JP3427357B2 - 板ガラスの曲げ加工方法及び装置 - Google Patents

板ガラスの曲げ加工方法及び装置

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JP3427357B2 JP51242693A JP51242693A JP3427357B2 JP 3427357 B2 JP3427357 B2 JP 3427357B2 JP 51242693 A JP51242693 A JP 51242693A JP 51242693 A JP51242693 A JP 51242693A JP 3427357 B2 JP3427357 B2 JP 3427357B2
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    • C03B23/03—Re-forming glass sheets by bending by press-bending between shaping moulds
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 産業上の利用分野 本発明は湾曲した板ガラスの製造に関し、特に比較的
薄い板ガラスを曲げ加工するための改良された方法及び
装置に関する。
従来技術 湾曲した板ガラスは、自動車等の車両用の窓または窓
材に一般的に用いられる。そのような用途に於いて、板
ガラスは、車輌の全体のスタイルと同様に、開口部の形
状及び大きさによって決定された曲率に正確に曲げ加工
されなければならない。更に、そのような曲げ加工され
た板ガラスは、厳密的な光学的要求を満たさなければな
らず、窓材または窓の視界領域には、明瞭な視界を妨げ
るような表面の疵及び光学的なゆがみが存在してはなら
ない。即ち、板ガラス曲げ加工装置には、板ガラスを正
確な曲率に形成することが要求されるばかりでなく、重
大な光学的な疵を板ガラスの表面に形成することなく、
板ガラスに曲率を与えることも要求される。
そのような湾曲した板ガラスを製造するためのある実
用化された方法は、予め仕上げれた平坦な板ガラスを軟
化温度まで加熱する過程と、その加熱された板ガラスを
補完的な形状の表面を有する雄型及び雌型の間で所望の
曲率にプレス曲げ加工する過程と、その用途によって決
定されるように、板ガラスを焼き鈍しまたは焼きもどし
するべく、制御された方法によって湾曲した板ガラスを
冷却する過程とを有する。そのような曲げ加工技術は、
“プレス曲げ加工”と呼ばれ、板ガラスを垂直、水平、
または斜めに配置して適切に実施される。
大量生産の操作では、上述された過程は、順次実施さ
れ、板ガラスは固定された搬送路に沿ってほぼ連続的に
前進し、加熱領域、曲げ加工領域、及び冷却または焼き
もどし領域に搬送される。板ガラスを充分に焼きもどし
するためには、板ガラスが焼きもどし媒体にさらされた
ときに、板ガラスの中心部分が変形温度よりも高く保た
れるように、板ガラスの温度は予め決められた最小のレ
ベルよりも高い温度でなければならない。5.08〜6.48mm
（0.200〜0.255インチ）の範囲内の通常の厚さの板ガラ
スに残留する温度は、例えば、曲げ加工された直後に、
焼きもどし領域に搬送されそして焼きもどし媒体にさら
されたときに、そのような予め決めされた最低レベルよ
りも略高い温度である。従って、板ガラスに適切な曲げ
加工温度を与えるために、最初に板ガラスに与えられた
熱はまた、最終の熱処理焼きもどし操作にも利用するこ
とができる。
最近では、製造コストを低下させるためばかりでな
く、自動車の全体の重量を低下させるためにも努力が払
われ、自動車の窓材により薄い板ガラスを用いることに
もかなりの重点が置かれるようになった。約3.17〜3.96
mm（約0.125〜0.156インチ）の厚さの範囲内にある焼き
もどしされたサイドウインドウ及びバックライトが、今
日の自動車産業で一般的である。上述されたプロセス
は、より厚い焼きもどしされた板ガラスの大量生産に適
しているが、熱を保持する能力が低いより薄い焼きもど
しされた板ガラスを製造することには適していない。板
ガラスの厚みが減少するほど、温度の低下する速度が増
加する。従って、上述された技術に基づく、中間の曲げ
加工動作による、最初の加熱と焼きもどしとの間の熱の
損失は、薄い板ガラスの温度を充分な焼き戻しを行うこ
とのできる前述された最小の温度よりも低くする。一
方、曲げ加工過程の間の引き続く急速な熱の損失を補償
するための最初の加熱過程での薄い板ガラスへの過剰な
加熱は、自動車の設計及びスタイルの要求によって決定
される正確な誤差内に、曲げ加工された板ガラスの形状
を保持するために必要な、変形の制御に付随する熱損失
を伴って、その板ガラスをかなり柔軟なものにする。更
に、そのような過剰な加熱によって、仕上げられた板ガ
ラスの表面の品質が低下し、熱による汚れ、ロール変
形、及び窪み等が生ずる。薄い、そして曲げ加工されか
つ焼きもどしされた板ガラスの大量生産でのこれらの問
題を解決するために、多くの試みがなされてきたが、適
切な光学的な品質、及び曲げ加工の間のそのような薄い
板ガラスに与えられた所望の形状を維持して、満足な程
度の焼きもどしを得るこが、限定的に成功している。
これまでは、自動車産業のための薄板にされたウイン
ドシールドの多くは、公知の重力または垂下曲げ加工技
術によって曲げ加工され、この技術では、一対の挿入さ
れた板ガラスが適切な骨格型の金型の上で重力によって
同時に曲げ加工される。その技術は非常に有効である
が、プレス曲げ加工プロセスに比べかなり速度が遅くか
つコスト高である。更に、プレス曲げ加工技術の最近の
発達は多くの場合、重力曲げ加工によって製造されたも
のよりもより高い品質の製品を生み出す。従って、製品
を改良しかつコストを保つために、適切なときにプレス
曲げ加工プロセスを用いてウインドシールド用の板ガラ
スを曲げ加工する傾向が増加している。
焼きもどしされたサイドウインドウ及びバックライト
のように、例えば、厚さ1.525mm（0.069インチ）のウイ
ンドシールド用のより薄い板ガラスを用いる必要性が増
加ている。これらの板ガラスは概ね焼き鈍しされ、かつ
自動車の側面の窓材及び後ろの窓材のための板ガラスに
要求される以上に厳密な光学的な要求を要求される。前
