(57)【要約】【課題】  板ガラスを軟化点以上に加熱し、自重曲げによって、要求されている曲面形状とすることが困難であった。試行錯誤に拠らない加熱炉の条件を決める。【解決手段】  自重曲げによる板ガラスの成形方法において、プログラムされたコンピュータを用い、加熱されたガラスが自重によって目的の曲面形状となる温度分布（Ｔ１）を計算する工程と、目的の曲面形状となる温度分布（Ｔ１）を得るための加熱部材の加熱温度・配置および吸熱部材の配置を計算する工程とからなるプログラムにより、加熱部材の加熱温度・配置および吸熱部材の配置を求める。【選択図】  図４        
2005067928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸熱部材が設けられている加熱装置を用いて、板ガラスをヒータで加熱し、自重曲げによって曲面形状の板ガラスを成形する、板ガラスの成形方法において、プログラムされたコンピュータを用い、該プログラムが、目的の曲面形状データ（Ｍ１）を入力する工程と、加熱されたガラスが自重によって目的の曲面形状となる温度分布（Ｔ１）を計算する工程と、目的の曲面形状となる温度分布（Ｔ１）を得るための加熱部材の加熱温度・配置および吸熱部材の配置を計算する工程とからなり、該コンピュータは、加熱部材の加熱温度・配置および吸熱部材の配置を選択する加熱部材・吸熱部材データベースが格納されている記憶装置を有し、計算によって求められた加熱部材の加熱温度・配置および吸熱部材の配置に基づいて加熱部材の加熱温度の設定と配置および吸熱部材の配置を行うことを特徴とする板ガラスの成形方法。
【請求項２】
加熱されたガラスが自重によって目的の曲面形状（Ｍ１）となる温度分布（Ｔ１）を計算する工程が、設定した温度分布（Ｔ２）を与える工程と、設定した温度分布（Ｔ２）に基づく曲面形状（Ｍ２）を計算する工程と、設定した温度分布（Ｔ２）に基づいて計算された曲面形状（Ｍ２）と目的の曲面形状（Ｍ１）とを比較する工程と、前記比較結果に基づいて温度分布（Ｍ２）を温度分布（Ｔ１）として出力する工程と、温度分布（Ｔ２）を補正して温度分布（Ｔ２）として出力する工程とからなることを特徴とする請求項１に記載の板ガラスの成形方法。
【請求項３】
目的の曲面形状となる温度分布を得るための加熱部材の加熱温度・配置および吸熱部材の配置を計算する工程が、温度分布（Ｔ１）の平均温度を計算する工程と、該平均温度を板ガラスの温度分布として与える工程と、温度分布（Ｔ１）と該平均温度との温度差を計算する工程と、該温度差に基づいて加熱部材・吸熱部材データベースから加熱部材の加熱温度・配置と吸熱部材の配置とを読み込む工程と、加熱部材の加熱温度・配置および吸熱部材の配置とに基づく板ガラスの温度分布（Ｔ３）を計算する工程と、温度分布（Ｔ３）と温度分布（Ｔ１）との温度差を計算する工程と、温度分布（Ｔ３）と温度分布（Ｔ１）との温度差に基づいて、加熱部材の加熱温度・配置と吸熱部材の配置とを加熱部材・吸熱部材データベースから読み込む工程と加熱部材の加熱温度・配置と吸熱部材配置とを出力する工程に分岐させる工程とからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の板ガラスの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板ガラスを軟化点以上に加熱し、自重曲げによって屈曲する曲面板ガラスを成形する成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
板ガラスを軟化点以上に加熱し、自重によって屈曲した板ガラスに成形する方法がある。このような板ガラスは、主に自動車の窓に用いられる。
【０００３】
近年、このような自重曲げによる曲面形状の板ガラスにおいて、複雑な曲面形状のものを製造する方法が考案されている。
【０００４】
例えば、ヒータ線条の配置によって局部加熱を行うこと（特許文献１）、また、加熱炉に加熱を遮蔽する部材を設けて、板ガラスの一部が自重曲げ成形をしないようにすること（特許文献２）、さらには、吸熱部材を加熱炉に設け、板ガラスに温度分布をもたせた自重曲げによる成形方法（特許文献３）が知られている。
