JP7463972B2 - Glass sheet forming equipment - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス板の成形装置に関する。 The present invention relates to a glass sheet forming apparatus.
成形型内に収容したガラス素材を、加熱軟化させてプレスし、ガラス製のプレス成形品を製造する方法が種々用いられている。例えば、板状のガラス素材を、チャンバ内に設けた加熱、プレス及び冷却の各ステージへ順次搬送し、各ステージでプレス成形品を連続的に成形する成形装置が提案されている(特許文献1)。Various methods are used to manufacture glass press-molded products by heating and softening a glass material placed in a mold and pressing it. For example, a molding device has been proposed in which a plate-shaped glass material is transported in sequence to each of the heating, pressing, and cooling stages set up in a chamber, and press-molded products are continuously formed at each stage (Patent Document 1).
このような成形装置において、ガラス素材は、プレス時において成形型が規定の温度にされることで、ガラス素材の加工に十分な加熱温度に維持される。また、成形後のガラス素材は、冷却、固化され、最終的には、成形型が酸化されない200℃以下の温度にまで冷却される。上記のように、ガラス素材は、プレス時に成形型の形状が正確に転写され、この成形形状を冷却、固化より保持することで、形状精度の高いプレス成形品となる。In such a molding device, the glass material is maintained at a heating temperature sufficient for processing the glass material by bringing the mold to a specified temperature during pressing. The glass material after molding is then cooled and solidified, and is ultimately cooled to a temperature of 200°C or less at which the mold does not oxidize. As described above, the shape of the mold is accurately transferred to the glass material during pressing, and this molded shape is maintained through cooling and solidification, resulting in a press-molded product with high shape precision.
ところで、上記のような成形装置においては、ガラス素材の成形形状の複雑化や量産化に伴い、成形品の生産性、形状や表面性状の品質等、様々な面において改善の余地があった。However, with regard to molding devices such as those described above, as the molded shapes of glass materials became more complex and mass production became more common, there was room for improvement in various aspects, such as the productivity of the molded products and the quality of their shapes and surface properties.
本発明は、複雑な形状を有する成形品であっても、設備コストを低減しつつ、高い形状精度及び高いスループットで成形できるガラス板の成形装置の提供を目的とする。The present invention aims to provide a glass sheet forming device that can form products with high shape accuracy and high throughput, even when the products have complex shapes, while reducing equipment costs.
本発明は下記の構成からなる。
ガラス板を加熱して所望の形状に成形するガラス板の成形装置であって、
少なくとも一部に曲面形状を有する成形面が形成され、前記成形面に前記ガラス板が支持される第1成形型と、
前記第1成形型に型締めされる少なくとも1つの第2成形型と、
前記第1成形型に支持された前記ガラス板を加熱する少なくとも1つの予熱ステージと、
前記第1成形型に対面して前記第2成形型が配置され、加熱された前記ガラス板を前記第1成形型と前記第2成形型との間で成形する少なくとも1つの成形ステージと、
成形後の前記ガラス板を徐冷する少なくとも1つの冷却ステージと、
前記第1成形型を前記予熱ステージ、前記成形ステージ、前記冷却ステージの順に搬送する型搬送部と、を備え、
前記ガラス板は、ガラス形状外周縁よりも内側のガラス中央部、及び前記ガラス中央部の外周から前記ガラス形状外周縁までの間のガラス外周部を有し、
前記成形ステージの前記第2成形型は、前記第1成形型との間で前記ガラス板に前記ガラス外周部だけで接触するガラス板の成形装置。
The present invention comprises the following configurations.
A glass sheet forming apparatus for heating a glass sheet and forming it into a desired shape,
a first mold having a molding surface having at least a curved shape at least partially formed thereon, the glass sheet being supported on the molding surface;
At least one second mold clamped to the first mold;
at least one preheating stage for heating the glass sheet supported by the first mold;
at least one forming stage in which the second mold is disposed facing the first mold and the heated glass sheet is formed between the first mold and the second mold;
at least one cooling stage for annealing the glass sheet after forming;
a mold transport unit that transports the first mold to the preheating stage, the molding stage, and the cooling stage in this order;
The glass plate has a glass central portion on the inner side of a glass shape outer peripheral edge, and a glass outer peripheral portion between an outer periphery of the glass central portion and the glass shape outer peripheral edge,
The second mold of the forming stage contacts the glass sheet only at the outer periphery of the glass sheet between the first mold and the second mold.
本発明によれば、複雑な形状を有する成形品であっても、設備コストを低減しつつ、高い形状精度及び高いスループットで成形できる。According to the present invention, even molded products having complex shapes can be molded with high shape accuracy and high throughput while reducing equipment costs.
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
ここでは、ガラス板を、少なくとも一部に曲面形状を有する形状に成形する成形装置及び成形方法の具体例を提示して説明するが、本発明は、使用する材料、成形形状、サイズ等の各種製造条件に応じて、適宜に装置の構成や手順を変更することも可能である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
Here, specific examples of a forming apparatus and a forming method for forming a glass sheet into a shape having at least a partially curved surface will be presented and explained. However, in the present invention, it is also possible to appropriately change the configuration of the apparatus and the procedure depending on various manufacturing conditions such as the material used, the formed shape, and the size.
また本明細書において数値範囲を示す「~」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。In addition, in this specification, the use of "~" to indicate a numerical range is used to mean that the numerical values before and after it are included as the lower and upper limits.
<ガラス板の成形手順の概要>
図1はガラス板を曲面形状に成形する手順を示す概略工程図である。
ガラス板の成形装置100は、予熱ステージ11と、成形ステージ13と、冷却ステージ15とが、この順で配置され、さらに、予熱ステージ11に成形前のガラス板17を搬入するローディング部19と、冷却ステージ15から成形後のガラス板17Aを搬出するアンローディング部21とを備える。
<Outline of glass sheet forming procedure>
FIG. 1 is a schematic process diagram showing a procedure for forming a glass sheet into a curved shape.
