JP2014196243A - 板ガラスの切線加工装置及び板ガラスの切線加工方法並びに板ガラスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】厚さが０．１〜０．３ｍｍの板ガラスに良好な切線を加工することができる板ガラスの切線加工装置及び板ガラスの切線加工方法並びに板ガラスの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、厚さが０．１〜０．３ｍｍの板ガラスを載置する硬度５０〜９０°（ＪＩＳ Ｋ６３０１ スプリング式 Ａ形に準拠）の支持部材と、前記支持部材に載置された前記板ガラスに直線の切線を加工するカッターと、前記カッターが前記板ガラスに当接する時の切線加工開始の第１の押圧力を、切線加工開始後から切線加工終了までの第２の押圧力と等しくなるように、且つ、その押圧力が１．６〜８．０Ｎとなるように制御する制御手段と、を備えた板ガラスの切線加工装置に関する。
【選択図】図５Ａ

Description

本発明は、板ガラスの切線加工装置及び板ガラスの切線加工方法並びに板ガラスの製造方法に関する。

一般的に、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）用ガラス基板、自動車用窓ガラス、建築用窓ガラス等に用いられる板ガラスの製造は以下の流れで行われる。まず、溶融ガラスをフロート法及びフュージョン法等の成形装置によって帯状板ガラスに成形する。次に、成形された帯状板ガラスを冷却し、切断装置によって所定サイズの板ガラスに切断する。

帯状板ガラスを所定サイズの板ガラスに切断する方法としては、以下の方法が挙げられる。まず、帯状板ガラスの表面にカッターによって切線を切り込み加工する。次に、前記切線に応力が生じるように帯状板ガラスを撓ませる。これにより、切線のクラック（割れ目）が帯状板ガラスの厚さ方向に進展し、帯状板ガラスが切線に沿って割断される。これによって、帯状板ガラスから所定サイズの板ガラスを得ることができる。

特許文献１には、帯状板ガラスの表面にカッターによって切線を加工する切線加工装置が開示されている。前記切線加工装置は、レアー（ｌｅｈｒ）で徐冷された帯状板ガラスを搬送しながら、サイズの異なる複数の板ガラスを一度に無駄なく採板する装置である。

ところで、特許文献１の切線加工装置は、自動車用窓ガラスに用いられる、厚さが１．８〜６．０ｍｍの帯状板ガラスを対象としている。また、前記切線加工装置は、帯状板ガラスに対する押し付け圧（第１の押圧力）、及び切り圧（第２の押圧力）をカッターに発生させるサーボモータを備えており、カッターを帯状板ガラスに当接する時の切線加工開始の前記押し付け圧を、切線加工開始後の前記切り圧よりも低くなるように、サーボモータのトルクを制御している。これにより、カッターの切線加工開始点において、カレットを発生させることなく帯状板ガラスに切線を良好に加工することができるという利点がある。

国際公開第２００８／１３６２３９号公報

厚さが０．７ｍｍ以下の板ガラス、例えば液晶ディスプレイ用に使用される板ガラスでは、板ガラスの割れを防止し、かつカッターの刃の磨耗を低減するために、板ガラスに対するカッターの押圧力を低く設定して板ガラスに切線を切り込み加工している。

しかしながら、特許文献１の切線加工装置を使用して、厚さが０．７ｍｍ以下の板ガラスに切線を加工した場合、以下の不具合が発生した。

図６には、特許文献１の切線加工装置を使用して、厚さｔが０．７ｍｍの板ガラスＧに、カッター１によって切線２を加工している断面図が示されている。板ガラスＧは矢印Ｂ方向に移動しながら、矢印Ａ方向に回転するカッター１によって切線２が加工されている。

図６の如く、薄い板ガラスＧにおいて、カッター１の押し付け圧を切り圧よりも低くすると、カッター１が板ガラスＧに接触した箇所である０点から切り込み深さの浅い切線３の長さが長くなってしまい、次工程の折り工程で板ガラスＧに角欠け等が発生するという問題があった。

