JPWO2020129907A1 - ガラス板製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Abstract

ガラス板製造方法は、成形ゾーン１１でガラスリボンＧを成形する成形工程と、ガラスリボンＧを搬送する搬送工程と、ガラスリボンＧの温度を測定すると共にその温度の測定結果に基づいてガラスリボンＧの破損を検知する検知工程と、を備えている。

Description

本発明は、ガラス板の製造技術の改良に関する。

ガラス板を製造するための手法としては、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウンドロー法、リドロー法に代表されるダウンドロー法を利用した手法が広く採用されるに至っている。

これらの手法を利用したガラス板の製造工程では、長尺なガラスリボンを連続的に成形した後、そのガラスリボンを所定の長さ毎に幅方向に切断し、ガラスリボンからガラス板を切り出すことが行われる。この際、ガラスリボンが破損し、発生したガラス片（ガラス粉を含む）が製造工程に悪影響を及ぼすおそれがある。

そこで、例えば特許文献１には、レーザセンサにより搬送経路上のガラスリボンの有無を判定し、ガラスリボンの破損を自動監視することが開示されている。詳細には、レーザセンサとしては、ガラスリボンに向かってレーザ光を照射してガラスリボンで反射した反射光を検知する反射型のセンサが開示されている。

特開２０１８−１０４２２８号公報

しかしながら、レーザセンサの場合、ガラスリボンが搬送経路上で揺れると、ガラスリボンに向かって照射したレーザ光から得られる反射光などの測定対象光の状態が容易に変動する。その結果、ガラスリボンの破損を誤検知する問題があり、より高精度に破損を検知することが望まれている。

本発明は、ガラスリボンの破損を高精度に検知することを課題とする。

上記の課題を解決するために創案された本発明は、成形ゾーンでガラスリボンを成形する成形工程と、ガラスリボンを搬送する搬送工程と、を備えたガラス板製造方法であって、ガラスリボンの温度を測定すると共に、その温度の測定結果に基づいてガラスリボンの破損を検知する検知工程を備えていることを特徴とする。

ガラスリボンの温度は、ガラスリボンの位置が搬送経路上で揺れなどにより変動しても大きな変化を示さないが、ガラスリボンが破損して無くなれば大きな変化を示す。したがって、上記の構成のように、ガラスリボンの温度の測定結果に基づいてガラスリボンの破損を検知すれば、ガラスリボンの破損を高精度に検知できる。

上記の構成において、搬送工程は、熱処理ゾーンで成形工程を経たガラスリボンに対して熱処理を施す熱処理工程と、冷却ゾーンで熱処理工程を経たガラスリボンを冷却する冷却工程と、切断装置により冷却工程を経たガラスリボンを幅方向に切断してガラス板を得る切断工程と、を備え、ガラスリボンの温度の測定位置が、冷却ゾーン又はその下流側であることが好ましい。

冷却ゾーン又はその下流側では、ヒータなどの加熱装置（温度調整装置）が配置されていない場合が多い。したがって、上記の構成のようにすれば、加熱装置の影響を受けることなく、ガラスリボンの温度を容易に測定できるため、ガラスリボンの破損をより高精度に検知できる。

上記の構成において、ガラスリボンの温度の測定位置が、冷却ゾーンよりも下流側かつガラスリボンの切断位置よりも上流側であることが好ましい。

ガラスリボンの温度の測定位置を冷却ゾーン又はその上流側とした場合、ガラスリボンの破損が冷却ゾーンの下流側のみで生じている場合に、ガラスリボンの破損を検知できない。一方、ガラスリボンの破損が冷却ゾーン又はその上流側で生じた場合は、その影響により冷却ゾーンの下流側でもガラスリボンの破損が生じ得る。したがって、ガラスリボンの温度の測定位置は、冷却ゾーンよりも下流側とすることが好ましい。また、ガラスリボンの温度の測定位置を切断位置よりも下流側とした場合、ガラスリボンの切断に起因して、例えば切断端面等を起点として切断位置よりも上流側でガラスリボンの破損が生じた場合に、ガラスリボンの破損を検知できなかったり、あるいは、その検知が遅れたりするおそれがある。したがって、ガラスリボンの温度の測定位置は、切断位置よりも上流側とすることが好ましい。

