(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス板が載置される曲げ型と、該曲げ型が搬送されるトンネル状の加熱炉と、該加熱炉内に配された輻射加熱装置とを備え、前記加熱炉内で曲げ型上に載置されたガラス板を加熱して所定の形状に曲げ加工するガラス板の曲げ成形装置において、
前記輻射加熱装置は、前記加熱炉の内壁面に実質的に固定配置された複数の第１加熱素子群と、前記加熱炉の内壁面から離隔可能に配置された複数の第２加熱素子群とを備え、
前記第２加熱素子群は、前記加熱炉の天井内壁から離隔されるように支持されたヒータ架台と、該ヒータ架台に各々の高さを可変に設けられた複数の加熱素子とを備えてなることを特徴とするガラス板の曲げ成形装置。
【請求項２】
前記第２加熱素子群は、ガラス板の所定位置を局所的に輻射加熱し、ガラス板に所定の温度分布を付与するためのものである請求項１に記載のガラス板の曲げ成形装置。
【請求項３】
前記第２加熱素子群は、前記加熱炉の天井内壁から吊り下げられてガラス板の上面に対向配置される請求項１または２に記載のガラス板の曲げ成形装置。
【請求項４】
前記第２加熱素子群の各加熱素子は、ヒータ素線と該ヒータ素線の加熱面側に設けられた均熱板とを有する請求項１、２または３に記載のガラス板の曲げ成形装置。
【請求項５】
曲げ型にガラス板を載置する工程と、トンネル状の加熱炉内に該曲げ型を搬送する工程と、該加熱炉内に配された輻射加熱装置によって、曲げ型上に載置されたガラス板を加熱して所定の形状に曲げ加工する工程とを含むガラス板の曲げ成形方法において、
前記曲げ加工する工程は、前記加熱炉の内壁面に実質的に固定配置された複数の第１加熱素子群と前記加熱炉の内壁面から離隔可能に配置された複数の第２加熱素子群とを備え、前記第２加熱素子群が前記加熱炉の天井内壁から離隔されるように支持されたヒータ架台と該ヒータ架台に各々の高さを可変に設けられた複数の加熱素子とを備えた前記輻射加熱装置によって、前記ガラス板を加熱することを特徴とするガラス板の曲げ成形方法。
【請求項６】
前記曲げ加工する工程において、前記第２加熱素子群により、ガラス板の所定位置を局所的に輻射加熱し、ガラス板に所定の温度分布を付与する請求項５に記載のガラス板の曲げ成形方法。
【請求項７】
前記曲げ加工する工程において、前記加熱炉の天井内壁から吊り下げられ前記ガラス板の上面に対向配置された前記第２加熱素子群により前記ガラス板を加熱する請求項５または６に記載のガラス板の曲げ成形方法。
【請求項８】
前記曲げ加工する工程において、ヒータ素線と該ヒータ素線の加熱面側に設けられた均熱板とを有する前記第２加熱素子群より前記ガラス板を加熱する請求項５、６または７に記載のガラス板の曲げ成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス板を精度よく所望の形状に曲げ加工するためのガラス板の曲げ成形装置およびガラス板の曲げ成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車用の窓ガラスを曲げ成形する場合、所定の寸法形状に切断したガラス板を、リング状の曲げ型上に載置して、加熱炉の成形ゾーン内の複数の加熱セクション内に所定時間滞在させ、順次隣り合う加熱セクションに送り、搬送しながら、ガラス板の曲げ成形温度（通常５５０〜６５０℃程度）まで加熱する。これにより、ガラス板は自重によって変形し曲げ型に沿った形状に曲げ成形される。
【０００３】
このようなガラス板の曲げ成形において、所望の形状を得るためには、ガラス板の温度分布を正確に再現性よく制御する必要がある。ガラス板を枠状の曲げ型に載せて成形する方法において均一温度場で曲げ加工すると、ガラス中央ラインの断面形状が両端の曲げ型の枠部の内側で落込んで、落込み部が平坦ななべ底形状またはガラス板の中央部が幾分持上がった形状になることが知られている。設計通りの形状に成形するためには、ガラス板の端部の領域を低温に保ち、中央部を高温にした台形状の温度分布を形成する必要がある。
【０００４】
ところでガラス板の曲げ成形にあたり、ガラス板に温度分布を形成することは知られている。例えば、ガラス板の側部を局所的に大きく曲げるために、ガラス板の側部に局部加熱装置を対向させる方法が知られている。しかし、ガラス板の側部を局部加熱することは、ガラス板端部の変形を防止するためにその変形部以外の中央部を局所的に加熱することとは異なる観点の技術思想である。
