JP4413194B2 - ２方向に曲げられるガラスパネルの曲げ及び強化または熱強化のための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、２方向に曲げられるまたは湾曲されるガラスパネルの曲げ及び強化（tempering）または熱強化のための方法に関し、該方法は、
−曲げ及び強化または熱強化のためにガラスパネルを加熱する工程と、
−曲げ手段（以下、ベンダーとする）を構成する水平のコンベヤーロール上にガラスパネルを搬送する工程と、
−ベンダーを構成するコンベヤーロールを用いて、曲げる前の実質的に平らなガラスパネルを水平のコンベヤーロール上で平らなまま支持する工程と、
−加熱されたガラスパネルを進行方向と平行な主要曲げ方向及び進行方向を横断する撓み方向に曲げ（bending）るまたは湾曲（curving）する工程と、
−前記ガラスパネルの主要曲げ方向に加熱されたガラスパネルを曲げるために前記ガラスパネルの曲げ工程中に主要曲げ方向に前記ベンダーを湾曲させる工程と、
−前記ベンダーを、ガラスパネルを進行方向と平行に往復させる往復システム（以下、往復システムの往復方向は同じ）で用いる工程と、及び、
−曲げられたガラスパネルを強化または熱強化するために冷却する工程と、
を含む。

本発明はまた、２方向に曲げられるまたは湾曲されるガラスパネルの曲げ及び強化または熱強化のための装置に関し、該装置は、
−曲げ温度にガラスパネルを加熱するための加熱炉と、
−ガラスパネルを曲げるための曲げステーションと、
−ガラスパネルの曲げステーション内の搬送を行うための水平のコンベヤーロールであって、該コンベヤーロールは往復システムで用いられるベンダーを構成し、平らなガラスパネルがそのコンベヤーロール上に搬送され到着した時点では、ガラスパネルの進行方向と平行な主要曲げ方向及び進行方向を横断する撓み方向の両方向共に水平であるコンベヤーロールと、
−曲げステーション内でガラスパネルの曲げ工程中に個々のコンベヤーロールによってベンダーとして構成される一連のロールコンベヤーをガラスパネルの進行方向と平行な主要曲げ方向に湾曲する手段と、
−曲げステーション内で進行方向を横断する撓み方向にガラスパネルを湾曲する手段と、及び、
−強化または熱強化のために曲げられたガラスパネルを冷却する手段と、
を含む。

主要曲げ方向において、ガラスパネルは900から3000ｍｍの一般的な曲率半径を有する。撓み方向において、ガラスパネルは20000から40000ｍｍの一般的な曲率半径を有する。

従来の方法では、コンベヤーロールによって構成されるロールの列を湾曲することによって、ガラスパネルを主要曲げ方向に曲げている。出願人による下記特許文献１では、曲げ−強化ステーションにおいて、ロールの列を湾曲するためのある機構について開示されている。主要曲げ方向への湾曲は、出願人による下記特許文献２において開示されている装置を用いても行うことができる。
欧州特許 第２６１６１１号 国際公開公報 ＷＯ ０２／０７４７０５

２方向にガラスパネルを曲げる工程において、撓み方向にガラスパネルを湾曲させるものとしては以下の方法が知られている。
−一方が凹形でありもう一方が凸形である、対のロールを利用することによりガラスパネルを湾曲する方法。（下記特許文献３，４）
−ロールを複数の支持点において及び／または中央を撓ませることによって曲げることによりガラスパネルを湾曲する方法。（下記特許文献５，６，７）
−ロール本体を端部で曲げるか、またはロール本体を回転する「スリーブ」によって覆い湾曲された弓形のロール本体を回転させることによりガラスパネルを湾曲する方法。（下記特許文献８，９，１０，１１，１２）
−下記特許文献１３に開示されている圧力を端部に軸方向に加えることによってロールを曲げることによりガラスパネルを湾曲するためのさらに別の方法。
米国特許 第４，８２０，３２７号 米国特許 第４，１３９，３５９号 米国特許 第６，３６３，７５３号 米国特許 第５，０９４，６７９号 米国特許 第４，７７３，９２５号 米国特許 第４，５８６，９４６号 米国特許 第４，９６６，６１８号 米国特許 第４，５５７，７４５号 米国特許 第４，５７５，３８９号 欧州特許 第９０９７４２Ｂ１号 米国特許 第４，２２６，６０８号

