JP7415285B2 - ガラス板の曲げ成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス板の曲げ成形装置に関する。

近年の建築物、及び自動車用の窓ガラスは、デザイン上、又は機能上の要請により、様々な形状、及び曲率を有することを求められている。この要請に対応するため、ガラス板が曲げ成形装置により曲げ成形されている。ガラス板の曲げ成形装置として、上方成形型と下方成形リング型とでガラス板をプレスする装置が知られている。

特許文献１のガラス板の曲げ成形装置は、上方成形型と、フレキシブルな下方成形リング型と、下方成形リング型を変形可能面に沿って支持するための変形可能な複数の支持体とを、備える。

特許文献２のガラス板の曲げ成形装置は、上方成形型と、可動する下方成形リング型と、下方成形リング型を加熱する加熱導体を備える。

特開平７－１８７６９２号公報 特開平６－００９２３７号公報

ところで、特許文献１のガラス板の曲げ成形装置では、フレキシブルな下方成形リング型を変形可能な複数の支持体で支持するため、下方成形リング型が意図しない変形を生じる懸念がある。

特許文献２のガラス板の曲げ成形装置では、下方成形リング型が加熱導体により加熱されるため、下方成形リング型が熱膨張に起因して意図しない変形を生じる懸念がある。

下方成形リング型が変形すると、上方成形型と下方成形リング型との間隔が一定ではなくなる。間隔が一定でない場合、ガラス板が所望の形状に曲げ成形されず、またガラス板に加えられる押圧力が、ガラス板の面内で、ばらついてしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、上方成形型と下方成形リング型との間隔のばらつきを抑制することができるガラス板の曲げ成形装置を提供することを目的とする。

実施態様のガラス板の曲げ成形装置は、ガラス板の下方に位置し、前記ガラス板の縁部を支持する下方成形リング型と、前記下方成形リング型を支持する複数の支持部材と、前記ガラス板の上方に位置し、前記下方成形リング型に支持される前記ガラス板に押し付けられる、下方に向けて凸の成形面を有する上方成形型と、前記下方成形リング型を加熱する下方ヒーターと、前記下方成形リング型に取り付けられ、前記上方成形型と前記下方成形リング型との間隔を制御するスペーサと、を備え、前記下方成形リング型は平面視で３箇所以上の隅部を有する多角形形状であり、前記複数の支持部材は、前記下方成形リング型の前記隅部に配置されており、前記隅部に配置される前記複数の支持部材は、一端が前記下方成形リング型に接続されており、他端が前記複数の支持部材を支持する台座に接続されており、前記複数の支持部材の前記台座から前記下方成形リング型までの高さは固定であり、前記複数の支持部材と前記台座とが接続されている部位には、前記複数の支持部材が平面視で面内方向に移動可能なスライダー機構を備える。

本発明によれば、上方成形型と下方成形リング型との間隔のばらつきを抑制でき、ガラス板を精度よく曲げ成形できる。

図１は、本発明の実施形態の一つに係るガラス板の曲げ成形装置の概略斜視図である。 図２は、ガラス板の曲げ成形装置の下方成形リング型の組立て部分拡大斜視図である。 図３は、ガラス板の曲げ成形装置の動作を示す説明図である。 図４は、ガラス板の曲げ成形装置の動作を示す説明図である。 図５は、ガラス板の曲げ成形装置の動作を示す説明図である。 図６は、ガラス板の曲げ成形装置の概略正面図である。 図７は、ガラス板の曲げ成形装置の概略正面図である。 図８は、ガラス板の曲げ成形装置のガイド機構の拡大斜視図である。

以下、添付図面にしたがって本発明の実施形態の一つについて説明する。本発明は以下の実施形態により説明される。但し、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、実施形態以外の他の実施形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。以下、図面を参照して発明を実施するための形態を説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。本明細書中で、数値範囲を“乃至”を用いて表す場合は、“乃至”で示される上限、下限の数値も数値範囲に含むものとする。本明細書では、「上」、「下」とは、重力方向に対して用いられる。ある基準に対して重力方向を「下」、反重力方向を「上」と定義される。

