JP3879152B2 - ガラス板の曲げ成形装置、曲げ成形型およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱炉内にてガラス板を曲げ加工し、例えば自動車のフロントガラス、リヤガラス等を成形する曲げ成形装置、それに用いる曲げ成形型およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車の風防窓であるフロントガラス、リヤガラス等は、自動車のデザイン上の理由から湾曲状のものが要求されるため、平板状のガラス板を適宜曲げ成形することが必要になる。この曲げ成形を行うガラス板の曲げ成形装置としては、凹湾曲状の成形面をもつ曲げ型を備えたものが知られている。そして、この曲げ型によるガラス板の成形は、まずガラス板を所定の外周形状に切断し、このガラス板を曲げ型の成形面上に載置する。そして、ガラス板を載置した状態で曲げ型を加熱炉内に搬入すると共に、ガラス板をガラス軟化温度まで加熱し、前記曲げ型の成形面に沿ってガラス板の自重により曲げ成形する。そして、このようなガラス板の曲げ成形装置では、成形ガラス板の曲率を決定する曲げ型の成形面は加熱曲げ加工されるべき規定曲面と等しい曲面に形成されている。
【０００３】
また、近年の自動車の形状はより湾曲した形状のものが多く見られる。そのため、自動車用フロントガラスの形状として、その外周縁が大きく湾曲した形状を求められるようになってきた。このフロントガラスの車体への組付けは、外周縁によって行われているため、この組付け適合性は外周縁の曲率に左右されることが多く、外周縁の曲率をより正確に規定曲面と一致させることが要求されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術によるガラス板の曲げ成形装置では、曲げ型の成形面は常温では規定曲面に一致するが、加熱炉内では熱膨張により変形する。このとき、曲げ型上に載置されたガラス板は、ガラス軟化温度まで加熱されたときに自重によって撓み、変形した曲げ型の成形面に沿って自重曲げ加工される。そして、ガラス板を常温まで冷却したときには、ガラス板と曲げ型との熱膨張率に差があるため、ガラス板の湾曲面と曲げ型の成形面との間にずれが生じ、ガラス板の湾曲面は規定曲面に一致しないという問題がある。
【０００５】
また、曲げ型の成形面は熱膨張によって曲率が小さくなり易いから、上述の外周縁の曲率が大きいガラス板を成形した場合には、外周縁付近でガラス板の湾曲面と規定曲面とのずれが大きくなり、このようなガラス板を車体に組み付けたときには、その組付け適合性が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、規定曲面をもつガラス板を成形でき、ガラス板を車体に組み付けたときの組付け適合性を向上させるガラス板の曲げ成形装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、ガラス板を軟化点以上まで加熱する加熱炉と、ガラス板を載置する湾曲状を呈した成形面を有して、前記加熱炉内を搬送することによって成形面上でガラス板を曲げ成形する曲げ成形型とを備えたガラス板の曲げ成形装置に適用される。
【０００８】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記曲げ成形型は、ガラス板と異なる熱膨張率を有し、前記曲げ成形型の成形面は、当該曲げ成形型が常温時の規定成形面から加熱による熱膨張によって変形した変形成形面と、常温で所望の規定曲面を有するガラス板が加熱されたときに熱膨張によって変形した変形曲面とが略等しい湾曲状曲面となるように形成されていることにある。
【０００９】
上記構成において、曲げ成形型の成形面は常温時には規定成形面を呈し、加熱時には熱膨張によって変形した変形成形面を呈する。そして、軟化点以上まで加熱したガラス板を変形成形面に沿って曲げ加工させることによって、変形成形面に略等しい変形曲面をもったガラス板を成形できる。ここで、ガラス板の載置された曲げ成形型を加熱温度から常温まで冷却すると、曲げ成形型の成形面は変形成形面から規定成形面になる。一方、曲げ成形型の変形成形面は、常温でガラス板の設計形状である規定曲面を有するガラス板が加熱されたときの変形曲面に略等しくなるように設定されている。このため、変形曲面をもったガラス板は、常温まで冷却されることによって、曲げ成形型の熱膨張率とは異なるガラス板の熱膨張率に基づき収縮し、規定曲面をもったガラス板形状として成形することができる。
【００１０】
また、請求項２の発明は、ガラス板を載置する湾曲状を呈した成形面を有し、成形面にガラス板を載置して加熱炉内を搬送させることによってガラス板を曲げ成形するガラス板の曲げ成形型に適用される。
【００１１】
そして、請求項２の発明が採用する構成の特徴は、前記曲げ成形型は、ガラス板と異なる熱膨張率を有し、前記曲げ成形型の成形面は、当該曲げ成形型が常温時の規定成形面から加熱による熱膨張によって変形した変形成形面と、常温で所望の規定曲面を有するガラス板が加熱されたときに熱膨張によって変形した変形曲面とが略等しい湾曲状曲面となるように形成されていることにある。
【００１２】
上記構成において、曲げ成形型の成形面は常温時には規定成形面を呈し、加熱時には熱膨張によって変形した変形成形面を呈する。そして、加熱したガラス板を変形成形面に沿って曲げ加工させることによって、変形成形面に略等しい変形曲面をもったガラス板を成形できる。ここで、ガラス板の載置された曲げ成形型を加熱温度から常温まで冷却すると、曲げ成形型の成形面は変形成形面から規定成形面になる。一方、曲げ成形型の変形成形面は、常温でガラス板の設計形状である規定曲面を有するガラス板が加熱されたときの変形曲面に略等しくなるように設定されている。このため、変形曲面をもったガラス板は、常温まで冷却されることによって、曲げ成形型の熱膨張率とは異なるガラス板の熱膨張率に基づき収縮し、規定曲面をもったガラス板形状として成形することができる。
