JP6545372B2 - 正圧アシスト式の重力曲げ法およびこの方法に適した装置 - Google Patents

正圧アシスト式の重力曲げ法およびこの方法に適した装置 Download PDF

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Description

本発明は、ガラス板のための、正圧アシスト式の重力曲げ法、この方法に適した装置、ならびに重力曲げ法において正圧を形成するための上側の成形工具の使用に関する。
自動車用のガラスは典型的には、曲げを有している。ガラス板を曲げる一般的な方法はいわゆる重力曲げ（gravity bendingまたはsag bendingとも言われる）である。この場合、初期状態では平らなガラス板を、曲げ型の載置面上に配置する。次いでこの板を、少なくともその軟化温度まで加熱し、これにより重力の影響下でこの板は載置面上に当接する。したがって載置面の形状により、ガラス板の形状に影響を与えることができる。重力曲げにより、最終的な曲げに達することができる。このような方法は例えば、英国特許出願公告第８１３０６９号明細書（GB 813069 A）により公知である。しかしながら板形状が複雑な場合、しばしば複数の段階的な曲げ方法が用いられる。典型的には、第１の曲げステップで重力曲げにより予備曲げを形成し、最終的な形状は第２の曲げステップでしばしば、相補的な２つの曲げ型の間でプレス曲げにより形成される。このような複数の段階的な曲げ方法は例えば、欧州特許第１８３６１３６号明細書（EP 1 836 136 B1）、米国特許出願公開第２００４１０７７２９号明細書（US 2004107729 A1）、欧州特許出願公開第０５３１１５２号明細書（EP 0531152 A2）、および欧州特許出願公開第１３７１６１６号明細書（EP 1371616 A1）により公知である。
従来の重力曲げ法の欠点としては、ガラス板を効果的に軟化させるための曲げ温度が高いことと、ガラス板が所望の形状となるまでにかかる曲げ時間が長いことが挙げられる。これら両方とも製造コストを引き上げる要因となる。さらに、重力曲げ後にガラス板を重力曲げ型から、より強度に曲げられた別の下側の曲げ型へと引き渡す多段階で行われる複雑な曲げ法では、誤曲げが生じる恐れがある。引き渡し直後、ガラス板は新たな形状となる前に、３つまたは４つの点でのみ新しい曲げ型の上に載置される。この場合、これらの点における高い負荷が、反対方向での望ましくない曲げを生じさせる恐れがある（いわゆるCounterbending またはCrossbending）。
欧州特許出願公開第０７０６９７８号明細書（EP 0 706 978 A2）により、正圧によりアシストされる重力曲げ法が開示されている。この場合、曲げたい板を、下側の重力曲げ型と上側の成形工具との間に配置する。上側の成形工具により、上方のガラス表面上に正圧が形成され、これにより重力曲げ型内での板の成形が加速される。上側の成形工具は、全面的な接触面または周囲におけるフレーム状の接触面を有していてよい。成形工具は、ガラス板に直接接触することができる（「hard seal」）、またはガラス板の僅かに上方に位置することができる（「soft seal」）。
上記欧州特許出願公開第０７０６９７８号明細書（EP 0 706 978 A2）にはさらに、ガラス板上で不均一な圧力分布が生じる可能性が開示されていて、板の所定の領域は比較的高い正圧により負荷されていて、板の他の領域は比較的低い正圧により負荷されている。このために成形工具は、互いに別個の様々な部分室に分割されて、これらの部分室はそれぞれ固有のガス供給管を有している。独立的なガス供給管が複数設けられていることにより、このような工具は製造と保守整備に手間がかかる。
別の正圧アシストされる曲げ法は、例えば国際公開第２０１２／１１８６１２号（WO 2012/ 118612 A1）および米国特許出願公開第２００７／１５７６７１号明細書（US 2007/157671 A1）により公知である。
国際公開第２０１４／１６６７９３号（WO 2014/166793 A1）には、ガラス曲げ工具をライニングするための鋼を含むファブリックが開示されている。
本発明の根底を成す課題は、さらに改善された重力曲げ法およびそのために適した装置を提供することである。特に、公知の手段よりも簡単に製造でき、保守整備することができる手段により、重力曲げをアシストするための不均一な圧力分布を発生させるのが望ましい。
本発明の課題は本発明によれば、少なくとも１つのガラス板を曲げる装置であって、
少なくとも１つのガラス板をその上に配置するのに適した載置面を備えた重力曲げ型と、
前記載置面に向かい合って位置するように配置された上側の成形工具であって、前記載置面上に配置された前記少なくとも１つのガラス板の、前記載置面とは反対側の表面上に正圧を形成するのに適した上側の成形工具と、を少なくとも有しており、
前記成形工具は、前記重力曲げ型の方向に開かれた中空室を形成するカバーを有しており、さらに正圧を発生させるために前記中空室内にガスを導入する手段を備えている、装置により解決される。
前記中空室は少なくとも１つの分離壁によって少なくとも２つの部分室に分割されているので、前記ガラス板の前記表面の少なくとも２つの領域において異なる圧力を発生させることができる。前記成形工具には１つの共通のガス供給管が設けられていて、前記分離壁は前記ガス供給管まで延在している。
本発明の課題はさらに、少なくとも１つのガラス板を曲げる方法であって、以下の方法ステップ、すなわち、
（ａ）少なくとも１つのガラス板を、重力曲げ型の載置面上に配置するステップと、
（ｂ）前記ガラス板を、少なくともその軟化温度まで加熱するステップと、