この問題は、前記押し付け圧を前記切り圧以上に設定すれば解消できるが、この押し付け圧によって、薄い板ガラスＧがカッター１によって突き破られるという問題があった。

一方で、厚さが０．７ｍｍ以下の板ガラスの裏面を硬質の定盤に固定して板ガラスの表面に切線を加工すると、カッターを板ガラスの表面に押し付けた時に、定盤からの大きな反力によってカッターが板ガラス上で跳ねてしまい、連続した切線を加工し難いという問題があった。また、カッターが板ガラスに当接したときに板ガラスの表層に異常なクラックが発生し、これによって発生した微小なガラス片が異物として板ガラスの表面に固着するという問題もあった。

すなわち、従来の切線加工装置では、厚さが０．７ｍｍ以下の板ガラスにその板ガラスを安定して折るための良好な切線を加工することができなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、厚さが０．１〜０．３ｍｍの板ガラスに良好な切線を加工することができる板ガラスの切線加工装置及び板ガラスの切線加工方法並びに板ガラスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、厚さが０．１〜０．３ｍｍの板ガラスを載置する硬度５０〜９０°（ＪＩＳ Ｋ６３０１ スプリング式 Ａ形に準拠）の支持部材と、前記支持部材に載置された前記板ガラスに直線の切線を加工するカッターと、前記カッターが前記板ガラスに当接する時の切線加工開始の第１の押圧力を、切線加工開始後から切線加工終了までの第２の押圧力と等しくなるように、且つ、その押圧力が１．６〜８．０Ｎとなるように制御する制御手段と、を備えた板ガラスの切線加工装置を提供する。

本発明は、前記目的を達成するために、厚さが０．１〜０．３ｍｍの板ガラスを、硬度５０〜９０°（ＪＩＳ Ｋ６３０１ スプリング式 Ａ形に準拠）の支持部材に載置し、該支持部材に載置された前記板ガラスに直線の切線を加工するカッターを備え、該カッターを前記板ガラスに当接する時の切線加工開始の第１の押圧力を、切線加工開始後から切線加工終了までの第２の押圧力と等しくなるように、且つ、その押圧力が１．６〜８．０Ｎとなるように制御手段によって制御する板ガラスの切線加工方法を提供する。

本発明によれば、まず、厚さが０．１〜０．３ｍｍの板ガラスを硬度５０〜９０°（ＪＩＳ Ｋ６３０１ スプリング式 Ａ形に準拠）の支持部材に載置する。

ここで支持部材の硬度が９０°を超えると、支持部材が硬過ぎることに起因して、カッターが板ガラスに接触した時の支持部材からの大きな反力がカッターに伝達する。その結果、カッターが板ガラス上で跳ねてしまい連続した切線を加工し難いという不具合が発生し易い。一方で、支持部材の硬度が５０°未満では、支持部材が軟らか過ぎることに起因して、カッターが板ガラスに接触した時の第１の押圧力によって、薄い板ガラスが撓んでしまい、カッターによる良好な切線が加工できないという不具合が発生し易い。

したがって、支持部材の硬度を５０〜９０°にすることにより、厚さが０．１〜０．３ｍｍの板ガラスにおいて、支持部材が緩衝材として良好に機能するので、板ガラスに良好な切線を加工することができる。

本発明における板ガラスの形状は限定されず、帯状、矩形状、多角形状、又は円形状であってもよい。

本発明によれば、厚さが０．１〜０．３ｍｍの板ガラスでは、第２の押圧力を第１の押圧力未満に設定すると、第２の押圧力によって加工される切線の深さが、良好な深さに対して浅くなり易い。よって、厚さが０．１〜０．３ｍｍの板ガラスの場合には、第１の押圧力と第２の押圧力とが等しくなるように押圧力を設定するとともに、その押圧力が１．６〜８．０Ｎに制御することによって、板ガラスに良好な切線を加工することができる。