【００１３】
さらに、請求項３の発明は、ガラス板を載置する湾曲状を呈した成形面を有し、成形面にガラス板を載置して加熱炉内を搬送させることによってガラス板を曲げ成形するガラス板の曲げ成形型の製造方法に適用される。
【００１４】
そして、請求項３の発明が採用する方法の特徴は、前記曲げ成形型は、ガラス板と異なる熱膨張率を有し、加熱曲げ加工された後の常温での成形ガラス板の規定曲面を設定する工程と、ガラス板が加熱されたときに熱膨張によって変形する前記規定曲面を有するガラス板の変形曲面を設定する工程と、曲げ成形型が加熱されたときに熱膨張によって変形する前記曲げ成形型の変形成形面を前記ガラス板の変形曲面と略等しく設定する工程と、曲げ成形型の熱膨張率に基づき該曲げ成形型の変形成形面から常温時の規定成形面を決定する工程とを含んでいることにある。
【００１５】
上記の製造方法では、規定曲面設定工程では、加熱曲げ加工された後の常温での成形ガラス板の規定曲面を定める。次の変形曲面設定工程では、前述した規定曲面に対しガラス板が加熱されたときに熱膨張によって変形する前記規定曲面を有するガラス板の変形曲面を定める。次の変形成形面設定工程では、曲げ成形型が加熱されたときに生じる熱膨張によって変形する前記曲げ成形型の変形成形面とガラス板が加熱されたときの変形曲面とが略等しくなるように定める。さらに規定成形面決定工程では、ガラス板の熱膨張率とは異なる曲げ成形型の熱膨張率に基づき前述した変形成形面から常温時の曲げ成形型の規定成形面を決定した上で、ガラス板の曲げ成形型を製造する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガラス板の曲げ成形装置について、その実施の形態を添付図面に従って詳細に説明する。
【００１７】
ここで、図１ないし図９は本発明の実施例を示し、１はガラス板をガラス軟化温度まで加熱する加熱炉で、該加熱炉１は断熱耐火材等で矩形筒状に形成され、その内部には炉の入口側に加熱部１Ａが、出口側に冷却部１Ｂが設けられている。そして、加熱炉１内に搬送された後述のガラス板７は加熱部１Ａで加熱曲げ加工された後に冷却部１Ｂを通過することによって常温程度まで冷却され、成形ガラス板１２になる。
【００１８】
２は図２および図３に示すように、加熱炉１内の加熱部１Ａに設けられた加熱源としてのヒータで、後述の成形型５等を取囲むように加熱炉１内の側面と上面とに設けられる。そして、ヒータ２は例えば電気ヒータやガスバーナー等からなりガラス板７を成形温度（５８０〜７００℃）まで加熱するものである。
【００１９】
３は加熱炉１内を入口側から出口側へと延伸するレール等の搬送路で、搬送路３は加熱炉１の炉床に埋設されている。そして、後述の成形型５を搭載する台車４が搬送路３上に載置され、台車４等はチェーンコンベア等（図示せず）によって搬送路３上を移動する。
【００２０】
５は凹湾曲した輪郭形状を有する曲げ成形型としての成形型を示し、該成形型５は、その成形面６にガラス板７を載置して加熱炉１内を搬送することによってガラス板７を自重曲げ加工する。このため、成形型５の上面は凹湾曲をなした成形面６となっている。また、成形型５は加熱炉１内のガラス板の成形温度に耐えられる程度の耐熱材（例えば、ステンレス等）で形成される。そして、成形型５は複数本の支柱４Ａを介して台車４上に固定され、チェーンコンベア等（図示せず）によって台車４と共に加熱炉１内に搬入される。
【００２１】
また、成形型５上に載置されたガラス板７は加熱部１Ａのヒータ２によってガラス軟化温度（例えば５５０〜６５０℃）まで加熱されて軟化し、自重によって垂下する。そして、ガラス板７は成形型５の成形面６に沿って曲げ加工された湾曲状ガラス板８となる。このとき、湾曲状ガラス板８と成形型５とが接触する湾曲状ガラス板８の湾曲状曲面は、自動車用ガラス板の設計形状である規定曲面９をもったガラス板形状（後述するマスターガラス形状１０）のガラス板を加熱したときに熱膨張によって変形した変形曲面１１となっている。さらに、成形型５を冷却部１Ｂに搬入することによって、湾曲状ガラス板８は常温程度まで冷却されて固化し、自動車用ガラス板の設計形状である規定曲面９を有する成形ガラス板１２に成形される。
【００２２】
ここで、成形型５の上面に設けられる成形面６は、常温時には図４に示すようにマスターガラス形状１０の規定曲面９よりも大きな曲率（深い凹湾曲状）の規定成形面６Ａとなるが、加熱時には図５に示すように成形型５の熱膨張によって規定曲面９よりも小さな曲率（浅い凹湾曲状）の変形成形面６Ｂに変形する。そして、成形面６は加熱時の変形成形面６Ｂがマスターガラス形状１０のガラス板を加熱したときに熱膨張によって変形した変形曲面１１に略等しくなるように形成されている。このため、成形温度まで加熱された湾曲状ガラス板８は変形成形面６Ｂに沿って曲げ加工され、湾曲状ガラス板８と成形型５とが接触する湾曲状ガラス板８の湾曲面は変形曲面１１にほぼ一致する。
【００２３】
さらに、図５の加熱時から常温まで冷却されたときには図６に示すように、成形型５の成形面６は変形成形面６Ｂから規定成形面６Ａに復元する。一方、湾曲状ガラス板８は、湾曲状ガラス板８の熱膨張率と成形型５の熱膨張率との差によって規定成形面６Ａには沿わず、マスターガラス形状１０と等しい形状の成形ガラス板１２となる。
【００２４】