（ｃ）前記少なくとも１つのガラス板の、前記載置面とは反対側の表面上に、上側の成形工具によって正圧を形成するステップであって、前記成形工具は、前記重力曲げ型の方向に開かれた中空室を形成するカバーを有しており、前記中空室内にガスを導入することにより前記正圧を形成し、前記中空室は少なくとも１つの分離壁によって少なくとも２つの部分室に分割されていて、前記分離壁は、前記成形工具の１つの共通のガス供給管まで延在しており、これにより前記表面の少なくとも２つの領域に異なる圧力を形成するステップと、
（ｄ）前記ガラス板（Ｉ）を冷却するステップと、を少なくとも有する、少なくとも１つのガラス板を曲げる方法により解決される。
上記装置と上記方法を、以下に一緒に説明する。この場合、説明と好適な構成とは装置および方法に同様に関わる。
本発明による装置によって行われる曲げ法は、正圧アシスト式の重力曲げと称することができる。従来の重力曲げ法の場合のように、重力は軟化されたガラス板に作用し、その結果、ガラス板は曲げ型に当て付けられる。しかしながらこの過程は、ガラス板に正圧を負荷することによりアシストされる。正圧により、軟化されたガラス板はいわば曲げ型内へと押され、これにより重力作用によりアシストされる。これにより、一方では変形は加速され、ガラス板の所望の形状により早く到達する。他方では、より低い温度で既に十分な変形を得ることができる。したがって、製造コストを下げ、サイクル時間を短縮することができる。
本発明により、ガラス表面上に均一な圧力分布を発生させることができる。これによりガラス板の選択された領域で、その他の領域よりも強度の曲げを形成することができる。これにより曲げ法の柔軟性は向上し、複雑な板形状を形成することができる。これは本発明の大きな利点である。
本発明による、少なくとも１つのガラス板を曲げる装置は、少なくとも１つの下側の重力曲げ型と、上側の成形工具とを有している。曲げたいガラス板を、重力曲げ型上に降ろし、重力曲げ型と上側の成形工具との間に配置する。
本発明は、少なくとも１つのガラス板を曲げさせる配列も含み、この配列は、本発明による装置と、重力曲げ型の載置面上に配置されたガラス板とを含む。
ガラス表面上の正圧は、上側の成形工具によってガラス表面上に導かれるガス流により形成される。ガスは、ガス供給管（または流入管）を介して成形工具の中空室内に流入する。中空室の重力曲げ型に面した開口を通ってガスは再び中空室から出てガラス表面上へと導かれる。分離壁はガス供給管から中空室を通って開口の領域まで延在し、中空室を少なくとも２つの部分室に分割している。換言すれば、分離壁は中空室を通るガス流を２つ以上の部分流に分ける。分離壁はガス供給管内まで延在していてよい、またはガス供給管の直前で、またはガス供給管のすぐ手前で終端していてもよい。流入横断面および流出横断面をそれぞれ適切に寸法設定することにより、部分流の各強度は様々に調節されるので、ガラス表面の様々な領域は、異なるガス流によって負荷される。
少なくとも１つの分離壁がガス供給管まで延在していることにより、この分離壁はこのガス供給管の横断面を少なくとも２つの部分横断面に、すなわち第１の供給管部分横断面と第２の供給管部分横断面とに分割する。第１の部分横断面におけるガス供給管から流れるガスは、成形工具の中空室の第１の部分室内に案内され、第２の部分横断面におけるガスは第２の部分室に案内される。
中空室のガス流出横断面は、重力曲げ型の方向で開口により規定され、通常はこの開口に相当する。少なくとも１つの分離壁はこのガス流出横断面も少なくとも２つの部分横断面に、すなわち第１の流出部分横断面と第２の流出部分横断面とに分割する。第１の部分室からのガスは第１の流出部分横断面によって案内され、第２の部分室からのガスは第２の流出部分横断面によって案内される。第２の供給管部分横断面に対する第１の供給管部分横断面の比は、第２の流出部分横断面に対する第１の流出部分横断面の比と異なる。これにより、部分室のうちの一方には、流出横断面で測定して過剰な量のガスが導入され、これによりこの部分室ではより強力なガス流が発生させられる。このガス流はさらにガラス表面の対応する領域に比較的高い正圧を発生させる。
正圧とは、本発明の意味では、周囲の圧力よりも高い圧力を意味する。成形工具は、複数の分離壁により複数の部分室を有することができる。部分室のうちの少なくとも１つが異なる正圧を発生させるならば、異なる部分室は同じ正圧を発生させてもよい。異なる正圧は特に、異なる強度のガス流として現れる。
好適な構成では、少なくとも１つの分離壁は、ガラス板の少なくとも１つの角隅の領域で、ガラス板の中央領域におけるよりも高い圧力が生じるように配置されている。これにより、典型的にはまさに角隅領域で強度の曲げを有する複雑なガラス板形状を実現することができる。さらに、「対抗曲げ」（counter bending）の現象に反作用することができる。重力曲げ後にガラス板を、別の下側の曲げ型へと引き渡す場合、このガラス板はまず、典型的には角隅領域にあるいくつかの点でのみ、新しい型の載置面上に載置されてから、さらなる曲げステップでその形状となる。載置点における強い負荷により、通常、所望の曲げ方向とは逆の望ましくない曲げが生じる恐れがある。角隅領域における重力曲げの際の比較的強い正圧により、角隅領域には過剰な曲げを設けることができ、これは、望ましくない対抗曲げにより相殺されるので、これにより実際には所望の曲げが生じる。好適には、隣接する２つの角隅の領域を、例えば上縁の両角隅または下縁の両角隅を、比較的高い圧力で負荷する。この場合、上縁および下縁という記載は、ガラス板の意図した組み込み位置に基づく。４つ全ての角隅領域に比較的高い圧力が負荷されてもよい。
第１の領域には、第２の領域よりも高い圧力が形成される。方法の好適な態様では、ガラス表面の第１の領域には、０ｍｂａｒ〜１５ｍｂａｒの、好適には２ｍｂａｒ〜１０ｍｂａｒの圧力を発生させ、ガラス表面の第２の領域には１５ｍｂａｒ〜３０ｍｂａｒの、好適には２０ｍｂａｒ〜２５ｍｂａｒの圧力を発生させる。これにより良好な結果が得られる。
