JP4052014B2 - ガラス板の曲げ成形方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス板の曲げ成形方法および装置に係り、特に、軟化点近傍の温度に加熱されたガラス板を任意の複曲面に曲げ成形するガラス板の曲げ成形方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の自動車業界においては、自動車デザインの多様化により、様々な形状のガラス板が求められるに至っている。特に周縁部を極度に曲げたガラス板（いわゆるウイングが深い形状）に対する自動車メーカのニーズは高い。
【０００３】
このような深曲げ形状を実現する手法の一つとしては、加熱軟化したガラス板をリング上に落下して予備成形（実際のデザインよりも浅い曲げ成形）を実施し、その後モールドを用いたプレス成形を実施する曲げ成形装置がある（米国特許第４，８５９，２２５号参照）。ところが、この種の曲げ成形装置は、本成形前の予備成形により光学歪みやしわの発生を抑制できるものの、ガラス板周縁部の深曲げには充分対応できないのが実状である。
【０００４】
また、深曲げを実現するため、深い曲げ形状のリングにガラス板を落下させた場合、リング上での位置ずれが生じ易く、曲げ成形精度が低下するという問題もある。
【０００５】
そこで、これらの問題を解決するために、いわゆるあおり機構付きリングを適用することが考えられる。例えば図９に示すあおり機構付きリング５００は、上面視で全体が枠状の金属製部材であり、中央に位置する固定部５０１（２部品）と、その両端部に位置するウイング部５０２（２部品）とで構成されている。すなわち、図９では手前側の固定部５０１のみ記載され、紙面奥にも同様の構成の固定部が配設されている。各固定部の端部には上面視で略Ｕ字状のウイング部５０２がヒンジ部５０３を介して枢設されている。そして、同図（ｂ）に示すように、モールド５０４とのプレス時にウイング部５０２をあおることで、ガラス板Ｇの周縁部を確実に曲げることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種のあおり機構付きリングは、図９（ａ）からも明らかなようにヒンジ部５０３が上方に突出した構造を有するため、この部分がガラス板Ｇと局所的に接触し易い。そのため、リング５００上に落下させてガラス板Ｇを載置した場合、ヒンジ部５０３との接触によりガラス板Ｇの表面に傷（いわゆるヒンジマーク）が付くため、加熱軟化したガラス板をリング上に落として予備成形することは不可能に近い。したがって、従来においては、落下による予備成形を行う装置にあおり機構付きリングを適用することは非常に困難であった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、落下および自重による予備成形と、あおり機構を利用した周縁部の深曲げとを同時に実現するガラス板の曲げ成形方法および装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、固定部とその両端部に枢設されたウイング部とを備えたあおり機構付きリングにガラス板を載置し、このガラス板を所定の成形面を有するモールドに下方から押し付けかつ前記ウイング部をあおることにより、前記ガラス板を曲げ成形する方法において、予め曲げ成形可能温度まで加熱されたガラス板を、前記あおり機構付きリングの内側に並設された内型に落下することにより、自重による予備成形を実施するステップと、前記内型上の予備成形されたガラス板を、前記内型から前記あおり機構付きリングに移し替えるステップとを有することを特徴とするガラス板の曲げ成型方法を提供する。
【０００９】
