JP5299852B2 - ガラス板の風冷強化装置及び風冷強化方法 - Google Patents

ガラス板の風冷強化装置及び風冷強化方法 Download PDF

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Description

本発明は自動車、船舶、鉄道、航空機等の輸送機器、又は建築用その他各種用途に使用される強化ガラスであって、特に自動車のサイドガラス、リヤガラスのように複雑な曲面を有する強化ガラスを製造するための風冷強化装置及び風冷強化方法に関する。
加熱炉によって曲げ成形可能な軟化点近くまで加熱したガラス板を、複数のローラにより湾曲面を形成したローラコンベアによって搬送することにより、ガラス板を曲げ成形する曲げ成型装置が米国特許4,123,246号明細書(以下特許文献1)に開示されている。この装置によれば、軟化したガラス板はその自重により垂れ下がるので、ガラス板はローラコンベアの搬送面の曲率に倣うように曲げ成形される。この場合、ガラス板は搬送方向に直交する方向に曲げ成形される。
また、加熱炉によって軟化点近くまで加熱したガラス板を、ローラコンベアの複数のローラで形成される搬送面に沿って搬送するとともに、ローラをガラス板の搬送位置に応じて上下動させることにより、搬送面の一部をガラス板搬送方向に湾曲させてガラス板を曲げ成形する曲げ成形装置が特開2000−72460号公報(以下特許文献2)に開示されている。この装置の場合、ガラス板は搬送方向に沿って曲げ成形される。
上記の特許文献1、2に開示されている曲げ成形装置によれば、軟化したガラス板はその自重により、湾曲した搬送面に沿って垂れ下がるので、ガラス板を湾曲搬送面に倣うように曲げ成形することができる。
一方、特開2000−44264号公報(以下特許文献3)、特開2000−290030号公報(以下特許文献4)には、ガラス板の風冷強化装置が開示されている。
この風冷強化装置は、加熱炉から搬出された高温のガラス板をローラコンベアによって搬送しながら、ローラコンベアのローラ間に配置された箱型の吹口から、ローラ間に位置するガラス板に向けてエアを噴射することにより、ガラス板を風冷強化する。
また、特開2001−2434号公報(以下特許文献5)、特開2001−2435号公報(以下特許文献6)には、ローラコンベアのローラ間に配置された箱型の吹口からローラ間に位置するガラス板に向けてエアを噴射するとともに、前記吹口をローラの昇降移動に連動させて昇降移動させる風冷強化装置が開示されている。この風冷強化装置は、風冷強化装置の前段の曲げ成形装置(特許文献1,2参照)によって曲げ成形されたガラス板の形状を保持するようにローラコンベアの各ローラを昇降移動させながら風冷強化を行う装置であり、吹口モジュールがローラに追従して昇降するため、ガラス板に対する吹口モジュールの距離が一定となり、ガラス板の全体を均一に強化することができる。
しかしながら、特許文献3〜6に示す風冷強化装置は、ローラコンベアのローラの間に吹口を配置し、ローラの間を通過するガラス板に向けてエアを噴射する装置なので、特にローラ径が大きくなるとローラの接触部分を含むその近傍の部分には、風冷強化用のエアが当たり難く、このため、ガラス板にリヒート現象(冷える冷えないを繰り返す現象)が生じ、ガラス板を満足に風冷強化することができないという欠点があった。
図16はリヒート現象を説明する風冷強化装置の概略側面図である。図16に示すように、ローラ210によってガラス板Gが搬送されながら、隣接するローラ210の間に配置された下部吹口212、及び上部吹口214からの風冷強化用のエアによってガラス板Gが風冷強化される。しかし、図16の斜線で示すガラス板Gの一部(ローラ210の接触部分を含むその近傍の部分)G1は、風冷強化用のエアが当たり難い。この瞬間は、ガラス板Gでは、冷却されている部分と冷却されていない部分G1が発生している。そして、次の瞬間には、この一部G1は、ガラス板Gが搬送方向に進むことによって風冷強化用のエアが当たる部分まで進み冷却され、逆に前の瞬間に冷却されていた部分が、ローラ210と接触またはその近傍部分G1に進み、冷却されなくなる。この瞬間、一部G1は冷却されなくなったため、ガラス板Gの内部の熱によって表面の温度が上昇する。この現象がリヒート現象である。これにより、ガラス板の板厚方向の温度差が緩和され強化ガラスとして必要な残留応力を形成させることが難しくなるという問題があった。
このような不具合は、ローラ間のピッチを広げたり、ローラを小径にしたりしてローラ間の隙間を広く確保し、その広げた隙間に吹口を配置することで改善することができる。しかしながらローラ間のピッチを広げると、サイズの小さいガラス板を搬送する場合、そのローラ間の広い隙間にガラス板が脱落するおそれや、脱落はしなくともガラス板の端部がローラの搬送面より下方の部分に接触するおそれがあるため、有効な手段ではない。また、サイズの小さいガラス板の場合は、ローラ間のピッチを逆に狭くする必要があり、この場合にはローラ間の隙間に吹口モジュールを配置するだけの隙間を確保することができないという場合もあった。また、ローラを小径にするにも、ローラの剛性を確保するには限界がある。
また、特許文献5、6の風冷強化装置は、箱型の吹口がガラス板の搬送方向に直交する方向に配置され、ローラの昇降移動に追従して昇降する装置である。このため、ガラス板の搬送方向に直交する方向に湾曲した湾曲ローラを使用した場合には、すなわち、ガラス板の搬送方向に直交する方向に湾曲したガラス板を風冷強化する場合には、ガラス板全体を均一に風冷強化することができないという問題があった。
図17は湾曲ローラでの風冷強化の問題を説明する概略正面図である。図17に示すように、搬送方向に対して直交する方向に湾曲したガラス板Gを湾曲ローラ200で搬送しながら、隣接するローラとの間からローラ上を通過するガラス板に向けてエアを噴射して風冷強化する場合、下部吹口202と上部吹口204のそれぞれの先端とガラス板との距離がガラス板Gの中央と周縁部で異なるため、噴射したエアがガラス板に到達する到達点が、ガラス板全面に対して均一にならず、これに起因して、ガラス板全体を均一に風冷強化することが難しいという問題もあった。