特に好適な態様では、前記第１の領域はガラス板中央を含み、前記第２の領域は少なくとも１つのガラス板角隅を含む。好適には、２つの隣接する角隅のうちの１つ、例えば上縁の角隅または下縁の角隅、または全ての角隅を含む少なくとも２つの第２の領域が存在している。２つの隣接する角隅が第２の領域に配置されていて、残りの隣接する両角隅が、第３の圧力が形成される第３の領域に配置されていてもよい。
重力曲げ型は、載置面を有しており、この載置面は、少なくとも１つのガラス板をその上に配置するのに適している。載置面は、曲げられるガラス板の形状を規定する。ガラス板を、少なくともその軟化温度まで加熱すると、ガラス板は重力の影響下で載置面に当接し、これにより所望の形状となる。重力曲げ型はいわゆる下側の型で、その上に板を降ろすことができるので、載置面は、ガラス板の地面に面した下方の表面に接触する。通常、ガラス板の縁領域は、載置面から突出して周方向に延在している。
本発明は、重力曲げ型の特定の形式に限定されない。載置面は好適には凹状に形成されている。凹状の形状とはこの場合、ガラス板の角隅および縁部が、載置面と規定通りに接触した状態で、曲げ型から離れる方向に曲げられている形状を意味する。
載置面は例えば全面的に形成されていてもよく、全面的にガラス板に接触されてよい。しかしながら好適な構成では、重力曲げ型はフレーム状の載置面を有している。フレーム状の載置面だけがガラス板に直接接触し、板の大部分は工具に直接には接触していない。これにより特に高い光学的品質を有した板を形成することができる。このような工具は、リング（曲げリング）またはフレーム（フレーム型）とも呼ぶことができる。本発明の意味で「フレーム状の載置面」の概念は、全面的な型に対して本発明による工具を限定するためだけに用いられている。載置面は完全なフレームを形成する必要はなく、中断されていてもよい。載置面は、完全なフレームまたは中断されているフレームの形状で形成されている。
フレーム状の載置面の幅は好適には０．１ｃｍ〜２０ｃｍであって、特に好適には０．１ｃｍ〜５ｃｍ、例えば０．３ｃｍである。
ガラス板の、重力曲げ型とは反対側の表面は、本発明によれば正圧により負荷される。ガラス板の、重力曲げ型とは反対側の表面は上方の表面とも呼ぶことができ、重力曲げ型に面した表面は下方の表面とも呼ぶことができる。
有利な構成では、重力曲げ型と第２の下側の型との間でガラス板を引き渡すために、重力曲げ型は第２の下側の型に対して相対的に鉛直方向に移動可能である。重力曲げ型と第２の下側の型とは、複数の部分から成る曲げ工具の特別な部分である。好適には第２の下側の型もフレーム状であって凹状である。重力曲げ型は第２の下側の型の内側に配置されていてよい。これは、第２の下側の型の載置面が、重力曲げ型の載置面よりも大きな周を有していて、複数の部分から成る曲げ工具の中心に対してより大きな間隔を有していることを意味する。すなわち、第２の下側の型は、重力曲げ型を取り囲んでいる。しかしながら選択的に第２の下側の型が重力曲げ型の内側に配置されてもよい。重力曲げ型と第２の下側の型との間でガラス板を引き渡すために、重力曲げ型は第２の下側の型に対して相対的に鉛直方向に移動可能である。重力曲げプロセスの間、重力曲げ型は第２の下側の型の上側に配置され、ガラス板は重力曲げ型の載置面上に載置される。次いで、重力曲げ型は鉛直方向で第２の下側の型に向かって下方に移動させられる。この場合重要であるのは、両型の互いに対する相対移動である。この場合、実際に物理的な移動は重力曲げ型により（下方に）、または第２の下側の型により（上方に）、または両方により行うことができる。重力曲げ型の載置面が第２の下側の型の載置面より下に配置されるとすぐに、ガラス板は、第２の下側の型の載置面上に載置され、重力曲げ型の載置面は解放される。これにより、ガラス板は重力曲げ型から第２の下側の型へと引き渡される。第２の下側の型は、好適な構成では、同じく重力曲げ型であるが、第１の重力曲げ型よりも強度の曲率を有している。
好適には、第２の下側の型の載置面は、重力曲げ型の載置面とは異なるジオメトリ、特に異なる曲率を有している。第２の下側の型は、より複雑な、通常はより強度に曲げられたガラス板形状を得るため、別の曲げステップのために設けられている。引き渡しの瞬間、ガラス板は、重力曲げ型により規定された曲げを有しているので、ガラス板は、引き渡し後は、通常は板の角隅領域にある、いくつかの点でのみ第２の下側の型の上に載置される。次いで行われる曲げステップの間に初めて、ガラス板は、第２の下側の型の載置面によって規定される曲げを施され、次いで載置面全体の上に載置される。引き渡し後、載置点における強度の負荷により、望ましくない曲げが生じる恐れがある。通常、ガラス板の上面は凹状の面である。下方からの点状の圧力により、この基本的な曲げ方向とは逆の曲げが生じ、局所的に上面の凸状の曲げが形成される恐れがあり、または少なくとも所望の予備曲げに反作用する恐れがある。このことは、この関連では対抗曲げ（counter bendingまたはcross bending）と言われる。この作用は本発明による上側の成形工具により、対抗曲げされる領域、典型的には角隅領域を、重力曲げの際に比較的高い正圧により負荷し、結果として強度に曲げることにより、相殺することができる。したがって局所的に、実際に所望される予備曲げよりも強度の曲げを形成することができ、このような曲げは、引き渡し後の対抗曲げにより再び相殺される。
上側の成形工具は、曲げプロセス中、重力曲げ型の載置面に向かい合って配置されており、したがってガラス板を重力曲げ型と成形工具との間に配置することができる。上側の成形工具は、載置面上に配置されたガラス板の、載置面とは反対側の表面上に正圧を形成するのに適している。成形工具は、全面的な接触面を有する型としてではなく、中空型として形成されている。成形工具は、例えば金属薄板から製造されたカバーを有している。カバーは、中空室を形成するように成形されている。中空室は閉鎖された中空室ではなく、重力曲げ型に面した大面積の開口を有している。この工具を鐘形またはフード状と称することもできる。