にも説明されたように、成形ステーションのより低温の
環境内に板ガラスが搬送されたときに生ずる熱の損失を
補うために、加熱炉内で板ガラスを過剰に加熱する必要
がある。板ガラスの軟化温度以上に板ガラスを加熱する
ことは、1.52〜2.60mm（0.060〜0.102インチ）の範囲の
またはそれ以下の薄い板ガラスには特に好ましくなく、
例えばその板ガラスを過どに柔軟にし、かつロール変形
が起きることになる。従って、もし注意深く制御されな
ければ、ロール変形が許容限度を超えることになり、製
品が販売に適さないものになる。
典型的なプレス曲げ加工動作では、板ガラスが、向か
い合う曲げ加工部材間で形成された後に、曲げ加工され
た板ガラスは、ロールコンベアまたはキャリアリングの
上に直接配置され、曲げ加工ステーションから冷却ステ
ーションへ転送される。下側プレス部材は、概ねリング
型の構造を有し、かつ第１の方法では、曲げ加工された
後の板ガラスを支持し、そしてプレス部材がロールの下
に下降するときに、板ガラスをロールコンベアの上に配
置する。後者の方法では、板ガラスは上側真空金型によ
って支持され、かつ曲げ加工された直後にキャリアリン
グの上に配置される。何れの場合に於ても、初期の冷却
ステージの間、加熱された板ガラスの周縁部は、板ガラ
スの中心部分よりも板ガラスの周縁部分の冷却を加速す
る、概ね連続的なリングからなる冷却器に接触させる。
このように冷却速度を板ガラスの周縁部と板ガラスの中
心部とで変えることによって、板ガラスの温度が室温に
達した後に、最終的な応力パターンにある効果が生ず
る。ウインドシールド用の薄い板ガラスをプレス曲げ加
工するとき、この応力パターンの効果によって、板ガラ
スの周縁部の内側に永久的な高い応力を有する領域が生
じ、この領域によって、自動車が使用されたときに、チ
ッピング、磨滅、石の衝突などを原因とする破損の可能
性が増加する。
開口部の曲率によって決定されるように、より鋭い湾
曲を要求される板ガラスの一部分または複数の部分を、
板ガラスの他の部分よりも高い温度に加熱し、充分な曲
げ加工を施すことが必要である。そのような部分の具体
例としては、ウインドシールドのラップアラウンドのピ
ラー領域が挙げられる。過剰なクロスヘッドまたは視界
領域内に好ましくない熱による汚れを形成する板ガラス
全体への過剰な加熱を防ぐために、このように板ガラス
を不均一に加熱することによって、特別な注意が必要と
なり、物事をより一層複雑にする。
導電性のウインドシールドを製造するために板ガラス
を曲げ加工する場合にも、不均一な加熱を必要とする同
じ様な状況が生ずる。そのようなウインドシールドは、
視界領域の曇りを取り除いたり、氷の発生を防止たりす
るために用いられる導電性のフィルムを含む。そのよう
な板ガラスのあるものの主面には、当業者には周知のご
とく、透明な導電性のコーティングを引き続いて加える
ために必要な回路を提供するバスバーが備えられてい
る。バスバーは、典型的には銀フリット材料から形成さ
れ、かつ例えばシルクスクリーンプロセスのような適切
なプロセスによって、加熱及び曲げ加工に先立って加え
られる。しかしその銀フリットは、フリットラインに隣
接する部分の加熱速度を低下させるという板ガラスの加
熱特性に対する重大な効果を有する。その回路は、板ガ
ラスの横方向のエッジの一方に沿って延在する少なくと
も１つのバスバーを含む。銀フリットが存在することに
よる加熱速度の低下を補償するために、この銀フリット
を有する部分を、板ガラスの他の部分よりも高い温度に
加熱することが必要である。従って、後続の処理に適し
た不均一な温度を板ガラスに与えるために、加熱炉の幅
に亘って異なる加熱パターンを形成することが必要とな
る。これは加熱炉手段を調整することによってある程度
は達成される。しかしながら、板ガラスは加熱炉から出
るときに急速に熱を失うので、加熱炉内で過剰に加熱さ
れることなしに次の処理のための適切な温度に板ガラス
を保持することは困難である。
Triplex Safety Glass社に譲渡された、米国特許第3,
753,673号及び第3,854,920号の明細書には、冷却の“ス
プリングバック（spring back）”を最小にするため
の、曲げ加工動作の間の板ガラスの熱の損失を制御する
ための方法及び装置が開示されている。“スプリングバ
ック”は、板ガラスの２つの主面の不均一な冷却のため
に起こる、曲げ加工の後の板ガラスの形状の変化を述べ
るために用いられる用語である。曲げ加工用金型の一方
または両方は、２つの主面の間の全体の熱損失をバラン
スさせるために、予め決められた温度に加熱される。
比較的薄い焼きもどしされた板ガラスを製造するため
に開発されたある技術が、本願発明の譲り受け人と等し
い譲り受け人に譲渡された、米国特許第4,047,919号明
細書に開示されており、オープンリング型の雄型及び雌
型の金型が、曲げ加工に先立って板ガラスの少なくとも
一部を再び加熱するための個々に制御可能なガスバーナ
ー備えている。そのプロセスは、曲げ加工された後に、
焼きもどしのために適切な予め決められた温度レベルに
比較的薄い板ガラスを保持するための問題を処理する。
そのプロセスはその意図された目的のために適切である
が、非常に厳密な光学的な要求を保持しながら、曲げ加
工及び焼きもどしに関する上述された問題を解決するた
めに必要な手段を前もって手配することも、提供するこ
ともない。
発明の概要 本発明は、曲げ加工の前に、適切な曲げ加工を可能に
する予め決められた温度分布を板ガラスに与え、そし
て、曲げ加工の後に、板ガラスの周縁部に改良された応
力状態を生み出すようにし、最初の冷却速度を低下さ
せ、加熱炉外での板ガラスの温度制御の改良された方法
を提供することによって、上述された従来技術の装置の
欠点を解決する。そのために、板ガラスに形を与えるた
めのプレス部材は、加熱された上側雄型プレス部材と下
型雌型プレス部材とを有する。上側プレス部材は、一定
の形状であり、複数の加熱要素が埋め込まれている。加
熱要素は、上側プレス部材の成形面に隣接して配置され
ており、その下に配置された板ガラスに所望の加熱効果
を与えるべく個々に制御される。下側プレス部材は、リ
ング式の構造を有し、かつ上側プレス部材のヒータによ
って加えられた熱を補うための、個々に制御可能な加熱
要素の配列を含む。
本発明の第１の目的は、適切な曲げ加工を可能にする