一方、吹口から噴射されるエアは、その垂直成分が風冷強化に寄与すると言われている。すなわち、ガラス板の面に対し例えば45度の角度でエアが当たった場合には、垂直で当たった場合の約50%の冷却能しか得られない。そこで、特に周縁部の形状が複雑に屈曲したリヤガラスであると、前述した従来の風冷強化装置では、その周縁部にエアを垂直で当てることは難しく、よって、周縁部に所望の強化を入れることが困難であった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ローラ間のピッチ、ローラ径に影響されることなくガラス板全体を均一に風冷強化することができるガラス板の風冷強化装置及び風冷強化方法を提供することである。
風冷強化装置の本発明は、前記目的を達成するために、ガラス板を加熱炉によって所定の温度まで加熱し、加熱されたガラス板をローラコンベアの複数本のローラで形成される搬送面に沿って搬送するとともに、前記ローラコンベアによって搬送されるガラス板の下面に向けてエアを吹き付けることにより、該ガラス板を風冷強化するガラス板の風冷強化装置において、前記ローラコンベアのローラは、回転軸と、該回転軸に所定の間隔をもって複数枚配置されるとともに前記ガラス板の下面が当接される円盤状部材と、前記ローラの前記回転軸に対して回動可能に設けられるとともに前記複数枚の円盤状部材の間に配置され前記ガラス板と対向する側の面にエア噴出口を備えた下部吹口モジュールと、を有することを特徴とする。
本発明によれば、ローラの回転軸に取り付けられた円盤状部材間に下部吹口モジュールを配置したので、円盤状部材とガラス板との接触部分を含むその近傍の部分に、すなわち、従来の風冷強化装置ではエアを当てることができなかった部分に、下部吹口モジュールからのエアを当てることができる。これにより、ガラス板に生じるリヒート現象を防止でき、ガラス板全体を均一に風冷強化することができる。また、下部吹口モジュールのエア噴射口は、1つでもよいが多数形成することが好ましい。エア噴射口を多数形成する場合には、ローラの真上を通過するガラス板にエアを垂直方向に当てるための第1のエア噴射口と、ローラ間を通過するガラス板にエアを斜め方向に当てるための第2のエア噴射口を形成することが好ましい。
本発明は、前記円盤状部材は、隣接するローラの円盤状部材と前記ガラス板の搬送方向に対して重ならない位置に配置されていることが好ましい。
このように前記円盤状部材を配置すると、円盤状部材は、隣接するローラの円盤状部材とガラス板の搬送方向に対して重ならない位置に配置されているため、ガラス板のうちその円盤状部材に当接された部分は、次のローラを通過する際に下部吹口モジュールからのエアによって確実に風冷される。これにより、円盤状部材に当接された部分のリヒート現象を抑えることができる。
本発明は、前記下部吹口モジュールには、ガラス板の搬送方向に傾斜面が形成され、該傾斜面に前記エア噴射口が形成されていることが好ましい。
このように下部吹口モジュールの傾斜面にエア噴射口を形成させることにより、エア噴射口からのエアのガラス板におけるエア到達点をガラス板上において略均一ピッチになるように、エア噴射口を配置することが可能となる。よって、ガラス板全体を均一に風冷強化することができる。特にエア噴射口を多数形成する場合には、ローラの真上を通過するガラス板にエアを垂直方向に当てる第1のエア噴射口を設け、ローラ間を通過するガラス板にエアを斜め方向に当てるために吹口モジュールの傾斜面に第2のエア噴射口を形成し、ガラス板上で略均一ピッチでエアが到達するように第1のエア噴射口と第2のエア噴射口を設けることが好ましい。
本発明は、前記複数本のローラを上下移動させる駆動手段が設けられ、該駆動手段によって複数本のローラを前記ガラス板の搬送位置に応じて上下動させることにより、前記搬送面の一部がガラス板搬送方向に湾曲されることが好ましい。
このように複数本のローラを前記ガラス板の搬送位置に応じて上下動させることにより、風冷強化装置の前段の曲げ成形装置によって曲げ成形されたガラス板の形状、すなわち、ガラス板の搬送方向に沿って曲げられた形状を保持するようにローラコンベアの各ローラを昇降移動させて搬送面を湾曲させることができる。この湾曲させた搬送面上に曲げ成形されたガラス板を位置させて、さらに各ローラの昇降移動により、湾曲させた搬送面をガラス板の搬送に合せて搬送方向に移動させ、曲げ成形されたガラス板を搬送しながら風冷強化を行うことができる。また、この発明によれば、ローラと一体に下部吹口モジュールが昇降し、下部吹口モジュールとガラス板との距離が常に一定となるので、ガラス板全体を均一に強化することができる。
本発明は、前記複数のローラは、前記ガラス板の搬送方向に対して直交する方向に湾曲可能なローラであることが好ましい。
このようにローラを湾曲可能なローラにすることにより、ガラス板の搬送方向とその方向に直交した方向とに湾曲した複曲形状のガラス板の搬送に好適となる。また、周縁部の形状が複雑に屈曲したリヤガラスであっても、その周縁部の形状に沿ってローラが湾曲されるため、吹口モジュールのエア噴射口をガラス板の周縁部でもガラス板の下面に対向させることができ、中央と周縁で差がなくガラス板の全体で、エア噴出口とガラス板との距離が等しくなる。また、ガラス板の周縁部にエアが垂直に当たるので、複雑に屈曲した周縁部でも他の部分と同様の強化を入れることができる。よって、リヤガラス等の複雑な形状のガラス板であっても、ガラス板全体を均一に風冷強化することができる。
本発明は、前記ローラコンベアによって搬送されている前記ガラス板の上面に向けてエアを噴出する吹口ユニットが設けられていることが好ましい。
このように吹口ユニットからガラス板の上面に向けてエアを噴射することにより、ガラス板は上下面から同時に風冷されるので、良好に強化される。吹口ユニットとしては、公知の吹口やローラに配置した下部吹口モジュールと同構造の上部吹口モジュールを使用することができる。
本発明は、前記吹口ユニットは、前記ローラコンベアのローラに対向して配置された複数本の吹口支持軸と、該吹口支持軸に配置され前記ガラス板と対向する側の面にエア噴出口を備えた複数の上部吹口モジュールと、を備えていることが好ましい。
このように下部吹口モジュールと同様の上部吹口モジュールを、ガラス板の上面にエアを噴出する吹口ユニットに使用することが、ガラス板を均一に風冷強化できる点で好ましい。
本発明は、前記吹口支持軸を上下移動させる駆動手段が設けられ、該駆動手段によって各吹口支持軸を前記ガラス板の搬送位置に応じて上下動させることが好ましい。
