JP4817105B2 - ガラス板の曲げ成形方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、船舶、鉄道、航空機などの輸送機器あるいは建築用その他各種用途のガラス板の曲げ成形方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の窓ガラスに用いられる湾曲ガラス板の曲げ成形方法は、まず、所定の形状に切り出されている平板状ガラス板を、加熱炉でローラ搬送しながらヒータで曲げ成形温度まで加熱する。次に、このガラス板を成形型で曲げ成形した後、このガラス板を風冷強化ステージに搬送し、ここの下吹口ヘッドと上吹口ヘッドとから噴射されるエアーによって風冷強化する。これによって、所望の湾曲形状のガラス板が製造される。
【０００３】
ところで、このようなガラス板の曲げ成形装置において、生産性を向上させるためには、ガラス板の高速成形化が必要とされている。
【０００４】
特開平６−１２７９６１号公報に開示された成形装置は、ガラス板の高速成形を実現するために、成形型であるモールドをガラス板の搬送方向に移動させる移動装置を備えている。この成形装置によれば、まず、加熱炉で曲げ成形温度まで加熱されたガラス板を、ローラコンベアによって搬送した後、下側のリングで受け取り、この後、リングを上昇させて、リングの上方位置に配置されたモールドにガラス板を押し付けて曲げ成形する。この後、モールドでガラス板を吸着保持するとともに、モールドをガラス板搬送方向に移動して、ガラス板をローラコンベアに移載する。このローラコンベアでガラス板を風冷強化ステージに搬送する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−１２７９６１号公報の曲げ成形装置では、モールドによる成形前に、ローラコンベアで搬送されてきたガラス板を下側のリング上で一旦停止させる必要があるので、生産性を十分に高めることができないという欠点があった。
【０００６】
また、前記曲げ成形装置では、モールドとローラコンベアとの速度差によって、ガラス板とローラコンベアとの間でスリップが発生し、これが原因でガラス板に傷が付くという欠点があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術が有していた欠点を解消することによって、生産性を十分に高めることができるガラス板の曲げ成形方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、ガラス板を加熱炉で曲げ成形温度まで加熱し、該加熱されたガラス板を搬送手段で搬送するとともに、ガラス板の搬送速度に同期させて成形型をガラス板搬送方向に移動させながら、ガラス板と曲げ成形型とを相対的に近づける方向に移動させて双方を押し付けることによりガラス板を曲げ成形することを特徴とする。
【０００９】
本発明は、前記目的を達成するために、ガラス板を加熱炉で曲げ成形温度まで加熱し、該加熱されたガラス板を、ローラコンベアの複数のローラで形成される搬送面に沿って搬送しながら、前記ローラをガラス板の搬送位置に応じて上下移動させることにより、ガラス板の自重によってガラス板を所定の曲げ形状に予備成形し、該予備成形されたガラス板を、ローラコンベアの複数のローラで形成される搬送面に沿って搬送しながら、前記ローラをガラス板の搬送位置に応じて上下移動させ、且つ、該ガラス板の搬送速度に同期させて成形型をガラス板搬送方向に移動させながら、ガラス板と成形型とを相対的に近づける方向に移動させて双方を押し付けることにより、ガラス板を曲げ成形することを特徴とする。
【００１０】
本発明は、前記目的を達成するために、ガラス板を曲げ成形温度まで加熱する加熱炉と、該加熱されたガラス板を、ローラコンベアの複数のローラで形成される搬送面に沿って搬送しながら、前記ローラをガラス板の搬送位置に応じて上下移動させ、且つ、該ガラス板の搬送速度に同期させて成形型をガラス板搬送方向に移動させながら、ガラス板と成形型とを相対的に近づける方向に移動させて双方を押し付けることにより、ガラス板を曲げ成形する成形手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明は、前記目的を達成するために、ガラス板を曲げ成形温度まで加熱する加熱炉と、該加熱されたガラス板を、ローラコンベアの複数のローラで形成される搬送面に沿って搬送しながら、前記ローラをガラス板の搬送位置に応じて上下移動させることにより、ガラス板の自重によってガラス板を所定の曲げ形状に予備成形する予備成形手段と、該予備成形されたガラス板を、ローラコンベアの複数のローラで形成される搬送面に沿って搬送しながら、前記ローラをガラス板の搬送位置に応じて上下移動させ、且つ、該ガラス板の搬送速度に同期させて成形型をガラス板搬送方向に移動させながら、ガラス板と成形型とを相対的に押し付ける方向に移動させて双方を押し付けることにより、ガラス板を曲げ成形する成形手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１、７に記載の発明では、搬送手段で搬送されているガラス板を停止又は減速することなく、同一速度で搬送しながら、搬送手段の上方に配置した成形型にガラス板を押し付けて成形することを特徴とする。
【００１３】
成形型は、ガラス板の搬送速度に同期して移動するので、成形中の両者の相対速度は零になる。このため、生産タクトを落とさずにガラス板を成形できるので、生産性が高まる。また、ガラス板の光学品質も向上する。更に、ガラス板の最終形状を成形型で形づくるので、種々の曲面形状に対応できるとともに、形状安定性に優れる。
【００１４】
また、成形型とガラス板とを押し付ける方法及び装置として、本発明では、以下の態様を提供する。
【００１５】
▲１▼請求項２及び請求項８に記載の如く、ガラス板の搬送位置に対応させてローラコンベアのローラを上下移動させることで、複数本のローラからなる搬送面を所望の曲率に湾曲形成し、この湾曲面で搬送中のガラス板に成形型を押し付ける。
【００１６】
▲２▼請求項３及び請求項９に記載の如く、成形型を上下移動させてガラス板を搬送手段のローラ等に押し付ける。この場合、ロールにはクッション性を持たせたり、ロールをエアシリンダやばね等からなるローラ支持手段で支持させたりして、成形型に対しガラス板の成形に適した反力を与える。
【００１７】
▲３▼請求項４及び請求項１０に記載の如く、搬送手段で搬送中のガラス板の下面に、エアーフローティング手段から圧縮エア（熱風）を噴射し、この圧縮エアによってガラス板をエアーフローティング支持させて成形型に押し付ける。
【００１８】
▲４▼請求項５及び請求項１１に記載の如く、ガラス板の搬送位置に合わせてローラを上下移動させることで、複数本のローラからなる搬送面を所望の曲率に湾曲形成し、この湾曲面でガラス板を搬送することでガラス板を予備成形する。このように、予備成形することで成形型による成形が容易になる。
【００１９】
▲５▼請求項６及び請求項１２に記載の如く、前記▲１▼、▲３▼を組み合わせた方法及び装置。
【００２０】
一方、ガラス板の端部曲げ（鼻曲げ）を実施するために、ガラス板端部に位置するローラを成形型とともにガラス板搬送方向に所定時間移動させ、ガラス板端部を所定時間成形型に押し付けることもできる。これにより、ガラス板端部の曲率の大きい曲げ形状が安定する。
【００２１】
ところで、本願出願人は、特開平２０００−７２４６０号公報において、ガラス板の搬送位置に合わせてローラを上下移動させることにより、複数本のローラからなる搬送面を所望の曲率に湾曲形成し、この湾曲面でガラス板を搬送することでガラス板を曲げ成形する方法を提案している。この方法と本願発明が異なる点は、本願発明では、ガラス板の最終曲げ形状を成形型で成形するため、より外乱に強く、形状安定性が増すという利点がある。特開平２０００−７２４６０号公報の方法では、搬送方向に沿って曲げ成形（単曲曲げ）することについて具体的な開示があるが、本願発明は、前記方向のほか、搬送方向に直交する方向にも曲げ成形（複曲曲げ）することを想定している。また、ある程度の複合Ｒ曲面、複雑曲面にも対応可能である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るガラス板の曲げ成形方法及び装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２３】
図１に示すガラス板の曲げ成形装置１０は、主として加熱炉１２、成形ゾーン１４、及び風冷強化装置（風冷強化ステージに相当）１６から構成される。
【００２４】