ために、比較的薄い板ガラスに予め決められた温度分布
を与えるための、改良された方法を提供することであ
る。
本発明の第２の目的は、加熱炉内の板ガラスに温度分
布を与える過程と、適切な曲げ加工を可能にするため
に、予め決められた温度分布を与えるべく、加熱炉外で
の曲げ加工の前に、板ガラスの温度を制御する過程とを
有する方法を提供することである。
本発明の第３の目的は、板ガラスの温度が加熱炉外で
少なくとも１つの加熱された曲げ加工部材によって制御
されるような方法を提供することである。
本発明の第４の目的は、板ガラスの各部を選択的に加
熱し、所望の温度を与えるための複数の個々に制御可能
な加熱要素を含む加熱された曲げ加工部材を用いる方法
を提供することである。
本発明の第５の目的は、加熱炉内で板ガラスに与えら
れた温度分布を、適切な曲げ加工を可能にするための予
め決められた温度分布よりも高くする方法を提供するこ
とである。
本発明の第６の目的は、加熱炉内で板ガラスに与えら
れた温度分布を、適切な曲げ加工を可能にするための予
め決められた温度分布よりも低くする方法を提供するこ
とである。
本発明の第７の目的は、板ガラスのエッジ強度を増加
するための改良された方法を提供することである。
本発明の第８の目的は、板ガラスの温度降下速度を低
下させ、それによって板ガラスの周縁部のピーク引っ張
り内力を低下させるために、曲げ加工の後の予め決めら
れた時間内に、板ガラスを少なくとも１つの加熱された
曲げ加工部材と接触させて保持する方法を提供すること
である。
本発明のその他の目的、及び利点は、添付の図面を参
照して以下の説明からより一層明らかになる。
図の簡単な説明 第１図は、本発明の新規なプレス曲げ加工部材を有す
るプレス曲げ加工装置の側面図である。
第２図は、図面を明瞭にするために、第１図の線２−
２からみた一部を除去されたプレス曲げ加工装置の拡大
正面図である。
第３図は、加熱手段をより明瞭に表した、本発明のプ
レス曲げ加工部材の斜視図である。
好適実施例の詳細な記述 各図面に於て、等しい部分には等しい符号が付されて
いる。
第１図には、本発明に基づいて構成された板ガラス曲
げ加工装置10が示されている。曲げ加工装置10は、板ガ
ラスをその軟化点または曲げ加工温度に加熱する加熱炉
12と、板ガラスを所望の曲率に曲げ加工するための本発
明の新規な曲げ加工手段14を具体化した曲げ加工ステー
ション13と、後続の製造過程のために加熱され曲げ加工
された板ガラスが適切に冷却されて、焼き鈍しまたは焼
きもどしされる次のステーション（図示されていない）
を通過する略水平な通路に沿って板ガラスＳを支持し、
かつ搬送するための連続したコンベアシステム11を含
む。本発明は、水平なプレス曲げ加工装置について説明
されているが、そのような装置に限定されるものではな
く、垂直なプレス曲げ加工装置や、板ガラス等に形を与
えるための向かい合うプレス曲げ加工部材を利用する装
置にも用いることができる。
板ガラスＳは、搬送システム11の一部を形成する整合
した搬送ロール15によって加熱炉12内を搬送される間
に、制御されながら加熱される。加熱炉12は任意の従来
構造であって良く、第１図には、上壁17、底壁18、対向
側壁19、及び端壁20によって郭成される加熱室16を有す
るトンネル式の加熱炉が示されている。加熱室16は、上
壁及び側壁に配置されかつ加熱室を通過する板ガラスに
所望の加熱パターンを与えるべく適宜制御されたガスバ
ーナーまたは電熱要素等の適切な加熱手段を備えてい
る。補助的な不均一な加熱装置22が、加熱炉の加熱能力
を制御するために、加熱炉の長手方向に沿った選択的な
位置に提供されることが必要である。そのような不均一
な加熱装置は、1989年５月22日に出願された米国特許出
願第07/355,169号の明細書に開示され、詳細に説明され
ている。この明細書は、ここで言及したことによって本
出願の一部とされたい。更に、その明細書を参照するこ
とによって、その不均一な加熱装置を充分に理解するこ
とができる。
板ガラスＳは、加熱炉12の入口（図示されていない）
から、端壁20の開口部24を通して延在する搬送システム
11の搬送ロール15の上を搬送されて加熱室16を通過す
る。板ガラスＳは、加熱炉12の制御された温度の雰囲気
中を搬送されるときに、その軟化点まで加熱される。加
熱炉12の開口部24から出た直後に、板ガラスＳは第２の
一連の搬送ロール25の上に受けとめられ、板ガラスに所
望の曲率を与える対向する上側及び下側プレス部材26及
び27の間の曲げ加工ステーション13に搬送される。板ガ
ラスが曲げ加工された後に、第３の一連のロール28の上
を搬送システム11に沿って搬送され、次の処理過程（図
示されていない）である板ガラスの焼きもどしまたは焼
き鈍し過程に搬送される。
第１図のプレス曲げ加工ステーション13は、剛固な箱
形構造を形成するべく長手方向のビーム32及び横方向の
ビーム33によってその上部と底部で接続された直立した
支柱31を含む、立方体の形状のフレーム30を有する。曲
げ加工ステーションのロール25は、フレームに従来通り
（図示されていない）回転可能に取り付けられている。
板ガラスが曲げ加工される曲率と一致する対向する互い
に補完的な成形面を備えた、上側及び下側プレス部材26
及び27が、互いに近接離反運動するようにフレーム30に
取り付けられている。
上側雄型プレス部材26は、以下により詳しく説明され
るように、プラテンフレーム36に支持された成形要素35
を有する。プラテンフレームは、対向するプレス部材と
の間で曲げ加工される板ガラスの曲率を調整するため
に、垂直方向に調節可能な構造であることが好ましい。
従って、プラテンフレーム36は、フレーム30内のその四
隅で、フレーム30の上部のビーム32及び33によって形成
されたフレームに支持された関連するねじジャッキ38の
ねじジャッキロッド37の下端部に動作可能に取着されて
いる。更にフレームの上部には、プラテンフレーム36と
プラテンフレーム36に支持された成形要素35とを対応し
て上昇または下降させるべく、ロッド37を収縮または伸
張させるために、ねじジャッキ38を一致して駆動する、
モータ駆動ユニット40が載置されている。
下側雌型プレス部材37は、以下に説明されるように、
垂直に往復運動し、かつプラテンフレーム36と同様の構