さらに、本発明による装置は、重力曲げ型と成形工具とを互いに相対的に移動させる手段を有している。これにより、重力曲げ型と成形工具とは、ガラス板を重力曲げ型上に載置した後、成形工具をガラス板に接触させるように互いに接近させられる。この接近は、重力曲げ型の移動、成形工具の移動、またはその両方の移動により行うことができる。好適な構成では、成形工具が移動させられてガラス板上に降ろされ、重力曲げ型は垂直移動を行わない。
本発明による装置はさらに、ガラス板を軟化温度まで加熱する手段を有している。典型的には、重力曲げ型と上側の成形工具とは加熱可能な曲げ炉内に、または加熱可能な曲げ室内に配置されている。加熱のためにガラス板を別個の室内に、例えばトンネル炉内に通すこともできる。
成形工具の中空室内にガスを導入することにより正圧が形成される。このために成形工具は、中空室内にガスを導入するための手段を備えていて、これにより正圧が形成される。このために好適には、外部周辺から中空室内に通じるガス供給管としての管（流入管）がカバー内に挿入されている。この管を介して中空室内にガスを導入する。ガスは好適な態様では、安価に形成することができるので、空気、特に圧縮空気である。しかしながら原則的には、例えば二酸化炭素または窒素のような別のガスを使用することもできる。空気は、任意の形式で管を通して中空室内に、例えばベンチュリノズルまたはベンチレータによって圧送することができる。
流入ガスは好適には、通常は高温で行われる曲げプロセスの際にガラス板を冷やさないように、加熱されている。ガスの温度は好適には、ガラス板の温度にほぼ相当する。
中空室内には、管出口に向かい合って位置するように、特に管出口のすぐ下に位置する中空室の部分室内に、そらせ板が配置されていてよく、これによりガス流はガラス表面に直接には衝突しない。その代わりに、流入ガスはそらせ板に衝突する。これにより、流入ガスがガラス板に直接衝突することが阻止され、部分室全体に、もしくはガラス板の、この部分室に配置された表面領域上に、均一な正圧を形成することができる。
カバーは好適には、最大５ｍｍの材料厚さを有しており、特に好適には２ｍｍ〜４ｍｍの材料厚さを有している。このような僅かな材料厚さにより、成形工具の重量を僅かであるように維持することができる。カバーは好適には鋼または特殊鋼から成る。
成形工具は、板の上方の表面に直接接触することができる、または直接接触せずに、ガラス板上方に適切な僅かな間隔を置いて位置することができる。
好適な構成では、成形工具をシールリップによってガラス板に接触させる。シールリップによって成形工具とガラス板との間に一貫した接続を形成することができ、これにより、より高い正圧を形成することができる。これによりガラス曲げ法のより高い効果が得られる。さらにシールリップにより、ガラスにおける損傷の危険は、金属の成形工具がガラス板に直接接触するものよりも減じられる。
この好適な構成では、成形工具には少なくとも１つのシールリップが備えられている。シールリップは、曲げたいガラス板の上方の表面に接触するために用いられる。シールリップは、カバーの周方向に延在する縁区分に配置されていて、特に、縁区分の、中空室に面した表面上に配置されている。成形工具の中空室は、本発明によれば重力曲げ工具へと、かつガラス板に向かって開放されており、ガラス板によってシールリップを介していわば閉鎖される。これにより中空室内においてガラス板の上方の表面上に正圧を効果的に形成することができる。縁区分とは、カバーの、縁に配置された領域を称し、シールリップは通常、カバーの側縁に対して間隔を有している。
シールリップは、ガラス板の縁領域でガラス板を取り囲むようにガラス板に接触しているので、上方の表面の大部分に本発明による正圧を形成することができる。シールリップとガラス板の表面との接触領域は好適には、ガラス板の側縁に対して最大２０ｃｍの間隔を有しており、特に好適には最大１０ｃｍの間隔を有している。正圧は好適には、表面の少なくとも８０％に形成され、この場合、表面の正圧によって負荷されない領域は縁領域に配置されていて、シールリップに取り囲まれた領域の外側にある。
シールリップは好適には、フェルトまたはフリースから製造されている。特に好適には、フェルトまたはフリースの内部には、シールリップを重くするために線材が配置されている。これによりシールリップを確実にガラス表面との接触状態に保持することができる。フェルトストリップまたはフリースストリップを、例えば線材の周りに巻き付けることができる。フェルトまたはフリースは好適には金属を含む、特に好適には特殊鋼を含む。フェルトまたはフリースは好適には金属含有フェルトまたは金属フリースであり、特に好適には特殊鋼含有フェルトまたは特殊鋼フリースである。この材料は一方では、工業的大量生産のために十分な安定性を有していて、他方ではガラス表面を損傷させないように十分に柔らかい。フェルトまたはフリースの材料厚さは、好適には０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、特に好適には１ｍｍ〜５ｍｍである。
線材（おもり紐）は好適にはガラス繊維および／または金属繊維、特に好適にはガラス繊維・金属繊維混合物を含んでいる。線材の厚さは、好適には１ｍｍ〜１００ｍｍ、特に好適には５ｍｍ〜３０ｍｍである。
場合によってはシールリップが配置されているカバーの縁区分は、好適な構成では、成形工具の所定の配置で下方に向けられている。この縁区分は好適にはほぼ鉛直に配置されている。下方に向けられている縁区分はしばしばスカートとも呼ばれる。カバーの側縁は、下方に向けられた縁区分の端部に配置することができ、下方に向けることができる。しかしながら、例えば、縁区分の端部が屈曲されて、側縁が下方を向いていない場合に、機能が損なわれることはない。
本発明の好適な構成では、装置は、曲げ時にカバーの前記縁区分が、または少なくともその下方に向けられた部分が、曲げたいガラス板の表面の上方に完全に配置されているように寸法設定され、構成されている。この場合、ガス流出開口の広がりは、好適にはガラス表面の広がりよりも小さいので、ガス流全体が正圧の形成のために利用され、このことは効率の点で有利である。ガラス表面が（カバー自体によって、またはシールリップによって）直接接触されると、中空室をシールする力が直接ガラス表面上に作用する。このことはやはり効率にとって有利である。