まず、成形装置１０によるガラス板１８の曲げ成形工程について説明する。曲げ成形前のガラス板１８は、加熱炉１２の入口において搬送位置が位置決めされた後、図示しないローラコンベアによって加熱炉１２内に搬送される。そして、ガラス板１８は、加熱炉１２内の搬送中に加熱炉１２のヒータによって加熱されていき、加熱炉１２の出口において曲げ成形温度（６８０℃程度）まで加熱される。加熱されたガラス板１８は、加熱炉１２の下流側に設置された成形ゾーン１４において、曲げ成形用のローラコンベア２０（搬送手段に相当）で搬送される。そして、ガラス板１８は、ローラコンベア２０による搬送中に、ローラコンベア２０の搬送速度に同期してガラス板搬送方向に移動するモールド（成形型に相当）７０の押し付け動作と、ローラコンベア２０による曲げ成形動作とによって所定の曲率に曲げ成形される。
【００２５】
曲げ成形されたガラス板１８は、引き続き停止することなく成形ゾーン１４の出口から、風冷強化装置１６用のローラコンベア２２によって風冷強化装置１６に搬送され、ここで風冷強化される。風冷強化装置１６は、ローラコンベア２２を挟んで配置された上吹口ヘッド２４と下吹口ヘッド２６とを備えており、ガラス板１８はそれらの吹口ヘッド２４、２６からガラス板１８に向けて吹き出されるエアによって風冷強化される。このとき、風冷強化装置１６の冷却能は、ガラス板１８の厚みに応じて適宜設定されている。風冷強化されたガラス板１８は、風冷強化装置１６の出口からローラコンベア２８によって、次工程の図示しない検査装置に向けて搬送される。以上がガラス板の曲げ成形装置１０による１枚のガラス板１８の成形工程の流れである。
【００２６】
次に、成形ゾーン１４のローラコンベア２０について図１〜図４を参照しながら説明する。ローラコンベア２０は、ガラス板１８の搬送方向に互いに平行に水平状態で配された多数本のローラから構成されており、これらのローラで形成される搬送面に沿ってガラス板１８が搬送される。
【００２７】
各ローラは、回転駆動手段によって各々が独立して回転駆動される。また、これらのローラのうち中段以降に配置された、例えば１８本の成形用ローラ２０Ａ〜２０Ｒが、上下方向駆動手段によって各々が独立して上下移動される。前記回転駆動手段と上下方向駆動手段とは、モーションコントローラによって制御されている。
【００２８】
図２は、各ローラ２０Ａ〜２０Ｒの回転駆動手段と上下方向駆動手段とを示した構造図である。なお、各ローラ２０Ａ〜２０Ｒの回転駆動手段と上下方向駆動手段とは同一の構造を有しているので、図２では便宜上ローラ２０Ａ側の構造を説明し、他のローラ２０Ｂ〜２０Ｒ側の構造についてはその説明を省略する。
【００２９】
ローラ２０Ａは、凹状に形成された移動フレーム３０にその両端が軸受３２、３２を介して回転自在に支持されている。また、ローラ２０Ａの図２上左端部には、ギヤ３４、３６を介してサーボモータ３８のスピンドル４０が連結され、このサーボモータ３８を駆動することによりローラ２０Ａは所定の角速度で回転される。以上が回転駆動手段の構造である。
【００３０】
一方、移動フレーム３０は、その両側部が直動ガイドを介して固定フレーム４２に上下移動自在に支持されている。前記直動ガイドは、移動フレーム３０側にガイドレール４４が上下方向に配され、このガイドレール４４に、固定フレーム４２側のガイドブロック４６が係合されて構成されている。
【００３１】
また、移動フレーム３０の下部の両端部には、ラック４８、４８が下方に向けて突設され、このラック４８、４８にピニオン５０、５０が噛合されている。ピニオン５０、５０は、水平方向に配設された回転軸５２に固定され、回転軸５２は、両端が軸受５４、５４に支持されるとともに、その図２上左端部がサーボモータ５６のスピンドル５８に連結されている。これにより、サーボモータ５６で回転軸５２を回転させると、その回転運動がピニオン５０とラック４８との送り作用によって直線運動に変換されるので、移動フレーム３０が、すなわち、ローラ２０Ａが上下移動される。以上が上下方向駆動手段の構造である。なお、図２上符号６０、６２は、成形ゾーン１４に設けられたヒータを示している。
【００３２】
前記した回転駆動手段、及び上下方向駆動手段は、他のローラ２０Ｂ〜２０Ｒ全てに設けられており、これらの手段のサーボモータ３８、５６が前記モーションコントローラによって制御されている。
【００３３】
モーションコントローラについて説明すると、このモーションコントローラは、外部入力手段からガラス板１８の型式が入力されると、その型式のガラス板１８の曲率に対応するローラ２０Ａ〜２０Ｒの角速度制御データ及び上下移動制御データを作成する。そして、モーションコントローラは、前記作成した角速度制御データに基づきサーボモータ３８を制御するとともに、前記上下移動制御データに基づきサーボモータ５６を制御する。すなわち、モーションコントローラは、ガラス板１８がローラ２０Ａ〜２０Ｒによる搬送中に所望の曲率に曲げ成形されるように、ローラ２０Ａ〜２０Ｒを多軸制御する。
【００３４】
図５に示すモールド７０の移動機構は、水平移動機構及び上下移動機構から構成される。水平移動機構は、ボールねじ装置７２及び一対のガイドレール７４、７４（図１には一対のガイドレールが図示、図５には１本のガイドレールのみ図示）等から構成され、ボールねじ装置７２のねじ棒７５及びガイドレール７４、７４は、図５上矢印Ａで示すガラス板搬送方向に対して平行に配設されている。ねじ棒７５には、図５の如くナット部７６が螺合され、ナット部７６が固定された移動部本体７７がガイドレール７４、７４に摺動自在に係合されている。また、ナット部７６には、前記上下移動機構を構成する送りねじ装置７８のモータ７９が出力軸（不図示）を下方に向けて固定され、この出力軸に連結されたねじ棒８０にモールド７０の支持部７１が螺合されている。また、支持部７１は直動ガイド８１、８１…を介して移動部本体７９に上下動自在に支持されている。
【００３５】
このように構成されたモールド７０の移動機構によれば、ボールねじ装置７２のサーボモータ７３を正転／逆転すると、モールド７０が図５上矢印Ａで示すガラス板搬送方向、及びその逆方向に往復移動する。また、ボールねじ装置７８を駆動すると、モールド７０が図５上矢印Ｂで示すように上下移動する。モールド７０の下降移動端は、図５上二点鎖線で示すように、ローラコンベア２０の下方位置に設定されている。ボールねじ装置７２は、ガラス板搬送速度に同期してモールド７０を水平方向に移動するように、不図示のコントローラによって制御され、また、ボールねじ装置７８は、後述する形成用ローラ２０Ａ〜２０Ｒの上下移動動作に連動してモールド７０を昇降するように前記コントローラによって制御されている。
【００３６】
次に、モーションコントローラによるローラ２０Ａ〜２０Ｒの多軸制御動作と、それに連動して制御されるモールド７０の移動動作とを説明する。基本的なローラ２０Ａ〜２０Ｒの上下動は、ガラス板１８の搬送にともない、ローラ２０Ａ→２０Ｒの順に順次下降、上昇運動するものである。
【００３７】
モーションコントローラによって多軸制御されたローラ２０Ａ〜２０Ｒは、例えば図３（Ａ）、図４（Ａ）で示すように、加熱されたガラス板１８がローラコンベア２０の入口側に到達した時には、全てのローラ２０Ａ〜２０Ｒは最上位置にあり、ローラ２０Ａ〜２０Ｒで形成される搬送面は水平である。
【００３８】
次に、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）で示すように、ガラス板１８が矢印方向に所定量搬送されると、ガラス板１８の搬送方向後端部１８Ａがローラ２０Ａに接触する直前で、同じく搬送方向に同期して移動され且つ下降移動されてきたモールド７０の凸状成形面７０Ａがガラス板１８に当接する。この時、前記搬送面は未だ水平を維持している。
【００３９】
次いで、ガラス板１８は停止又は減速することなく、継続して搬送される。そして、ガラス板１８の搬送方向後端部１８Ａが図３（Ｃ）、図４（Ｃ）の如く、ローラ２０Ａに接触すると、ローラ２０Ａ〜２０Ｉが各々所定量下降移動していき、ローラ２０Ａ〜２０Ｉで形成される搬送面が、成形されるべきガラス板１８の曲率に対応した湾曲状に変形する。これにより、ガラス板１８は、ローラ２０Ａ〜２０Ｉ上を通過する際に、ガラス板１８の自重によりローラ２０Ａ〜２０Ｉの湾曲面に沿って下方に撓んでいく。そして、ローラ２０Ａ〜２０Ｉの下降移動に連動して、同じくガラス板搬送速度に同期して移動しているモールドが、搬送方向に移動しながら下降移動していき、ローラ２０Ａ〜２０Ｉで搬送中のガラス板１８がモールド７０の成形面７０Ａに押し付けられる。これにより、ガラス板１８は、形成されるべき曲率のガラス板に曲げ成形される。
【００４０】
この状態で各ローラ２０Ａ〜２０Ｒは、図３（Ｃ）の湾曲状搬送面がガラス板１８の搬送位置に伴って下流側に平行移動するように、その上下移動量が制御される。そして、図３（Ｃ）の位置から所定量下流側に搬送された図３（Ｄ）、図４（Ｄ）の位置において、モールド７０は上昇移動してガラス板１８から退避する。そして、モールド７０は、図３（Ｄ）、図４（Ｄ）の如く、搬送方向とは逆方向に移動し、図３（Ａ）、図４（Ａ）で示した元の位置に復帰し、次のガラス板１６を成形するために待機される。以上が成形ゾーン１４によるガラス板１８の成形方法である。