【０００５】
さらに、加熱された板ガラスの曲げ量を温度分布に基づいて計算し、自重曲げで目的の形状が達成できるかどうかシミュレーションが特許文献２に、また、曲げ成形で目的の形状とするための加熱方法をシミュレーションで求めることが特許文献５に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−１９７４３４号報
【特許文献２】特開昭６２−２６５１３８号報
【特許文献３】特開平６−２１９７５９号報
【特許文献４】特開平４−７４７２９号公報
【特許文献５】特開平１０−２７９３２３号報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
加熱炉あるいは吸熱部材を設けている加熱炉を用いて板ガラスを軟化点以上に加熱し、自重曲げで成形するとき、加熱炉の加熱部材の配置あるいは／および吸熱部材の配置を変更を試行錯誤によっているため、自重曲げによって、要求されている曲面形状とすることが困難であった。また、シミュレーションで加熱された板ガラスの自重による変形量を求めたり、また加熱方法だけを決定しても、要求されている曲面形状の板ガラスを得ることは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の板ガラスの成形方法は、吸熱部材が設けられている加熱装置を用いて、板ガラスをヒータで加熱し、自重曲げによって曲面形状の板ガラスを成形する、板ガラスの成形方法において、プログラムされたコンピュータを用い、該プログラムが、目的の曲面形状データ（Ｍ１）を入力する工程と、加熱されたガラスが自重によって目的の曲面形状となる温度分布（Ｔ１）を計算する工程と、目的の曲面形状となる温度分布（Ｔ１）を得るための加熱部材の加熱温度・配置および吸熱部材の配置を計算する工程とからなり、該コンピュータは、加熱部材の加熱温度・配置および吸熱部材の配置を選択する加熱部材・吸熱部材データベースが格納されている記憶装置を有し、計算によって求められた加熱部材の加熱温度・配置および吸熱部材の配置に基づいて加熱部材の加熱温度の設定と配置および吸熱部材の配置を行うことを特徴とする板ガラスの成形方法である。
【０００９】
また、本発明の板ガラスの成形方法は、前記板ガラスの成形方法において、加熱されたガラスが自重によって目的の曲面形状（Ｍ１）となる温度分布（Ｔ１）を計算する工程が、設定した温度分布（Ｔ２）を与える工程と、設定した温度分布（Ｔ２）に基づく曲面形状（Ｍ２）を計算する工程と、設定した温度分布（Ｔ２）に基づいて計算された曲面形状（Ｍ２）と目的の曲面形状（Ｍ１）とを比較する工程と、前記比較結果に基づいて温度分布（Ｔ２）を温度分布（Ｔ１）として出力する工程と、温度分布（Ｔ２）を補正して温度分布（Ｔ２）として出力する工程とからなることを特徴とする板ガラスの成形方法である。
【００１０】
また、本発明の板ガラスの成形方法は、前記板ガラスの成形方法において、目的の曲面形状となる温度分布を得るための加熱部材の加熱温度・配置および吸熱部材の配置を計算する工程が、温度分布（Ｔ１）の平均温度を計算する工程と、該平均温度を板ガラスの温度分布として与える工程と、温度分布（Ｔ１）と該平均温度との温度差を計算する工程と、該温度差に基づいて加熱部材・吸熱部材データベースから加熱部材の加熱温度・配置と吸熱部材の配置とを読み込む工程と、加熱部材の加熱温度・配置および吸熱部材の配置とに基づく板ガラスの温度分布（Ｔ３）を計算する工程と、温度分布（Ｔ３）と温度分布（Ｔ１）との温度差を計算する工程と、温度分布（Ｔ３）と温度分布（Ｔ１）との温度差に基づいて、加熱部材の加熱温度・配置と吸熱部材の配置とを加熱部材・吸熱部材データベースから読み込む工程と加熱部材の加熱温度・配置と吸熱部材配置とを出力する工程に分岐させる工程とからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の板ガラスの成形方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、予め加熱された板ガラスの自重による曲げ形状を予測し、目的の曲げ形状を得るための加熱条件や吸熱材の配置をもとめる方法を与えるものである。