また、本発明は、固定部とその両端部に枢設されたウイング部とを備えたあおり機構付きリングと、所定の成形面を有しかつ上下動可能なモールドとを備え、前記あおり機構付きリング上に載置されたガラス板を前記モールドの成形面に下方から押し付けかつ前記ウイング部をあおることにより、前記ガラス板の曲げ成形を実施する装置において、前記あおり機構付きリングの内側に並設された内型を備え、この内型は、前記ガラス板が載置される被載置部と、この被載置部を上下動させるための昇降機構とを備え、この昇降機構は、下降して来た前記モールドの押圧力を受ける受圧部と、前記被載置部を所定の待機位置まで上昇させるための付勢力を前記被載置部に加えるカウンタウェイトとを備え、下降して来た前記モールドの一部によって前記受圧部が押されることにより、前記被載置部が前記モールドと一体となって下降し、この下降によって前記ガラス板が前記あおり機構付きリングに載せ替えられることを特徴とするガラス板の曲げ成形装置を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係るガラス板の曲げ成形方法およびその装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１１】
図１、図２は、本発明に係るガラス板の曲げ成形装置の一実施形態を示す。ガラス板の曲げ成形装置１００は、主にガラス板Ｇの搬送上流側から、加熱炉１０、成形炉２０、風冷強化装置３０、および搬出用ローラコンベア４０で構成されている。
【００１２】
加熱炉１０は、耐火煉瓦等で作られた炉壁を有し、その内壁面に天井ヒータ１１、炉床ヒータ１２および側壁ヒータ１３が設置された電気加熱炉である。また、加熱炉１０内の炉床上方には、複数の耐熱性シリカローラで構成されたローラコンベア１４が設置され、ローラコンベア１４上を搬送されるガラス板Ｇは、上記ヒータによって所望の曲げ成形可能温度（６５０〜７２０°Ｃ）に加熱される。
【００１３】
加熱炉１０の後段には、加熱炉１０同様の電機加熱炉である成形炉２０が設置され、ガラス板Ｇの搬入口直後には、搬送されてきたガラス板Ｇをエアフローティング支持するためのハースベッド２１が設置されている。図２に示すように、ハースベッド２１はガラス板Ｇの載置面に複数の孔２１ａを有し、これらの孔２１ａから加熱されたエアを吹き出すことにより、ガラス板Ｇを浮上させて支持する。ハースベッド２１の下流側には、エアフローティング支持されたガラス板Ｇの位置決めを行うための一対のポジショナ２２が設置されている。
【００１４】
また、ハースベッド２１上方には、Ｘ方向およびその逆向きに水平移動可能なフラットモールド２３（図２）が設置されている。フラットモールド２３は、ガラス板Ｇと同等またはそれ以上の大きさを有する定盤であり、その平坦な下側表面には多数のエア噴射／吸引孔が密に形成されている。フラットモールド２３の上部には、これらのエア／吸引噴射孔に連通するエア取入口（不図示）が形成され、このエア取入口に炉外のダンパー（不図示）を介してブロワー（不図示）およびエア吸引手段（不図示）が連結されている。孔２１ａ毎にエアの吸引／噴射を制御することにより、ガラス板Ｇを非接触で支持することができる。
【００１５】
また、ハースベッド２１後段の成型炉２０の天井には、図２に示すようにダクト３０４が接続された上部モールド３０２を備えた上部成形装置３００が設置されている。上部成形装置３００直下から上記ハースベッド２１にかけての床下には、レール２５（図２）が設置され、このレール２５には下部成形装置２００が摺動自在に設置されている。炉床２４には図示しないスリットが設けられ、下部成形装置２００の脚２１１が、このスリットを通してレール２５に取り付けられている。成形炉２０のガラス板Ｇの搬出口には、シャトルドア２６が上下に摺動自在に設置され、後述のシャトルの通過に応じて開閉される。
【００１６】