【００４１】
このように、前記成形方法によれば、ローラコンベア２０で搬送されているガラス板１８を停止又は減速させることなく同一速度で搬送しながら、ローラコンベア２０の上方に配置したモールド７０をガラス板１８に押し付けて成形するので、成形中の両者の相対速度は零になる。したがって、前記成形方法では、生産タクトを落とさずにガラス板１８を成形できるので、生産性が高まり、また、ガラス板１８の光学品質も向上する。更に、ガラス板１８の最終形状をモールド７０で形づくるので、種々の曲面形状に対応できるとともに、形状が安定する。
【００４２】
また、前記成形方法では、ガラス板１８の搬送位置に対応させてローラコンベア２０のローラ２０Ａ〜２０Ｒを上下移動させることで、ローラ２０Ａ〜２０Ｒからなる搬送面を所望の曲率に湾曲状に形成し、この湾曲面で搬送中のガラス板１８にモールド７０を押し付けたので、形状安定性が大幅に向上する。
【００４３】
図６は、成形ゾーンに配置されるローラコンベア９０の第２の実施の形態を示している。このローラコンベア９０は、成形用のローラ９０Ａ〜９０Ｍが交互に両持ち支持、片持ち支持されて構成される。
【００４４】
図７は、両持ち支持されたローラ９０Ａ、９０Ｃ、９０Ｅ、９０Ｇ、９０Ｉ、９０Ｋ、９０Ｍの一端部側の支持構造（ローラ支持手段に相当）９２を示している。なお、ここではローラ９０Ａの一端部側の支持構造９２を説明することで、この支持構造９２と同一構造の他端部側の支持構造の説明を省略するとともに、他のローラ９０Ｃ、９０Ｅ、９０Ｇ、９０Ｉ、９０Ｊ、９０Ｌの両端部の支持構造についてもローラ９０Ａの支持構造と同一構造なのでその説明も省略する。
【００４５】
支持構造９２によれば、ローラ９０Ａの一端部はベアリング９４を介してブラケット９６に支持される。このブラケット９６は、移動フレーム３０の上端側部に形成された上下移動用ガイド１００にブロック１０２、１０２を介して上下移動自在に支持されている。また、ブラケット９６には、ローラ９０Ａに反力Ｆを与えるエアシリンダ装置１０４のロッド１０６が連結されている。なお、移動フレーム３０の上下移動機構は図２に示した機構と同一なので、ここでは説明を省略する。
【００４６】
これにより、移動フレーム３０の上下移動機構を構成するモータ５６を駆動すると、ラック４８とピニオン５０による送り作用によってローラ２０Ａが上下に移動するので、ローラ２０Ａの高さを調節できる。また、ローラ９０Ａは、図６に示すモールド７０をガラス板１８に押し付けた時に生じるエアシリンダ装置１０４の復元力で上方に付勢される。この付勢力が前記反力Ｆとなり、この反力Ｆは、ガラス板１８の成形に適した値に設定されている。
【００４７】
図８は、片持ち支持された各々一対のローラ９０Ｂ、９０Ｄ、９０Ｆ、９０Ｈ、９０Ｊ、９０Ｌの片方側の支持構造（ローラ支持手段に相当）１１０を示している。なお、ここでは前記片方側のローラ９０Ｂの支持構造１１０を説明することで、この支持構造１１０と同一構造のもう片方側の支持構造の説明を省略するとともに、他の９０Ｄ、９０Ｆ、９０Ｈ、９０Ｊ、９０Ｌの双方の支持構造についてもローラ９０Ａの支持構造と同一構造なのでその説明を省略する。
【００４８】
支持構造１１０によれば、ローラ９０Ｂの一端部はベアリング１１２、１１２を介してケーシング１１４に支持される。このケーシング１１４のガラス板搬送方向両端面には、図９の如くピン１１６、１１６がガラス板搬送方向と平行に突設され、このピン１１６、１１６は、ホルダ１１８にベアリング１２０、１２０を介して回動自在に支持されている。また、ホルダ１１８は架台９８に支持され、更に、ケーシング１１４にはアーム１２２が水平方向に突設され、このアーム１２２にエアシリンダ装置１２４のロッド１２５が連結されている。
【００４９】
これにより、ローラ９０Ｂは、図６に示すモールド７０をガラス板１８に押し付けた時に生じるエアシリンダ装置１２４の復元力で上方に付勢される。この付勢力が反力Ｆとなり、この反力Ｆはガラス板１８の成形に適した値に設定されている。
【００５０】
したがって、このローラコンベア９０によれば、モールド７０に対し、ガラス板１８の成形に適した反力Ｆを与えるので、ガラス板１８の曲げ形状が安定する。また、ローラコンベア９０によれば、図１０に示すように例えば両持ち支持のローラ２０Ａによる反力Ｆが、ガラス板１８の中央部をモールド７０に押し付ける反力として作用し、片持ち支持のローラ２０Ｂ、２０Ｂによる反力Ｆが、ガラス板１８の周辺部をモールド７０に押し付ける反力として作用する。よって、ガラス板全面を最適な力でモールド７０に押し付けることができるので、ガラス板１８を良好に曲げ成形できる。また、ガラス板搬送方向に直交する方向にガラス板１８を曲げ成形できるので、複曲ガラス板１８の曲げ成形に対応できる。
【００５１】
なお、実施の形態では、エアシリンダ装置１０４、１２４によって反力Ｆを生成したが、これに限定するものではなく、エアシリンダ装置１０４、１２４に代えてばねによる反力生成手段を用いてもよい。また、ローラを上下移動自在に支持することなく、ローラにセラミックファイバからなるフェルト状弾性シートを巻回し、そのシートの弾性復元力で反力Ｆを生成してもよい。
【００５２】
図１１は、成形ゾーンに配置されるローラコンベア１３０の第３の実施の形態を示している。このローラコンベア１３０は、ガラス板搬送方向上流側（図１１上左側部分）に位置する複数本のローラを予備成形用ローラとして使用し、これらの予備成形用ローラに後続する複数本のローラを成形用ローラとして使用している。
【００５３】
予備成形用ローラによるガラス板１８の搬送時には、図１１（Ａ）の如くガラス板１８は自重のみの作用によって、予備成形用ローラで形成される湾曲搬送面に沿って湾曲される。そして、成形用ローラによるガラス板１８の搬送時には、図１１（Ｂ）〜（Ｅ）の如く成形用ローラで形成される湾曲搬送面と、ガラス板搬送速度に同期して移動してきたモールド７０とに挟まれて曲げ成形される。成形用ローラとモールド７０の動作は、図３に示した実施例と同一なので、ここではその説明を省略する。
【００５４】
また、図１１に示すローラコンベア１３０は、成形用ローラのローラ間の下方に多数本のエアー噴射ノズル（エアーフローティング手段に相当）１３２、１３２…が配置されている。これらのエアー噴射ノズル１３２、１３２は、噴射口を上方に向けて設置されている。また、エアー噴射ノズル１３２、１３２から噴射される熱風のエア圧は、湾曲搬送面を搬送中のガラス板１８をエアーフローティングさせてモールド７０の成形面７０Ａに押し付けることが可能な圧力に設定される。このように、ガラス板１８をエア圧でモールド７０に押し付けるように構成しても、ガラス板１８は成形時に停止又は減速することなくガラス板搬送方向にモールド７０と一緒に移動するので、生産能力が高まる。また、エアーフローティング支持して曲げ成形するので、曲げ成形時にガラス板１８の下面にローラによる傷が付かないという利点もある。
【００５５】
一方、エアー噴射ノズル１３２、１３２…は、不図示の昇降装置によって、成形用ローラの上下移動に連動して同量分上下移動するように制御されている。これにより、成形用ローラが下降移動してもガラス板１８はエアー噴射ノズル１３２に当たらない。また、エアー噴射ノズル１３２とガラス板１８との距離が常に一定に保たれているので、エアーフローティング能力が一定になり、ガラス板１８を安定してエアーフローティング支持することができる。
【００５６】
図１２は、成形ゾーンに配置されるローラコンベア１４０の第４の実施の形態を示している。このローラコンベア１４０は、成形用ローラのうちガラス板搬送方向上流側に、所謂鼻曲げ用ローラ１４０Ａを配置し、且つ、複数本のローラを隔ててガラス板搬送方向下流側に鼻曲げ用ローラ１４０Ｂを配置している。このローラ１４０Ａ、１４０Ｂは、ガラス板搬送速度と同速度で移動するように不図示の移動装置に連結されている。
【００５７】
ところで、自動車用のガラス板１８は、一般的にガラス板１８の端部の曲率が、他の部分と比較して大きく成形される。このように曲率の大きい部分では、他の部分よりも成形時間を長くしなければ、その曲げ形状を良好に得ることができない。
【００５８】
そこで、ローラコンベア１４０では、図１２（Ｃ）に示すように、ローラ１４０Ａ、１４０Ｂにそれぞれガラス板１８の端部が当接すると、ローラ１４０Ａ、１４０Ｂは、この状態を維持した状態で図１２（Ｃ）の如くガラス板搬送速度と同速度でガラス板搬送方向に移動する。これにより、曲率の大きいガラス板１８の端部を他の部分と比較して長く成形できるので、曲率の大きい端部の形状を良好に得ることができる。モールド７０の動作は、図３に示した実施例と同一なので、ここではその説明を省略した。
【００５９】
また、モールド７０にガラス板を吸着保持する真空吸着機能、ガラス板をモールド７０から剥離させるためのエアー吹き出し機能を付加してもよい。
