JP4386461B2 - ガラス板曲げ装置および方法 - Google Patents

Description

本発明はガラス板曲げ装置および方法に関するものであり、特に、最初に重力曲げ工程、次に圧力曲げ工程のあるガラス板曲げに関する。この装置および方法は、後で積層を行なうように自動車のガラス板を曲げる際に、例えば自動車のフロントガラスの製造のために特に有用である。
車輌の窓ガラスは通常曲がっており、その曲がりは曲げプロセスによって平らなガラス板に与えられる。このような曲げプロセスの一つでは、平らなガラス板が雌環状モールド（female ring moulds）に置かれ、ガラス軟化点まで加熱される。各板は、そのガラス板の周縁部が環状モールドに接触するまで、ガラス自体の重さで曲がる（「垂れ下がる」）。このような曲げ技術は「垂れ下がり」または重力曲げとして知られており、かつ車輌製造業者の要求に応えるガラス板曲げを行なうように、長年にわたって開発されてきた。
例えば、より深く曲がったガラスが必要とされたとき、ヒンジによってモールドの端部を中心部に取り付けることによって環状モールドに変更が加えられ、ガラスが軟化して曲げが進むにつれて、ヒンジ付きモールドの端部もしくは翼部は徐々に閉じた。このことが、曲げの間にガラス板がモールドに対して滑動するという傾向を防いだ。このようなモールドは一般に関節モールド（articulated mould）と呼ばれている。
重力曲げプロセスは、２枚のガラス板を１枚の中間層材料のシートと組み合わせることによる積層を後で行なうためのガラスの生産に特に適しているということが判明した。重力曲げプロセスは光学的品質の高いガラスを生産することがで
重力曲げプロセスは、２枚のガラス板を１枚の中間層材料のシートと組み合わせることによる積層を後で行なうためのガラスの生産に特に適しているということが判明した。重力曲げプロセスは光学的品質の高いガラスを生産することができ、また２枚のガラス板を同時に曲げることもでき、これによって、積層の際にまさに適合する調和した一対のガラスが生産される。
近年では、車輌デザインの発展により、複雑な曲げのガラス、すなわち互いにほぼ直角な二方向に曲げられたガラスが要求されてきた。重力曲げのみによってガラス板に非常に制限された範囲を超える複雑な曲げを与えることは不可能である。
また、車輌製造業者による自動組み立ての採用が増加することで、ガラスがより小さい寸法誤差が要求される。曲げられたガラス板の周縁部の形状は、二次元的突出のみならず三次元的突出という点において正確でなければならない。すなわち、周縁部に隣接するガラスの角度は正確でなければならい。当業者にとって公知であるこの「入射角（angle of entry）」が正確でないと、曲げられたガラス板は車体の受けフランジに適合せず、満足に封着しないことになる。
さらに、窓の光学特性はガラスの中心領域の形状に左右され、よってガラスは、要求される光学基準を満たすように正確に制御されなければならない。
より深くかつより複雑な曲げが求められる傾向と関連して、これらの要件は重力曲げ技術のみによって曲げられたガラスではもはや満たされない。現在では、後で圧力曲げ工程を行なうことによってかかる形状の曲げを完了することが必要であるとみなされている。この工程は、曲げられたガラス板のうち制限された一部の領域、例えば車体への取付の後に車体の前面ガラス枠に隣接する領域のみに関わるものでもよい。最近の多くの車輌デザインでは、ガラス板のかかる領域はより深く曲げられることが要求されており、本明細書では、後の圧力曲げ工程にて、ガラス板を下モールドに対して押圧する上モールドの作用によって、ガラス板はさらに曲げられる。圧力曲げ工程が最初の重力曲げの後で行なわれる場合、下モールドは重力曲げモールドを備えてもよい。
圧力曲げは、最初の重力曲げなしに平らなガラス板を曲げる技術においても用いられる。しかしこのことは、個々のガラス板を二つのモールドの間で押しつぶすことによって与えられた圧力により曲がった輪郭が得られるため、重力曲げに比べてガラス板の光学および物理的特性が低減し得るという問題を生じ得る。さらに、ガラス板に応力が引き起こされるかもしれない。この応力は破損を生じしめたり、または応力を取り除くための追加の焼きなまし工程を必要とし得る。従って、圧力曲げのみに用いられる、すなわち重力曲げ工程の後に行なわれるものではない装置および方法は、最初に重力曲げを行なった後で圧力曲げを行なう際に用いられる装置および方法とは異なり得る。
ＥＰ−Ａ−０３３８２１６は、このような後で行なう圧力曲げ工程の実施例を開示しており、かかる工程において、一対の補助上モールドが、最初の重力曲げが行なわれた関節モールドのヒンジ付き端部に対してガラス板の深端部を押圧する。ヒンジ付き端部は、圧力曲げ工程において所定位置にしっかりとロックされる。関節モールドのヒンジ付き端部のロックは、複数の回転可能な操作ロッドを備える締め付け手段によって与えられ、各ロッドはその上方端に、締め付け位置と非締め付け位置との間で回転される締め付けつめを担持する。締め付け部分では、モールドの関節端のストッパー・アームが、締め付けつめとストッパー壁との間で締め付けられる。締め付け手段は、独立したアクチュエータ・システムを要する比較的複雑なアレンジメントである。締め付け手段は、連続して炉を通して運ばれる関節モールドを次々に係合することができるように炉の底部を通って延びている必要がある。各モールドは台車にのせて移動され、締め付け手段は、台車の上のモールドを係止するように台車の底壁を貫通しなければならない。このアレンジメントは複雑であるとともに、隙間風が台車の底部の穴を通り抜けることが可能であり、これによってモールド上のガラス付近に予想不能の温度プロフィル（temperature profiles）をもたらし得るという問題点がある。従って、この開示された装置は、特定の台車の構造では使用できない。例えば、特定のタイプのガラス曲げ用炉では、ガラス板が炉の中を通過する際にモールド上のガラス板付近での一定した再現可能な周囲温度を確保するために、モールドは、頑丈な底部と頑丈な側壁を有する蓋無し往復台の中に取り付けられる。これによって、隙間風がモールドの付近の温度プロフィルを変えることを防ぐことができる。