本実施例によるガラス板の曲げ成形装置は、上述の如き構成を有するもので、成形型５を製造するときの製造方法について図８を参照しつつ説明する。
【００２５】
まず、ステップ１による規定曲面設定工程において、加熱曲げ加工された後の常温での成形ガラス板１２の規定曲面９を自動車用ガラス板の設計形状（マスターガラス形状１０）から定める。
【００２６】
次に、ステップ２による変形曲面設定工程では、湾曲状ガラス板８の形状を、規定曲面９を有するマスターガラス形状１０、成形温度およびガラス板の熱膨張率等に基づき計算機を用いて算出し、マスターガラス形状１０のガラス板を成形温度まで加熱したときに熱膨張によって変形した湾曲状ガラス板８の変形曲面１１を定める。
【００２７】
そして、ステップ３による変形成形面設定工程では、成形温度での成形型５の変形成形面６Ｂを変形曲面１１に略等しくなるように定め、熱膨張によって変形した成形型５の形状を定める。
【００２８】
さらに、ステップ４による規定成形面決定工程では、常温での成形型５の形状を、変形成形面６Ｂを有する成形型５の形状、成形温度および成形型５の熱膨張率等に基づき計算機を用いて算出し、常温での成形型５の規定成形面６Ａを決定した上で、ガラス板の曲げ成形型を製造することができる。
【００２９】
このようにして製造された成形型５は、図９に示すように、成形面１３Ａが規定曲面９と等しくなるように形成された従来の成形型１３に対して成形型５の長さ方向両端側が例えば４．４ｍｍ程度の寸法Ａだけ内側に収縮した形状に形成される。
【００３０】
本実施例によるガラス板の曲げ加工装置は上述の如く構成されたものであり、次に上記構成からなる曲げ加工装置を用いて、ガラス板を曲げ加工する場合の加工動作について、図１を参照しつつ説明する。
【００３１】
まず、平板状のガラス板７は成形型５に載置され、チェーンコンベア等（図示せず）を介して移動する台車４によって該成形型５と共に加熱炉１内の加熱部１Ａに搬送される。加熱部１Ａではヒータ２によってガラス板７がガラス軟化温度（５５０〜６５０℃）まで加熱されて軟化し、ガラス板７は自重によって垂下する。このとき、成形型５の成形面６は、成形型５の熱膨張によって規定成形面６Ａから浅く湾曲した変形成形面６Ｂに変形する。そして、軟化したガラス板７は変形成形面６Ｂに沿って曲げ加工され、変形成形面６Ｂに略等しい変形曲面１１をもつ湾曲状ガラス板８に成形される。
【００３２】
次に、成形型５は湾曲状ガラス板８を載置した状態で加熱炉１内の冷却部１Ｂに搬送され、成形型５と湾曲状ガラス板８は常温程度まで冷却される。このとき、成形型５の成形面６は成形型５の収縮によって変形成形面６Ｂから規定成形面６Ａに復元される。一方、湾曲状ガラス板８は成形型５の収縮途中で固化し、成形ガラス板１２に成形される。ここで、成形ガラス板１２は湾曲状ガラス板８の熱膨張率と成形型５の熱膨張率との差によって規定成形面６Ａには沿わず、成形ガラス板１２と成形型５との間に隙間が生じる。
【００３３】
然るに、本実施例では、成形型５の変形成形面６Ｂを湾曲状ガラス板８の変形曲面１１に略等しくなるように形成したから、成形温度での湾曲状ガラス板８はマスターガラス形状１０のガラス板が熱膨張したときの形状とほぼ一致する。また、湾曲状ガラス板８を常温まで冷却したときに湾曲状ガラス板８は自動車用ガラス板の設計形状である規定曲面９をもった成形ガラス板１２に成形される。
【００３４】
このとき、成形ガラス板１２は図７に示すように、湾曲状ガラス板８よりも深く湾曲した形状になり、マスターガラス形状１０に対して例えば最大誤差が±０．３ｍｍ以内の形状に成形される。
【００３５】
ここで、図１０に示す比較例にあっては、従来から用いられている成形型１３の成形面１３Ａを、規定曲面９と等しい凹湾曲状曲面で構成した場合を示している。この成形型１３で曲げ加工された成形ガラス板１４は、成形温度では成形型１３の成形面１３Ａに沿った形状となるが、常温程度まで冷却したときには成形型１３の熱膨張率とガラス板の熱膨張率との違いによって、成形面１３Ａには沿わず成形面１３Ａよりも浅く湾曲した形状に成形される。このため、成形ガラス板１４の形状はマスターガラス形状１０とは一致せず、規定曲面９を得ることができない。
【００３６】
従って、従来用いられている成形型１３で曲げ加工された成形ガラス板１４では規定の曲率が得られないから、成形ガラス板１４を自動車に組み付けるときの組付け適合性が低下する。これに対し、本実施例による成形型５は、成形型５の変形成形面６Ｂを湾曲状ガラス板８の変形曲面１１に略等しくなるように形成したから、成形温度での湾曲状ガラス板８はマスターガラス形状１０のガラス板が熱膨張したときの形状とほぼ一致し、湾曲状ガラス板８を常温まで冷却したときの成形ガラス板１２はマスターガラス形状１０と等しい形状になる。
【００３７】
かくして、本実施例によれば、成形型５を加熱したときの変形成形面６Ｂとマスターガラス形状１０のガラス板を加熱したときの変形曲面１１とが略等しい湾曲状曲面となるように成形型５の成形面６を形成したから、平板状のガラス板７を変形成形面６Ｂに沿って曲げ加工でき、変形成形面６Ｂに略等しい変形曲面１１をもった湾曲状ガラス板８を成形できると共に、湾曲状ガラス板８を冷却することによってマスターガラス形状１０と等しい成形ガラス板１２を成形することができる。従って、成形ガラス板１２は自動車用ガラス板の設計形状である規定曲面９をもつから、外周縁付近で深く湾曲したガラス板を曲げ加工する場合でも、成形ガラス板１２を自動車に組み付けるときの組付け適合性を向上できる。
【００３８】
