(57)【要約】【課題】本発明は、ガラスの複雑な曲面化の実現とともに、成形後の光学鏡面を実現するガラスの曲面成形装置とその方法を提案することを課題とする。【解決手段】本発明は、所望の湾曲面が形成されガラス板を戴置し、真空引きする複数のキャビティを備える下型と、該ガラスを所望の曲げ方向に加圧する一又は複数の押圧ローラと、を備えるガラス曲面成形装置であって、曲げ成形温度まで加熱したガラス板を下型に戴置した状態で、一又は複数の押圧ローラは、下型の所望の湾曲面に沿って転動しながら加圧力を作用させるとともに、下型において一又は複数の押圧ローラが転動した直後のキャビティを真空引きすることでガラス板を所定の曲率に成形することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の湾曲面が形成されガラス板を戴置し、真空引きする複数のキャビティを備える下型と、該ガラスを所望の曲げ方向に加圧する一又は複数の押圧ローラと、を備えるガラス曲面成形装置であって、
曲げ成形温度まで加熱した前記ガラス板を前記下型に戴置した状態で、前記一又は複数の押圧ローラは、前記下型の前記所望の湾曲面に沿って転動しながら加圧力を作用させるとともに、前記下型において前記一又は複数の押圧ローラが転動した直後の前記キャビティを真空引きすることで前記ガラス板を所定の曲率に成形することを特徴とするガラスの曲面成形装置。
【請求項２】
前記下型は、前記ガラスを固定する第一の真空引き領域と、前記一又は複数の押圧ローラが前記ガラスの表面を転動する第二の真空引き領域を備え、
前記ガラスが前記第一の真空引き領域に固定したまま、前記一又は複数の押圧ローラが前記下型の前記湾曲面に沿って前記ガラスの表面を転動しながら加圧するとともに、前記下型において前記一又は複数の押圧ローラが転動した直後の前記第二の真空引き領域を真空引きすることで所定の曲率に成形することを特徴とする請求項１に記載のガラスの曲面成形装置。
【請求項３】
前記一又は複数の押圧ローラは、前記ガラス板の複数の曲面の曲率について、該複数の曲面の曲げ中心に向かって複数回転動しながら加圧することを特徴とする請求項１又は２に記載のガラスの曲面成形装置。
【請求項４】
前記下型は移動し、前記一又は複数の押圧ローラの転動方向は、前記下型の移動方向とは反対であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のガラスの曲面成形装置。
【請求項５】
前記一又は複数の押圧ローラは、油圧伸縮部材又はリンク部材を介して、昇降することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のガラスの曲面成形装置。
【請求項６】
前記押圧ローラは、ローラシャフトを介して支持部材に支持され、前記押圧ローラの水平度は、前記ローラシャフト２２の左右のロッドを上げ下げすることにより微調整することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のガラスの曲面成形装置。
【請求項７】
所望の湾曲面が形成されガラス板を戴置し、真空引きする複数のキャビティを備える下型と、該下型の上方に設けられ前記ガラス板を所望の曲げ方向に加圧する一又は複数の押圧ローラと、を備えるガラス成形装置において、
前記ガラス板を前記下型に戴置する工程と、
前記ガラス板を真空引きして前記下型に固定し加熱する成形前加熱工程と、
前記加熱を終えて搬送された前記ガラス板を、前記一又は複数の押圧ローラが前記下型の前記湾曲面に沿って転動しながらそれに向かう加圧力を作用させるとともに、前記下型において前記一又は複数の押圧ローラが転動した直後の前記キャビティを真空引きすることで所定の曲率に成形する成形工程と、
から構成されることを特徴とするガラスの曲面成形方法。
【請求項８】
前記下型は、前記ガラスを固定する第一の真空引き領域と、前記一又は複数の押圧ローラが前記ガラスの表面を転動する第二の真空引き領域を備え、
前記ガラスが前記第一の真空引き領域に固定したまま、前記一又は複数の押圧ローラが前記下型の前記湾曲面に沿って前記ガラスの表面を転動しながら加圧するとともに、前記下型において前記一又は複数の押圧ローラが転動した直後の前記第二の真空引き領域を真空引きすることで所定の曲率に成形することを特徴とする請求項７に記載のガラスの曲面成形方法。
【請求項９】