ＵＳ−Ａ−５０４５１０１は、関節モールドのヒンジ付き端部の一部には、深曲げ操作が行なわれるテーパーリングまたはモールド延在部が設けられていることを開示している。これによってモールドとガラス板との間に比較的大きい接触面が与えられ、このことはガラス板からの熱の流れに影響を与え、かつ曲げ操作の間にガラスに過度に高いエッジ応力（edge stresses）を生じる可能性があり、ガラスが破損する可能性がもたらされる。
ＵＳ−Ａ−５０７１４６１は、熱容量の損失を低減するために、重力曲げモールドの表面の接触領域が最小限に抑えられることが望ましいということを認識している。しかし、このように接触領域を最小限に抑えることが望ましいということは、上モールドがモールド上の重力曲げガラス板に押しつけられるという後の圧力曲げ工程においてモールドが用いられる際に、かけられた圧力によって、ガラスの破損や不正確な形状となる可能性をもたらすような重力曲げモールドの歪みが生じないように、重力曲げモールドが十分に強くなければならないという要件と釣合がとれなければならない。さらに、このように最小限に抑えられた接触領域について、重力曲げモールドの薄い縁辺が、圧力曲げ操作の間にガラス板の下側に偶然に傷をつけないように配慮しなければならない。
典型的なガラス板曲げ装置は、コンベヤループに沿って配された炉を備え、このコンベヤループの回りを、それぞれが各重力曲げモールドを載せた往復台が運ばれる。典型的な炉は、２０台以上のモールドを有する。装置の費用および複雑さを最小限に抑えるために、各モールドの構造が比較的単純であることが望ましい。
典型的な重力曲げモールドは、ガラス板に過度に高いエッジ応力が偶然に形成されることを避けるために、最小表面積でガラスに接触する環状リムを有する。一般的には、このリムは約３mmないし４mmの厚さを有する。しかし、このような公知の重力曲げモールドが、先行技術で説明された態様で後の圧力曲げ工程の対象となると、薄い環状リムのみを有している結果として、圧力曲げ工程の間に、ガラス板の破損またはその他の損害をもたらすような変形が生じたり、またはガラス板の下側に傷がつくという虞がある。
本発明の目的は、実質的に従来の重力曲げモールドを後の圧力曲げ工程で用いることを可能にするガラス板曲げ装置および方法を提供することである。本発明の目的はまた、先行技術において要求されたような複雑な締め付け装置を必要とすることなしに、かかるモールドが使用できるようにすることである。
従って本発明は、重力曲げ工程と後続の圧力曲げ工程とによるガラス板曲げ装置であり、固定モールド部とこの固定モールド部に隣接する少なくとも一つの関節翼部、固定モールド部がその上に取り付けられる基部と、このまたは各それぞれの翼部と基部との間に取り付けられる少なくとも一つのヒンジ式ロック・アームとを備える重力曲げモールドを含む装置であり、この少なくとも一つのロック・アームは、翼部が基部に対して垂直に動くことができるロック解除位置から、翼部が基部に対する所定位置で固定されるロック位置へと、カム作用によって動くことができる装置を提供する。
また本発明は、固定モールド部とこの固定モールド部に隣接する少なくとも一つの関節翼部とを備える重力曲げモールドであって、可動往復台上の基部に取り付けられるモールドに、少なくとも１枚のガラス板を置く工程と、炉を通して少なくとも１枚のガラス板を載せるモールドを運ぶ工程であり、炉においてガラス板がガラス軟化点まで加熱されて、ガラス板の周縁部が重力曲げモールドの上面に接触して上面の形状に一致するまで、ガラス板が重力によって曲がり、前記または各それぞれの翼部にはロック・アームが設けられ、このロック・アームは、重力曲げ工程の間に、モールドが関節的に折れ曲がることによりロック解除位置からロック位置へと徐々に動き、このロック位置において、翼部はガラス板の目標形状に対応した所定位置に固定される工程と、ガラス板が重力曲げモールドによって支持されている状態でガラス板を上プレスダイを用いて圧力で曲げる工程であって、ロック・アームが各関節翼部を所定位置にロックするように作用する工程と、曲げられたガラス板を冷却する工程と、曲げられたガラス板をモールドから取り外す工程とを備えるガラス板曲げ方法を提供する。
次に添付の図面を参照として、例示のみによって本発明の実施態様を説明する。添付の図面とは以下のとおりである。
図１は、重力曲げ操作の前の、一対の平らなガラス板を載せた重力曲げモールドを示す、ガラス板加熱用の炉を通して見た部分側断面略図である。
図２は、図１に示される翼ロック装置の一つの拡大部分側断面略図である。
図３は、図２の線Ａ−Ａで切断した部分側断面略図である。
図４は、図１に示される往復台中の基部に取り付けられた重力曲げモールドの平面図である。
図５は、炉の中のガラス板を圧力曲げするための装置であり、圧力曲げ操作の前の状態の装置を図示した、図１と同様の部分側断面略図である。
図６は、圧力曲げ操作中の図５の装置を示す。
図７は、図６に示されるスペーサ装置の一つの拡大側面図である。
図１では、ガラス板曲げ用のトンネル炉２を通して見た断面図が示されており、このガラス板は一般に一対のガラス板４であって、例えば自動車のフロントガラスを製造するために、曲げ操作の後に積層することが意図されている。このようなトンネル炉２は関連業界では周知のものであり、車輪付きで蓋無しの往復台８が連続したものを載せる細長い軌道６からなる。各往復台８は、中に重力曲げリングモールド１０を有し、このモールド１０は基部１２の上に取り付けられており、基部１２は往復台８の固い底壁１４に固定されている。往復台８はまた、環状の、好ましくは矩形の側壁９を有している。往復台８は、炉２を含むループの回りを循環するように連続して載せられている。このループは、ガラス・ローディング・ゾーンと、加熱されたガラス板が重力曲げモールド１０上で重力により曲げられる加熱ゾーンと、冷却ゾーンと、ガラス・アンローディング・ゾーンとを含む。炉２には他のゾーン、例えば加熱ゾーンと冷却ゾーンとの間に、曲げ工程の間に生じる応力を低減するためにガラスを焼きなますための焼きなましゾーンを設けてもよい。本発明は箱形炉（box furnace）によって例示されるが、本発明はまた、他のあらゆるタイプのガラス焼きなまし炉でも用いることができるということを、当業者は理解するであろう。