前記吹口支持軸を上下移動させる駆動手段を設けることにより、風冷強化装置の前段の曲げ成形装置によって曲げ成形されたガラス板の形状、すなわち、ガラス板の搬送方向に沿って曲げられた形状に沿って各吹口支持軸を昇降移動させながら風冷強化を行うことができる。また、この発明によれば、上部吹口モジュールとガラス板との距離が常に一定となるので、ガラス板全体を均一に強化することができる。
本発明は、前記吹口支持軸は、湾曲可能な軸であることが好ましい。
このように吹口支持軸を湾曲可能とすることにより、ガラス板の湾曲した形状に沿って上部吹口モジュールを配置することができる。したがって、上部吹口モジュールからのエアをガラス板の上面に略垂直に当てることができるので、ガラス板の均一冷却に寄与する。
風冷強化方法の本発明は、前記目的を達成するために、ガラス板を加熱炉によって所定の温度まで加熱し、加熱されたガラス板をローラコンベアの複数本のローラで形成される搬送面に沿って搬送するとともに、本発明のガラス板の風冷強化装置を用いて加熱された前記ガラス板を風冷強化することを特徴としている。
本発明によれば、ローラの回転軸の円盤状部材間に下部吹口モジュールを配置したローラコンベアを使用してガラス板を風冷するので、ガラス板全体を均一に風冷強化することができる。
本発明は、少なくとも下部吹口モジュールは、ローラによって搬送されるガラス板全体が風冷強化装置に搬入された際に、エアの噴射を開始するように制御されることが好ましい。
このようにエアの噴射を行なうことにより、風冷強化装置の風冷エリアにガラス板が搬入される前に、少なくともガラス板一枚分の入口領域にあるエア噴射口のエアの噴射を止めておき、風冷強化装置の風冷エリアにガラス板全体が搬入された際に、少なくとも下部吹口モジュールからエアを噴射して風冷を行うので、ガラス板全体をより均一に強化することができる。
以上説明したように本発明に係るガラス板の風冷強化装置及び風冷強化方法によれば、ローラの回転軸の円盤状部材間に下部吹口モジュールを配置したローラコンベアを使用して風冷強化を行うので、ローラ間のピッチ及びローラ径に影響されることなくガラス板全体を均一に風冷強化することができる。
本発明に係るガラス板の風冷強化装置の一実施形態を示す斜視図。 曲げ成形用ローラの上下動をガラス板の搬送位置に応じて説明した図。 風冷強化装置のローラの上下動をガラス板の搬送位置に応じて説明した図。 風冷強化装置の正面図。 風冷強化装置のローラコンベアを構成するローラの全体図。 図5に示したローラの要部拡大図。 図6に示したローラが湾曲した状態の拡大図。 図5に示したローラの要部斜視図。 図5に示したローラの一部破断部を含む断面図。 ローラの回転軸を構成するリングローラの斜視図。 ローラの傾斜機構の一部を示した要部拡大図。 吹口モジュールに対するエア供給系の別実施例を示した要部拡大図。 上部吹口ユニットの構造を示す要部断面図。 下部吹口ユニットの軸受部の構造を示した断面図。 ローラコンベアの各ローラが昇降移動したことを説明した断面図。 リヒート現象を説明する風冷強化装置の側面図。 湾曲ローラでの風冷強化の問題を説明する概略正面図。
符号の説明
10…風冷強化装置、12…曲げ成形装置、14…加熱炉、16…成形炉、18…モーションコントローラ、20…ガラス板、22…曲げ成形用のローラコンベア、24…吹口モジュール付きローラコンベア、26…吹口ユニット、28…ローラコンベア、30…上下移動フレーム、32…軸受、34…サーボモータ、36…固定フレーム、38…ガイドレール、40…ガイドブロック、42…ラック、44…ピニオン、46…回転軸、48…軸受、50…サーボモータ、64…上下移動フレーム、66…支持部、67…ラック、68…ロッド、69…サーボモータ、70…連結管、72…ディスクローラ、74…軸受、76…ガイドシャフト、78…軸受、80…帯状部材、82…保持部材、84…滑り軸受、86…リングローラ、88…外筒、90…支持部材、92…ピン、94…軸受、96…ブラケット、98…ピン、100…スライダ、102…ガイド、104…ギア、106…ギア、108…保持部、110…サーボモータ、112…昇降ロッド、114…外筒、116…サーボモータ、118…昇降ロッド
以下、添付図面に従って本発明に係るガラス板の風冷強化装置及び風冷強化方法の好ましい実施の形態について詳説する。
図1は、ガラス板の風冷強化装置10を含むガラス板の曲げ成形装置12の一実施形態を示した斜視図である。同図に示す曲げ成形装置12は加熱炉14、成形炉16、及び風冷強化装置10から構成される。また、曲げ成形装置12の各部の駆動制御は、コンピュータ等で構成されたモーションコントローラ18によって行われる。
曲げ成形前のガラス板20は、加熱炉14の入口において搬送位置が位置決めされた後、図示しない搬入用のローラコンベアによって加熱炉14内に搬送される。そして、その加熱炉14内の搬送中に所定の曲げ成形可能な温度(600〜700℃程度)まで加熱される。なお、図1には、ガラス板20として複雑な複曲面に曲げ成形される自動車用リヤガラスが示されているが、これに限定されるものではない。
加熱炉14を通過中に所定の曲げ成形温度まで加熱されたガラス板20は、加熱炉14の下流側に設置された成形炉16に搬送され、成形炉16に配設された曲げ成形用のローラコンベア22によって搬送されながら曲げ成形される。
ローラコンベア22を構成する複数本のローラは、鉛直下方に向けて凸状に湾曲した湾曲ローラであり、これによってローラコンベア22には、搬送方向と直交する方向に湾曲した搬送面が形成される。そして更に、ローラコンベア22の各ローラは、不図示の昇降手段によって図2の如く波の伝播のように上下動される。これによってローラコンベア22には、搬送方向に沿って湾曲した搬送面が形成される。これらの結果、ガラス板20は、成形炉内を搬送中に自重によって2方向に曲率を有する形状に成形される。