さらに、前記一又は複数の押圧ローラは、前記ガラスの複数の曲面の曲率について、該複数の曲面の曲げ中心に向かって複数回の転動しながら加圧することを特徴とする請求項７又は８に記載のガラスの曲面成形方法。
【請求項１０】
前記ガラスの曲面成形工程に先立って、成形型の形状を曲面解析する解析工程と、前記曲面解析の結果に基づいて、前記一又は複数の押圧ローラを転動する場所、転動する順序、押圧ローラの水平度の調整を決定する決定工程と、を予め備えたことを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載のガラスの曲面成形方法。
【請求項１１】
さらに、前記決定工程は、前記下型の移動速度との連動を調整することを特徴とする請求項１０に記載のガラスの曲面成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスを曲面形状に成形する装置及びその方法に関し、特に複雑な曲面形状を実現するためのガラスを曲面形状に成形する装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチメディアの進展により、ディスプレイ装置に使用されるガラスは様々な形状、曲率が求められている。特に、自動車にはＨＭＩ（ヒューマンマシンインターフェース）を満足するための情報表示装置が設けられているが、車載型のナビゲーションシステムやオーディオ装置等の普及はめざましく、これらの装置によって提供される映像や画像を表示する車載用ディスプレイ装置がある。また、液晶表示素子をバックライトで透過照明する構成の、いわゆるヘッドアップディスプレイ（Head-Up Display；ＨＵＤ）装置と呼ばれる表示装置があるが、画面の大型化により、車載用ディスプレイのサブ画面の領域に留まらず、ＨＵＤ自体が多機能な役割を持つ画面表示体として進化しつつある。このような車載用ディスプレイ装置等を薄板ガラスで実現するとなると、より複雑な曲面化が要求される。また、ガラスの複雑な曲面化の実現とともに、成形後の光学鏡面が要求される。
【０００３】
一般に、自動車用のガラスを成形する方法に、ガラスを軟化点以上に加熱し、自重あるいはプレスして曲げる、自重曲げやプレス曲げといった方法がある。特に深く湾曲したガラスや馬蹄形をしたガラスの成形には、プレス成形法が用いられる。特許文献１に係る発明は、成形型を用いてプレス曲げするプレス曲げ成形方法において、プレス曲げによってガラス板に生じる応力を計算し、応力の計算で求められた応力が面内圧縮応力であって、該面内圧縮応力が座屈理論で計算される許容値以下となるプレス曲げ条件でガラス板のプレス曲げを行う方法を提案している。このような成形方法は、生産効率に優れるものの、特にガラスの複雑な曲面化の実現には難があり、高精度な光学鏡面となると技術的な課題が残る。また、上型と下型とを強くプレスすれば、ガラスの複雑な曲面化は実現できるかもしれないが、成形後のガラスが白く混濁し、ガラス周辺部にしわが生じることも多く、ガラスの表面を通常のプレス後よりもより時間をかけて研磨しなければ高精度な光学鏡面の実現はままならないという問題がある。さらに、ＣＩＤ(Center Information Display)やＣｌｕｓｔｅｒと呼ばれる車載用ディスプレイ装置用のガラスを成形するための金型作成には費用が多大であり、またガラスの曲面化に対応することも困難である。
【０００４】
別の方法として、ローラアッセンブリによる曲げ加工の方法が知られている。特許文献２に係る発明は、加熱炉において軟化点近くまで加熱したガラス板を、湾曲した複数のローラからなるローラコンベアで搬送することによって、ガラス板を曲げ成形する方法を提案している。この方法によれば、軟化したガラス板はその自重により垂れ下がるので、ガラス板はローラの曲率に倣うように曲げられる。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。特許文献３に係る発明は、特許文献２に係るローラアッセンブリにおいて、搬送ローラをガラスの搬送に伴い上下動させながらガラス板に押圧することでガラス板を曲げることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５４１６４号公報
【特許文献２】米国特許４，１２３，２４６号明細書
