JP2014531329A - 平たいガラスのための成形型 - Google Patents

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Abstract

本発明は、ガラス、特に厚さが4mm以下のガラス、を成形するための新規な成形型に関し、この成形型は、少なくとも1種の金属結合剤とこの結合剤中に分散したダイヤモンドからなる少なくとも1つの研磨部を含み、前記結合剤はロックウェルBスケールでの硬さが95と105の間であってタングステンを含有しており、前記ダイヤモンドは大きさが75μmと95μmの間であって濃度が2.2ct/cm3と2.64ct/cm3の間である。本発明はまた、前記成形型を使用し30m/min以上の送り速度の実現を可能にする、ガラスを成形するための、特に自動車用ガラスパネルを成形するための、方法にも関する。

Description

本発明は、ガラスを加工するための新しい研削砥石に関し、とりわけ、「平たい」と呼ばれるガラス(特に板ガラス又はグレージングユニット、板が平らであっても湾曲していても)、特に「薄い」と称されるガラス(厚さ2.6mm以下、特に厚さ2.1mm以下)、そして必要なら、特に自動車分野における、「厚い」と称される、すなわち厚さが2.6mmを超える(特に2.6mmと4mmの間)のガラス、を加工するための研削砥石に関するものであり、当該研削砥石は、特に、フロントガラス、屋根用又は積層側面窓ガラス用のグレージングユニットなどの車両グレージングユニットの加工、あるいは必要なら後部窓ガラスタイプの車両グレージングユニットの加工などのために設計される。本発明はまた、当該研削砥石を製造するための方法と、上述のグレージングユニット、特に自動車用、あるいは任意の他のガラス、特に厚さが4mm以下、とりわけ厚さが2.6mm以下のガラス、の加工にそれを使用することとに関する。本発明はまた、この研削砥石を使って、ガラスを加工するため、特に自動車用グレージングユニットを加工するための新しい方法にも関するものであり、特に30m/min以上の加工移動速度の実現を可能にするものである。
本発明は、平たいガラスの形を変える分野に関する。特別に自動車分野向けの研削砥石が開発されているが、それらを同じ厚さのガラス構成要素を用いる任意のガラス製造用途向けに用いてもよい。ガラスなどの硬質材料のためのこれらの加工用研削砥石は、硬さが高く耐熱性であるという特性のために多くの材料を切削できる合成ダイヤモンドなどの研削材からなる。これらのダイヤモンドあるいは研削材は、通常、大抵は金属製である(特にコバルを基礎材料とする)マトリクス又は結合剤中にあり、加工用に設計されたこの集成体は通常、中央の台金、例えば金属の台金(特にステンレス鋼の)を取り囲んでおり、そしてまた必要に応じて、特に機械的強度を高め、取り付けやバランスを取ることなどを容易にすることができる2つの金属部分の間に挿入される。
ガラスの加工においては、加工移動速度(m/min単位)、加工シールの品質(加工によって生じる切りくずの濃度と大きさを観測して評価され、必要とされるシールの品質は、自動車の生産者により設定される仕様に依存し、本願ではBystronic Machinen AG社が販売するベンチマーク装置GQMにより評価され、この装置は切りくずの大きさと濃度を計算する)、研削砥石の寿命、そして研削砥石を磨く頻度(磨きは通常、研削砥石をクリーニングし、表面のダイヤモンドを回復するものであり、この作業は時間の損失と研削砥石の金属結合材をすり減らすことによる研削砥石の摩耗の原因となる)の4つの重要なパラメータを考慮に入れるのが通例である。加工移動速度は、通常、平均して20〜22m/min以下であり、磨きの頻度は、通常、ガラスを90〜135m加工(すなわち周囲長さが4.5mほどのガラスについて20又は30のガラス構成要素を加工)するごとに1回の磨き程度である。
加工移動速度を上昇させると、サイクル時間を短縮する(従って生産性を上昇させる)こと、そして生産用機械への投資を削減することが可能になる。従って、例えば、現在の3つに代えて1又は2の加工用機械を炉に提供することが可能であるが(積層品に用いられるガラスの場合)、そのような速度は加工用研削砥石に大きなストレスを加えるという問題を提起する。
