観の連続した回転成形ロールのような成形固体部材が記載され、これは熱軟化したガラスシートと成形及び急冷コンベアに沿って実質的に一定の曲率半径の弓状の縦経路沿いに係合して曲率の所望長手方向成分をガラスに付与し、またガラス表面を硬化する冷却ブラスト を越して成形ガラスを運ぶ。この弓状の経路は、その下流端での上り勾配をガラスシートが冷却コンベアに向かってスリップすることなく前進するものに限定するような方法で配置される。少なくとも３つの特別な急冷ロールのセットは、弓状の経路の下流部分と置換する一定の最大勾配の上り傾斜した移送コンベアセクションを形成し、ここで上り勾配は滑りが発生するであろう勾配まで増大する。特別な移行急冷ロールは、急冷セクションで塗布された焼き戻し流体のブラストが、望ましくは回転する特別な移行急冷ロールとの係合によるねじれを回避するのに十分に主要なガラスシート表面を硬化する位置の下流に配置される。

米国特許第４，２９２，０６５号明細書には、ガラスシートのような塑性状態のシートを軟化温度で二方向に曲げる方法及び装置が記載されている。かかる装置は、シートに横方向の曲率を与えるために位置付け得る弓状ロッドの第一ベッドと、シートに縦方向の曲率を与えるために位置付け得る弓状ロッドの第二ベッドとを備える。有利なことには、シートを後で焼き戻すものと少なくとも等しい温度に加熱した容器内で曲げを実施する。

米国特許第４，５５６，４０６号明細書には、熱軟化したガラスシートを該ガラスシートと横断する方向に変化する縦方向の曲率半径を有する構造に成形するためのロール成形装置が記載されている。第一の横断円筒ロールの第一端縁と、第一及び第二シリーズの縦方向に離間し、横方向に延びる成形ロールとを取り付けて、ガラスシートの縦方向端縁を第一の縦方向曲率半径を規定する第一の連続的な弓状経路に沿って位置付けるようにし、また各ロールの第二端縁部を取り付けて、ガラスシートの対向する縦方向端縁を第二の縦方向曲率半径を規定する第二の連続的な弓状経路に沿って位置付けるようにする。第一及び第二の縦方向半径は等しくないので、上部成形ロールのセットが第二シリーズの成形ロールを覆い、相補的な被覆形状を有する。

米国特許第４，８２０，３２７号明細書には、ガラス板の移動方向に沿って上向きの凹面を画成するように湾曲した経路を規定するローラーのベッド上を移動させることにより加熱ガラス板を曲げることが記載されている。ガラス板は、少なくとも１０ｃｍ／ｓｅｃの速度で移動し、上方からの接触なしにベッドにより湾曲される。ガラス板をその後焼き戻す。

米国特許第５，３９５，４１５号明細書には、加熱ガラスシートがコンベアロールのベッドに沿って前進すると、該シートを正確に成形する方法及び装置が記載されている。かかるコンベアロールは、軸方向に整列した対向部分及び弓状に湾曲した中央部分を有するコア部材を備え、かかるコア部材を囲む可撓性のスリーブを有する。コア部材は、湾曲部分が平らなシートを搬送するための共通平面にある第一の位置と、湾曲部分が変形すべきシートの形状を規定する第二のより低い位置との間で調和して旋回可能である。垂直に往復する上表面プレスユニットを、ガラスシートの経路の上に取り付ける。かかるプレスユニットは、その上に自由回転可能な可撓性のスリーブを有する湾曲した静止マンドレルを備える。かかるマンドレルの構造は、作動位置において第一のプレスユニットの中間部分がコンベアロールによって画成された経路に先端部分よりも僅かに近接するようなものであり、第二のマンドレルの端縁部分は、かかる経路に中間部分よりも僅かに近接する。

米国特許第３，５４５，９５１号明細書 米国特許第４，０５４，０３７号明細書 米国特許第４，１２３，２４６号明細書 米国特許第４，２９２，０６５号明細書 米国特許第４，５５６，４０６号明細書 米国特許第４，８２０，３２７号明細書 米国特許第５，３９５，４１５号明細書

