JP4383346B2 - 板ガラス生産時の長尺ガラスシートの切断方法 - Google Patents

Description

本発明は板ガラスの生産時に、幅方向に厚み分布が不均一な長尺ガラスシートの切断を、ガラスシートの移動方向に対して切込み工具を傾けてガラスシートの幅方向に、制御装置により予め定められた切込み力を加えながら移動させ、亀裂をガラスシートに生じさせ、次いでガラスシートをこの亀裂に沿って機械的に破断して行う方法に関する。

板ガラスとは、中空のガラス製品の生産技術とは異なる技術で平らな形状に製造されるあらゆるガラスを意味するものとする。

フロートガラス法に加えて、板ガラス製造のためのオーバーフロー溶解法、再ドロー法ノズル法等の種々の下方ドロー法や、成形のためのフーコー法、アサヒ法等の種々の上方ドロー法が今日用いられている。ガラスは高い使用温度のため未だ粘稠状態にある間に、ガラスシートに成形される。ガラスシートは次いで冷却され、ガラス温度が２つの焼きなまし点を通り、次いで略室温まで冷えるようにする。

連続して生成されるガラスシートは次に、クロスカット（横引き）機にて流れ方向に対して角度をもって、種々の最終及び中間形状のパネルに切断される。このためには、機械的小型切込みホイール（車）又は熱誘起（例えば、レーザビームを用いて）歪み状態化が通常用いられ、ガラス面にシートの幅に跨って続く割れ、即ちクラック又はノッチを生成し、次いでその結果生じる又はガラス面にシートの幅に跨って続いていた微細亀裂が外力で他の側に達するまで駆拡され、ガラスシートが別片に分割されるようにする。

ガラスシートの成形中には、表面力、温度及び粘度勾配により、またローラ等の成形及び搬送工具が用いられることにより、縁部に生じる厚み分布は中央部及び／又は後の工程で用いられる正味（有効）部に生じる厚み分布とは若干異なるものとなる。縁部の厚みは正味面部より、下方ドロー方法を用いるノズル法では薄くなり、フロートガラス法では厚くなる。ガラスシートのこのような縁の部分をここでは、ボーダー部（縁部）と呼ぶ。

ガラスシートの幅方向のこの厚み分布の不均一性は、特に薄い（＜３ｍｍ）ガラスの生産の場合には著しいものとなる。

クロスカット中に、装置によっては、ガラスシートの幅方向にノッチ（亀裂）を機械的に生成する目的で、小型の切込みホイールを、加圧しながらガラス面を横切るように移動させるのが一般である。だが、ガラスシートはこれによっては、未だ分断されない。ガラスシートは先の加工工程で、亀裂点で破断される。

周知の方式では、所定のガラスシートのクロスカッティングにおいて加えられる切込み力は、クロスカッティング機のオペレータが付随の電気的制御装置に一定値に設定するようにしている。クロスカッティング工程を、このように切込み力を一定に設定して行うと、次のようになる：
１．切込み力を縁部の面に程好い切り目が出来る程度に設定すると、破断は成功するが、ガラスシートの正味部では、ガラスに過剰の切込み力が働く結果、実際の破断工程前に、ガラスは勝手に割れてしまう。
２．切込み力を正味部の面に程好い切り目が出来る程度に設定し、ガラスが割れないようにする。だが、縁部では切れ目は不十分であり、ローラの痕が出来るに留まる。その結果、続く破断工程において、縁部は割れないか、勝手に割れてしまうかの何れかである。

いずれの場合にも、勝手に割れてしまうため、正味ガラス部は縁部から分離されても使用不可能か、付加的加工を行う場合にのみ使用可能である。

このことは、例えば出力を一定にしたレーザビームを用いる熱誘起歪み状態を用いたクロスカッティングを、切込み工具を用いて生成する破断の機械的開始点と組み合わせたものにも当てはまる。

本発明の目的は冒頭に記載のガラスシート切断方法を、破断工程の実行に十分な亀裂が縁部と正味部に出来るようにすると共に、ガラスシードが早まって分断されないようにすることを目的とする。

本発明は、板ガラスの生産中に、幅方向に厚み分布が不均一な長尺ガラスシートの切断を、ガラスシートの移動方向に対して切込み工具を角度を有してガラスシートの幅方向に、制御装置により予め定められた切込み力を加えながら移動させ、亀裂をガラスシートに生じさせ、次いでガラスシートをこの亀裂に沿って機械的に破断して行う方法において上記目的を達成するため、ガラスの厚みに合った切込み力を制御装置に能動的に特定させるようにして成るものである。

従って、本発明はクロスカッティング中にガラスシートに作用する切込み工具の能動特定化切込み力をシート幅に亘って一定とせず、可変とすることにより、ガラスの厚みに適合する切込み力を加えようとする方法である。