なお、前記実施例では、１枚のガラス板を加熱曲げ加工する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、合せガラス用の２枚のガラス板を同時に曲げ成形する場合にも適用することができる。
【００３９】
また、前記実施例では、曲げ成形型としての成形型５は成形ガラス板の輪郭形状に構成するものとしたが、本発明はこれに限らず面状に構成した曲げ成形型でもよく、また、曲げ成形型に通常のたわみ曲げ技法では得られない鋭い湾曲を得るためにヒンジ付きの端部を設けてもよい。
【００４０】
また、前記実施例では、曲げ成形型としての成形型５はステンレス等のようなガラス板よりも熱膨張率の大きな材料で形成するものとしたが、本発明はこれに限らず、例えばセラミックスのようなガラス板よりも熱膨張率の小さな材料によって曲げ成形型を形成してもよい。
【００４１】
さらに、前記実施例では、ガラス板の曲げ成形をガラス板の軟化による自重曲げによって行っているが、ガラス板を水平状態あるいは上端を吊り治具によって支持しガラス板を垂下させた垂直状態で、加熱炉内に搬送させ、曲げ成形型を面状に構成してガラス板をプレス曲げ成形することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１の発明によれば、ガラス板の曲げ成形装置に曲げ成形型を用い、曲げ成形型の成形面を、曲げ成形型が加熱による熱膨張によって変形した変形成形面と、常温で規定曲面を有するガラス板を加熱したときに熱膨張によって変形した変形曲面とが略等しい湾曲状曲面となるように形成したから、加熱したガラス板を変形成形面に沿って曲げ加工し、変形成形面に略等しい変形曲面をもったガラス板を成形できると共に、変形曲面をもったガラス板を冷却することによって規定曲面をもつ成形ガラス板を成形することができる。従って、曲げ成形装置によって確実に規定曲面をもつ成形ガラス板を曲げ成形できるから、成形ガラス板を自動車に組み付けるような場合でも、成形ガラス板の組付け適合性を向上できる。
【００４３】
また、請求項２の発明によれば、曲げ成形型の成形面を、曲げ成形型が加熱による熱膨張によって変形した変形成形面と、常温で規定曲面を有するガラス板を加熱したときに熱膨張によって変形した変形曲面とが略等しい湾曲状曲面となるように形成したから、加熱したガラス板を変形成形面に沿って曲げ加工し、変形成形面に略等しい変形曲面をもったガラス板を成形できると共に、変形曲面をもったガラス板を冷却することによって規定曲面をもつ成形ガラス板を成形することができる。従って、曲げ成形型によって曲げ加工した成形ガラス板を自動車に組み付けるような場合でも、成形ガラス板の組付け適合性を向上できる。
【００４４】
さらに、請求項３の発明によれば、成形ガラス板として加熱曲げ加工されるべき常温での規定曲面を設定した後に、ガラス板を加熱したときに熱膨張によって変形した変形曲面を設定し、さらに曲げ成形型を加熱したときに該曲げ成形型の熱膨張によって変形した変形成形面を前記ガラス板の変形曲面と略等しく設定した後に、曲げ成形型の熱膨張率に基づき該成形型の変形成形面から常温時の規定成形面を決定する製造方法を採用したから、曲げ成形型が加熱による熱膨張によって変形した変形成形面と、常温で所望の規定曲面を有するガラス板を加熱したときに熱膨張によって変形した変形曲面とが略等しくなるような常温時に規定成形面となる成形面を有した曲げ成形型を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による成形型が適用される曲げ加工装置の全体構成図である。
【図２】図１中の加熱炉内を示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施例による成形型等を加熱炉内に配置した状態で示す図２中の矢示 III−III 方向からみた拡大断面図である。
【図４】加熱前のガラス板と成形型とを示す正面図である。
【図５】加熱時の成形温度での湾曲状ガラス板と成形型とを示す正面図である。
【図６】常温まで冷却した際の成形ガラス板と成形型とを示す正面図である。
【図７】本発明の実施例で成形された成形ガラス板と成形温度で加熱時の湾曲状ガラス板とを比較して示す正面図である。
【図８】本発明の実施例による製造工程を示す説明図である。
【図９】本発明の実施例による成形型と従来技術による成形型とを比較して示す正面図である。
【図１０】比較例として従来技術による成形型と成形ガラス板とを示す正面図である。
【符号の説明】
１ 加熱炉
５ 成形型（曲げ成形型）
６ 成形面
６Ａ 規定成形面
６Ｂ 変形成形面
７ ガラス板
８ 湾曲状ガラス板
９ 規定曲面
１０ マスターガラス形状
１１ 変形曲面
１２ 成形ガラス板
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱炉内にてガラス板を曲げ加工し、例えば自動車のフロントガラス、リヤガラス等を成形する曲げ成形装置、それに用いる曲げ成形型およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車の風防窓であるフロントガラス、リヤガラス等は、自動車のデザイン上の理由から湾曲状のものが要求されるため、平板状のガラス板を適宜曲げ成形することが必要になる。この曲げ成形を行うガラス板の曲げ成形装置としては、凹湾曲状の成形面をもつ曲げ型を備えたものが知られている。そして、この曲げ型によるガラス板の成形は、まずガラス板を所定の外周形状に切断し、このガラス板を曲げ型の成形面上に載置する。そして、ガラス板を載置した状態で曲げ型を加熱炉内に搬入すると共に、ガラス板をガラス軟化温度まで加熱し、前記曲げ型の成形面に沿ってガラス板の自重により曲げ成形する。そして、このようなガラス板の曲げ成形装置では、成形ガラス板の曲率を決定する曲げ型の成形面は加熱曲げ加工されるべき規定曲面と等しい曲面に形成されている。