本発明の別の好適な構成では、装置は、曲げ時に縁区分が、曲げたいガラス板を取り囲むように寸法設定され、構成されている。縁区分（「スカート」）は、すなわちガラス板にいわばオーバーラップし、これによりガラス板は少なくとも平らな初期状態では、成形工具の中空室の内側に完全に配置されている。ガラス板が中空室内に嵌められているならば、成形工具を、曲げたいガラス板のサイズに合わせる必要はなく、様々なサイズの様々なガラス板を同じ工具で処理することができるという利点がある。
本発明の利点は、正圧アシストにより、従来の重力曲げの場合よりも早期に所望の板形状に達することができることにある。これにより、工業的大量生産においてより短いサイクル時間を実現することができる。
正圧は、好適な構成では、最大１００秒の、好適には最大６０秒の、特に好適には最大３０秒の時間にわたって、ガラス板の上方の表面上に形成される。正圧が表面上に形成される時間は、例えば５秒〜３０秒であってよい。
本発明の別の利点は、正圧アシストにより、従来の重力曲げの場合よりも低い温度で曲げることができることにある。これにより曲げ室は比較的低い程度で加熱すればよいので、エネルギを削減できる。窓ガラスとして典型的なガラスであるソーダ石灰ガラスは、通常約６３０℃で曲げられる。本発明による正圧アシストにより、より低い温度で既に、例えば６１０℃で十分な速度で曲げることができる。したがって、ガラス板がソーダ石灰ガラスを含む、またはソーダ石灰ガラスから成る場合には、ガラス板が加熱される最大温度は、好適な態様では６３０℃未満であり、有利には６２０℃未満である。
しかしながら曲げたいガラス板は、ホウケイ酸ガラスまたは石英ガラスのような別の種類のガラスを含んでいてもよい。ガラス板の厚さは、通常、０．２ｍｍ〜１０ｍｍ、好適には０．５ｍｍ〜５ｍｍである。
方法ステップのシーケンスは、軟化温度を超過して初めて、正圧を発生させる措置がとられると解釈するものではない。むしろガラス板は、加熱中既に正圧によって負荷されてもよい。正圧は、確かに軟化温度に到達した後で初めてその効果を発揮できるが、しかしながら方法技術的な理由から、正圧を継続的に形成する方が容易な場合もある。
本発明による正圧アシスト式の重力曲げは、唯１つの曲げステップであってよい、または別の曲げステップの前後に行われる、複数段階から成る曲げ法の一部であってもよい。例えば、正圧アシストされた重力曲げとガラス板の冷却との間に別の曲げステップが、例えば重力曲げ、プレス曲げ、吸引曲げによって行われてよい。このためにガラス板を、本発明による重力曲げ型から別の曲げ型へと引き渡すことができる。
ガラス板の冷却は、本発明による重力曲げ型上で行われてよく、または板が引き渡される別の型の上で行われてもよい。冷却は、周囲温度で、または積極的な冷却により行われてよい。
本発明による重力曲げ型は可動に形成することができ、例えば台車上に置かれていてよい。したがって、重力曲げ型上にある曲げたいガラス板を、上側の成形工具の下方に搬送することができる。加熱のために重力曲げ型を炉に通すことができ、この場合、ガラス板は曲げ温度まで加熱される、または少なくとも予備加熱される。加熱と、正圧アシストされる曲げとを、１つの曲げ炉の異なる室へと空間的に分離することにより、板を曲げ室で初めて加熱する場合よりも高いサイクル時間が達せられる。通常、曲げ温度は５００℃〜７００℃、好適には５５０℃〜６５０℃である。
特に好適な方法の別の態様では、ガラス板を、本発明による正圧アシスト式の重力曲げ後に、別の下側の型へと引き渡す。このような引き渡しは好適には複数部分から成る曲げ工具により行われる。この曲げ工具では、前述したように、異なる曲げ型の相対的な鉛直運動により板の引き渡しが行われる。次いでガラス板には好適にはさらなる曲げステップが行われる。これは好適には、第２の下側の型上でのさらなる重力曲げステップである。この場合、より高い温度にするために、または一時的な冷却を補償するために、ガラス板は好適には再び加熱される。しかしながら選択的にはさらなる曲げステップは、第２の下側の型と相補的な上側のプレス曲げ型との間のプレス曲げステップであってもよい。
本発明の特に好適な構成では、２つの重力曲げステップにより、ガラス板の複雑な予備曲げが行われ、続くプレス曲げステップにおいて最終的な板形状に達する。したがって特に複雑な板ジオメトリを実現することができる。特に適した方法は、欧州特許第１８３６１３６号明細書（EP 1836136 B1）に記載されている。この方法では、ガラス板縁部に空気流を付与することにより、ガラス板を上側の型によって重力曲げ型から持ち上げる。次いで、ガラス板をこの上側の型と下側のフルモールドとの間に配置する。この下側の型には、ガラス板に吸引作用を加えるための穴が形成されている。
複数の、例えば互いに重ねられた２つのガラス板も、本発明による装置および本発明による方法によって同時に曲げることができる。このことは、２つの個別の板がラミネートされて後に１つの複層ガラスとされるべき場合に特に所望され、これによりその形状が互いに最適に適合される。これらのガラス板はこのために互いに面状に重ねられて配置され、一緒に同時に合同に曲げられる。ガラス板の間には、分離手段、例えば分離パウダ、またはファブリックが配置されるので、ガラス板を曲げ後に互いに分離させることができる。好適な態様では、この方法は、互いに重ねられた複数の、特に２つのガラス板で適用される。
本発明はさらに、重力曲げプロセスをアシストするための、上側の成形工具の使用であって、前記成形工具は、重力曲げ型の方向に開かれた中空室を形成するカバーを有しており、前記成形工具によって前記中空室内にガスを導入することにより、曲げたいガラス板の、前記重力曲げ型とは反対側の表面上に正圧を発生させ、前記中空室は少なくとも１つの分離壁によって少なくとも２つの部分室に分割されており、前記分離壁は前記成形工具の１つの共通のガス供給管まで延在しており、これにより前記表面の少なくとも２つの領域に異なる圧力を発生させる、上側の成形工具の使用を含む。