【００６０】
図１３は、図７に示したローラ支持構造の別実施の形態を示している。このローラ支持構造は、ローラ９０Ａの上下移動機構として図７に示したラック４８とピニオン５０とからなる機構を採用せず、図１３の如くウォームジャッキ装置１５０を採用したものである。ウォームジャッキ装置１５０は、ギアボックス１５２に内蔵されたウォームホイールを駆動するモータ１５４を有し、モータ１５４を駆動することによりウォームホイールが回転し、ウォーム１５６が上下方向に移動する。ウォーム１５６の上端部には、エアシリンダ装置１０４が連結され、そして、エアシリンダ装置１０４のロッド１０６がブラケット９６に連結されている。
【００６１】
図１４は、両持ち構造のローラ１６０、１６０…を左右に交互に傾斜させて複曲ガラスの曲げ成形に対応させた例を示している。その両持ち支持構造の一例を図１５に示している。
【００６２】
図１５の支持構造は、図２に示したローラ支持構造を改良したものであり、すなわち、回転軸５２を回転軸５２Ａと回転軸５２Ｂとに２分割し、これらの回転軸５２Ａ、５２Ｂを作動歯車装置（例えば、ハーモニックドライブシステムスのデファレンシャルユニット）１６２を介してモータ１６４に連結している。かかる構造によれば、モータ１６４を駆動すると回転軸５２Ａと回転軸５２Ｂとが作動歯車装置１６２の作用により互いに逆方向に回転するので、左右の移動フレーム３０Ｌ、３０Ｒの高さに差が生じる。これにより、移動フレーム３０Ｌ、３０Ｒに支持されたローラ１６０が傾く。
【００６３】
図１６〜図１８は、１本のローラ２０に２つの筒状のコブ１７０、１７０を設け、ローラ２０によるコブ１７０、１７０の回転でガラス板を搬送するとともにコブ１７０とモールド７０とによってガラス板を曲げ成形する装置を示している。コブ１７０は、図１６に示すようにその間隔がローラ毎に変更されている。ローラ２０の高さ（上下位置）制御について説明すると、図１８の如くコブ１７０が外側にあるものは曲率半径Ｒから計算される分、高めにコントロールする。また、コブ１７０が内側にあるものは低めにコントロールする。すなわち、複曲Ｒに応じてロール昇降の値を、それぞれのコブ１７０の位置に応じて変更制御する。図１６に示す３本のコブ付きローラ２０、２０…と、通常の平ローラ２０とを１セットとするローラ群を複数セット配設することで複曲ガラスの曲げ成形が円滑に実施できる。
【００６４】
図１９に示すローラ１８０は、平ローラ２０と筒状ローラ（以下、フリーローラと称する）１８２とからなる二重軸構造のローラであり、平ローラ２０とフリーローラ１８２とがベアリング１８４、１８４を介して相対的に回転自在に連結されている。
【００６５】
平ローラ２０をモータ１８６で回転させると、フリーローラ１８２に負荷がかかっていない時は、ベアリング１８４の摩擦及び粘性抵抗によりフリーローラ１８２は回転する。これにより、モータ１８６のトルクがフリーローラ１８２を介してガラス板１６に与えられる。
【００６６】
一方で、フリーローラ１８２にモールド７０の押付力などの負荷がかかると、ベアリング１８４で空転することにより、モータ１８６のトルクはフリーローラ１８２に伝達せず、ガラス板１８にも伝達しない。
【００６７】
以上の動作により、モールド７０とローラ１８０の速度が不一致の場合には、ガラス板１８の速度はモールド７０の速度に一致し、ローラ１８０側はトルクの伝達がなくなる。これにより、ローラ１８０とガラス板１８との間にはスリップが発生しないので、ガラス板１８がスリップで傷付くのを防止できる。
【００６８】
ここで、上記作用を生じるフリーローラであるための条件は、
フリーローラ１８２の外径：Ｄｒ（ｍｍ）
ベアリング１８４の平均径：Ｄｂ（ｍｍ）
モールド７０によるガラス板の押付力：Ｆｐ（ｋｇ）
１本のロールにかかるガラス板の重量：Ｗｇ（ｋｇ）
フリーローラ１８２の重量：Ｗｒ（ｋｇ）
ガラス板とフリーローラ１８２の摩擦力：μ
ベアリング１８４の転がり摩擦係数：μｂ
とすると、
μ・（Ｆｐ＋Ｗｇ）・Ｄｒ／２＞μｂ・（Ｆｐ＋Ｗｇ＋Ｗｒ）・Ｄｂ／２
の関係式が成立すように、ロール寸法の設計を行う。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るガラス板の曲げ成形方法及び装置によれば、搬送手段で搬送されているガラス板を停止又は減速させることなく、同一速度で搬送しながら、搬送手段の上方に配置した成形型をガラス板に押し付けて曲げ成形するので、生産性が大幅に高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態のガラス板の曲げ成形装置を示す全体斜視図
【図２】ローラ昇降装置の構造を示す正面図
【図３】モールドとローラコンベアとによるガラス板の曲げ成形の動作を示す説明図
【図４】ローラコンベアによる曲げ成形動作を示す説明図
【図５】モールド移動装置の側面図
【図６】ローラコンベアの他の実施の形態を示す斜視図
【図７】図６に示したローラコンベアの両持ちローラの支持構造を示す構造図
【図８】図６に示したローラコンベアの片持ちローラの支持構造を示す構造図
【図９】図８に示す片持ちローラ支持構造の要部側面図
【図１０】図６に示したローラコンベアでガラス板が複曲成形される状態を示した説明図
【図１１】エアーフローティング装置を用いた曲げ成形動作を示す説明図
【図１２】ガラス板端部の鼻曲げ用ローラを用いた曲げ成形動作を示す説明図
【図１３】ローラコンベアの両持ちローラの支持構造を別実施の形態を示す構造図
【図１４】ローラコンベアの他の実施の形態を示す正面図
【図１５】図１４に示したローラコンベアの両持ちローラの支持構造を示す構造図
【図１６】ローラコンベアの他の実施の形態を示す要部片面図
【図１７】図１６に示したローラコンベアの正面図
【図１８】図１７に示したローラコンベアの要部拡大正面図
【図１９】ローラコンベアのローラの他の実施の形態を示す断面図
【図２０】図１９上において２０−２０線から見たローラの側面図
【符号の説明】
１０…ガラス板の曲げ成形装置、１２…加熱炉、１４…成形ゾーン、１６…風冷強化装置、１８…ガラス板、２０、９０、１３０、１４０…ローラコンベア、７０…モールド、１３２…エアー噴射ノズル
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、船舶、鉄道、航空機などの輸送機器あるいは建築用その他各種用途のガラス板の曲げ成形方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の窓ガラスに用いられる湾曲ガラス板の曲げ成形方法は、まず、所定の形状に切り出されている平板状ガラス板を、加熱炉でローラ搬送しながらヒータで曲げ成形温度まで加熱する。次に、このガラス板を成形型で曲げ成形した後、このガラス板を風冷強化ステージに搬送し、ここの下吹口ヘッドと上吹口ヘッドとから噴射されるエアーによって風冷強化する。これによって、所望の湾曲形状のガラス板が製造される。
【０００３】
ところで、このようなガラス板の曲げ成形装置において、生産性を向上させるためには、ガラス板の高速成形化が必要とされている。
【０００４】
特開平６−１２７９６１号公報に開示された成形装置は、ガラス板の高速成形を実現するために、成形型であるモールドをガラス板の搬送方向に移動させる移動装置を備えている。この成形装置によれば、まず、加熱炉で曲げ成形温度まで加熱されたガラス板を、ローラコンベアによって搬送した後、下側のリングで受け取り、この後、リングを上昇させて、リングの上方位置に配置されたモールドにガラス板を押し付けて曲げ成形する。この後、モールドでガラス板を吸着保持するとともに、モールドをガラス板搬送方向に移動して、ガラス板をローラコンベアに移載する。このローラコンベアでガラス板を風冷強化ステージに搬送する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−１２７９６１号公報の曲げ成形装置では、モールドによる成形前に、ローラコンベアで搬送されてきたガラス板を下側のリング上で一旦停止させる必要があるので、生産性を十分に高めることができないという欠点があった。
【０００６】
また、前記曲げ成形装置では、モールドとローラコンベアとの速度差によって、ガラス板とローラコンベアとの間でスリップが発生し、これが原因でガラス板に傷が付くという欠点があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術が有していた欠点を解消することによって、生産性を十分に高めることができるガラス板の曲げ成形方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、ガラス板を加熱炉で曲げ成形温度まで加熱し、該加熱されたガラス板を搬送手段で搬送するとともに、ガラス板の搬送速度に同期させて成形型をガラス板搬送方向に移動させながら、ガラス板と曲げ成形型とを相対的に近づける方向に移動させて双方を押し付けることによりガラス板を曲げ成形することを特徴とする。