The glass
予熱ステージ11では、搬入されたガラス板17を加熱して軟化させる。成形ステージ13では、予熱ステージ11で加熱されて軟化したガラス板17にプレス成形等を施し、所望の形状に成形させる。冷却ステージ15では、成形ステージ13で成形されたガラス板17を、変形が抑制される程度の温度まで徐冷する。In the
上記各ステージには、ローディング部19とアンローディング部21からガラス板17が搬入・搬出される。つまり、ローディング部19では、成形前のガラス板17が下型(第1成形型)23上に載置される。ガラス板17が載置された下型23は、予熱ステージ11に搬送されて、予熱ステージ11において所定温度に加熱される。加熱されたガラス板17は、下型23と共に成形ステージ13に搬送される。
成形ステージ13では、成形ステージ13に搭載された上型(第2成形型)25と、下型23と、の間にガラス板17を挟んで型締めする。これにより、ガラス板17が曲面形状に成形される。成形後、上型25が下型23と分離され、下型23に残る加工後のガラス板17Aが下型23と共に冷却ステージ15に搬送される。At the forming
冷却ステージ15では、加熱されたガラス板17Aが徐冷される。徐冷後のガラス板17Aは、アンローディング部21で下型23から取り出されて、搬出される。In the
本構成の成形装置においては、成形ステージ13において、加熱により軟化したガラス板17を、下型23と上型25によりプレスするプレス成形に加えて、ガラス板の自重による曲がり(自重曲げ成形)と、ガラス板の成形型の成形面への吸着(真空吸着)と、ガラス板の成形型の成形面への圧着(圧空成形)とを、目的に応じて組み合わせて実施する。このような複数の加圧源を選択的に用いることにより、高い形状精度の曲面成形を可能にしている。なお、自重曲げ成形については、下型23の上にガラス板17を配置して加熱すれば、ガラス板17に自重曲げが生じるが、これに可制御性を持たせることができる。例えば、自重による曲げ開始温度とプレス成形温度とが、ほとんど乖離がなく、プレス温度までの加熱による自重曲げの影響が少ない場合には、自重曲げ成形の適用はない。一方、プレス前後の自重成形時間を十分に取る場合には、重力が成形後の形状に影響するため、自重曲げ成形が適用される。このように、プレス成形を実施する前の待機時間と待機温度に応じて、自重曲げ成形をコントロールできる。In the forming device of this configuration, in addition to press forming in which the
上記した各成形方法は、それぞれ次に示す成形手法である。
(1)プレス成形とは、所定の成形型(下型、上型)間にガラス板を設置し、ガラス板を軟化させた状態で、上下の成形型間にプレス荷重を加えて、ガラス板を曲げて成形型になじませて、所定の形状に成形する方法である。
(2)自重曲げ成形とは、所定の成形型上に板状ガラスを設置した後、ガラス板を加熱して軟化させて、重力によりガラス板を曲げて成形型になじませて、所定の形状に成形する方法である。
(3)真空成形とは、所定の成形型上にガラス板を設置し、例えば、ガラス板上にクランプ成形型を設置して、ガラス板の周辺をシールする。その後、成形型とガラス板との間の閉鎖空間をポンプ等で減圧することにより、ガラス板の表裏面に差圧を与えて成形する。
(4)圧空成形法では、所定の成形型上にガラス板を設置し、例えば、ガラス板上にクランプ成形型を設置して、ガラス板の周辺をシールする。その後、ガラス板の上面に対して圧力を圧縮空気によって陽圧を付与し、ガラス板の表裏面に差圧を与えて成形する。
The above-mentioned molding methods are the following molding techniques.
(1) Press molding is a method in which a glass sheet is placed between specified molds (lower mold and upper mold), and while the glass sheet is in a softened state, a press load is applied between the upper and lower molds to bend the glass sheet to fit the molds and form it into a specified shape.
(2) Gravity bending is a method in which a plate glass is placed on a specified forming mold, the glass plate is heated to soften it, and the glass plate is bent by gravity to fit the forming mold and formed into a specified shape.
(3) Vacuum forming is a method in which a glass sheet is placed on a predetermined forming mold, and for example, a clamp forming mold is placed on the glass sheet to seal the periphery of the glass sheet. Thereafter, the closed space between the forming mold and the glass sheet is depressurized by a pump or the like to apply a pressure difference between the front and back surfaces of the glass sheet to form it.
(4) In the pressure forming method, a glass sheet is placed on a predetermined forming mold, and for example, a clamp forming mold is placed on the glass sheet to seal the periphery of the glass sheet. After that, a positive pressure is applied to the upper surface of the glass sheet by compressed air, and a pressure difference is applied between the front and back surfaces of the glass sheet to form it.
<被成形体のガラス材料>
被成形体であるガラス板は、例えば、厚さが0.5mm以上であり、0.7mm以上が好ましい。また、ガラス板の厚さは、5mm以下であり、3mm以下が好ましく、2mm以下がより好ましい。この範囲であれば、最終製品において割れにくい強度が得られる。
<Glass material for molding>
The glass plate to be molded has a thickness of, for example, 0.5 mm or more, preferably 0.7 mm or more. The thickness of the glass plate is 5 mm or less, preferably 3 mm or less, more preferably 2 mm or less. If the thickness is within this range, the final product has a strength that is difficult to break.
ガラス板を構成するガラス組成としては、無アルカリガラス、ソーダライムガラス、ソーダライムシリケートガラス、アルミノシリケートガラス、ボロシリケートガラス、リチウムアルミノシリケートガラス、ホウケイ酸ガラスを使用できる。特に本構成のガラスの成形装置では、ガラス板にアルミノシリケート、アルミノボロシリケートを使用した場合に優れている。これらのガラス板は、高ヤング率、高膨張係数を有し、ガラス板の加熱によって高い熱応力が発生する。このため、ガラス板の所望の屈曲形状からの偏差が大きくなり、更にガラス板を強化処理した場合に、圧縮応力の値がばらつくことがある。本構成のガラスの成形装置では、ガラス板がこれらのガラス組成であることで、屈曲形状でも形状偏差を小さくでき、圧縮応力のばらつきを抑制できる。The glass compositions that make up the glass plate can be alkali-free glass, soda-lime glass, soda-lime silicate glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, lithium aluminosilicate glass, or borosilicate glass. The glass forming device of this configuration is particularly excellent when aluminosilicate or aluminoborosilicate is used for the glass plate. These glass plates have a high Young's modulus and a high coefficient of expansion, and high thermal stress is generated when the glass plate is heated. This causes the glass plate to deviate from the desired curved shape, and when the glass plate is further tempered, the value of the compressive stress may vary. In the glass forming device of this configuration, since the glass plate is made of these glass compositions, the shape deviation can be reduced even in the curved shape, and the variation in compressive stress can be suppressed.