以下に、本発明を図面および実施例につき詳しく説明する。図面は概略図であって、正確な縮尺ではない。図面は本発明を限定するものではない。
本発明による上側の成形工具の構成を示す断面図である。 図１の区分Ｚを拡大して示す図である。 本発明による方法の実施中における本発明による装置を示す断面図である。 本発明の方法の実施中における本発明による上側の成形工具の別の構成を示す断面図である。 本発明による方法の実施態様のフローチャートを示す図である。
図１および図２には、本発明による成形工具３の詳細がそれぞれ示されている。この成形工具３はカバー８を有しており、このカバー８は、僅か３ｍｍの厚さの鋼薄板から成っている。これにより成形工具３は僅かな重量しか有していない。カバー８は中空室を形成していて、この中空室５は、下方に向かってガラス板の方向で開かれている。カバー８の縁区分４はほぼ鉛直に延在している（いわゆる「スカート」）。
カバー８には真ん中にガス供給管６（流入管）が備えられており、このガス供給管６を介して加熱された圧縮空気が中空室５内へと流入することができ、これにより重力曲げプロセス中にガラス板の表面上に正圧が形成される。成形工具３は、中空室を部分室に分割する分離壁１２を備えている。２つの分離壁１２が示されていて、これらの分離壁１２は中空室を１つの中央の部分室５．１と２つの外側の部分室５．２，５．３とに分割している。図示した横断面は、成形工具の側縁の近傍で延在しており、部分室５．２，５．３は、成形工具の角隅に配置されている。
分離壁１２は、ガス供給管６内にまで延在しており、ここから中空室を通って出口開口の領域まで延在している。ガス供給管６を通って流入するガス流は、分離壁１２によって部分流に分割され、部分流はそれぞれ部分室５．１，５．２，５．３内へ流入する。流入横断面および流出横断面を適切に分割することにより、過剰に多量のガスが外側の部分室５．２，５．３内に流入するので、これらの部分室５．２，５．３を通して、中央の部分室５．１を通してよりも高い正圧をガラス表面上に形成することができる。したがって、ガラス板の、これらの部分室５．２，５．３に配置されている領域、すなわち角隅領域は、部分室５．１に配置されているガラス板の中央領域よりも強力に曲げられる。したがって複雑なガラス板ジオメトリを形成することができる。ガス供給管６の横断面は分離壁１２によって部分横断面に分割される。同じく、中空室の開口の横断面も分離壁１２によって部分横断面に分割される。中央の部分室５．１の供給管部分横断面に対する外側の部分室５．２，５．３の供給管部分横断面の各比は、中央の部分室５．１の流出部分横断面に対する外側の部分室５．２，５．３の流出部分横断面の各比よりも大きい。
中央の部分室５．１は、ガス供給管６のすぐ下に配置されているので、流入するガスはガラス板表面に直接衝突する。このことは望ましくない曲げ作用につながる恐れがある。このことを回避し、部分室５．１内に均一な正圧を形成するために、部分室５．１にはそらせ板１１が、流入管６の開口に向かい合って位置するように配置されていて、流入空気はこのそらせ板１１に衝突する。
縁区分４には、すなわち中空室に面した側に、シールリップ７が取り付けられている。周方向に延在するシールリップ７は、材料厚さ３ｍｍの特殊鋼フリース９から製造されている。特殊鋼フリース９のストリップ部分は、線材若しくは紐材１０の周りに配置される。したがってこの線材は、シールリップ７の内側に配置されていて、シールリップ７のおもりとして機能する。線材１０は、ガラス繊維と金属繊維の混合物から成っていて、直径２０ｍｍのほぼ円形の横断面を有している。このようなシールリップ７は、中空室の良好なシールを保証し、ガラス板Ｉの損傷を回避するのに十分フレキシブルであり、工業的に使用できる程度に十分安定的である。
図３には、ガラス板Ｉを曲げるための本発明による方法の実施中における本発明による装置が示されている。初期状態では平らなガラス板Ｉが、重力曲げ型１のフレーム状の載置面２上に降ろされる（図３ａ）。重力曲げにおいて通常であるように、ガラス板Ｉを、少なくとも軟化温度に相当する曲げ温度まで加熱する。軟化されたガラス板Ｉは、重力の影響下で、載置面２に密着する（図３ｂ）。
本発明によれば、重力曲げは上側の成形工具３によってアシストされる。上側の成形工具３は、ガラス板Ｉの、載置面２とは反対側の、上方に向いた表面Ｏ上に正圧を形成する。上側の成形工具３は、鐘形のまたはフード状の工具であって、ガラス板Ｉに面している中空室５を有している。上側の成形工具３は、ガラス板Ｉの上方の表面Ｏに周方向に延在するシールリップを介して接触しているので、ガラス板Ｉは中空室を閉鎖している。中空室内に流入する圧縮空気により、表面Ｏ上に正圧が形成される。図１につき上述したように、中空室は分離壁１２によって部分室５．１，５．２，５．３に分割されている。
ガラス板Ｉの変形は、重力の影響下で正圧によりアシストされる。これにより、より低い曲げ温度およびより短時間で既に所望の形状が得られる。中空室を部分室５．１，５．２，５．３に分割することにより、表面Ｏ上に不均一な圧力分布が生じる。ガラス板Ｉの角隅の領域の正圧（例えば２０ｍｂａｒ）は、中央の領域の正圧（例えば８ｍｂａｒ）よりも大きい。したがって角隅ではより迅速かつ強力に曲げることができる。
上側の成形工具３のガラス板Ｉへの接触がシールリップ７を介して行われ、これにより中空室の効果的な閉鎖が行われるので、有利には高い正圧を形成することができる。ガラス板Ｉが、成形工具３の剛性的な金属カバーではなくて柔軟なシールリップ７によって接触することにより、ガラス板Ｉの損傷またはガラス板Ｉの光学的な品質の低下を回避できる。カバー８の鉛直の縁区分４とシールリップ７とは、ガラス板Ｉの上方に完全に配置されている。したがって縁区分４は曲げの際に表面Ｏに向けられている。上側の成形工具３により形成される押圧力は表面Ｏに直接作用するので、中空室の効果的なシールが得られ、高い正圧を形成することができる。