【０００９】
本発明は、前記目的を達成するために、ガラス板を加熱炉で曲げ成形温度まで加熱し、該加熱されたガラス板を、ローラコンベアの複数のローラで形成される搬送面に沿って搬送しながら、前記ローラをガラス板の搬送位置に応じて上下移動させることにより、ガラス板の自重によってガラス板を所定の曲げ形状に予備成形し、該予備成形されたガラス板を、ローラコンベアの複数のローラで形成される搬送面に沿って搬送しながら、前記ローラをガラス板の搬送位置に応じて上下移動させ、且つ、該ガラス板の搬送速度に同期させて成形型をガラス板搬送方向に移動させながら、ガラス板と成形型とを相対的に近づける方向に移動させて双方を押し付けることにより、ガラス板を曲げ成形することを特徴とする。
【００１０】
本発明は、前記目的を達成するために、ガラス板を曲げ成形温度まで加熱する加熱炉と、該加熱されたガラス板を、ローラコンベアの複数のローラで形成される搬送面に沿って搬送しながら、前記ローラをガラス板の搬送位置に応じて上下移動させ、且つ、該ガラス板の搬送速度に同期させて成形型をガラス板搬送方向に移動させながら、ガラス板と成形型とを相対的に近づける方向に移動させて双方を押し付けることにより、ガラス板を曲げ成形する成形手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明は、前記目的を達成するために、ガラス板を曲げ成形温度まで加熱する加熱炉と、該加熱されたガラス板を、ローラコンベアの複数のローラで形成される搬送面に沿って搬送しながら、前記ローラをガラス板の搬送位置に応じて上下移動させることにより、ガラス板の自重によってガラス板を所定の曲げ形状に予備成形する予備成形手段と、該予備成形されたガラス板を、ローラコンベアの複数のローラで形成される搬送面に沿って搬送しながら、前記ローラをガラス板の搬送位置に応じて上下移動させ、且つ、該ガラス板の搬送速度に同期させて成形型をガラス板搬送方向に移動させながら、ガラス板と成形型とを相対的に押し付ける方向に移動させて双方を押し付けることにより、ガラス板を曲げ成形する成形手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項１、７に記載の発明では、搬送手段で搬送されているガラス板を停止又は減速することなく、同一速度で搬送しながら、搬送手段の上方に配置した成形型にガラス板を押し付けて成形することを特徴とする。
【００１３】
成形型は、ガラス板の搬送速度に同期して移動するので、成形中の両者の相対速度は零になる。このため、生産タクトを落とさずにガラス板を成形できるので、生産性が高まる。また、ガラス板の光学品質も向上する。更に、ガラス板の最終形状を成形型で形づくるので、種々の曲面形状に対応できるとともに、形状安定性に優れる。
【００１４】
また、成形型とガラス板とを押し付ける方法及び装置として、本発明では、以下の態様を提供する。
【００１５】
▲１▼請求項２及び請求項８に記載の如く、ガラス板の搬送位置に対応させてローラコンベアのローラを上下移動させることで、複数本のローラからなる搬送面を所望の曲率に湾曲形成し、この湾曲面で搬送中のガラス板に成形型を押し付ける。
【００１６】
▲２▼請求項３及び請求項９に記載の如く、成形型を上下移動させてガラス板を搬送手段のローラ等に押し付ける。この場合、ロールにはクッション性を持たせたり、ロールをエアシリンダやばね等からなるローラ支持手段で支持させたりして、成形型に対しガラス板の成形に適した反力を与える。
【００１７】
▲３▼請求項４及び請求項１０に記載の如く、搬送手段で搬送中のガラス板の下面に、エアーフローティング手段から圧縮エア（熱風）を噴射し、この圧縮エアによってガラス板をエアーフローティング支持させて成形型に押し付ける。
【００１８】
▲４▼請求項５及び請求項１１に記載の如く、ガラス板の搬送位置に合わせてローラを上下移動させることで、複数本のローラからなる搬送面を所望の曲率に湾曲形成し、この湾曲面でガラス板を搬送することでガラス板を予備成形する。このように、予備成形することで成形型による成形が容易になる。
【００１９】
▲５▼請求項６及び請求項１２に記載の如く、前記▲１▼、▲３▼を組み合わせた方法及び装置。
【００２０】
一方、ガラス板の端部曲げ（鼻曲げ）を実施するために、ガラス板端部に位置するローラを成形型とともにガラス板搬送方向に所定時間移動させ、ガラス板端部を所定時間成形型に押し付けることもできる。これにより、ガラス板端部の曲率の大きい曲げ形状が安定する。
【００２１】
ところで、本願出願人は、特開平２０００−７２４６０号公報において、ガラス板の搬送位置に合わせてローラを上下移動させることにより、複数本のローラからなる搬送面を所望の曲率に湾曲形成し、この湾曲面でガラス板を搬送することでガラス板を曲げ成形する方法を提案している。この方法と本願発明が異なる点は、本願発明では、ガラス板の最終曲げ形状を成形型で成形するため、より外乱に強く、形状安定性が増すという利点がある。特開平２０００−７２４６０号公報の方法では、搬送方向に沿って曲げ成形（単曲曲げ）することについて具体的な開示があるが、本願発明は、前記方向のほか、搬送方向に直交する方向にも曲げ成形（複曲曲げ）することを想定している。また、ある程度の複合Ｒ曲面、複雑曲面にも対応可能である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るガラス板の曲げ成形方法及び装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２３】
図１に示すガラス板の曲げ成形装置１０は、主として加熱炉１２、成形ゾーン１４、及び風冷強化装置（風冷強化ステージに相当）１６から構成される。
【００２４】
まず、成形装置１０によるガラス板１８の曲げ成形工程について説明する。曲げ成形前のガラス板１８は、加熱炉１２の入口において搬送位置が位置決めされた後、図示しないローラコンベアによって加熱炉１２内に搬送される。そして、ガラス板１８は、加熱炉１２内の搬送中に加熱炉１２のヒータによって加熱されていき、加熱炉１２の出口において曲げ成形温度（６８０℃程度）まで加熱される。加熱されたガラス板１８は、加熱炉１２の下流側に設置された成形ゾーン１４において、曲げ成形用のローラコンベア２０（搬送手段に相当）で搬送される。そして、ガラス板１８は、ローラコンベア２０による搬送中に、ローラコンベア２０の搬送速度に同期してガラス板搬送方向に移動するモールド（成形型に相当）７０の押し付け動作と、ローラコンベア２０による曲げ成形動作とによって所定の曲率に曲げ成形される。
【００２５】
曲げ成形されたガラス板１８は、引き続き停止することなく成形ゾーン１４の出口から、風冷強化装置１６用のローラコンベア２２によって風冷強化装置１６に搬送され、ここで風冷強化される。風冷強化装置１６は、ローラコンベア２２を挟んで配置された上吹口ヘッド２４と下吹口ヘッド２６とを備えており、ガラス板１８はそれらの吹口ヘッド２４、２６からガラス板１８に向けて吹き出されるエアによって風冷強化される。このとき、風冷強化装置１６の冷却能は、ガラス板１８の厚みに応じて適宜設定されている。風冷強化されたガラス板１８は、風冷強化装置１６の出口からローラコンベア２８によって、次工程の図示しない検査装置に向けて搬送される。以上がガラス板の曲げ成形装置１０による１枚のガラス板１８の成形工程の流れである。
【００２６】
次に、成形ゾーン１４のローラコンベア２０について図１〜図４を参照しながら説明する。ローラコンベア２０は、ガラス板１８の搬送方向に互いに平行に水平状態で配された多数本のローラから構成されており、これらのローラで形成される搬送面に沿ってガラス板１８が搬送される。
【００２７】
各ローラは、回転駆動手段によって各々が独立して回転駆動される。また、これらのローラのうち中段以降に配置された、例えば１８本の成形用ローラ２０Ａ〜２０Ｒが、上下方向駆動手段によって各々が独立して上下移動される。前記回転駆動手段と上下方向駆動手段とは、モーションコントローラによって制御されている。
【００２８】
図２は、各ローラ２０Ａ〜２０Ｒの回転駆動手段と上下方向駆動手段とを示した構造図である。なお、各ローラ２０Ａ〜２０Ｒの回転駆動手段と上下方向駆動手段とは同一の構造を有しているので、図２では便宜上ローラ２０Ａ側の構造を説明し、他のローラ２０Ｂ〜２０Ｒ側の構造についてはその説明を省略する。
【００２９】
ローラ２０Ａは、凹状に形成された移動フレーム３０にその両端が軸受３２、３２を介して回転自在に支持されている。また、ローラ２０Ａの図２上左端部には、ギヤ３４、３６を介してサーボモータ３８のスピンドル４０が連結され、このサーボモータ３８を駆動することによりローラ２０Ａは所定の角速度で回転される。以上が回転駆動手段の構造である。
【００３０】