以下、図面を参照して、ガラス板の曲げ成形装置の好ましい実施形態について説明する。

＜ガラス板の曲げ成形装置＞
図１は実施形態のガラス板の曲げ成形装置の構成を説明するための概略斜視図である。図１に示されるように、ガラス板の曲げ成形装置１は、下方成形リング型１０と、上方成形型３０と、を備える。下方成形リング型１０は、ガラス板Ｇの縁部を支持する。上方成形型３０は、ガラス板Ｇの略全面に押し付けられる、下方に向けて凸の成形面３２を備える。成形面３２の形状は、ガラス板Ｇを要求される形状に曲げ形成できる限り、限定されない。

上方成形型３０の成形面３２は、下方成形リング型１０に向けて湾曲した曲面形状を有している。平板状のガラス板Ｇは、成形面３２の曲面形状に沿った所望の形状に曲げ成形される。上方成形型３０は上方ヒーター３５を備える。上方ヒーター３５は、成形面３２を、例えば、３５０℃乃至５５０℃の温度範囲に加熱できる。

上方成形型３０は、例えば、中空構造で構成される。上方成形型３０は、中空構造と連通するダクト３４を備える。ダクト３４は不図示の吸引ファンに連結される。成形面３２には、中空構造に連通する複数の小孔（不図示）が形成されている。吸引ファンの吸引力により、成形面３２は、ガラス板Ｇを吸着でき、その状態を保持できる。

下方成形リング型１０は、ガラス板Ｇの縁部を下側から支持する。図１に示されるように、下方成形リング型１０は、ガラス板Ｇの輪郭に沿った形状された環状の部材である。下方成形リング型１０は、ガラス板Ｇの縁部を除き、ガラス板Ｇを支持していない。下方成形リング型１０は、下方ヒーター１３を備える。下方ヒーター１３は、下方成形リング型１０のガラス板の支持面を、例えば、３５０℃乃至６００℃の温度範囲に加熱できる。実施形態の下方成形リング型１０は４つの辺で構成されている。下方成形リング型１０を構成する辺同士が接続する箇所では隅部が構成される。但し、下方成形リング型１０の辺及び隅部の数は特に限定されず、下方成形リング型１０はガラス板Ｇの形状に応じて、平面視で３箇所以上の隅部を有する多角形形状であることが好ましい。
なお、図面の簡明化のため、図６では、上方ヒータ３５及び下方ヒータ１３の図示を省略している。

上方成形型３０と下方成形リング型１０とは対向配置される。上方成形型３０の形状及び下方成形リング型１０の形状はそれぞれ、互いに合致した形状を有している。上方成形型３０と下方成形リング型１０の形状は、ガラス板Ｇの板厚、及び所望の湾曲形状から要求されたものに合致するように形成されている。下方成形リング型１０によりガラス板Ｇを支持した状態で、下方成形リング型１０と上方成形型３０とを相対的に近づく方向に移動することにより、ガラス板Ｇがプレス成形される。ガラス板Ｇをプレスにより曲げ成形する際、ガラス板Ｇの板厚を考慮して、下方成形リング型１０と上方成形型３０との間隔が決定される。

実施形態では、下方成形リング型１０は下方ヒーター１３で加熱される。加熱された下方成形リング型１０は、ガラス板Ｇの縁部を下方成形リング型１０により支持する際、ガラス板Ｇの縁部の温度低下を抑制する。これは、ガラス板Ｇの縁部に発生する内部応力を小さく、例えば、１０ＭＰａ以下、好ましくは７ＭＰａ以下にすることを可能にする。

図１に示されるように、ガラス板の曲げ成形装置１は、下方成形リング型１０を支持する複数の支持部材１２を備える、実施形態では、支持部材１２は、下方成形リング型１０の隅部に配置されている。ガラス板Ｇをプレスする際に、上方成形型３０から押圧力を分散して支持することができれば、支持部材１２の配置位置は、特に限定されない。支持部材１２は、隅部にのみ配置されてもよいが、隅部と隅部との間にも支持部材を配置してもよい。ここで、隅部は、隅部近傍を含むことができる。