【０００３】
また、近年の自動車の形状はより湾曲した形状のものが多く見られる。そのため、自動車用フロントガラスの形状として、その外周縁が大きく湾曲した形状を求められるようになってきた。このフロントガラスの車体への組付けは、外周縁によって行われているため、この組付け適合性は外周縁の曲率に左右されることが多く、外周縁の曲率をより正確に規定曲面と一致させることが要求されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術によるガラス板の曲げ成形装置では、曲げ型の成形面は常温では規定曲面に一致するが、加熱炉内では熱膨張により変形する。このとき、曲げ型上に載置されたガラス板は、ガラス軟化温度まで加熱されたときに自重によって撓み、変形した曲げ型の成形面に沿って自重曲げ加工される。そして、ガラス板を常温まで冷却したときには、ガラス板と曲げ型との熱膨張率に差があるため、ガラス板の湾曲面と曲げ型の成形面との間にずれが生じ、ガラス板の湾曲面は規定曲面に一致しないという問題がある。
【０００５】
また、曲げ型の成形面は熱膨張によって曲率が小さくなり易いから、上述の外周縁の曲率が大きいガラス板を成形した場合には、外周縁付近でガラス板の湾曲面と規定曲面とのずれが大きくなり、このようなガラス板を車体に組み付けたときには、その組付け適合性が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、規定曲面をもつガラス板を成形でき、ガラス板を車体に組み付けたときの組付け適合性を向上させるガラス板の曲げ成形装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、ガラス板を軟化点以上まで加熱する加熱炉と、ガラス板を載置する湾曲状を呈した成形面を有して、前記加熱炉内を搬送することによって成形面上でガラス板を曲げ成形する曲げ成形型とを備えたガラス板の曲げ成形装置に適用される。
【０００８】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記曲げ成形型は、ガラス板と異なる熱膨張率を有し、前記曲げ成形型の成形面は、当該曲げ成形型が常温時の規定成形面から加熱による熱膨張によって変形した変形成形面と、常温で所望の規定曲面を有するガラス板が加熱されたときに熱膨張によって変形した変形曲面とが略等しい湾曲状曲面となるように形成されていることにある。
【０００９】
上記構成において、曲げ成形型の成形面は常温時には規定成形面を呈し、加熱時には熱膨張によって変形した変形成形面を呈する。そして、軟化点以上まで加熱したガラス板を変形成形面に沿って曲げ加工させることによって、変形成形面に略等しい変形曲面をもったガラス板を成形できる。ここで、ガラス板の載置された曲げ成形型を加熱温度から常温まで冷却すると、曲げ成形型の成形面は変形成形面から規定成形面になる。一方、曲げ成形型の変形成形面は、常温でガラス板の設計形状である規定曲面を有するガラス板が加熱されたときの変形曲面に略等しくなるように設定されている。このため、変形曲面をもったガラス板は、常温まで冷却されることによって、曲げ成形型の熱膨張率とは異なるガラス板の熱膨張率に基づき収縮し、規定曲面をもったガラス板形状として成形することができる。
【００１０】
また、請求項２の発明は、ガラス板を載置する湾曲状を呈した成形面を有し、成形面にガラス板を載置して加熱炉内を搬送させることによってガラス板を曲げ成形するガラス板の曲げ成形型に適用される。
【００１１】
そして、請求項２の発明が採用する構成の特徴は、前記曲げ成形型は、ガラス板と異なる熱膨張率を有し、前記曲げ成形型の成形面は、当該曲げ成形型が常温時の規定成形面から加熱による熱膨張によって変形した変形成形面と、常温で所望の規定曲面を有するガラス板が加熱されたときに熱膨張によって変形した変形曲面とが略等しい湾曲状曲面となるように形成されていることにある。
【００１２】
上記構成において、曲げ成形型の成形面は常温時には規定成形面を呈し、加熱時には熱膨張によって変形した変形成形面を呈する。そして、加熱したガラス板を変形成形面に沿って曲げ加工させることによって、変形成形面に略等しい変形曲面をもったガラス板を成形できる。ここで、ガラス板の載置された曲げ成形型を加熱温度から常温まで冷却すると、曲げ成形型の成形面は変形成形面から規定成形面になる。一方、曲げ成形型の変形成形面は、常温でガラス板の設計形状である規定曲面を有するガラス板が加熱されたときの変形曲面に略等しくなるように設定されている。このため、変形曲面をもったガラス板は、常温まで冷却されることによって、曲げ成形型の熱膨張率とは異なるガラス板の熱膨張率に基づき収縮し、規定曲面をもったガラス板形状として成形することができる。
【００１３】
さらに、請求項３の発明は、ガラス板を載置する湾曲状を呈した成形面を有し、成形面にガラス板を載置して加熱炉内を搬送させることによってガラス板を曲げ成形するガラス板の曲げ成形型の製造方法に適用される。
【００１４】
そして、請求項３の発明が採用する方法の特徴は、前記曲げ成形型は、ガラス板と異なる熱膨張率を有し、加熱曲げ加工された後の常温での成形ガラス板の規定曲面を設定する工程と、ガラス板が加熱されたときに熱膨張によって変形する前記規定曲面を有するガラス板の変形曲面を設定する工程と、曲げ成形型が加熱されたときに熱膨張によって変形する前記曲げ成形型の変形成形面を前記ガラス板の変形曲面と略等しく設定する工程と、曲げ成形型の熱膨張率に基づき該曲げ成形型の変形成形面から常温時の規定成形面を決定する工程とを含んでいることにある。