図2を詳述すると、ローラコンベア22を構成する複数本のローラ22A〜22Mは、回転駆動手段(図示せず)によって各々が独立して回転駆動されるとともに、昇降手段(図示せず)によって各々が独立して上下動される。図2の(A)〜(E)に示すように、ローラ22A〜22Mによって形成されるガラス板20の鉛直下方に凸状の搬送面は、上流から下流に向けて波の伝播のように搬送面の曲率を大きくしながらガラス板の搬送に追従して変化する。その結果、ガラス板20は、上流から下流に搬送されながら、ガラス板の自重により徐々に曲率を大きくしながら成形される。なお、これら回転駆動手段および昇降手段の駆動は、図1のモーションコントローラ18によって制御される。また、ローラとして、鉛直上方に向けて凸状に湾曲したローラを用いることもできるが、ガラス板20の搬送の安定性の観点からすると、鉛直下方に向けて凸状としたローラの方が優れている。また、湾曲状のローラに代えてストレート状のローラを使用し、これらのローラを昇降移動させることにより、搬送方向のみに湾曲した搬送面を形成することもできる。この場合、ガラス板20は、搬送方向に沿った方向のみに湾曲成形される。更に、本発明はこの成形方法に限定されない。上記に加えて、上下に配したローラでガラス板をニップしてもよい。また、上記のようにローラを上下動しなくて湾曲したローラ上を加熱したガラス板を搬送することで、成形してもよい。本発明は、成形方法は問わないので、プレス成形などその他どのような成形でもよい。更に言えば、成形していないフラットなガラスでもよい。本発明は、ローラ搬送しながらの冷却の場合、従来最も冷却が難しかった2方向に曲率を有するガラス板の冷却にも対応できるので、本実施の形態は2方向に曲率を有するガラス板の冷却について説明する。
成形炉16で曲げ成形されたガラス板20は、図1に示すように成形炉16の出口から、風冷強化装置10の吹口モジュール(下部吹口モジュール)付きローラコンベア(以下、ローラコンベアともいう)24によって風冷強化装置10内に搬入され、ここで搬送されながら風冷強化される。
風冷強化装置10は、搬送されるガラス板20を挟んで下側に前記ローラコンベア24が配置されるとともに、上側に吹口ユニット26が配置されており、湾曲成形されたガラス板20は、ローラコンベア24の後述する吹口モジュール(下部吹口モジュール)から下面に噴射されたエアと、吹口ユニット26から上面に噴射されたエアとによって風冷強化される。風冷強化されたガラス板20は、風冷強化装置10の出口からローラコンベア28によって、次工程の検査装置(図示せず)に向けて搬送される。以上が曲げ成形装置12によるガラス板20の曲げ成形工程及び風冷強化装置10による風冷強化工程である。なお、風冷強化装置10の冷却能は、ガラス板20の厚さ等に応じて適宜設定される。
次に、風冷強化装置10の構成について説明する。
風冷強化装置10は、ローラコンベア24によって搬送されるガラス板20の上面と下面とに前述したエアを吹き付けることによってガラス板20を風冷強化する。ここで、このローラコンベア24は、前述した曲げ成形用のローラコンベア22と同様に各々のローラが上下移動可能に構成されている。
ローラコンベア24は、図3に示すようにガラス板20の搬送方向に直交する方向に湾曲した複数本のローラ24A〜24Jを所定の間隔をもって水平に搬送方向に並列配置することによって構成されている。そして、ローラ24A〜24Jは、回転駆動手段によって各々が独立して回転駆動されるとともに、上下方向駆動手段によって各々が独立して上下方向に移動される。
以下、回転駆動手段及び上下方向駆動手段の構成について説明する。なお、各ローラ24A〜24Jの回転駆動手段及び上下方向駆動手段の構造は同一であるので、ここではローラ24Aの回転駆動手段及び上下方向駆動手段の構造についてのみ説明し、他のローラ24B〜24Jの各手段の説明は省略する。
まず、回転駆動手段について説明する。ローラ24Aは、図4に示すようにその両側中途部分が上下移動フレーム30上に設置された支持部材90の軸受32、32によって回転自在に支持されている。また、ローラ24Aの一方端(図4において左端)にはサーボモータ34のスピンドルがギアを介して連結されている。ローラ24Aは、このサーボモータ34を駆動することによりギアを介して所定の角速度で回転される。以上が回転駆動手段の構造である。
次に、上下方向駆動手段について説明すると、上下移動フレーム30は、その両端部にガイド部材130が上下方向に固定され、このガイド部材130が固定フレーム36、36に上下移動自在に支持されている。すなわち、ガイド部材130の外側部にはガイドレール38が上下方向に沿って配設されており、このガイドレール38が固定フレーム36の内側部に固着されたガイドブロック40、40に摺動自在に支持されている。また、この上下移動フレーム30の外側部にはラック42、42が上下方向に沿って設けられており、ラック42、42にはピニオン44、44が噛合されている。このピニオン44、44は回転軸46に固定されており、回転軸46は、両端が軸受48、48に軸支されるとともに、回転軸46の一方端(図4において右端)には、固定フレーム36の頂部に配設されたサーボモータ50のスピンドルが連結されている。回転軸46は、このサーボモータ50を駆動することにより回転され、その回転運動がピニオン44とラック42との作用によって直線運動に変換される。この結果、ガイド部材130を介して上下移動フレーム30が上下方向に移動される。そして、この上下移動フレーム30が上下移動されることにより、ローラ24Aが上下方向に移動される。以上が上下方向駆動手段の構造である。
上述した回転駆動手段と上下方向駆動手段とは、他のローラ24B〜24Jの全てに設けられている。そして、これらの駆動手段のサーボモータ34、34…、50、50…が全てモーションコントローラ18(図1参照)によって制御されている。
一方、吹口ユニット26は、ガラス板20の搬送方向に直交する方向に湾曲した図3の複数の吹口ユニット26A〜26Jを所定の間隔をもって水平に搬送方向に並列配置することによって構成されている。そして、各吹口ユニット26A〜26Jは、上下方向駆動手段によって各々が独立して上下方向に移動される。なお、各吹口ユニット26A〜26Jにおいては、後述するサーボモータ116(図11)がない場合、つまり、軸受68を支点として上側のリングローラ114の両サイドの昇降のみで上側のリングローラ114を撓ませることが可能な重量が軽量である場合は、上部の波をつくるための機構は不要である。この場合には、下部のローラコンベア24の昇降手段に載置させるような機構、例えば軸受32と支持部66とを接続させるような機構とすることも可能である。この場合は、下部のローラ24A〜24Jの上下動に各吹口ユニット26A〜26Jが連動する。
以下、吹口ユニット26の上下方向駆動手段の構成について説明する。なお、吹口ユニット26A〜26Jの上下方向駆動手段の構造は同一であるので、ここでは吹口ユニット26Aの上下方向駆動手段の構造についてのみ説明し、他の吹口ユニット26B〜26Jの上下方向駆動手段の説明は省略する。
