JPH0474729A - ガラス板の曲げ成形方法の選定方法及びガラス板の曲げ成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ガラス板の曲げ成形方法の選定方法及びガラ
ス板の曲げ成形方法に関する。

［従来の技術］ 一般に１合せガラスは、二枚の合せ素板ガラスをポリビ
ニールブチラール膜等のプラスチック中間膜で積層した
ものであり、安全上の観点から特に自動車の風防窓であ
るフロントガラスとして広く利用されている。

ところで、この種の合せガラスは、通常自動車のデザイ
ン上の理由から湾曲状のものが要求されるため、合せガ
ラス用の二枚の合せ素板ガラスについては平板状のもの
を適宜曲げ成形することが必要になる。このとき、両合
せ素板ガラスを別々に成形すると、両合せ素板ガラスの
曲面形状が微妙に異なってしまい、両ガラス間に中間膜
を介在させて合せ加工する際に、二枚の合せ素板ガラス
が中間膜を介して接合しなかったり、接合面に気泡が発
生したり、あるいは使用中に合せガラスの接合面に気泡
が発生したり、剥離したりするという欠点があった。そ
のため、従来より合せガラスを製造する際、二枚の合せ
素板ガラスを重ねて同時に曲げ成形する方法が採用され
ていた。

従来における合せガラス用合せ素板ガラスの曲げ成形方
法としては、合せガラスの曲げ成形面に対応する曲げ型
を構成し、この曲げ型の上に合せガラス用の二枚の合せ
素板ガラスを重ねて載置した状態で曲げ型を加熱炉内に
搬入すると共に、両合せ素板ガラスをそのガラス軟化温
度まで加熱し、両ガラスの軟化に伴って上記曲げ型の曲
げ成形面に沿って両合せ素板ガラスを自重曲げ成形する
ようにしたものが知られている（特公昭４９−１０３３
２号公報参照）。

このような曲げ成形方法において、使用する曲げ型は所
定の曲げ形状に対応する曲げ成形面をその周辺部に有す
るリング状曲げ型が用いられることが多い。これは、曲
げ成形に使用する高温雰囲気下でガラス板の表面が曲げ
型に接触することにより、ガラス板に光学歪等の不良が
生じやすいため、ガラス板の支持は周辺部のみとするほ
うが好ましいからである。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、近年、かかる合せガラスとしては、比較的複雑
な形状を有するものが求められるようになっており、こ
のような場合にはガラス板の周辺のみを支持し、均一な
加熱をするだけでは充分な曲げ成形形状が得られない。

一方、プレス手段等を併用することも提案されているが
、工数が増える上、プレス痕が残る等の不良が生じ易い
欠点がある。

このため、かかる合せガラスを曲げ成形する場合におい
ても、曲げ型上でのガラス板の自重による成形に、その
深曲げ部、又は小さな曲率で曲げるべき部分への局部加
熱を併用することにより行なうことが多い。

しかるに、局部加熱パターンについては、経験則と実試
験で試行錯誤することにより求めることができるのみで
あり、局部加熱パターンの決定に莫大な時間と手間を要
するだけでなく、曲げの形状によっては、結局自重的げ
のみによっては曲げ成形できず、プレス手段等を併用せ
ざるを得ないこともあり、局部加熱パターン決定の手間
が無駄になることもあった。又、運良（、所望形状にガ
ラス板を成形可能な局部加熱パターンが発見されても、
そのような局部加熱パターンが最善のものかは判断でき
ず、より良い精度をより短い加工時間で達成できる局部
加熱パターンが存在する余地の大きいものであった。