本発明により、実際の装置を用いて思考錯誤しながら加熱条件や吸熱材の配置を決定する工程を大幅に省け、製造を行うまでの準備期間の短縮と、製造を行うまでのエネルギー−の省力が行え、その結果、製造コストの削減となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、板ガラスを、少なくとも比較的大きな滑らかな曲率半径、すなわち、本発明を限定するものではないが９００〜１３００Ｒを有する曲面形状の板ガラスに屈曲するに際し、所定の曲率の滑らかな曲面を得、また解消し難いダブリ等の欠陥が生じない、自重曲げの成形方法を提供するものである。
【００１３】
本発明によって得られる曲面状に成形した板ガラスは、自動車や電車などの車両用の窓、建物の窓、さらにはタッチパネル等の各種ガラス物品など、広い分野で有用な曲面ガラスとして、用いられる。
【００１４】
本発明で成形される板ガラスは、厚みが０．７〜８ｍｍであって、加熱部材と吸熱部材とを備えてある板ガラスの自重曲げ装置に適用される。
【００１５】
例えば、図１から図３は、本発明の成型方法が適用される装置の一例である。板ガラスは、図１に示すモールド３上に置かれ、軟化点以上に加熱処理され、自重曲げで成形される。モールド３は、リブ２１で連結されているアウターフレーム１９とインナーフレーム２０と、さらに、インナーフレーム２０に設けられている複数のハガタ部材１８とからなる。ハガタ部材１８に、板ガラスが当接し、該ハガタ部材１８は、当接して置かれる板ガラスが、所定の曲げ形状になるように、インナーフレーム２０に設けられている。
【００１６】
モールド３は、走行可能な支持体（図示せず）に、取り付け部２２を用いて取り付けられる。
【００１７】
図２は、図１に示すモールド３に取り付けるための、吸熱部材である。該吸熱部材６は、上部吸熱部４と下部吸熱部５とがヒンジ７で開閉自在に回動し、図３に示すように、モールド３に積載される板ガラスの上側に上部吸熱部４が、また下側に下部吸熱部５が設けられる。
【００１８】
本発明の成形方法は、図１に示すモールドに積載された板ガラスを加熱炉内に搬送し、板ガラスを自重曲げによって目的の形状となるための、最適な加熱部材の加熱温度と配置、および吸熱部材の配置を、実際の加熱炉を用いて試行錯誤をせずに、決定する方法を提供するものである。
【００１９】
加熱炉による板ガラスの加熱条件、および、吸熱部材の配置は、図４に示す計算プロセスによって決定する。
【００２０】
板ガラスの温度分布（Ｔ２）のデータを計算機に入力するプロセスにおいて、板ガラスに（０，０）〜（ｎ，ｍ）の格子点を与えて、板ガラスをｎ×ｍの要素に分割する。さらに、温度分布（Ｔ２）を各格子点に与え、格子点には位置座標が与えられる。
【００２１】
温度分布（Ｔ２）は、任意の一定の温度分布とするか、あるいは、過去の実施例から適当に温度分布を選んで与えてもよい。
【００２２】
また、目的の曲面形状（Ｍ１）のデータを入力するプロセスによって、計算機の記憶装置に入力する。目的の曲面形状（Ｍ１）は、作製しようとする板ガラスの曲面形状であり、例えば、製品仕様のＣＡＤデータなどを用いることが好ましい。
【００２３】
温度分布（Ｔ２）に対して、自重によって変形して得られる曲面形状（Ｍ２）を計算するプロセスには、有限要素法を用いることが好ましい。
【００２４】
図５は、本発明を限定するものではないが、有限要素法に基づいて、自重によって得られる曲面形状を計算するプロセスを示すものである。
板ガラスをｎ×ｍの要素に分割するプロセスにおいて、要素は４点の格子点で囲まれたものであることが好ましいが、３点の格子点で囲まれた要素でもよい。格子点に（ｘ，ｙ，ｚ）の３次元の座標を与え、さらに格子点に温度を入力し、板ガラスの温度分布を与える。