そのため、現在市場で入手可能な研削砥石は高速加工に適しておらず、それは特に次の理由、すなわち、
・少なくとも30m/minの移動速度では、焼け(ガラスと研削砥石とが接触するところでの過度に高い温度がガラスを引きはがして加工を妨げ、目で見て確認することができるこの現象は、ガラス表面の白い線を特徴とし、加工中にスプレイハウジング中に出現する炎を特徴とする)が非常に速く(数個のグレージングユニット後)に認められ、加工したガラスの品質を許容できないものにすること、
・少なくとも30m/minの移動速度では、磨きの頻度が非常に高くなること(場合により、22.5〜45mごと(又は周囲長さが4.5mほどのガラスについて5〜10枚のガラス構成要素の加工ごと)に1回の磨きが発生する)、
・シールの品質も製造操作中に変動すること(偶発的な低下)、
のために、いまだに達成するのが困難である。
そこで、本発明は、ガラス、特に平たいガラス、とりわけ薄いガラス、あるいは特に自動車分野に適した厚いガラスを加工するための新しい研削砥石であって、何よりも、フロントガラス、屋根用の積層グレージングユニット又は自動車側面の積層グレージングユニットなどの、積層グレージングユニットで使用される一体式のガラス構成要素を加工すること、あるいは、とりわけ厚さが4mm以下、特に厚さが2.6mm以下の任意のその他のガラス構成要素(薄いガラス)(又はガラス製造材料)の加工を可能にする、新しい研削砥石を開発しようとしたものである。その研削砥石は、上述の欠点又は不適合はなしに、それでいながら加工移動速度を上昇させるのを可能にし(とりわけ30m/min以上の加工移動速度を得るのを可能にし)、特に、加工シールの良好な品質(とりわけ目に見える欠陥の数、すなわちガラス表面領域の250μmより長い欠陥の数で、デシメートル当たり7未満)を維持するのを可能にし、その一方で、少なくとも50kmの加工シールに等しい有効寿命を、加工ガラスの90mごとに1回の磨き(すなわち4.5mほどのガラスの通常の周囲長さの場合に20枚のガラス構成要素ごとに1回の磨き)を超えない磨き頻度とともに提供する。
この目的は、本発明により、ガラスを加工するため、特に平たいガラス、すなわち厚さが4mm以下である、特に厚さが1.6と3.85mの間であるガラス、そしてとりわけ、厚さが2.6mm以下である、特に厚さが1.6mmと2.6mmの間である、薄いガラス、それだけでなく必要ならば、厚さが特に2.6mmと3.85mmの間である、厚いガラス、を加工するために設計された加工用研削砥石によって達成され、この研削砥石は加工用に設計された少なくとも1つの研磨部を含み、当該研磨部は少なくとも1種の金属結合材(少なくとも1種の金属。この結合材は本発明においては合金であるのが有利である)と、結合剤中に分散したダイヤモンドとを含み、当該結合材は95と105の間のロックウェルB硬さを有し、タングステンを基礎材料としており、そしてダイヤモンドは大きさが75μmと95μmの間であり、濃度(結合材とダイヤモンドとで形成された研磨部における濃度)が2.2ct/cm3と2.64ct/cm3の間である。
本発明による研削砥石は、上述のとおりの平たいガラス、特にフロートに由来する(あるいはフロート法により得られる)平たいガラス、特に自動車分野で使用される板ガラス又はグレージング、を加工するのに特に好適であり、そしてとりわけ、厚さが2.6mm以下である、特に厚さが2.1mm以下である、薄いガラスを加工するのに(とりわけ積層フロントガラス、屋根又は側面窓ガラスなどを製作することを意図した積層品のためのグレージングユニットの加工に)特に好適であるが、必要ならば、それは、特に厚さが2.6mmと4mmの間である、とりわけ厚さが2.6mmと3.85mmの間である、厚い(平たい)ガラスを加工する(例えば自動車の後部窓ガラス、屋根、側面窓ガラスなどを製作するため自動車分野において一体式ガラス構成要素として用いられるガラス板又はグレージングユニットを加工する)のにも都合よく適している。