本発明は、前記目的を達成するために、板ガラス成形手段によって厚さが０．１〜０．３ｍｍの板ガラスを成形する成形工程と、前記板ガラスに切線加工する切線加工工程と、前記切線加工した前記板ガラスを折って採板する採板工程とを有する板ガラスの製造方法において、前記切線加工工程として前記板ガラスの切線加工方法を用いる板ガラスの製造方法を提供する。

本発明の板ガラスの製造方法によれば、板ガラスの成形工程で成形された厚さが０．１〜０．３ｍｍの板ガラスに良好な切線を加工することができ、その後の採板工程において、板ガラスを良好に折ることができる。

本発明の板ガラスの切線加工装置及び板ガラスの切線加工方法によれば、厚さが０．１〜０．３ｍｍの板ガラスに良好な切線を加工することができ、また、本発明の板ガラスの製造方法によれば、切線加工された板ガラスを良好に折ることができる。

図１は、板ガラスの切線加工装置の要部を示した側面図である。 図２は、図１の切線加工装置によって切線が加工された板ガラスの断面図である。 図３は、カッターの押圧力を経時的に示したグラフである。 図４は、切線加工装置の制御系の構成を示したブロック図である。 図５Ａは、厚さ０．１ｍｍの板ガラスに対する切り荷重とローラ硬度の関係を示した表図である。 図５Ｂは、厚さ０．２ｍｍの板ガラスに対する切り荷重とローラ硬度の関係を示した表図である。 図５Ｃは、厚さ０．３ｍｍの板ガラスに対する切り荷重とローラ硬度の関係を示した表図である。 図６は、従来の切線加工装置による切線の深さを示した断面図である。 図７Ａは、厚さ０．５ｍｍの板ガラスに対する切り荷重とローラ硬度の関係を示した表図である。 図７Ｂは、厚さ０．６ｍｍの板ガラスに対する切り荷重とローラ硬度の関係を示した表図である。 図７Ｃは、厚さ０．７ｍｍの板ガラスに対する切り荷重とローラ硬度の関係を示した表図である。

添付図面に従って、本発明に係る板ガラスの切線加工装置及び板ガラスの切線加工方法並びに板ガラスの製造方法の実施の形態について説明する。

図１は、板ガラスＧの切線加工装置１０を示した側面図であり、図２は、図１に示した切線加工装置１０によって切線１２が切り込み加工された板ガラスＧの断面図である。また、図３は、切線加工装置１０のカッター１４の板ガラスＧに対する押圧力の変動を経時的に示したグラフである。

図１に示した切線加工装置１０による切線加工工程の前段には、厚さが０．１〜０．７ｍｍの帯状の板ガラスＧを成形する板ガラス成形工程が備えられている。前記板ガラス成形工程で成形された板ガラスＧは、板ガラスＧの表面に切線を加工するカッター１４及び板ガラスＧを搬送しながら支持するローラ（支持部材）１６を有する切線加工装置１０によって良好な切線１２が加工される。また、切線加工装置１０による切線加工工程の後段には、板ガラスＧを切線１２に沿って折り割りして所定のサイズの板ガラスを採板する採板工程が備えられている。ここで、切線加工工程の前段とは、切線加工工程の前の工程を意味し、切線加工工程の後段とは、切線加工工程の後の工程を意味する。

なお、板ガラスＧの成形装置としては、フロート法及びフュージョン法等の板ガラス製法が適用された板ガラスの成形装置を挙げることができる。また、前記切線加工装置１０は、特許文献１に開示された、サイズの異なる複数の板ガラスを一度に無駄なく採板する装置に適用可能であるが、この場合の板ガラスの厚さは０．１〜０．７ｍｍである。すなわち、切線加工装置１０は、厚さが０．１〜０．７ｍｍの板ガラスＧに切線１２を加工する装置に特化したものである。板ガラスＧとしては、液晶ディスプレイ用に使用される板ガラスを挙げることができる。