【０００５】
一方、前述のようなガラス板の中央部が両端部より温度が高い温度分布を得るために、ガラス板を載せる曲げ型に対する熱を遮断するための遮熱板を設けたガラス板成形装置が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の遮熱板を用いた成形装置では、装置の構造が複雑になり、ガラス板の自動搬送の支障になる。さらに、遮熱板が曲げ型に固定されているために、冷却工程でこの遮熱板の直上のガラス板搭載部の領域に引張り応力が発生してガラス板の強度が低下する。また、この遮熱板が熱容量をもっているため加熱に対して負荷となり、加熱エネルギーが有効に利用されずに炉内全体を曲げ成形に必要な充分な高温にするための障害となる。その結果、曲げ加工に要する時間が増大し、生産性を低下させる。
【０００７】
このような問題を解決するため、特開平７−２７７７５４号公報において、加熱素子間の好適な位置および高さにシールドを設けて加熱素子の加熱範囲を限定し、所望の温度分布を得る方法が開示されている。
【０００８】
しかしながら、この方法では、製品１つ１つの形状に合わせたシールドの設置が必要であり、汎用性に欠ける。また各シールドに昇降機構が必要であり、複数の昇降機構を備える場合、構造が非常に複雑になる。また、この場合にも、加熱手段以外にシールドを設けることは、炉内全体を充分高温にするための障害となり、加熱エネルギーが有効に利用されず加熱効率を低下させる。
【０００９】
本発明は上記従来技術を考慮したものであって、炉内全体の加熱効率を低下させることなく、簡単な構造で効率よくガラス板に所望の温度分布を形成して高精度で所望形状のガラス板を成形可能なガラス板の曲げ成形装置および曲げ成形方法の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、ガラス板が載置される曲げ型と、該曲げ型が搬送されるトンネル状の加熱炉と、該加熱炉内に配された輻射加熱装置とを備え、前記加熱炉内で曲げ型上に載置されたガラス板を加熱して所定の形状に曲げ加工するガラス板の曲げ成形装置において、前記輻射加熱装置は、前記加熱炉の内壁面に実質的に固定配置された複数の第１加熱素子群と、前記加熱炉の内壁面から離隔可能に配置された複数の第２加熱素子群とを備え、前記第２加熱素子群は、前記加熱炉の天井内壁から離隔されるように支持されたヒータ架台と、該ヒータ架台に各々の高さを可変に設けられた複数の加熱素子とを備えてな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。
【００１１】
この構成によれば、第１加熱素子群により加熱炉内全体が充分な加熱成形温度に維持されるとともに、第２加熱素子群により炉の内壁面から離れてガラス板に近づいた位置からガラス板を効率的に加熱することができ、各加熱素子を有効に使用してその加熱エネルギーを無駄なく有効にガラス板成形のための加熱エネルギーとして用いることができる。
【００１２】
なお、この場合、第１加熱素子群は、加熱炉の天井側あるいは床側に適当な取付け板や保持ブラケット等を介して固定保持され、実質上内壁面と一体に固定された加熱装置である。これに対し、第２加熱素子群は、加熱炉の内壁面から離れた別体の加熱装置として構成される。
【００１３】
好ましい構成例では、前記第２加熱素子群は、ガラス板の所定位置を局所的に輻射加熱し、ガラス板に所定の温度分布を付与するためのものである。
【００１４】
この構成によれば、炉内全体を第１加熱素子群で加熱するとともに、この第１加熱素子群よりガラス板に近い位置から、第２加熱素子群がガラス板に対し必要な温度分布を形成するためにガラス板を局所的に加熱する。これにより、加熱エネルギーを有効に用いてガラス板を局所加熱して、ガラス板に所望の温度分布を形成できる。
【００１５】
この第２加熱素子群は、それぞれ温度制御可能な複数の加熱素子で構成し、各加熱素子からの輻射熱によりガラス板に温度分布形成が可能な程度までこの第２加熱素子群をガラス板に近接させて配置できる（ガラス板から大きく離れているとガラス板全体が均一に加熱され温度分布が形成されない）。この第２加熱素子群の各加熱素子を選択して使用したり、温度制御することにより、ガラス板に所望の温度分布を形成できる。また、このように複数の加熱素子により細分化された第２加熱素子群を用いることにより、ガラス板のサイズに応じた温度設定が可能になり、汎用性が高められる。
