JP6073812B2 - ガラスシートを成形する方法 - Google Patents

Description

本出願は、米国特許法第１１１条（ｂ）の下で出願された米国特許仮出願（米国特許仮出願番号第６１／４３９，４４７号）の優先権の利益を、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で主張するものである。米国特許仮出願番号第６１／４３９，４４７号の米国特許仮出願を、参照により本明細書に組み込むものとする。

本発明は、ガラスシートを成形する方法に関する。より具体的には、本発明は、ガラスシートの所望部分から、不要な曲率を選択的に最小化／除去できるように、ロール成形によってガラスシートを成形する方法に関する。

ロール成形作業において、例えば車両窓としての使用に適したガラスシートは従来、成形に適した温度まで加熱され、搬送システムによって第１ロール成形ゾーンに搬送され、そこでガラスシートは、第１の成形形状を有する回転成形ロールの上下の組の間に搬送される。上下成形ロールの各組は、その間をガラスシートが通過し、上下成形ロールの全組の累積的な形状をとることを可能にするような相補的な形状を有するが、それでもなお形状のさらなる変化の影響を受けやすい。一般に、第１ロール成形ゾーンにおける成形は、ガラスシートの進行方向に対して直角であることが好ましい。

加熱されたガラスシートをロール成形ゾーンに、サイクルタイムの低減を実施し得る速い速度で移送し、追加の成形を、例えば傾斜した第２ロール成形ゾーンで可能にするのに十分な温度でガラスシートを維持することが有利である。かかる追加のガラス成形は、ガラスシートを、水平な第１ロール成形ゾーンから傾斜した第２ロール成形ゾーンのスロープの上方へ移送することにより達成されることが好ましい。

加熱されたガラスシートをロール成形によって曲げることは、例えば以下の特許文献より既知である。

特許文献１には、それぞれ自身の弦軸（its own chordal axis）の周りに回転させるために取り付けられたアーチ状に湾曲する複数のロッドが記載されている。これらの軸は同一平面上で、平行且つ離れているとされ、ロッドは、それぞれ自身の軸の周りを、全ての軸を通る共通面で同一平面上にあるとされる第１位置から、曲率がロッドの回転角に応じて変わる湾曲面を共同して画定するとされる第２位置へ調和して旋回するために相互連結するとされる。曲げることのできる形態であるとされるシートが第１位置のロッド上に移動される。その後、ロッドは第２位置へ旋回され、これらロッドにより画定された湾曲面と相補する成形手段をシート上に押し付けて、シートをロッドに一致させる一方、シートは連続的に移動し、成形後に冷却及び焼き戻しチャンバ又は他の処理手順に移動する。

特許文献２には、蛇管の湾曲ロッド周りの回転を促進することが意図された蛇管の改良形態が記述されている。可撓性チューブの内径は、現在のロッドの直径よりも大きく作られている。チューブの内側に複数のリングが配置され、各リングが隣り合う２つのひだの間に位置し、リング同士ではチューブの長さ方向に沿って適切な間隔が空いている。これらのリングは、ロッド周囲のチューブとともに回転する。リング（軌道輪とも称されるリング）があることで、可撓性チューブは湾曲ロッドと接触しない。隣り合う軌道輪間に懸架されたチューブの部分は、ロッドへと崩れることなく、シートからの十分な圧力に耐え得る。このため、ロッドと組み合わせて、チューブの当該部分はガラスシートを所望の形状とすることできる。

特許文献３には、軟化温度のガラス等の湾曲すべきシートを、種々の傾斜角を有する一連の湾曲ロッドによって形成された固定の湾曲ベッド上で前進させて、増加する曲率プロファイル（an increasing curvature profile）を有する上昇凸状ベッドを形成することが記載されている。このように、シートを徐々に上昇させ、同時にその端のたわみによって湾曲させる。かかる湾曲ロッドは、同一水平面に取り付けられ、整列された端部を有するとされ、傾きが漸次増加する。このベッドの後には、同一の傾きを有する湾曲ロッドにより形成された一定曲率プロファイルのベッドが続く。各ロッドの傾きを独立して調節するための手段を設けているとされている。特定の間隔の範囲及び前進速度が与えられているとされている。