本発明による研削砥石は、少なくとも30m/minに等しい移動速度で加工するのを可能にするのと同時に、シールの良好な品質、90mごとに1回の磨きを超えない磨き頻度、及び加工ガラスの少なくとも50kmに等しい有効寿命を維持するので、特に有利である。本発明を定義するうえで言及される特徴のこの組み合わせは、前述の欠点に悩まされることなく加工速度を上昇させるのを可能にする。
本発明による研削砥石は一般に、中心の金属製の(環状の)台金(例えばステンレス鋼製)と、2つの金属部分(通常、台金と同様にステンレス鋼で製作される)の間に配置された研磨部(通常、中央の)を有する周縁クラウン(又はリング)(端面で台金を取り囲む)とから形成される、直径が130mmと250mmの間、例えば150mmほどの、ディスクの形をしている。この研削砥石は、既に基本的に加工されている金属部分(研磨部を除く全ての上述の部分)を組み立て、そして周縁金属部分の間の空間に研磨剤混合物(金属粉末の混合物の形をした結合剤と、ダイヤモンド)を加え、次いでこの集成体を、結合剤の焼結と種々の部分の結合を行うために加圧下で加熱して得られる。次に、意図する加工に適切な1以上の輪郭(通常、研磨部の厚み部分又は端面に最大2つの輪郭が設けられる)(例えば、グレージングユニットの周縁部に丸みのあるへりを作るのに必要とされる少なくとも1つの輪郭)を、研磨部の見かけの周縁部に、例えば放電加工によって与えることができ、これらの輪郭はその後、適切な磨き用スティックを用いて再度磨かれ又は維持される(これらのスティックは通常アルミニウムを基礎材料とする)。目的とする好ましい自動車用途向けの研磨部の厚さは、通常6.4mmと10mmの間であり、研削砥石の内側の研磨部(金属の台金に至るところ)の厚さは、通常同程度(6.4mmと10mmの間)である。
上述のとおり、選択した結合材の特性とダイヤモンドの特性の組み合わせから、前述の利点を得ることが可能になる。詳しく言うと、研磨部の結合材は、ロックウェルB硬さが95と105の間になるよう選択され、この硬さはEM ISO 6508−1標準規格に従って測定される。硬さは、結合材の組成に特に関係があり、そして特に、研削砥石の有効寿命と磨きの頻度に影響を及ぼす。本発明を定義するうえで示したように、結合材はタングステン(金属)を基礎材料としており、タングステンがその主成分であるのが有利である。結合材は特に、少なくとも58%(好ましくは少なくとも59%、とりわけすくなくとも60%、特に少なくとも61%)、そして好ましくは最大で75wt%のタングステン(粉末)で構成され(基礎材料とし)、当該タングステンの、粉末の、粒子の大きさは100μmを超えないのが有利である。
上述のとおり、タングステン、すなわち結合材の主成分に加えて、結合材はまた他の金属から製作されるのも有利であり、これらの種々の金属の合金を構成する。結合材の組成(重量百分率で表される)は次のとおりであるのが有利である(すなわち、結合材は次の(金属)成分の混合物から得られ、それらの結合は特に上述のとおり焼結によりなされる)。
・タングステン(粉末) 58〜75%、特に59〜75%、
・青銅(粉末) 30〜37%、特に28〜33%、
・クロム(粉末) 0.5〜5%、特におよそ1%、
・ニッケル(粉末) 0.5〜5%、特におよそ1%。
青銅のうちの75〜85wt%は銅で構成され、15〜25%はスズで構成され、特におよそ80%の銅と20%のスズで構成される。
青銅粒子の大きさは100μmより小さいように選ばれるのが有利であり、クロム(又はクロミウム)粒子のそれは50μmより小さいように選ばれ、ニッケル粒子のそれは50μmより小さいように選ばれる。タングステンの比率は、必要ならば、本発明でもって厚いガラスを加工する場合の方が薄いガラスの場合よりも大きくてよく、例えば特に厚いガラスの場合、特に61〜75%程度、例えば65〜70%程度であり、あるいは特に薄いガラスの場合、59〜70%程度でよく、例えば59〜65%程度でよい。
こうして選択される結合剤は、所望の磨き頻度と有効寿命を得るのに特に有用である。