本発明は特に、重力曲げのみを使用することによっては容易に達成されない深曲げ部分を有するガラス板の製造に関する。本発明によると、圧力曲げゾーンがループの重力曲げゾーンのすぐ下流に追加で設けられる。圧力曲げゾーンでは、ガラス板が重力曲げモールド上に支持されている状態で、重力で曲げられたガラス板が、相対する（reciprocable）上モールドによって最終的な目標形状までさらに圧力で曲げられる。
図１は、重力曲げ操作の前の往復台８の中のモールド１０上のガラス板４を図示している。往復台８は、図の面に直角の方向に炉２に沿って動くように配されている。モールド１０は、複数の支柱１８によってモールド基部１２に取り付けられた中心固定モールド部１６を備えている。モールド８の中心部１０の向かい合った両側部には、各関節翼部２０がヒンジ式に取り付けられている。本発明は二つの向かい合った翼部を有する重力曲げモールドを参照して説明されるが、本発明がただ一つの関節翼部を有する重力曲げモールドを利用することもできるということは、当業者にとって明白である。翼部２０は、図１に示されるように、モールド１０上の１枚以上のガラス板４を支持するようにモールド１０が形成されている低位置と、翼部２０が中心部１６と共に、ガラス板４が最終的に曲げられたときにガラス板４によって得られる面を画成する連続曲環状リムを画成する高位置との間を回転によって動くように配されている。ガラス板４は、炉２の加熱ゾーンを通過する際に加熱されて、ガラス板４は徐々に軟化し、モールド１０によって画成されたとおりの目標形状に一致するように重力の影響で垂れ下がる。モールドの中心部１６上では、ガラス板４が上モールドの表面で止まるまで垂れ下がり、目標形状となる。翼部２０上では、ガラスの軟化の影響により、一対の釣合重りによって加えられる力の作用で翼部２０は上向きに折れ曲げられて、各翼部２０は、中心部１６と各翼部２０との間の接合部にある各ピボット軸２２を中心として回転するため、ガラス板４は上方向に押され、かつガラス板４の底面が翼部２０の上面で止まるまでガラス板４は徐々に曲げられる。以下に説明するが、深曲げ部分がガラス板に存在する場合、下モールドによって画成される目標形状が確実にかつ繰り返し達成されるように、かかる深曲げ部分は、上ダイまたはモールドによって下モールドに対して機械的に押圧されることを要する傾向がある。本発明が、釣合重りを有さないが、ガラスが軟化する際にガラスの重量の作用でモールドが関節的に折れ曲がるように特別に構成されているいわゆる「重りなし（weightless）」モールドを用いてもよいということは明白であろう。
図４において典型的なモールド１０がより詳細に図示されている。モールド１０は支柱１８によって基部１２上に取り付けられており、この支柱１８は、モールド１０の中心部１６の下側に固定されている。基部は、後の圧力曲げ工程中の撓みを最小限に抑えるために十分に硬いものとなっている。翼部２０は、各ピボット軸２２によって中心部１６の向かい合った両側部に接続されている。各翼部２０の向かい合った両側部には、一対の釣合重り２４が取り付けられており、各釣合重り２４は、各ピボット軸２２の各端部２８に固定されている各アーム２６に取り付けられている。中心部１６と翼部２０とによって形成されるモールド１０のリム３０の上面は、ガラス板４の下側に接触して、ガラス板４の最終的な目標形状を画成する。ガラス板４と金属モールド１０との間の熱伝達がなされ得る領域を低減するために、ガラス板４に接触するモールド１０の表面積は最小限に抑えることが望ましい。この熱伝達は、最終的に曲げられたガラス板４に存在する望ましくない応力および／またはガラス板４の縁辺に目に見える欠陥をもたらし得るものである。このような応力はガラス板４の破損をもたらし得る。一般的に、ガラス板の引張り領域応力（tensile area stresses）を７ＭＰａ未満に維持することが望ましい。一般的に、ガラスとモールド１０との接触領域を最低限に抑えるために、中心部１０および翼部２０の上面によって画成されるモールド１０の環状リム３０は約３〜４mmの厚さを有する。しかし、本発明に従って重力曲げモールド１０が後の圧力曲げ操作において下モールドとして用いられること抑えるために、中心部１０および翼部２０の上面によって画成されるモールド１０の環状リム３０は約３〜４mmの厚さを有する。しかし、本発明に従って重力曲げモールド１０が後の圧力曲げ操作において下モールドとして用いられることが意図された場合、下モールドが圧力曲げ用上モールドから加えられる圧力の作用によって制御不能に撓んだり歪んだりしないように、下モールドは十分に硬くて強いものであることが要求される。また、薄いリムが圧力曲げ操作の間にガラスの下側に傷をつけないことが要求される。
本発明に従って、ガラス板曲げ装置は、比較的薄い環状リムを有する従来の垂れ下がり曲げモールドを後の圧力曲げ操作で利用できるようにしつつ、最終的に曲げられたガラス板製品の高い品質管理を確保するように、特別に調整されている。このような薄い環状リムの使用は、以下に説明するとおりに、ガラスに低い応力を与える。モールドが要求される最終形状を確実に達成すること、モールドが圧力曲げ操作に耐え得ること、そして追加の圧力曲げ操作の結果としてガラス板に偶然に傷が付けられたり、またはその他の品質の劣化が生じないことを確保するために、モールドと装置の残りの部分とに変更が加えられてきた。