特許文献４には、特許文献３と同様のロール成形システムが記載されているが、特許文献４では、ロッドの集合体は、全ロール成形サイクルを通して方向が固定され、そのため各曲げサイクル中にロッドの集合体を上下させるのに要する機械設備及び電気設備を必要としない。また、異なるパーツを作るために、ロッドの方向が変更されると、当該発明のローラ・ビームシステムは、ロッドを個別にではなく、ユニットとして再配置することを可能にする。

特許文献５には、均一な円筒状の又は湾曲した形状の所定輪郭の、連続した回転成形ロール等の成形された固体部材が記載され、これは、熱軟化したガラスシートと成形及び急冷コンベアに沿いに、実質的に一定の曲率半径のアーチ状の縦経路に沿って係合して、所望の曲率の縦成分をガラスに付与し、またガラス表面を硬化する冷却ブラストを越えて成形ガラスを運ぶ。このアーチ状の経路は、その下流端部での上方勾配を、ガラスシートが冷却コンベアに向かってスリップすることなく前進するものに限定するように配置される。少なくとも３つの特別な急冷ロールのセットは、アーチ状の経路の下流部分と置換する、一定の最大勾配の上方に傾斜した移送コンベアセクションを形成し、ここで上方勾配は滑りが発生するであろう勾配まで増大する。特別な移行急冷ロールは、急冷セクションで当てられた焼き戻し流体のブラストが、望ましくは回転する特別な移行急冷ロールとの係合による歪みを回避するのに十分に、主要なガラスシート表面を硬化する位置の下流に配置される。

特許文献６には、軟化温度でのガラスシート等のシートを塑性状態で二方向に曲げるための方法及び装置が記載されている。かかる装置は、シートに横方向の曲率を与えるために位置決めされ得るアーチ状ロッドの第１ベッドと、シートに縦方向の曲率を与えるために位置決めされ得るアーチ状ロッドの第２ベッドとを備える。有利なことには、シートを後で焼き戻す温度と少なくとも等しい温度に加熱した容器内で曲げは実施される。

特許文献７には、上向きの対向する凹面を画定するようにガラス板の移動方向に沿って湾曲した経路を画定するローラーのベッド上を移動させることにより、加熱されたガラス板を曲げることが記載されている。ガラス板は、少なくとも１０ｃｍ／秒の速度で移動し、上方からの接触なしにベッドにより湾曲させられる。ガラス板はその後焼き戻しされる。

米国特許第３，５４５，９５１号明細書 米国特許第３，８３１，２３９号明細書 米国特許第４，０５４，４３７号明細書 米国特許第４，０５４，４３８号明細書 米国特許第４，１２３，２４６号明細書 米国特許第４，２９２，０６５号明細書 米国特許第４，８２０，３２７号明細書

本発明は、ガラスシートを成形する方法に関する。より具体的には、本発明は、ガラスシートの所望の部分から不要な曲率を選択的に最小化／除去するように、ロール成形によってガラスシートを成形する方法に関する。

本発明は一般に、主要構成要素として、ガラス加熱炉と、その後の実質的に水平な第１ロール成形ゾーンと、その後の実質的に水平な第１成形ゾーンに対して所定の角度又は勾配で上方に傾斜している第２ロール成形ゾーンとを有するガラス成形システムを利用する。

ガラス成形システムは、第１の実質的に横方向に直線状の成形形状を有する一対以上の上下成形ロールと、第１ロール成形ゾーンの１つ以上の選択された位置で、第２の横方向に凸状かつアーチ状に湾曲した形状を有する一対以上の上下成形ロールとを備えることができる。