隅部に配置される複数の支持部材１２は、一端が下方成形リング型１０に接続されており、他端が複数の支持部材１２を支持する台座２０に接続されている。隅部に配置される複数の支持部材１２の台座２０から下方成形リング型１０までの高さは固定である。ここで、隅部に配置される複数の支持部材１２の高さが固定とは、上方成形型３０にガラス板Ｇをプレスする際に支持部材の高さが変化しないことをいう。固定高さの支持部材１２は下方成形リング型１０が大きく変形することを防止する。隅部の高さレベルを合わせるため、固定高さの支持部材１２は、高さ調整を行うことができる。高さ調整は、ネジを調整すること、または支持部材１２の下にシムを挿入することの少なくとも一方により達成できる。

一方、隅部と隅部との間に配置される支持部材は、高さが可変式の支持部材であってもよい。すなわち、隅部に配置される複数の支持部材１２は、高さが固定式であり、隅部と隅部の間に配置される支持部材は、高さが可変式であってもよい。例えば、高さが可変式の支持部材は、バネ等の弾性部材を備えるバネ式の構造にすることができる。高さが可変式の支持部材は、バネ等の弾性部材を備えるため、上方成形型３０にガラス板Ｇをプレスする際に、隅部と隅部の間に配置される高さが可変式の支持部材の高さが、下方成形リング型１０の変形に合わせて変化することができる。

隅部に配置される複数の支持部材１２が高さ固定式であり、隅部と隅部の間に配置される支持部材が高さ可変式であると、下方成形リング型１０において隅部の高さは変化せず、隅部と隅部の間の高さは下方成形リング型１０の変形に合わせて変化することができるため、ガラス板Ｇをプレスする際に、下方成形リング型１０が上方成形型３０から押圧力を分散して支持することができる。

ガラス板の曲げ成形装置１は、支持部材１２を支持するリング状の台座２０を備える。台座２０の下方には弾性部材２４（図６，７参照）が配置される。

実施形態のガラス板の曲げ成形装置１では、複数のスペーサ１４が下方成形リング型１０の外周側に交換可能に取り付けられる。

ガラス板の曲げ成形装置１は、下方成形リング型１０は変形方向を規制する複数のガイド機構４０を備える。ガイド機構４０は、複数の支持部材１２の間であって、下方成形リング型１０を構成する各辺の中央の位置に配置されることが好ましい。対向する各辺に配置されるガイド機構４０同志を結ぶ仮想線は、一点で交わる。２本の仮想線の交点は、下方成形リング型１０の重心位置になる。

図２は、スペーサ１４の下方成形リング型１０への組立て部分拡大斜視図である。図２に示されるように、スペーサ１４は、円板状のヘッド１４Ａと、ヘッド１４Ａに直交しヘッド１４Ａの中心から延びる円柱状の軸部１４Ｂとを備える。貫通孔１８の形成されたホルダー１６が下方成形リング型１０の外周側に設けられている。ホルダー１６と下方成形リング型１０とは一体的に形成することができる。また、ホルダー１６と下方成形リング型１０とを別体として準備し、ホルダー１６と下方成形リング型１０とを溶接により固定することもできる。

スペーサ１４の軸部１４Ｂが貫通孔１８に上から挿入される。スペーサ１４のヘッド１４Ａがホルダー１６に接触し、スペーサ１４がホルダー１６に取り付けられる。

ホルダー１６の上面と下方成形リング型１０の上面とは、ほぼ同一面を構成する。その結果、スペーサ１４のヘッド１４Ａが、下方成形リング型１０の上面より上側に突出する。

スペーサ１４が、ホルダー１６に強固に固定（例えば、溶接）されていない場合、スペーサ１４は下方成形リング型１０から容易に取り外すことができる。

例えば、図２に示されるように、スペーサ１４の軸部１４Ｂは、ホルダー１６の貫通孔１８から下側に突出する。スペーサ１４の軸部１４Ｂに、下から上に力を加えることで、スペーサ１４は容易にホルダー１６から取り外すことができる。なお、スペーサ１４の下方成形リング型１０への取り付けは上記に限定されない。スペーサ１４とホルダー１６とを溶接により取り付けることもできる。