造のプラテンフレーム41に支持されている。プラテンフ
レームをフレーム30内の正確に垂直なパスに沿って、自
由に上下運動させるために、プラテンフレーム36及び41
にはその四隅に安定化ローラガイド手段42が備え付けら
れている。ガイド手段42は、プラテンフレーム36及び41
の四隅に取着されたブラケット43を含んでいる。各ブラ
ケットは、関連する支柱31の隣接する角度をもって配置
された面に固定されたトラックプレート46に回転係合す
るように適切に取り付けられた複数のローラ44を支持し
ている。従って、プラテンフレームは、横方向には堅固
に固定され、一方垂直パスに沿って上下に自由に移動す
るようになっている。
下側プレス部材27は、従来の外形またはリング式の構
造であって、通常は曲げ加工ステーション30のローラ25
の下の休止位置に置かれている。プレス部材27は、板ガ
ラスＳをロール25から持ち上げ、板ガラスＳを上側プレ
ス部材25に向けて押しつけ、そして次の処理を行うため
に、曲げ加工された板ガラスをローラ25に戻し、曲げ加
工ステーション13から取り出してローラ28に載置するべ
く、垂直方向の往復運動をするように取り付けられてい
る。
下側雌型プレス部材27が、板ガラスをロール25から押
し上げるために、ロール25の間を上方向に通過するべ
く、下側プレス部材27は、隣接するロール25の間を通過
するように充分な間隔を置いて配置された複数のセグメ
ント48によって形成されたリング式成形レール47を有す
る。個々のセグメント48は、接続ロッド50によってベー
ス部材49から隔てられて固定されると共に、曲げ加工さ
れる板ガラスの外形と一致し、かつ所望の曲率を板ガラ
スに与えるための上向きの成形面51を含む。搬送ローラ
25は、その形状が直線状であり、成形レール47は複数の
セグメントによって形成されているが、本出願と同一の
譲り受け人に譲渡された米国特許第4,670,036号の明細
書に開示されたように、搬送ローラ25はある輪郭形状を
有しても良く、成形レールは連続的であっても良い。成
形面51の特定の曲率と同様に、成形レール47の特定の外
形も、曲げ加工された板ガラスの予め決められた最終的
な形状によって定められ、かつ所望通りに変えることが
できる。一対の隔てられて配置された垂直往復運動スト
ップ手段53（その一方のみが図示されている）は、隣接
するロール25の間であって、かつベース部材49の上に配
置され、板ガラスＳを上側プレス部材26及び下側プレス
部材27に対して正確に配置する。
ベース部材49は、下側プラテンフレーム41によって支
持され、かつ下側プラテンフレーム41と共に移動可能で
ある。油圧シリンダ54は、プラテンフレーム41の下に取
り付けられ、かつビーム32によって支持されている。油
圧シリンダ54は、プラテンフレーム41にその端部が取着
されたピストンロッド55を含み、下側雌型プレス部材27
を、成形レール51が搬送ロール25の下にある収縮位置
と、リング要素が加熱された板ガラスＳを搬送ローラか
ら持ち上げ、そして板ガラスを予め決められた曲率に曲
げ加工するべく、互いに補完的な雌型要素35と成形レー
ル51との成形面の間で、雌型プレス部材26に向けて板ガ
ラスを押しつけるように適合された伸張位置との間で、
下側雌型プレス部材27を往復運動させる。曲げ加工が終
了したとき、ピストンロッド55が収縮して、プラテンフ
レーム41が下降し、それによって成形レール51が搬送ロ
ーラ25の下に移動し、曲げ加工された板ガラスを搬送ロ
ーラ25の上に載置する。
第２図及び第３図に最も良く示されているように、本
発明の上側雄型プレス部材26は、中実型または連続型の
プレス部材と呼ばれている。雄型成形要素35は、下側雌
型プレス部材27の成形面と互いに補完的な輪郭を有する
符号56を付された連続的なガラス成形面を含む。成形要
素35は、高温度に耐える任意の適切な材料から形成さ
れ、例えば耐火性材料であることが好ましい。成形要素
35の周縁部に沿って一体形成された外向きに延出するフ
ランジ59は、複数のＬ字型ブラケット60と共働して、上
側プラテンフレーム36に適切に取着された支持プレート
61へ、成形要素を取り付ける。ブラケット60は、適切な
締め金具63によって支持プレート61に締着されると共
に、支持プレート61にフランジ59を向かわせ成形要素35
を支持プレート61に締着するためのフランジ59に係合し
た脚部64を含む。加熱され軟化した板ガラスと接触する
ための可撓性を有する非研磨性の表面を提供し、かつ絶
縁を提供するために、成形面56は、織られたまたは編ま
れたファイバグラスのような耐熱性の布からなるシート
65で覆われている。布シート65は、第２図に示すよう
に、成形面56を覆うように緊張して張られ、かつ取着ブ
ラケット61のような任意の適切な手段によって定位置に
保持されている。
チャンバ66は、板ガラスに形を与えるため及び板ガラ
スの取り扱いを援助するために、正または負の空気圧を
提供するマニフォルドとして働くべく、所望に応じて成
形要素35に形成される。このために、成形面56には、複
数の空気通路が備え付けられ、また成形要素35には、加
圧された空気の源とチャンバ66とを連通する導管68が備
え付けられている。空気の通路が、穴開けされて形成さ
れた孔67のように形成されるか、または、穴開けされて
形成された通路を必要とせずに、成形面に沿って均一な
空気の流れを許容するような、多孔質の材料または密度
の低い耐火性の材料が成形要素として選択される。負圧
の空気若しくは真空が、上側プレス部材の成形面に提供
され、板ガラスを成形面に一致させる。次に、下側プレ
ス部材が下降したときに、板ガラスが真空によって保持
され、当業者には周知の如く、板ガラスを曲げ加工領域
外に搬出するべく、キャリアリングが定位置に移動す
る。
前にも述べられたように、加熱炉外で非常に薄い板ガ
ラスを良好に曲げ加工するための多くの問題点がある。
主要な問題点は、板ガラスが加熱炉から、曲げ加工ステ
ーションのかなり低温の環境へ搬送されるときに、板ガ
ラスから熱が失われることである。この熱の損失を補う
ために、板ガラスは加熱炉内でその軟化温度以下に加熱
され、板ガラスが満足な曲げ加工及び後続の熱処理また
は焼きもどし処理を促進するための適切な温度に到達す
ることを確実にする。この加熱方法は、厚さ5.08mm（0.
