JP4571137B2 - 板ガラス曲げ加工のためのプレス曲げステーション - Google Patents

Description

本発明は、互いに近接離反する動作を行うように相対する曲げ金型を用いて、加熱した材料をプレス曲げする技術に関する。特に、本発明は、互いに近接する動作を行うように相対する曲げ金型を用いて、加熱した板ガラスをプレス曲げする技術に関する。

一般的にプレス曲げでは、原則的に中実の雄型すなわち全面モールドで１つの曲げ金型を形成し、そして反対側の曲げ金型は環状またはリング状雌型として設計される。また、曲げ加工を補助するために、複数個の吸い込み孔が全面モールドに配置されているが、その配置位置は、プレス曲げ加工の際に、環状モールドが加熱した板ガラスと接触する状況によって決定される。

詳しく述べると、真空源が雄型に加えられると、形成された負圧が、吸い込み孔を経由して金型に伝達される。そのため、板ガラス、例として、フロントガラスのような自動車用薄板ガラス、または、（曲げ後に焼き入れする場合がある）サイドライトやバックライトのような板ガラスが、金型表面に引き寄せられる。本明細書において、全面モールドとは、曲げ加工中、板ガラスを全面で押し付ける曲げ金型を意味し、環状モールドとは、曲げ加工中、板ガラスの縁部のみ支える曲げ金型を意味する。

曲げを行う板ガラスは曲げ温度まで加熱され、変形しやすい状態で２つの曲げ金型の間に配置される。そして両型は互いに近接するように変位し、広範囲な全面モールドが板ガラスを環状モールドに押し付ける。従って、板ガラスの縁部が成形される。

同時に、追加的な成形のため、板ガラスの中心部は、金型面に対して真空で保持される。これらの工程は比較的迅速に行われなければならない。なぜなら、板ガラスは急速に冷却するため、板ガラスの縁部は短時間で曲げ温度より低い温度になってしまうからである。

曲げ金型は様々な組み合わせがあり得る。組み合わせのうちで、特によく試み、実証されたものとしては、環状モールドが凹形状に湾曲しており、全面モールドが凸形状の湾曲を有するものがある。通常は、環状モールドは金型の下半分を形成し、上半分の金型が上側から環状モールドに向かって縦方向に動かされる。代わりに、環状モールドが全面モールドに近接するように動かすことも可能であり、また、両方の曲げ金型を互いに近接するように動かすことも可能である。

曲げ金型を開いて取り外した板ガラスは、所望の形状を有し寸法的に安定しているべきであり、光学的な変形をしているべきではない。そうでなければ、曲げ加工で品質の悪い板ガラスができてしまう。

曲げ加工で板ガラスの品質に影響を与える要因としては、ａ）変形しやすい状態になり、その状態が継続すること、ｂ）金型上の板ガラスの位置決めと板ガラスの滑り、ｃ）実行速度、ｄ）板ガラスすなわち成形されたガラスと金型及び／またはツールとの接触の制御、ｅ）曲げた板ガラス表面の汚れ等が挙げられる。

具体的には、プレス曲げ加工の間に、板ガラスに出入りする熱が、板ガラスの不正確な曲げ、ひび、破損、光学的な変形及び／または形状と大きさが寸法的に変化する原因になり得る。全面モールドの表面形状の変形は、プレス曲げ加工中の金型が正確に板ガラスを保持し、位置決めし、滑りを防ぐことと、板ガラスを取り外すことを難しくし得る。

吸い込み孔の開口部に存在する低度の真空と、曲げ加工を低速で実施することが、避けられない副作用として、板ガラスに局部的な冷却された範囲を作り出し得る。その部分で、板ガラスの光学的な特性を損なう可能性がある。低度の真空状態の場合、全面モールドの成形範囲は吸い込み孔が無い状態にされる。ＥＰ ０ ５３０ ２１１ Ｂ１の冒頭で全面モールドの形式について説明しているので、参照されたい。

加熱した板ガラスと接触する金型と曲げ金型も、製品の物理的または光学的なひずみを引き起こし得る。さらに、さまざまな加工や外部の原因で出来上がった粒子状異物が、曲げ加工の際に、板ガラスの表面を傷つけ、変形させ得る。現在のところ、曲げようとする板ガラスは、プレス曲げ加工の前に、例として、板ガラスの予熱炉内またはすぐ外側で加熱されている。場合によっては、金型は独自の熱源、例として、電気、高温の油、空気またはその他の流体で加熱されている。これらの加熱を考慮しても、板ガラスの加熱制御の改善はまだ可能である。