図4に示すように、吹口ユニット26Aの両端部は上下移動フレーム64に設置された支持部66、66に支持されている。また、上下移動フレーム64は、その両端部にガイド部材164が上下方向に固定され、このガイド部材164が固定フレーム37、37に上下移動自在に支持されている。すなわち、ガイド部材164の外側部にはガイドレール39、39が上下方向に沿って配設されており、このガイドレール39が固定フレーム37の内側部に固着されたガイドブロック41、41に摺動自在に支持されている。また、この上下移動フレーム64の外側部にはラック43、43が上下方向に沿って設けられており、ラック43、43にはピニオン45、45が噛合されている。このピニオン45、45は回転軸47に固定されており、回転軸47は、両端が軸受部49、49に軸支されるとともに、回転軸47の一方端(図4において右端)には、軸受部49に配設されたサーボモータ51のスピンドルが連結されている。回転軸47は、このサーボモータ51を駆動することにより回転され、その回転運動がピニオン45とラック44との作用によって直線運動に変換される。この結果、上下移動フレーム64が上下方向に移動される。そして、この上下移動フレーム64が上下移動されることにより、吹口ユニット26Aが上下方向に移動される。以上が吹口ユニット26の上下方向駆動手段の構造である。
また、上下移動フレーム64の両端部近傍には鉛直方向にブッシュ67、67が取り付けられ、このブッシュ67、67にロッド68、68が上方に向けて挿通されている。このロッド68の上端部には、ラック67が上下方向に沿って連結され、このラック67にはピニオン(不図示)が噛合されている。このピニオンは、架台11に設置されたサーボモータ69のスピンドルに連結されている。したがって、サーボモータ69を駆動することによりピニオンが回転され、このピニオンとラック67との直進作用によってロッド68が上昇されると、ロッド68の下端部に設けられたストッパ71がブッシュ67に当接し、上下移動フレーム64を押し上げることにより上下移動フレーム64が上方向に移動される。これにより、吹口ユニット26Aが上方向に移動される。なお、この上方向移動動作は、ガラス板の風冷強化中に駆動するのではなく、メンテナンス時などに吹口ユニット26をローラコンベア24から逃がすために用いる。
上述した吹口ユニット26Aの上下方向駆動手段は、他の吹口ユニット26B〜26Jの全てに設けられている。そして、これらの駆動手段のサーボモータ51、51…が全てモーションコントローラ18(図1参照)によって制御されている。
モーションコントローラ18は、外部入力手段からガラス板20の型式が入力されると、その型式のガラス板20の曲率に対応するローラ24A〜24Jの角速度制御データ及び上下移動制御データ、並びに吹口ユニット26A〜26Jの上下移動制御データを作成する。そして、この作成した角速度制御データに基づきサーボモータ34、34…を制御するとともに、上下移動制御データに基づきサーボモータ50、50…、51、51…を制御する。すなわち、モーションコントローラ18は、成形炉16で曲げ成形されたガラス板20が、その形状を保持したまま搬送されるように、各ローラ24A〜24J、及び吹口ユニット26A〜26Jを多軸制御する。
次に、モーションコントローラ18によるローラ24A〜24J及び吹口ユニット26A〜26Jの多軸制御方法について説明する。基本的なローラの上下動、及び吹口ユニットの上下動は、ガラス板20の搬送にともない、ローラ24A〜24Jの順、かつ、吹口ユニット26A〜26Jの順に下降及び上昇運動するものである。
図3(A)〜(F)は、(A)→(F)で時系列的にローラ24A〜24Jの上下動作を示すものである。以下の説明の( )内の符号は、図3中の( )内の符号に対応する。
ガラス板20が移載される前のローラコンベア24の各ローラ24A〜24J及び吹口ユニット26の各吹口ユニット26A〜26Jは全て最上位の位置に位置している(A)。なお、ローラ24A〜24Jと吹口ユニット26A〜26Jは上下方向において対応した位置に配置されている。
曲げ成形されたガラス板20がローアコンベア22からローラコンベア24に移載される際に、モーションコントローラ18は、そのガラス板20の形状を保持するようにローラコンベア22の上下動の動きに合わせてローラ24A、及び吹口ユニット26Aを下降移動させながらガラス板20を風冷強化装置10内に搬入する(B)。
そして、そのガラス板20の全体が風冷強化装置10内に搬入されると、ローラコンベア24のローラ24A〜24Jの吹口モジュール(下部吹口モジュール:後述)60、60…から搬送中のガラス板20の下面に向けてエアが噴射されると同時に、吹口ユニット26の吹口ユニット24A〜24Jの吹口モジュール(上部吹口モジュール:後述)62、62…から搬送中のガラス板20の上面に向けてエアが噴射される(C)。
ガラス板20は、この上下の吹口モジュール60、62の間を通過する過程で、その上面と下面にエアが吹き付けられて風冷強化される(D)。
ローラコンベア22によって搬送されたガラス板20が、(E)に示すように、前段のハーフエリアを通過すると、そのハーフエリアに属する吹口モジュール60、62によるエアの噴射が停止される。そして、後段のハーフエリアで1枚目のガラス板20が風冷強化されている最中に、次に風冷強化する2枚目のガラス板20が前段のハーフエリア内に搬入されてくる。そして、2枚目のガラス板20の全体が前段のハーフエリア内に搬入されると、(F)に示すように、再び前段のハーフエリアの吹口モジュール60、62からのエアの噴射が開始され、2枚目のガラス板20の風冷強化が開始される。
次に、ローラ24〜24Jと下部吹口モジュール60の構成について図5〜図9を参照して説明する。なお、各ローラ24A〜24Jの構造は同一であるので、ここではローラ24Aの構造についてのみ説明し、他のローラ24B〜24Jの構造の説明は省略する。
また、図5はローラ24Aの全体図、図6はローラ24Aの要部拡大図であって湾曲前の状態を示す図、図7はローラ24Aの要部拡大図であって湾曲した状態を示す図、図8はローラ24Aに設置された状態での下部吹口モジュール60の斜視図、図9はローラ24Aの一部破断部を含む断面図である。