【特許文献３】特開２０００−７２４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１の方法では、型式毎にその型式に対応した曲率のローラに交換する必要があり、交換に時間がかかり、型式毎に求められる曲率のローラを用意する必要があった。また、ローラのガラス板への接触による筋状のローラ歪が組付け状態における鉛直方向に形成され、ローラによる筋状の歪が目立ちやすい問題があった。また、特許文献２又は３の方法では、大型のガラス成形の場合に膨大な数の搬送ローラを上下動させる必要があり、制御が複雑になる上にガラス板への傷の発生が懸念されるという問題がある。さらに、特許文献１〜３の方法では、車載用ディスプレイ装置に用いられるやや大型ガラスの複雑な曲面化に対応することは困難である。
本発明は、このような問題に鑑み、ガラスの複雑な曲面化の実現とともに、成形後の光学鏡面を実現するガラスの曲面成形装置とその方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するために、本発明は、所望の湾曲面が形成されガラス板を戴置し、真空引きする複数のキャビティを備える下型と、該ガラスを所望の曲げ方向に加圧する一又は複数の押圧ローラと、を備えるガラス曲面成形装置であって、曲げ成形温度まで加熱したガラス板を下型に戴置した状態で、一又は複数の押圧ローラは、下型の所望の湾曲面に沿って転動しながら加圧力を作用させるとともに、下型において一又は複数の押圧ローラが転動した直後のキャビティを真空引きすることでガラス板を所定の曲率に成形することを特徴とする。また、下型は、ガラスを固定する第一の真空引き領域と、一又は複数の押圧ローラがガラスの表面を転動する第二の真空引き領域を備え、ガラスが第一の真空引き領域に固定したまま、一又は複数の押圧ローラが下型の湾曲面に沿ってガラスの表面を転動しながら加圧するとともに、下型において一又は複数の押圧ローラが転動した直後の第二の真空引き領域を真空引きすることで所定の曲率に成形するようにすれば好適である。るまた、一又は複数の押圧ローラは、ガラス板の複数の曲面の曲率について、該複数の曲面の曲げ中心に向かって複数回の転動しながら加圧するようにしてもよい。
【０００８】
なお、下型は移動し、一又は複数の押圧ローラの転動方向は、下型の移動方向とは反対であるようにするとよい。また、一又は複数の押圧ローラは、油圧伸縮部材又はリンク部材を介して、昇降するように設計するとよい。さらに、押圧ローラは、ローラシャフトを介して支持部材に支持され、押圧ローラの水平度は、ローラシャフトに備える左右のロッドを上げ下げすることにより微調整することができると好適である。
【０００９】
また、本発明に係るガラスの曲面成形方法は、所望の湾曲面が形成されガラス板を戴置し、真空引きする複数のキャビティを備える下型と、該下型の上方に設けられ前記ガラス板を所望の曲げ方向に加圧する一又は複数の押圧ローラと、を備えるガラス成形装置において、ガラス板を下型に戴置する工程と、ガラス板を真空引きして下型に固定し加熱する成形前加熱工程と、加熱を終えて搬送されたガラス板を、一又は複数の押圧ローラが下型の湾曲面に沿って転動しながら湾曲面に向かう加圧力を作用させるとともに、下型において一又は複数の押圧ローラが転動した直後のキャビティを真空引きすることで所定の曲率に成形する成形工程と、から構成されることを特徴とする。
なお、下型は、ガラスを固定する第一の真空引き領域と、一又は複数の押圧ローラが前記ガラスの表面を転動する第二の真空引き領域を備え、ガラスが第一の真空引き領域に固定したまま、一又は複数の押圧ローラが下型の湾曲面に沿ってガラスの表面を転動しながら加圧するとともに、下型において一又は複数の押圧ローラが転動した直後の第二の真空引き領域を真空引きすることで所定の曲率に成形することを特徴とする。
さらに、一又は複数の押圧ローラは、ガラスの複数の曲面の曲率について、該複数の曲面の曲げ中心に向かって複数回の転動しながら加圧すると好適である。
【００１０】