図３乃至図５は、ガラス板の曲げ成形装置の動作を示す説明図である。上述したように、ガラス板Ｇを曲げ成形する場合、下方成形リング型１０と上方成形型３０との間隔が、プレス成形の際に、ばらつかないことが重要になる。

図３に示されるように、下方成形リング型１０と上方成形型３０とは、ガラス板Ｇを受け入れることができる距離だけ離間して配置される。ガラス板Ｇは不図示の搬送システムにより、下方成形リング型１０と上方成形型３０との間に搬送される。ガラス板の曲げ成形装置１に搬送される前に、ガラス板Ｇは、曲げ成形に適した温度まで、加熱炉（不図示）で加熱される。ガラス板Ｇは、加熱炉で６２０℃乃至６９０℃の範囲で加熱される。搬送されたガラス板Ｇの縁部が、下方成形リング型１０の上面により、下方から支持される。下方成形リング型１０と上方成形型３０とは、相対的に近づく方向に移動される。実施形態では、下方成形リング型１０が上方成形型３０に向かって移動する。なお、ガラス板の曲げ成形装置１は、加熱炉外に設置でき、また加熱炉内に設置できる。

図４に示されるように、下方成形リング型１０が上方成形型３０に向かって移動することにより、上方成形型３０の成形面３２がスペーサ１４のヘッド１４Ａに接触する。スペーサ１４が下方成形リング型１０及び上方成形型３０の移動を規制する。移動を規制することにより。下方成形リング型１０と上方成形型３０との間隔ｔがスペーサ１４により制御され、間隔ｔのばらつきが抑制される。スペーサ１４が間隔ｔを一定にするので、下方成形リング型１０の形状は、上方成形型３０に成形面３２に倣った形状になる。実施形態のガラス板の曲げ成形装置１は、ガラス板Ｇを高い精度で曲げ成形できる。上方成形型３０と下方成形リング１０の間隔ｔにより、ガラス板Ｇを曲げる力を発生させている。したがって、間隔ｔを変化させることで、ガラス板Ｇを曲げる力を制御することが可能になる。

ガラス板Ｇの端部とスペーサ１４との距離Ｌは、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。距離Ｌを３ｍｍ以上にすることは、曲げ成形中にガラス板Ｇとスペーサ１４とが接触するのを回避でき、ガラス板Ｇの損傷の発生を抑制する。距離Ｌを３０ｍｍ以下にすることは、上方成形型３０が下方成形リング型１０と比較して大きくなりすぎるのを抑制する。ガラス板の曲げ成形装置１の小型化が可能になる。

下方成形リング型１０と上方成形型３０との間隔ｔは、スペーサ１４のヘッド１４Ａの厚みによって制御される。例えば、厚みの異なるヘッド１４Ａを有する複数種のスペーサ１４を準備し、ガラス板Ｇの板厚に応じて、スペーサ１４を交換することが好ましい。ガラス板の曲げ成形装置１は、板厚の異なるガラス板Ｇの曲げ成形にも対応可能となる。

ガラス板Ｇの板厚とスペーサ１４のヘッド１４Ａの厚みとの関係は、ガラス板Ｇの板厚がスペーサ１４の厚みの７０％以上１３０％以下であることが好ましい。これは、一つのスペーサ１４が複数の板厚のガラス板Ｇに対応できることを意味する。複数の板厚のガラス板Ｇに対応することは、スペーサ１４の交換頻度を低減できる。なお、ガラス板Ｇの板厚は８５％以上１１５％以下であることがさらに好ましい。

図４に示されるように、スペーサ１４は、下方成形リング型１０とホルダー１６との境界ＢＬを跨ぐ位置に配置される。上方成形型３０からの押圧力がスペーサ１４を介して下方成形リング型１０とホルダー１６とにより支持できる。ホルダー１６のみが上方成形型３０からの圧力を受けることを回避でき、ホルダー１６が破損することを防止できる。

図５に示されるように、ガラス板Ｇの曲げ成形を終えると、下方成形リング型１０は上方成形型３０から遠ざかる方向に移動する。曲げ成形されたガラス板Ｇは、上方成形型３０に真空吸着されたままである。次いで、吸着が解除され、ガラス板Ｇは、不図示の搬送システムにより、下流の工程に搬送される。