以前から既知のロール成形方法にかかわらず、ガラスの大量生産の要求を満たすロール成形法によって単一のガラスシートに不均一な形状を成形する、例えばガラスシートの先端及び後端の異なる形状を成形するのを可能にする装置及び方法を提供することが有利になることである。

本発明は、ガラスシートを二以上の次元に成形する方法に関する。より詳細には、本発明は、ガラスシートを二次元に成形し、また一つの次元又は両方の次元に不均一な形状を形成することに関する。例えば、好適な実施形態においては、ガラスシートの先端の形状が同一のガラスシートの後端の形状と異なってもよい。

本発明は、主要構成要素としてガラス加熱炉と、その後の実質的に水平な第一ロール成形ゾーンと、その後の傾斜した第二ロール成形ゾーンとを通常有するガラス成形システムを利用する。本発明の方法によれば、ガラスシートを第一及び第二の成形ゾーンに連続的で一方向に搬送する。

本発明は、第一の成形構造を有する一対以上の上下成形ロールを好適には第一ロール成形ゾーンにおける一以上の選択された位置に準備する工程と、第一の成形構造とは異なる第二の成形構造を有する一対以上の上下成形ロールを準備する工程とを含んでもよい。より詳細には、第一の成形構造の成形ロール群の上下成形ロールは、実質的に同じ曲率形状／曲率度を有する。一方、第二の成形構造の成形ロール群の上下成形ロールは、互いに異なる曲率形状／曲率度を有する。

上述したように、ガラスシートを水平な第一ロール成形ゾーンに実施可能な早い速度で移送することが通常望ましいが、加熱ガラスシートが第一ロール成形ゾーンを移動している速度を変えて生起するロール成形に選択的に影響を与えるのが望ましいことを見出した。例えば、ガラスシートのいくつかの部分が第二の成形構造を有する成形ロールとより長い時間接触し、これによりガラスシートがより高速で第二の成形構造を有する成形ロールとのより短かい接触時間で移動する場合といくらか異なる形状を作り出すように成形ロールの速度を下げるのが有益な場合がある。第二の成形構造を有する成形ロールの設置と、該成形ロールの速度、従ってガラスシートの速度の低減のタイミングとにより、同一のガラスシートの異なる部分に差別化した形状を作り出すことができる。

本発明の上記及び他の利点は、当業者にとって以下の添付図面を考慮した際に以下の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。

本発明のロール成形システムのやや断面の概略図である。 本発明による第一の成形構造を有する成形ロールの輪郭図である。 本発明による第二の成形構造を有する成形ロールの輪郭図である。

本発明は、ガラスシートを二以上の次元に成形する方法、より詳細には、単一のガラスシートに二以上の成形次元内で異なる形状を形成する方法に関する。好適な実施形態では、ガラスシートの先端の構造が、同一ガラスシートの後端と異なるようにしてもよい。

本発明の方法によれば、先端と後端とを有するガラスシートを準備し、該ガラスシートを成形可能な温度にする。かかるガラスシートを、通常水平配置したガラスシート用経路を画成する第一成形ゾーンに搬送し、ここで第一成形ゾーンが複数対組の上下成形ロールを備え、第一成形ゾーンにおける複数の成形ロールは第一の所定成形構造を有し、また第一成形ゾーンにおける一以上の他の成形ロールは前記第一の所定成形構造とは異なる第二の所定成形構造を有する。ガラスシートを搬送する速度を、第一成形ゾーンを移動するので、少なくとも一回変える。次いで、ガラスシートを第一成形ゾーンにより画成された経路に対し上方に傾斜したガラスシート用経路を画成する第二成形ゾーンに搬送し、ここで第二成形ゾーンは第一の所定成形構造を有する複数対組の上下成形ロールを備える。

図１に示す実施形態を参照するに、本発明の利点は、一般に少なくとも（１）ガラスシート１０の成形を可能にするのに十分な温度にガラスシート１０を加熱するためのガラス加熱炉と、（２）実質的に水平な第一ロール成形ゾーン１６と、（３）第一ロール成形ゾーン１６に対して所定の傾斜となるように構成した第二ロール成形ゾーン１８とを通常有するガラス成形システムを利用することにより達成される。第二成形ゾーンの傾斜は、図１に示すように湾曲していてもよい。