ガラス組成の具体例としては、酸化物基準のモル%で表示した組成で、SiO2を50~80%、Al2O3を0.1~25%、Li2O+Na2O+K2Oを3~30%、MgOを0~25%、CaOを0~25%及びZrO2を0~5%含むガラスが挙げられるが、特に限定されない。より具体的には、以下のガラスの組成が挙げられる。なお、例えば、「MgOを0~25%含む」とは、MgOは必須ではないが25%まで含んでもよい、の意である。(i)のガラスはソーダライムシリケートガラスに含まれ、(ii)及び(iii)のガラスはアルミノシリケートガラスに含まれる。(v)のガラスはリチウムアルミのシリケートガラスに含まれる。
(i)酸化物基準のモル%で表示した組成で、SiO2を63~73%、Al2O3を0.1~5.2%、Na2Oを10~16%、K2Oを0~1.5%、Li2Oを0~5%、MgOを5~13%及びCaOを4~10%を含むガラス。
(ii)酸化物基準のモル%で表示した組成が、SiO2を50~74%、Al2O3を1~10%、Na2Oを6~14%、K2Oを3~11%、Li2Oを0~5%、MgOを2~15%、CaOを0~6%及びZrO2を0~5%含有し、SiO2及びAl2O3の含有量の合計が75%以下、Na2O及びK2Oの含有量の合計が12~25%、MgO及びCaOの含有量の合計が7~15%であるガラス。
(iii)酸化物基準のモル%で表示した組成が、SiO2を68~80%、Al2O3を4~10%、Na2Oを5~15%、K2Oを0~1%、Li2Oを0~5%、MgOを4~15%及びZrO2を0~1%含有するガラス。
(iv)酸化物基準のモル%で表示した組成が、SiO2を67~75%、Al2O3を0~4%、Na2Oを7~15%、K2Oを1~9%、Li2Oを0~5%、MgOを6~14%及びZrO2を0~1.5%含有し、SiO2及びAl2O3の含有量の合計が71~75%、Na2O及びK2Oの含有量の合計が12~20%であり、CaOを含有する場合その含有量が1%未満であるガラス。
(v)酸化物基準のモル%で表示した組成が、SiO2を56~73%、Al2O3を10~24%、B2O3を0~6%、P2O5を0~6%、Li2Oを2~7%、Na2Oを3~11%、K2Oを0~2%、MgOを0~8%、CaOを0~2%、SrOを0~5%、BaOを0~5%、ZnOを0~5%、TiO2を0~2%、ZrO2を0~4%含有するガラス。
Specific examples of glass compositions include, but are not limited to, glasses containing 50-80% SiO2 , 0.1-25% Al2O3 , 3-30% Li2O + Na2O + K2O , 0-25% MgO, 0-25% CaO, and 0-5% ZrO2 , expressed in mole percent based on oxides. More specific examples include the following glass compositions. For example, "containing 0-25% MgO" means that MgO is not essential but may be contained up to 25%. Glass (i) is included in soda lime silicate glass, and glasses (ii) and (iii) are included in aluminosilicate glass. Glass (v) is included in lithium aluminum silicate glass.
(i) A glass having a composition expressed in mole percent on an oxide basis of 63-73% SiO2 , 0.1-5.2% Al2O3 , 10-16% Na2O , 0-1.5% K2O , 0-5% Li2O , 5-13% MgO, and 4-10% CaO.
(ii) A glass having a composition expressed in mole % on an oxide basis of 50-74% SiO2 , 1-10% Al2O3 , 6-14 % Na2O , 3-11% K2O , 0-5% Li2O , 2-15% MgO, 0-6% CaO and 0-5% ZrO2 , with the total content of SiO2 and Al2O3 being 75 % or less, the total content of Na2O and K2O being 12-25%, and the total content of MgO and CaO being 7-15%.
(iii) A glass having a composition expressed in mole percent on an oxide basis of 68-80% SiO2 , 4-10% Al2O3 , 5-15% Na2O , 0-1% K2O , 0-5% Li2O , 4-15% MgO, and 0-1% ZrO2 .
(iv) A glass having a composition expressed in mole % on an oxide basis of 67-75% SiO2 , 0-4% Al2O3 , 7-15% Na2O , 1-9% K2O, 0-5% Li2O , 6-14% MgO and 0-1.5% ZrO2 , the total content of SiO2 and Al2O3 being 71-75%, the total content of Na2O and K2O being 12-20%, and if CaO is contained , its content is less than 1%.
(v) A glass having a composition expressed in mole percent on an oxide basis of 56-73 % SiO2 , 10-24% Al2O3 , 0-6% B2O3 , 0-6% P2O5 , 2-7% Li2O , 3-11% Na2O, 0-2 % K2O , 0-8% MgO, 0-2% CaO, 0-5 % SrO, 0-5% BaO, 0-5% ZnO, 0-2 % TiO2 , and 0-4% ZrO2 .
<成形装置の構成>
以下、上記した成形装置の一構成例を詳細に説明する。
図2は成形装置100の概略構成図である。図3は図2に示すIII-III線断面を上方から見た模式的な平面図である。
以下の説明において、同じ作用を奏する部材や部位には同じ符号を付与することで、その説明を省略、又は簡略化することがある。また、図面に記載の態様は、本構成の説明を明瞭にするように模式化されており、実際の製品のサイズや縮尺どおりに正確に表したものではない。
<Configuration of molding device>
An example of the configuration of the above-mentioned molding device will now be described in detail.
Fig. 2 is a schematic configuration diagram of the
In the following description, the same reference numerals are used to designate parts or portions that perform the same functions, and the description thereof may be omitted or simplified. In addition, the embodiments shown in the drawings are schematic to clarify the description of the present configuration, and are not accurately represented according to the size or scale of the actual product.