研磨部に存在するダイヤモンドは、通常、合成ダイヤモンドである。それらの大きさ(ダイヤモンドがその中に含まれる円又は球の直径の算術平均により表され、通常は特にANSI B74−16又はFEPA標準規格に従って篩い分けにより評価される)は、本発明では、75μmと95μmの間(あるいは180メッシュと240メッシュの間)であるように選ばれる(メッシュ単位での大きさとμm単位での大きさとの対応関係はFEPA(Federation Europeenne des fabricants de produits abrasifs)(欧州研磨剤製造者連盟)の標準規格に従って評価される)。また、本発明による前記ダイヤモンドの濃度(通常、研削砥石の製造中に秤量して評価される)は2.2ct/cm3(すなわちcm3当たりのカラット数)と2.64ct/cm3の間であり、これはまた研磨部中に0.44g/cm3と0.528g/cm3の間のダイヤモンド濃度に相当する(研磨部中に10vol%と20vol%の間のダイヤモンドという比率にも相当する)。
本発明によれば、特に選択した結合剤のタングステン含有量が最小である(例えば58%と70%の間である)場合、ダイヤモンドは(それらの大部分、特に少なくとも90%、好ましくは100%が)チタンの少なくとも1つの被覆(特に1層又はそれ以上の層)を有するよう又は必要ならばチタンを基礎材料とする被覆を有するように選ばれ、チタンの比率は当該被覆されたダイヤモンドの2wt%と10wt%の間(例えば6wt%程度)であるのが好ましい。この被覆又は被膜の形成は、特に研削砥石製造前のダイヤモンドに対して行われ、例えば本発明による研削砥石を製造するのに使用する前のダイヤモンドへの気相での薄膜の真空中での物理的被着(PVD又は「物理気相成長」、例えば陰極スパッタリング)により、又は電気めっきにより、又は化学気相成長(CVD)により行われる。タングステンの比率が高いこと及び/又はダイヤモンドの表面にこのチタンの被覆が存在することが、研削砥石の製造中にそれを硬化させるときに結合剤とダイヤモンドとの界面に炭化物が生成するのを可能にし、これが加工処理中のダイヤモンドの脱落を制限するようになる。
前述のように、本発明による研削砥石は、少なくとも30m/minに等しい移動速度で加工するのを可能にし、従ってそれを高速研削砥石と見なすことが可能である。
これに関連して、本発明が更に目的とするものは、前述の研削砥石を使用し、それゆえに特に30m/min以上の加工移動速度の実現を可能にする、ガラスを加工するための、特に、厚さが4mm以下、とりわけ2.6mm以下、特に2.1mm以下の、ガラス板又はグレージングユニットを加工するための、とりわけ自動車用の、例えばフロントガラス、屋根用又は側面窓用のグレージングユニットなどを製作するのに使用されるものなどの、ガラス板又はグレージングユニットを加工するための新しい方法(又は新しい操作)である。
一つの有利な実施形態において、この方法はまた、研削砥石の回転速度(m/min単位。この回転速度は通常2400m/minと4200m/minの間にある)の加工移動速度(m/min単位、すなわち1分当たりに加工されるガラスのメートル数。この加工移動速度は通常20m/minと33m/minの間にあり、本発明による研削砥石は高速でも低速でも目的どおりに働くのを可能とし、後者の場合における利点は特に、研削砥石の有効寿命が有意に向上することである)に対する比が60と180の間であることも特徴とするものであり、このような比は本発明による研削砥石の良好な効率を高速移動速度と同時に得ることを可能にする。
本発明はまた、特に自動車用のグレージングユニット、とりわけフロントガラス、屋根又は側面窓用のグレージングユニット、を製造するための方法であって、先に説明した本発明による加工操作を取り入れた製造方法と、本発明による研削砥石を取り入れた、グレージングユニットを製造するための装置も包含する。
本発明による加工方法又は操作には、
・加工炉に供給することを必要とされる加工機の数を減らすことにより投資費用を削減することが可能である、
・加工時のサイクル時間を短縮すること(1つのガラス構成要素から次のものまでの加工時間の節約は通常の加工法と比べて30%程度である)も可能であり、従って生産性が上昇する(特にサイクル時間の数%、あるいは更に数十%の短縮)、
