(57)【要約】  【課題】  自動車などの車両に用いられ３次元曲げガラスを、シミュレーションで求められる成形温度分布に従い、自重曲げ加工で製造する場合、自重曲げ加工に用いる加熱炉で該成形温度分布が達成できず、既存の加熱炉を用いて製造することが困難となる。【解決手段】  自重によって成形される曲げガラスの製造方法において、設計形状から設計温度分布を算定する手順と、設計温度分布が成形に用いる加熱炉で達成可能かどうかを判定する手順と、設計温度分布に基づく成形温度分布を算定する手順とでなる計算手順で成形温度分布を求め、加熱炉で加熱するガラス温度を該成形温度分布とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自重によって成形される曲げガラスの製造方法において、設計形状から設計温度分布を算定する手順と、設計温度分布が成形に用いる加熱炉で達成可能かどうかを判定する手順と、設計温度分布に基づく成形温度分布を算定する手順とでなる計算手順で成形温度分布を求め、加熱炉で加熱するガラス温度を該成形温度分布とすることを特徴とする曲げガラスの製造方法。
【請求項２】
成形温度分布で成形されるガラスの形状を算定し、設計形状と比較することを特徴とする請求項１に記載の曲げガラスの製造方法。
【請求項３】
設計温度分布が達成可能かどうかを、加熱炉で達成されるガラス温度の最大値と最小値の差を用いて判定されることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の曲げガラスの製造方法。
【請求項４】
成形温度分布の成形温度が、加熱炉で達成されるガラス温度の最大値および最小値を用いて算定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の曲げガラスの製造方法。
【請求項５】
設計形状を入力する手段と、該設計形状から設計温度分布を計算する計算手段と、成形温度分布を計算する計算手段と、成形温度分布から成形ガラス形状を計算する計算手段と、設計形状とを表示する表示手段とで構成されている装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の曲げガラス製造方法に用いる装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
自動車等の車両の窓に用いられる、自重曲げ法で成形される曲げガラスの製造方法に関し、特にシミュレーションを用いる製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のフロントガラス、リヤガラス等は、自動車のデザイン上の理由から、３次元形状に湾曲したガラスを要求されることが多い。
【０００３】
このようなガラスの製造方法に、平板状のガラス板を所定の外周形状に切断し、このガラス板を曲げ型の成形面上に載置した状態で曲げ型を加熱炉内に搬入し、さらに、ガラス板をガラス軟化温度まで加熱し、ガラス板の自重により曲げ成形する方法がある。
【０００４】
このような自重曲げによる曲面形状の曲げガラスにおいて、様々な温度制御方法を駆使して、加熱されるガラスの温度分布をコントロールすることにより、複雑な曲面形状の曲げガラスを製造する方法が考案されている。
【０００５】
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。
【０００６】
さらに、近年、計算機の進歩により、シミュレーションが簡単に行えるようになったため、シミュレーションの技術を自重曲げ加工に応用した方法がある。
【０００７】
例えば、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をシミュレーションすることが特許文献４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。さらには、特許文献６には、自重曲げ加工で製造するガラスの、３次元ＣＡＤを用いる設計方法が開示されている。
【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
【特許文献６】特開２００３−２０２３６号報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、コンピュータの計算技術が進歩して、自動車などの車両に用いられ３次元曲げガラスを、シミュレーションで求められる温度分布に従い、自重曲げ加工で製造されるようになった。
【０００９】
