(57)【要約】【課題】板ガラスの曲げ成形において生じるいかり肩の発生を抑える。【解決手段】板ガラスを載置し、前記板ガラスを所定の形状に成形する曲げ型と、前記曲げ型に載置された前記板ガラスが軟化する温度で加熱する加熱炉とを備えた板ガラスの曲げ成形装置において、前記曲げ型は、前記板ガラスが曲げ成形される曲げ成形部位と、曲げ成形されない不成形部位との境界を支軸として、前記板ガラスに曲げモーメントを与える曲げ手段を備える。【選択図】  図５
2016199410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板ガラスを載置し、前記板ガラスを所定の形状に成形する曲げ型と、前記曲げ型に載置された前記板ガラスが軟化する温度で加熱する加熱炉とを備えた板ガラスの曲げ成形装置において、
前記曲げ型は、前記板ガラスが曲げ成形される曲げ成形部位と、曲げ成形されない不成形部位との境界を支軸として、前記板ガラスに曲げモーメントを与える曲げ手段を備えたことを特徴とする板ガラスの曲げ成形装置。
【請求項２】
前記曲げ型は、凸治具と凹治具とからなり、前記凹治具にはウェイトが備えられていることを特徴とする請求項１に記載の板ガラスの曲げ成形装置。
【請求項３】
前記凹治具が、前記支軸を中心として前記凸治具の形状に沿うように回転可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の板ガラスの曲げ成形装置。
【請求項４】
前記板ガラスを加熱する際の前記加熱炉の雰囲気が不活性ガス雰囲気であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の板ガラスの曲げ成形装置。
【請求項５】
前記不活性ガスが窒素であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の板ガラスの曲げ成形装置。
【請求項６】
前記曲げ型がカーボンを材質とするカーボン型であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の板ガラスの曲げ成形装置。
【請求項７】
前記板ガラスと前記凹治具又は前記凸治具の間、及び／又は前記凹治具と前記凸治具の間に挿入された複数枚の板ガラス間にカーボンシートが挿入されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の板ガラス曲げ成形装置。
【請求項８】
前記加熱炉の温度が前記板ガラスの軟化点温度よりも２００℃低い温度であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の板ガラスの曲げ成形装置。
【請求項９】
板ガラスを所定の形状に成形する曲げ型に板ガラスを載置し、前記板ガラスを曲げ成形する曲げ成形部位と、曲げ成形されない不成形部位との境界部位を支軸として、前記板ガラスの弾性変形範囲内で前記曲げ成形部位に曲げモーメントを負荷し、前記板ガラスが軟化する温度で加熱し成形することを特徴とする板ガラスの曲げ成形方法。
【請求項１０】
前記曲げ型は、凸治具と凹治具とからなり、前記凹治具を前記支軸を中心として前記凸治具の形状に沿うように回転させ前記曲げモーメントを負荷することを特徴とする請求項９に記載の板ガラスの曲げ成形方法。
【請求項１１】
前記板ガラスを加熱する際の前記加熱炉の雰囲気が不活性ガス雰囲気であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の板ガラスの曲げ成形方法。
【請求項１２】
前記不活性ガスが窒素であることを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載の板ガラスの曲げ成形方法。
【請求項１３】
前記曲げ型がカーボンを材質とするカーボン型であることを特徴とする請求項９から１２のいずれかに記載の板ガラスの曲げ成形方法。
【請求項１４】
前記板ガラスと前記凹治具又は前記凸治具の間、及び／又は前記凹治具と前記凸治具の間に挿入された複数枚の板ガラス間にカーボンシートが挿入されていることを特徴とする請求項９から１３のいずれかに記載の板ガラス曲げ成形方法。
【請求項１５】
前記加熱炉の温度が前記板ガラスの軟化点温度よりも２００℃低い温度で加熱することを特徴とする請求項９から１４のいずれかに記載の板ガラスの曲げ成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板ガラスの曲げ成型装置及び曲げ成形方法に関し、特に表面硬度が高い板ガラスを曲げ成形するための方法及び成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、板ガラスを曲げ加工する場合には、板ガラスを所定の寸法形状に切断し、それを大気雰囲気の加熱炉内に設けられた曲げ型上に載置し、曲げ成形が可能なガラス板の軟化温度（ガラス材質により異なるが、一般的には５５０℃〜７００℃程度）にまで加熱する。これにより、自重あるいは板ガラスに負荷されたウェイトにより曲げ型の形状に沿った形に変形させる、という加工方法が行われていた。