より詳細には、本発明の成形システムは、通常第一の水平な成形ゾーン１６内に、第一の成形構造を有し、該第一成形ゾーン内で選択された一以上の位置にある一対以上の上下成形ロール２０、２２と、かかるロール２０、２２の第一の成形構造と異なる第二の成形構造を有する一対以上の上下成形ロール２４、２６とを用いる。より詳細には、第一構造の成形ロール群の上下成形ロール２０、２２は、実質的に同一の曲率形状／曲率度を有する。一方、第二の成形構造の成形ロール群の上下成形ロール２４、２６は、互いに異なる曲率形状／曲率度を有する。例えば、下成形ロール２６が上ロール２４よりも大きな曲率度を有するか、又はその逆もまた同様とすることができる。本発明者らは、上下ロール２４、２６の形状を僅かに相違させることにより、成形すべきガラスシートの種々の部分の形状に顕著な相違をもたらし得ることを見い出した。

上述した成形ロールの構造に加え、本発明者らは、一般にガラスシート１０の一以上の部分と、本システムの選択的に構成した成形ロール２０、２２、２４、２６との接触時間ｔを変化させることにより成形すべきガラスシート１０の選択された部分の形状をさらに変更し得ることを見い出した。ガラスシート１０と所定組みの成形ロールとの接触時間は、成形ロールの回転速度により影響を受け、今度は様々な組みの成形ロール２０、２２、２４、２６間を移動する際のガラスシート１０の速度に影響を及ぼす。本システムを従来の機械的及び電気的手段（図示せず）によって制御して、いずれの成形ロールの回転速度の変更を可能にするが、好ましくは第二の成形構造を有する成形ロール２４、２６の回転速度を変化させて、その間を移動するガラスシートが例えば速度Ｓ_１〜速度Ｓ_２の間で変わるようにすることができ、ここで速度Ｓ_２は速度Ｓ_１未満である。速度Ｓ_１は０．３ｍ／秒〜１．０ｍ／秒であるのが好ましく、速度Ｓ_２は０．０５ｍ／秒〜０．３ｍ／秒であるのが好ましい。ガラスシート１０の速度の増減を、ガラスシートの先端１２又はガラスシートの後端１４のいずれかによって引き起こすことができる。

前述したように、ガラスシート１０の速度の低減は、望ましくは、ガラスシートの先端１２及び／又はガラスシートの後端１４と、好ましくは第二の成形構造を有する成形ロール２４、２６との接触時間ｔの増加になる。速度Ｓ_２での接触時間ｔは、約１．５秒〜３．０秒であるのが好ましく、一方ガラスシート１０をより速い速度Ｓ_１で移動する際の成形ロールとの接触時間ｔは、約０．５秒〜１．５秒である。本発明者らは、かかる接触時間ｔの適度な増加が、所定のガラスシートを成形するための全体のサイクルタイムに対しほとんど悪影響なく、ガラスの形状に顕著な変化をもたらし得ることを見い出した。また、本発明の方法は、主要構成材に大きな変化をもたらすことなく、かかるシステム上に形成し得る多数の異なる車両用窓に顕著な柔軟性を提供する。

本発明をより明確に規定するためには、図１に示すように、第一成形ゾーンをサブゾーンＡ、Ｂ及びＣと呼ぶサブゾーンに概念的に分割することが有用である。ロール成形の分野における当業者によく理解されるように、前述の本発明の目的を達成するためには、第一の成形構造を有する成形ロール２０、２２、２４、２６と、第二の成形構造を有するものとの種々の組み合わせを利用してもよい。例えば、第一成形ゾーン１６のサブゾーンＡは、第二の成形構造を有する成形ロール２４、２６を含むのが好ましく、一方サブゾーンＢ及びＣは、第一の成形構造を有する成形ロール２０、２２を含むのが好ましい。或いはまた、第二の成形構造を有する成形ロール２４、２６をサブゾーンＣに設置する一方、サブゾーンＡ及びＢにおける成形ロール２０、２２は、第一の成形構造を有するのが有用である場合がある。さらに別の代替案においては、サブゾーンＡ及びＣが第二の成形構造を有する成形ロール２４、２６を含む一方、サブゾーンＢが第一の成形構造を有する成形ロール２０、２２を含んでもよい。もちろん、成形ロール構造の他の組み合わせも特定の用途に応じて可能であり、本発明の範囲内である。