再び図１に戻ると、翼部２０にはそれぞれ、圧力曲げ操作の間に翼部の位置を垂直にロックするための少なくとも一つのロック装置が設けられている。任意的に、各翼部は二つのロック装置を有するが、図示されている実施態様では、各翼部について一つのロック装置が設けられている。ロック装置は、ヒンジ式ロック・アーム３２を備え、このヒンジ式ロック・アーム３２は、各翼部２０にヒンジ式に取り付けられており、基部１２に取り付けられたプレート３４の上面（カム上面を提供する）の上を滑動できるように各翼部２０から下向きに下がっている。
ロック・アーム３２／プレート３４のアセンブリが、図２および図３においてより詳細に示されている。ロック・アーム３２は、一対の離間した細長いプレーック・アーム３２は翼部２０から下向きに下がり、その自由下方端４２には、他のボルト・アセンブリ４６によって両プレート３６の間に固定されている円筒形スペーサ４４が設けられている。円筒形スペーサ４４は、細長いプレート３６に対する回転動を防ぐために、両プレート３６の間に締め付けられる。さらなるスペーサ４８とボルト・アセンブリ５０とが、ロック・アーム３２のほぼ中心に設けられる。
ロック・アーム３２は、延長部材３８を中心として翼部２０に対して自由に枢動することができ、その下面５２は、細長いカム面５４を備えるプレート３４の上面の上にあり、このカム面５４の上をロック・アーム３２の自由下方端４２が滑動することができる。カム面５４は、略水平部５６と隣接する傾斜ランプ部５８とを備える。ランプ部５８は、水平面に対して約２０度の角度で傾斜していることが好ましく、また望ましい場合には、略水平部５６を、ランプ部５８と同じ向きで、水平面に対して数度ほどわずかに傾斜させることができる。プレート３４は、取付板６０を介して基部１２に直立配置で調節可能に取り付けられており、この取付板６０に、プレート３４がボルト・アセンブリ６２によって取り外し可能に固定されている。プレート３４は難なく高さを調節して傾くことができる。
図１では、翼部２０はその低い配置で示されており、この配置において、ロック・アーム３２はロック解除位置で水平面に対して傾斜しており、その自由端４２はプレート３４のカム面５４のランプ部５８の上にある。このような配置は図２において想像線で示されている。重力曲げ工程の間、ガラス板が加熱されて軟化しながら徐々にますます曲げられるようにする釣合重り２４の作用で、翼部２０は上方向に回転する。翼部２０は、図２に示される想像線位置から、図２において実線で示される位置へと動く。重力曲げ工程の間に翼部２０が上昇するにつれて、ロック・アーム３２の自由端４２が、ロック・アーム３２のためのロック・ゾーン６４を画成する略水平部５６に到達するまで、ロック・アーム３２の自由端４２がランプ部５８に沿って上方向に滑動することがわかるであろう。ロック・アーム３２は、ピボット軸２２に対して垂直な面で動く。図４に示されるとおり、カム面５４を画成するプレート３４は、各ピボット軸２２に対して直角であるため、翼部２０が各ピボット軸２２を中心として上方向に回転すると、ロック・アーム３２の自由端４２、特にスペーサ４４の下面５２は、ロック・アーム３２がほぼ垂直になってその自由端４２がロック・ゾーン６４に接触する位置になるまで、ランプ部５８の上へと着実に滑動する。図２に示される通り、ロック・アーム３２が偶然にカム面５４を離れて横方向に動かないことを確実にするために、その向かい合った端部６８がプレート３４の向かい合った端部７０に接続され、かつロック・アーム３２の離間したプレート部材３６の間を通るワイヤー６６を設けてもよい。
図２に示されるとおり、ロック位置にあるロック・アーム３２はほぼ垂直である。ロック位置においてロック・アーム３２が完全に垂直ではなく、垂直面に対してわずかに数度傾斜するように、プレート３４の高さおよび傾斜が調整されることが好ましい。この傾斜とは、ロック解除位置での傾斜と同じ向きである。ロック位置では、回転不能のスペーサ４４の下面５２が、ロック・ゾーン６４のカム面５４に摩擦係止する。ロック・ゾーン６４はほぼ水平であり、かつロック・アーム３２はほぼ垂直であるため、下方向の押圧力が上方向に回転した位置の翼部２０に加えられるところの後の圧力曲げ操作（以下に詳細を説明する）の間に、対応する力がロック・アーム３２を通ってからプレート３４とプレート３４が取り付けられる取付板６０とを介して基部１２へと下に伝わる。翼部２０へのこの下方向の押圧力は、翼部２０の最小限の下方向の撓みまたは歪みを伴って伝わる。ロック・アーム３２は、ロック・アーム３２とカム面５４のロック・ゾーン６４との間の摩擦係止の結果として、翼部２０の硬くロックされた支柱として作用する。これによって、比較的薄い環状リム３０を有する関節モールド６４を後の圧力曲げ操作に用いることが可能となる。
装置が冷たいときに、オペレータがロック・アーム３２／プレート３４のアセンブリを設定することが要求されるということが認識されるであろう。しかし装置は、炉の中の高温で、例えば約６００〜６５０℃で満足かつ確実に作動することが要求される。最初の設定は、加熱の際の装置の様々な部分が膨張することと、熱サイクルおよび時間の経過による機械の摩損の結果としての機械部分のわずかな歪みとを考慮に入れなければならない。オペレータによる装置の設定は容易であることが好ましいということは明かである。従って、ロック・アーム３２が圧力曲げ工程において完全に垂直でないように、ロック・アーム３２／プレート３４のアセンブリを形成することが好ましい。こうすることによって、歪みや摩損が生じたとしても、ロック・アーム３２は垂直位置を過ぎて回転したり、プレート３４の端部７０から滑り落ちたりしないことを確実なものとする。さらにこのことは、何回もの加熱サイクルを経て、ロック・アーム３２が取り付けられる翼部２０の僅かに変わる高さ（基部１２に対して）の範囲に対応して、可能なロック位置の範囲がロック・ゾーン５６に沿って画成されるようにする。このことは、連続的熱サイクルの結果として生じ得る歪みや摩損を難なく補うことができる。最終的な角度位置（angular position）、従って翼部２０の高さは、釣合重り２４を担持するアーム２６の止め部材によって画成され、この釣合重り２４は、ガラス板の最終的目標形状に対応するモールドの最終位置を画成する。しかし、熱サイクルの結果として基部１２に関する翼部２０の高さが僅かに変わることは可能であり、またロック範囲を提供することは、かかる熱サイクルがロック・アーム３２の最終的な角度位置に僅かな変化を生じさせたとしてもそれにかかわらず、圧力曲げ操作の間にロック・アームがモールド１０の翼部２０の支柱として作用するように作動することを確実なものとする。このことは、ロック装置の定期的点検および調節を不要にする。ロック・アーム３２の自由端４２がカム作用によってカム面５４に沿って滑らかに滑動することを可能にするように、ロック・ゾーン５６が僅かに上方向に傾斜することが好ましい。基部１２に対する、従って各翼部２０上のロック・アーム３２に対するプレート３４の高さおよび配置方向を単に調節することにより、ロック・アーム３２／プレート３４のアセンブリを手動で設定することは容易である。