上記の構成において、ガラスリボンの温度を少なくともガラスリボンの幅方向中央部および幅方向側部で測定することが好ましい。

ガラスリボンは、幅方向中央部のみや幅方向側部のみが破損する場合もある。上記の構成のようにすれば、このような場合でもガラスリボンの破損を確実に検知できる。

上記の構成において、検知工程でガラスリボンの破損を検知した場合に、切断装置をガラスリボンの搬送経路上から退避させることが好ましい。

このようにすれば、ガラスリボンの破損により生じたガラス片によって、切断装置が破損するのを防止できる。また、切断装置にガラス片が既に付着している場合には、これを清掃により除去しやすくなる。

上記の構成において、検知工程でガラスリボンの破損を検知した場合に、警報を発することが好ましい。

このようにすれば、ガラスリボンの破損に対して速やかに対策を講じることができる。

上記の構成において、測定波長が７．５μｍ〜８．５μｍの放射温度計により、温度を測定することが好ましい。

このようにすれば、水の吸収による影響を低減できると共に、ガラスの透過・反射を抑制できる。その結果、ガラスリボンの温度を正確に測定できるため、ガラスリボンの破損の誤検知を抑制できる。

上記の課題を解決するために創案された本発明は、ガラスリボンを成形する成形ゾーンと、ガラスリボンを搬送する搬送装置と、を備えたガラス板製造装置であって、ガラスリボンの温度を測定する温度計と、温度計の測定結果に基づいてガラスリボンの破損を検知する検知部と、を備えていることを特徴とする。

このようにすれば、上記の対応する構成と同様の作用効果を得ることができる。

以上のように本発明によれば、ガラスリボンの破損を高精度に検知できる。

本発明の実施形態に係るガラス板製造装置の縦断面図である。 図１のＡ方向から視た正面図である。 ガラスリボンの破損原因の一例を示す図である。 ガラスリボンが破損した状態の一例を示す図である。 ガラスリボンが破損した場合のその温度変化の一例を模式的に示すグラフである。

以下、本発明に係る一実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施形態に係るガラス板製造装置は、ガラスリボンＧの処理装置１と、切断装置２と、検知装置３と、を備えている。

処理装置１は、ガラスリボンＧを連続成形する成形ゾーン１１と、ガラスリボンＧを熱処理（徐冷）する熱処理ゾーン１２と、ガラスリボンＧを室温付近まで冷却する冷却ゾーン１３と、成形ゾーン１１、熱処理ゾーン１２及び冷却ゾーン１３のそれぞれに上下複数段に設けられたローラ対１４（搬送装置）と、を備えている。

成形ゾーン１１及び熱処理ゾーン１２は、ガラスリボンＧの搬送経路の周囲が壁部で囲まれた炉により構成されており、ガラスリボンＧの温度を調整するヒータ等の加熱装置が炉内の適所に配置されている。一方、冷却ゾーン１３は、ガラスリボンＧの搬送経路の周囲が壁部に囲まれることなく常温の外部雰囲気に開放されており、ヒータ等の加熱装置は配置されていない。

成形ゾーン１１の内部空間には、オーバーフローダウンドロー法により溶融ガラスＧｍからガラスリボンＧを成形する成形体１５が配置されている。成形体１５に供給された溶融ガラスＧｍは成形体１５の頂部１５ａに形成された溝部（図示しない）から溢れ出るようになっており、その溢れ出た溶融ガラスＧｍが成形体１５の断面楔状を呈する両側面１５ｂを伝って下端で合流することで、板状のガラスリボンＧが連続成形される。成形されるガラスリボンＧは、縦姿勢（好ましくは鉛直姿勢）である。