成形炉２０の後段には、搬送されてきたガラス板Ｇを風冷強化するための風冷強化装置３０が設置されている。風冷強化装置３０は、エアの吹き出し口を上方に向けた下部吹き口ヘッド３１と、エアの吹き出し口を下方に向けかつ下部吹き口ヘッド３１と対向して配設された上部吹き口ヘッド３２とで構成される。
【００１７】
また、風冷強化装置３０の後段には、搬出用ローラコンベア４０が設置され、風冷強化装置３０直後の搬出用ローラコンベア４０の裏側には、コンベア上のガラス板Ｇを浮上させるためのエアフローティング装置４１が設置されている。エアフローティング装置４１と対向する搬出用ローラコンベア４０上方には、エアフローティング装置４１によって浮上したガラス板Ｇを支持し、ガラス板Ｇが吹き飛ばされるの防ぐためのストッパ４２が設置されている。
【００１８】
また、搬出用ローラコンベア４０と風冷強化装置３０との間には、ガラス板Ｇを搬送するためのシャトル３３が水平移動自在に設置されている。シャトル３３の上流側端部にはクエンチリング３３ａが設置され、下流側端部にはキャッチ部材３３ｂが設置されている。シャトル３３は、成形炉２０から搬出用ローラコンベア４０までに設置された図示しないレールに沿って移動可能であり、これらの間を往復移動することにより、成形炉２０から搬送用ローラコンベア４０にかけてガラス板Ｇを搬送する。
【００１９】
ここで、下部成形装置２００および上部成形装置３００の詳細について説明する。図３は下部成形装置２００および上部成形装置３００の詳細を示す側面図であり、図４は下部成形装置２００の上面図である。図３（ａ）に示すように、下部成形装置２００は、架台２１０に設置された下部モールド２２０と、下部モールド２２０の周囲に設置されかつ上下動自在に可動する内型２３０と、内型２３０の周囲に設置されたあおり機構付きリング２４０とで構成されている。
【００２０】
ここで、下部モールド２２０は、成形炉２０内で加熱されたガラス板Ｇ中央部を支持し、軟化したガラス板Ｇが極度に撓むことを抑制する。
【００２１】
また、内型２３０は、架台２１０に立設する支持フレーム２３１と、この支持フレーム２３１に枢設されたフレーム２３２と、フレーム２３２の一端部に固定されたカウンタウェイト２３３と、フレーム２３２の他端部に枢設されたフレーム２３４と、フレーム２３４の一端に固定された水平リング２３５と、フレーム２３４に固定された受圧部２３６とで構成されている。水平リング２３５は曲げ成形前のガラス板Ｇの外形よりも小さめの大きさを有し、ガラス板Ｇの外周から若干内側の位置を支える金属製リング状部材である。また、水平リング２３５は側面視で水平な形状を有するとともに、載置されたガラス板Ｇに傷を付けないようにするため、ステンレス等からなる耐熱性クロスまたは耐熱性不織布で覆われている。
【００２２】
また、あおり機構付きリング２４０は、架台２１０に立設する支持フレーム２４１と、支持フレーム２４１によって支持された固定部２４２と、固定部２４２にヒンジ部２４３を介して連結されたウイング部２４４と、ウイング部２４４に固定されたフレーム２４５とで構成されている。フレーム２４５の端部には、図示しないサーボモータの駆動軸に接続されたアーム２４６が当接し、ヒンジ部２４３を支点としてウイング部２４４を内側に回動する構成となっている。
【００２３】
一方、下部成形装置２００の上方には、上部成形装置３００が待機している。上部成形装置３００は、架台３０１に設置された上部モールド３０２と、架台３０１に立設された押圧ロッド３０３と、上部モールド３０２に連通したダクト３０４とで構成されている。上部モールド３０２は、その内部が中空の金属製（鋳物）モールドであり、ガラス板Ｇと当接する面（以下、成形面という）が所定の湾曲形状を有する。成形面には無数の孔が空いており、ダクト３０４を介して吸引することにより、各孔からエアがモールド内に吸い込まれ、プレス成形後のガラス板Ｇを吸引により吸着支持できる。また、その逆にダクト３０４を介してエアを吹き出すこともできる。なお、上部モールド３０２の成形面は、ステンレス等からなる耐熱性クロスまたは耐熱性不織布で覆われている。