［課題を解決する為の手段］ 本発明は前述の問題点を解決するものであり、特定のガ
ラス板の所定の曲げ形状に対して、それぞれの形状に適
したガラス板の成形方法を選定する方法であって、前記
所定形状に対応する曲げ成形面をその周辺部に有するリ
ング状曲げ型上に載置されたガラス板が自重で垂下する
ことにより前記所定形状ガラス板が得られるような、ガ
ラス板面内の温度分布及び成形時間を得る演算を行なう
演算工程と、得られたガラス板上の温度の範囲、及びそ
の温度分布における面内最大温度差及び成形時間が、そ
れぞれ予め定められた設定値より小さ（なるような組み
合わせが存在するか否かの判定をする判定工程と、前記
判断の結果に応じてそれぞれの形状に適したガラス板の
曲げ成形方法を選定する選定工程と、からなるガラス板
の曲げ成形方法の選定方法及び、前記ガラス板の曲げ成
形方法の選定方法における判定工程において、前記組み
合せが存在する場合のガラス板の曲げ成形方法であって
、前記所定形状に対応した曲げ成形面をその周辺部に有
するリング状曲げ型上にガラス板を載置する工程と、加
熱炉内で、ガラス板面内に、前記判定工程により存在す
るとされた組み合せの一つに対応したガラス板面内の温
度分布を実質的に与えるように、前記曲げ型上に載置し
たガラス板を加熱する工程と、からなることを特徴とす
るガラス板の曲げ成形方法を提供するものである。

本発明の方法は、合せガラス用の素板ガラスの曲げ成形
法について使用するに適したものであるが、本発明の趣
旨から明らかなように、枚のガラス板を曲げる際にも好
ましく利用できるものである。

本発明のガラス板の曲げ成形方法の選定方法によれば、
まず、１つの所定の曲げ成形形状が与＾られた場合、そ
の曲げ形状に対応する曲げ成形面をその周辺部に有する
リング状曲げ型にガラス板を載置した場合に、ガラス板
が自重で垂下することにより前記の成形形状が得られる
ような温度分布とその時の成形時間を求める（演算工程
）。

具体的には、初期のガラス形状に対し上記のリング状曲
げ型上である一定の温度分布パターンを与えたと仮定し
た時、リング状曲げ型による支持の力とガラス板自重に
より、どのような変形を生じるかを演算する。この系を
支配する方程式は、ガラス板の全ポテンシャルエネルギ
ー（歪によるポテンシャルエネルギー、体積力によるポ
テンシャルエネルギー、歪によるポテンシャルエネルギ
ーの和）を最小化することにより、即ち全ポテンシャル
エネルギーを変位量δで微分したものを０とおくことに
より求められる。

具体的には全ポテンシャルエネルギーをπ、応力マトリ
ックスをσ、歪マトリックスをε、ｐを体積力、ｑを表
面力とすると、 πニー匹　［σ］ＴεｄＶ 匹　［δ］”ｐｄＶ　　Ｌ　　［δ１”ｑａｓられる。

この方程式を計算するには、例えば有限要素法等の数値
計算法が好ましく用いられ、これによれば、単位時間ス
テップのごとの変形としてガラスの形状が求められる。

このようにして、ガラスの変形形状と、それに要する時
間とが求められる。得られたガラスの変形形状は望まれ
る曲げ加工後の所定の形状と比較される。ここで通常は
、変形量の不足する部分はより高い温度に、変形量の過
剰な部分はより低い温度に設定し直す等の修正を温度分
布パターンに施し、再度上記の計算を行なう。

そして、所定の曲げ形状に十分近い変形形状が、得られ
るまで繰り返す。

このような温度分布パターンは当然１つとは限らない。

又、温度分布パターンが複数得られた場合はそれぞれに
対してその変形に要する成形時間が決まる。

ついで、このようにして得られた温度分布パターンにつ
いて、そのパターンにおける面内最大温度差、成形時間
を基準とした判定を行なう（判定工程）。即ち、あまり
成形時間の長いものについては、実際の曲げ成形におい
ては、量産性から採用し得ないため、それが１つの判定
基準となる。従って、成形時間については通常、車のフ
ロントガラス程度の厚みと大きさで４５０秒程度量下の
もの、好ましくは２００秒程度以下となる温度分布パタ
ーンであるかどうかが判定される。この設定値は、成形
時間として工業的な生産上許容されるものを示している
ものに過ぎないため、それぞれの状況により適当な値を
設定すればよいので、上記の値に限るものではない。更
に、温度分布パターンがあまり急激につきすぎており、
面内最大温度差が大きすぎると、そのような温度分布パ
ターンの実現はきわめて困難であり、やはり採用し得な
いため、これも判定基準となる。このような面内最大温
度差の限界はガラスの熱伝導率、ヒーターの形状、位置
、加熱能力等により、決まるものであるが、通常数十ｃ
ｍ角のパターンに分割した場合で、５０℃以下、好まし
くは３０℃以下程度となっている温度分布パターンであ
るかどうかを基準として判定されればよい。これについ
てもヒーター構造の改良等により適宜その設定値は調整
、変更していくことができる。