なお、前述のガラスの曲面成形工程に先立って、成形型の形状を曲面解析する解析工程と、曲面解析の結果に基づいて、一又は複数の押圧ローラを転動する場所、転動する順序、一又は複数の押圧ローラの水平度の調整を決定する決定工程と、を予め備えると好適である。さらに、前述の決定工程は、下型の移動速度との連動を調整できるようにするとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るガラスの曲面成形方法及びその装置によれば、ガラスのやや複雑な曲面化の実現とともに、成形後の光学鏡面を実現することが可能になる。また、ガラス板の厚みやガラス板の曲げ形状も多様にわたるため、押圧ローラによる曲げ成形は融通が効き、さらに、上型と下型とによるプレス成形よりもコスト面で優位である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に係るガラスの曲面成形装置１００を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施例１に係るローラ装置２０の一部を示す図である。
【図３】本発明の実施例１において成形されたガラス（ａ）斜視図、（ｂ）側面図、（ｃ）曲げ方向を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係るガラスの曲面成形において、押圧ローラ２１の転動と押圧を簡単に示す図である。
【図５】本発明の実施例１に係るガラスの曲面成形において、図４に続く押圧ローラ２１の転動と押圧を簡単に示す図である。
【図６】本発明の実施例１に係るガラスの曲面成形方法のフローチャートである。
【図７】図６に示すフローチャートに沿って、ガラスの曲面成形の様子を示す図である。
【図８】図６に示すフローチャートに沿って、図７に続くガラスの曲面成形の様子を示す図である。
【図９】複数の曲げ方向のある成形されたガラスを示す図である。
【図１０】本発明の実施例２において成形されたガラス（ａ）斜視図、（ｂ）側面図、（ｃ）曲げ方向を示す図である。
【図１１】本発明の実施例２に係るガラスの曲面成形装置２００を示す概略構成図である。
【図１２】本発明の実施例２に係る押圧ローラ５１の回動を示す図である。
【図１３】本発明の実施例２に係るガラスの曲面成形方法のフローチャートである。
【図１４】実施例３に係る実験に使用した金型の形状を示す正面図である。
【図１５】本発明の実施例３に係るガラスの曲面成形方法のフローチャートである。
【図１６】図１５に示すフローチャートに沿って、実施例３に係る実験におけるガラスの曲面成形の様子を示す図である。
【図１７】図１５に示すフローチャートに沿って、図１５に続くガラスの曲面成形の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。各図において、同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。また、図面は、本発明を理解するために誇張して表現している場合もあり、必ずしも縮尺どおり精緻に表したものではないことに留意されたい。なお、本発明は下記に示される実施例に限られるものではない。
【実施例１】
【００１４】
実施例１を図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施例１に係るガラスの曲面成形装置１００を示す概略構成図である。図１を参照しながら詳細に説明する。ガラスの曲面成形装置１００は、加熱部１、成形部２が互いに接続して構成され、開閉自在の側壁により区分されている。側壁Ｓは、開閉自在であるので、適宜各部内をチャンバ化し、外気による急速な温度低下を防止する役割を有している。なお、側壁Ｓを無くして、加熱部１と成形部２を一つの空間にしてもよい。しかし、加熱部１と成形部２とを一つの空間とした場合、空間が広くなるため、加熱部１内の温度を所定温度に保つことが難しくなることを考慮する必要があるため、加熱部１の温度の安定化のためには側壁Ｓを設ける方が好適である。
【００１６】
次に、各部が備える主な装置を説明する。加熱部１は、ヒータ１１とヒータ支持部材１２とからなる。ヒータ１１はヒータ支持部材１２により支持され、油圧シリンダとサーボ制御により上下駆動するように構成されるとよい。また、同様に、成形部２は、ローラ装置２０がベース２９に設置され、油圧シリンダとサーボ制御により上下駆動するように構成されるとよい。そして、ガラスを成形するため、ガラス板Ｇを載置する下型３１が下型移載車３２に載って、加熱部１と成形部２とを移動することができる。なお、下型３１の素材は、金属又はセラミックスが好適であるが、セラミックスの場合、耐火性があり、加工後の鏡面性に優れ、高温下にあってガラスとの離型性が良いものが好ましい。
【００１７】