重力曲げ型１は、この重力曲げ型１の他に第２の下側の型１３を有する多部分から成る曲げ工具の部分である。第２の下側の型１３は、本発明による正圧アシスト式の重力曲げに続く、さらなる重力曲げステップのために設けられている。重力曲げ型１は、ガラス板Ｉの第１の予備曲げのために用いられ、第２の下側の型１３は、より強度のさらなる曲げのために設けられている。第２の下側の型１３もフレーム状で凹状の載置面を有しているが、重力曲げ型１の載置面２とは異なる曲率を有している。第２の下側の型１３は、第２の下側の型１３を取り囲む重力曲げ型１の内側に配置されている。重力曲げ型１と第２の下側の型１３とは鉛直方向で互いに相対的に移動可能である。まず重力曲げ型１が第２の下側の型１３の上側に配置され、これによりガラス板Ｉが載置面２上に載置される。重力曲げ終了後、重力曲げ型１は鉛直方向に下方に動かされ、第２の下側の型１３よりも下方に移動する。これにより、ガラス板Ｉは重力曲げ型１から第２の下側の型１３へと引き渡される（図３ｃ）。この時点では、ガラス板Ｉの曲率は第２の下側の型１３の載置面の曲率にまだ相当していないので、ガラス板Ｉはまずは、点でのみ、典型的にはガラス板角隅の領域において載置される。これは、望ましくない対抗曲げ（counter bending）につながる恐れがあり、ガラス板Ｉは載置点でいわば上方に向かって押され、これにより極端な場合では局所的に、上方の表面Ｏに凸状の曲げが形成される。先行して行われる重力曲げステップにおいて角隅領域が強く曲げられることにより、この作用は相殺することができる。ガラス板Ｉの該当領域は過剰に曲げられ、この過剰曲げは対抗曲げを相殺する。この結果、実際に所望のガラス板形状が得られる。本発明による方法により、極めて複雑なガラス形状が実現できる。
この曲げ法は例えば、単一のガラス板Ｉにつき示されている。しかしながらこの方法は、合同の一緒に曲げられる互いに重ねられて位置する２つのガラス板においても実施することができる。両ガラス板が、次いでラミネートされて複層ガラスとされるべき場合にはこのことは特に有利である。
図４には、本発明の方法の実施中における本発明による上側の成形工具３の別の構成が示されている。この場合も、カバー８は鉛直に延在する縁区分４を有している。しかしながら成形工具３はより大きく形成されているので、鉛直の縁区分４は、ガラス板Ｉを取り囲み、これによりガラス板Ｉは中空室内に配置されている。付加的なシールリップ７は縁区分からガラス板Ｉの表面Ｏへと延在している。
この構成は、上側の成形工具３を所定の形式の板のために特別に製造する必要がないという利点を有している。その代わりに、様々なサイズのガラス板Ｉでも同じ成形工具３によって曲げることができる。
図５は、本発明による方法の実施例をフローチャートで示している。図３に示した重力曲げおよび第２の下側の型１３への引き渡しに続いて、ガラス板Ｉのさらなる加熱、および第２の下側の型１３におけるさらなる重力曲げステップが行われる。
重力曲げに続いて別の曲げステップを、例えば欧州特許第１８３６１３６号明細書（EP 1836136 B1）に記載のプレス曲げステップを継続させることができる。
例
実験で、従来の重力曲げを、本発明による不均一な圧力分布を有する正圧アシスト式の重力曲げと比較した。ガラス板Ｉが重力曲げ型１から第２の下側の型１３へと引き渡された後、いわゆる対抗曲げ（counter bending）の程度が調査された。この効果は図面につき上述した。本発明による方法では、対抗曲げに対してガラス板の角隅領域における比較的高い正圧が作用した。
測定された対抗曲げの平均値が表１にまとめられている。
Figure 0006545372
この表からわかるように、本発明の装置による本発明の方法により、望ましくない対抗曲げが効果的に減じられる。さらに、正圧アシストにより、重力曲げはより短時間で終了し、比較的低温で行うことができる。これは本発明の大きな利点である。
１ 重力曲げ型
２ 重力曲げ型１の載置面
３ 上側の成形工具
４ 成形工具３の縁区分
５．１ 成形工具３の中空室の第１の部分室
５．２ 成形工具３の中空室の第２の部分室
５．３ 成形工具３の中空室の第３の部分室
６ 成形工具３のガス供給管（流入管）
７ 成形工具３のシールリップ
８ 成形工具３のカバー
９ シールリップ７のフェルト／フリース
１０ シールリップ７の線材
１１ 成形工具３のそらせ板
１２ 成形工具３の分離壁
１３ 第２の下側の型
Ｉ ガラス板
Ｏ 載置面２とは反対側の、ガラス板Ｉの上方の表面
Ｚ 成形工具３の拡大区分

Claims (14)

  1. 少なくとも１つのガラス板（Ｉ）を曲げる装置であって、
    少なくとも１つのガラス板（Ｉ）をその上に配置するのに適した載置面（２）を備えた重力曲げ型（１）と、
    前記載置面（２）に向かい合って位置するように配置された上側の成形工具（３）であって、前記載置面（２）上に配置された前記少なくとも１つのガラス板（Ｉ）の、前記載置面（２）とは反対側の表面（Ｏ）上に正圧を形成するのに適した上側の成形工具（３）と、を少なくとも有しており、
    前記成形工具（３）は、前記重力曲げ型（１）の方向に開かれた中空室を形成するカバー（８）を有しており、正圧を発生させるために前記中空室内にガスを導入する手段を備えており、前記中空室は少なくとも１つの分離壁（１２）によって少なくとも２つの部分室（５．１，５．２）に分割されていて、前記表面（Ｏ）の少なくとも２つの領域において異なる圧力を発生させることができ、
    前記成形工具（３）には１つの共通のガス供給管（６）が設けられていて、前記分離壁（１２）は前記ガス供給管まで延在しており、