【００１６】
さらに好ましい構成例では、前記第２加熱素子群は、前記加熱炉の天井内壁から吊り下げられてガラス板の上面に対向配置される。
【００１７】
この構成によれば、曲げ型自体の構成を変えることなく、またその搬送系の構造や動作に支障を来すことなく、簡単な構造で第２加熱素子群をガラス板に近づけて配置することができる。
【００１８】
さらに好ましい構成例では、前記第２加熱素子群は、前記加熱炉の内壁面からの距離が可変である。
【００１９】
この構成によれば、第２加熱素子の各加熱素子からガラス板までの距離を変えることができる。これにより、ガラス板の材質や形状等に応じて加熱温度や局所加熱する位置を変えて輻射熱量を調整でき、ガラス板に所望の温度分布を正確に簡単に形成できる。
【００２０】
さらに好ましい構成例では、前記第２加熱素子群の各加熱素子は、ヒータ素線と該ヒータ素線の加熱面側に設けられた均熱板とを有する。
【００２１】
この構成によれば、各加熱素子からの輻射熱がガラス板に均等に付与され正確な温度制御が可能になる。すなわち、加熱素子を構成するヒータ素線をガラス板に対しむき出しにせずに、ヒータ素線とガラス板の間に均熱板を設ける。そして、この均熱板の表面温度により、温度を制御する。このような均熱板を用いることにより、ヒータ素線による極端な局部加熱が避けられ、ガラス板の品質を損うことなくガラス板に所望の温度分布を形成できる。
【００２２】
また、このような均熱板を用いることにより、１つ１つの加熱素子は均一温度の面となるため、それぞれの加熱素子をコンピュータ上でモデル化し、有限要素法を用いてガラス板の変形解析を行うことが容易にでき、事前に加熱素子の１つ１つの設定温度の検討が可能になる。
また、本発明では、曲げ型にガラス板を載置する工程と、トンネル状の加熱炉内に該曲げ型を搬送する工程と、該加熱炉内に配された輻射加熱装置によって、曲げ型上に載置されたガラス板を加熱して所定の形状に曲げ加工する工程とを含むガラス板の曲げ成形方法において、前記曲げ加工する工程は、前記加熱炉の内壁面に実質的に固定配置された複数の第１加熱素子群と前記加熱炉の内壁面から離隔可能に配置された複数の第２加熱素子群とを備え、前記第２加熱素子群が前記加熱炉の天井内壁から離隔されるように支持されたヒータ架台と該ヒータ架台に各々の高さを可変に設けられた複数の加熱素子とを備えた前記輻射加熱装置によって、前記ガラス板を加熱することを特徴とするガラス板の曲げ成形方法を提供する。
好ましくは、前記曲げ加工する工程において、前記第２加熱素子群により、ガラス板の所定位置を局所的に輻射加熱し、ガラス板に所定の温度分布を付与する。
さらに好ましくは、前記曲げ加工する工程において、ヒータ素線と該ヒータ素線の加熱面側に設けられた均熱板とを有する前記第２加熱素子群より前記ガラス板を加熱する。
【００２３】
以上のように、前述の目的達成のための本発明の輻射加熱装置は、加熱炉内壁面に固定された第１加熱素子群と、炉内のガラス板近傍に加熱素子により細分化された第２加熱素子群からなり、それぞれの加熱素子を選択的に使用したりその設定温度を調整することにより、所望の温度分布をガラス板の与えるものである。この場合、特に温度分布形成のための第２加熱素子群において、好ましくはガラス板に温度分布を形成すべき方向に沿って加熱装置を細分化し各加熱素子を並べて配置する。例えば、長体形状の加熱素子を並列させて加熱装置を形成した場合、この加熱装置を自動車用窓ガラスの形成に適用する際には、ガラス板の中央付近では、ガラス中央ラインに垂直な方向（窓ガラスの横幅方向）に加熱素子の長手方向を配設する。また、側辺中央部では、ガラス板の曲りの深さを制御するために、ガラス中央ラインに平行な方向に加熱素子の長手方向を配設する（後述の図４参照）。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るガラス板曲げ成形装置の全体図である。
【００２５】