前述したように、ガラスシートを水平な第１ロール成形ゾーンに実施可能な速い速度で移送することが通常望ましいが、加熱ガラスシートが第１ロール成形ゾーンを移動する速度を変えて、生起するロール成形に選択的に影響を与えることが望ましい場合がある。例えば、ガラスシートのいくつかの部分が、例えば横方向に凸状かつアーチ状に湾曲した形状を有する成形ロールとより長い時間接触し、これによりガラスシートがより高速で横方向に凸状かつアーチ状に湾曲した形状を有する成形ロールとのより短い接触時間で移動する場合と、いくらか異なる形状を作り出すように、成形ロールの速度を下げることが有益な場合がある。横方向に凸状かつアーチ状に湾曲した形状を有する成形ロールの設置と、該成形ロールの速度、つまりガラスシートの速度を任意で低減することとにより、ガラスシートの所望の部分から不要な曲率を選択的に最小化／除去することができる。

本発明のロール成形システムの断面図である。 本発明に従って、第１の実質的に横方向に直線状の形状を有する成形ロールの輪郭図である。 本発明に従って、横方向に凸状かつアーチ状に湾曲した成形形状を有する成形ロールの輪郭図である。

本発明の上記及び他の利点は、当業者にとって添付図面を踏まえて考慮した際に、以下の詳細な説明から容易に明らかとなるであろう。

本発明は、ガラスシートを成形する方法に関し、より具体的には、ガラスシートの所望部位から不要な曲率を選択的に最小化／除去するように、ロール成形によって加熱されたガラスシートを成形する方法に関する。例えば、ガラスシートの後縁から不要な曲率を除去することができる。

この結果は、通常、少なくとも、（１）ガラスシート１０の成形を可能にするのに十分な温度までガラスシート１０を加熱するためのガラス加熱炉と、（２）実質的に水平な第１ロール成形ゾーン１６と、（３）第１ロール成形ゾーン１６に対して所定の角度又は勾配で上方に傾斜するように構成されている第２ロール成形ゾーン１８と、を一般に有するガラス成形システム（図１参照）を利用することによって達成される。

より具体的には、本発明の成形システムは、第１の水平な成形ゾーン１６内で、図２に示すような、第１の実質的に横方向に直線状の形状を有する一対以上の上下成形ロール２０、２２と、該第１の成形ゾーン内で選択された１つ以上の位置にある、図３に示すような、第２の横方向に凸状かつアーチ状に湾曲した形状を有する一対以上の上下成形ロール２４、２６とを利用する。

成形ロールの形状に加えて、発明者は、一般にガラスシート１０の１つ以上の部位と、選択的に構成した本システムの成形ロール２０、２２、２４、２６との接触時間ｔを変化させることにより、成形すべきガラスシート１０の選択された部分の形状をさらに変化し得ることを見出した。ガラスシート１０と所定の組の成形ロールとの接触時間は、成形ロールの回転速度により影響を受け、同様に様々な組の成形ロール２０、２２、２４、２６間を移動する際のガラスシート１０の速度に影響を及ぼす。本システムを従来の機械的及び電気的手段によって制御して、いずれの成形ロールの回転速度の変更も可能にするが、好ましくは、成形ロール間を移動するガラスシートの例えば速度を、速度Ｖ_１と速度Ｖ_２との間で変えさせるために、横方向に凸状かつアーチ状に湾曲した形状を有する成形ロール２４、２６の回転速度を変化させることができる。ここで速度Ｖ_２は速度Ｖ_１未満である。速度Ｖ_１は好ましくは０．３ｍ／秒と１．０ｍ／秒との間とすることができ、速度Ｖ_２は好ましくは０．０５ｍ／秒と０．３ｍ／秒との間とすることができる。ガラスシート１０の速度の増減を、ガラスシートの前縁１２又はガラスシートの後縁１４のいずれかによって引き起こすことができる。より厚いガラスを曲げることが望ましいときには、本発明のシステムを、Ｖ_１とＶ_２を等しくして運用することもできる。