軸受32、32の間に位置するローラ本体は、湾曲動作を許容するガイドシャフト76に、図10に示す複数のリングローラ86、86…が挿通されるとともに隣接するリングローラ86、86…同士を嵌合させて連結することにより構成されている。このようにリングローラ86、86…を連結してガイドシャフト76を湾曲させることにより、ローラ本体を湾曲させることが可能になる。リングローラ86、86…が連結することにより構成された前記ローラ本体の両端部には、図5の如く連結管70が接続され、この連結管70の端部が軸受32を介して支持部材90に支持されている。そして、ディスクローラ72、72はリングローラ86に固定され、または削り出しなどでリングローラ86に一体的に形成されている。また、ディスクローラ72、72…は、隣接するローラ24A〜24Jのディスクローラ72、72…とガラス板20の搬送方向に対して重ならない位置に配置されている。一方、吹口モジュール60は、ディスクローラ72、72間に位置するリングローラ86に軸受74を介して設けられている。
図9に基づいてローラ24Aの構成を詳述する。リングローラ86は中空状に構成され、その内部に、湾曲動作を許容するガイドシャフト76が挿通され、このガイドシャフト76の端部に連結管70が軸受78、78を介して回転自在に支持されている。
ガイドシャフト76は7枚のフラットバーなどの帯状部材80、80…を重ね合わせて構成される。なお、帯状部材80の枚数は7枚に限定されるものではない。また、帯状部材80は、所定の剛性を有し且つ容易に湾曲するような金属製のものが好ましく、具体的には、ばね鋼やステンレス鋼等によって作られている。
ガイドシャフト76は、筒状の保持部材82、82…に嵌合されてばらけるのが防止されている。保持部材82、82…は、ガイドシャフト76の長手方向に所定の間隔で配置され、これらの保持部材82、82…の外周部に、自己潤滑性のある例えば黄銅製の滑り軸受84を介してリングローラ86が回転自在に支持されている。
リングローラ86の両端部には図10の如く、一対の凸部86A、86Aと一対の凹部86B、86Bが対称位置に形成され、隣接するリングローラ86の凹部86B、86Bに、凸部86A、86Aを嵌合させることによって、リングローラ86、86…が連結されて前記ローラ本体が構成されている。
本発明において、ローラコンベアのローラ本体の構成部材である回転軸は、上記したように複数のリングローラを連結することにより得られるような軸状の回転構造体を意味する。この回転軸としては、本例のように湾曲動作を許容するガイドシャフトに回転自在に挿通された複数のリングローラを連結することにより得られる、回転動作と湾曲動作を行うことができる回転構造体であることが好ましい。したがって、このような回転軸であれば、前記ガイドシャフトに限定されないでその形体及び軸構造等は変えられる。例えば、複数のリングローラを可撓性部材で接続するような構造であってもよい。
また、ガイドシャフトは湾曲動作を許容するシャフトであればよく、例えば、弾性変形可能な中実のシャフト、ギア同士を連結したシャフトであってもよい。
また、ローラ本体の他の構成部材である円盤状部材は、上記回転軸に所定の間隔をもって配置され、回転軸の回転駆動により加熱されたガラス板を搬送するための手段で、通常は本例のディスクローラのような円盤状のローラが好ましく使用できる。
連結管70に径の大きい外筒88が一体的に連結され、この外筒88の一端部が、軸受32を介して支持部材90に支持されている。また、軸受32は、図14に示すように水平方向に植設された一対のピン92、92を介して、外筒88を挟むようにして設けられた支持部材90、90に支持され、このピン92、92を支点として外筒88が図5の二点鎖線で示すように弾性を持って撓むことができるように構成されている。
外筒88の他端部は、図11に示すように軸受94を介してブラケット96に連結される。軸受94は、水平方向に植設されたピン98介してブラケット96に回動自在に連結されているので、ブラケット96が上昇された時における外筒88の図5の二点鎖線で示す傾斜を許容することができる。
図11の如くブラケット96の下部には、スライダ100が連結されるとともに、このスライダ100は、スライダ100の上下移動を許容するガイド102に係合されている。ガイド102は、ガイド部材130に固定されている。
また、外筒88の左端部は、ギア104、及びギア106を介してサーボモータ34のスピンドルに連結されている。これにより、サーボモータ34が駆動されると、その動力がギア106、ギア104、及び外筒88を介して連結管70に伝達され、連結管70が回転駆動されるとともにリングローラ86、86…が回転されて、ディスクローラ72、72…が回転駆動される。なお、ギア106は、ブラケット96に回転自在に支持されている。
ところで吹口モジュール60は、図9に示すようにリングローラ86に軸受74を介して設けられる。また、吹口モジュール60は、図8に示すように厚みのある略半円形状に形成されるとともに、保持部108にその半径部が保持されている。そして、この保持部108の下端は、図5、図11に示すようにサーボモータ110の昇降ロッド112の先端と接続部で回動可能に連結されている。
したがって、サーボモータ110を駆動して昇降ロッド112を下降移動させると、その力が保持部108を介して吹口モジュール60に伝達され、更に、吹口モジュール60から軸受74、リングローラ86、滑り軸受84、保持部材82を介してガイドシャフト76に伝達される。これにより、ガイドシャフト76が自身の弾性力によって下方に撓み、これに連動してリングローラ同士の接続に傾斜ができ、リングローラで形成される搬送面が図7の如く湾曲する。つまり、複数の昇降ロッド112の昇降位置と、前述したブラケット96の上昇による外筒88の傾斜とで、所望の形状にガイドシャフト76をガラス板搬送方向に直交する方向に撓ませることができる。よって、連結管70の軸方向に沿って配置された複数台のサーボモータ110による連結管70の下方の撓み量を各々制御することにより、ローラ24Aを図5の二点鎖線の如く下に凸形状に湾曲させることができる。
一方、吹口ユニット26A〜26Jの湾曲構成、及び湾曲駆動機構も、ディスクローラ72、72…を有していない点を除けばローラ24Aの湾曲構成、及び湾曲駆動機構と略同一構成であるので、ここでは簡単に説明する。