重力曲げ操作の後で、かつ圧力曲げ操作の前のモールド１０の最終的配置が図５に示されている。
図１ないし図４に示されている実施態様は、各翼部２０につきただ一つのロック・アームが取り付けられている様子を示しているが、望ましい場合には、各翼部に二つ以上のロック・アームを設けてもよい。以下に説明する圧力曲げ操作の後で、かつ圧力で曲げられたガラス板がアンローディング・ゾーンでモールドから取り外された後で、図２の想像線で図示される配置に配されるようにロック・アーム３２を手動で内側に押すことによって、オペレータは翼部２０を最初の低配置にリセットすることができる。望ましい場合には、この操作は例えばロボットによって自動的に行なうこともできる。
図５では、トンネル炉２中の圧力曲げゾーンにおいて、概して７２と指定されている圧力曲げ装置が示されている。この圧力曲げ装置７２は、圧力曲げ操作の前の状態が示されている。圧力曲げゾーンでは、翼部２０が上向きに回転した配置方向で、かつロック・アーム３２がほぼ垂直の配置方向で、かつ上述のとおり各プレート３４の上面に対して下方向に圧迫している状態で、重力で曲げられたガラス板４を載せたモールド１０を含む往復台８がプリセット位置まで運ばれ、このプリセット位置で、ガラス板は圧力曲げ装置７２の下に置かれるように位置づけられる。結果として得られる最終的に曲げられたガラス板４が、重力曲げモールド１０によって画成される形状を有するように、ガラス板４の望ましい形状までの曲げを完了することが望ましい場合に、圧力曲げ操作が行なわれる。
圧力曲げ装置７２は、下モールド面７６を有する上モールドもしくはダイ７４を備え、この下モールド面７６は、重力曲げモールド１０によって画成される雌モールド面にほぼ対応する雄モールド面をなす。ガラス板４は、望ましい形状を得るために、上モールド７４と重力曲げモールド１０との間で圧力で曲げられることが意図されている。上モールド７４は、セラミック体を備えることが好ましい。図５に示されるように、上モールド７４は一体形モールド（unitary mold）を備えてもよい。しかし、もう一つの配置では、上モールド７４は、ガラス板４の中で深く曲げられる必要のある部分、すなわち翼部２０の付近の部分に対して押しあてられるように配された一対の離間したモールド部分を備えてもよい。
上モールド７４はサブフレーム７８によって支持される。サブフレーム７８は、複数の鎖８２によって支持フレーム８０から下方向に垂れ下がっている。上モールド７４の各々の角に、それぞれ置かれた４本の鎖があることが好ましい。鎖の代わりに金属ケーブルを用いてもよい。支持フレーム８０は、その上面８４に接続されたケーブル（または鎖）８６を有しており、このケーブル（または鎖）８６は、支持フレーム８０の中心からトンネル炉２の屋根８７を通って上方向に延び、第一滑車８８を過ぎてほぼ水平になり、第二滑車９０を過ぎて下方向に垂直に垂れ下がり、ケーブル８６の端部は第一釣合重り９２に接続されており、この第一釣合重り９２は、ダイ可動メカニズム９４に接続されている。釣合重り９２とダイ可動メカニズム９４は、トンネル炉２の共通した長手方向側（common longitundinal side）の隣接した横側に置かれる。ダイ可動メカニズム９４は、その下方端が床９６に接続されている水圧または空気圧ピストン／シリンダ・アセンブリを備えることが好ましい。図５では、ピストン／シリンダ・アセンブリ９４が収縮した配置になっている状態で、上モールド７４が持ち上げられた配置で図示されている。上モールド７４が持ち上げられた配置では、後の圧力曲げ操作の前に、トンネル炉２の上流部から上モールド７４の下の位置まで往復台８を動かすことができる。釣合重り９２には、上モールド７４を上げたり下げたりする際にピストン／シリンダ・アセンブリ９４によって費やされる必要のある仕事量を最小限に抑えるために、望ましい重量が与えられる。但し、ピストン／シリンダ・アセンブリ９４が故障した場合には、上モールド・アセンブリ７４の下を通過する往復台８から離れて上方向に上モールド・アセンブリ７４を引き上げるために装置全体が安全に停止するように、第一釣合重り９２の重量は十分に重いものであることを条件とする。
圧力曲げ工程の間に所定の正味重量で上モールド７４がガラス板４の上に載っていることができるように、第二釣合重りアセンブリも設けられる。上モールド７４のサブフレーム７８の上面１００の中心から上方向に硬い金属ロッド９８が延びる。第二ケーブル１０２がロッド９８の上部に接続されて、引き続き支持フレーム８０と炉の屋根８８とにある穴（図示されていない）を通して延び、それから一対の滑車１０４および１０６を過ぎて、その他方端で、自由に垂直に動くことのできる第二釣合重り１０８に接続される。望ましい場合には、第一釣合重り９２および第二釣合重り１０８の両方について、釣合重り９２および１０８の偶然の横方向の動きを防ぐために垂直レールまたはサポート（図示されていない）を設けてもよい。第二釣合重り１０８は、上モールド７４とモールド７４が取り付けられるサブフレーム７８との組合せアセンブリに特定の所定正味重量を与えるために選ばれた特定の重量を有する。上ダイ・アセンブリの正味重量は、特定のモールド配置と曲げられたガラス板のサイズおよび目標形状とによって、５０〜１００ｋｇが一般的である。第二釣合重り１０８と上モールド７４との間のケーブル１０２は常に引張状態にある。金属ロッド９８がケーブル１０２とサブフレーム７８との間に設けられて、加熱ゾーンの周囲温度が高くなっている上モールドの付近でケーブル１０２が偶然に伸びたり変形したりすることを減らすようにしている。取付板８０と第一釣合重り９２との間のケーブル８６も、常に引張状態にある。以下に説明するとおり、圧力曲げ工程の間、鎖８２は緩むようになっているので、圧力曲げ操作の間に、ガラス板４の上面に加えられるのは、上モールド７４とこれに連結されたサブフレーム７８の選ばれた正味重量のみである。