しかしながら、加熱炉によって達成されるガラス板の温度分布は、加熱炉の制限を受けるため、加熱炉で加熱されているガラス板の温度分布を、シミュレーションで求められる温度分布に一致させるためのトライアンドエラーが必要であり、その結果、シミュレーションで求められる温度分布にすることが困難となることもあり、従って、要求されている形状の曲げガラスを、既存の加熱炉を用いて製造することが困難となる場合が多々ある。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決する、自重曲げによる曲げガラスの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の曲げガラスの製造方法は、自重によって成形される曲げガラスの製造方法において、設計形状から設計温度分布を算定する手順と、設計温度分布が成形に用いる加熱炉で達成可能かどうかを判定する手順と、設計温度分布に基づく成形温度分布を算定する手順とでなる計算手順で成形温度分布を求め、加熱炉で加熱するガラス温度を該成形温度分布とすることを特徴とする曲げガラスの製造方法である。
【００１２】
また、本発明の曲げガラスの製造方法は、前記曲げガラスの製造方法において、成形温度分布で成形されるガラスの形状を算定し、設計形状と比較することを特徴とする曲げガラスの製造方法である。
【００１３】
また、本発明の曲げガラスの製造方法は、前記曲げガラスの製造方法において、設計温度分布が達成可能かどうかを、加熱炉で達成されるガラス温度の最大値と最小値との差を用いて判定されることを特徴とする曲げガラスの製造方法である。
【００１４】
また、本発明の曲げガラスの製造方法は、前記曲げガラスの製造方法において、成形温度分布の成形温度が、加熱炉で達成されるガラス温度の最大値と最小値を用いて算定されることを特徴とする曲げガラスの製造方法である。
【００１５】
また、本発明の曲げガラスの製造装置は、設計形状を入力する手段と、該設計形状から設計温度分布を計算する計算手段と、成形温度分布を計算する計算手段と、成形温度分布から成形ガラス形状を計算する計算手段と、設計形状とを表示する表示手段とで構成されている装置であることを特徴とする前記曲げガラス製造方法に用いる装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の曲げガラスの製造方法は、加熱炉の特性によって、要求される形状の曲げガラスを製造することが困難な場合に対して、該加熱炉で要求される形状に近い曲げガラスの製造をするための製造方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の曲げガラスの製造方法は、自動車などの車両用の窓に用いられる、３次元形状に曲げられたガラスの製造方法である。
【００１８】
図１は、本発明の製造方法の手順を示すものであり、設計形状が、自重曲げで成形するときに用いられる加熱炉で実現することが困難な場合に対する、曲げガラスの製造方法を示す。
【００１９】
図１に示す手順１では、要求される曲げガラスの形状（以後設計形状と云う）に成形するための、ガラス板の温度分布（以後設計温度分布と云う）を算定する。
【００２０】
手順１は、設計形状を入力するプロセスと、入力された設計形状から、自重曲げで成形するための、設計温度分布を算定するプロセスとで構成される。
【００２１】
設計形状を入力するプロセスにおいて、設計形状は、作製しようとするガラス板の３次元曲面の形状であり、３次元ＣＡＤの形状データとして、直交座標系、極座標系あるいは任意元座標系の数値データで与えられることが望ましい。
【００２２】
また、形状データは、キーボードから、あるいは、磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ等のコンピュータで読みとり可能な記録媒体に記録されたデータ、あるいはインターネットなどの通信手段で得られるデータとして、演算装置の入出力装置あるいは読みとり装置を用いて入力する。
【００２３】
成形するためのガラス板の温度分布を算定するプロセスは、ガラス板を加熱炉で軟化点以上の温度に加熱して、自重曲げにより変形させ、目的とする設計形状となるためのガラスの温度分布（以後設計温度分布と呼ぶ）を求めるプロセスである。設計温度分布は、粘弾性モデルを用いる有限要素法で求めることができる。
有限要素法に粘弾性モデルを用いてガラスの設計温度分布を求めるには、演算装置と記憶装置とでなる、パーソナルコンピュータ、ワークステーションあるいは大型コンピュータなどを用いることができるが、粘弾性モデルによる変形計算を実行するので、計算速度の速いワークステーション以上の性能を有する計算機を使用することが好ましい。また、記憶装置には、ガラス板を有限要素法に分割する要素数に十分な記憶容量を有する記憶装置を使用することが望ましい。
【００２４】
図１に示す計算の手順は、設計形状を成形するための設計温度分布を求める手順１、設計温度分布が加熱炉で実現可能かどうかを判定する手順２、設計温度分から成形温度分布を求める手順３および成形温度で成形される曲げガラスの形状を計算する手順４で構成される。