図１に示すように、切線加工装置１０は、カッター１４とローラ１６とを備えており、カッター１４の下方に板ガラスＧを介してローラ１６が配置されている。すなわち、カッター１４とローラ１６とは、カッター１４が板ガラスＧに向けて下降されて板ガラスＧに当接した時に、板ガラスＧを挟み込む位置に配置されている。

また、板ガラスＧは矢印Ｃ方向に回転するローラ１６によって、図１の矢印Ｂ方向に移動されながら、矢印Ａ方向に回転するカッター１４によってその表面に切線１２が加工される。

カッター１４は、超硬合金のホイールなどが例示される。ローラ１６は、ニトリルゴム、ハイニトリルゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム等のゴムによって製作されており、その表面硬度が５０〜９０°のものが使用されている。また、本発明で用いられる表面硬度は、ＪＩＳ Ｋ６３０１ スプリング式 Ａ形（１９９５年）に準拠するものである。

その理由について説明する。厚さが０．１〜０．７ｍｍの薄い板ガラスＧを対象とした場合、板ガラスＧに対するカッター１４の最大押圧力（後述するＮ１に相当）を３０Ｎ超に設定すると、厚さが０．７ｍｍの板ガラスＧであっても、その大きな押圧力によって板ガラスＧに割れ易くなる。よって、最大押圧力を３０Ｎに設定することにより、前記割れを防止することができる。前記最大押圧力を前提として、ローラ１６の硬度が９０°を超えると、ローラ１６が硬過ぎることに起因して、カッター１４が板ガラスＧに接触した時にローラ１６からの大きな反力がカッター１４に伝達する。その結果、カッター１４が板ガラスＧ上で跳ねてしまい連続した切線１２を加工し難いという不具合が発生し易い。一方で、ローラ１６の硬度が５０°未満では、ローラ１６が軟らか過ぎることに起因して、カッター１４が板ガラスＧに接触した時の押圧力によって、薄い板ガラスＧが撓んでしまい、良好な切線１２が加工できないという不具合が発生し易い。以上の理由からローラ１６の硬度を５０〜９０°に規定した。

次に、参考例について説明する。

図３に示したグラフは、縦軸が板ガラスＧに対するカッター１４の押圧力Ｎを示し、横軸が切線加工長さＬを示している。また図３に示したグラフは、厚さ０．５ｍｍ及び０．７ｍｍの板ガラスＧに切線１２を加工する際のカッター１４の押圧力Ｎの変動が示されている。

図３に示したグラフと図２とを参照すれば、カッター１４が板ガラスＧに当接したときの位置である０点位置から切線加工開始位置であるａ点位置までが第１の押圧力Ｎ１に設定されている。また、ａ点位置から加工終了点であるｂ点位置までが第２の押圧力Ｎ２に設定されている。そして、第１の押圧力Ｎ１が第２の押圧力Ｎ２以上（Ｎ１≧Ｎ２）に設定されている。なお、０点位置からａ点位置までの距離は２〜５ｍｍであるが、この距離に限定されるものではない。

更に、板厚が０．５ｍｍの板ガラスＧにおいては、第１の押圧力Ｎ１が１７Ｎに設定されるとともに、第２の押圧力Ｎ２が１１Ｎに設定される。なお、第１の押圧力Ｎ１を２５Ｎに設定した場合でも、板厚が０．５ｍｍの板ガラスＧに良好な切線を加工することができたが、２５Ｎを超えると、板厚０．５ｍｍの板ガラスＧの表層に異常なクラックが発生した。

一方、板厚が０．７ｍｍの板ガラスＧにおいては、第１の押圧力Ｎ１が２８Ｎに設定されるとともに、第２の押圧力Ｎ２が１２Ｎに設定される。なお、第１の押圧力Ｎ１を３０Ｎに設定した場合でも、板厚が０．７ｍｍの板ガラスＧに良好な切線を加工することができたが、３０Ｎを超えると、板厚０．７ｍｍの板ガラスＧの表層に異常なクラックが発生した。