上モールド７４の向かい合った側部とその隣接部には、複数のスペーサ装置１０９が設けられている。スペーサ装置１０９はそれぞれ、上方止め部材１１０を含み、その下方端に固定されている略水平プレート１１４を有する垂直体１１２を備える。上方止め部材１１０は、しっかりとサブフレーム７８に取り付けられている。スペーサ装置の対応する複数の下方止め部材１１６が基部１２に取り付けられている。各下方止め部材１１６は、その上方端に垂直方向に調節可能なスペーサ部材１２０が取り付けられた上方向延長体１１８を備える。図７においてより詳細に示されるとおり、各スペーサ部材１２０は、ドーム状ヘッド部１２４を有するボルト部１２２を備え、このドーム状ヘッド部１２４はほぼ半球状で、かつその上面は圧力曲げ操作の間に各上方止め部材１１０のプレート部１１４の下面１２６を圧迫するように配されている。ボルト部１２２は、上方向延長体１１８の中にねじ込まれているので、難なく高さを調節することが可能であり、かつねじ込みナット１２８が設けられているので、ドーム状ヘッド部１２４を必要な高さに固定することができる。プレート部１１４およびドーム状ヘッド部１２４はスチールで構成することが好ましい。上方止め部材１１０および下方止め部材１１６は、対で位置合せされて設けられる。三対の止め部材１１０および１１６が設けられることが好ましい。このような構成では、図４に示されるとおり、二対の止め部材がモールド１０の一方の長い縁１１７に設けられ、三番目の対の止め部材１１０および１１６がモールド１０の反対側の長い縁１１９にそってその中心に設けられる。
スペーサ装置１０９が設けられて、最終的に形作られる形態のガラス板４の厚さに相当するギャップによって、上モールド７４と下モールド１０がその領域のほぼ全体にわたって離間されることを確実にする。これによって、環状リム３０によるガラス板４への傷つけをもたらし得るガラス板４の過度の押圧を実質的に避けることを確実にする。以下に詳細を説明するとおり、三つのスペーサ装置１０９が設けられることが好ましく、こうすることによって、モールド７４および１０の偶然の相対揺動が生じることなしに、重力曲げ下モールド１０に関する上モールド７４の垂直位置が決定されることを確実にする。これによって、正しい間隔保持が確実に達成される可能性が高まる。ロック・アーム３２のアレンジメントについては、装置が冷たいときにオペレータによってスペーサ装置１０９が設定される必要があるが、スペーサ装置１０９は、圧力曲げ操作中の高温において上モールド７４と下モールド１０との適正な間隔保持を確保しなければならず、これは、熱サイクルの結果生じる偶然の膨張またはその他の変形を必然的に伴い得る。三対の止め部材１１０および１１６を設けることが、モールド１０および７４の最終的圧力曲げ配置において上モールド７４が下モールド１０に対して揺動することなしに、上モールド７４と下モールド１０との間のギャップが確実に設けられることを確保する。
典型的なトンネル炉２では複数の往復台８が設けられ、それぞれが各重力曲げモールド１０を含むことが認められるであろう。典型的な炉２は、少なくとも２０台の往復台８／重力曲げモールド１０のアセンブリを含む。しかし、ただ１台の圧力曲げ上モールド７４が設けられる。操作の際には、各重力曲げ下モールド１０およびその連結された往復台８が、単一の圧力曲げ上モールド７４に対して適切に設定される必要がある。従って、モールド１０および７４の間の正しい調節可能なギャップを画成するスペーサ装置１０９が各重力曲げモールド１０と共に設けられるので、各重力曲げモールド１０は、単一の上モールド７４と正しく作動するように個別に設定することができる。各スペーサ装置１０９は、炉が最初に操作される前に個別に調節されるので、圧力曲げ操作の間は、上モールド７４が、重力曲げモールド１０の上に載せられたガラス板４まで下げられたときに、上モールド７４と下モールド１０との間隔は、最終的に曲げられた形態のガラス板４の厚さに相当する距離だけ正しく保持される。
次に図６を参照して圧力曲げ操作について説明する。上にガラス板４を載せた下モールド１０が上モールド７４の下に置かれたとき、ピストン／シリンダ・アセンブリ９４が作動されて、上モールド７４がその下に置かれた重力曲げモールド１０上のガラス板４に接触するまで、上モールド７４を支持する支持フレーム８０を下ろす。ピストン／シリンダ・アセンブリ９４の往復運動は、単に上モールド７４とガラス板４との接触を生じさせるために要する場合よりも大きい。従って支持フレーム８０は、上モールド７４がガラス板４に接触した後も下がり続けるように過度に移動する（overtravels）ので、支持フレーム８０は、図５に示される最初の配置よりもサブフレーム７８により近くなるように下げられる。このように支持フレーム８０を過度に下げることにより、鎖８２が緩む。この配置で、上モールド７４およびその連結されたサブフレーム７８は、第二釣合重り１０８の特定の重量を適切に選択することによって選ばれた所望の正味重量でガラス板４を下方向に圧迫する。よって上モールド７４は、所定の正味重量でガラス板４の上面を押圧する。