前述したように、ガラスシート１０の速度の低減は、望ましくは、例えばガラスシートの前縁１２及び／又はガラスシートの後縁１４と、好ましくは第２の凸状かつアーチ状に湾曲した形状を有する、成形ロール２４、２６との間の接触時間ｔの増加になる。そのような速度Ｖ_２での接触時間ｔは、約１．５秒〜３．０秒とすることができ、一方ガラスシート１０がより速い速度Ｖ_１で移動する際の成形ロールとの接触時間ｔは、約０．５秒〜１．５秒である。発明者らは、かかる接触時間ｔのわずかな増加が、所定のガラスシートを成形するための全体のサイクルタイムに対してほとんど悪影響がなく、ガラスの形状に顕著な変化をもたらし得ることを見出した。また、本システムは、その主要構成要素に大きな変化をもたらすことなく、かかるシステム上に形成し得る多数の異なる車両用窓に顕著な柔軟性を提供する。

本発明をより明確に説明するには、第１成形ゾーンを、図１に示すように、サブゾーンＡ、Ｂ及びＣと呼ぶサブゾーンに概念的に分割することが有用である。ロール成形の分野における当業者によく理解されるように、前述の本発明の目的を達成するためには、第１の実質的に横方向に直線状の形状を有する成形ロール２０、２２と、第２の横方向に凸状かつアーチ状に湾曲した形状を有する成形ロール２４、２６との様々な組み合わせを利用することもできる。例えば、第１成形ゾーン１６のサブゾーンＡは、横方向に凸状かつアーチ状に湾曲した成形形状を有する成形ロール２４、２６を含んでもよく、一方サブゾーンＢ及びＣは、第１の実質的に横方向に直線状の形状を有する成形ロール２０、２２を含んでもよい。或いはまた、第２の横方向に凸状かつアーチ状に湾曲した形状を有する成形ロール２４、２６をサブゾーンＣに配置する一方、サブゾーンＡ及びＢにおける成形ロール２０、２２は、第１の実質的に横方向に直線状の形状を有することが有用である場合がある。さらに別の代替案においては、サブゾーンＡ及びＣが第２の横方向に凸状かつアーチ状に湾曲した形状を有する成形ロール２４、２６を含む一方、サブゾーンＢが第１の実質的に横方向に直線状の形状を有する成形ロール２０、２２を含んでよい。もちろん、成形ロールの形状の他の組み合わせも可能であり、本発明の範囲内である。

成形ロール２０、２２、２４、２６は任意の適切な材料から構成することができるが、金属材料が好ましい。成形ロールは固体、又は管状、即ちロールの外壁内にいくらかの空間を有するものとすることができる。鋼が特に好ましい。様々な目的用の被膜材、例えば繊維ガラス、ステンレス鋼メッシュ等の耐熱性及び耐摩耗性の材料を用いて成形ロールの外表面を覆ってもよい。

前述した通り、第２成形ゾーン１８は第１の実質的に水平な成形ゾーン１６に対して所定の角度又は勾配で上方に傾斜していることが好ましい。かかる配置では、ガラスシート１０を一度の操作で移動方向に対して実質的に横向きの平面に、及び移動方向に対して実質的に縦向きの平面に曲げることができる。しかしながら、本発明では横方向の曲率は所望通りに最小化／除去され、傾斜した第２成形ゾーンによってもたらされるように、所定の半径までの曲率は所望通りに縦方向に限定される。

特許法の定めに従い、本発明をその好ましい実施形態を示すと考えられるもので記載した。しかしながら、本発明は、その精神又は範囲から逸脱することなく、具体的に図示され及び記載されたようなものとは別のやり方でも実施することができることに留意するべきである。

Claims (10)