図2に示す成形装置100は、水平方向左側から右側に向かう方向を、ガラス板の搬送方向TDとしており、搬送方向TDの上流側から順に予熱ステージ11、成形ステージ13、冷却ステージ15が配置される。また、予熱ステージ11、成形ステージ13、冷却ステージ15は、チャンバ27の内部空間に収容される。チャンバ27内は窒素ガス等の不活性ガスによりパージされ、ガラス成形時に悪影響を及ぼすガスのガス濃度を低下させている。
In the forming
チャンバ27は、ガラス板及び下型23をチャンバ27内に搬入する搬入口29と、成形後のガラス板及び下型23を搬出する搬出口31とを有する。搬入口29には図1に示すローディング部19が接続され、同様に搬出口31には図1に示すアンローディング部21が接続される(図示省略)。また、搬入口29と搬出口31には不図示のシャッタが設けられ、ガラス板の搬入、搬出時以外はシャッタを閉じることで、チャンバ27内の雰囲気が一定に維持される。チャンバ27には、複数の開口部101が形成され、それぞれの開口部101には、後述する支持軸37が挿入される。支持軸37とチャンバ27との間は、不図示の蛇腹構造で密封される。チャンバ27は、不活性ガスを密閉する密閉構造の他、不活性ガスを常時供給して、チャンバ27内を陽圧にした半密閉構造であってもよい。The
図2に示す予熱ステージ11は、ガラス板の搬送面より上方に、ガラス板及び下型23を所望の加熱温度に加熱する上部ヒータ(昇温用加熱部)35が配置される。上部ヒータ35は、下型23に対面して配置され、不図示の固定枠に支持された複数のランプヒータ36を熱源として備えた構成であることが好ましい。ランプヒータ36としては、例えば、赤外線ランプヒータが用いられる。赤外線ランプヒータの中には、例えば、カーボンランプ、ハロゲンランプ等の公知の各種ヒータが使用可能であり、輻射加熱が可能な発熱体であればよい。2, an upper heater (heating section) 35 that heats the glass plate and the
図3は複数のランプヒータ36の断面図である。
ランプヒータ36は、通電により発熱する発熱線材36Aと、発熱線材36Aの周囲を囲む石英等の管材36Bとを有する。管材36Bの内周面又は外周面には、照射窓38を残してセラミックコート層40が形成される。照射窓38の発熱線材36Aを中心とする開口角(中心角)θは、ランプヒータ36の中心から被加熱体である下型23までの距離Ld、ランプヒータ36の配置ピッチLcに応じて決定され、下型23に均等に熱線が照射されるようにする。ここでは一例として、開口角θを60°としている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a plurality of
The
また、上部ヒータ35のよる加熱領域(ランプヒータ36が配列された領域)は、下型23の水平面における外縁よりも広いことが好ましく、その場合、下型23の全体を均一に加熱できる。In addition, it is preferable that the heating area by the upper heater 35 (the area in which the
上部ヒータ35の上方には、前述した支持軸37により支持された水冷板39が配置される。上部ヒータ35と対向する水冷板39の表面には反射膜が設けられることが望ましい。水冷板39には冷却水の流路が形成され、支持軸37を通じて供給及び排出される冷却水が循環される。この水冷板39は、上部ヒータ35による下型23やガラス板以外の周囲部材への不要な加熱を抑制する。A water-cooled
下型23の下方には、隙間を有して熱拡散板41が配置される。また、熱拡散板41の下方には下部ヒータ(昇温用加熱部)43が配置される。熱拡散板41は、熱伝導性に優れた材質からなり、下部ヒータ43の発熱を下型23に均一に輻射伝熱させる。熱拡散板41の材質としては、例えば、炭化タングステン、カーボン、超硬合金、銅、鉄、ステンレス鋼材等が使用可能である。下部ヒータ43は、接触加熱式のステージヒータ等が利用可能であるが、上部ヒータ35と同じ輻射加熱式の構成にしてもよい。A
また、下部ヒータ43の下方には水冷板47が配置される。水冷板47は、チャンバ27の下部に固定された支持体45により支持され、下部ヒータ43による熱拡散板41と下型23以外の周囲部材への不要な加熱を抑制する。水冷板47は、前述した水冷板39と同様な構成であり、支持体45から冷却水が供給及び排出される。
In addition, a water-cooled
冷却ステージ15において下型23と熱拡散板41との間の隙間は、特に限定はされないが、大きすぎると加熱効率が低下し、小さすぎるとガラス板の温度偏差の抑制が困難となるため、隙間の下限値としては1mmとする。また、隙間の上限値としては10mmとする。The gap between the
下型23のガラス板が載置される上面側と、上部ヒータ35、水冷板39及び支持軸37の側方のステージ外周と、を囲むように、断熱枠体51が配置される。断熱枠体51は、ステージ内に配置される下型23に載置されたガラス板の側方を覆う。An insulating
断熱枠体51は、例えば、珪酸カルシウムを主体とする材料を抄造した断熱ボード等が使用できる。その他にも、例えば、ステンレス鋼材等の金属板であってもよい。断熱枠体は、図4に示すように、下型23の外周よりも外側の広い範囲を囲む、水平断面が長方形の枠体であることが好ましい。断熱枠体51には、枠上部を覆う蓋体を備えていてもよい。The insulating
また、成形ステージ13、冷却ステージ15においても、同様の構成の断熱枠体53,55が配置されることが好ましい。得られるガラス板の成形品質を向上させるには、各ステージ内におけるガラス板の温度偏差を低減することが特に重要である。そのため、各ステージの全てに断熱枠体を備えさせることが好ましい。これによれば、断熱枠体51,53,55に覆われた内部空間の温度分布をそれぞれ均一にできる。さらに、断熱枠体51,53,55の外側がチャンバ27によって囲まれるため、断熱枠体51,53,55内では、外部との熱の流入及び流出が生じにくくなり、より均一な温度分布が得られる。これにより、熱効率が向上して、各ステージにおける処理時間を短縮でき、また、各ステージにおけるガラス板の温度偏差を低減できる。
It is also preferable that the insulating
図4に示すように、予熱ステージ11、成形ステージ13、冷却ステージ15には、それぞれ下型23が配置される。各下型23には、搬送方向TDに直交する両脇側の側面23a、23bに、一対の型支持用ロッド61がそれぞれ外側に突出して設けられる。それぞれの型支持用ロッド61は、下型23を挟んだ両脇に配置された型搬送部63A,63Bに支持される。型搬送部63A,63Bは、詳細な機構の説明は省略するが、搬送方式がウォーキングビーム方式の搬送機構により、各ステージに沿って配置される複数の下型23を、搬送方向TDに沿って搬送する。As shown in Figure 4, a
図5は下型23を予熱ステージ11から冷却ステージ15に向かう搬送方向TDに沿って搬送する様子を示す模式的な説明図である。