200インチ）またはそれ以上の従来通りの板ガラスを加
工する場合には好結果をもたらす。しかし、例えば厚さ
1.52〜2.60mm（0.060〜0.102インチ）の範囲の、より薄
い板ガラスを加工する場合には、板ガラスの熱損失の速
度が速いために有効ではない。従って、より大きな熱損
失を補うために、そのような薄い板ガラスをより高い温
度に加熱することによって、熱による汚れ、ロール変形
などが発生し、板ガラスの表面の品質及び光学的な特性
を低下させる。これは、ウインドシールド用の板ガラス
を製造する場合の主な問題点であって、光学的な要求
は、自動車のサイドウインドウ及びバックライトに対す
る要求よりも、より一層厳密である。
本発明は、加熱炉内で最初に加熱された板ガラスを、
迅速かつ効果的に再加熱する加熱要素と共働する、加熱
炉外のプレス曲げ加工部材を提供することによって、上
述された問題を解決せんとするものである。プレス曲げ
加工部材に関連する加熱要素は、板ガラスが、対向する
プレス部材の間に配置されたとき、加熱された板ガラス
の熱放散または冷却の速度の制御をするため、または板
ガラスの温度を上昇させるために利用される。冷却速度
を制御する場合、加熱要素の出力は、周囲よりも高い温
度を提供するように制御され、板ガラスからの熱放散の
速度を低下させる。一般的に、温度が高いほど板ガラス
からの熱放散の速度が低下する。板ガラスの温度を上昇
させる場合、加熱要素は、板ガラスが加熱炉から曲げ加
工領域に搬送されるときに放散された熱を補うことによ
って、板ガラスの温度を上昇させるために利用される。
加熱要素はまた、板ガラスを加熱炉内で与えられた温度
よりも高い温度に加熱するために利用されることも意図
されている。何れの場合でも、本発明の目的は、板ガラ
スの表面の初期の品質を保つために、曲げ加工ステーシ
ョンに入る前と、曲げ加工ステーション内での板ガラス
の温度を低く保つことである。加熱要素は、特定のパタ
ーンまたは配列に配置され、板ガラスの熱放散または加
熱を制御するために、予め決められた加熱分布を生み出
すように、個々に若しくは領域で制御される。
本発明に基づけば、板ガラスに形を与えるときに不均
一な温度分布が必要な場合、加熱炉内で第１の予め決め
られた温度分布が板ガラスに最初に与えられる。この温
度分布は板ガラスが加熱炉から出た後の熱損失を補うた
めに、適切な曲げ加工に必要な温度分布よりも高い温度
である。第２の予め決められた温度分布は、曲げ加工部
材に関連する加熱要素内で発生し、板ガラスが２個の曲
げ加工部材間に配置されている間、板ガラスの熱放散の
速度を制御する。限定を意図するものではないが、曲げ
加工部材に関連する温度分布は、加熱炉内で板ガラスに
与えられた温度分布よりも概ね低い。加熱炉内及び曲げ
加工部材の温度分布は、適切な曲げ加工を促進する板ガ
ラスの適切な温度分布を提供するように制御される。
曲げ加工部材に関連する加熱要素はまた、板ガラスが
加熱炉内で均一な温度に加熱された後に、板ガラスに予
め決められた不均一な温度分布を与えるためにも利用さ
れる。これは、板ガラスの加熱と同様に、板ガラスから
の熱の放散の速度を制御することによって行われる。均
一に加熱された板ガラスを、曲げ加工部材の不均一な温
度分布にさらすことによって、板ガラスが曲げ加工部材
の温度分布に釣り合った温度分布を与えられることは容
易に理解される。加熱された曲げ加工部材が、板ガラス
の熱放散の制御と、板ガラスの温度の上昇との何れかに
用いられることになる。
板ガラスに不均一な温度分布を与えることは、例え
ば、その中心部分よりも小さい半径を有するピラー領域
を備えたウインドシールド用のかなり薄い板ガラスに形
を与えるときに、特に有効である。既に述べたように、
満足な曲げ加工を行うためには、板ガラスが曲げ加工ス
テーションに搬送されるときの、熱損失を補うために、
このような鋭く湾曲する領域は、ガラスの軟化点を超え
るかなり高い温度に加熱される必要がある。一方、これ
は、板ガラスの表面の品質と光学的な特性とを低下させ
る。本発明に基づけば、板ガラスを加熱炉内でそのよう
な高温に加熱する必要が回避される。板ガラスはその表
面に欠陥が生ずる温度よりも低い、予め決められた温度
範囲に、加熱炉内で加熱され、プレス曲げ加工の直前
に、最終的な最適の曲げ加工温度を得るために、プレス
曲げ加工領域内で制御されながら再加熱される。従っ
て、成形ステーションに搬送されるときに、温度の低下
した板ガラスは傷を受けにくい。更に、加熱炉の加熱ユ
ニットだけでなく、プレス部材の加熱ユニットを共働さ
せて個々に制御することによって、必要に応じて、板ガ
ラスの不均一な温度分布を発生させる手段が提供され
る。従って、ピラー領域の小さい半径の湾曲を形成する
ために必要なより高い温度は、ピラー領域の部分に限定
され、一方、板ガラスの中心部分は、光学的な要求を保
存するために比較的低い温度に保持される。もちろん、
小さい半径の部分がピラー領域以外の領域内に存在する
場合にも、必要なより高い温度はその小さい半径の部分
に限定される。
ウインドシールドのための回路を提供するバスバーに
よって板ガラスの加熱特性が影響される、加熱要素によ
って加熱されたウインドシールドを製造する時にも、影
響される板ガラスを不均一に加熱することが必要なこと
は明らかである。バスバーは、その直下及びその両側の
領域内での板ガラスの加熱速度を低下させる傾向があ
り、かつ与えられた温度を得るために通常必要な速度よ
りも速い加熱速度を必要とする。従って、例えば、その
一方の主面に配置されたバスバーを備えた板ガラスに均
一な温度を与えるために、板ガラスの残りの部分より