・フロントガラスや、屋根又は側面窓用の自動車用グレージングユニットを製造するための生産ラインにおいて、ラインの停止を制限することも可能であり、高速での加工が、ガラス構成要素の加工に関連した減速なしに、スクリーン印刷機へのその後の供給の連続性を確保するのを可能にする、
という多くの利点がある。
本発明による研削砥石は、所望のグレージングユニットを製作するために設計されたガラス構成要素の端部に特定の輪郭を与える(例えば周縁部に丸みを形成して尖った角を取り除く)ことを目的に、ガラス構成要素の周縁部を加工するのに特に好適である。自動車分野においては、これらのガラス構成要素は特にフロート法によって得られ、製作後に切断と加工が行われるのが通例である。通常は、フロート法により得られるガラス板は、最初に所望の形状に切断する処理を受け、その後加工され、洗浄されてから、必要ならばスクリーン印刷工程に付され、それから整形工程又は、必要ならばグレージングユニット(特に自動車用途向けの)に適切な湾曲を施すために設計された曲げ加工(例えば、しかるべき金属製の曲げ加工用フレーム又は開口部に配置し、次いで例えば650℃程度の温度の、炉へ搬送することによる)の工程に付され、この整形又は曲げ加工は、組み合わせて同一の積層品となるよう設計された複数の板に対して同時に行うことができ、こうして製作されたガラス板はその後、必要ならば冷却され、そして必要に応じ同様の寸法の1以上のプラスチックインサートを結合されてから、カレンダリング処理、加熱処理を受け、そして必要に応じて周縁シール材を配置される。
研削砥石とガラスとが接触する箇所では、ガラス粒子を洗い流し発生したエネルギーを消散させるために、通常は冷却液(特に水であり、必要ならば1種以上の冷却用添加剤を含む)が研削砥石と一緒に使用される。
材料の除去を左右するメカニズムは通常複雑であり、研削砥石又はその環境を変更することはかなりの影響を及ぼすことができるので、本発明による研削砥石は、それ自体が、グレージングユニット、特に自動車用のグレージングユニットを加工及び製造するための既存の設備における通常の研削砥石の代わりに有利に用いるのに完全に適していることが示された。
本発明はまた、本発明による加工方法又はグレージングユニット製造方法を使用して得られるグレージングユニット、特にフロントガラス、自動車の屋根又は側面窓のためのグレージングユニットにも関するものであり、また当該グレージングユニットを組み入れた車両にも関するものである。
本発明はまた、本発明による研削砥石を製造するための方法にも関する。これらの研削砥石は、本発明による研削砥石を定義するうえで先に挙げた金属の粉末(結合材を形成するためのもの)とダイヤモンドとの混合物から製造され、この混合物を上述の金属部分の間に挿入して、作製した集成体をその後高温、特に800℃より高く通常は980℃より低い温度、とりわけ900℃と960℃の間の温度にし、そして特に1500psiと2500psi(毎平方インチ当たりポンド)の間の圧力(およそ103.4barと172.4barの間の圧力に相当)に例えば45分と1時間30分の間昇圧して(この操作は焼結工程に相当し、平均しておよそ1時間継続する)、ダイヤモンドを取り込んだ金属の結合材により形成され金属部分の間にしっかりと固定された集成体をその後、加工型から研削砥石の形状でもって取り出してから、研磨部に例えば放電加工によって研削砥石の切削用の輪郭を形成する。生産ラインで使用する前に、得られた研削砥石は1つの磨き用スティック、又は同一であっても異なっていてもよい2つの磨き用スティック、例えばソフトと称されるスティックとハードと称されるスティック、を用いて磨かれるのも好ましく、そして研削砥石の同心度を確認し、これら2つの作業は通常、研削砥石を包装する以前に行われる。
本発明により製造される研削砥石の以下の例を読むことにより、本発明はよりよく理解されるとともに、本発明のそのほかの詳細と利点が明らかとなろう。
研磨部を形成するよう設計された混合物をステンレスの金属部分の間に挿入し、次いでこの集成体を種々の部分を結合させるため加圧下で加熱し、次に放電加工により研磨部に加工用の輪郭を生じさせて、本発明による研削砥石を製造した。研磨部を形成するよう設計された混合物は、次の成分、すなわち、
・下記の組成(結合剤に対する重量により与えられる)の結合剤およそ85vol%、