さらに、圧力曲げ操作中、少なくとも圧力曲げ操作の終了までは、上モールド７４は上から支持されていないので、上モール７４の重量は上モールド７４とその下に置かれたガラス板４との接触面全体にわたって、典型的に約１ｍ2の面積にわたって均等に分散される。これによって、圧力曲げ操作の間、ガラス板４全体にわって均等な重量分散が確保される。圧力曲げ操作は一般的に２０秒間続く。上モールド７４によってガラス板が押圧されてその周縁全体において重力曲げ下モールド１０と密に接触する圧力曲げ操作の終了まで、スペース装置１０９のそれぞれにつき、ドーム状ヘッド１２４はプレート部材１１４を圧迫して、圧力曲げモールドのほぼ全領域にわたって、圧力で曲げられたガラス板の厚さに相当する上モールド７４と下モールド１０との間の予め設定されたギャップを画成する。止め部材を設けることで、圧力曲げ操作中にガラス板４の過度の押圧が生じないことを確実とする。こうすることによって、約３〜４ｍｍの厚さを有する薄いリムのある重力曲げモールドを用いる場合に特に問題となる重力曲げモールド１０の環状リム３０によるガラス板４の下面への縁の傷つきを最小限に抑える。
スペーサ装置１０９は、上モールド７４と下モールド１０との横位置のバリエーションに対応するように特別に形成されている。なぜならば、円柱形ヘッド１２４は、プレート部材１１４の領域によって包含される選ばれた範囲の横位置全体にわたってプレート部材１１４を係止できるからである。これによって、曲げループの回りの複数の重力曲げモールド１０の位置にバリエーションが可能であるにもかかわらず、両モールドの間の正確な間隔保持を達成することができる。このアレンジメントは、圧力曲げの間の上ダイ７４の位置決めにおける横方向の自由度を制限しない。
上モールド７４は鎖８２によって支持フレーム７０で支持され、これによって、上モールド７４は、圧力曲げ操作の間に回転および並進の両方の横方向の動きに拘束されない。また、支持フレーム８０はケーブル８６から吊り下げられ、このケーブル８６は、圧力曲げ操作中に横方向の動きに対して上モールド７４を拘束しない。さらに、一方で複数の鎖８２によって上モールド７４が支持フレーム８０に支持され、かつ他方で支持フレーム８０と滑車８８との間のケーブル８６によって上モールド７４が支持されることにより、圧力曲げ操作の間に上モールド７４の部品が傾斜する等の拘束されない垂直方法の動きが可能となる。
上モールド７４は、トンネル炉を含むループ全体において複数の重力曲げモールドのそれぞれについて正確に位置づけられることが要求される。実際に、各重力曲げモールド１０の並進位置（水平と垂直の両方）と回転位置（水平と傾斜の両方）は、炉の最初の設定後のみならず、特に炉の作動後についても往復台によって異なる。これは、熱膨張、熱サイクルの結果による変形、およびレール上の往復台の車輪の摩損などの装置の摩損による。
上モールド７４は、横方向または傾斜の動きの拘束なしに、圧力曲げ操作の間にガラス板４の重力曲げ形状に落ちつくようになされているので、重力曲げモールド１０の一方から他方まで、ガラス板４の上モールド７４に対する位置のバリエーションがあるにもかかわらず、上モールド７４は、下に置かれたガラス板４に関して正確な圧力曲げを行なうための正確な位置を難なく見つけることができる。このように圧力曲げ操作の間に上モールド７４が自由に動くようにすることで、複数の重力曲げ下モールドの間の位置のバリエーションに関係なく、正確な圧力曲げが達成される。鎖８２のような可撓部材による上モールド７４の吊り下げは、このような拘束されない動きを可能とする。
さらに、上モールド７４は鎖８２によって支持されているので、上モールド７４は、下に置かれたガラス板４と僅かに接触して小さく横揺れさせることができる。これによって、下に置かれたガラス板４の所望の形状は、上ダイが、前記下に置かれたガラス板４と徐々に接触するようになる結果として得られる累進的な押し作用により達成されることができる。上モールド７４によって深曲げ部分が最初に形作られるように、上ダイ７４をガラス上面の上で横揺れさせることが好ましい。
下方止め部材が半球状のドームを含み、かつ上方止め部材がドームを圧迫する平らなプレートからなる止め部材の設置は、重力曲げモールド１０によるガラス板への偶然による傷つけを最小限に抑えるように、上モールドと下モールドとの確実な相対的垂直方向の位置決めを確保する。しかし、この位置決めは、圧力曲げ操作の間に、並進的及び回転的の両方の横方向に動き、かつ拘束されない態様で下モールド１０およびガラス板４に関して垂直方向に傾斜するという上モールド７４の能力を取り除くか低減することなしに達成される。
ガラス板４の表面全体にわたって示差温度プロフィル（differential temperature profile）を提供して、圧力曲げ操作の間にガラス板４が所望の形状となることを助けるために、圧力曲げ操作の前に、下に置かれたガラス板４をルーフ・ヒーターで加熱してもよい。このようなルーフ示差加熱技術（differential roof heating technique）は、共に係属中のヨーロッパ特許出願第９４３０９４３５．９号に説明されている。
本発明は、曲げ部分が１５０ｍｍほどの小ささの半径を有するようにガラス板を製造することを可能とする。これに比べて、ガラス板を示差加熱（differential heating）して重力曲げが行なわれた場合の最低半径は４５０ｍｍであり、示差加熱なしに重力曲げが行なわれた場合の最低半径は１０００ｍｍである。
本発明は、従来の垂れ下がり曲げ技術を用いて達成可能なエッジ応力に匹敵するエッジ応力を有する深曲げ部分つきのガラス板を製造することを可能にする。本発明は一般的に、７ＭＰａ未満のエッジ引張り応力を有する曲がりガラス板の製造を可能にする。このことは、圧力曲げ工程の後で、応力を取り除くために後の焼きなましを要することなく、ガラス板を曲げることを可能にする。

Claims (20)