一方、移動フレーム３０は、その両側部が直動ガイドを介して固定フレーム４２に上下移動自在に支持されている。前記直動ガイドは、移動フレーム３０側にガイドレール４４が上下方向に配され、このガイドレール４４に、固定フレーム４２側のガイドブロック４６が係合されて構成されている。
【００３１】
また、移動フレーム３０の下部の両端部には、ラック４８、４８が下方に向けて突設され、このラック４８、４８にピニオン５０、５０が噛合されている。ピニオン５０、５０は、水平方向に配設された回転軸５２に固定され、回転軸５２は、両端が軸受５４、５４に支持されるとともに、その図２上左端部がサーボモータ５６のスピンドル５８に連結されている。これにより、サーボモータ５６で回転軸５２を回転させると、その回転運動がピニオン５０とラック４８との送り作用によって直線運動に変換されるので、移動フレーム３０が、すなわち、ローラ２０Ａが上下移動される。以上が上下方向駆動手段の構造である。なお、図２上符号６０、６２は、成形ゾーン１４に設けられたヒータを示している。
【００３２】
前記した回転駆動手段、及び上下方向駆動手段は、他のローラ２０Ｂ〜２０Ｒ全てに設けられており、これらの手段のサーボモータ３８、５６が前記モーションコントローラによって制御されている。
【００３３】
モーションコントローラについて説明すると、このモーションコントローラは、外部入力手段からガラス板１８の型式が入力されると、その型式のガラス板１８の曲率に対応するローラ２０Ａ〜２０Ｒの角速度制御データ及び上下移動制御データを作成する。そして、モーションコントローラは、前記作成した角速度制御データに基づきサーボモータ３８を制御するとともに、前記上下移動制御データに基づきサーボモータ５６を制御する。すなわち、モーションコントローラは、ガラス板１８がローラ２０Ａ〜２０Ｒによる搬送中に所望の曲率に曲げ成形されるように、ローラ２０Ａ〜２０Ｒを多軸制御する。
【００３４】
図５に示すモールド７０の移動機構は、水平移動機構及び上下移動機構から構成される。水平移動機構は、ボールねじ装置７２及び一対のガイドレール７４、７４（図１には一対のガイドレールが図示、図５には１本のガイドレールのみ図示）等から構成され、ボールねじ装置７２のねじ棒７５及びガイドレール７４、７４は、図５上矢印Ａで示すガラス板搬送方向に対して平行に配設されている。ねじ棒７５には、図５の如くナット部７６が螺合され、ナット部７６が固定された移動部本体７７がガイドレール７４、７４に摺動自在に係合されている。また、ナット部７６には、前記上下移動機構を構成する送りねじ装置７８のモータ７９が出力軸（不図示）を下方に向けて固定され、この出力軸に連結されたねじ棒８０にモールド７０の支持部７１が螺合されている。また、支持部７１は直動ガイド８１、８１…を介して移動部本体７９に上下動自在に支持されている。
【００３５】
このように構成されたモールド７０の移動機構によれば、ボールねじ装置７２のサーボモータ７３を正転／逆転すると、モールド７０が図５上矢印Ａで示すガラス板搬送方向、及びその逆方向に往復移動する。また、ボールねじ装置７８を駆動すると、モールド７０が図５上矢印Ｂで示すように上下移動する。モールド７０の下降移動端は、図５上二点鎖線で示すように、ローラコンベア２０の下方位置に設定されている。ボールねじ装置７２は、ガラス板搬送速度に同期してモールド７０を水平方向に移動するように、不図示のコントローラによって制御され、また、ボールねじ装置７８は、後述する形成用ローラ２０Ａ〜２０Ｒの上下移動動作に連動してモールド７０を昇降するように前記コントローラによって制御されている。
【００３６】
次に、モーションコントローラによるローラ２０Ａ〜２０Ｒの多軸制御動作と、それに連動して制御されるモールド７０の移動動作とを説明する。基本的なローラ２０Ａ〜２０Ｒの上下動は、ガラス板１８の搬送にともない、ローラ２０Ａ→２０Ｒの順に順次下降、上昇運動するものである。
【００３７】
モーションコントローラによって多軸制御されたローラ２０Ａ〜２０Ｒは、例えば図３（Ａ）、図４（Ａ）で示すように、加熱されたガラス板１８がローラコンベア２０の入口側に到達した時には、全てのローラ２０Ａ〜２０Ｒは最上位置にあり、ローラ２０Ａ〜２０Ｒで形成される搬送面は水平である。
【００３８】
次に、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）で示すように、ガラス板１８が矢印方向に所定量搬送されると、ガラス板１８の搬送方向後端部１８Ａがローラ２０Ａに接触する直前で、同じく搬送方向に同期して移動され且つ下降移動されてきたモールド７０の凸状成形面７０Ａがガラス板１８に当接する。この時、前記搬送面は未だ水平を維持している。
【００３９】
次いで、ガラス板１８は停止又は減速することなく、継続して搬送される。そして、ガラス板１８の搬送方向後端部１８Ａが図３（Ｃ）、図４（Ｃ）の如く、ローラ２０Ａに接触すると、ローラ２０Ａ〜２０Ｉが各々所定量下降移動していき、ローラ２０Ａ〜２０Ｉで形成される搬送面が、成形されるべきガラス板１８の曲率に対応した湾曲状に変形する。これにより、ガラス板１８は、ローラ２０Ａ〜２０Ｉ上を通過する際に、ガラス板１８の自重によりローラ２０Ａ〜２０Ｉの湾曲面に沿って下方に撓んでいく。そして、ローラ２０Ａ〜２０Ｉの下降移動に連動して、同じくガラス板搬送速度に同期して移動しているモールドが、搬送方向に移動しながら下降移動していき、ローラ２０Ａ〜２０Ｉで搬送中のガラス板１８がモールド７０の成形面７０Ａに押し付けられる。これにより、ガラス板１８は、形成されるべき曲率のガラス板に曲げ成形される。
【００４０】
この状態で各ローラ２０Ａ〜２０Ｒは、図３（Ｃ）の湾曲状搬送面がガラス板１８の搬送位置に伴って下流側に平行移動するように、その上下移動量が制御される。そして、図３（Ｃ）の位置から所定量下流側に搬送された図３（Ｄ）、図４（Ｄ）の位置において、モールド７０は上昇移動してガラス板１８から退避する。そして、モールド７０は、図３（Ｄ）、図４（Ｄ）の如く、搬送方向とは逆方向に移動し、図３（Ａ）、図４（Ａ）で示した元の位置に復帰し、次のガラス板１６を成形するために待機される。以上が成形ゾーン１４によるガラス板１８の成形方法である。
【００４１】
このように、前記成形方法によれば、ローラコンベア２０で搬送されているガラス板１８を停止又は減速させることなく同一速度で搬送しながら、ローラコンベア２０の上方に配置したモールド７０をガラス板１８に押し付けて成形するので、成形中の両者の相対速度は零になる。したがって、前記成形方法では、生産タクトを落とさずにガラス板１８を成形できるので、生産性が高まり、また、ガラス板１８の光学品質も向上する。更に、ガラス板１８の最終形状をモールド７０で形づくるので、種々の曲面形状に対応できるとともに、形状が安定する。
【００４２】
また、前記成形方法では、ガラス板１８の搬送位置に対応させてローラコンベア２０のローラ２０Ａ〜２０Ｒを上下移動させることで、ローラ２０Ａ〜２０Ｒからなる搬送面を所望の曲率に湾曲状に形成し、この湾曲面で搬送中のガラス板１８にモールド７０を押し付けたので、形状安定性が大幅に向上する。
【００４３】
図６は、成形ゾーンに配置されるローラコンベア９０の第２の実施の形態を示している。このローラコンベア９０は、成形用のローラ９０Ａ〜９０Ｍが交互に両持ち支持、片持ち支持されて構成される。
【００４４】
図７は、両持ち支持されたローラ９０Ａ、９０Ｃ、９０Ｅ、９０Ｇ、９０Ｉ、９０Ｋ、９０Ｍの一端部側の支持構造（ローラ支持手段に相当）９２を示している。なお、ここではローラ９０Ａの一端部側の支持構造９２を説明することで、この支持構造９２と同一構造の他端部側の支持構造の説明を省略するとともに、他のローラ９０Ｃ、９０Ｅ、９０Ｇ、９０Ｉ、９０Ｊ、９０Ｌの両端部の支持構造についてもローラ９０Ａの支持構造と同一構造なのでその説明も省略する。
【００４５】
支持構造９２によれば、ローラ９０Ａの一端部はベアリング９４を介してブラケット９６に支持される。このブラケット９６は、移動フレーム３０の上端側部に形成された上下移動用ガイド１００にブロック１０２、１０２を介して上下移動自在に支持されている。また、ブラケット９６には、ローラ９０Ａに反力Ｆを与えるエアシリンダ装置１０４のロッド１０６が連結されている。なお、移動フレーム３０の上下移動機構は図２に示した機構と同一なので、ここでは説明を省略する。
【００４６】
これにより、移動フレーム３０の上下移動機構を構成するモータ５６を駆動すると、ラック４８とピニオン５０による送り作用によってローラ２０Ａが上下に移動するので、ローラ２０Ａの高さを調節できる。また、ローラ９０Ａは、図６に示すモールド７０をガラス板１８に押し付けた時に生じるエアシリンダ装置１０４の復元力で上方に付勢される。この付勢力が前記反力Ｆとなり、この反力Ｆは、ガラス板１８の成形に適した値に設定されている。
【００４７】