【００２４】
次に、図５を参照して、図１〜４に示した曲げ成形装置によるガラス板の曲げ成形工程について説明する。まず、図２の加熱炉１０内で徐々に加熱されたガラス板Ｇは、ローラコンベア１４によって成形炉２０まで搬送される（ステップＳ１）。成形炉２０に搬入されたガラス板Ｇは、搬入口直後に設置されているハースベッド３０上に載置される。ハースベッド３０に設けられた無数の孔２１ａからは加熱されたエアが吹き出され、ガラス板Ｇはこのエアの吹き付け力によって浮上し、エアフローティング支持される。
【００２５】
一方、ハースベッド３０は、ガラス板Ｇの搬送方向前方（図２のＸ方向）に向けて約１°の下り勾配を有し、ガラス板Ｇはローラコンベア１４によって搬入された際の慣性力および自重によってＸ方向に進行する。ガラス板Ｇの搬送方向前端部には、図１に示す一対のポジショナ２２が待機しており、進行してきたガラス板Ｇの前方両角部にそれぞれ当接する。ポジショナ２２は、図示しない制御装置の指示に応じて、図１のＸまたはＹ方向に適宜移動し、ガラス板Ｇのハースベッド２１上における位置決めを行う。
【００２６】
位置決めされたガラス板Ｇの上方には、ガラス板Ｇを吸引支持するためのフラットモールド２３が待機し、位置決めされたガラス板Ｇをこのフラットモールド２３により吸引支持する。その後、フラットモールド２３は、図２の２点鎖線の位置に待機している下部成形装置２００上方まで水平移動してから停止し、エアの吸引を解除することにより、ガラス板Ｇを下部成形装置２００上に落下して載置させる（ステップＳ２）。その際に、ガラス板Ｇは成形炉２０内の高温雰囲気によって曲げ成形可能温度まで加熱され軟化しているため、落下による慣性力および自重によって予備的な浅い曲げ成形が実施される。
【００２７】
こうして予備成形の行われたガラス板Ｇは、レール２５上を移動する下部成形装置２００によって上部成形装置３００直下まで搬送され、停止する（ステップＳ３）。ガラス板Ｇが上部成形装置３００直下に到着すると、上部成形装置３００が下降するとともに、図３（ａ）のウイング部２４４があおることにより、ガラス板Ｇをプレス成形する。
【００２８】
すなわち、上部成形装置３００が下降すると、最初に押圧ロッド３０３が下部成形装置２００の受圧部２３６に当接し、押圧ロッド３０３が内型２３０に取り付けられている受圧部２３６を下向きに押圧する。その結果、ガラス板Ｇの載置されている水平リング２３５は、上部成形装置３００の動きと連動して下降する。
【００２９】
また、フレーム２３２が支持フレーム２３１のヒンジ部を支点として傾斜し、カウンタウェイト２３３が上昇する。水平リング２３５の外周からはみだしているガラス板Ｇの周縁部は、徐々にあおり機構付きリング２４０の固定部２４２に載せ換えられるとともに、並行してウイング部２４４をあおることにより、ガラス板Ｇは完全にあおり機構付きリング２４０に載せ換えられる（ステップＳ４）。その後、ガラス板Ｇはさらに降下して来た上部モールド３０２とリング２４０とで挟まれ、プレス成形が実施される（ステップＳ５）。
【００３０】
次いで、上部モールド３０２の成形面に設けられている無数の孔から吸引することにより、ガラス板Ｇを成形面に吸着支持し、ウイング部２４４を外側に開きながら上部成形装置３００を上昇させる。その後、下部成形装置２００を上流側に戻すとともに、クエンチリング３３ａを成形炉２０内に進入させ、上部モールド３００に吸着したガラス板Ｇの直下で停止させる。
【００３１】