【０００３】
下記特許文献１は、ガラス板を所定の形状に切断してから加熱炉内に投入し、軟化点より低い温度（ 約６５０ ℃ ） で加熱してから、リングもしくは湾曲ローラ上での自重による曲げ成形、またはリングに載せたガラス板をモールドに押し付けてプレス成形する、という従来のガラス板の曲げ加工では、ガラス板を複雑な形状に成形しようとすると、ガラス板の隅々まで充分に曲げることができず、周縁部にしわが寄ったり、各種の光学歪が生じたりするといった問題が生じる。また、ガラス板の曲げ成形にあたり、従来よりも高温に加熱して粘土を下げると、曲げ成形時にガラス板が融着してしまうという問題を、粘度が１０５ Ｐａ・ｓ 以上１０８Ｐａ・ｓ 以下となったガラス板を、所定の曲げ成形面を有する成形型に押し付けることにより、前記ガラス板を前記成形面に沿った形状に曲げ成形する方法において、前記ガラス板の成形温度Ｔおよび成形時間ｔを、所定の式を満足するように制御することにより、前記ガラス板を曲げ成形するガラス板の曲げ成形方法を開示している。
【０００４】
このように板ガラスの曲げ成形は、容易に板ガラスが成形できる程度に軟化させ、板ガラスの自重あるいは自重だけでは変形が不十分である場合に板ガラスの自重に加えて荷重（ウェイト）を板ガラスの弾性変形範囲内で負荷し、その状態で加熱炉において板ガラスを加熱・軟化させることで行われている。
【０００５】
図７は従来技術である、板ガラスの弾性変形範囲内でウェイトを負荷し板ガラスを成形する曲げ型１０００の構成を示した図である。図７が示す曲げ型１０００は、図７（ｃ）に示すように凹治具１３００と凸治具１３１０とから構成される。曲げ型１０００は、底板１４００に載置され凹治具１３００と凸治具１３１０との間に板ガラス１１００が挿入され、板ガラス１１００の弾性変形範囲内でウェイト２０００を負荷した後、加熱炉内で加熱・軟化させ、板ガラス１１００を成形する。
【０００６】
図７（ａ）は、凹治具１３００の上部にウェイト２０００が荷重されたときの平面を示した図であり、図７（ｂ）は、凹治具１３００と凸治具１３１０治具との間に挿入された板ガラス１１００が、所定の形状に成形された後の様子を示した断面図である。なお、底板１４００にはガイド１２００が設けられ、板ガラス１００１にウェイト２０００の荷重が均等に負荷されるように構成されている。なお、ウェイト２０００の荷重が板ガラス１１００に垂直に負荷されることから、本明細書においてはこの方式を直動型という。
【０００７】
図８は、図７に示す曲げ型１０００により板ガラス１１００を曲げ成形した後の状態を示した図である。図８に示すように底板１４００に載置された凸治具１３１０の形状に成形された板ガラス１１００の両端には、いかり肩１１００ｋと呼ばれる板ガラスを曲げ成形する際に生じたガラスの盛り上がり、いわゆるいかり肩１１００ｋがでる場合がある。このようないかり肩１１００ｋは品質管理上好ましくなく、歩留低下の原因の一つとなっている。
【０００８】
また、図７に示すような直動型の曲げ型１０００においては、ウェイト２０００を負荷するためのガイド１２００が設けられているが、ウェイト２０００を凹治具１３００に負荷する際に、ガイド１２００に沿ってウェイト２０００が水平に降下しないと（４本のガイド１２００に沿って水平に降下せず、傾きが発生すると）、ウェイトが上下しなくなる、いわゆるこじれ現象が発生するという問題がある。
【０００９】
さらに、板ガラスの曲げ成形にあたっては、板ガラスが成形できる程度に軟化させる必要がある一方で、軟化させ過ぎると板ガラスが曲げ型（成形型）や治具に融着するという問題がある。
【００１０】
また、従来使用されている曲げ型としては金型が使用されているが、金型と板ガラスとが接触する板ガラスの表面に金型の模様が転写されるという問題や、金型に微細な異物が付着していると、その異物が軟化した板ガラスに陥入し、板ガラスの透明度が低下するという課題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１３１３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明の課題は、板ガラスの曲げ成形において、硬度の高い板ガラスを用いても、所定の形状に曲げ成形が可能であり、かついかり肩が発生しない板ガラスの曲げ成形装置を提供することにある。また曲げ型の模様が板ガラスに転写され難く、曲げ型に微細な異物が付着していても板ガラスに異物が陥入しない板ガラスの曲げ成形装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、板ガラスを載置し、前記板ガラスを所定の形状に成形する曲げ型と、前記曲げ型に載置された前記板ガラスが軟化する温度で加熱する加熱炉とを備えた板ガラスの曲げ成形装置において、