図８は、片持ち支持された各々一対のローラ９０Ｂ、９０Ｄ、９０Ｆ、９０Ｈ、９０Ｊ、９０Ｌの片方側の支持構造（ローラ支持手段に相当）１１０を示している。なお、ここでは前記片方側のローラ９０Ｂの支持構造１１０を説明することで、この支持構造１１０と同一構造のもう片方側の支持構造の説明を省略するとともに、他の９０Ｄ、９０Ｆ、９０Ｈ、９０Ｊ、９０Ｌの双方の支持構造についてもローラ９０Ａの支持構造と同一構造なのでその説明を省略する。
【００４８】
支持構造１１０によれば、ローラ９０Ｂの一端部はベアリング１１２、１１２を介してケーシング１１４に支持される。このケーシング１１４のガラス板搬送方向両端面には、図９の如くピン１１６、１１６がガラス板搬送方向と平行に突設され、このピン１１６、１１６は、ホルダ１１８にベアリング１２０、１２０を介して回動自在に支持されている。また、ホルダ１１８は架台９８に支持され、更に、ケーシング１１４にはアーム１２２が水平方向に突設され、このアーム１２２にエアシリンダ装置１２４のロッド１２５が連結されている。
【００４９】
これにより、ローラ９０Ｂは、図６に示すモールド７０をガラス板１８に押し付けた時に生じるエアシリンダ装置１２４の復元力で上方に付勢される。この付勢力が反力Ｆとなり、この反力Ｆはガラス板１８の成形に適した値に設定されている。
【００５０】
したがって、このローラコンベア９０によれば、モールド７０に対し、ガラス板１８の成形に適した反力Ｆを与えるので、ガラス板１８の曲げ形状が安定する。また、ローラコンベア９０によれば、図１０に示すように例えば両持ち支持のローラ２０Ａによる反力Ｆが、ガラス板１８の中央部をモールド７０に押し付ける反力として作用し、片持ち支持のローラ２０Ｂ、２０Ｂによる反力Ｆが、ガラス板１８の周辺部をモールド７０に押し付ける反力として作用する。よって、ガラス板全面を最適な力でモールド７０に押し付けることができるので、ガラス板１８を良好に曲げ成形できる。また、ガラス板搬送方向に直交する方向にガラス板１８を曲げ成形できるので、複曲ガラス板１８の曲げ成形に対応できる。
【００５１】
なお、実施の形態では、エアシリンダ装置１０４、１２４によって反力Ｆを生成したが、これに限定するものではなく、エアシリンダ装置１０４、１２４に代えてばねによる反力生成手段を用いてもよい。また、ローラを上下移動自在に支持することなく、ローラにセラミックファイバからなるフェルト状弾性シートを巻回し、そのシートの弾性復元力で反力Ｆを生成してもよい。
【００５２】
図１１は、成形ゾーンに配置されるローラコンベア１３０の第３の実施の形態を示している。このローラコンベア１３０は、ガラス板搬送方向上流側（図１１上左側部分）に位置する複数本のローラを予備成形用ローラとして使用し、これらの予備成形用ローラに後続する複数本のローラを成形用ローラとして使用している。
【００５３】
予備成形用ローラによるガラス板１８の搬送時には、図１１（Ａ）の如くガラス板１８は自重のみの作用によって、予備成形用ローラで形成される湾曲搬送面に沿って湾曲される。そして、成形用ローラによるガラス板１８の搬送時には、図１１（Ｂ）〜（Ｅ）の如く成形用ローラで形成される湾曲搬送面と、ガラス板搬送速度に同期して移動してきたモールド７０とに挟まれて曲げ成形される。成形用ローラとモールド７０の動作は、図３に示した実施例と同一なので、ここではその説明を省略する。
【００５４】
また、図１１に示すローラコンベア１３０は、成形用ローラのローラ間の下方に多数本のエアー噴射ノズル（エアーフローティング手段に相当）１３２、１３２…が配置されている。これらのエアー噴射ノズル１３２、１３２は、噴射口を上方に向けて設置されている。また、エアー噴射ノズル１３２、１３２から噴射される熱風のエア圧は、湾曲搬送面を搬送中のガラス板１８をエアーフローティングさせてモールド７０の成形面７０Ａに押し付けることが可能な圧力に設定される。このように、ガラス板１８をエア圧でモールド７０に押し付けるように構成しても、ガラス板１８は成形時に停止又は減速することなくガラス板搬送方向にモールド７０と一緒に移動するので、生産能力が高まる。また、エアーフローティング支持して曲げ成形するので、曲げ成形時にガラス板１８の下面にローラによる傷が付かないという利点もある。
【００５５】
一方、エアー噴射ノズル１３２、１３２…は、不図示の昇降装置によって、成形用ローラの上下移動に連動して同量分上下移動するように制御されている。これにより、成形用ローラが下降移動してもガラス板１８はエアー噴射ノズル１３２に当たらない。また、エアー噴射ノズル１３２とガラス板１８との距離が常に一定に保たれているので、エアーフローティング能力が一定になり、ガラス板１８を安定してエアーフローティング支持することができる。
【００５６】
図１２は、成形ゾーンに配置されるローラコンベア１４０の第４の実施の形態を示している。このローラコンベア１４０は、成形用ローラのうちガラス板搬送方向上流側に、所謂鼻曲げ用ローラ１４０Ａを配置し、且つ、複数本のローラを隔ててガラス板搬送方向下流側に鼻曲げ用ローラ１４０Ｂを配置している。このローラ１４０Ａ、１４０Ｂは、ガラス板搬送速度と同速度で移動するように不図示の移動装置に連結されている。
【００５７】
ところで、自動車用のガラス板１８は、一般的にガラス板１８の端部の曲率が、他の部分と比較して大きく成形される。このように曲率の大きい部分では、他の部分よりも成形時間を長くしなければ、その曲げ形状を良好に得ることができない。
【００５８】
そこで、ローラコンベア１４０では、図１２（Ｃ）に示すように、ローラ１４０Ａ、１４０Ｂにそれぞれガラス板１８の端部が当接すると、ローラ１４０Ａ、１４０Ｂは、この状態を維持した状態で図１２（Ｃ）の如くガラス板搬送速度と同速度でガラス板搬送方向に移動する。これにより、曲率の大きいガラス板１８の端部を他の部分と比較して長く成形できるので、曲率の大きい端部の形状を良好に得ることができる。モールド７０の動作は、図３に示した実施例と同一なので、ここではその説明を省略した。
【００５９】
また、モールド７０にガラス板を吸着保持する真空吸着機能、ガラス板をモールド７０から剥離させるためのエアー吹き出し機能を付加してもよい。
【００６０】
図１３は、図７に示したローラ支持構造の別実施の形態を示している。このローラ支持構造は、ローラ９０Ａの上下移動機構として図７に示したラック４８とピニオン５０とからなる機構を採用せず、図１３の如くウォームジャッキ装置１５０を採用したものである。ウォームジャッキ装置１５０は、ギアボックス１５２に内蔵されたウォームホイールを駆動するモータ１５４を有し、モータ１５４を駆動することによりウォームホイールが回転し、ウォーム１５６が上下方向に移動する。ウォーム１５６の上端部には、エアシリンダ装置１０４が連結され、そして、エアシリンダ装置１０４のロッド１０６がブラケット９６に連結されている。
【００６１】
図１４は、両持ち構造のローラ１６０、１６０…を左右に交互に傾斜させて複曲ガラスの曲げ成形に対応させた例を示している。その両持ち支持構造の一例を図１５に示している。
【００６２】
図１５の支持構造は、図２に示したローラ支持構造を改良したものであり、すなわち、回転軸５２を回転軸５２Ａと回転軸５２Ｂとに２分割し、これらの回転軸５２Ａ、５２Ｂを作動歯車装置（例えば、ハーモニックドライブシステムスのデファレンシャルユニット）１６２を介してモータ１６４に連結している。かかる構造によれば、モータ１６４を駆動すると回転軸５２Ａと回転軸５２Ｂとが作動歯車装置１６２の作用により互いに逆方向に回転するので、左右の移動フレーム３０Ｌ、３０Ｒの高さに差が生じる。これにより、移動フレーム３０Ｌ、３０Ｒに支持されたローラ１６０が傾く。
【００６３】
図１６〜図１８は、１本のローラ２０に２つの筒状のコブ１７０、１７０を設け、ローラ２０によるコブ１７０、１７０の回転でガラス板を搬送するとともにコブ１７０とモールド７０とによってガラス板を曲げ成形する装置を示している。コブ１７０は、図１６に示すようにその間隔がローラ毎に変更されている。ローラ２０の高さ（上下位置）制御について説明すると、図１８の如くコブ１７０が外側にあるものは曲率半径Ｒから計算される分、高めにコントロールする。また、コブ１７０が内側にあるものは低めにコントロールする。すなわち、複曲Ｒに応じてロール昇降の値を、それぞれのコブ１７０の位置に応じて変更制御する。図１６に示す３本のコブ付きローラ２０、２０…と、通常の平ローラ２０とを１セットとするローラ群を複数セット配設することで複曲ガラスの曲げ成形が円滑に実施できる。
【００６４】
図１９に示すローラ１８０は、平ローラ２０と筒状ローラ（以下、フリーローラと称する）１８２とからなる二重軸構造のローラであり、平ローラ２０とフリーローラ１８２とがベアリング１８４、１８４を介して相対的に回転自在に連結されている。
【００６５】
平ローラ２０をモータ１８６で回転させると、フリーローラ１８２に負荷がかかっていない時は、ベアリング１８４の摩擦及び粘性抵抗によりフリーローラ１８２は回転する。これにより、モータ１８６のトルクがフリーローラ１８２を介してガラス板１６に与えられる。