トンネル状の加熱炉１は、予熱ゾーンＺ１と成形ゾーンＺ２と徐冷ゾーンＺ３とにより構成されている。各ゾーンはそれぞれ複数のセクション（この例では、予熱ゾーンは４セクション、成形ゾーンは８セクション、徐冷ゾーンは４セクション）からなる。これらの予熱ゾーンＺ１、成形ゾーンＺ２および徐冷ゾーンＺ３を通してコンベヤ（図示しない）が設けられ、ガラス板を搭載した曲げ型（図示しない）がコンベヤによって加熱炉内に搬送される。成形ゾーンＺ２には、加熱炉１の天井、床および側壁にそれぞれ天井ヒータ（図示しない）、炉床ヒータ３および側壁ヒータ（図示しない）を備えている。天井ヒータ、炉床ヒータおよび側壁ヒータは、それぞれ加熱炉１の内壁面に適当な固定保持手段により固定配置された複数の加熱素子により構成されている。これらの天井ヒータ、炉床ヒータおよび側壁ヒータは、炉内全体を加熱するものであり、本発明の第１加熱素子群を構成する。
この成形ゾーンＺ２の各セクションのコンベヤ（図示しない）の上側に本発明に係る細分化された輻射加熱装置２が加熱炉の天井内壁から離隔されて配設される。この輻射加熱装置２が本発明の第２加熱素子群を構成する。
【００２６】
なお、曲げ型は、得ようとするガラス板の周縁の曲げ形状に概略一致した湾曲形状を有するリングを主構成部材としたものである。
【００２７】
ガラス板は所定の形状に切出された後、曲げ型の上に１枚または２枚以上重ねて載せられ、予熱ゾーンＺ１で約５００℃まで加熱される。その後、ガラス板は、成形ゾーンＺ２で所望の温度分布が形成されるように加熱され、重力により曲げ型に沿った形状に曲げられる。さらにこのガラス板は、徐冷ゾーンＺ３で徐々に冷却される。
【００２８】
ガラス板を載せた曲げ型は、加熱炉１内を各セクションごとに停止するように断続的に搬送される。炉内の成形ゾーンＺ２の、あるセクションに停止している間に順次本発明の輻射加熱装置（第２加熱素子群）によりガラス板に所望の温度分布が形成されていく。この温度分布は、曲げ型が成形ゾーンＺ２の最終セクションに停止しているときに目標とする温度分布となり、ガラス板は所望の形状に重力により曲げられる。
【００２９】
図２は、図１の加熱炉に配設された輻射加熱装置（第２加熱素子群）２の一例を示す構成図である。
長体形状の複数の（この例では９個の）加熱素子▲１▼〜▲９▼を並列させて輻射加熱装置２が形成される。各加熱素子▲１▼〜▲９▼は、その長手方向を自動車用窓ガラスを形成するガラス板４または５の中央ラインＣに垂直な方向（水平面内）に向けてガラス板４または５の左右方向の中央部に並べて設けられる。これにより、各加熱素子からの輻射熱に応じてガラス板４または５に中央ラインＣに沿って温度分布が形成される。このような輻射加熱装置２は、加熱炉１の成形ゾーンＺ２内のガラス板の上側に近接して設置される。ガラス板の下側には、炉床ヒータ３が配される。この炉床ヒータ３も、ガラス板の上側の輻射加熱装置２と同様に複数の加熱素子からなる細分化された加熱装置として構成することが、温度分布をさらに確実に高精度で形成する上で望ましい。この場合、ガラス板と輻射加熱装置２との間の距離は、各加熱素子により温度分布が形成される程度に近接した距離であり、約５０〜２５０ｍｍの範囲である。この輻射加熱装置２の各加熱素子の表面温度は、それぞれのセクションごとに、且つそれぞれの加熱素子ごとに制御可能である。
【００３０】
ガラス板を載せた曲げ型は、炉内のそれぞれのセクションの定められた位置に正確に停止する。輻射加熱装置２とガラス板４または５の位置関係により、曲げられるガラス板の断面の最も深い位置が決る。自動車のフロントガラスがルーフ部にスムーズにつながるようなデザインの場合、フロントガラスの断面の最も曲げの深い位置が上部（車体に組付けられたときの上部）に寄っている。このようなガラス板の場合は、図２に示す輻射加熱装置２の配置により、各加熱素子の温度設定およびガラス板を載せた曲げ型の停止位置の調整により、容易にガラス板の上部の温度を高くする温度分布を形成できる。
【００３１】
図３は、本発明における輻射加熱装置２の別の実施の形態を示す構成図である。
この実施形態は、ガラス板６の内側の中央部に、５個の加熱素子▲１▼〜▲５▼を中央ラインＣに沿って並べて輻射加熱装置２を構成したものである。
【００３２】
図４は、本発明に係る輻射加熱装置のさらに別の実施の形態を示す構成図である。
この実施形態は、前述の図２の実施形態の輻射加熱装置に対し、さらにガラス板６の左右方向（自動車用窓ガラスの横幅（車幅）方向）の側辺部に温度分布を形成するために、中央部の加熱素子▲１▼〜▲９▼に加えてこれらの左右側にそれぞれ２個ずつ加熱素子ａ，ｂ，ｃ，ｄを設けたものである。
【００３３】
図５は、輻射加熱装置２の参考例を示す断面図である。