1. 重力曲げ工程及びその後の圧力曲げ工程のためのガラス板曲げ装置であり、固定モールド部（１６）と該固定モールド部（１６）に隣接する少なくとも一つの関節翼部（２０）と、固定モールド部（１６）がその上に取り付けられる基部（１２）とを備える重力曲げモールド（１０）を含む装置であって、少なくとも一つのヒンジ式ロック・アーム（３２）が、前記または各それぞれの翼部（２０）と基部（１２）との間に配され、該少なくとも一つのロック・アームは、モールド（１０）が関節的に折れ曲がることにより、翼部（２０）が基部（１２）に対して垂直に動くことができるロック解除位置から、翼部（２０）が基部（１２）についての下方向の動きに対する所定位置で固定されるロック位置へと徐々に可動であることを特徴とする装置。
2. 前記ロック・アーム（３２）は、前記基部（１２）に対して前記翼部（２０）の高さの範囲にわたって各翼部（２０）をロックするように配されている請求項１記載の装置。
3. 前記ロック・アーム（３２）は、各翼部（２０）にヒンジ式に取り付けられており、かつ前記基部（１２）の表面（５４）上を滑動するように配されている自由端（４２）を有する請求項１または請求項２記載の装置。
4. 前記基部（１２）には、ロック・ゾーン（６４）を画成するように形成されている細長いカム面（５４）が設けられており、これによって、前記自由端（４２）がロック・ゾーン（６４）にあるときにロック・アーム（３２）をロック位置にロックすることができる請求項３記載の装置。
5. 前記カム面（５４）のロック・ゾーン（６４）は略水平であり、また前記カム面（５４）は、隣接するランプ部（５８）を備えるロック解除ゾーンを画成するように形成されている請求項４記載の装置。
6. 前記ランプ部（５８）は、水平面に対して２０度の角度で傾斜している請求項５記載の装置。
7. 前記カム面（５４）は、直立プレート（３４）の上縁によって形成される請求項４ないし請求項６のいずれかに記載の装置。
8. 前記プレート（３４）は、前記基部（１２）に対して垂直方向に調節可能となるように前記基部（１２）に取り付けられる請求項７記載の装置。
9. 前記ロック・アーム（３２）の自由端（４２）は、前記カム面（５４）上を滑動する円筒形の面を有する請求項４ないし請求項８のいずれかに記載の装置。
10. 前記ロック・アームは、間隔をおいた一対のプレート部材（３６）を備え、両プレート部材（３６）の間には、その自由端（４２）にスペーサ（４４）が固定されており、該スペーサ（４４）は前記円筒形の面を画成する請求項９記載の装置。
11. 前記プレート部材（３６）の間を通り、かつ前記スペーサ（４４）が前記カム面（５４）から横方向に離れることを防ぐために前記基部（１２）に固定される位置合わせ部材（６６）をさらに備える請求項１０記載の装置。
12. 前記ロック・アーム（３２）は、ピボット軸（２２）に対して垂直の面で動き、該ピボット軸（２２）を中心として前記翼部（２０）が前記固定モールド部（１６）に関節的に結合されている、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の装置。
13. 前記ロック・アーム（３２）はロック位置において、前記基部面に対し略垂直である請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の装置。
14. ロック位置において、前記ロック・アーム（３２）は垂直方向に対して数度ほど傾斜しており、ロック解除位置において、前記ロック・アーム（３２）はロック位置における場合と同じ向きで垂直方向に対して十分に傾斜している請求項１３記載の装置。
15. 固定モールド部（１６）と該固定モールド部（１６）に隣接する少なくとも一つの関節翼部（２０）とを備える重力曲げモールド（１０）であって、可動往復台（８）上の基部（１２）に取り付けられるモールド（１０）に、少なくとも１枚のガラス板（４）を置く工程と、炉（２）を通して該少なくとも１枚のガラス板（４）を載せる該モールド（１０）を運ぶ工程であって、該炉（２）において前記ガラス板（４）がガラス軟化点まで加熱されて、前記ガラス板（４）の周縁部が該重力曲げモールド（１０）の上面に接触して該上面の形状に一致するまで、前記ガラス板（４）が重力によって曲がる工程と、前記ガラス板（４）が前記重力曲げモールド（１０）によって支持されている状態で前記ガラス板（４）を上プレスダイ（３４）を用いて圧力で曲げる工程と、曲げられたガラス板（４）を冷却する工程と、曲げられたガラス板（４）を前記モールド（１０）から取り外す工程とを備えるガラス板曲げ方法であって、前記または各それぞれの翼部（２０）には、ヒンジ式のロック・アーム（３２）が設けられ、かつ前記重力曲げ工程の間、前記または各ロック・アーム（３２）は、前記モールド（１０）が関節的に折れ曲がれることにより、ロック解除位置からロック位置へと徐々に動き、該ロック位置において、前記翼部（２）は前記ガラス板（４）の目標形状に対応した所定位置に固定されること、及び前記圧力曲げ工程において、前記ロック・アーム（３２）は、前記所定位置に前記各関節翼部（２０）をロックするように作用することを特徴とする方法。
16. 前記ロック・アーム（３２）が、カム作用によって前記ロック解除位置から前記ロック位置まで動く請求項１５記載の方法。
17. 前記ロック・アーム（３２）が基部（１２）の表面（５４）上を滑動する自由端（４２）を有している請求項１６記載の方法。
18. 前記自由端（４２）が細長いカム面（５４）上を滑動し、該カム面（５４）はロック・ゾーン（６４）を画成するように形成されており、これによって、前記自由端（４２）がロック・ゾーンにあるときに前記ロック・アーム（３２）を前記ロック位置に置くことができる請求項１７記載の方法。
19. 前記カム面（５４）のロック・ゾーン（６４）は略水平であり、また前記カム面（５４）は、隣接するランプ部（５８）を備えるロック解除ゾーンを画成するように形成されている請求項１８記載の方法。
20. 前記ロック・アーム（３２）を前記ロック位置から前記ロック解除位置へと押すことによって、前記ガラス板（４）取り外し工程の後に、前記関節翼部（２０）をその最初の位置まで下がらせる工程をさらに備える請求項１５ないし請求項１９のいずれかに記載の方法。

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