スペーサ１４の形状は、下方成形リング型１０と上方成形型３０との間隔ｔを制御できれば、特に限定されない。例えば、ヘッド１４Ａの形状は、上から見て矩形であってもよい。スペーサ１４は、下方成形リング型１０に取り付けることができれば、軸部１４Ｂを備える必要はない。

複数のスペーサ１４は、例えば、１００ｍｍ乃至３００ｍｍの範囲で等ピッチで、下方成形リング型１０の外周側に取り付けることができる。また、５０ｍｍ乃至６００ｍｍの範囲で、不等ピッチで配置することもできる。

曲げ成形されるガラス板Ｇは、例えばフロート法、フュージョン法により平板形状に成形されたガラス板である。ガラス板は、無機ガラスであってもよい。ガラス板は、ソーダライムガラスでもよいし、アルミノシリケートガラスであってもよいし、無アルカリガラスであってもよい。ガラス板がソーダライムガラスである場合、グリーンガラスであってもよいし、クリアガラスであってもよい。

ガラス板Ｇの板厚は、好ましくは、１ｍｍ乃至５ｍｍである。但し、ガラス板Ｇの板厚は特に限定されない。また、ガラス板の大きさも特に限定されない。

ガラス板の曲げ成形装置１は、１枚のガラス板Ｇだけでなく、積層された２枚以上のガラス板Ｇを同時に曲げ成形することができる。

次に、図６及び図７は、ガラス板の曲げ成形装置１の概略正面図である。図６及び図７では、支持部材１２は内部構造を示す。また、動作の理解を容易にするためガラス板Ｇは図示していない。図６に示されるように、複数の支持部材１２が下方成形リング型１０を下方から支持する。支持部材１２は、下方成形リング型１０と連結される軸部１２Ａと、軸部１２Ａの下方に取り付けられる円盤状のスライダー１２Ｂと、スライダー１２Ｂを上下方向から挟み込む２枚のスライダープレート１２Ｃと、スライダープレート１２Ｃを囲うスライダーケース１２Ｄと、を備える。スライダー１２Ｂは、２枚のスライダープレート１２Ｃとスライダーケース１２Ｄとにより形成される空間内を移動でき、スライダー１２Ｂは、下方のスライダープレート１２Ｃの水平面内で移動できる。スライダー１２Ｂに連結される軸部１２Ａは、スライダー１２Ｂの移動に伴い移動する。実施形態では、スライダー機構は、スライダー１２Ｂと、２枚のスライダープレート１２Ｃと、スライダーケース１２Ｄとにより構成される。但し、スライダー機構は、この構造に限定されない。

スライダー機構を備える支持部材１２の動作について説明する。上述したように、下方成形リング型１０は下方ヒーターにより加熱される。加熱による熱膨張に起因して下方成形リング型１０の各辺は、矢印Ａに示す長手方向に沿って延びる。スライダー機構を備える支持部材１２は、下方成形リング型１０の熱膨張に追従して矢印Ｂに示す方向に移動する。スライダー機構を備える支持部材１２が、下方成形リング型１０の変形を制御し、意図しない変形を抑制する。

図６に示されるように、ガラス板の曲げ成形装置１は、台座２０の下方にプレス装置２２を備える。プレス装置２２は台座２０を上下方向に移動させる。実施形態のガラス板の曲げ成形装置１は、台座２０の下方で、プレス装置２２の上方に、すなわち、台座２０とプレス装置２２との間に弾性部材２４を備える。弾性部材２４は台座２０を上方に付勢する。

次に、図７に示されるように、プレス装置２２が台座２０を上方成形型３０に向けて移動させる。これにより、下方成形リング型１０が上方成形型３０に近づく。上方成形型３０の成形面３２とスペーサ１４とが接する。プレス装置２２は、弾性部材２４を縮めて弾性部材２４が予め定めた高さｈになるまで、台座２０を上方成形型３０に向けて移動させる。