吹口ユニット26A〜26Jの吹口モジュール(上部吹口モジュール)62は、図13に示すように湾曲動作を許容するガイドシャフト(吹口支持軸)132にドーナツ形状のカラー134を介して取り付けられている。ガイドシャフト132、吹口モジュール62はローラ24と同一である。また、このカラー134と吹口モジュール62は、同じくドーナツ形状のカラー止め用蓋136を介して不図示のボルトにより固定されている。更に、吹口モジュール62と、この吹口モジュール62に隣接する吹口モジュール62とは略円筒状に形成されたスペーサ138によってその間隔が保持されている。カラー134、カラー止め用蓋136、及びスペーサ138には、ガイドシャフト132が挿通される開口部135、137、139が形成される。特に、開口部135、139は、ガイドシャフト132が嵌合するように矩形状に形成されている。
ガイドシャフト132の両端部は、外筒114に固定されている。この外筒114の一端部が、ローラ24と同様にブラケットとスライダが設けられており、昇降可能となっている。外筒114の他端部は、ピン140を介して支持部材66に支持されている。このピン114を支点として外筒114が傾斜することができるように構成されている。
ところで、吹口モジュール62、62…は、保持部108に保持されている。図11の例では3台の吹口モジュール62、62…の間隔をもって保持部108が配置されている。そして、この保持部108には、上下移動フレーム64に設置されたサーボモータ116の昇降ロッド118が上下方向に連結されている。
したがって、ローラ24と同様にサーボモータ116を駆動して昇降ロッド118を下降移動させると、その力が保持部108を介して吹口モジュール62に伝達され、更に、吹口モジュール62から図13のガイドシャフト132に伝達される。これにより、ガイドシャフト132が自身の弾性力によって下方に撓み、これによって、吹口ユニット26Aが撓む。つまり、複数の昇降ロッド118の昇降位置と、前述した外筒114の傾斜とで、所望の形状にガイドシャフト132をガラス板搬送方向に直交する方向に撓ませることができる。よって、複数台のサーボモータ116によるガイドシャフト132の下方の撓み量を各々制御することにより、吹口ユニット26Aを下に凸形状に湾曲させることができる。なお、吹口ユニット26においては、ガラス板に直接接触せず、かつローラコンベア24までの精密な形状精度は要求されないため、昇降機構を間引いている。
これらのサーボモータ110、110…、116、116…が全て図1に示したモーションコントローラ18によって制御されている。モーションコントローラ18は、外部入力手段からガラス板20の型式が入力されると、その型式のガラス板20の曲率に対応するローラ24A〜24Jの曲率制御データ、及び吹口ユニット26A〜26Jの曲率制御データを作成する。そして、この作成した曲率制御データに基づきサーボモータ110、110…、116、116…を制御する。すなわち、モーションコントローラ18は、成形炉16で曲げ成形されたガラス板20が、その形状を保持したまま搬送されるように、各ローラ24A〜24Jの曲率を多軸制御し、かつ、吹口ユニット26A〜26Jの吹口モジュール60、60…とガラス板20との距離が均一になるように各吹口ユニット26A〜26Jの曲率を多軸制御する。
一方、図6〜図8に示すように吹口モジュール60には、複数のエア噴射口61、61…が形成されている。このエア噴射口61、61…は、中空の吹口モジュール60に連結された配管120(図6)を介してフレキシブルダクト122に連通され、そして、このフレキシブルダクト122を介して下部送風ボックス123(図4参照)に連通されている。また、この下部送風ボックス123は、不図示のブロアに接続されている。したがって、ブロアから下部送風ボックス123に供給されたエアがフレキシブルダクト122から配管120を介して吹口モジュール60内に吹き出され、そして、エア噴射口61、61…からガラス板20の下面に向けて噴射される。
なお、配管120毎に流量調整弁を設け全ての吹口モジュール60、60…から噴射されるエア量が一定となるように調整してもよい。また、図6、図7の符号124は、隣接する配管120を連結するフレキシブルホースであり、これらのフレキシブルホース124、124…によって隣接する吹口モジュール60、60の高低差が吸収される。なお、図6、図7の如く1本のフレキシブルダクト122によって全ての吹口モジュール60、60…にエアを供給するようにしてもよいが、図12に示すように各々の吹口モジュール60、60…にフレキシブルダクト126、126…を連結し、吹口モジュール60毎にエアを供給するようにしてもよい。この形態では、図6、図7に示した配管120、及びフレキシブルホール124が不要になる。
次に、前記の如く構成された風冷強化装置10の特徴について説明する。
この風冷強化装置10は、図6〜図9に示したように、ローラ24Aのリングローラ86に設けられたディスクローラ72、72…間に吹口モジュール60を配置したので、ディスクローラ72、72…とガラス板20との接触部分を含むその近傍の部分に、すなわち、従来の風冷強化装置ではエアを当てることができなかった部分に、吹口モジュール60、60…からのエアを当てることができる。これにより、ローラ間のピッチ、ローラ径に影響されることなくガラス板20全体を均一に風冷強化することができるとともに、ガラス板20に生じるリヒート現象も防止できるので、ガラス板20全体を良好に風冷強化することができる。
また、ディスクローラ72、72…は、隣接するローラ24A〜24Jのディスクローラ72、72…とガラス板20の搬送方向に対して重ならない位置に配置されているため、ガラス板20のうちそのディスクローラ72、72…に当接された部分は、次のローラを通過する際に吹口モジュール60、60…からのエアによって確実に風冷される。これにより、ディスクローラ72、72…に当接された部分のリヒート現象を抑えることができる。
更に、図8の如く吹口モジュール60のガラス板20と対向する面は、緩やかな曲率を有する傾斜面が形成されており、その傾斜面にエア噴射口61、61…が略均等に形成されているため、図15の矢印の如く、ディスクローラ72、72…で搬送中のガラス板20の下面にはエアが略均一ピッチで吹き付けられるようになる。また、このエア吹き付け作用は吹口モジュール62についても同様である。よって、この吹口モジュール60、62のエア吹き付け作用によって、ガラス板20を更に均一に風冷強化することができる。なお、図8に示した吹口モジュール60のガラス板20と対向する面は、ローラ24Aの軸方向に対して平坦に形成されたものであるが、その面を、ローラ24Aの軸方向に対して中央を境(頂部)として傾斜した傾斜面としてもよい。