座標は、例えば、板ガラスの長編方向をＸ軸、短編方向をＹ軸、鉛直方向をＺ軸にして入力する。
【００２５】
板ガラスの自重曲げにおいて、図１に示すように、板ガラスの周辺部をモールドで支持する。このモールドにも、３次元の座標を与え、本発明の曲げ加工方法を行う自重曲げ装置においてモールドが移動する場合は、モールドの座標も移動に合わせて変化させることが望ましい。しかし、自重曲げを計算するので、モールドのＺ軸座標は固定する方が望ましい。
【００２６】
板ガラスとモールドとの接触の有無の判定において、接触時の滑りを考慮して摩擦力を入力することが望ましい。摩擦力による板ガラスのモールドに対する滑りズベリを評価することにより、自重曲げによる正確な形状を求めることができる。
【００２７】
温度分布に対しては、成形を開始してから、時刻ごとに各要素の体積力と粘性とに基づいて変形量を求め、変形後の板ガラスの形状を決定する。
板ガラスの温度ｔに対する粘性μは次の（１）式で求める。
【００２８】
μ＝ｅｘｐ（Ａ＋Ｂ／（ｔ＋ｔ０））                              （１）
ここに、Ａ、Ｂ、ｔ０は、板ガラスの種類によって決まる定数
次に、自重によって変形を生じさせる各要素の体積力は、（板ガラスの密度）×（各要素の体積）×（重力加速度）で求める。体積力による変形量は板ガラスが炉内に存在する時間で積分することで求める。
温度分布（Ｔ２）に対して自重によって変形する板ガラスの曲面形状（Ｍ２）が得られた後、該曲面形状（Ｍ２）と目的とする曲面形状（Ｍ１）との差異Δｓを、各格子点において計算する。
【００２９】
さらに、形状の差Δｓに対し、温度分布（Ｔ２）を次式に従って変更する。
【００３０】
Ｔｎ，ｍ＝Ｔ′ｎ，ｍ＋αΔｓ                          （２）
ここに  Ｔｎ，ｍ＝は、変更後の温度分布における（ｎ、ｍ）番目の要素の温度であり、Ｔ′ｎ，ｍは、温度分布（Ｔ２）での、（ｎ、ｍ）番目の要素の温度である。また、αは、差異Δｓを温度分布に反映させるための比例定数で、加熱炉や、板ガラスのサイズ、種類によって変更され、差異Δｓをｍｍで計算した場合は、０．５〜４の間で適当な値を選択することが好ましい。
【００３１】
前述のＴｎ，ｍによる新たな温度分布を温度分布（Ｔ２）として入力し、新たに曲面形状（Ｍ２）を求め、次いで、Δｓを求める。Δｓが、曲面形状（Ｍ１）と曲面形状（Ｍ２）とがほとんど同じと判定する値以下になったときに、温度分布（Ｔ２）を温度分布（Ｔ１）とする。温度分布（Ｔ２）を温度分布（Ｔ１）と判定するΔｓの大きさは、目的とする板ガラスの形状に対する許容誤差を用いて決めるのが好ましく、曲げ加工する板ガラスによって異なってもよい。
【００３２】
温度分布（Ｔ１）を決定したら、加熱部材の温度、位置、吸熱部材の配置を板ガラスの温度が温度分布（Ｔ１）となるように図６に示す計算プロセスによって求める。図６は、図４の計算プロセスにおける最後の加熱部材の加熱温度・配置および吸熱部材の配置計算を、詳細に示す計算プロセスである。
【００３３】
加熱部材の配置が、板ガラスの温度を均一に昇温するようになっていて固定されている場合は、加熱温度を設定するのみであるが、本発明の形成方法を実施する加熱炉は、加熱部材の配置が変更できるようにすることが望ましい。
【００３４】
図６に示すプロセスにおいて、まず、温度分布（Ｔ１）の平均温度Ｔａｖを求める。平均温度板Ｔａｖは、各要素の面積の重み付け平均で求めるが、単純に格子点の温度を平均してもよい。
【００３５】
始めに、Ｔａｖの一定温度になるように、自重曲げ炉の加熱条件を設定する。次に、温度分布（Ｔ１）とＴａｖとの温度差Δｔを要素毎に求め、Δｔ＞０の部位については加熱部材を配し、Δｔ＜０の部位については、冷却部材を配する。
【００３６】
加熱部材の大きさ・配置と加熱条件（温度上昇範囲と上昇温度）および冷却部材の大きさ・配置と下降温度を加熱部材・吸熱部材データベースとしてデータベース化しておき、加熱部材・吸熱部材データベースから適当な加熱部材と冷却部材との配置を選定して入力することが好ましい。選定した加熱部材・吸熱部材の配置に対して、板ガラスの温度分布（Ｔ３）を計算する。