また、第１の押圧力Ｎ１及び第２の押圧力Ｎ２が同じ押圧力となる条件における、厚さ０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍの板ガラスの評価結果を図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃに示す。支持ローラの硬度は７０°である。

＜判定基準＞
ａ：問題無く折れる。

ｂ：切線に沿って折れるが、折れが硬過ぎる、又は軟らか過ぎる。

図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃに示すように、第１の押圧力Ｎ１及び第２の押圧力Ｎ２が同じ押圧力となる条件においても、板ガラスＧを切線に沿って折ることができた。

図４は、切線加工装置１０の制御系の構成を示したブロック図である。カッター１４の押圧力を制御する制御装置（制御手段）１８は、板ガラスＧに対するカッター１４の進退動作、及び板ガラスＧに対するカッター１４の押圧力を制御する、例えばサーボモータ２０とリンク機構２２とからなる進退移動機構２４を制御する。すなわち、サーボモータ２０の回転方向、及びトルクを制御装置１８が制御することによって、板ガラスＧに対するカッター１４の進退動作、及び板ガラスＧに対するカッター１４の押圧力がリンク機構２２を介して制御される。

次に、切線加工装置１０の作用について説明する。

まず、板ガラスＧがローラ１６によって搬送されてくると、制御装置１８が進退移動機構２４を制御し、カッター１４を板ガラスＧに向けて下降させる。

次に、制御装置１８が進退移動機構２４を制御し、カッター１４が板ガラスＧに当接する時の押圧力を第１の押圧力Ｎ１に設定して切線１２の加工を開始する。

次いで、制御装置１８が進退移動機構２４を制御し、切線加工開始位置であるａ点位置からの押圧力を第２の押圧力Ｎ２に設定し、加工終了点であるｂ点位置まで切線加工を続行する。

このように加工された切線１２は図２に示すように、０点位置付近では切り込み深さの浅い切線１２が必然的に存在するが、０点位置から直後の切線１２の深さは、第１の押圧力Ｎ１が継続される切線加工開始位置であるａ点位置まで良好な深さに加工され、その後、ａ点位置から加工終了点であるｂ点位置までの切線１２も第２の押圧力Ｎ２によって良好な深さに加工される。

したがって、切線加工装置１０によれば、厚さ０．５〜０．７ｍｍの板ガラスＧに良好な切線１２を加工することができるため、その後の採板工程において、板ガラスＧを切線１２に沿って良好に折ることができる。なお、板厚が０．７ｍｍの板ガラスＧにおいては、第１の押圧力Ｎ１を３０Ｎに設定しても同様な効果を得ることができた。

一方、厚さが０．１〜０．３ｍｍの板ガラスの場合には、制御装置１８は第１の押圧力と第２の押圧力とが等しくなるように、且つ、押圧力が１．６〜８．０Ｎとなるように進退移動機構２４を制御することが好ましい。つまり、厚さが０．１〜０．３ｍｍの板ガラスでは、第２の押圧力を第１の押圧力未満に設定すると、第２の押圧力によって加工される切線の深さが、良好な深さに対して浅くなる場合がある。したがって、厚さが０．１〜０．３ｍｍの板ガラスの場合には、第１の押圧力と第２の押圧力とが等しくなるように且つ、押圧力が１．６〜８．０Ｎとなるように押圧力を設定することによって、板ガラスに良好な切線を加工することができる。

厚さ０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．３ｍｍの３種類の板ガラスを製造し、これらの板ガラスの裏面を硬度５０°、７０°、９０°、１２０°の支持ローラによってそれぞれ支持し、板ガラスの表面においては、該表面に所定の押圧力で押圧されるとともに、カッターを走行させて、板ガラスの表面に切線を加工した。なお、支持ローラは、カッターと一体的に同方向及び同速度で移動させた。第１の押圧力Ｎ１及び第２の押圧力Ｎ２は、Ｎ１＝Ｎ２とした。