更に、この風冷強化装置10は、風冷強化装置10の前段の成形炉16によって曲げ成形されたガラス板20の形状、すなわち、ガラス板20の搬送方向に沿って曲げられた形状を保持するようにローラコンベア24の各ローラ24A〜24Jを、図15に示すように昇降移動させながら風冷強化を行うことができる。また、ローラ24A〜24Jと一体に吹口モジュール60、60…が昇降し、吹口モジュール60、60…とガラス板20との距離が常に一定となるので、ガラス板20全体を均一に強化することができる。
更に、ローラ24A〜24Jが、ガラス板20の搬送方向に直交する方向に湾曲した湾曲ローラなので、ガラス板20の搬送方向とその方向に直交した方向とに湾曲した複曲形状のガラス板20の搬送に好適となる。また、周縁部の形状が複雑に屈曲したリヤガラスであっても、その周縁部の形状に沿ってローラ24A〜24Jをサーボモータ110、110…によって湾曲させることができるため、吹口モジュール60を周縁部に対向させることができる。これにより、周縁部にエアが垂直に当たるようになるので、複雑に屈曲した周縁部でも他の部分と同様の強化を入れることができる。よって、リヤガラス等の複雑形状のガラス板20であっても、ガラス板20全体を均一に風冷強化することができる。また、サーボモータ110、116により自由曲線で搬送面を形成できるので、複雑形状にも対応できる。また、サーボモータ110、116なしで、撓み曲線を形成されるのみで湾曲面の自由度はなくなるが、ローラ両側の昇降のみであってもよく、また汎用性はなくなるが、ガイドシャフトが元から湾曲した形状の湾曲したローラであってもよい。さらに本発明は湾曲していないローラを用いてもよい。つまり、フラットな板ガラスを冷却(風冷強化を含む)する場合でも、リヒートを回避できるので効果がある。つまり、ローラ搬送しながらの冷却すべてに適用できる。
更にまた、吹口ユニット26からガラス板20の上面に向けてエアを噴射し、ガラス板20を上下面から同時に風冷するので、良好に強化することができる。吹口ユニット26A〜26Jの吹口モジュール62、62…とガラス板20との距離が均一になるように各吹口ユニット26A〜26Jの曲率がモーションコントローラ18によって多軸制御されているため、ガラス板20全面を均一に風冷強化することができる。
本発明は、自動車、船舶、鉄道、航空機等の輸送機器、又は建築用その他各種用途に使用される強化ガラス、特に自動車のサイドガラス、リヤガラスのように複雑な曲面を有する強化ガラスの製造に利用できる。
なお、2008年3月31日に出願された日本特許出願2008−093474号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書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。

Claims (12)

  1. ガラス板を加熱炉によって所定の温度まで加熱し、加熱されたガラス板をローラコンベアの複数本のローラで形成される搬送面に沿って搬送するとともに、前記ローラコンベアによって搬送されるガラス板の下面に向けてエアを吹き付けることにより、該ガラス板を風冷強化するガラス板の風冷強化装置において、
    前記ローラコンベアのローラは、回転軸と、該回転軸に所定の間隔をもって複数枚配置されるとともに前記ガラス板の下面が当接される円盤状部材と、前記ローラの前記回転軸に対して回動可能に設けられるとともに前記複数枚の円盤状部材の間に配置され前記ガラス板と対向する側の面にエア噴出口を備えた下部吹口モジュールと、を有することを特徴とするガラス板の風冷強化装置。
  2. 前記円盤状部材は、隣接するローラの円盤状部材と前記ガラス板の搬送方向に対して重ならない位置に配置されている請求項1に記載のガラス板の風冷強化装置。
  3. 前記回転軸は、湾曲動作を許容するガイドシャフトと、該ガイドシャフトに回転自在に挿通され相互に連結された複数のリングローラとにより構成されている請求項1又は2に記載のガラス板の風冷強化装置。
  4. 前記下部吹口モジュールには、ガラス板の搬送方向に傾斜面が形成され、該傾斜面に前記エア噴射口が形成されている請求項1、2又は3に記載のガラス板の風冷強化装置。
  5. 前記複数本のローラを上下移動させる駆動手段が設けられ、該駆動手段によって複数本のローラを前記ガラス板の搬送位置に応じて上下動させることにより、前記搬送面の一部がガラス板搬送方向に湾曲される請求項1から4のいずれかに記載のガラス板の風冷強化装置。
  6. 前記複数本のローラは、前記ガラス板の搬送方向に対して直交する方向に湾曲可能な湾曲ローラである請求項1から5のいずれかに記載のガラス板の風冷強化装置。
  7. 前記ローラコンベアによって搬送されている前記ガラス板の上面に向けてエアを噴出する吹口ユニットが設けられている請求項1から6のいずれかに記載のガラス板の風冷強化装置。
  8. 前記吹口ユニットは、前記ローラコンベアのローラに対向して配置された複数本の吹口支持軸と、該吹口支持軸に配置され前記ガラス板と対向する側の面にエア噴出口を備えた複数の上部吹口モジュールと、を備えている請求項7のガラス板の風冷強化装置。
  9. 前記吹口支持軸を上下移動させる駆動手段が設けられ、該駆動手段によって各吹口支持軸を前記ガラス板の搬送位置に応じて上下動させて上部吹口モジュールを上下動させる請求項8に記載のガラス板の風冷強化装置。
  10. 前記吹口支持軸は、湾曲可能な軸である請求項8又は9に記載のガラス板の風冷強化装置。
  11. ガラス板を加熱炉によって所定の温度まで加熱し、加熱されたガラス板をローラコンベアの複数本のローラで形成される搬送面に沿って搬送するとともに、請求項1〜10のいずれかに記載されたガラス板の風冷強化装置を用いて加熱された前記ガラス板を風冷強化することを特徴とするガラス板の風冷強化方法。
  12. 少なくとも前記下部吹口モジュールは、ローラによって搬送されるガラス板全体が前記風冷強化装置に搬入された際に、エアの噴射を開始するように制御される請求項11に記載のガラス板の風冷強化方法。
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