成形ロール２０、２２、２４、２６は任意適当な材料から作製することができる；しかしながら、金属材料が好適である。成形ロールは固体又は管状、即ちロールの外壁内にいくらかの空間を有するものとすることができる。固体の成形ロールが好適である。鋼が特に好適な成形ロール形成用材料である。様々な目的用の被膜材、例えば繊維ガラス、ステンレス鋼メッシュ等の耐熱性及び耐摩耗性の材料を用いて成形ロールの外表面を覆ってもよい。

ガラスシート１０の選択的な冷却を第一成形ゾーン１６においてあらゆる従来の手段により行ってもよいが、図１に線図的に示した参照番号２８による一以上の冷却又は急冷モジュールを介して指向する冷却空気の適用により行うのが好ましい。

概して本明細書に上述したような本発明のロール成形システムの操作のできるだけ具体的な方法を以下に提供する。

（１）第一成形ゾーン１６のサブゾーンＡに入る前のガラスシート１０の速度はＳ_１であるが、ガラスシート１０の後端１２がサブゾーンＡに入ると、ガラスシート１０の速度を時間ｔ_１でＳ_２に下げる。ガラスシート１０の後端１２がサブゾーンＢに入ると、時間ｔ_２で速度Ｓ_１まで加速し、サブゾーンＣを時間ｔ_３で移動する際に速度Ｓ_１を維持する。これにより、ガラスシートの後端よりもガラスシートの先端で大きな横方向の曲率を有するガラスシートが得られる。

（２）第一成形ゾーン１６のサブゾーンＡに入る前のガラスシート１０の速度はＳ_１である。この例において、サブゾーンＡ及びＢを時間ｔ_４及びｔ_５で移動する際、ガラスシート１０の後端１２は実質的に速度Ｓ_１を維持するが、先端１４がサブゾーンＣに入ると、その速度を時間ｔ_６でＳ_２に下げる。これにより、ガラスシートの先端よりもガラスシートの後端で大きな横方向の曲率を有するガラスシートが得られる。

（３）第一成形ゾーン１６に入る前のガラスシート１０の速度はＳ_１であるが、ガラスシートの後端１２がサブゾーンＡに入ると、ガラスシート１０の速度を時間ｔ_７でＳ_２に下げ、後端１２がサブゾーンＢ及びＣを時間ｔ_８及びｔ_９で移動する際に速度Ｓ_１に加速するが、ガラスシート１０の先端１６がサブゾーンＣに入ると、ガラスシート１０の速度を時間ｔ_１０で再度Ｓ_２に下げ、次いでガラスシート１０が第二成形ゾーン１８に時間ｔ_１１で移動する際にＳ_１に加速する。これにより、ガラスシートの先端及び後端でほぼ同じ横方向の曲率を有するガラスシートが得られる。

上述した通り、第二成形ゾーン１８を第一の実質的に水平なロール成形ゾーン１６に対し所定の傾斜で配置するのが好ましい。かかる配置では、ガラスシート１０を一回の操作で移動方向に対し実質的に横向きの平面に、移動方向に対して実質的に縦向きの平面に、また本明細書に記載した通り同一のガラスシートの種々の部分においてかかる平面に様々な度合いで曲げることができる。

特許法の規定に従い、本発明をその好適な実施形態を示すと考えられるもので記載した。しかしながら、本発明は、その精神又は範囲から逸脱することなく、具体的に図示され及び記載されたようなものとは別のやり方でも実施することができることに留意すべきである。

Claims (12)