    前記成形工具（３）は、前記カバー（８）の縁区分（４）に配置された、前記少なくとも１つのガラス板（Ｉ）の、前記載置面（２）とは反対側の前記表面（Ｏ）に接触するためのシールリップ（７）を備えている、少なくとも１つのガラス板（Ｉ）を曲げる装置。
  2. 前記少なくとも１つの分離壁（１２）は、
    前記ガス供給管（６）の横断面を少なくとも１つの第１の供給管部分横断面と第２の供給管部分横断面とに分割し、この場合、前記第１の部分横断面におけるガスは前記第１の部分室（５．１）内へ、前記第２の部分横断面におけるガスは前記第２の部分室（５．２）内へ導入され、
    前記分離壁（１２）はさらに、前記中空室のガス流出横断面を少なくとも１つの第１の流出部分横断面と第２の流出部分横断面とに分割し、この場合、前記第１の部分室（５．１）からのガスは前記第１の流出部分横断面を通って、前記第２の部分室（５．２）からのガスは前記第２の流出部分横断面を通って案内され、この場合、前記第２の供給管部分横断面に対する前記第１の供給管部分横断面の比は、前記第２の流出部分横断面に対する前記第１の流出部分横断面の比と異なる、
    請求項１記載の装置。
  3. 前記少なくとも１つの分離壁（１２）は、前記ガラス板（Ｉ）の少なくとも１つの角隅の領域で、前記ガラス板（Ｉ）の中央の領域におけるよりも高い圧力が生じるように配置されている、請求項１または２記載の装置。
  4. 前記重力曲げ型（１）は、フレーム状で凹状の載置面（２）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
  5. 前記重力曲げ型（１）と第２の下側の型（１３）との間で前記ガラス板（Ｉ）を引き渡すために、前記重力曲げ型（１）は前記第２の下側の型（１３）に対して相対的に鉛直方向に移動可能である、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
  6. 前記シールリップ（７）は、金属含有のフェルトまたはフリース（９）から製造されていて、このフェルトまたはフリースの内部には、ガラス繊維および／または金属繊維を含む線材（１０）が配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
  7. 前記縁区分（４）は下方に向けられていて、好適にはほぼ鉛直に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
  8. 前記カバー（８）は最大５ｍｍの材料厚さを有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
  9. 少なくとも１つのガラス板（Ｉ）を曲げる方法であって、以下の方法ステップ、すなわち、
    （ａ）少なくとも１つのガラス板（Ｉ）を、重力曲げ型（１）の載置面（２）上に配置するステップと、
    （ｂ）前記ガラス板（Ｉ）を、少なくともその軟化温度まで加熱するステップと、
    （ｃ）前記少なくとも１つのガラス板（Ｉ）の、前記載置面（２）とは反対側の表面（Ｏ）上に、上側の成形工具（３）によって正圧を形成するステップであって、前記成形工具（３）は、前記重力曲げ型（１）の方向に開かれた中空室を形成するカバー（８）を有しており、前記カバー（８）の縁区分（４）には、前記少なくとも１つのガラス板（Ｉ）の前記表面（Ｏ）に接触するためのシールリップ（７）が配置されており、前記上側の成形工具（３）を前記少なくとも１つのガラス板（Ｉ）の前記表面（Ｏ）に前記シールリップ（７）を介して接触させて、前記中空室内にガスを導入することにより前記正圧を形成し、前記中空室は少なくとも１つの分離壁（１２）によって少なくとも２つの部分室（５．１，５．２）に分割されていて、前記分離壁は、前記成形工具（３）の１つの共通のガス供給管（６）まで延在しており、これにより前記表面（Ｏ）の少なくとも２つの領域に異なる圧力を形成するステップと、
    （ｄ）前記ガラス板（Ｉ）を冷却するステップと、
    を少なくとも有する、少なくとも１つのガラス板（Ｉ）を曲げる方法。
  10. 前記表面（Ｏ）の第１の領域には、０ｍｂａｒ〜１５ｍｂａｒの、好適には２ｍｂａｒ〜１０ｍｂａｒの圧力を発生させ、前記表面（Ｏ）の第２の領域には１５ｍｂａｒ〜３０ｍｂａｒの、好適には２０ｍｂａｒ〜２５ｍｂａｒの圧力を発生させる、請求項９記載の方法。
  11. 前記表面（Ｏ）の前記第１の領域は前記ガラス板の中央部を含み、前記表面（Ｏ）の前記第２の領域は少なくとも１つのガラス板角隅領域を含む、請求項１０記載の方法。
  12. 前記方法ステップ（ｃ）の後に前記重力曲げ型（１）を鉛直方向で、第２の下側の型（１３）に向かって下方へと動かして、前記ガラス板（Ｉ）を前記重力曲げ型（１）から前記第２の下側の型（１３）へと引き渡す、請求項９から１１までのいずれか１項記載の方法。
  13. 次いで前記ガラス板（Ｉ）に、前記第２の下側の型（１３）において、さらなる重力曲げを施す、請求項１２記載の方法。
  14. 重力曲げプロセスをアシストするための、上側の成形工具（３）の使用であって、前記成形工具は、重力曲げ型（１）の方向に開かれた中空室を形成するカバー（８）を有しており、前記カバー（８）の縁区分（４）には、曲げたいガラス板（Ｉ）の、前記重力曲げ型（１）とは反対側の表面（Ｏ）に接触するためのシールリップ（７）が配置されており、前記上側の成形工具（３）を前記曲げたいガラス板（Ｉ）の前記表面（Ｏ）に前記シールリップ（７）を介して接触させて、前記成形工具（３）によって前記中空室内にガスを導入することにより、前記曲げたいガラス板（Ｉ）の前記表面（Ｏ）上に正圧を発生させ、前記中空室は少なくとも１つの分離壁（１２）によって少なくとも２つの部分室（５．１，５．２）に分割されており、前記分離壁は前記成形工具（３）の１つの共通のガス供給管（６）まで延在しており、これにより前記表面（Ｏ）の少なくとも２つの領域に異なる圧力を発生させる、上側の成形工具（３）の使用。
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