図２は、本発明の実施例１に係るローラ装置２０の一部を示す図である。図１と２を参照しながらローラ装置２０を詳細に説明する。ローラ装置２０は、概して押圧ローラ２１とローラシャフト２２とアーム２３とロボハウジングベース２４とからなる。押圧ローラ２１は、ローラシャフト２１に回転自在に軸支され、アーム２３に取り付けられ、さらにアーム２３はロボハウジングベース２４内に収容装着され、摺動シリンダで上下動する。成形条件として、重要な圧力、速度及び位置合せの制御はサーボモータにより行う。なお、ロボハウジングベース２４は成形部２の天井に設けられたベース２９に取り付けられ、アーム２３が上下動することにより、押圧ローラ２１が転動しながら、後述する下型３１に載置したガラス板Ｇを押圧する。本発明の実施例１において、この取付けは固定であるが、ベース２９の下面をロボハウジングベース２４が自在に移動できるように設計してもよい。また、押圧ローラ２１の水平度は、アーム２３に取り付けられたローラシャフト２２の左右のロッドを上げ下げすることにより微調整するようにしてもよい。なお、アーム２３はリンク部材で動作するようにしてもよい。
【００１８】
押圧ローラ２１の素材は、耐熱性の金属又はセラミックスを採用するとよい。また、実施例１において、押圧ローラ２１は、円筒体を採用しているが、球体や円錐体を採用してもよい。
【００１９】
図３を参照する。図３（ａ）は、本発明の実施例１において成形されたガラスＧｆ１の斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図で曲げ方向を示す図である。本発明の実施例１に係る成形ガラスＧｆ１は、ガラス板の一端に向かって長さ方向に下折れ形状となっている。図３（ｃ）は平面図において、Ａ１は曲げ方向を示す矢印であり、前述した押圧ローラ２１はこの曲げ方向Ａ１に向けて転動しながら、下型３１に載置したガラス板Ｇの所定の箇所を押圧する。当然ながら、下型３１は、当該成形ガラスＧｆ１の当該曲げ方向に沿った設計による形状である。
【００２０】
図４と図５を参照する。図４及び５は、本発明の実施例１に係るガラスの曲面成形において、押圧ローラ２１の転動と押圧を簡単に示す図であり、（ａ）〜（ｃ）は時系列で示されており、図５（ａ）は図４（ｃ）の次に行われた状態を示す図として理解されたい。
【００２１】
図４（ａ）は、加熱部１において、下型３１に載置された状態で、ガラス板Ｇがヒータ１１により加熱された状態を示している。なお、実施例１においては、ヒータ１１として、近赤外線ヒータを用いて、約４分間で段階的にガラス軟化点近傍まで昇温するように設計している。ガラス板Ｇが加熱されると、ヒータ１１が上昇するとともに、シャッタＳが開放される。そうすると、加熱されたガラス板Ｇと下型３１とを載せた下型移載車３２が成形部２に移動する（図４（ｂ））。下型移載車３２が成形部２に移動し始めると、ローラ装置２０のアーム２３が下降し、押圧ローラ２１がガラス板Ｇの少し上方にスタンバイし、成形開始箇所をセンサが検知すると下型移載車３２が停止し、押圧ローラ２１がガラス板Ｇに押し付けられる（図４（ｃ））。押圧ローラ２１がガラス板Ｇに押し付けられると、下型移載車３２が再度同じ方向に移動し、押圧ローラ２１は下型移載車３２の移動方向と反対方向に転動しながら、所定の圧力でガラス板Ｇを押圧する（図５（ａ）、（ｂ））。成形終了箇所をセンサが検知すると下型移載車３２が停止する（図５（ｃ））。そして、アーム２３が上昇し、押圧ローラ２１は成形されたガラスから離れる。なお、成形が不十分な場合、下型移載車３２は成形開始箇所まで戻り、前述の成形手順が繰り返される。
【００２２】
図６は、本発明の実施例１に係るガラスの曲面成形方法のフローチャートである。図７及び８は、図６に示すフローチャートに沿って、ガラスの曲面成形の様子を詳細に示す図である。なお、下型３１は、キャビティ領域（第一の真空引き領域＃１、＃３、第二の真空引き領域＃４、＃５、＃６）を備え、キャビティを介してガラスＧに真空を印加し、ガラスＧの位置決めと固定するよう、ガラスＧをキャビティ内へと引っ張って成形面に接触させることができる。また、成形部２において、ベース２９にガラスＧの一端を真空引きできる端部真空支持部＃２を備える。端部真空支持部＃２は移動自在である。
【００２３】