前記曲げ型は、前記板ガラスが曲げ成形される曲げ成形部位と、曲げ成形されない不成形部位との境界を支軸として、前記板ガラスに曲げモーメントを与える曲げ手段を備えたことを特徴とする板ガラスの曲げ成形装置である。
【００１４】
従来技術のように板ガラスを曲げ成形する際に、曲げ成形されない部位（不成形部位という）を固定し、曲げ成形する部位に垂直に荷重をかけると、曲げ成形部位と不成形部位との境界（境界領域）にその荷重と等しい反力が生じる。かかる反力が所定以上になると、境界の周辺が盛り上がる現象、いわゆるいかり肩が発生する。
【００１５】
これを防止するには境界に生じる反力を抑え、かつ板ガラスを曲げ成形するのに必要最小限の荷重を与えれば良い。そこで、従来技術のような曲げ成形部位に垂直加重を与えるのではなく、板ガラスの曲がる方向に力を与える、すなわち曲げモーメントを与えるのが好ましい。これにより、境界に生じる反力は、曲げモーメントを水平方向と垂直方向にベクトル分解したときの垂直ベクトルに対応した力となり、必要最少限の力で板ガラスを曲げ成形するとともに、反力を小さくすることができる。これによりいかり肩の発生を防止することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の板ガラスの曲げ成形装置であって、前記曲げ型は、凸治具と凹治具とからなり、前記凹治具にはウェイトが備えられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の板ガラスの曲げ成形装置であって、前記凹治具が、前記支軸を中心として前記凸治具の形状に沿うように回転可能に構成されていることを特徴とする。
【００１８】
凸治具上に載置された板ガラスの不成形部位を押さえ板で固定し、境界を支軸としてウェイトを備えた凹治具を、凸治具の形状に沿うように回転させることで、境界に生じる反力を小さくでき、かつ板ガラスの曲げ成形を行うことができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の板ガラスの曲げ成形装置であって、前記板ガラスを加熱する際の前記加熱炉の雰囲気が不活性ガス雰囲気であることを特徴とする。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の板ガラスの曲げ成形装置であって、前記不活性ガスが窒素であることを特徴とする。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の板ガラスの曲げ成形装置であって、前記曲げ型がカーボンを材質とするカーボン型であることを特徴とする。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の板ガラス曲げ成形装置であって、前記板ガラスと前記凹治具又は前記凸治具の間、及び／又は前記凹治具と前記凸治具の間に挿入された複数枚の板ガラス間にカーボンシートが挿入されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれかに記載の板ガラスの曲げ成形装置であって、前記加熱炉の温度が前記板ガラスの軟化点温度よりも２００℃低い温度であることを特徴とする。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、板ガラスを所定の形状に成形する曲げ型に板ガラスを載置し、前記板ガラスを曲げ成形する曲げ成形部位と、曲げ成形されない不成形部位との境界部位を支軸として、前記板ガラスの弾性変形範囲内で前記曲げ成形部位に曲げモーメントを負荷し、
前記板ガラスが軟化する温度で加熱し成形することを特徴とする板ガラスの曲げ成形方法である。
【００２５】
常温において、板ガラスを曲げ成形する際に、曲げ成形されない不成形部位を固定板等により固定し、曲げ成形する部位に板ガラスの弾性変形範囲内の荷重をかけ、その状態で加熱炉内において加熱するが、板ガラスの曲がる方向に沿って曲げ荷重を与えることで、最小限の力で板ガラスを曲げられるとともに、境界に生じる反力を小さくすることができる。これにより、いかり肩の発生を防止することができる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の板ガラスの曲げ成形方法であって前記曲げ型は、凸治具と凹治具とからなり、前記凹治具を前記支軸を中心として前記凸治具の形状に沿うように回転させ前記曲げモーメントを負荷することを特徴とする。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の板ガラスの曲げ成形方法であって、前記板ガラスを加熱する際の前記加熱炉の雰囲気が不活性ガス雰囲気であることを特徴とする。