も、バスバーに隣接した領域に、より多くの熱を加える
必要がある。
薄い板ガラスを処理するときに、最も注意を要するも
う１つの点は、曲げ加工された後に、板ガラスが制御さ
れず、板ガラスが不均一に冷却されることである。板ガ
ラスの周縁部は、その中心部よりも急速に熱を失い、そ
のピークが板ガラスの周縁部の内側に向かう引っ張り応
力の分布を発生させ、熱平衡に達した後に、板ガラスが
取り扱われるときに損傷をより受けやすいような、エッ
ジの状態が生ずる。板ガラスが曲げ加工された直後に、
低温の下側リング式プレス部材またはキャリアリングに
典型的な形式で支持されているときに、この問題が明ら
かになる。板ガラスの周縁部の熱放散の速度は、低温の
リング表面に接触することによって加速され、リングの
位置のすぐ内向きに直立し、かつ板ガラスの内部に向か
って急速に衰える悪化した引っ張り応力分布を生み出
す。
本発明の加熱されたプレス部材はまた、上述された冷
却の問題を緩和し、かつ板ガラスのエッジ強度を強化す
るように、曲げ加工された後の板ガラスの熱放散の速度
を制御するために、効果的に用いられる。曲げ加工した
後に、制御された時間に亘って、板ガラスを一方または
両方の加熱されたプレス部材に接触させて保持すること
によって、板ガラスがより均一に冷却され、応力分布の
ピーク引っ張り応力領域が減少する。板ガラスが一方ま
たは両方のプレス部材に接触して保持される時間は、板
ガラスの厚みの関数であって、1.52〜2.60mm（0.600〜
0.102インチ）の厚さの板ガラスに対して、10秒未満と
なっている。例えば、曲げ加工が終了した後に、約４秒
に亘って、2.2mm（0.090インチ）の厚さの板ガラスを、
中実の雄型プレス部材の加熱された表面に保持すること
によって、板ガラスのより均一な初期の冷却速度が提供
されることが分かっている。この初期の冷却プロセスを
板ガラスが通過した後に、板ガラスの応力分布に重大な
損傷を与えることなしに、板ガラスはかなり低温のリン
グ式支持表面上に載置される。曲げ加工された直後に、
板ガラスの冷却を制御することによって、板ガラスが最
終的に熱平衡に達した後に、圧縮された周縁部のエッジ
と、周縁部の内側に向かう低い引っ張り応力分布とを有
することになる。
本発明に基づけば、第２図及び第３図に最もよく示さ
れたように、そして以下に説明されるように、上側プレ
ス部材26は、複数の加熱要素70を有し、下側プレス部材
27は、輻射式加熱アセンブリ71を有している。加熱要素
70は、耐火性の成形要素に埋め込まれた任意の適切な電
熱要素であって、例えば、538〜649℃（1000〜1200゜
F）の範囲の温度に達することが可能である。この加熱
要素70は、成形面56において371〜427℃（700〜800゜
F）の範囲の温度を発生し、その温度範囲は、本発明に
基づく板ガラスの熱放散を効果的に制御するために必要
な範囲を充分に提供するものである。もちろん、板ガラ
スまたはその一部を例えば538〜649℃（1000〜1200゜
F）の曲げ加工温度に再加熱するときには、成形面をそ
の高い温度にすることのできる加熱要素を用いることが
必要である。加熱要素は、最も正確な動作を提供するた
めに、成形面にほぼ並行にかつかなり接近して配置され
ているので、それによって成形面56を、中程度の応答時
間内で所望の温度に上昇させることができる。加熱要素
70は、成形要素35が形成されるときに鋳造されるか、ま
たは耐火性要素が鋳造された後に耐火性要素に穴開けす
ることによって適切な開口部が提供される。加熱要素70
の各々は、関連するリード73及び74によって、各加熱要
素の出力を調整するための適切な制御ユニット（図示さ
れていない）に接続される。もし必要であれば、加熱要
素はより簡単な動作のために領域内に分類されても良
い。熱電対（図示されていない）もまた、温度の読みを
提供するために、成形要素35の選択された位置に適宜配
置されても良い。
本発明の加熱された雄型プレス部材は、板ガラスが曲
げ加工された直後に板ガラスを加熱するための比較的簡
単なそして有効な手段を提供することによって、薄い板
ガラスの曲げ加工に関する上述された問題点を解決し、
そして板ガラスが曲げ加工ステーションに搬送されると
きの熱の損失を補うために、加熱炉内でかなり薄い板ガ
ラスを過剰に加熱する必要性が除去される。更に、加熱
要素70は個々にまたは領域で制御され、かつもし必要な
らば、ほぼ均一に加熱された板ガラスに予め決められた
温度パターン若しくは熱分布を与えるだけでなく、加熱
炉内で板ガラスに最初に与えられた熱分布を保持若しく
は強化するために選択的に電流を流すことができる。加
熱された雄型プレス部材はまた、真空源に接続され、板
ガラスの冷却速度を低下させると共に、板ガラスのエッ
ジ強度を強化するために板ガラスを加熱された成形面に
向かって瞬間的に保持する。
もし必要ならば、下側プレス部材72の輻射式加熱アセ
ンブリ71が利用され、上側加熱プレス部材26によって提
供された加熱を補償する。加熱アセンブリ71は、各々が
埋め込まれたニッケル導線のヒータ（図示されていな
い）のような従来の加熱手段を備えた長寸のストリップ
またはパネル76の配列の形式であることが好ましい。パ
ネル76は絶縁板77の上に取着されていて、かつ板ガラス
の搬送路にほぼ平行に並べられている。好ましくは、パ
ネル76の個数は、成形レール47によって囲繞された領域
がほぼ満たされるような個数である。剛直なメッシュ状
のステンレス製遮蔽78等が、複数のポスト80及び締め金
具81によってパネル76の配列の上に支持され、破壊され