次いで、上部モールド３００の吸引を解除することにより、ガラス板Ｇをクエンチリング３３ａに落下および載置する。そして、クエンチリング３３ａに載ったガラス板Ｇを成形炉２０の外に搬出し、風冷強化装置３０の下部吹き口ヘッド３１および上部吹き口ヘッド３２間に運び、両ヘッドのノズルからエアを吹き出すことにより、ガラス板Ｇを風冷強化する。風冷強化が完了すると、下部吹き口ヘッド３１からの吹き出し圧力を上部吹き口ヘッド３２よりも高め、上部吹き口ヘッド３２の下面にガラス板Ｇをエアの力で押し付けるとともに、キャッチ部材３３ｂをガラス板Ｇ直下に移動させ、両ヘッドの吹き出し圧力を弱めてガラス板Ｇをキャッチ部材３３ｂにより受け取る。
【００３２】
次いで、シャトル３３を水平移動させ、エアフローティング装置４１上方までガラス板Ｇを搬送する。エアフローティング装置４１上方に到着したガラス板Ｇは、エアフローティング装置４１から噴出したエア吹き付け圧力により上昇させられ、ストッパ４２にガラス板Ｇが押し付けられている間に、シャトル３３を成形炉２０側に水平移動させる。次いで、エアの吹き出しを解除することにより、ガラス板Ｇをゴム製の搬出用ローラコンベア４０に落下させ、コンベア４０によって図示しない検査工程に搬送する。以降上記工程を全てのガラス板の生産が完了するまで繰り返す（ステップＳ６）。
【００３３】
次に、本発明のその他の実施形態について図を参照して説明する。
【００３４】
図６は、内型のその他の実施形態を示す。上記実施の形態では、最初にガラス板Ｇの周縁部内側が枠状部材である水平リング２３５により支持したが、図６に示すように、２本の板状部材２２２をガラス板Ｇの被載置部として使用してもよい。２本の板状部材２２２の間の板状部材２２１は、図４の下部モールド２２０に相当する。
【００３５】
図７は、図３の水平リング２３５および下部モールド２２０を用いる代わりに、昇降可能な湾曲プレート４３５を用いた実施形態である。同図に示すように、架台２１０にフレーム４３１を立設し、フレーム４３１の一端部にフレーム４３２を枢設する。フレーム４３２の一端部にはカウンタウェイト４３３を固定し、他端部にはフレーム４３４を枢設する。フレーム４３４の一端部は湾曲プレート４３５に固定し、フレーム４３４には押圧ロッド３０３が当接する受圧部４３６が取り付けられている。したがって、湾曲プレート４３５の昇降機構は、水平リング２３５の昇降機構と同様の構成を有し、カウンタウェイト４３３により湾曲プレート４３５は常時最上位の待機位置に位置する。ガラス板Ｇは、湾曲プレート４３５に落下されて曲げ成形が行われ、その後の工程は図１〜３の場合と同様である。
【００３６】
図８は、予備成形のため落下したガラス板を受け取る内型の実施形態を示す。同図（ａ）は図３で使用した水平リング２３５を示し、同図（ｂ）は湾曲リング２３５ａを示し、同図（ｃ）は図７で示した湾曲プレート４３５を示す。水平リング２３５では、プレス成形されるまでガラス板周縁部が水平状体を維持している。しかし、一部を湾曲させておくことにより、成形炉内を搬送される間に自重で予備成形が促進され好適である。
【００３７】
すなわち、湾曲リング２３５ａは、両端部に水平な領域を有するとともに、これらの領域の間に湾曲した領域を有する。したがって、落下したガラス板は最初水平領域で受けとめられ、その後成形炉２０内を搬送される間に、自重によりガラス板周縁部は湾曲した領域になじみながら撓むことになる。また、湾曲プレート４３５は、両端部に水平な領域を有するとともに、これらの領域の間に湾曲した領域を有する（図の破線は湾曲面上に載っている）。湾曲プレート４３５の作用効果は湾曲フレーム２３５ａと同様である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るガラス板の曲げ成形方法および曲げ成形治具によれば、加熱されたガラス板を先ず内型で支持する。これにより、ガラス板の自重によりある程度ガラス板の曲げ成形がなされる。しかる後にガラス板を内型とその外側に配される外型とで支持する。これにより、ガラス板が最終形状に曲げ成形される。このように二段の成形加工がなされるので、ガラス板Ｇの両側部分にクラックを生じることもなく、また、ヒンジマークと称される欠点も生じない。