【００２８】
請求項１２に記載の発明は、請求項９から１１のいずれかに記載の板ガラスの曲げ成形方法であって、前記不活性ガスが窒素であることを特徴とする。
【００２９】
請求項１３に記載の発明は、請求項９から１２のいずれかに記載の板ガラスの曲げ成形方法であって、前記曲げ型がカーボンを材質とするカーボン型であることを特徴とする。
【００３０】
請求項１４に記載の発明は、請求項９から１３のいずれかに記載の板ガラス曲げ成形方法であって、前記板ガラスと前記凹治具又は前記凸治具の間、及び／又は前記凹治具と前記凸治具の間に挿入された複数枚の板ガラス間にカーボンシートが挿入されていることを特徴とする。
【００３１】
請求項１５に記載の発明は、請求項９から１４のいずれかに記載の板ガラスの曲げ成形方法であって、前記加熱炉の温度が前記板ガラスの軟化点温度よりも２００℃低い温度で加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
上述したように本発明によれば、板ガラスの曲げ成形において、硬度の高い板ガラスを用いても、所定の形状に曲げ成形が可能であり、かついかり肩が発生しない板ガラスの曲げ成形装置を提供できる。また曲げ型の模様が板ガラスに転写され難く、曲げ型に微細な異物が付着していても板ガラスに異物が陥入しない板ガラスの曲げ成形装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】板ガラスを曲げ成形した後の板ガラスの形状を示した図である。
【図２】板ガラスを加熱する加熱炉の概要を示した図である。
【図３】カーボン型５０の平面図と断面を示した図である。
【図４】カーボン型５０の断面を示した図である。
【図５】カーボン型５０の斜視図である。
【図６】カーボン型５０の凹治具５３０と凸治具５３１との間に挿入された板ガラス１１の両側にカーボンシート１３をそれぞれ挿入した様子を示した断面図である。
【図７】板ガラス１１の曲げ成形部位１１２に垂直に荷重を負荷する従来の曲げ型１０００の平面図と断面図である。
【図８】従来の曲げ型１０００により板ガラスを曲げたときに、成形部位１１２と不成形部位１１０との境界に生じるいかり肩を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態である曲げ型により板ガラスを曲げ成形した後の形状を示した図である。板ガラスは高強度、薄型板ガラスであり、その両端長手側を折り曲げ成形したものである。板ガラス１１は折り曲げられない不成形部位１１０と折り曲げ成形された成形部位１１２とからなり、それらの境界領域が境界１１１である。後述するが、境界１１１を支軸として成形部位１１２に曲げモーメントを負荷することで図１に示すような形状に板ガラス１１を成形することができる。なお、図１に示す形状はあくまでも一つの例示であり、本発明により板ガラスを様々な形状に成形することができる。
【００３５】
図２は板ガラスを成形するための板ガラス曲げ成形装置１の概略構成図を示した図である。図２に示す板ガラス曲げ成形装置１は、大気雰囲気にある搬入室１０４において、カーボン材料から成る曲げ型（カーボン型）に板ガラスを設置し、必要に応じ曲げ型には板ガラスに弾性変形範囲内の荷重（ウェイト）を負荷する。
【００３６】
ここで、曲げ型は従来の金型ではなく、カーボン型が好ましく、カーボンのなかでもグラファイトカーボンは、耐熱性、熱伝導性が有り、急激な熱変化にも耐えられることからより好ましい。また、カーボン型は高温で寸法変化が少なく、軽くて加工が容易であり、さらにアルミより軽く、精密な機械加工も容易に行えるという利点や、自己潤滑性があるため、相手部品である板ガラスを痛めないという利点もあるからである。
【００３７】
大気雰囲気中で板ガラスにその弾性変形範囲内の曲げ負荷であるモーメントをかけた後、加熱炉内１０３において、板ガラスを軟化点温度よりも低い約１００℃〜２００℃低いで加熱することで板ガラスが所定の形状に変形する。かかる板ガラスが変形する温度を本明細書においては板ガラスが軟化する温度という。ここで、板ガラスを加熱する際の加熱炉１０３の内部は不活性化ガス、例えば窒素ガスで充填されていることが好ましい。カーボン型は大気雰囲気において加熱されると酸化し、その材質の変化や軟化した板ガラスがカーボン型に貼り付く現象が生じるためである。