た板ガラスの落下などを原因とする偶然の損傷からパネ
ル76を保護する。加熱アセンブリ71は、上側成形要素35
と同様に、出力される熱を調整し、かつ加熱アセンブリ
71の予め決められた温度分布を発生させるために、加熱
パネル76の各々を個々に制御することを可能にする、従
来の制御ユニット（図示されていない）に適切に接続さ
れている。
これまで図示されそして説明された本発明の実施例
は、本発明の単なる好適な実施例であって、様々な手順
の変化ばかりでなく、大きさ、形状、及び部品の配置に
関する様々な変更が、本発明の技術的視点及び添付の請
求項の技術的視点を逸脱することなしに実施可能なこと
は当業者には明らかである。
フロントページの続き (72)発明者 プロカッチニ、ビンセント・エヌ アメリカ合衆国オハイオ州43605・トリ ド・プラット 521 (72)発明者 デブ、スガト アメリカ合衆国オハイオ州43551・ペリ ーズバーグ・ウエストセカンドストリー ト 327 (56)参考文献 特開 平４−231330（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−231331（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03B 23/02 - 23/037

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】所望の曲率への第１及び第２部分を備えた
    板ガラスの曲げ加工方法であって、 前記第２部分を前記第１部分よりも高温に加熱するため
    に、その軟化温度の範囲内で、前記板ガラスに第１の予
    め決められた不均一な温度分布を与えるべく、前記板ガ
    ラスを加熱炉内で加熱する過程と、 前記加熱炉外のプレス曲げ加工ステーションにおいて、
    前記所望の曲率に対応する互いに補完的な成形面を備え
    た対向する一対のプレス曲げ加工部材間に前記板ガラス
    を配置する過程と、 前記プレス曲げ加工ステーションにおいて、前記プレス
    曲げ加工部材の少なくとも１つに隣接して、前記第１の
    予め決められた不均一な温度分布とは異なる第２の予め
    決められた不均一な温度分布を発生させる過程と、 前記第２の温度分布を前記加熱された板ガラスに与える
    過程と、 前記プレス曲げ加工部材間で、前記加熱された板ガラス
    を前記所望の曲率に曲げ加工する過程とを有することを
    特徴とする板ガラスの曲げ加工方法。
  2. 【請求項２】前記第２の予め決められた不均一な温度分
    布が、前記第１の予め決められた不均一な温度分布より
    も低温度であることを特徴とする請求項１に記載の板ガ
    ラスの曲げ加工方法。
  3. 【請求項３】前記第２の予め決められた不均一な温度分
    布が、前記第１の予め決められた不均一な温度分布より
    も高温度であることを特徴とする請求項１に記載の板ガ
    ラスの曲げ加工方法。
  4. 【請求項４】前記第２の予め決められた不均一な温度分
    布が、前記第１の予め決められた不均一な温度分布の対
    応する部分の温度よりも低温度及び高温度の部分を含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の板ガラスの曲げ加工
    方法。
  5. 【請求項５】前記第２部分が前記第１部分よりも小さい
    半径の曲率に曲げ加工されることを特徴とする請求項２
    に記載の板ガラスの曲げ加工方法。
  6. 【請求項６】前記第２部分が、その表面に配置されたあ
    るパターンの熱反射材料を含むことを特徴とする請求項
    ２に記載の板ガラスの曲げ加工方法。
  7. 【請求項７】前記熱反射材料が、銀ガラスフリット材料
    からなることを特徴とする請求項６に記載の板ガラスの
    曲げ加工方法。
  8. 【請求項８】前記第２の予め決められた不均一な温度分
    布が、前記一対の対向するプレス曲げ加工部材の各プレ
    ス部材の前記成形面が発生した温度分布を含むことを特
    徴とする請求項１に記載の板ガラスの曲げ加工方法。
  9. 【請求項９】前記プレス曲げ加工部材の一方が外形成形
    面を有し、前記第２の予め決められた不均一な温度分布
    が、前記外形成形面の周縁部内で概ね発生させられるこ
    とを特徴とする請求項８に記載の板ガラスの曲げ加工方
    法。
  10. 【請求項１０】前記曲げ加工過程の後に、前記板ガラス
    が、充分な時間に亘って前記プレス曲げ加工部材の少な
    くとも一方と接触して保持され、前記板ガラスの最初の
    冷却速度を低下させる、前記板ガラスの冷却過程と、 その後に、前記板ガラスを前記プレス曲げ加工部材間か
    ら取り除き、前記板ガラスを平衡温度まで冷却する過程
    とを更に有することを特徴とする請求項１に記載の板ガ
    ラスの曲げ加工方法。
  11. 【請求項１１】所望の曲率への第１及び第２部分を有す
    る板ガラスの曲げ加工方法であって、 その軟化温度の範囲内で、前記板ガラスに略均一な温度
    を与えるべく、前記板ガラスを加熱炉内で加熱する過程
    と、 前記加熱炉外で、前記所望の曲率に対応する互いに補完
    的な成形面を備えた対向する一対のプレス曲げ加工部材
    間のプレス曲げ加工ステーションに前記板ガラスを配置
    する過程と、 非ガス加熱手段によって前記プレス曲げ加工部材の少な
    くとも一方の前記成形面に、予め決められた不均一な温