ガラス板の曲げ成形装置１では、弾性部材２４の高さｈが不図示の測定手段により検出される。高さｈに達すると、下方成形リング型１０の上方向の移動が停止する。弾性部材２４は、縮むことにより、ガラスの曲げ成形時に与える力を一定量に保つと同時に、下成形リング型１０とプレス装置２２の破損を防止できる。

図８は、ガイド機構４０の拡大図である。図８に示されるように、ガイド機構４０は、下方成形リング型１０の辺の中央から下方に延びる突出部４２と、台座２０に設けられたＵ字型の受け部４４と、から構成される。突出部４２は、受け部４４の溝４４Ａの開口から受け部４４に挿入される。

ガイド機構４０の作用について説明する。Ｕ字型の受け部４４の溝４４Ａは、矢印Ｃで示す下方成形リング型１０の辺の方向と直交する方向に形成されている。受け部４４は、突出部４２が矢印Ｄに示す溝４４Ａに沿う方向の移動を許容する。一方、受け部４４は、突出部４２が、矢印Ｃに示す下方成形リング型１０の辺の延びる方向の移動を規制する。ガイド機構４０は、熱膨張により下方成形リング型１０が変形した際に、下方成形リング型１０が辺の延びる方向に沿う変形を規制し、辺に直交する方向の変形を許容する。熱膨張により下方成形リング型１０に変形が生じても、ガイド機構４０が下方成形リング型１０の変形方向を規制する。ガイド機構４０は、下方成形リング型１０の重心位置が変化することを抑制する。
なお、２０１８年１１月１９日に出願された日本特許出願２０１８－２１６５１９号の明細書、特許請求の範囲、要約書および図面の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

１・・・曲げ成形装置、１０・・・下方成形リング型、１２・・・支持部材、１２Ａ・・・軸部、１２Ｂ・・・スライダー、１２Ｃ・・・スライダープレート、１２Ｄ・・・スライダーケース、１４・・・スペーサ、１４Ａ・・・ヘッド、１４Ｂ・・・軸部、１６・・・ホルダー、１８・・・貫通孔、２０・・・台座、２２・・・プレス装置、２４・・・弾性部材、３０・・・上方成形型、３２・・・成形面、３４・・・ダクト、４０・・・ガイド機構、４２・・・突出部、４４・・・受け部、４４Ａ・・・溝

Claims (6)

1. ガラス板の下方に位置し、前記ガラス板の縁部を支持する下方成形リング型と、
   前記下方成形リング型を支持する複数の支持部材と、
   前記ガラス板の上方に位置し、前記下方成形リング型に支持される前記ガラス板に押し付けられる、下方に向けて凸の成形面を有する上方成形型と、
   前記下方成形リング型を加熱する下方ヒーターと、
   前記下方成形リング型に取り付けられ、前記上方成形型と前記下方成形リング型との間隔を制御するスペーサと、
   を備え、
   前記下方成形リング型は平面視で３箇所以上の隅部を有する多角形形状であり、前記複数の支持部材は、前記下方成形リング型の前記隅部に配置されており、
   前記隅部に配置される前記複数の支持部材は、一端が前記下方成形リング型に接続されており、他端が前記複数の支持部材を支持する台座に接続されており、前記複数の支持部材の前記台座から前記下方成形リング型までの高さは固定であり、
   前記複数の支持部材と前記台座とが接続されている部位には、前記複数の支持部材が平面視で面内方向に移動可能なスライダー機構を備える、ガラス板の曲げ成形装置。
2. 前記台座の下方にはプレス装置が配置されており、前記台座と前記プレス装置の間には、前記下方成形リング型を上方に付勢する弾性部材を備える、請求項１に記載のガラス板の曲げ成形装置。
3. 前記ガラス板の板厚が、前記スペーサの厚みの７０％以上１３０％以下である、請求項１または２に記載のガラス板の曲げ成形装置。
4. 前記ガラス板の端部と前記スペーサとの距離は、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載のガラス板の曲げ成形装置。
5. 前記下方成形リング型は、前記複数の支持部材間に前記下方成形リング型の変形方向を規制するガイド機構を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のガラス板の曲げ成形装置。
6. 前記上方成形型は、前記上方成形型を加熱する上方ヒーターを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のガラス板の曲げ成形装置。

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