図６、７、８を参照しながら、ガラス成形方法の詳細を説明する。まず、ガラス板Ｇを下型３１の所定の位置に載せ置く（Ｓ１１）。そして、キャビティ領域＃１と端部真空支持部＃２とを真空引きし、ガラスＧを固定する（Ｓ１２）。加熱部１内において、ヒータ支持部１２が下降してヒータ１１をガラス板Ｇに近づけ、主に＃１領域と＃３領域を加熱する（Ｓ１３）。そして、＃３領域と端部真空支持部＃２とを真空引きし、ガラスＧを固定し、＃４領域、＃５領域、＃６領域を徐々に加熱する（Ｓ１４）。その後、図４及び５で示したとおり、ヒータ１１が上昇するとともに、シャッタＳが開放される（図示しない）。そうすると、加熱されたガラス板Ｇと下型３１とを載せた下型移載車３２が成形部２に移動する。このとき、＃１領域と＃３領域への真空引きを抑え、保温状態を保つ。下型移載車３２が成形部２に移動し始めると、ローラ装置２０のアーム２３が下降し、押圧ローラ２１がガラス板Ｇの少し上方にスタンバイし、成形開始箇所をセンサが検知すると下型移載車３２が停止し（図示しない）、押圧ローラ２１がガラス板Ｇの＃４領域に押し付けられ、その後、＃４領域の真空引きを固定したまま、下型移載車３２の移動に合わせて、押圧ローラ２１は転動と押圧を開始する（Ｓ１５）。下型移載車３２のさらなる移動により、押圧ローラ２１が＃５領域付近に到着すると、端部真空支持部＃２の真空引きが外れる。このとき、＃５領域及び＃６領域は真空引きしたままである。そして、成形終了箇所をセンサが検知すると下型移載車３２が停止し、押圧ローラ２１は転動と押圧を終える（Ｓ１６）。なお、成形が不十分な場合、下型移載車３２は成形開始箇所まで戻り、前述の成形手順が繰り返される。
【００２４】
なお、実施例１において、一のローラ装置２０に一の押圧ローラ２１を備えているが、複数のローラ装置に複数の押圧ローラを備えるように設計してもよい。
【実施例２】
【００２５】
実施例２を図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図９は、複数の曲げ方向のある成形されたガラスＧｆ２（ａ）、Ｇｆ３（ｂ）を例示する図である。前述したとおり、自動車のＨＵＤ装置を薄板ガラスで実現するとなると、より複雑な曲面化が要求される。複雑な曲面となると、複数の曲げ方向への押圧ローラの転動が必要となる。図９（ａ）の場合は、曲げ方向はＡ２とＡ３の二つであり、図９（ｂ）の場合、曲げ方向はＡ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７の４方向の四つとなる。このように、成形ガラスに曲げ方向が種々あり、２次元のみならず、３次元となれば、押圧ローラの転動方向や押圧方向も複曲面に沿った動きを自在に対応させなければならない。実施例２においても、押圧ローラ５１は円筒体を採用しているが、球体や円錐体を採用してもよい。また、押圧ローラ５１の素材は、耐熱性の金属又はセラミックスを採用するとよい。
【００２７】
図１０を参照する。図１０（ａ）は、本発明の実施例２において成形されたガラスＧｆ３の斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図で曲げ方向を示す図である。本発明の実施例２に係る成形ガラスＧｆ３は、ガラス板の中央から一端に向かって長さ方向に下折れ形状となるとともに、平面図において一端の上下も矢印方向に下折れし、さらに他端が矢印方向に下折れ形状となっている。図１０（ｃ）は平面図において、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７は曲げ方向を示す矢印であり、前述した押圧ローラ４１はこの曲げ方向Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７それぞれに向けて転動しながら、下型６１に載置したガラス板Ｇの所定の箇所を押圧する。当然ながら、下型６１は、当該成形ガラスＧｆ３の当該曲げ方向に沿った設計による形状である。
【００２８】
図１１は、本発明の実施例２に係るガラスの曲面成形装置２００を示す概略構成図である。ガラスの曲面成形装置２００は、加熱部４、成形部５が互いに接続して構成され、開閉自在の側壁Ｓにより区分されている。側壁Ｓは、開閉自在であるので、適宜各部内をチャンバ化し、外気による急速な温度低下を防止する役割を有している。また、各部が備える主な装置を説明する。加熱部４は、ヒータ４１とヒータ支持部材４２とからなる。ヒータ４１はヒータ支持部材４２により支持され、油圧シリンダとサーボ制御により上下駆動するように構成されるとよい。また、同様に、成形部５は、ローラ装置５０がベース５９に設置され、油圧シリンダとサーボ制御により上下駆動するように構成されるとよい。そして、ガラスを成形するため、ガラス板Ｇを載置する下型６１が下型移載車６２に載って、加熱部４と成形部５とを移動することができる。なお、下型６１の素材は、金属又はセラミックスが好適である。