型搬送部63A,63Bは、複数の下型23のそれぞれから突出した型支持用ロッド61を支持し、ウォーキングビーム方式により、複数の下型23を予熱ステージ11から成形ステージ13へ、成形ステージ13から冷却ステージ15へ同時に搬送する。この搬送時における下型23の上下方向の変位は、断熱枠体51,53,55や熱拡散板41等の固定側部材と干渉しない範囲で行われる。
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram showing how the
The
次に、図2に示す冷却ステージ15を説明する。
冷却ステージ15の下型23の上方には、熱拡散板65と、予熱ステージ11と同様の上部ヒータ(降温用加熱部)67、水冷板59がこの順に配置される。熱拡散板65は、前述した熱拡散板41と同様の構成である。水冷板59は、チャンバ27の上部に固定され、冷却水の流路が形成された支持軸71によって支持される。
Next, the cooling
A
冷却ステージ15の下型23の下方には、予熱ステージ11と同様に、熱拡散板73、下部ヒータ(降温用加熱部)75、水冷板77が配置される。水冷板77は、チャンバ27の下部に固定された支持体79により支持され、下部ヒータ75による熱拡散板73と下型23以外の周囲部材への不要な加熱を抑制する。水冷板77は、前述した水冷板39と同様な構成であり、支持体79から冷却水が供給及び排出される。
Similar to the preheating
冷却ステージ15の下型23と熱拡散板65との間、及び下型23と熱拡散板73との間は、それぞれ密着させてもよいが、隙間を設けることで下型23の温度分布をより均一にできるため好ましい。The
次に、図2に示す成形ステージ13を説明する。
図6は成形ステージ13の拡大断面図である。
成形ステージ13の下型23の上方には、上型25、熱拡散板81、上部ヒータ(保温用加熱部)83、断熱板85、水冷板87がこの順で配置される。
Next, the forming
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the forming
Above the
上型25は不図示のプランジャに接続され、下型23に型締めされる成形位置と、成形位置上方の退避位置との間で昇降移動可能に支持される。上型25は、下型23の搬送時等、成形時以外は退避位置に配置される。また、上型25を成形ステージ13内に固定して、下型23の搬送時に、下型23が上昇することで型締めする構成にしてもよい。その場合、上型移動機構を省略でき、設備コストを低減できる。The
水冷板87は、チャンバ27の上部に固定された支持軸89により支持され、上部ヒータ83による上型25と熱拡散板81以外の周囲部材への不要な加熱を抑制する。水冷板87は、前述した水冷板39と同様な構成であり、支持軸89から冷却水が供給及び排出される。The water-cooled
断熱板85は、例えばセラミックス、ステンレス鋼、ダイス鋼、高速度鋼(ハイス鋼)などの公知の断熱材を用いることができる。金属系の材料を用いる場合には、表面にCrN、TiN、TiAlN等のコーティング処理を施すことが好ましい。また、断熱板85の表面を粗面構造にしてもよい。その場合、水冷板39との間に微小な隙間が生じ、より高い断熱効果が得られる。The insulating
成形ステージ13の下型23の下方には、熱拡散板91、下部ヒータ(保温用加熱部)93、断熱板85、水冷板97がこの順で配置される。水冷板97は、チャンバ27の下部に固定された支持体99により支持され、下部ヒータ93による熱拡散板91と下型23以外の周囲部材への不要な加熱を抑制する。水冷板97は、前述した水冷板39と同様な構成であり、支持体99から冷却水が供給及び排出される。Below the
成形ステージ13の上型25は、上下方向に駆動される不図示のシリンダに取り付けられ、シリンダの駆動によって、上下動可能に支持される。シリンダとしては、エアシリンダ、油圧シリンダ、電動サーボモータ等を使用したサーボシリンダ等を使用できる。The
成形ステージ13の上型25は、熱拡散板81に面接触されており、上部ヒータ83からの熱が均等に上型25に伝わるようになっている。また、成形ステージ3の下型23は、熱拡散板91に面接触されており、下部ヒータ93からの熱が均等に下型23に伝わるようになっている。なお、成形条件等によっては、上型25と熱拡散板81との間、及び下型と熱拡散板91との間を離間させてもよい。The
図7の(A)は上型25の断面図、(B)は下型23の成形面111を含む断面図である。図8は上型25を図7の(A)のB方向から見た背面図である。
図7の(A)及び図8に示すように、上型25は環状の突起部113を有する。突起部113は、図7の(B)に示す下型23の成形面111の外縁部に対応する上型25に、下型23に向けて突出して設けられる。突起部113は、上型25の外周から中心に向けて徐々に突出量が大きくなる傾斜面113aを有する。成形面111は、ガラス板の成形形状に合わせた形状にされる。
Fig. 7A is a cross-sectional view of the
As shown in Figures 7A and 8, the
図7の(B)に示すように、下型23は、成形面111に開口する複数の真空成形用の吸引孔115を有する。吸引孔115は、不図示の吸引ポンプ等の吸引源に接続される。吸引ポンプの駆動により、所定のタイミングで下型23とガラス板17との間の空間内のガスを吸引し、ガラス板17を成形面111に密着させる。As shown in Figure 7 (B), the
下型23及び上型25は、カーボン、ステンレス鋼、セラミックス、超硬合金等の素材で構成できる。特に、熱分布を均一化する観点からはカーボンを用いることが好ましい。The
そして、図2に示す予熱ステージ11、成形ステージ13、冷却ステージ15における各上部ヒータ35,67,83及び各下部ヒータ43,75,93は、いずれも不図示の温度制御部に接続され、それぞれ個別の設定温度にセットされる。温度制御部は、例えば比例制御、PI制御、PID制御等の制御動作により、各ステージで加熱、保温、徐冷処理を実現する。2, the
なお、上記した成形装置100は、ガラス板の搬送方向TDを水平方向にしているが、例えば鉛直方向等、水平方向から傾斜した方向としてもよい。その場合、下型23と上型25とが上下に配置されないことがあるが、ガラス板の加熱温度を調整し、ガラス板の粘度を下げすぎなくすることで、重力の影響を抑えながら下型23と上型25との間で成形できる。In the above-mentioned forming
<ガラス板材の成形手順>
次に、上記構成の成形装置100を用いて、ガラス板17を曲面形状に成形する具体的な手順と、その作用を説明する。
<Glass sheet forming procedure>
Next, a specific procedure for forming the
図1に示すローディング部19の下型23に、成形前のガラス板17を、不図示のロボットアーム等の移送手段、又は作業者の人手によって載置する。The
ローディング部19の下型23は、図4に示す型搬送部63A,63Bによって、ガラス板17を載置したまま予熱ステージ11に搬送される。下型23は、ガラス板17が載置される前に常温よりも高い温度に予め加熱されていると、予熱ステージ11での加熱時間を短縮できるため好ましい。例えば、ガラス板17が載置される際の下型23の温度は、300℃以上であることが好ましく、500℃以上であることがより好ましい。The