【００１５】
上記の製造方法では、規定曲面設定工程では、加熱曲げ加工された後の常温での成形ガラス板の規定曲面を定める。次の変形曲面設定工程では、前述した規定曲面に対しガラス板が加熱されたときに熱膨張によって変形する前記規定曲面を有するガラス板の変形曲面を定める。次の変形成形面設定工程では、曲げ成形型が加熱されたときに生じる熱膨張によって変形する前記曲げ成形型の変形成形面とガラス板が加熱されたときの変形曲面とが略等しくなるように定める。さらに規定成形面決定工程では、ガラス板の熱膨張率とは異なる曲げ成形型の熱膨張率に基づき前述した変形成形面から常温時の曲げ成形型の規定成形面を決定した上で、ガラス板の曲げ成形型を製造する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガラス板の曲げ成形装置について、その実施の形態を添付図面に従って詳細に説明する。
【００１７】
ここで、図１ないし図９は本発明の実施例を示し、１はガラス板をガラス軟化温度まで加熱する加熱炉で、該加熱炉１は断熱耐火材等で矩形筒状に形成され、その内部には炉の入口側に加熱部１Ａが、出口側に冷却部１Ｂが設けられている。そして、加熱炉１内に搬送された後述のガラス板７は加熱部１Ａで加熱曲げ加工された後に冷却部１Ｂを通過することによって常温程度まで冷却され、成形ガラス板１２になる。
【００１８】
２は図２および図３に示すように、加熱炉１内の加熱部１Ａに設けられた加熱源としてのヒータで、後述の成形型５等を取囲むように加熱炉１内の側面と上面とに設けられる。そして、ヒータ２は例えば電気ヒータやガスバーナー等からなりガラス板７を成形温度（５８０〜７００℃）まで加熱するものである。
【００１９】
３は加熱炉１内を入口側から出口側へと延伸するレール等の搬送路で、搬送路３は加熱炉１の炉床に埋設されている。そして、後述の成形型５を搭載する台車４が搬送路３上に載置され、台車４等はチェーンコンベア等（図示せず）によって搬送路３上を移動する。
【００２０】
５は凹湾曲した輪郭形状を有する曲げ成形型としての成形型を示し、該成形型５は、その成形面６にガラス板７を載置して加熱炉１内を搬送することによってガラス板７を自重曲げ加工する。このため、成形型５の上面は凹湾曲をなした成形面６となっている。また、成形型５は加熱炉１内のガラス板の成形温度に耐えられる程度の耐熱材（例えば、ステンレス等）で形成される。そして、成形型５は複数本の支柱４Ａを介して台車４上に固定され、チェーンコンベア等（図示せず）によって台車４と共に加熱炉１内に搬入される。
【００２１】
また、成形型５上に載置されたガラス板７は加熱部１Ａのヒータ２によってガラス軟化温度（例えば５５０〜６５０℃）まで加熱されて軟化し、自重によって垂下する。そして、ガラス板７は成形型５の成形面６に沿って曲げ加工された湾曲状ガラス板８となる。このとき、湾曲状ガラス板８と成形型５とが接触する湾曲状ガラス板８の湾曲状曲面は、自動車用ガラス板の設計形状である規定曲面９をもったガラス板形状（後述するマスターガラス形状１０）のガラス板を加熱したときに熱膨張によって変形した変形曲面１１となっている。さらに、成形型５を冷却部１Ｂに搬入することによって、湾曲状ガラス板８は常温程度まで冷却されて固化し、自動車用ガラス板の設計形状である規定曲面９を有する成形ガラス板１２に成形される。
【００２２】
ここで、成形型５の上面に設けられる成形面６は、常温時には図４に示すようにマスターガラス形状１０の規定曲面９よりも大きな曲率（深い凹湾曲状）の規定成形面６Ａとなるが、加熱時には図５に示すように成形型５の熱膨張によって規定曲面９よりも小さな曲率（浅い凹湾曲状）の変形成形面６Ｂに変形する。そして、成形面６は加熱時の変形成形面６Ｂがマスターガラス形状１０のガラス板を加熱したときに熱膨張によって変形した変形曲面１１に略等しくなるように形成されている。このため、成形温度まで加熱された湾曲状ガラス板８は変形成形面６Ｂに沿って曲げ加工され、湾曲状ガラス板８と成形型５とが接触する湾曲状ガラス板８の湾曲面は変形曲面１１にほぼ一致する。
【００２３】
さらに、図５の加熱時から常温まで冷却されたときには図６に示すように、成形型５の成形面６は変形成形面６Ｂから規定成形面６Ａに復元する。一方、湾曲状ガラス板８は、湾曲状ガラス板８の熱膨張率と成形型５の熱膨張率との差によって規定成形面６Ａには沿わず、マスターガラス形状１０と等しい形状の成形ガラス板１２となる。
【００２４】
本実施例によるガラス板の曲げ成形装置は、上述の如き構成を有するもので、成形型５を製造するときの製造方法について図８を参照しつつ説明する。
【００２５】
まず、ステップ１による規定曲面設定工程において、加熱曲げ加工された後の常温での成形ガラス板１２の規定曲面９を自動車用ガラス板の設計形状（マスターガラス形状１０）から定める。
【００２６】
次に、ステップ２による変形曲面設定工程では、湾曲状ガラス板８の形状を、規定曲面９を有するマスターガラス形状１０、成形温度およびガラス板の熱膨張率等に基づき計算機を用いて算出し、マスターガラス形状１０のガラス板を成形温度まで加熱したときに熱膨張によって変形した湾曲状ガラス板８の変形曲面１１を定める。
【００２７】
そして、ステップ３による変形成形面設定工程では、成形温度での成形型５の変形成形面６Ｂを変形曲面１１に略等しくなるように定め、熱膨張によって変形した成形型５の形状を定める。
【００２８】