【００２９】
ローラ装置５０は、概して押圧ローラ５１とローラシャフト５２とアーム５３とロボハウジングベース５４とからなる。押圧ローラ５１は、ローラシャフト２１に回転自在に軸支され、アーム５３に取り付けられ、さらにアーム５３はロボハウジングベース５４内に収容装着され、摺動シリンダで上下動する。なお、アーム５３はヒンジ５５を備え、押圧ローラ５１が複曲面を自在に転動できるようにするとよい。成形条件として、重要な圧力、速度及び位置合せの制御はサーボモータにより行うが、下型６１の曲面の形状データをコンピュータで予め解析しておく。ロボハウジングベース５４は成形部５の天井に設けられたベース５９に取り付けられ、アーム５３が上下動することにより、押圧ローラ５１が転動しながら、下型５１に載置したガラス板Ｇを押圧する。本発明の実施例２において、この取付けは固定であるが、ベース５９の下面をロボハウジングベース５４が自在に移動できるように設計してもよい。
【００３０】
図１２を参照する。図１２は、本発明の実施例２に係る押圧ローラ５１の回動を示す図である。図１２（ａ）に示すとおり、アーム５３はヒンジ５５により、３６０度回動自在であり、押圧ローラ５１が図面に向かって左右に動くのみならず、水平度も調整ができる。また、図１２（ｂ）に示すとおり、複数の曲面の曲げ中心に方向転換することが可能である。
【００３１】
図１３を参照する。図１３は、本発明の実施例２に係るガラスの曲面成形方法のフローチャートである。本発明の実施例２に係るガラスの曲面成形方法は、加熱工程（Ｓ２４）や曲面成形工程（Ｓ２５）に先立って、成形型の形状を曲面解析する解析工程（Ｓ２１）と、前記曲面解析の結果に基づいて、押圧ローラを転動する場所、転動する順序、押圧ローラの水平度の調整を決定する決定工程（Ｓ２２）と、を予め備えることを特徴とする。なお、下型６１の曲面の形状データを予め解析するため、ガウス曲率と平均曲率により、曲面の形状を把握するとよい。ここで、ガウス曲率は、曲面の縦横それぞれの曲率の積で決まるもので、平均曲率は、曲面の縦横それぞれの曲率の平均で決まる。なお、曲面解析は、下型を製作する際のＣＡＤデータを用いて算出してもよい。
【００３２】
なお、実施例２において、実施例１と同様に、一のローラ装置５０に一の押圧ローラ５１を備えているが、複数のローラ装置に複数の押圧ローラを備えるように設計してもよい。この場合、複数の押圧ローラ５１の転動・押圧を制御するために、下型６１の速度制御データと、複数の押圧ローラ５１の上下移動制御データとを連動させる必要があることに留意されたい。
【実施例３】
【００３３】
実施例３を図面を参照して詳細に説明する。図１４は、実施例３に係る実験に使用した金型の形状を示す正面図である。図１５は、本発明の実施例３に係るガラスの曲面成形方法のフローチャートである。また、図１６及び１７は、実施例３に係るガラスの曲面成形の様子を詳細に示す図である。
【００３４】
実施例３に係るガラスの成形方法は、出願人の本社工場（兵庫県尼崎市杭瀬本町１丁目６番１４号  株式会社武内製作所内）で、社員立会いの上で実験が行われた。実験結果として、本発明の成形方法は、図１４に示すＳＵＳ製のＳ字形状の下型９１を使用し、自重のみ、真空引き、ローラと真空引きの３種類の成形方法で実験した。なお、実施例３に係るガラスの成形方法は、実施例１に示した手順とほぼ同様である。
以下、詳細に実験の測定結果を説明する。実験については、下記の基本条件を同一とし、ローラのみ押圧を変えてその変化を観察した。なお、ローラについては、ＰＶＤコーティングしたＳＵＳ製のものを用いた。そして、図１４に示すイ部分（１００Ｒ）に係る成形後の曲げガラスのＲを輪郭形状測定器で測定し、その形状誤差により○、△、×のいずれかで評価した。なお、評価について、○を誤差３％以内、△を誤差４〜５％、×を６％以上としている。
（基本条件）
型：ＳＵＳ製のＳ字形状の下型
型温度：摂氏５２０度
素材ガラスの厚み：青板 １．１ｍｍ
予熱（バッチ炉）時間：４００℃で１分
加熱（ＩＲ）時間：１００秒
真空圧：−８０ｋＰａ
（実験設備）薄板ガラス曲面成型機／CSGM-III
（成形の工程）
予熱（バッチ炉） → 投入 → 加熱位置へ移動 → 加熱（IR） → ローラ成形 → 取り出し位置へ移動 → 取り出し