また、一貫して正確に板ガラスを金型表面に位置決めし保持することと、取り外すこと、プレス曲げ加工中の板ガラスの滑りを防ぐことはいまだに難しい。さらに、対向する金型の両表面が、板ガラスの製品における目に見える領域に圧力を加えると、局所的な冷却が発生し、物理的または光学的なひずみにつながる。

加工で発生する粒子状異物が、金型と板ガラスの間で押し付けられることによって起こる板ガラス表面の変形を最小限にするために、第２の材料、例えば、ステンレス鋼のクロスを、金型と板ガラスの表面の間に挟んできた。

しかしながらプレス曲げ加工は、上述したような金型で曲げ加工された板ガラスの、曲げ速度、曲げ精度、光学的品質について、まだ改善可能である。従って、当業者は、加熱した材料の曲げ、とりわけ板ガラスについて、よりよいプレス曲げステーションを提供するという課題に対して、解決策を追求し続けてきた。

本発明は、少なくとも環状モールドと全面モールドを有するプレス曲げステーションに関する。全面モールドには、表面に形成された少なくとも１本以上の溝に連通するように、孔が配置されている。金型が互いに押し付けあう時、環状モールドの主面に置かれた、加熱された、主として板状の材料が、孔と溝を通して全面モールドの表面に伝達される負圧によって引き寄せられ、板状の材料は最終形状を得る。金型が離反しようとする時、成形された材料を全面モールドの表面から取り外すために、孔と溝を通して正圧が伝達される。

本発明のこの他の目的と利点は、以下の説明と追加した請求の範囲、明細書の一部を構成する添付図面で明らかとなろう。いくつかの方向から見た図面には、部品に対して参照番号を指定している。

本発明は、様々な断面形状をした少なくとも１本の溝に、少なくとも複数の孔を開口した全面モールドを提供する。溝または複数の溝は、全面モールドの主面上の成形面に形成される。

さらに、孔は正圧源または負圧源に接続していることがある。本発明の特に良い形状は、全面モールドの成形面に形成された少なくとも１本の溝に、多数の孔が互いに接続されていることで特徴付けられる。

この比較的シンプルな方法は、全面モールドの成形面と曲げられる板ガラスの間にある空気の、負圧による除去を大幅に加速することを示している。少なくとも１本の溝に孔が配置されているため、比較的大量の空気が迅速に金型面から排出されるということを意味している。特に、負圧による除去の開始と、実質的に同時に板ガラスを全面モールドの成形面に隣接させることができる。

このことによって、所定の曲げ温度に可能な限り近い温度で、プレス曲げ加工を確実に行なわれ、板ガラスの残留弾性が指定範囲内に収まり、板ガラスの冷却中の復元力によって、板ガラスが所望の形状から望まない変形を起こさないようになる。過去の実施形態と一致するように、広範囲の全面モールドの中心領域、つまり板ガラスの中心領域は孔がなく、その孔によって板ガラスの目に見える領域の光学的品質に悪影響をもたらさないようにすることが望ましい。

本発明の、溝または複数の溝のさらに有利な効果として、低度の真空を急速に配置するだけではなく、全面モールドの成形面上を均一に配置するという点も提供する。これも、成形の正確さを確保する上で有効である。

少なくとも１本の溝のプラス効果は、できる限り多くの孔、望ましくはすべての孔を互いに接続することで、より高められる。すべての孔が１本の外周溝に接続されている配置が、特に望ましい。

本発明の精神と範囲内で、互いに分離したいくつかの溝を提供する。例として、いくつかの個々の溝が、環状モールドが加熱した板ガラスと接触する状況によって決定される環状の領域に沿って互いに接続されている。もし吸い込み孔がいくつかの列で提供されると、溝は平行に形成される。しかしながら、１列に配置されたすべての吸い込み孔が、１本の溝に互いに接続することが特に望ましい。

最も有利な溝の断面形状は、幅と深さあるいは半径が数ミリ、望ましくは４−６ｍｍで、およそ３−１０ｍｍの間であることが実証された。

上述したとおり、板ガラスの目に見える領域に悪影響を与えないために、成形面の中心部分に孔がないことは有利である。溝または複数の溝は、板ガラスの外周端からおよそ５−２０ｍｍ離れた位置に配置されることが望ましい。この範囲は一般的に板ガラスの完成した状態で、不透明なフリットまたはペイントで覆われるため、負圧による空気の除去によって生じる光学的品質の欠陥は見えなくなる。

広範囲な全面モールドの縁部のみにある少なくとも１本の溝に孔が設けられ、これによって、１本の溝が好ましくは複数の孔に連通する本発明による構造の有効性は、全面モールドの中心部からも負圧によって空気がスムーズかつ迅速に除去されることを前提としている。この空気の除去は別の方法で行われ得る。