熱処理ゾーン１２の内部空間は、下方に向かって所定の温度勾配を有している。縦姿勢のガラスリボンＧは、熱処理ゾーン１２の内部空間を下方に向かって移動するに連れて、温度が低くなるように熱処理（徐冷）される。この熱処理により、ガラスリボンＧの内部歪を低減する。熱処理ゾーン１２の内部空間の温度勾配は、例えば熱処理ゾーン１２の壁部内面に設けた加熱装置により調整できる。

複数のローラ対１４は、縦姿勢のガラスリボンＧの両側の側端部を表裏両側から挟持するようになっている。成形ゾーン１１に配置された最上部のローラ対１４は、冷却ローラである。なお、熱処理ゾーン１２の内部空間などでは、複数のローラ対１４の中に、ガラスリボンＧの側端部を挟持しないものが含まれていてもよい。つまり、ローラ対１４の対向間隔をガラスリボンＧの側端部の厚みよりも大きくし、ローラ対１４の間をガラスリボンＧが通過するようにしてもよい。

本実施形態では、処理装置１によって製造されたガラスリボンＧの幅方向両側の側端部は、成形過程の収縮等の影響により、幅方向の中央部に比べて厚みが大きい部分（以下、「耳部」ともいう）を含む。

図１に示すように、切断装置２は、処理装置１の下方で縦姿勢のガラスリボンＧを所定の長さ毎に幅方向に切断することにより、ガラスリボンＧからガラス板を順次切り出すように構成されている。ガラス板は、切断によって耳部が除去された後、１枚又は複数枚の製品ガラス板が採取されるガラス原板（マザーガラス板）となる。ここで、幅方向は、ガラスリボンＧの長手方向（搬送方向）と直交する方向であり、本実施形態では実質的に水平方向と一致する。

切断装置２は、スクライブ線形成装置２１と、折割装置２２と、を備えている。

スクライブ線形成装置２１は、スクライブ線形成位置Ｐ１で、処理装置１から降下してきた縦姿勢のガラスリボンＧの第一主面にスクライブ線Ｓを形成する装置である。本実施形態では、スクライブ線形成装置２１は、ガラスリボンＧの第一主面にその幅方向に沿ってスクライブ線Ｓを形成するホイールカッター２３と、ホイールカッター２３に対応する位置でガラスリボンＧの第二主面（第一主面の反対側の面）を支持する支持部材２４（例えば支持バーや支持ローラ）と、を備えている。

ホイールカッター２３及び支持部材２４は、降下中のガラスリボンＧに追従降下しつつ、ガラスリボンＧの幅方向の全域又は一部にスクライブ線Ｓを形成する構成となっている。本実施形態では、相対的に厚みが大きい耳部を含む側端部にもスクライブ線Ｓが形成される。なお、スクライブ線Ｓはレーザの照射等によって形成してもよい。

折割装置２２は、スクライブ線形成位置Ｐ１の下方に設けられた折割位置（切断位置）Ｐ２で、スクライブ線Ｓに沿ってガラスリボンＧを折り割ってガラス板を得る装置である。本実施形態では、折割装置２２は、スクライブ線Ｓが形成された領域に第二主面側から当接する折割部材２５と、折割位置Ｐ２よりも下方でガラスリボンＧの下部領域を把持するチャック２６と、を備えている。

折割部材２５は、降下中のガラスリボンＧに追従降下しつつ、ガラスリボンＧの幅方向の全域又は一部と接触する平面を有する板状体（定盤）から構成されている。折割部材２５の接触面は、幅方向に湾曲した曲面であってもよい。

チャック２６は、ガラスリボンＧの幅方向両側の側端部のそれぞれにおいて、ガラスリボンＧの長手方向に間隔を置いて複数設けられている。それぞれの側端部に設けられた複数のチャック２６は、これら全てが同一のアーム２７（図２を参照）によって保持されている。各々のアーム２７の動作により、複数のチャック２６が降下中のガラスリボンＧに追従降下しつつ、折割部材２５を支点としてガラスリボンＧを湾曲させるための動作（Ｂ方向の動作）を行う。これにより、スクライブ線Ｓ及びその近傍に曲げ応力を付与し、ガラスリボンＧをスクライブ線Ｓに沿って幅方向に折り割る。この折り割りによる切断（割断）の結果、ガラスリボンＧからガラス板が切り出される。なお、チャック２６は、ガラスリボンＧを負圧吸着によって保持するなどの他の保持形態に変更してもよい。