【００３７】
なお、加熱部材・吸熱部材データベースは、板ガラスの面積・形・厚み、成形する形、成形する形を得るための温度分布なども合わせて、データベース化しておくことが好ましい。
【００３８】
板ガラスの温度分布（Ｔ３）と温度分布（Ｔ１）との温度差ΔＴを計算し、ΔＴが許容値よりも大きい場合は再度ΔＴの正負に合わせて加熱部材と吸熱部材とを再配置して、温度分布（Ｔ３）を計算し、ΔＴが許容値以下となるまで、加熱部材と吸熱部材の配置、配置された加熱部材と吸熱部材に対知る温度分布（Ｔ３）の計算を繰り返す。
【００３９】
ΔＴが許容値以下になった場合に、加熱部材と吸熱部材の配置を出力する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】上下部吸熱部を配設する前のモールドを示す斜視図である。
【図２】部吸熱部の平面図である。
【図３】モールド、およびその上下側に配置した上下吸熱部、ならびにその吸熱部材についての構成を示す部分拡大した斜視図である。
【図４】自重によって得られる曲面形状を計算するプロセスを示す図
【図５】温度分布から板ガラスの形状を求める計算のプロセスを示す図。
【図６】板ガラスの温度分布（Ｔ１）を得るための加熱部材・吸熱部材の配置を求める計算プロセスを示す図。
【符号の説明】
【００４１】
３  モールド
４  上部吸熱部
５  下部吸熱部
６  吸熱部材
１８  ハガタ部材
１９  アウターフレーム
２０  インナーフレーム
【図１】
2005067928.tif 000003
【図２】
2005067928.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005067928.tif 000006
【図５】
2005067928.tif 000007
【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年12月24日(2003.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
加熱されたガラスが自重によって目的の曲面形状（Ｍ１）となる温度分布（Ｔ１）を計算する工程が、設定した温度分布（Ｔ２）を与える工程と、設定した温度分布（Ｔ２）に基づく曲面形状（Ｍ２）を計算する工程と、設定した温度分布（Ｔ２）に基づいて計算された曲面形状（Ｍ２）と目的の曲面形状（Ｍ１）とを比較する工程と、前記比較結果に基づいて温度分布（Ｔ２）を温度分布（Ｔ１）として出力する工程と、温度分布（Ｔ２）を補正して温度分布（Ｔ２）として出力する工程とからなることを特徴とする請求項１に記載の板ガラスの成形方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
図５は、本発明を限定するものではないが、有限要素法に基づいて、自重によって得られる曲面形状を計算するプロセスを示すものである。板ガラスをｎ×ｍの要素に分割するプロセスにおいて、要素は４点の格子点で囲まれたものであることが好ましいが、３点の格子点で囲まれた要素でもよい。格子点に（ｘ，ｙ，ｚ）の３次元の座標を与え、さらに格子点に温度を入力し、板ガラスの温度分布を与える。座標は、例えば、板ガラスの長辺方向をＸ軸、短辺方向をＹ軸、鉛直方向をＺ軸にして入力する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
板ガラスとモールドとの接触の有無の判定において、接触時の滑りを考慮して摩擦力を入力することが望ましい。摩擦力による板ガラスのモールドに対する滑りを評価することにより、自重曲げによる正確な形状を求めることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図６に示すプロセスにおいて、まず、温度分布（Ｔ１）の平均温度Ｔａｖを求める。平均温度Ｔａｖは、各要素の面積の重み付け平均で求めるが、単純に格子点の温度を平均してもよい。