ここで、面内最大温度差は、どの程度の大きさのパター
ンに分割して演算が行なわれるかを条件に加味して判定
されることが好ましい。例えば、１０ｃｍ程度の距離で
あれば、７０℃程度の温度差がついても局部ヒーターを
用いることにより、これを実現することは比較的容易で
ある。

しかし、５０ｃｍ程度の距離で７０℃程度の温度差をつ
けることは、局部ヒーターの大きさ上の制約から実際は
かなり困難となる。

このようにして上記２つの条件を満たしていると判断さ
れた温度分布パターンを有する曲げ成形形状は自重曲げ
のみによる成形に適したものであるとして、自重曲げ成
形かつ選定され、その他の曲げ成形の形状は曲げ方法と
して自重曲げ以外のプレス曲げ等を併用すべきものとし
て選定される（選定工程）。

以上説明した本発明の選定方法を示すフローチャートを
第７図に示した。

特に、自重曲げのみによる成形に適したものであるとし
て選定された曲げ成形形状については、得られた温度分
布パターンを、ガラス板を自重曲げ型上に載置した状態
で与えること・により、好ましく成形できる。

成形の様子を示す概念図が第２図である。１はガラス板
、２は曲げ型であり、第２図（ａｌは成形前、第２図（
ｂ）は成形後を示す。

図の様に、所定のガラス板の曲げ成形形状に対応した曲
げ成形面をその周辺部に有するリング状、曲げ型２上に
ガラス板１を載置し、加熱炉内でガラス板面内に前記の
温度分布パターンを実質的に与える様に加熱することに
より、自重曲げ成形をする。計算によって得られた温度
分布パターンと完全に一致させる必要はな（、実質的に
一致させ、実際の成形状態を考虜して、若干の温度分布
パターンの改良を加えることは実際の成形上有効である
。

ガラス板面内に与える温度分布パターンは、ヒーターの
位置、形状、加熱能力を適宜調整することにより、実現
できる。ここで実際上ガラス板面がどのような温度分布
になっているかを、熱電対による接触測定、放射温度計
による非接触測定等により測定してヒーター等の調整を
行なうことが好ましい。

曲げ成形に採用できる温度分布パターンについては、前
述の如く複数あることもあるが、実際は５５０〜７００
℃の範囲で温度分布を与えることが変形速度から見て好
ましい。そして、これ以上の温度を与えると、光学歪が
発生し易くなるので好ましくない。特に合せガラスの場
合等、光学歪をできる限り発生させないようにする為、
５５０〜６３０℃の間の温度分布パターンすることが望
ましい。

［実施例］ 実施例１ 曲げ加工の所望形状は第３図のような形状のガラス板で
ある。第３図でり、　＝　４５０ｍｍ、またガラス板は
Ａ　−Ａ　ＩＩを中心に左右対称であり、Ａ−Ａ線断面
における弧の深さＷＯが３６ｍｍ、　Ｂ−Ｂ線断面にお
ける弧の深さｗ４が２０ｍｍである。このような形状を
得るための成形時間と、ガラス板面内の温度分布を演算
したところ、第４図のような温度分布でその際の成形時
間を３８６秒とすればＷＯ＝３６ｍｍ、　Ｗ４＝１９．
３ｍｍが得られるとの結果となった。しかし、この際の
温度分布はガラス板面内の隣り合うパターン間で８０℃
の温度差がついている上、６６０℃という合せガラスを
用いガラス板とするには光学歪発生を防ぐためには高す
ぎる温度部分が存在するため、自重のみでの成形は事実
上困難であると判断された。