検知装置３は、ガラスリボンＧの破損（例えば割れ、欠けなど）を検知するための装置である。図１及び図２に示すように、本実施形態では、検知装置３は、温度計３１と、検知部３２と、警報部３３と、を備えている。

温度計３１は、ガラスリボンＧの第一主面側に第一主面から離間して配置されている。温度計３１の離間距離は、ガラスリボンＧの温度を非接触で測定できる範囲で任意に設定できる。

検知部３２は、温度計３１による温度の測定結果に基づいて、ガラスリボンＧの破損を自動検知するように構成されている。検知部３２は、例えばパーソナルコンピュータなどで構成される。

警報部３３は、検知部３２でガラスリボンＧの破損が検知された場合に、警報を発するように構成されている。警報は、音声や表示などで作業者に報知される。なお、警報部３３は省略してもよい。

上述のように、検知部３２において、ガラスリボンＧの破損を検知できる原理は次の通りである。例えば、図３に示すように、ガラスリボンＧの切断端面Ｇｅを起点として縦割れＣが上方に向かって進展すると、図４に示すように、ガラスリボンＧが破損してその一部が落下する。この場合、図５に示すように、時刻ＴでガラスリボンＧに破損が生じたとすると、破損によりガラスリボンＧが無くなるため、温度計３１の測定温度は、時刻Ｔにおいて温度Ｘ_０から温度Ｘ_１に低下する。したがって、温度計３１による温度の測定結果に基づいて、ガラスリボンＧの破損を検知できる。しかも、ガラスリボンＧが搬送経路上で揺れてもガラスリボンＧの温度は変化しにくいため、揺れの影響により破損を誤検知するのを防止できる。よって、ガラスリボンの破損を高精度に検知できる。

温度計３１は、破損に伴うガラスリボンＧの温度変化を非接触で測定できる温度計であれば特に限定されないが、本実施形態では、放射温度計が用いられる。放射温度計の測定波長は、例えば５μｍ〜１４μｍが使用可能であるが、ガラスの透過・反射の影響を低減する観点では５μｍ〜８．５μｍが好ましく、ガラスの透過・反射の影響を低減しつつ水の吸収の影響を防止する観点では７．５μｍ〜８．５μｍがより好ましい。なお、温度計３１による測定温度は、ガラスリボンＧの正確な温度である必要はなく、ガラスリボンＧの破損に伴う相対的な温度変化を測定できればよい。

図１及び図２に示すように、温度計３１の上下方向の配置位置は、冷却ゾーン１３又はその下方であることが好ましい。この領域であれば、ヒータ等の加熱装置が配置されていないため、加熱装置の影響を受けずにガラスリボンＧの温度を正確に測定できる。この領域のガラスリボンＧの温度は、例えば５０〜４００℃である。

本実施形態では、温度計３１の上下方向の配置位置は、上記の領域の中で更に限定された領域である。つまり、温度計３１の上下方向の配置位置は、冷却ゾーン１３よりも下方かつ折割位置Ｐ２よりも上方である。この領域であれば、例えば、ガラスリボンＧの折り割り時に切断端面Ｇｅを起点としてガラスリボンＧが破損した場合（図３及び図４を参照）や、ガラスリボンＧにスクライブ線Ｓを形成する時にスクライブ線Ｓを起点としてガラスリボンＧが破損した場合などに、ガラスリボンＧの破損を早期に検知できる。この領域のガラスリボンＧの温度は、例えば５０〜１００℃である。なお、このようにガラスリボンＧの切断工程に付随する破損を早期に検知する観点からは、温度計３１は、冷却ゾーン１３よりも下方かつスクライブ線形成位置Ｐ１よりも上方に配置されることが好ましい。