【００２５】
手順１は、粘弾性モデルを用いて有限要素法により、設計形状から設計温度分布を求める手順である。
【００２６】
手順２は、ガラス板を成形に用いる加熱炉で達成できる温度分布（以後成形温度分布と呼ぶ）であるかどうかを判定する手順である。
【００２７】
手順３は、手順２の判定に従い、設計温度分布から成形温度分布を算定する手順である。
【００２８】
手順４は、成形温度分布で成形されるガラスの形状を計算する。この計算は、手順１と同様に、粘弾性モデルに要有限要素法で行うことができる。
【００２９】
手順１から手順４までの計算は、図２に示す入力装置１、演算装置２、表示装置および記憶装置４で構成される装置で実行する事が望ましい。
【００３０】
本発明は、手順１で求められる設計温度分布から、手順２、手順３によって成形温度分布を算定し、さらに成形温度分布で成形される曲げガラスを計算で求め、成形温度で製造される曲げガラスが形状を算定するものである。
【００３１】
手順２では、手順２は図３に示すフローチャーに従って実施する計算プロセスである。ステップ２１１では、手順１で求められた設計温度分布の平均温度θ１、最大温度θ２、最小温度θ３およびをθ２とθ３との温度差θ４を求める。次いで、ステップ２１２で、板ガラスの曲げ加工に用いる加熱炉で実現できる、最大温度θ５と最小温度θ６との温度差θ７とを入力し、設計温度分布の最大温度θ２と最小温度θ３との温度差θ４を、板ガラスの曲げ加工に用いる加熱炉で実現できる、最大温度θ５と最小温度θ６との温度差θ７と比較し、加熱炉で設計温度分布が実現できるかどうかの可否を判定する。
【００３２】
設計温度分布が、加熱炉で実現することの可否を判定するために、加熱炉で達成できる最大温度θ５、最小温度θ６をデータべース化し、記憶装置に保存しておくことが望ましい。
【００３３】
設計温度分布の最大温度θ２と最小温度θ３との温度差θ４が、加熱炉で達成できる最大温度θ５と最小温度θ６との温度差θ７よりも小さい場合は、加熱炉で設計温度分布が実現可能であり、成形温度分布の計算手順３１で成形温度分布を求める。
【００３４】
設計温度分布の最大温度θ２と最小温度θ３との温度差θ４が、加熱炉で達成できる最大温度θ５と最小温度θ６との温度差θ７よりも大きい場合は、加熱炉で設計温度分布が実現不可能であり、成形温度分布の計算手順３２で成形温度分布を求める。
【００３５】
計算手順３１は、図４に示すフローチャートで実施できる。設計温度分布の最大温度θ２が加熱炉で実現できる最大温度θ５より大きい場合はステップ３１１で、設計温度分布の最小温度θ３が加熱炉の実現できる最小温度θ６よりも小さい場合は、ステップ３１２で、設計温度分布の温度θｚから成形温度分布の温度θｙを算定する。
【００３６】
なお、設計温度分布の最大温度θ２が加熱炉で実現できる最大温度θ５より小さく、設計温度分布の最小温度θ３が加熱炉の実現できる最小温度θ６よりも大きい場合は、ステップ３１０で、成形温度分布の温度θｙは設計温度分布の温度θｚと同じ値とすればよい。
【００３７】
ステップ３１１と３１２で求められる成形温度分布は、平均温度が変わるだけで、温度分布のパターン、すなわち、各要素の温度と平均温度との差はは全く同じである。
【００３８】
計算手順３２では、図５に示すフローチャートに従い、温度の圧縮率αを用いて、成形温度θｙを設計温度θｚから算定する。ステップ３２１の圧縮率αは、設計温度分布の最大温度θ２、最小温度θ３、加熱炉で実現できる最大温度θ５、最小温度θ６により、α＝（θ２−θ３）／（θ５−θ６）で決定される値である。ステップ３２２で、θｙ′を、成形温度分布の温度θｙと設計温度分布の平均温度θ１を用いて、θｙ′＝α×（θｚ−θ１）＋θ１で算定される。
【００３９】
θｙ′の最大温度θ２′はα×（θ２−θ１）＋θ１で、また、最小温度θ３′はα×（θ３−θ１）＋θ１で算定される。
【００４０】
ステップ３２３は、加熱炉で実現できる最大温度θ５がθ２′よりも小さい場合の、θｙ′からθｙを算定するプロセスであり、ステップ３２４は、加熱炉で実現できる最小温度θ６がθ３′よりも大きい場合の、θｙ′からθｙを算定するプロセスである。加熱炉で実現できる最大温度θ５がθ２′よりも大きい場合、および、加熱炉で実現できる最小温度θ６がθ３′よりも小さい場合、ステップ３２５で、θｙはθｙ′と等しい値とする。
【００４１】
手順３までのプロセスで求められる成形温度分布は、加熱炉の特性のみで求められる温度分布なので、必ずしも設計形状の曲げガラスを成形する温度分布にはなっていない。
【００４２】
図１の手順４は、θｙの分布、すなわち、成形温度分布から、成形されるガラスの形状（Ｍ１）を算定するプロセスである。このプロセスにおいて、成形する温度分布の補正を、成形温度分布で成形される曲げガラスの形状（Ｍ１）と設計形状（Ｍ２）との形状の差Δｓを用いて行う。なお、温度分布から曲げガラスの形状を算定するには、手順１と同様に、粘弾性モデルを用いる有限要素法によって行うことができる。