換言すれば、本発明によれば、ガラスシートの流れ方向に対して角度を有する切込み工具の接触点の位置座標の関数として（位置座標に応じて）切込み力が能動的に変更される。例えばフロートガラスシートの、ガラス厚みがより大きい縁部（ボーダー部）においてはより強い切込み力が加えられ、フロートガラスの正味部分ではより薄いガラス厚みに合わせたより小さい切込み力が加えられる。下方ドロー法を用いて生産される、ボーダー部がより薄いガラスシートの場合には、切込み力の分布は上記と逆になる。

ＵＳ３２８２１４０Ａには、長尺ガラスシートの幅方向に、走行方向に対して角度を有して切込み工具を移動させて亀裂を生成し、次いでこのガラスシートを亀裂に沿って機械的に破断することにより長尺ガラスシートを切断する方法が記載されている。その場合、切込み工具はバネ及び／又はエアシリンダーを用いるホルダーに保持され、切込み工具がガラスシート面に対して所定の圧力で弾性的に押圧される。切込み力はガラスシート横断に際して、バネ及び／又はエアシリンダーにより能動的に変更されることは無い。切込み力は高々、バネ定数及び／又はエアシリンダーの特性曲線によって、ガラスシート面と切込み工具間の距離に基づいて（距離に応じて）変更されてしまうに過ぎない。本発明方法では、切込み力はバネ又はエアシリンダーを用いて受動的に前もって決定されるのではなく、制御装置を用いて電気的に前もって決定され、それによって、即ち装置オペレータによる入力と技術的状況に応じて影響を受けるようになっている。これにより、進行している生産中の切込み力を技術的状況に適合させることが可能になると共に、バネの機械的特性及び／又はエアシリンダーの特性曲線が切込み力の変更範囲を制限することによる、切込み中の又は切込みと切り込みの間での装置の機械的交換を、不要にしている。

ＧＢ１４８５０００Ａ及びＤＤ１１５６４４Ａに記載の同様のカッティング装置におけるカッティングヘッドは、例えば表面不整又はガラス厚みの変動によるガラスシート面とカッティングヘッド間の距離の変動がバネ荷重軸により補正されるように構成されている。不都合な点は、ＵＳ３２８２１４０Ａにおける上記の点と同様である。これ等の刊行物の何れにも、切込み力の能動制御に関する言及は無い。

本発明の更なる発展によれば、切込み工具の位置をそのクロスカット動作中に連続して検出し、切込み工具の位置に応じて、制御装置がガラス厚みの一定なガラスシートの部分には適宜に適応した切込み力を加え、ガラス厚みがより大きい又は小さい部分にはそれに応じて大きい又は小さい切込み力を加えるようにして成る方法が提供される。最も簡単な例としては、切込み力の位置依存切換え点を、制御装置に所定の仕方で、例えば縁部の幅に亘って測定した実測値と、ガラスシートのこれ等の部分と正味部分とのガラス厚み差に基づいて特定するようにする。

本発明の更なる発展によれば、本方法で用いる，ガラスの厚みに適応する切込み力が、厚み分布の初期測定値の関数として所定の仕方で制御装置に予め定められるようにする。この種の方法では、実験に基づき、ガラス厚みの分布がガラスシートのシート方向に対してあまり変わらないことから、極めて良好な結果が得られる。

本方法の最適な実施態様としては、ガラスの厚みがクロスカット中に複数のセンサにより連続して検出され、その関数として切込み力が制御装置で自動的に調整されるようにする。制御装置を用いて、本方法をこのように実施する場合には、ガラスの厚み分布の変化はガラスシートのシート方向に対しても検出される。

本発明方法は、小型の切込みホイールを用いて、亀裂を機械的に生成し、ガラスシートにかかる小型切込みホイールの力で切込み力が予め設定されるようにして行うことができる。

或いはまた、熱機械的歪みを誘起して亀裂を生成し、切込み力が熱源の出力により予め定められるようにしても良い。このような熱機械的歪みの生成には、レーザビームが一般に用いられる。

実施態様

以下、図面に示す例示的実施態様に付き、本発明を詳細に説明する。

図１に示すように、ガラスシート１は矢印方向に連続して引っ張られ、その移動中にクロスカッター２を用いて、引っ張り方向に対して傾けて切断される。そのため、クロスカッターは流れ方向に対して一定の角度に位置付けられている。

この種のシステムはそれ自体例えば、冒頭に引用した米国特許３２８２１４０等から公知である。

図２にも示すように、このクロスカッターはガラスシートの幅を横切る方向に延びる横材３を構成要素とし、この横材上にカッティングヘッド４が長さ方向に変位自在に保持されている。カッティングヘッドを移動させる駆動装置５が設けられ、原点（ホームポジション）センサ６が切込み動作の開始を検出するようになっている。カッティングヘッド４には周知のように、ガラスシート１に所定の力で押し付けられ、カッティングヘッドが移動するとシートの幅に対して傾けて亀裂を生成する小さな切込みホイール７が備わる。ガラスシートは未だ切断されない。ガラスシートは更なる加工工程で、亀裂点で破断される。