図２に示すように、温度計３１は、幅方向の複数箇所に配置され、ガラスリボンＧの幅方向の複数箇所の温度をスポット測定するように構成されている。温度計３１は、少なくともガラスリボンＧの幅方向中央部Ｇｃとその両側の幅方向側部Ｇｓの計三箇所で、ガラスリボンＧの温度を測定するように構成されていることが好ましい。このようにすれば、ガラスリボンＧが幅方向において部分的に破損した場合でも、その破損を確実に検知できる。また、ガラスリボンＧの破損の幅方向位置や大きさを判定することもできる。ここで、幅方向中央部Ｇｃは、ガラスリボンＧの全幅Ｗを三等分した中央の領域（幅：Ｗ／３）を意味し、幅方向側部Ｇｓは、ガラスリボンＧの全幅Ｗを三等分した両端の領域（幅：Ｗ／３）を意味する。ガラスリボンＧの全幅Ｗは、例えば２ｍ〜３ｍである。なお、本実施形態では、幅方向側部Ｇｓに配置された温度計３１は、ガラスリボンＧの耳部を除外した部分でガラスリボンＧの温度を測定するようになっている。もちろん、幅方向側部Ｇｓに配置された温度計３１は、ガラスリボンＧの耳部の温度のみを測定してもよいし、ガラスリボンＧの耳部及び耳部を除外した部分の両方の温度を測定してもよい。

次に、以上のように構成されたガラス板製造装置を用いたガラス板製造方法を説明する。

本実施形態に係るガラス板製造方法は、成形工程と、搬送工程と、検知工程と、を備えている。搬送工程は、熱処理工程と、冷却工程と、切断工程と、を備えている。

成形工程は、成形ゾーン１１でガラスリボンＧを成形する工程である。

搬送工程は、ローラ対１４（搬送装置）で成形されたガラスリボンＧを搬送する工程である。

熱処理工程は、熱処理ゾーン１２で成形工程を経たガラスリボンＧを搬送しながら、ガラスリボンＧに対して熱処理を施す工程である。

冷却工程は、冷却ゾーン１３で熱処理工程を経たガラスリボンＧを搬送しながら冷却する工程である。

切断工程は、冷却工程を経たガラスリボンＧを搬送しながら、切断装置２によりガラスリボンＧを幅方向に切断してガラス板を得る工程である。

検知工程は、温度計３１によりガラスリボンＧの温度を測定し、検知部３２で温度計３１の測定結果に基づいてガラスリボンＧの破損を検知する工程である。

本実施形態において、検知部３２でガラスリボンＧの破損を検知した場合には、警報部３３から警報を発する。

また、検知部３２でガラスリボンＧの破損を検知した場合には、切断装置２が備えるスクライブ線形成装置２１や折割装置２２などが、落下するガラス片によって破損するおそれがある。これを防止するために、切断装置２を手動又は自動で、ガラスリボンＧの搬送経路上から退避させる。この際、切断装置２のフレームなどに温度計３１を予め取り付けておき、切断装置２と共に温度計３１も退避させることが好ましい。

ここで、スクライブ線形成装置２１や折割装置２２は、通常の切断工程において、ガラスリボンＧに当接する作業位置と、ガラスリボンＧから離反した待機位置との間を移動可能であるが、破損が検知された場合の退避位置は、通常の切断工程における待機位置よりもガラスリボンＧから大きく離間することが好ましい。退避位置では、切断装置２に付着したガラス片などを清掃により除去する。これにより、ガラスリボンＧの成形を再開し、切断装置２を元の位置に戻した際に、切断装置２に残留するガラス片によってガラスリボンＧが再び破損するのを防止できる。

以上、本発明の実施形態に係るガラス板製造装置及びその製造方法について説明したが、本発明の実施の形態はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を施すことが可能である。