1. 前縁及び後縁を有し、成形可能とするために所定の温度まで加熱したガラスシートを供給するステップと、
   前記ガラスシートを横方向に成形するための水平な第１成形ゾーンを通って、前記ガラスシートを搬送するステップであり、前記第１成形ゾーンは、回転成形ロールの上下の組を備え、第１組の一対以上の成形ロールは第１の実質的に横方向に直線状の形状を有し、第２組の一対以上の成形ロールは横方向に凸状かつアーチ状に湾曲した形状を有する、前記ガラスシートを搬送するステップと、
   加熱した前記ガラスシートを、前記回転成形ロールによって所定の速度で前記第１成形ゾーンに搬送するステップであり、成形される前記ガラスシートの前記前縁又は前記後縁は、前記横方向に凸状かつアーチ状に湾曲した形状又は前記実質的に横方向に直線状の形状を選択的に有する成形ロールに接触し、前記前縁及び前記後縁は実質的に横方向に平坦である前記ガラスシートを搬送するステップと、
   最初に成形された前記ガラスシートを搬送して、前記水平な第１成形ゾーンに対して所定の角度又は勾配で上方へ傾斜している、隣接する第２成形ゾーンへ入れるステップと、
   を含む、ガラスシートを成形する方法。
2. 前記水平な第１成形ゾーンは、サブゾーンＡ、Ｂ及びＣに分割され、前記横方向に凸状かつアーチ状に湾曲した形状を有する成形ロールはサブゾーンＡに位置し、前記実質的に横方向に直線状の形状を有する成形ロールはサブゾーンＢ及びＣに位置する、請求項１に記載のガラスシートを成形する方法。
3. 前記水平な第１成形ゾーンは、サブゾーンＡ、Ｂ及びＣに分割され、前記横方向に凸状かつアーチ状に湾曲した形状を有する成形ロールはサブゾーンＣに位置し、前記実質的に横方向に直線状の形状を有する成形ロールはサブゾーンＡ及びＢに位置する、請求項１に記載のガラスシートを成形する方法。
4. 前記水平な第１成形ゾーンは、サブゾーンＡ、Ｂ及びＣに分割され、前記横方向に凸状かつアーチ状に湾曲した形状を有する成形ロールはサブゾーンＡ及びＣに位置し、前記実質的に横方向に直線状の形状を有する成形ロールはサブゾーンＢに位置する、請求項１に記載のガラスシートを成形する方法。
5. 前記成形ロールは、金属から構成される、請求項１に記載のガラスシートを成形する方法。
6. 前記成形ロールは、固体金属から構成される、請求項５に記載のガラスシートを成形する方法。
7. 前記成形ロールは、固体鋼から構成される、請求項６に記載のガラスシートを成形する方法。
8. 前記金属製成形ロールは、耐熱性材料で覆われている、請求項７に記載のガラスシートを成形する方法。
9. 前記金属製成形ロールは、耐摩耗性材料で覆われている、請求項７に記載のガラスシートを成形する方法。
10. 前縁及び後縁を有し、成形可能とするために所定の温度まで加熱したガラスシートを供給するステップと、
    前記ガラスシートを横方向に成形するための水平な第１成形ゾーンを通って、前記ガラスシートを搬送するステップであり、前記第１成形ゾーンは、回転成形ロールの上下の組を備え、第１組の一対以上の成形ロールは第１の実質的に横方向に直線状の形状を有し、第２組の一対以上の成形ロールは横方向に凸状かつアーチ状に湾曲した形状を有する、前記ガラスシートを搬送するステップと、
    前記ガラスシートを前記回転成形ロールによって、０．３ｍ／秒〜１．０ｍ／秒の速度で前記水平な第１成形ゾーンへ搬送し、成形される前記ガラスシートの前記前縁又は前記後縁が、前記横方向に凸状かつアーチ状に湾曲した形状を選択的に有する成形ロールに接触する時に、１．５秒〜３．０秒の間、前記ガラスシートの速度を０．０５ｍ／秒〜０．３ｍ／秒まで下げるステップであり、前記ガラスシートの前記前縁及び前記後縁は実質的に横方向に平坦である、ステップと、
    最初に成形された前記ガラスシートを搬送して、前記水平な第１成形ゾーンに対して所定の角度又は勾配で上方へ傾斜している、第２成形ゾーンへ入れるステップと、
    を含む、ガラスシートを成形する方法。
    

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