本発明の好都合な発展形として、全面モールドの成形面上の、孔で囲まれた領域の内側に、追加のフローチャンネルを提供することを提案する。フローチャンネルは、例えば、板ガラスの曲げに関して特に注意が必要な範囲では、開口部で溝と放射状に接続できる。あるいは、フローチャンネルはそれぞれが１本の線としてまたは交差結合した線として（つながっている場合もない場合もある）成形面の溝の１本まで延在し得る。

フローチャンネルの深さと幅は、溝の場合３−１０ｍｍの間、望ましくは４−６ｍｍにする。フローチャンネルには、板ガラスと近接したために入ってきた空気を、金型の裏面に流すことが出来る貫通孔を備えている。

本発明の特に望ましい発展形のため、少なくとも１つの空気を浸透するクロスで曲げ金型を覆うことを提案する。クロスは特殊な材料からできていることが望ましい。例として、ステンレス鋼、グラスファイバー、ポリパラフェニレンテレフタラミド繊維（例えば、Ｋｅｖｌａｒ）、Ｋｅｖｌａｒを配合した材料、グラファイトを混合したポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維（例えば、Ｚｙｌｏｎ）、その他これらの繊維を様々に織り込んだものがある。空気を浸透するクロスの使用は、低度の真空を均等に分布させ、曲げ金型のガラス接触面で負圧による空気の除去を均一におこなうことを可能にする。

少なくとも１本の溝を設けることによる、本発明の負圧による空気の除去処理の著しい改善は、全面モールドの成形面が、耐磨耗性空気浸透材が何層にも重なったクロスではなく、１つのきめ細かいメッシュのクロスだけで覆われることを可能にした。従って、かなりのコスト削減をすることが出来る。

さらに本発明は、全面モールドの成形面が、互いに重ね合わされた少なくとも２つのクロスで覆われた状態で、実施されることがある。この場合、板ガラスに接するクロスは、全面モールドの成形面に接するクロスよりもきめ細かい構造をしている。何らかの理論と結びつけようとするわけではないが、この方法は板ガラス表面が傷むことを避けると同時に、低度の真空の配置を改善する。

基本的に、板ガラスに接しているクロスの構造と厚さが、様々な粒子状異物の大きさに合わせられていると、重要でさらに有効な効果が得られる。粒子状異物の大きさが予測可能であることが経験により示されている。使用するクロスの構造と厚さは、この予測に従って定められる。粒子状異物はクロスに取り込まれ、いかに小さな傷もガラス表面には生じない。

さらに、全面モールドを構成する曲げ金型は、セラミック、アルミニウム、ステンレス鋼、または溶融石英ガラスを含んだ様々な複合材料、環状モールドのように電気、高温の油、空気またはその他の流体や別の手段で加熱できる様々な複合材料で製作することを提案する。セラミックや上述した複合材料で出来た全面モールドは、高品質で耐磨耗性のある成形面を作る。

生産した部品と成形条件によって、成形サイクルが完了した時に、部品を全面モールドから取り外すことが難しい場合がある。本発明は、少なくともいくつかの孔に正圧を加えることでこの問題に対処する。この結果、物理的な介入、生産サイクルタイムの減少、品質不良の発生を生じることなく、部品が全面モールドから簡単に取り外されることが分かった。

図１、図２に示すとおり設備には予熱炉１があり、１組の板ガラス２を予熱する役目を果たす。板ガラス２はローラー３で搬送される。加熱した板ガラスは変形しやすいため、炉の出口付近ではローラーの間隔を狭くして、より多くの支持を必要とする。

予熱炉１は、環状モールド５をなす曲げ金型と全面モールド６をなす曲げ金型を提供する曲げステーション４に続く。曲げステーション４は、予熱炉１内に置かれる場合があることを注記しておく。環状モールド５は、ガスクッションを形成する役目を果たすチャンバー７で囲まれている。板ガラス２は、予熱炉を出るとすぐにガスクッション上に搬送される。

そしてチャンバー７が下がり、各々の板ガラス２が環状モールド５の上に置かれる。同時に全面モールド６が、各々の板ガラスを負圧によって引き寄せるために下へ変位し、所望の形状にする。板ガラス２は成形されるとすぐに、全面モールド６から伝達される正圧によって、全面モールド６から取り外される。

曲げステーションは２つの対向するモールド５、６より多い数の金型で構成される場合があるが、その場合でも本発明の精神と範囲内であることを理解されよう。それらは縦以外の位置に構成されたり、様々な金型が近接するように動いたり、様々な金型が固定された状態であったりする。