さらに、ステップ４による規定成形面決定工程では、常温での成形型５の形状を、変形成形面６Ｂを有する成形型５の形状、成形温度および成形型５の熱膨張率等に基づき計算機を用いて算出し、常温での成形型５の規定成形面６Ａを決定した上で、ガラス板の曲げ成形型を製造することができる。
【００２９】
このようにして製造された成形型５は、図９に示すように、成形面１３Ａが規定曲面９と等しくなるように形成された従来の成形型１３に対して成形型５の長さ方向両端側が例えば４．４ｍｍ程度の寸法Ａだけ内側に収縮した形状に形成される。
【００３０】
本実施例によるガラス板の曲げ加工装置は上述の如く構成されたものであり、次に上記構成からなる曲げ加工装置を用いて、ガラス板を曲げ加工する場合の加工動作について、図１を参照しつつ説明する。
【００３１】
まず、平板状のガラス板７は成形型５に載置され、チェーンコンベア等（図示せず）を介して移動する台車４によって該成形型５と共に加熱炉１内の加熱部１Ａに搬送される。加熱部１Ａではヒータ２によってガラス板７がガラス軟化温度（５５０〜６５０℃）まで加熱されて軟化し、ガラス板７は自重によって垂下する。このとき、成形型５の成形面６は、成形型５の熱膨張によって規定成形面６Ａから浅く湾曲した変形成形面６Ｂに変形する。そして、軟化したガラス板７は変形成形面６Ｂに沿って曲げ加工され、変形成形面６Ｂに略等しい変形曲面１１をもつ湾曲状ガラス板８に成形される。
【００３２】
次に、成形型５は湾曲状ガラス板８を載置した状態で加熱炉１内の冷却部１Ｂに搬送され、成形型５と湾曲状ガラス板８は常温程度まで冷却される。このとき、成形型５の成形面６は成形型５の収縮によって変形成形面６Ｂから規定成形面６Ａに復元される。一方、湾曲状ガラス板８は成形型５の収縮途中で固化し、成形ガラス板１２に成形される。ここで、成形ガラス板１２は湾曲状ガラス板８の熱膨張率と成形型５の熱膨張率との差によって規定成形面６Ａには沿わず、成形ガラス板１２と成形型５との間に隙間が生じる。
【００３３】
然るに、本実施例では、成形型５の変形成形面６Ｂを湾曲状ガラス板８の変形曲面１１に略等しくなるように形成したから、成形温度での湾曲状ガラス板８はマスターガラス形状１０のガラス板が熱膨張したときの形状とほぼ一致する。また、湾曲状ガラス板８を常温まで冷却したときに湾曲状ガラス板８は自動車用ガラス板の設計形状である規定曲面９をもった成形ガラス板１２に成形される。
【００３４】
このとき、成形ガラス板１２は図７に示すように、湾曲状ガラス板８よりも深く湾曲した形状になり、マスターガラス形状１０に対して例えば最大誤差が±０．３ｍｍ以内の形状に成形される。
【００３５】
ここで、図１０に示す比較例にあっては、従来から用いられている成形型１３の成形面１３Ａを、規定曲面９と等しい凹湾曲状曲面で構成した場合を示している。この成形型１３で曲げ加工された成形ガラス板１４は、成形温度では成形型１３の成形面１３Ａに沿った形状となるが、常温程度まで冷却したときには成形型１３の熱膨張率とガラス板の熱膨張率との違いによって、成形面１３Ａには沿わず成形面１３Ａよりも浅く湾曲した形状に成形される。このため、成形ガラス板１４の形状はマスターガラス形状１０とは一致せず、規定曲面９を得ることができない。
【００３６】
従って、従来用いられている成形型１３で曲げ加工された成形ガラス板１４では規定の曲率が得られないから、成形ガラス板１４を自動車に組み付けるときの組付け適合性が低下する。これに対し、本実施例による成形型５は、成形型５の変形成形面６Ｂを湾曲状ガラス板８の変形曲面１１に略等しくなるように形成したから、成形温度での湾曲状ガラス板８はマスターガラス形状１０のガラス板が熱膨張したときの形状とほぼ一致し、湾曲状ガラス板８を常温まで冷却したときの成形ガラス板１２はマスターガラス形状１０と等しい形状になる。
【００３７】
かくして、本実施例によれば、成形型５を加熱したときの変形成形面６Ｂとマスターガラス形状１０のガラス板を加熱したときの変形曲面１１とが略等しい湾曲状曲面となるように成形型５の成形面６を形成したから、平板状のガラス板７を変形成形面６Ｂに沿って曲げ加工でき、変形成形面６Ｂに略等しい変形曲面１１をもった湾曲状ガラス板８を成形できると共に、湾曲状ガラス板８を冷却することによってマスターガラス形状１０と等しい成形ガラス板１２を成形することができる。従って、成形ガラス板１２は自動車用ガラス板の設計形状である規定曲面９をもつから、外周縁付近で深く湾曲したガラス板を曲げ加工する場合でも、成形ガラス板１２を自動車に組み付けるときの組付け適合性を向上できる。
【００３８】
なお、前記実施例では、１枚のガラス板を加熱曲げ加工する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、合せガラス用の２枚のガラス板を同時に曲げ成形する場合にも適用することができる。
【００３９】
また、前記実施例では、曲げ成形型としての成形型５は成形ガラス板の輪郭形状に構成するものとしたが、本発明はこれに限らず面状に構成した曲げ成形型でもよく、また、曲げ成形型に通常のたわみ曲げ技法では得られない鋭い湾曲を得るためにヒンジ付きの端部を設けてもよい。
【００４０】
また、前記実施例では、曲げ成形型としての成形型５はステンレス等のようなガラス板よりも熱膨張率の大きな材料で形成するものとしたが、本発明はこれに限らず、例えばセラミックスのようなガラス板よりも熱膨張率の小さな材料によって曲げ成形型を形成してもよい。
【００４１】