この例は、ヒータ架台７に、各加熱素子１〜９をその輻射放熱面となる下面側の高さを一定に揃えて設けたものである。そして、ヒータ架台７が加熱炉の天井内壁から離隔されるように支持される。
【００３４】
図６は、図５の輻射加熱装置２の各加熱素子▲１▼〜▲９▼の配置を変えた構成例を示す断面図である。
この例は、ヒータ架台７に、各加熱素子▲１▼〜▲９▼の高さを可変とし、図５の例に対しそれぞれの高さを変えて設けたものである。ガラス板に形成すべき温度分布に応じて各加熱素子の高さを調整することにより、さらに正確に温度分布形成が可能になる。成形すべきガラス板の形状に応じて高さを調整することにより、種々の形状のガラス板に所望の温度分布を形成できる。この例も、図５の例と同様にヒータ架台７が加熱炉の天井内壁から離隔されるように支持される。
【００３５】
図７は、本発明の曲げ成形装置の一例を示す炉内構成図である。
図示したように、加熱炉１５（図１の成形ゾーンＺ２）の天井には天井ヒータ８が設けられている。また、加熱炉内には各ゾーンＺ１，Ｚ２，Ｚ３（図１参照）間を連通してコンベヤ１０が設けられ、曲げ型９が搬送される。この曲げ型９上にガラス板（図示しない）が載置される。コンベヤ１０の下側には炉床ヒータ３が設けられる。こうして、天井ヒータ８と炉床ヒータ３とで第１加熱素子群が構成される。曲げ型９上のガラス板（図示しない）に近接した上方に輻射加熱装置２（第２加熱素子群）が吊下げられる。この場合、輻射加熱装置２の背面側の天井ヒータ８はすべて用いることなく選択的に使用してもよい。
【００３６】
図８は、本発明の曲げ成形装置の別の例を示す炉内構成図である。本例では、輻射加熱装置として、前述の図６の例と同様に、高さを変えた加熱素子▲１▼〜▲５▼をヒータ架台７に取付けた輻射加熱装置２を天井面側から吊下げている。
【００３７】
図９は、本発明における加熱素子の好ましい構成を示す断面図である。
ヒータ架台７の下面側にセラミクスボード１３が装着され、このセラミクスボード１３内にヒータ素線１４が埋設される。このヒータ素線１４の下面側を覆う均熱板１１が支持棒１２を介してヒータ架台７に固定される。このような均熱板１１を設けることにより、ヒータ素線１４からの熱により均熱板内の温度を均一にして、各加熱素子ごとに均一な輻射熱をガラス板に対し付与でき、高精度の温度分布制御が可能になる。このような均熱板１１を用いる代りに、温素制御可能な加熱面を持った加熱素子を用いて、その加熱面で温度制御を行うようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、加熱炉の内壁面に固定された第１加熱素子群により加熱炉内全体が充分な加熱成形温度に維持されるとともに、第２加熱素子群により炉の内壁面から離れてガラス板に近づいた位置からガラス板を効率的に加熱でき、各加熱素子を有効に使用してガラス板を曲げ成形できる。
【００３９】
また、それぞれ温度制御可能な複数の加熱素子からなる加熱装置を、各加熱素子からの輻射熱によりガラス板に温度分布形成が可能な程度までガラス板に近接させて配置することにより、簡単な構成でガラス板に所望の温度分布を効率よく高精度で形成することができる。これにより、成形すべきガラス板の形状に合わせて効率的に加熱することができ、成形加工の精度を高めるとともに生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるガラス板の曲げ成形装置の全体構成図。
【図２】本発明における輻射加熱装置の一例を示す構成図。
【図３】本発明における輻射加熱装置の別の例を示す構成図。
【図４】本発明における輻射加熱装置のさらに別の例を示す構成図。
【図５】輻射加熱装置の参考例を示す断面図。
【図６】本発明における輻射加熱装置の一例を示す断面図。
【図７】本発明の曲げ成形装置の一例を示す炉内構成図。
【図８】本発明の曲げ成形装置の別の例を示す炉内構成図。
【図９】本発明における加熱素子の好ましい構成を示す断面図。
【符号の説明】
１：加熱炉、２：輻射加熱装置、３：炉床ヒータ、４，５，６：ガラス板
７：ヒータ架台、８：天井ヒータ、９：曲げ型、１０：コンベヤ、
１１：均熱板、１２：支持棒、１３：セラミクスボード、
１４：ヒータ素線、１５：加熱炉、１〜９，ａ，ｂ，ｃ，ｄ：加熱素子
【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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