(予熱工程)
図2に示す予熱ステージ11では、上部ヒータ35及び下部ヒータ43により、下型23上のガラス板17を目標加熱温度(例えば、500℃~700℃)になるまで加熱する。
(Preheating process)
In the preheating
ガラス板17のプレス成形に適した温度は、ガラス板17自体の組成によって異なるが、温度が低すぎるとガラス板17が十分に軟化しない。そのため、予熱ステージ11では、好ましくはガラス板17のガラス転移点Tg以上、より好ましくはTg+40℃以上、更に好ましくはTg+80℃以上となるように加熱する。一方、ガラス板17の温度が高すぎるとガラス板17が過剰に軟化して形状維持に適さない状態となる。したがって、予熱ステージ11では、ガラス板17を、好ましくはTg+200℃以下、より好ましくはTg+150℃以下、更に好ましくはTg+120℃以下となるように加熱する。The temperature suitable for press molding the
また、上記と同様の観点から、予熱ステージ11では、ガラス板17の粘度が、好ましくは5.22×1011Pa・s以上、より好ましくは1.97×1010Pa・s以上、更に好ましくは1.81×109Pa・s以上となるように加熱する。また、予熱ステージ11では、ガラス板17の粘度が好ましくは5.94×106Pa・s以下、より好ましくは4.16×107Pa・s以下、更に好ましくは1.65×108Pa・s以下となるように加熱する。
From the same viewpoint as above, in the preheating
得られるガラス板成形品の面品質の観点からは、予熱ステージ11ではガラス板17を均一に加熱することが好ましい。つまり、予熱ステージ11で加熱中のガラス板17の温度偏差を低減することが好ましい。具体的には、予熱ステージ11で加熱中のガラス板17の温度偏差は好ましくは30℃未満、より好ましくは20℃未満、更に好ましくは10℃未満である。From the viewpoint of the surface quality of the resulting glass sheet molded product, it is preferable to heat the
また、加熱時の下型23のガラス板17に接触する領域の温度分布は、好ましくは30℃未満、より好ましくは25℃未満、更に好ましくは20℃未満である。
In addition, the temperature distribution in the area of the
(成形工程)
目標加熱温度に加熱されたガラス板17は、下型23と共に成形ステージ13に搬送される。成形ステージ13では、加熱されたガラス板17にプレス等の外力を付与して所望の形状に成形する。
(Molding process)
The
成形ステージ13では、退避位置に配置された上型25が下降して、下型23との間にガラス板17を挟み、ガラス板17を成形加工する。この成形加工についての詳細は後述する。成形ステージ13では、予熱ステージ11により加熱されたガラス板17の温度が一定に維持されるように、上部ヒータ83及び下部ヒータ93によって保温される。In the forming
成形ステージ13におけるガラス板17の温度は、上記した予熱ステージ11における加熱温度からの変動を、20℃以下に抑えることが好ましい。また、得られるガラス板成形体の面品質の観点からは、成形ステージ13ではガラス板17を均一に加熱することが好ましい。具体的には、成形ステージ13で成形中のガラス板17の温度偏差は、20℃以内であることが好ましい。It is preferable that the temperature of the
ガラス板17が成形加工されると、上型25が上昇して退避位置に戻る。そして、下型23は、成形済みのガラス板17Aと共に冷却ステージ15に搬送される。Once the
(冷却工程)
冷却ステージ15では、上部ヒータ67及び下部ヒータ75の設定温度が目標加熱温度より低い温度に設定され、ガラス板17Aと下型23が徐冷される。冷却ステージ15では、加熱、成形されたガラス板17Aの形状が安定するまでガラス板17を徐冷する。
(Cooling process)
In the
冷却ステージ15では、上部ヒータ67及び下部ヒータ75による加熱温度を調整しながら、ガラス板17Aを徐冷する。冷却ステージ15における冷却速度が速すぎると、ガラス板17Aに変質や温度偏差が生じやすくなる。そのため、冷却ステージ15におけるガラス板17Aの冷却速度は、好ましくは30sで20℃、より好ましくは30℃、更に好ましくは40℃にする。また、冷却時のガラス板17Aの温度分布は、好ましくは30℃以下、より好ましくは25℃以下、更に好ましくは20℃以下にする。In the
徐冷後のガラス板17Aは、チャンバ27の外部に搬送された後、図1に示すように、アンローディング部21で取り出される。アンローディング部21では、300°以上の温度、好ましくは500℃以上の温度を有する下型に載置された、成形、徐冷後のガラス板17Aが、型面から取り出される。ガラス板17の取り出しは、不図示のロボットアーム等の移送手段による搬出でもよく、作業者の人手による搬出であってもよい。The
<温度分布の均一化効果>
上記したガラス板17,17Aの均一な温度分布は、断熱枠体51,53,55による熱の閉じ込め効果、及び断熱枠体51,53,55の外側のチャンバ27による外部からの高い遮熱効果、更に、熱拡散板41,65,73,81,91によるヒータの均熱化効果、等の相乗効果によって達成される。また、予熱ステージ11の上部ヒータ35による輻射加熱と、下部ヒータ43からの伝熱加熱、成形ステージ13の上部ヒータ83及び下部ヒータ93からの伝熱加熱、並びに、冷却ステージ時の上部ヒータ67及び下部ヒータ75による熱拡散板65,73を介した輻射加熱によって、各ステージでそれぞれ異なる加熱形態にしている。また、各ステージの上部ヒータ及び下部ヒータは、それぞれ個別の設定温度で加熱可能であり、きめ細かな温度制御が可能になっている。
<Effect of uniform temperature distribution>
The uniform temperature distribution of the
このようなステージ毎、ヒータ毎で個別に加熱制御することで、ガラス板17,17Aの温度分布を高いレベルで均一化できる。また、場所に応じた微調整が容易になり、設計通りの加熱処理を正確に実現できる。さらに、加熱雰囲気が断熱枠体51,53,55とチャンバ27によって覆われることで、外部への熱流出が抑制され、その結果、加熱制御、降温制御の応答性が高められて、所望の温度へ均一に、且つ短時間で到達させることができる。
By controlling the heating for each stage and heater individually in this way, the temperature distribution of the