さらに、前記実施例では、ガラス板の曲げ成形をガラス板の軟化による自重曲げによって行っているが、ガラス板を水平状態あるいは上端を吊り治具によって支持しガラス板を垂下させた垂直状態で、加熱炉内に搬送させ、曲げ成形型を面状に構成してガラス板をプレス曲げ成形することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述した如く、請求項１の発明によれば、ガラス板の曲げ成形装置に曲げ成形型を用い、曲げ成形型の成形面を、曲げ成形型が加熱による熱膨張によって変形した変形成形面と、常温で規定曲面を有するガラス板を加熱したときに熱膨張によって変形した変形曲面とが略等しい湾曲状曲面となるように形成したから、加熱したガラス板を変形成形面に沿って曲げ加工し、変形成形面に略等しい変形曲面をもったガラス板を成形できると共に、変形曲面をもったガラス板を冷却することによって規定曲面をもつ成形ガラス板を成形することができる。従って、曲げ成形装置によって確実に規定曲面をもつ成形ガラス板を曲げ成形できるから、成形ガラス板を自動車に組み付けるような場合でも、成形ガラス板の組付け適合性を向上できる。
【００４３】
また、請求項２の発明によれば、曲げ成形型の成形面を、曲げ成形型が加熱による熱膨張によって変形した変形成形面と、常温で規定曲面を有するガラス板を加熱したときに熱膨張によって変形した変形曲面とが略等しい湾曲状曲面となるように形成したから、加熱したガラス板を変形成形面に沿って曲げ加工し、変形成形面に略等しい変形曲面をもったガラス板を成形できると共に、変形曲面をもったガラス板を冷却することによって規定曲面をもつ成形ガラス板を成形することができる。従って、曲げ成形型によって曲げ加工した成形ガラス板を自動車に組み付けるような場合でも、成形ガラス板の組付け適合性を向上できる。
【００４４】
さらに、請求項３の発明によれば、成形ガラス板として加熱曲げ加工されるべき常温での規定曲面を設定した後に、ガラス板を加熱したときに熱膨張によって変形した変形曲面を設定し、さらに曲げ成形型を加熱したときに該曲げ成形型の熱膨張によって変形した変形成形面を前記ガラス板の変形曲面と略等しく設定した後に、曲げ成形型の熱膨張率に基づき該成形型の変形成形面から常温時の規定成形面を決定する製造方法を採用したから、曲げ成形型が加熱による熱膨張によって変形した変形成形面と、常温で所望の規定曲面を有するガラス板を加熱したときに熱膨張によって変形した変形曲面とが略等しくなるような常温時に規定成形面となる成形面を有した曲げ成形型を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による成形型が適用される曲げ加工装置の全体構成図である。
【図２】図１中の加熱炉内を示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施例による成形型等を加熱炉内に配置した状態で示す図２中の矢示 III−III 方向からみた拡大断面図である。
【図４】加熱前のガラス板と成形型とを示す正面図である。
【図５】加熱時の成形温度での湾曲状ガラス板と成形型とを示す正面図である。
【図６】常温まで冷却した際の成形ガラス板と成形型とを示す正面図である。
【図７】本発明の実施例で成形された成形ガラス板と成形温度で加熱時の湾曲状ガラス板とを比較して示す正面図である。
【図８】本発明の実施例による製造工程を示す説明図である。
【図９】本発明の実施例による成形型と従来技術による成形型とを比較して示す正面図である。
【図１０】比較例として従来技術による成形型と成形ガラス板とを示す正面図である。
【符号の説明】
１ 加熱炉
５ 成形型（曲げ成形型）
６ 成形面
６Ａ 規定成形面
６Ｂ 変形成形面
７ ガラス板
８ 湾曲状ガラス板
９ 規定曲面
１０ マスターガラス形状
１１ 変形曲面
１２ 成形ガラス板
Claims (3)
- ガラス板を軟化点以上まで加熱する加熱炉と、ガラス板を載置する湾曲状を呈した成形面を有して、前記加熱炉内を搬送することによって成形面上でガラス板を曲げ成形する曲げ成形型とを備えたガラス板の曲げ成形装置において、
前記曲げ成形型は、ガラス板と異なる熱膨張率を有し、
前記曲げ成形型の成形面は、当該曲げ成形型が常温時の規定成形面から加熱による熱膨張によって変形した変形成形面と、常温で所望の規定曲面を有するガラス板が加熱されたときに熱膨張によって変形した変形曲面とが略等しい湾曲状曲面となるように形成されていることを特徴とするガラス板の曲げ成形装置。 - ガラス板を載置する湾曲状を呈した成形面を有し、成形面にガラス板を載置して加熱炉内を搬送させることによってガラス板を曲げ成形するガラス板の曲げ成形型であって、
前記曲げ成形型は、ガラス板と異なる熱膨張率を有し、
前記曲げ成形型の成形面は、当該曲げ成形型が常温時の規定成形面から加熱による熱膨張によって変形した変形成形面と、常温で所望の規定曲面を有するガラス板が加熱されたときに熱膨張によって変形した変形曲面とが略等しい湾曲状曲面となるように形成されていることを特徴とするガラス板の曲げ成形型。 - ガラス板を載置する湾曲状を呈した成形面を有し、成形面にガラス板を載置して加熱炉内を搬送させることによってガラス板を曲げ成形するガラス板の曲げ成形型の製造方法において、
前記曲げ成形型は、ガラス板と異なる熱膨張率を有し、
加熱曲げ加工された後の常温での成形ガラス板の規定曲面を設定する工程と、ガラス板が加熱されたときに熱膨張によって変形する前記規定曲面を有するガラス板の変形曲面を設定する工程と、曲げ成形型が加熱されたときに熱膨張によって変形する前記曲げ成形型の変形成形面を前記ガラス板の変形曲面と略等しく設定する工程と、曲げ成形型の熱膨張率に基づき該曲げ成形型の変形成形面から常温時の規定成形面を決定する工程とを有することを特徴とするガラス板の曲げ成形型の製造方法。
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