【００３９】
また、ガラス板をあおり機構付きリングに直接落下させた場合、位置ずれの問題が生じ易いが、本発明のように一旦内型で受けてからあおり機構付きリングに載せ換えることにより、このような問題を解消でき、従来よりも曲げ成形精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガラス板の曲げ成形装置の一実施形態を示す一部透視斜視図である。
【図２】図１に示した曲げ成形装置を模式的に示した側面である。
【図３】（ａ）下部および上部成形装置の構造、（ｂ）上部モールドによるプレス成形を示す側面図である。
【図４】下部曲げ成形装置を示す上面図である。
【図５】本発明に係る曲げ成形工程の一実施形態を示すフローチャートである。
【図６】下部曲げ成形装置の別の形態を示す上面図である。
【図７】（ａ）内型のその他の実施形態、（ｂ）下部成形装置のその他の形態を示す上面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）予備成形に用いられる内型のその他の実施形態を示す斜視図および側面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）従来例を示す側面図である。
【符号の説明】
１０…加熱炉、１１…天井ヒータ、１２…炉床ヒータ、１３…側面ヒータ、２０…成形炉、２１…ハースベッド、２１ａ…孔、２２…ポジショナ、２３…フラットモールド、２４…炉床、２５…レール、２６…シャトルドア、３０…風冷強化装置、３１…下部吹き口ヘッド、３２…上部吹き口ヘッド、３３…シャトル、３３ａ…クエンチリング、３３ｂ…キャッチ部材、４０搬出用ローラコンベア、４１…エアフローティング装置、４２…ストッパ、１００…曲げ成形装置

Claims (4)

1. 固定部とその両端部に枢設されたウイング部とを備えたあおり機構付きリングにガラス板を載置し、このガラス板を所定の成形面を有するモールドに下方から押し付けかつ前記ウイング部をあおることにより、前記ガラス板を曲げ成形する方法において、
   予め曲げ成形可能温度まで加熱されたガラス板を、前記あおり機構付きリングの内側に並設された内型に落下することにより、自重による予備成形を実施するステップと、
   前記内型上の予備成形されたガラス板を、前記内型から前記あおり機構付きリングに移し替えるステップと
   を有することを特徴とするガラス板の曲げ成型方法。
2. 前記ガラス板を枠状の内型に落下して載置し、前記自重による予備成形を、前記内型を加熱雰囲気中で搬送しながら実施する請求項１に記載のガラス板の曲げ成形方法。
3. 固定部とその両端部に枢設されたウイング部とを備えたあおり機構付きリングと、所定の成形面を有しかつ上下動可能なモールドとを備え、前記あおり機構付きリング上に載置されたガラス板を前記モールドの成形面に下方から押し付けかつ前記ウイング部をあおることにより、前記ガラス板の曲げ成形を実施する装置において、
   前記あおり機構付きリングの内側に並設された内型を備え、
   この内型は、前記ガラス板が載置される被載置部と、この被載置部を上下動させるための昇降機構とを備え、
   この昇降機構は、下降して来た前記モールドの押圧力を受ける受圧部と、前記被載置部を所定の待機位置まで上昇させるための付勢力を前記被載置部に加えるカウンタウェイトとを備え、
   下降して来た前記モールドの一部によって前記受圧部が押されることにより、前記被載置部が前記モールドと一体となって下降し、この下降によって前記ガラス板が前記あおり機構付きリングに載せ替えられることを特徴とするガラス板の曲げ成形装置。
4. 前記被載置部は、枠状部材である請求項３に記載のガラス板の曲げ成形装置。

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