次いで、折り機を用いて板ガラスを切線に沿って割断し、下記判定基準により板ガラスの割断状態を評価した。

＜判定基準＞
ａ：問題無く折れる。

ｂ：切線に沿って折れるが、折れが硬過ぎる、又は軟らか過ぎる。

ｃ：折れない、又はクラックが貫通、又は板ガラスが割れる。

［実施例１］
厚さ０．１ｍｍの板ガラスの評価結果を図５Ａに示す。支持ローラの硬度が５０°であると、１．８〜２．６Ｎの押圧力であれば、板ガラスを問題無く折ることができた。また、支持ローラの硬度が７０°であると、１．６〜２．６Ｎの押圧力であれば、板ガラスを問題無く折ることができた。更に、支持ローラの硬度が９０°であると、１．７〜３．０Ｎの押圧力であれば、板ガラスを問題無く折ることができた。

［実施例２］
厚さ０．２ｍｍの板ガラスの評価結果を図５Ｂに示す。支持ローラの硬度が５０°であると、３．３〜５．４Ｎの押圧力であれば、板ガラスを問題無く折ることができた。また、支持ローラの硬度が７０°であると、１．９〜３．７Ｎの押圧力であれば、板ガラスを問題無く折ることができた。更に、支持ローラの硬度が９０°であると、２．４〜３．５Ｎの押圧力であれば、板ガラスを問題無く折ることができた。

［実施例３］
厚さ０．３ｍｍの板ガラスの評価結果を図５Ｃに示す。支持ローラの硬度が５０°であると、３．０〜６．４Ｎの押圧力であれば、板ガラスを問題無く折ることができた。また、支持ローラの硬度が７０°であると、３．２〜８．０Ｎの押圧力であれば、板ガラスを問題無く折ることができた。更に、支持ローラの硬度が９０°であると、２．２〜４．９Ｎの押圧力であれば、板ガラスを問題無く折ることができた。

以上の如く、厚さが０．１以上０．３ｍｍの板ガラスの場合には、第１の押圧力と第２の押圧力とを等しくし、且つ、その押圧力を１．６〜８．０Ｎに設定することが好ましい。

本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の範囲と精神を逸脱することなく、様々な修正や変更を加えることができることは、当業者にとって明らかである。

Ｇ…板ガラス、１０…切線加工装置、１２…切線、１４…カッター、１６…ローラ、１８…制御装置、２０…サーボモータ、２２…リンク機構、２４…進退移動機構

Claims (3)

1. 厚さが０．１〜０．３ｍｍの板ガラスを載置する硬度５０〜９０°（ＪＩＳ Ｋ６３０１ スプリング式 Ａ形に準拠）の支持部材と、
   前記支持部材に載置された前記板ガラスに直線の切線を加工するカッターと、
   前記カッターが前記板ガラスに当接する時の切線加工開始の第１の押圧力を、切線加工開始後から切線加工終了までの第２の押圧力と等しくなるように、且つ、その押圧力が１．６〜８．０Ｎとなるように制御する制御手段と、
   を備えた板ガラスの切線加工装置。
2. 厚さが０．１〜０．３ｍｍの板ガラスを、硬度５０〜９０°（ＪＩＳ Ｋ６３０１ スプリング式 Ａ形に準拠）の支持部材に載置し、該支持部材に載置された前記板ガラスに直線の切線を加工するカッターを備え、該カッターを前記板ガラスに当接する時の切線加工開始の第１の押圧力を、切線加工開始後から切線加工終了までの第２の押圧力と等しくなるように、且つ、その押圧力が１．６〜８．０Ｎとなるように制御手段によって制御する板ガラスの切線加工方法。
3. 板ガラス成形手段によって厚さが０．１〜０．３ｍｍの板ガラスを成形する成形工程と、前記板ガラスに切線加工する切線加工工程と、前記切線加工した前記板ガラスを折って採板する採板工程とを有する板ガラスの製造方法において、前記切線加工工程として請求項２に記載の板ガラスの切線加工方法を用いる板ガラスの製造方法。

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