曲げ加工が終わるとすぐに、コンベヤー装置８が曲げられた板ガラス２をガラス焼きなまし炉９に搬送する役目を果たす。しかしながら本発明は、板ガラス２が曲げられるプレス曲げステーション４において有効である。加熱され変形しやすい状態の板ガラス２を曲げるために、環状モールド５に向かって変位している全面モールド６の成形面から空気を迅速に逃がす必要がある。

図３は、本発明による全面モールド６の１番目の実施態様で、拡大表示を下からの平面図で表す。曲げ加工中、全面モールド６は環状モールド５と接触している。（環状モールドは部分的、模式的に表示されている。）板ガラス２は環状モールド５と全面モールド６の間でプレスされる。

全面モールド６の成形面は、環状モールドが加熱した板ガラスと接触する状況によって決定される範囲に、負圧源（図示なし）と接続する孔１０が複数配置されている。通例、前記の孔は１つの負圧源に互いに接続される。しかし、別々の負圧源が複数あることもあり得る。

孔１０は、全面モールド６の成形面に環状に形成され、様々な断面形状をしている溝１１によって、すべて互いに接続される。溝１１は全面モールド６の成形面と曲げられる板ガラス２の間の空気を負圧で迅速に除去することを可能にする。すでに述べているように、１本の溝１１に代わって、分離した溝に、それぞれ１つまたは複数の孔が配置されていても、本発明の精神と範囲内である。

図４の全面モールド６の別の実施態様は、図３ですでに説明した実施態様の特性を備えている。本発明では溝１１に加えて、フローチャンネル１５は板ガラス２の長手方向の角に近い領域に、全面モールド６の中心に向かって放射状に設けられるが、全面モールド６に隣接しているため、曲げの際に特に注意が必要になる場合がある。前記フローチャンネルは、溝１１に入り込んだ空気の流出をさらに促進する。

さらに例として、全面モールド６の中心部に、Hが横を向いた形をした直線状のフローチャンネル提供され、空気の流出を加速させる。本発明は、Ｈ以外の形状のチャンネル形状も包含している。チャンネル形状は、全面モールド６の成形面で成形される板ガラスの形状によって決定される。フローチャンネル１５は互いに接続されているが、溝１１とは接続されていない。

フローチャンネル１５には、全面モールド６の加熱チャンネル（図示なし）を経由して入ってきた空気を、これに必要となる負圧源に接続することなく流出させるため、貫通孔１６が提供される。

図５は板ガラス２を、全面モールド６、環状モールド５、チャンバー７の間に配置した状態を表示している。（ここでは拡大した一部分だけの断面形状が表示されている。）単に表示をわかりやすくするため、図５では曲げ金型（環状モールド５と全面モールド６）と板ガラス２の間に互いに少し隙間を空けているが、実際の曲げの時には、板ガラス２は曲げ金型５、６の間で押し付けられる。

板ガラス２は、標準的なブラックスクリーン印刷がされた縁部の帯状体１２をその上側に有しており、ガラスの中心に向かって、一様にドットが小さくなっていく標準的なパターン（図５では、単に側面１２の左端に１つの黒い長方形で表示されている。）を有している。図５では、溝１１は、おおよそ四角の断面で示されており、溝の幅と深さは、以下の数値に限定されないが、それぞれがおよそ４−６ｍｍであるのが望ましいが、３−１０ｍｍの範囲内にあればよく、また溝１１は、板ガラス２の外周端から望ましくはおよそ５−２０ｍｍの短い距離で、全面モールド６上に配置される。

前述のとおり溝１１の構成は、溝１１さらに正確に言えば孔１０に起因する光学的不良が、スクリーン印刷した側面１２で覆われるようになっている。孔１０は中空の引き上げチャンバーに通じていて、板ガラス２が全面モールド６の成形面に対して引き寄せるために負圧源に選択的に接続されるか、あるいは全面モールド６から板ガラス２を取り外すために正圧源に選択的に接続される。このことは、図５では模式的に表示されている。

環状モールド５は、全面モールド６のように、板ガラス２の外周端よりわずかに大きい。本発明の実施態様の好ましい形状は、２つの曲げ金型５、６はそれぞれ空気を浸透するクロス１４、１３で覆われている。

全面モールド６のクロス１３は、全面モールドの中心部分から負圧によって、迅速に空気が溝１１と孔１０を経由して均一に除去されることを促進する。クロス１３と１４の構造と厚さは、板ガラス２の表面が傷つくことを避けるために、粒子状異物、例として、ガラス片を取り込めるような寸法にされる。