    度分布を発生させ、それによって予め決められた不均一
    な温度分布を前記加熱された板ガラスに与える過程と、 前記加熱された板ガラスを、前記プレス曲げ加工部材間
    で前記所望の曲率に曲げ加工する過程とを有することを
    特徴とする板ガラスの曲げ加工方法。
  12. 【請求項１２】前記第２部分が、前記第１部分よりも鋭
    く曲げ加工され、 前記板ガラスが前記対向するプレス曲げ加工部材間に配
    置されている間に、前記第２部分を前記第１部分よりも
    高温に加熱する過程を有することを特徴とする11に記載
    の板ガラスの曲げ加工方法。
  13. 【請求項１３】前記第２部分が、その上に配置されたあ
    るパターンの熱反射材料を有し、 前記板ガラスが、前記対向するプレス曲げ加工部材間に
    配置されている間に、前記第２部分を前記第１部分より
    も高温に加熱する過程を有することを特徴とする請求項
    11に記載の板ガラスの曲げ加工方法。
  14. 【請求項１４】前記曲げ加工過程の後に、前記板ガラス
    が、充分な時間に亘って、前記プレス曲げ加工部材の少
    なくとも前記一方の前記成形面に向かって保持され、前
    記板ガラスの最初の冷却を低下させる、前記板ガラスを
    冷却する過程と、 その後に、前記板ガラスを前記プレス曲げ加工部材間か
    ら取り除き、前記板ガラスを平衡温度まで冷却する過程
    とを更に有することを特徴とする請求項11に記載の板ガ
    ラスの曲げ加工方法。
  15. 【請求項１５】エッジ強度の強化された湾曲した板ガラ
    スの製造方法であって、 その軟化温度の範囲内の第１の予め決められた温度分布
    に、前記板ガラスを加熱炉内で加熱する過程と、 前記加熱炉外の、所望の曲率に対応する互いに補完的な
    成形面を備えた対向する一対のプレス曲げ加工部材間の
    プレス曲げ加工ステーション内に、前記加熱された板ガ
    ラスを配置する過程と、 前記プレス曲げ加工部材の少なくとも１つの成形面を、
    前記板ガラスの前記軟化温度の範囲よりも低い、第２の
    予め決められた温度分布に加熱する過程と、 前記板ガラスを、前記プレス曲げ加工部材間で、前記所
    望の曲率に曲げ加工する過程と、 前記板ガラスの前記最初の冷却速度を低下させるため
    に、曲げ加工後、ある時間に亘って、前記板ガラスを前
    記プレス曲げ加工部材の前記少なくとも１つの前記加熱
    された成形面と接触させて保持する過程と、 前記板ガラスを前記加熱された成形面から取り除く過程
    と、 その後に、前記板ガラスを平衡温度まで冷却し、それに
    よって前記板ガラスの前記周縁部に隣接するピーク引っ
    張り内力を低下させる過程とを有することを特徴とする
    湾曲した板ガラスの製造方法。
  16. 【請求項１６】前記板ガラスが、1.52mm〜2.6mm（0.60
    インチ〜0.102インチ）の範囲の厚さを有し、前記時間
    が10秒未満であることを特徴とする請求項15に記載の湾
    曲した板ガラスの製造方法。
  17. 【請求項１７】前記板ガラスが約2.2mm（0.090インチ）
    の厚さを有し、前記時間が４秒であることを特徴とする
    請求項16に記載の湾曲した板ガラスの製造方法。
  18. 【請求項１８】前記板ガラスが連続した雌型プレス曲げ
    加工部材の前記加熱された成形面に接触して保持される
    ことを特徴とする請求項15に記載の湾曲した板ガラスの
    製造方法。
  19. 【請求項１９】板ガラスの曲げ加工装置であって、 前記板ガラスの軟化点に、前記板ガラスを加熱するため
    の加熱炉と、 前記加熱された板ガラスを前記加熱炉から、前記加熱炉
    外に配置され、かつ互いに補完的な成形面を備えると共
    に、略水平に配置され、かつ対向する、基部に取着され
    ると共に上向きの周縁部の成形面を備えたリング式成形
    レールを有する下側プレス部材と、前記下側プレス部材
    の前記成形面と互いに補完的な連続した成形面を備えた
    耐火性の成形要素を含む上側プレス部材との間までの略
    水平な搬送路に向かって、前記加熱された板ガラスを支
    持しかつ搬送するための搬送手段と、 前記成形レールの下に取着され、かつ前記板ガラスの搬
    送路に略平行に一列に並べられた、長寸の輻射加熱スト
    リップと、 前記加熱ストリップの配列に予め決められた温度分布を
    発生させるべく、各前記輻射加熱ストリップの熱出力を
    個々に制御する手段と、 前記上側部材の前記耐火性成形要素に埋め込まれた複数
    の間隔を置いて配置され、かつ前記成形面及び前記搬送
    路に略平行に一列に並べられた長寸の電熱要素型の加熱
    要素と、 前記成形面に亘って、予め決められた温度分布を提供す
    るための、前記加熱要素に加えられる電力を制御する手
    段とを有することを特徴とする板ガラスの曲げ加工装
    置。
  20. 【請求項２０】前記輻射加熱ストリップの上及び前記成
    形レールの下の前記基部に支持されたオープンメッシュ
    型の遮蔽を有することを特徴とする請求項19に記載の板
    ガラスの曲げ加工装置。
  21. 【請求項２１】前記成形面の上に張られた耐熱性の布シ
    ートを有することを特徴とする請求項19に記載の板ガラ
    スの曲げ加工装置。
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