【００３８】
加熱炉１０３の内部において一定時間加熱された板ガラスは軟化し、自重とモーメントとにより曲げ型の形状に沿って成形される。成形された板ガラスは搬出室１０５に移動され冷却される。なお、搬入室１０４と搬出室１０５と、加熱炉１０３とは、シャッター１０６により、加熱炉１０３が加熱時には密閉できる構造となっている。また、加熱炉１０３には上部加熱装置１０１、下部加熱装置１０２が設けられ、これらにより加熱炉１０３内は、板ガラスが軟化する温度に上昇される。上述したように加熱炉１０３は不活性ガスで充填されるが、その充填方法は通常用いられている不活性ガス充填手段（図示していない）を用いて充填すればよい。
【実施例】
【００３９】
図３は、本発明の一実施例である板ガラスに曲げモーメントを負荷するカーボン型５０の構成を示した図である。図３に示す曲げ型はカーボン材料からなるカーボン型５０である。カーボン型５０は、凸治具５３１、凹治具５３０、板ガラスの曲げ成形されない不成形部位１１０を抑える固定板５５０、そして必要に応じて凹治具５３０に脱着可能に取り付けられるウェイト５２０とから構成され、底板５４０上に載置される。凹治具５３０と凸治具５３１との間に板ガラス１１が挿入される。凹治具５３０は、固定板５５０の端部（成形部位１１０と不成形部位１１２の境界領域）を支軸として、凹治具５３１の形状に沿って回転可能に構成されている。
【００４０】
図３（ａ）は板ガラスの成形部位１１２にモーメントを与え、板ガラスを成形するカーボン型５０の平面図である。また、図３（ｂ）は凹治具５３０が凸治具５３１の形状にそって回転しながら、曲げモーメントを板ガラス１１にあたえ、その状態で加熱炉１のなかで板ガラス１１を軟化させ、板ガラス１１を所定の形状に成形したときの断面図である。
【００４１】
図４はカーボン型５０の断面図であり、図５はその斜視図である。カーボン型５０の凸治具に板ガラスを載置する。ウェイト５２０を備えた凹型治具５３１は、回転用ブラケット５７０に接続する回転用支軸５８０に接続し、凸治具５３１の形状に沿って時計回り、あるいは反時計回りに回転できるように構成されている。
【００４２】
凹治具５３０は、不成形部位１１０と成形部位１１２との境界領域である境界１１１を支軸とし、成形部位１１２に曲げモーメントを与え、所定の形状に成形する。かかるモーメントは板ガラスの曲がる方向に沿った曲げ荷重であるから、従来技術のように板ガラスの成形部に垂直に力を与えるのに比較し、より少ない力で成形でき、かつ境界に生じる反力を最小限に抑えることができる。これにより、従来課題であった、成形部位１１２と不成形部位１１０との境界の生じるいかり肩の発生を抑えることができる。
【００４３】
図６は、凹治具５３０と凸治具５３１との間に板ガラス１１を挿入したカーボン型５０の断面図であるが、凹治具５３０と凸治具５３１との間にはカーボンシート１３が挿入されている。このように凹治具５３０と凸治具５３１との間にカーボンシート１３を挿入することにより、凹治具５３０や凸治具５３１の板ガラスとの接触面に微細な異物が存在しても、微細な異物は板ガラスより柔らかいカーボンシート１３に陥入し、板ガラス１１への陥入を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、板ガラスの曲げ成形において問題であったいかり肩の発生を抑えることができる板ガラスの曲げ成形装置及び方法を提供することができる。また、板ガラスに曲げ型の模様が篆書され難く、また曲げ型に微細な異物が付着していても曲げ成形された板ガラスに異物が混入しない板ガラスの曲げ成形装置及び方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  板ガラス曲げ成形装置
１１  板ガラス
１３  カーボンシート
５０  曲げ型
１０１  上部加熱装置
１０２  下部加熱装置
１０３  加熱炉
１０４  搬入室
１０５  搬出室
１０６  シャッター
１１０  不成形部位
１１１  境界
１１２  成形部位
５３０  凹治具
５３１  凸治具  
５４０  底板
５５０  固定板
５７０  回転用ブラケット
５８０  回転用支軸
【図１】
2016199410.tif 000003
【図２】
2016199410.tif 000004
【図３】
2016199410.tif 000005
【図４】
2016199410.tif 000006
【図５】
2016199410.tif 000007
【図６】
2016199410.tif 000008
【図７】
2016199410.tif 000009
【図８】
2016199410.tif 000010