1. 先端と後端とを有するガラスシートであって、成形可能な温度であるガラスシートを準備する工程と、
   該ガラスシートを、通常は水平配置のガラスシート用の経路を画成する第一成形ゾーンに搬送する工程で、該第一成形ゾーンが複数対組の上下成形ロールを含み、第一成形ゾーンにおける複数の成形ロールが第一の所定成形構造を有し、第一成形ゾーンにおける一以上の他の成形ロールが第一の所定成形構造と異なる第二の所定成形構造を有する工程と、
   前記ガラスシートを第一成形ゾーンにより画成した経路に対し上方に傾斜したガラスシート用経路を画成する第二成形ゾーンに搬送する工程で、該第二成形ゾーンが第一の所定成形構造を有する複数対組の上下成形ロールを含む工程とを備える
   ことを特徴とするガラスシートを二以上の次元に成形する方法。
2. 前記ガラスシートを搬送する速度を、これが前記第一成形ゾーンを移動する際に一定時間少なくとも一度下げる請求項１に記載の方法。
3. 前記ガラスシートを搬送する速度を一定時間下げた後に、該ガラスシートを搬送する速度を少なくとも一度上げる請求項２に記載の方法。
4. 前記第一成形ゾーンが、第一の所定成形構造を有する複数対組の上下成形ロールを含むサブゾーンＢと、複数対組の上下成形ロールを含み、その複数が第二の所定成形構造を有するサブゾーンＡとを画成する請求項１に記載の方法。
5. 前記サブゾーンＡにおける複数対組の上下成形ロールの複数が、第二の所定成形構造を有する一つのロールを含む請求項４に記載の方法。
6. 前記第一成形ゾーンが、複数対組の上下成形ロールを含み、その複数が第二の所定成形構造を有するサブゾーンＣをさらに画成する請求項４に記載の方法。
7. 前記第一成形ゾーンが、連続的なサブゾーンＡ、Ｂ及びＣを画成し、ここでサブゾーンＢ及びＣが第一の所定成形構造を有する複数対組の上下成形ロールを含み、サブゾーンＡが複数対組の上下成形ロールを含み、その複数が第二の所定成形構造を有する請求項１に記載の方法。
8. 前記第一成形ゾーンが、連続的なサブゾーンＡ、Ｂ及びＣを画成し、ここでサブゾーンＡ及びＢが第一の所定成形構造を有する複数対組の上下成形ロールを含み、サブゾーンＣが複数対組の上下成形ロールを含み、その複数が第二の所定成形構造を有する請求項１に記載の方法。
9. 前記第一成形ゾーンが、連続的なサブゾーンＡ、Ｂ及びＣを画成し、ここでサブゾーンＢが第一の所定成形構造を有する複数対組の上下成形ロールを含み、サブゾーンＡ及びＣが複数対組の上下成形ロールを含み、その複数が第二の所定成形構造を有する請求項１に記載の方法。
10. 前記第一成形ゾーンが、連続的なサブゾーンＡ、Ｂ及びＣを画成し、ここでサブゾーンＡに入る前のガラスシートの速度はＳ_１であるが、ガラスシートの後端がサブゾーンＡに入ると、ガラスシートの速度をＳ_２に下げ、ガラスシートの後端がサブゾーンＢに入ると、ガラスシートを速度Ｓ_１まで加速し、サブゾーンＣに移動する際に速度Ｓ_１を維持する請求項１に記載の方法。
11. 前記第一成形ゾーンが、連続的なサブゾーンＡ、Ｂ及びＣを画成し、ここでサブゾーンＡ及びＢを通る前のガラスシートの速度はＳ_１であるが、ガラスシートの先端がサブゾーンＣに入ると、ガラスシートの速度をＳ_２に下げる請求項１に記載の方法。
12. 前記第一成形ゾーンが、連続的なサブゾーンＡ、Ｂ及びＣを画成し、ここでサブゾーンＡに入る前のガラスシートの速度はＳ_１であり、ガラスシートの後端がサブゾーンＡに入ると、ガラスシートの速度をＳ_２に下げ、ガラスシートの後端がサブゾーンＢに入ると、ガラスシートの速度をＳ_１に上げ、ガラスシートの先端がサブゾーンＣに入ると、ガラスシートの速度をＳ_２に下げ、ガラスシートの先端がサブゾーンＣから離れると、ガラスシートの速度をＳ_１に上げ、またガラスシートが前記第二成形ゾーンを移動する際にその速度をＳ_１で維持する請求項１に記載の方法。

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