だが、初めに述べたように、ガラスシート１の厚み分布はその生産に用いられる方法のため、行おうとするクロスカットに沿って均一でない。板ガラスがフロート方式で生産された場合、ガラス厚みは外側部、所謂「縁部」、即ち正味部（有効部／又は良好部）ガラスの左右部では通常、正味部ガラスシート内部より厚くなっている。この現実の厚み不均一さは、図２のＡ部に示されている。公知技術に従ってクロスカッティング工程を、切込み力を一定に設定して行うと、次のようになる：
１．切込み力を縁部の面に程好い切り目が出来る程度に設定すると、破断は成功するが、ガラスシートの正味部では、ガラスに過剰の切込み力が働く結果、実際の破断工程前に、ガラスは勝手に割れてしまう。
２．切込み力を正味部の面に程好い切り目が出来る程度に設定し、ガラスが割れないようにする。だが、縁部では切れ目は不十分であり、ローラの痕が出来るに留まる。その結果、続く破断工程において、縁部は割れないか、勝手に割れてしまうかの何れがである。これ等の不都合を避けるため、（図２のＡ部にも示すように）ガラスシートの流れ方向に対して直角に傾けて行う切込み動作で、ガラスシート上の小切込み車（ホイール）７の接触点に応じて（の関数として）、切込み力Ｆを変化させる。ガラス厚みの大きい縁部ではより強い切込み力が加わり、正味部では切込み力をより小さくする。

図２に示す本発明の例示的実施例では２つの切換え点を、制御装置により所定の仕方で予め固定的に設定する。ガラス厚みに適した切込み力は、厚み分布の初期測定値に応じて（の関数として）固定的に設定される。

だが、ガラスの厚みをクロスカッティング中に連続して検出し、切込み力をそれに応じて（その関数として）調整するようにしても良い（する方法も実施可能である）。

図３に、ガラス厚みに応じて切込み力を調整する制御装置の一例示的実施例を示す。制御装置には制御コンピュータ８が備わり、それに対してオペレータが切換え点や切込み力等を入力する。また、静止位置センサ６に連結するディジタル入力部が備わる。更に、アナログ出力部も備わり、これは、出力部９を介してステージ１０へと連結されており、こちら側ではカッティングヘッドの動力と、カッティングヘッドの切込み力を設定するための段階とが実現される。制御コンピュータは更に２つのステージに連結され、これ等のステージは横材３上の位置センサ６に連結され、制御コンピュータが常にカッティングヘッド、従って小型切込みホイール７の位置を知ることができ、オペレータの入力に従って適宜の処理を行えるようにしている。図２Ａに示す切換え点の位置が入力されていると、例えば、一つの切込み力（これも予め設定されている）への切換えがステージ１１の信号に応じて自動的に行われる。

本発明による方法のもう一つの利点は、既存のセンサや起動装置を用いることができることから、既存の切断装置に加える変更が極めて僅かで済むことである。

長尺ガラスシート切込みのためのクロスカット部の平面図である。 図１のクロスカッターの断面図であるが、Ａ部においてガラスシートの厚み「ｄ」の実不均一厚み分布を、Ｂ部において対応する切込み力「Ｆ」分布を同時に示している。 ガラスの厚みに応じて切込み力を調整するための制御装置のレイアウトを示す。

Claims (7)

1. 板ガラスの生産中に、幅方向に厚み分布が不均一な長尺ガラスシートの切断を、ガラスシートの移動方向に対して切込み工具を角度をもたせてガラスシートの幅方向に、制御装置により予め定められた切込み力を加えながら移動させ、亀裂をガラスシートに生じさせ、次いでガラスシートをこの亀裂に沿って機械的に破断して行う方法であって、
   ガラスシートの各位置上の切込み力は外部的に入力された制御指令に基づいて制御装置が能動的に与えられ、そしてガラスシートの各位置上の前記切込み力は、ガラスシートの各位置におけるガラスシートの厚みに応じて設定されるようにして成る方法。
2. 切込み工具の位置をそのクロスカット動作中に連続して検出し、切込み工具の位置に応じて、制御装置がガラス厚みの一定なガラスシートの部分には適宜に適応した切込み力を加え、ガラス厚みがより大きい又は小さい部分にはそれに応じてより大きい又はより小さい切込み力を加えるようにして成る請求項１に記載の方法。
3. 切込み力の位置依存切換え点を、制御装置に固定的に特定させるようにして成る請求項２に記載の方法。
4. ガラスの厚みに適応する切込み力が、厚み分布の初期測定値の関数として所定の仕方で制御装置に予め定められるようにして成る請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
5. ガラスの厚みがクロスカット中に複数のセンサにより連続して検出され、その関数として切込み力が制御装置で自動的に調整されるようにして成る請求項１に記載の方法。
6. 亀裂が小型切込みホイールにより機械的に生成され、切込み力がガラスシートに対するこの小型切込みホイールの圧力に基づいて予め定められるようにして成る請求項５に記載の方法。
7. 亀裂が熱機械的歪みの誘起により生成され、切込み力が熱源の出力により予め定められるようにして成る請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。

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