【表１】
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【００３５】
図１５、図１６及び１７を参照しながら、実施例３に係るガラスの曲面成形の実験の様子を詳細に説明する。なお、下型９１は、キャビティ領域（第一の真空引き領域＃７１、＃７３、第二の真空引き領域＃７４、＃７５、＃７６）を備え、キャビティＣを介してガラスＧに真空を印加し、ガラスＧの位置決めと固定するよう、ガラスＧをキャビティＣ内へと引っ張って成形面に接触させることができる。また、成形部において、ベースにガラスＧの一端を真空引きできる端部真空支持部＃７２を備える。端部真空支持部＃７２は移動自在である。
【００３６】
まず、ガラス板Ｇを下型９１の所定の位置に載せ置く（Ｓ３１）。そして、キャビティ領域＃７１と端部真空支持部＃７２とを真空引きし、ガラスＧを固定する（Ｓ３２）。加熱部１内において、ヒータ支持部１２が下降してヒータ１１をガラス板Ｇに近づけ、主に＃７１領域と＃７３領域を加熱する（Ｓ３３）。そうすると、＃７１領域と＃７３領域は下型９１のややなだらかな領域であるのでガラス板Ｇは自重で下型９１に着地し、この着地した＃７３領域と端部真空支持部＃７２とを真空引きし、ガラスＧを固定する。続けて、＃７４領域、＃７５領域、＃７６領域を徐々に加熱する（Ｓ３４）。その後、ヒータをそのままに、＃７１領域と＃７３領域への真空引きを抑え、保温状態を保つ。下型移載車が成形部に移動し始めると、ローラ装置のアームが下降し、押圧ローラ８１がガラス板Ｇの少し上方にスタンバイし、成形開始箇所をセンサが検知すると下型移載車が停止し（図示しない）、押圧ローラ８１がガラス板Ｇの＃７４領域に押し付けられ、その後、＃７４領域の真空引きを固定したまま、下型移載車の移動に合わせて、押圧ローラ８１は転動と押圧を開始する（Ｓ３５）。下型移載車のさらなる移動により、押圧ローラ８１が＃７５領域付近に到着すると、端部真空支持部＃７２の真空引きが外れる。このとき、＃７５領域及び＃７６領域は真空引きしたままである。そして、成形終了箇所をセンサが検知すると下型移載車が停止し、押圧ローラ８１は転動と押圧を終える（Ｓ３６）。なお、成形が不十分な場合、下型移載車は成形開始箇所まで戻り、前述の成形手順が繰り返される。
【００３７】
実施例３に係る実験の結果、下記のことが確認できた。まず、自重のみの場合、ガラスが曲がっていく際に何らアシストがなければ、所望の形状を成形できない。また、真空引きの場合、一定の形状を成形できるものの、真空引きが始まるまでは自重だけで曲がっており、軟化していびつに曲がっているガラスを真空で引くだけでは完全に下型に沿わせることは難しい。そして、ある程度、自重で軟化しガラスが曲がっていく際にローラでアシストすることで下型に沿わせ、さらにその状態を保持するため真空引きを行うと所望の成形が可能となることがわかった。
【００３８】
以上、本発明に係るガラスの曲面成形装置及びその方法における好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係るガラスの曲面成形方法及びその装置は、ガラス板を高品位な面性状を持つ曲面と光学鏡面を実現するので、結果物としての成形ガラスは車載用ディスプレイ装置等に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１００  ２００  ガラスの曲面成形装置
１  ４  加熱部
１１  ４１  ヒータ
１２  ４２  ヒータ支持アーム
２  ５  成形部
２０  ５０  ローラ装置
２１  ５１  ８１  押圧ローラ
２２  ５２  ローラシャフト
２３  ５３  アーム
２４  ５４  ロボハウジングベース
５５  ヒンジ
２９  ５９  基板
３１  ６１  ９１  下型
３  ２  ６２  下型移載車
＃１  ＃３  第一の真空引き領域
＃４  ＃５  ＃６  第二の真空引き領域
＃７１  ＃７３  第一の真空引き領域
＃７４  ＃７５  ＃７６  第二の真空引き領域
Ｇ  ガラス板
Ｃ  キャビティ
Ｇｆ１  Ｇｆ２  Ｇｆ３  Ｇｆ４  成形ガラス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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