これら従来の方法では、ロールの曲率または湾曲が、製造中は変更することができず、ガラスを製造していない時にしか調整できない。このことの主な理由は、これら従来の方法において、ロールの曲率半径または曲げ半径の変更が、時間のかかる不都合な工程であるからまたは動的（すなわち積極的）な曲げ工程中に十分な精度に制御できないからである。上記特許文献１０及び１２では、湾曲ロールを回転させることにより、弓状部分を水平面から垂直面に徐々に移行し、及びそれによって横断方向の曲率を徐々に増加させることで、この欠点のための解決策を提案をしている。この形式のロールの構造は、ロールを回転するスリーブで覆わなければならないので不便である。また、ロールを囲むスリーブの周囲がロールに対して実質的に直角な面で回転しているために、進行方向が定まらず、さらにロールの長さ全体に亘って進行方向が不定であるという別の欠点がある。

本発明の目的は、両方の曲げ方向の曲率半径が徐々に減少するように、予め平らな状態にある曲げステーション内に搬送したガラスパネルを２方向の曲げ方向に曲げるまたは湾曲することができる方法と装置を提供することである。

本目的は、請求項１の特徴部に基づいて本発明の方法によって達成される。従属請求項には、本発明の好ましい態様が開示されている。本発明の方法と装置は、例えば以下の特別な特徴を含む。
１．曲げ手段であるコンベヤーロールは、曲げステーション内にガラスが到着したときは平らな状態である。
２．ガラスが、実質的に完全に曲げステーションの内部にある時、コンベヤーロールは、該コンベヤーロールに与えられる曲げモーメント及び曲げ半径がコンベヤーロールの全長に亘って大体一定になるように、同時に湾曲される。コンベヤーロールの自重とガラスの重さ及び曲げの力は、コンベヤーロールを歪ませる要因となるが、しかしその歪みはわずかであり、そうでなければ完全に一定の曲げ半径を形成する。
３．曲げ工程の間、コンベヤーロールのすべての箇所が実質的に等しい曲げ速度（bending rate）で湾曲される。
４．曲げ手段は、所望の曲げ速度において常に正確に所望の曲率半径にコンベヤーロールを湾曲する。

本発明において、その新規性は進行方向を横断する方向すなわち撓み方向にガラスパネルを湾曲する工程に関する。

図１から３は、進行方向を横断する方向、すなわち撓み方向にガラスパネルを湾曲させるための本発明の第１の態様による装置を示す。曲げステーションのコンベヤーロール４の両端部には、コンベヤーロールが自由に回転するように軸受に取り付け（bearing-mounted）られたレバー７が設けられている。各レバー７の端部には、軸受１４が備え付けられ、軸受１４はレバー７が旋回する際に、レバー７により旋回させられる。ロール４は軸受１４に取り付けられた端部を有し、軸受１４が旋回している間、軸受１４はロール４に曲げモーメントを加える。ガラス曲げ工程の間、ロール４の曲率はロールを湾曲することにより変化させられる。

レバー７の他端にはプッシュロッド８（凸状に湾曲するためのプルロッドとしても機能する）が軸受に取り付けられている。プッシュロッド８は、アクチュエーター９によってその長さを素早く変えられる。１つのアクチュエーター９で２つの隣接するコンベヤーロール４を湾曲するように構成することもできる。アクチュエーター９は、例えばプッシュロッド８の長さをストッパー１０まで変更できる空気圧シリンダーを含んでいてもよい。そのストッパーの位置は、モーター１１よって回転し、ストッパー１０が取り付けられているネジ式シャフト１９によって調整可能である。アクチュエーター９はまた、電気機械式または油圧式アクチュエーターであってもよい。アクチュエーター９が空気圧シリンダーの場合、シリンダーの作動圧力を変えることにより湾曲を容易に調整することもできる。

コンベヤーロール４を回転させる力が可撓性駆動手段１５によってスプロケット１６からコンベヤーロール４に伝えられ、コンベヤーロール４の端部の軸方向と半径方向の両方向のわずかな動きはこの可撓性駆動手段１５により許容される。コンベヤーロール４の湾曲工程では、コンベヤーロールの端部間の距離がわずかに短くなるので、軸方向にわずかに動く必要性がある。コンベヤーロールは個々に高温のガラスにより熱膨張するので、コンベヤーロールの端部間の距離はわずかに長くなる。軸受組み立て品１４は、軸受ハウスに対して軸の方向にわずかに動くことを許容する「フローティング」と呼ばれるものである。