実施例２ 曲げ加工後の所望形状は第５図のような形状のガラス板
である。第５図でＬ２＝＝　４００ｍｍ、またガラス板
はＣ−Ｃ線を中心に左右対称であり、Ｃ−Ｃ線断面にお
ける弧の深さＷｌが１３，８ｍｍ、Ｄ−Ｄ線断面におけ
る弧の深さＷ２が１８．Ｏｍｍである。初期の温度分布
として従来採用していた第６図に示すような温度分布を
採用して計算し、　ＷＣｌ６．８ｍｎ＋　、　Ｗ２：１
．８ｍｍを得た。この結果に基づいて初期値を修正し、
再度Ｗｌ、Ｗ２の値を求めることを数置繰り返した後、
第１図に示すような温度分布を２４０秒間保持すること
により、Ｗｌ・１３．０　、　Ｗ２・１６，０が得られ
ることが求められた。

ガラス板上の温度の範囲、および面内の温度差（隣り合
うパターンで５０℃）も適当であり、自重成形のみで成
形できることが判定され、加工方法として、自重成形の
みで行なうことが選択された。

実際の曲げ加工を前述の方法で第１図の温度分布パター
ンを与えて行なったところ、凱・１５ｍｍ、　Ｗ２＝１
７ｍｍが得られ、所望の形状にきわめて近い良好なもの
であった。なお、比較例として、従来の温度分布（第６
図）で、実際の曲げ加工を行なうと、Ｗｌ：１４ｍｍで
あるがＷ２＝８ｍｍとなり、所望の形状にはほど遠いも
のであった。

［発明の効果〕 本発明によれば、ガラス板の特定の曲げ形状に対して、
自重、曲げ成形のみで成形可能であるかどうかの判定が
容易かつ精度良く行なえ、曲げ成形方法の選択を誤るこ
とが少ない。

また、同時に成形に適したガラス板面の温度分布パター
ンが得られるのでそれを利用した十分に精度の良い曲げ
成形が行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第６図は本発明の方法により得られたガラス板
面温度分布パターンの１例を示す模式図、第２図は、自
重曲げ成形の様子を示した概念図、第３図、第５図はガ
ラス板の曲げ形状の１例を示す模式図であり、第４図は
、本発明の方法に使用した初期ガラス板面内温度分布パ
ターンを示す模式図、第７図は本発明の方法を示すフロ
ーチャートである。 トガラス板 ２：曲げ型 （ｂ） 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）特定のガラス板の所定の曲げ形状に対して、それ
   ぞれの形状に適したガラス板の成形方法を選定する方法
   であって、 前記所定形状に対応する曲げ成形面をその周辺部に有す
   るリング状曲げ型上に載置されたガラス板が自重で垂下
   することにより前記所定形状ガラス板が得られるような
   、ガラス板面内の温度分布及び成形時間を得る演算を行
   なう演算工程と、 得られたガラス板上の温度の範囲、及びその温度分布に
   おける面内最大温度差及び成形時間が、それぞれ予め定
   められた設定値より小さくなるような組み合わせが存在
   するか否かの判定をする判定工程と、 前記判断の結果に応じてそれぞれの形状に適したガラス
   板の曲げ成形方法を選定する選定工程と、 からなるガラス板の曲げ成形方法の選定方法。
2. （２）請求項１記載のガラス板の曲げ成形方法の選定方
   法における判定工程において、前記組み合せが存在する
   場合のガラス板の曲げ成形方法であって、 前記所定形状に対応した曲げ成形面をその周辺部に有す
   るリング状曲げ型上にガラス板を載置する工程と、 加熱炉内で、ガラス板面内に、前記判定工程により存在
   するとされた組み合せの一つに対応したガラス板面内の
   温度分布を実質的に与えるように、前記曲げ型上に載置
   したガラス板を加熱する工程と、 からなることを特徴とするガラス板の曲げ成形方法。