また、型搬送部63A,63Bが、ウォーキングビーム方式で下型23を搬送する構成であるため、ステージ間の移動速度が高められる。よって、ステージ間での放熱による熱損失が抑えられ、これによっても温度分布の均一化が図れる。
In addition, because the
なお、上記した熱拡散板41,65,73,81,91は、成形条件によっては配置を省略することもできるが、熱拡散板を設けることにより、各ステージにおけるガラス板17,17Aの温度偏差が小さく抑えられる。
The above-mentioned
<成形工程の詳細>
次に、成形ステージ13におけるガラス板17の成形方法、及び成形型の構造について詳細に説明する。
<Details of the molding process>
Next, a method for forming the
まず、成形に用いるガラス板17の形状について定義する。
図9はガラス板17の平面図である。
ガラス板17は、ガラス形状の外周縁17aよりも内側のガラス中央部121と、ガラス中央部121の中央部外周121aから外周縁17aまでの間のガラス外周部123とを有する。なお、図9においては外周部123にハッチを付与している。成形工程では、ガラス中央部121の少なくとも一部を曲面形状に成形する。
First, the shape of the
FIG. 9 is a plan view of the
The
(第1の成形方法)
図10A、図10B、図10Cは、図7の(A)、(B)に示す下型23と上型25とを互いに接近させてガラス板17を成形加工する様子を段階的に示す概略工程説明図である。
図10Aに示すように、下型23の成形面111には、ガラス板17の外周縁17aが接触した状態でガラス板17が載置される。この下型23に向けて上型25を下降させると、上型25の突起部113が、下型23に載置されたガラス板17に接触する。
(First molding method)
10A, 10B, and 10C are schematic process explanatory diagrams showing, in stages, how the
10A , the
上型25は、ガラス板17に接触する部分と、接触しない部分とを有し、突起部113の傾斜面113aだけがガラス板17のガラス外周部123に接触する。そして、図10Bに示すように、上型25が更に下降すると、突起部113の傾斜面113aの傾斜によって、ガラス板17が下側に凸となる形状にプレスされる。つまり、上型25は、ガラス板17に環状に接触するだけでも、ガラス板17を下型23に向けて変形させることができる。また、ガラス板17は、自身の自重によっても下側に撓み、下型23の成形面111に沿うように変形する。The
次に、図10Cに示すように、吸引孔115から負圧を供給することでガラス板17を成形面111に真空吸着させる。これにより、ガラス板17が成形面111に密着して、ガラス板17に成形面111の曲面形状が転写される。よって、プレス成形のみではガラス板17と成形面111とが密着しにくい部分も、確実に密着させることができ、プレス成形のみでは困難となる複雑な形状であっても容易に成形可能となる。10C, negative pressure is supplied from
吸引孔115の位置、個数、大きさ等は特に限定されないが、成形面111において、プレス成形のみではガラス板17を密着させにくい部分に吸引孔115を形成することが好ましい。また、吸引孔115の大きさは、ガラス板17に吸引孔115の痕跡が残存しない、又は残存しても目立たない程度に適宜調整することが好ましい。Although there are no particular limitations on the position, number, size, etc. of the suction holes 115, it is preferable to form the suction holes 115 in parts of the
通常、ガラス板のプレス成形においては、ガラス板の全面を成形型に接触させた状態で挟み込んで成形する。そのため、得られるガラス板成形品の面品質を確保するため、比較的低い温度で成形している。そのため、ガラス板を所望の形状に変形させるには、比較的長い時間を要していた。そのため、複雑な形状を成形する場合は面品質を確保できる低温域で成形が困難となっていた。一方、上記構成の下型23と上型25を用いて成形する場合には、上型25がガラス板17のガラス中央部121に接触することがない。このため、比較的高い温度で成形しても、ガラス中央部121に成形型との接触による面荒れ等の悪影響が及ぶことなく、面品質の優れたガラス板成形品が得られる。このように、本構成の成形ステージ13では、比較的高温での成形が可能であるため、短時間で成形を完了できる。すなわち、上記の成形型を用いれば、面品質に優れたガラス板成形品が短時間で得られる。Usually, in press molding of a glass sheet, the entire surface of the glass sheet is sandwiched in contact with the mold and molded. Therefore, in order to ensure the surface quality of the resulting glass sheet molded product, molding is performed at a relatively low temperature. Therefore, it took a relatively long time to deform the glass sheet into the desired shape. Therefore, when molding a complex shape, it was difficult to mold it at a low temperature range where surface quality could be ensured. On the other hand, when molding is performed using the
なお、本構成の下型23及び上型25は、ガラス中央部121の全体が一定の曲率で屈曲したガラス板成形品を得るための型であるが、下型23及び上型25の形状は、図示例の形状に限らない。下型23及び上型25の形状は、成形する目標形状に応じて、適宜変更が可能である。The
本構成の下型23及び上型25は、プレス成形、真空成形、及び重力による自重曲げ成形を組み合わせた成形を実現するが、材料や成形条件等によっては、真空成形を除いたプレス成形及び重量による成形だけでも成形が可能である。The
(第2の成形方法)
第1の成形方法では、プレス成形、真空成形、自重曲げ成形との3種類の成形を組み合わせているが、第2の成形方法では、更に圧空成形を組み合わせる。
(Second molding method)
The first forming method combines three types of forming, namely, press forming, vacuum forming, and gravity bending, while the second forming method further combines compressed air forming.