・タングステン(粉末) 61%
・青銅(粉末) 37%
・クロム(粉末) 1%
・ニッケル(粉末) 1%
・ダイヤモンドおよそ15vol%(研削砥石の研磨部においてほぼ2.64ct/cm3程度の濃度)、
から構成されていた。青銅は、およそ80%の銅と20%のスズで構成されていた。結合剤のロックウェルB硬さはおよそ100であった。ダイヤモンドは大きさが220メッシュ(又は76μm)であり、チタンで被覆されていた(被覆したダイヤモンドの6wt%の割合で)。
この研削砥石は、少なくとも30m/minの加工移動速度(研削砥石の回転属度はほぼ60m/s程度)を得るのと同時に、加工シールの良好な品質(特に目に見える欠陥の数がデシメートル当たり6未満)を維持するとともに、少なくとも加工されたシールの少なくとも50kmの有効寿命を提供することを可能にすることが観測され、磨き頻度は25〜30のガラス構成要素ごと(又は加工したガラスの112.5〜135mごと(この例では加工されるガラス構成要素の周囲長さは4.5mであった))に1回であった。
本発明による研削砥石を使って加工して得られたグレージングユニットは、例えば、自動車又は輸送車両で用いることができ、例えばフロントガラスや、屋根用又は側面窓用のグレージングユニットなどである。

Claims (11)

  1. ガラスを加工するための、特に厚さ4mm以下のガラスを加工するための、研削砥石であって、少なくとも1種の金属結合剤と当該結合剤中に分散したダイヤモンドから形成された少なくとも1つの研磨部を含んでいて、前記結合剤はロックウェルB硬さが95と105の間であり、タングステンを基礎材料としていて、前記ダイヤモンドは大きさが75μmと95μmの間であり、濃度が2.2ct/cm3と2.64ct/cm3の間である、ガラスを加工するための研削砥石。
  2. 厚さが2.6mm以下であるガラスの加工用に設計されていること、及び/又は高速の加工用に設計されていることを特徴とする、請求項1記載の研削砥石。
  3. 前記結合剤の組成が次のとおり、すなわち、
    ・タングステン 58〜75%
    ・青銅 30〜37%
    ・クロム 0.5〜5%
    ・ニッケル 0.5〜5%
    であり、当該青銅は75〜85wt%が銅及び15〜25wt%がスズで構成されていることを特徴とする、請求項1又は2記載の研削砥石。
  4. 前記ダイヤモンドがチタンで被覆されていることを特徴とする、請求項1〜3の1つに記載の研削砥石。
  5. 請求項1〜4の1つに記載の研削砥石を製造するための方法であって、金属の粉末とダイヤモンドの混合物を作り、この混合物を高温、特に800℃より高い温度、に昇温し、そして昇圧、特に数barまで昇圧し、その後、前記ダイヤモンドを取り込んだ前記金属結合剤により形成された集成体を研削砥石の形でもって加工型から取り出す、研削砥石製造方法。
  6. 厚さが4mm未満のガラスを加工するための、特に自動車用グレージングユニットを加工するための、方法又は操作であって、請求項1〜4の1つに記載の少なくとも1つの研削砥石を使用し、30m/min以上の加工移動速度を可能にする、ガラスの加工方法又は操作。
  7. 前記研削砥石の回転速度と前記加工移動速度との比が60と180の間であることを特徴とする、請求項6記載の加工方法又は操作。
  8. 請求項6又は7に記載の加工操作を取り入れている、グレージングユニットを製造するため、特に自動車用グレージングユニット、特にフロントガラス、屋根又は側面窓ガラス用のグレージングユニットを製造するための方法。
  9. 請求項1〜4の1つに記載の研削砥石を取り入れている、グレージングユニットを製造するため、特に自動車用グレージングユニット、特にフロントガラス、屋根又は側面窓ガラス用のグレージングユニット、を製造するための装置。
  10. 請求項6〜8の1つに記載の方法を使って得られた、グレージングユニット、特に自動車用のフロントガラス、屋根又は側面窓ガラス。
  11. 請求項10に記載の少なくとも1つのグレージングユニットを取り入れている車両。
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