【００４３】
手順４において成形温度分布で成形される曲げガラスの形状（Ｍ１）が、設計形状（Ｍ２）となるように、形状の差として、曲げガラスの曲率や曲げガラスの形状を示すダブリの値を用いて、成形温度を変更する。
【００４４】
自動車の窓用の曲げガラスの場合、設計形状が、品質管理でダブリの値が用いられているので、ダブリの値を用いて、成形温度の値を変更する方が好ましい。
【００４５】
ダブリの値は、通常、ガラスの中央付近の値が代表値として用いられているが、図６のように、有限要素法で分割された各要素の、ガラスのエッジを結ぶ直線からの距離、すなわち、各要素から該直線に垂直な線を引き、この垂直な線の各要素から直線までの距離をダブリ（単位ｍｍ）として、任意に選んでもよい。
【００４６】
図６の（イ）は、対辺の中央の点を結ぶ線１１を用いて定義するダブリであり、（ロ）は、対角のコーナーを結ぶ直線１２で定義するダブリである。
【００４７】
通常はガラスの中央付近で、ダブリが定義されており、図６の（イ）で、曲げガラスの図示しない中央の要素に対して、設計で決められている値を用いることが望ましい。
成形温度分布に対して、自重によって変形する板ガラスの成形形状と、目的とする設計形状との、ダブリの差異Δｓを、一つ以上の選ばれた有限要素法で分割した要素において計算する。
形状の差Δｓに対し、成形温度の値θｙを、θｙｘ＝θｙ＋θｘ、θｘ＝θｘ′＋γΔｓによって温度θｙｘに変更する。変更に用いられるθｘは、一定の温度θｘ′と、形状の差異Δｓを温度分布に反映させるための比例定数γで求められる一定の温度である。比例定数γとθｘ′は、加熱炉や、板ガラスのサイズ、種類によって変更することが望ましい。比例定数γは、形状の差異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。
形状の差異Δｓに対する成形温度の変更は、例えば、図８に示すフローチャートで実施できる。ステップ４１１は、成形温度分布から、粘弾性モデルを用いる有限要素法により、成形される曲げガラスの形状を求めるプロセスである。ステップ４１２は、成形温度を変更するための、温度θｘ′と比例定数γを入力するプロセスである。θｘ′とγは、加熱炉や、ガラスの大きさ・厚み・種類、設計形状のダブリの大きさ等で変化する値であり、データベース化することが望ましい。
ステップ３１３は、成形温度θｙを入力された温度θｘ′と比例定数γとによって算定される温度θｘで変更するプロセスである。ステップ３１４は、変更された温度θｙｘの分布から、粘弾性モデルを用いる有限要素法により、曲げガラスの形状を求めるプロセスであり、さらに、その形状をステップ３１５で表示する。
ステップ３１４で求める形状と設計形状との差異が許容値以上である場合は、ステップ３１２により、θｘ′とγを再度入力して変更後の温度θｙｘを再度変更する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の曲げガラスの製造方法のフローチャートである。
【図２】本発明の曲げガラスの製造方法に用いる装置の構成図である。
【図３】本発明の曲げガラスの製造方法において、設計温度分布の加熱炉での実現可否を判定するフローチャートである。
【図４】図３に示すフローチャートにおいて、温度差θ４が温度差θ７より小さい場合の、設計温度分布から成形温度分布を算定するフローチャートである。
【図５】図３に示すフローチャートにおいて、温度差θ４が温度差θ７より大きい場合の、設計温度分布から成形温度分布を算定するフローチャートである。
【図６】ガラスのエッジを結ぶ直線を用いて定義するダブリを示す模式図である。
【図７】平面で定義するダブリを示す模式図である。
【図８】本発明の曲げガラスの製造方法において、設計形状の曲げガラスを成形するための、成形温度を変更するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１    入力装置
２    演算装置
３    表示装置
４    記憶装置
１１    ダブリの値を決めるための直線
１２    ダブリの値を決めるための直線
１３    曲面形状のガラス
１４    ダブリの値を決めるための平面
１５、１５´    有限要素法で分割した要素
２０、２１、２２、２２´      ダブリ
【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】
2005306675.tif 000009
【図８】
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