図１から３の態様において、その装置はまた、自由に回転するプレスホイール１３を含むプレスホイールの列を含む。プレスホイール１３は、応力により撓む棒状の支持体１２に取り付けられ、その支持体１２の端部が軸方向への動きを許容するアタッチメント１８ａによって締め付けラグ１８に接続されており、そのラグはコンベヤーロール端部の軸受１４に固定されている。したがって、コンベヤーロール４と支持体１２は、同時に同じ程度に湾曲する。よって、プレスホイール１３の列は、コンベヤーロール４の湾曲に応じてプレスホイール１３の列が湾曲するように、コンベヤーロール４と同じように湾曲され、したがって、プレスホイール１３の底部表面とコンベヤーロール４の上部表面との間の隙間を、曲げ／強化されるガラスの厚みと少なくとも等しい厚みに維持する。プレスホイール１３の列は、下部のコンベヤーロール４と同期して回転する別の湾曲可能なプレスロールに置き換えてもよい。

図１から３の曲げ装置は、プレスホイール１３の列がコンベヤーロール４の曲げ機構とリンクされているので、ガラス曲げ工程にのみ使用される。曲げられたガラスは、曲げステーション下流にある別個の強化ステーションに、強化を行うために搬送されなければならない。

符号２０は、従来の方法で搬送方向にコンベヤーロール４の列を湾曲するための長手方向の曲げ手段における曲げ要素を示す。コンベヤーロール４はそれぞれ、これら曲げ要素２０に軸受によって取り付けられたベンダーを構成する。

曲げ手段が、ガラスの曲げ及び強化を単一のステーションで行う往復システム（oscillating system）で用いられる場合、コンベヤーロール４と上方プレスホイール１３の曲げ機構は互いに独立しているが、共通の原理で機能する。本発明のこの態様を図４から９に示す。コンベヤーロール４の湾曲は、図１から３を参照して説明したように進行する。しかしながら、プレスホイール１３によって構成される列（支持体１２）の曲げ要素８’と９’は、上部の長手方向の曲げ手段である曲げ要素２０’によって支持され懸架されている。各下部曲げ要素２０に対するこれら上部長手方向の曲げ要素２０’の高さは、プレスホイール１３とコンベヤーロール４の間に強化されるガラスの厚みと等しい適切な隙間を供するために無段階に調節可能である。

長手方向及び横方向に曲げるまたは湾曲するための上部曲げ要素を、ガラスを取り除くために強化工程後に持ち上げることができる（図６）。

図４及び８は、ガラスが強化ステーション２内のベンダーに到着した状態を示し、そのベンダーは長手方向も横方向も両方平らな状態にある。

図５はガラスが撓みを形成する方向に湾曲された状態を示し、図９はガラスが主要曲げ方向である進行方向と平行に曲げられた状態を示す。

図４において、コンベヤーロール４に関する曲げ要素の符号と同じ符号を支持体１２に関する曲げ手段の構成要素に用いているが、インバーテッドコンマが付してある。レバー７がトルクを伝達する軸受１４は、ねじり要素（torsion element）２４に置き換えられている。レバー７及び７’は、ピン１７／１７’によって要素１４及び２４の内部にその端部が係止されている。ねじり要素２４には、支持体１２の端部を締め付けている締め付けラグ１８’が取り付けられている。レバー７’の揺動運動が内部のストッパー１０’によって制限され、その位置はモーター２１及びモーター２１よって回転するネジ式シャフト１９’によって調整される。

図８及び９はさらに、曲げ及び強化ステーション２内に設置された上方冷却エアボックス５ａ及び下方冷却エアボックス５ｂを示しており、これらエアボックスは長手方向の曲げ要素２０’及び２０に沿って連動しボックス５ａ及び５ｂの列が湾曲する。したがって、上方ボックス５ａの列はまた、図６に示すように、曲げ要素２０’及びそれに関連する撓み要素と一緒に持ち上げることができる。図８及び９はさらに、加熱炉１の下流端部と、加熱炉のコンベヤーロール３と、例えば電気抵抗により構成される加熱要素６を概略的に示している。加熱炉１は、従来のどの形式の加熱炉であってもよい。