すでに述べたように、板ガラス２はプレス曲げによって最終形状を得る（ただし、曲げ金型５、６から取り外された後の弾性復元力を原因とする弾性回復は別とする）。急速冷却によって、板ガラス２の形状を全面モールド６の成形面の形状と、できる限り早く一致させる必要がある。本発明の手段では、このことを確実になすことができる。

成形サイクルが終了してすぐ、成形した部品を取り外すため、孔へ正圧が伝達される。これは部品を全面モールドから取り外すための物理的な介入の必要性を減らし、加工した板ガラスの品質を改善する。

従来の全面モールドでは、全面モールドに板ガラスが素早く隣接することを保証するため、約５００の大量の孔が必要とされる。本発明は、少なくとも１本の溝１１によって、必要となる孔１０の数を大幅に減らすことができる。

溝１１におよそ４０−８０の孔１０を配置するだけで、質的に非常に良い結果を得ることができた。全面モールドに形成する孔の数をより少なくすることでコストを削減し、全面モールドの作製費用を下げることによって金銭的な利益が得られる。

本発明による装置が組み入れられている設備の縦断面図。 図１の設備の平面図。 図１、図２の設備で使用する、本発明によるプレス曲げステーションの、第１の全面モールドを、下方向から見た図。 図１、図２の設備で使用する、本発明によるプレス曲げステーションの、第２の全面モールドを、下方向から見た図。 プレス曲げステーションで使われる曲げ金型の一部を表した図。

Claims (16)

1. 板ガラスを曲げ加工するためのプレス曲げステーションであって、
   互いに近接可能にされた２つの曲げ金型を備え、広範囲な全面モールドが前記曲げ金型の一方をなし、前記曲げ金型の他方が環状モールドをなし、
   前記環状モールドの構造により定められる前記全面モールドの成形面の所定の領域に複数の孔が設けられ、前記孔の少なくとも一部が前記全面モールドの前記成形面にて開口する少なくとも１本の溝に配置されていることを特徴とするプレス曲げステーション。
2. 前記孔が負圧源に選択的に接続されることを特徴とする請求項１に記載のプレス曲げステーション。
3. 前記孔が正圧源に選択的に接続されることを特徴とする請求項１に記載のプレス曲げステーション。
4. 前記複数の孔が、前記全面モールドの前記成形面に設けられた、少なくとも１本の前記溝に接続されることを特徴とする請求項１に記載のプレス曲げステーション。
5. 前記複数の孔が接続した、前記少なくとも１本の溝が縁部に設けられた環状溝であることを特徴とする請求項４に記載のプレス曲げステーション。
6. 前記溝が前記全面モールドの前記成形面上の、板ガラスの外周端からおよそ５−２０ｍｍの位置に配置されることを特徴とする請求項５記載のプレス曲げステーション。
7. 互いに接続していない複数の溝が設けられることを特徴とする請求項６記載のプレス曲げステーション。
8. 前記溝の深さ及び幅が、いずれも４−６ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項７記載のプレス曲げステーション。
9. 追加の溝及び貫通孔が、前記全面モールドの前記成形面上の、前記複数の孔で囲まれている領域の内側に設けられていることを特徴とする請求項８記載のプレス曲げステーション。
10. 前記曲げ金型が、少なくとも１枚の空気を浸透するクロスで覆われていることを特徴とする請求項９記載のプレス曲げステーション。
11. 前記浸透性のあるクロスは、ステンレス鋼、グラスファイバー、ポリパラフェニレンテレフタラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、グラファイト繊維及びこれらを混合して織ったものを含む材料群から選ばれることを特徴とする請求項１０記載のプレス曲げステーション。
12. 前記全面モールドの前記成形面が、２つ以上のクロスを重ね合わせることによって覆われ、板ガラスに接する前記クロスは、前記全面モールドの前記成形面に隣接する前記クロスよりもきめ細かい構造をしていることを特徴とする請求項１０記載のプレス曲げステーション。
13. 前記全面モールドの前記成形面が、１つのクロスのみで覆われていることを特徴とする請求項１０記載のプレス曲げステーション。
14. 板ガラスに接する前記クロスの構造と厚さは、粒子状異物の大きさに従って定められることを特徴とする請求項１３に記載のプレス曲げステーション。
15. 前記全面モールドは、セラミック、アルミニウム、ステンレス鋼、溶融石英ガラスを含む複合物及びその組み合わせから成る群から選択されたものであることを特徴とする請求項１４記載のプレス曲げステーション。
16. 前記曲げ金型が、電気、高温の油、空気またはその他の流体で加熱できることを特徴とする請求項１０記載のプレス曲げステーション。

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