【００６６】
一方で、フリーローラ１８２にモールド７０の押付力などの負荷がかかると、ベアリング１８４で空転することにより、モータ１８６のトルクはフリーローラ１８２に伝達せず、ガラス板１８にも伝達しない。
【００６７】
以上の動作により、モールド７０とローラ１８０の速度が不一致の場合には、ガラス板１８の速度はモールド７０の速度に一致し、ローラ１８０側はトルクの伝達がなくなる。これにより、ローラ１８０とガラス板１８との間にはスリップが発生しないので、ガラス板１８がスリップで傷付くのを防止できる。
【００６８】
ここで、上記作用を生じるフリーローラであるための条件は、
フリーローラ１８２の外径：Ｄｒ（ｍｍ）
ベアリング１８４の平均径：Ｄｂ（ｍｍ）
モールド７０によるガラス板の押付力：Ｆｐ（ｋｇ）
１本のロールにかかるガラス板の重量：Ｗｇ（ｋｇ）
フリーローラ１８２の重量：Ｗｒ（ｋｇ）
ガラス板とフリーローラ１８２の摩擦力：μ
ベアリング１８４の転がり摩擦係数：μｂ
とすると、
μ・（Ｆｐ＋Ｗｇ）・Ｄｒ／２＞μｂ・（Ｆｐ＋Ｗｇ＋Ｗｒ）・Ｄｂ／２
の関係式が成立すように、ロール寸法の設計を行う。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るガラス板の曲げ成形方法及び装置によれば、搬送手段で搬送されているガラス板を停止又は減速させることなく、同一速度で搬送しながら、搬送手段の上方に配置した成形型をガラス板に押し付けて曲げ成形するので、生産性が大幅に高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態のガラス板の曲げ成形装置を示す全体斜視図
【図２】ローラ昇降装置の構造を示す正面図
【図３】モールドとローラコンベアとによるガラス板の曲げ成形の動作を示す説明図
【図４】ローラコンベアによる曲げ成形動作を示す説明図
【図５】モールド移動装置の側面図
【図６】ローラコンベアの他の実施の形態を示す斜視図
【図７】図６に示したローラコンベアの両持ちローラの支持構造を示す構造図
【図８】図６に示したローラコンベアの片持ちローラの支持構造を示す構造図
【図９】図８に示す片持ちローラ支持構造の要部側面図
【図１０】図６に示したローラコンベアでガラス板が複曲成形される状態を示した説明図
【図１１】エアーフローティング装置を用いた曲げ成形動作を示す説明図
【図１２】ガラス板端部の鼻曲げ用ローラを用いた曲げ成形動作を示す説明図
【図１３】ローラコンベアの両持ちローラの支持構造を別実施の形態を示す構造図
【図１４】ローラコンベアの他の実施の形態を示す正面図
【図１５】図１４に示したローラコンベアの両持ちローラの支持構造を示す構造図
【図１６】ローラコンベアの他の実施の形態を示す要部片面図
【図１７】図１６に示したローラコンベアの正面図
【図１８】図１７に示したローラコンベアの要部拡大正面図
【図１９】ローラコンベアのローラの他の実施の形態を示す断面図
【図２０】図１９上において２０−２０線から見たローラの側面図
【符号の説明】
１０…ガラス板の曲げ成形装置、１２…加熱炉、１４…成形ゾーン、１６…風冷強化装置、１８…ガラス板、２０、９０、１３０、１４０…ローラコンベア、７０…モールド、１３２…エアー噴射ノズル
Claims (12)
- ガラス板を加熱炉で曲げ成形温度まで加熱し、
該加熱されたガラス板を搬送手段で搬送するとともに、ガラス板の搬送速度に同期させて成形型をガラス板搬送方向に移動させながら、ガラス板と曲げ成形型とを相対的に近づける方向に移動させて双方を押し付けることによりガラス板を曲げ成形することを特徴とするガラス板の曲げ成形方法。 - 前記搬送手段は、複数本のローラからなるローラコンベアであり、該ローラコンベアの複数本のローラで形成される搬送面に沿って前記ガラス板を搬送し、
前記搬送面を形成する前記ローラを、ガラス板の搬送位置に応じて上下移動させることにより前記搬送面の少なくとも一部を湾曲させて湾曲面を形成し、該湾曲面で搬送中のガラス板に前記成形型を押し付けてガラス板を曲げ成形することを特徴とする請求項１に記載のガラス板の曲げ成形方法。 - 前記搬送手段は、複数本のローラからなるローラコンベアであり、該ローラコンベアの複数本のローラで形成される搬送面に沿って前記ガラス板を搬送し、
前記ローラは、上下方向に移動自在に設けられるとともに上方に向けて付勢され、該付勢力によって、ガラス板の成形に適した反力を前記成形型に与えながらガラス板を曲げ成形することを特徴とする請求項１に記載のガラス板の曲げ成形方法。 - 前記搬送手段には、前記ガラス板をエアーフローティング支持するエアーフローティング手段が配置され、該エアーフローティング手段から噴射された圧縮エアーによってガラス板をエアーフローティングさせて前記成形型に押し付けることを特徴とする請求項１に記載のガラス板の曲げ成形方法。
- 前記加熱炉で加熱されたガラス板を、複数のローラで形成される搬送面に沿って搬送しながらガラス板の自重によってガラス板を所定の曲げ形状に予備成形した後、前記成形型で曲げ成形することを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載のガラス板の曲げ成形方法。
- ガラス板を加熱炉で曲げ成形温度まで加熱し、
該加熱されたガラス板を、ローラコンベアの複数のローラで形成される搬送面に沿って搬送しながら、前記ローラをガラス板の搬送位置に応じて上下移動させることにより、ガラス板の自重によってガラス板を所定の曲げ形状に予備成形し、
該予備成形されたガラス板を、ローラコンベアの複数のローラで形成される搬送面に沿って搬送しながら、前記ローラをガラス板の搬送位置に応じて上下移動させ、且つ、該ガラス板の搬送速度に同期させて成形型をガラス板搬送方向に移動させながら、ガラス板と成形型とを相対的に近づける方向に移動させて双方を押し付けることにより、ガラス板を曲げ成形することを特徴とするガラス板の曲げ成形方法。 - ガラス板を曲げ成形温度まで加熱する加熱炉と、
該加熱されたガラス板を、ローラコンベアの複数のローラで形成される搬送面に沿って搬送しながら、前記ローラをガラス板の搬送位置に応じて上下移動させ、且つ、該ガラス板の搬送速度に同期させて成形型をガラス板搬送方向に移動させながら、ガラス板と成形型とを相対的に近づける方向に移動させて双方を押し付けることにより、ガラス板を曲げ成形する成形手段と、
を備えたことを特徴とするガラス板の曲げ成形装置。 - 前記搬送手段は、
前記ガラス板を搬送するための搬送面を形成する複数本のローラからなるローラコンベアと、
前記複数本のローラを上下移動させる上下方向駆動手段と、
前記駆動手段を制御して前記ローラを上下移動させることにより、前記搬送面の少なくとも一部を、得ようとするガラス板の曲げ曲率に対応する曲率に湾曲させる制御手段と、
を備えていることを特徴とする請求項７に記載のガラス板の曲げ成形装置。 - 前記搬送手段は、
前記ガラス板を搬送するための搬送面を形成する複数本のローラからなるローラコンベアと、
前記ローラを上下方向に移動自在に支持するとともに上方に向けて付勢し、該付勢力によって、ガラス板の成形に適した反力を前記成形型に与えるローラ支持手段と、
を備えていることを特徴とする請求項７に記載のガラス板の曲げ成形装置。 - 前記搬送手段には、前記ガラス板をエアーフローティング支持するエアーフローティング手段が配置され、該エアーフローティング手段から噴射された圧縮エアーによってガラス板をエアーフローティングさせて前記成形型に押し付けることを特徴とする請求項７に記載のガラス板の曲げ成形装置。
- 前記加熱炉による加熱ステージと前記成形型による曲げ成形工程との間に設けられ、複数のローラで形成される搬送面に沿ってガラス板を搬送しながらガラス板の自重によってガラス板を所定の曲げ形状に予備成形する予備成形手段を設けたことを特徴とする請求項７〜１０のうちいずれか１項に記載のガラス板の曲げ成形装置。
- ガラス板を曲げ成形温度まで加熱する加熱炉と、
該加熱されたガラス板を、ローラコンベアの複数のローラで形成される搬送面に沿って搬送しながら、前記ローラをガラス板の搬送位置に応じて上下移動させることにより、ガラス板の自重によってガラス板を所定の曲げ形状に予備成形する予備成形手段と、
該予備成形されたガラス板を、ローラコンベアの複数のローラで形成される搬送面に沿って搬送しながら、前記ローラをガラス板の搬送位置に応じて上下移動させ、且つ、該ガラス板の搬送速度に同期させて成形型をガラス板搬送方向に移動させながら、ガラス板と成形型とを相対的に押し付ける方向に移動させて双方を押し付けることにより、ガラス板を曲げ成形する成形手段と、
を備えたことを特徴とするガラス板の曲げ成形装置。
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