本発明の２つの代表的な態様を、添付図面を参照してさらに詳細に説明する。
平らなガラスパネルが直線状態にあるロール上に到着した際の、曲げ工程を開始する前の本発明の第１の態様による曲げ手段を示す。 湾曲状態にある曲げ工程の終了時の図１の曲げ手段を示す。 図１のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図を示す。 図１の矢印Ｂで示される箇所の拡大詳細図を示す。 直線状態にあるロール４上に平らなガラスパネルを伴った曲げ工程の開始時における本発明の第２の態様による曲げ手段を示す。 湾曲状態にある曲げ工程の終了時の図４の曲げ手段を示す。 曲げられ、強化されたガラスを曲げ及び強化ステーションの外に搬送するための準備が完了した際の、強化工程後の図４の曲げ手段を示す。 図６のVII−VII線に沿った拡大断面図を示す。 図４から７の曲げ手段を備えられた本発明の曲げ及び強化ステーションの概略的な側面図を示す。 曲げ工程の終了時における図８の曲げ及び強化ステーションの概略を示す。図８及び９は横向きの曲げ装置の一部を例示しているに過ぎないが、その装置は当然全てのロール４と連動する。

符号の説明

４……………コンベヤーロール
７，７’……レバー
８，８’……プッシュロッド
９，９’……パワーユニット（アクチュエーター）
１２…………支持体
１３…………プレスホイール
１４…………軸受

Claims (7)

1. −曲げ及び強化または熱強化のためにガラスパネルを加熱する工程と、
   −ベンダーを構成する水平のコンベヤーロール（４）上にガラスパネルを搬送する工程と、
   −ベンダーを構成するコンベヤーロール（４）を用いて、曲げる前の平らなガラスパネルを水平のコンベヤーロール（４）上で平らなまま支持する工程と、
   −加熱されたガラスパネルを進行方向と平行な主要曲げ方向及び進行方向を横断する撓み方向に曲げるまたは湾曲する工程と、
   −前記ガラスパネルの主要曲げ方向に加熱されたガラスパネルを曲げるために前記ガラスパネルの曲げ工程中に主要曲げ方向に前記ベンダーを湾曲させる工程と、
   −前記ベンダーを、ガラスパネルを進行方向と平行に往復させる往復システムで用いる工程と、及び、
   −曲げられたガラスパネルを強化または熱強化するために冷却する工程と、
   を含む２方向に曲げられるまたは湾曲されるガラスパネルの曲げ及び強化または熱強化のための方法において、
   ガラスパネルを撓み方向に曲げる工程がガラス曲げ工程中にコンベヤーロール（４）を湾曲することにより行われ、コンベヤーロールの端部にコンベヤーロールが自由に回転するように軸受に取り付けられ、さらに軸受（１４）によってコンベヤーロールに与える曲げモーメントを段階的に増加させるレバー（７）を旋回させることによりコンベヤーロール（４）が湾曲されることを特徴とする方法。
2. 進行方向におけるガラスパネルの曲げはガラスパネルの全ての箇所が等しい曲げ速度でその方向に曲げられるように行われ、さらに撓み方向におけるガラスパネルの曲げもまたガラスパネルの全ての箇所が等しい曲げ速度で撓み方向に曲げられるように行われることを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. 自由に回転するプレスホイール（１３）が、ガラスパネルの曲げを補助し、そのホイール（１３）は支持体（１２）に取り付けられており、さらにプレスホイール（１３）の底部表面が撓み方向にガラスパネルを曲げるコンベヤーロール（４）の曲率半径と対応する曲率半径を形成することを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
4. コンベヤーロール（４）と同じ程度に湾曲され回転させられる上方プレスロールがガラスパネルの曲げを補助することを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
5. コンベヤーロール表面と前記プレスホイール（１３）または上方プレスロールとの距離は、ガラスの厚みによって調整されることを特徴とする、請求項３または４記載の方法。
6. ２方向の曲げ方向におけるガラスパネルの曲げが同時に開始されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
7. 曲げ速度がガラスパネルの２方向の曲げ方向において任意に及び独立して調節可能であることを特徴とする、請求項１記載の方法。

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