上記の実施形態では、温度計３１として放射温度計を使用する場合を例示したが、温度計３１として、例えばサーモグラフィ（熱画像装置）を使用してもよい。サーモグラフィを用いれば、ガラスリボンＧの幅方向の温度分布を例えば２次元の画像として捉えることができる。この場合、検知部３２は、サーモグラフィで測定された熱画像に基づいてガラスリボンＧの破損を検知する。

上記の実施形態では、温度計３１をガラスリボンＧのスクライブ線Ｓが形成されていない第二主面側に配置していたが、スクライブ線Ｓが形成された第一主面側に配置してもよい。

上記の実施形態では、温度計３１を搬送方向（上下方向）の一箇所に配置したが、搬送方向の複数箇所に配置し、搬送方向におけるガラスリボンＧの温度変化を考慮して破損を検知してもよい。

上記の実施形態では、ガラスリボンＧをオーバーフローダウンドロー法により成形したが、スロットダウンドロー法やリドロー法などの他のダウンドロー法や、フロート法などにより成形してもよい。

上記の実施形態では、ガラスリボンＧを幅方向に切断してガラス板を切り出したが、幅方向に切断することなく、ガラスリボンＧから耳部を除去した後で巻き取ってロール状の板ガラスを得てもよい。また、ガラスリボンＧの切断は、スクライブ割断に限らず、レーザ割断やレーザ溶断などの他の方法により切断してもよい。

１ 処理装置
２ 切断装置
３ 検知装置
１１ 成形ゾーン
１２ 熱処理ゾーン
１３ 冷却ゾーン
１４ ローラ対（搬送装置）
１５ 成形体
２１ スクライブ線形成装置
２２ 折割装置
２３ ホイールカッター
２４ 支持部材
２５ 折割部材
２６ チャック
２７ アーム
３１ 温度計
３２ 検知部
３３ 警報部
Ｇ ガラスリボン
Ｐ１ スクライブ線形成位置
Ｐ２ 折割位置
Ｓ スクライブ線

Claims (8)

1. 成形ゾーンでガラスリボンを成形する成形工程と、前記ガラスリボンを搬送する搬送工程と、を備えたガラス板製造方法であって、
   前記ガラスリボンの温度を測定すると共に、前記温度の測定結果に基づいて前記ガラスリボンの破損を検知する検知工程を備えていることを特徴とするガラス板製造方法。
2. 前記搬送工程は、熱処理ゾーンで前記成形工程を経た前記ガラスリボンに対して熱処理を施す熱処理工程と、冷却ゾーンで前記熱処理工程を経た前記ガラスリボンを冷却する冷却工程と、切断装置で前記冷却工程を経た前記ガラスリボンを幅方向に切断してガラス板を得る切断工程と、を備え、
   前記温度の測定位置が、前記冷却ゾーン又はその下流側であることを特徴とする請求項１に記載のガラス板製造方法。
3. 前記温度の測定位置が、前記冷却ゾーンよりも下流側かつ前記ガラスリボンの切断位置よりも上流側であることを特徴とする請求項２に記載のガラス板製造方法。
4. 前記温度を少なくとも前記ガラスリボンの幅方向中央部および幅方向側部で測定することを特徴とする請求項２又は３に記載のガラス板製造方法。
5. 前記検知工程で前記ガラスリボンの破損を検知した場合に、前記切断装置を前記ガラスリボンの搬送経路上から退避させることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のガラス板製造方法。
6. 前記検知工程で前記ガラスリボンの破損を検知した場合に、警報を発することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス板製造方法。
7. 測定波長が７．５μｍ〜８．５μｍの放射温度計により、前記温度を測定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス板製造方法。
8. ガラスリボンを成形する成形ゾーンと、前記ガラスリボンを搬送する搬送装置と、を備えたガラス板製造装置であって、
   前記ガラスリボンの温度を測定する温度計と、前記温度計の測定結果に基づいて前記ガラスリボンの破損を検知する検知部と、を備えていることを特徴とするガラス板製造装置。
   

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