図11は第2の成形方法によりガラス板17を成形加工する様子の概略を示す工程説明図である。この場合の成形型は、上型25Aの環状の突起部113の内側に、圧空成形用のガス噴出孔125が形成されたこと以外は、第1の成形方法の成形型と同様の構成である。11 is a process diagram showing an outline of the process of forming a
ガス噴出孔125は、通常、上型25Aのガラス板17に接触しない部分に設けられる。ガス噴出孔125の個数、大きさ等は特に限定されない。The gas ejection holes 125 are usually provided in a portion of the
上記構成の下型23及び上型25Aを用いて、プレス成形と圧空成形を併用する場合は、上型25Aの突起部113をガラス板17のガラス外周部123に接触させた後、ガス噴出孔125からガスを噴出する。すると、ガラス板17は下型23の成形面111に押し当てられる。つまり、突起部113は環状に形成され、ガラス板17との接触も環状になるため、下型23の成形面111とガラス板17との間に閉空間129が形成される。この閉空間129にガスが供給され、閉空間129内の圧力が陽圧になる。これによってガラス板17が成形面111に押圧される。When using the
また、上記の圧空成形と共に、前述した真空成形、重力による成形も同時に実施されることで、ガラス板17を成形面111に、より速く、より確実に沿わせることができ、成形完了までの所要時間を短縮できる。このように、プレス成形に、真空成形、圧空成形、自重曲げ成形の少なくともいずれかを組み合わせることにより、複雑な形状の成形が簡単に実現でき、成形時間を更に短縮できる。In addition, by simultaneously carrying out the above-mentioned vacuum forming and gravity forming in addition to the above-mentioned pressure forming, the
また、真空成形、圧空成形は、プレス成形の実施中に、任意のタイミングで行うことができ、実施順は、プレス成形、真空成形、圧空成形の順であってもよく、プレス成形、圧空成形、真空成形の順であってもよい。プレス成形を真空成形と圧空成形より先に実施することで、ガラス板17の成形面111に対する位置決めをより確実に行える。In addition, vacuum forming and pressure forming can be performed at any timing during press forming, and the order of performing the steps may be press forming, vacuum forming, and pressure forming, or may be press forming, pressure forming, and vacuum forming. By performing press forming before vacuum forming and pressure forming, positioning of the
また、各成形を同時に実施することで、ガラス板17と成形面111との密着性をより向上でき、ガラス板17にしわが生じやすい形状の加工も容易となる。
In addition, by performing each molding process simultaneously, the adhesion between the
<他の成形装置の構成例>
上記のガラス板の成形装置100は、予熱ステージ11、及び冷却ステージ15をそれぞれ複数備えた構成にしてもよい。
図12は複数の予熱ステージ11と、成形ステージ13と、複数の冷却ステージ15とを備える成形装置200の概略構成図である。
<Examples of other molding device configurations>
The glass
FIG. 12 is a schematic diagram of a
予熱ステージ11は、下型23の搬送方向TDに沿って4箇所(PH1~PH4)に設けられ、冷却ステージ15は、下型23の搬送方向TDに沿って4箇所(C1~C4)に設けられる。成形ステージ13は、予熱ステージ11と冷却ステージ15との間の1箇所(PM1)に設けられる。The preheating stages 11 are provided at four locations (PH1 to PH4) along the transport direction TD of the
予熱ステージ11のPH1~PH4は、搬送方向TDに沿って段階的に加熱温度が高く設定される。これにより、下型23とガラス板17とは、搬送方向TDへ搬送するにつれて徐々に昇温し、成形温度である目標加熱温度に達するまで加熱される。
The heating temperatures of PH1 to PH4 of the preheating stages 11 are set to gradually increase along the conveying direction TD. As a result, the temperature of the
冷却ステージ15のC1~C4は、搬送方向TDに沿って段階的に加熱温度が低く設定される。これにより、下型23とガラス板17とは、搬送方向TDへ搬送するにつれて徐々に降温し、目標加熱温度からの徐冷が施される。The heating temperature of C1 to C4 of the cooling stages 15 is set to be gradually lowered along the transport direction TD. As a result, the temperature of the
図13は予熱ステージ11、成形ステージ13、冷却ステージ15における下型23とガラス板17の温度変化の一例を示すグラフである。
図12に示すローディング部19(LD)から予熱ステージ11のPH1に供給されたガラス板17は、予め所定の温度Tcまで加熱された下型23に載置され、室温TRMから加熱される。下型23とガラス板17は、PH2,PH3,PH4へ搬送されるにつれて温度が上昇し、成形ステージ13(PM)に搬送される前に成形温度である目標加熱温度TPMに達する。
FIG. 13 is a graph showing an example of temperature changes of the
The
成形ステージ13(PM)では、ガラス板17が、目標加熱温度TPMの一定温度で保持されながら成形される。
In the forming stage 13 (PM), the
成形後、冷却ステージ15のC1~C4に搬送され、下型23と成形後のガラス板17Aの温度は徐々に低下する。C4から図12に示すアンローディング部21(ULD)に搬送されたガラス板17Aは、自然放冷される。After forming, the
予熱ステージ11と冷却ステージ15の各ステージでは、それぞれのステージで下型23とガラス板17,17Aとが均一に設定温度になるように温度管理される。ステージの数は多いほど、温度の変化幅を広くできる。また、タクトタイムの観点からは、ステージの数を減らすことが好ましい。各ステージの数は、加工対象となるガラス板のサイズや、加工形状等に応じて適宜設定される。例えば、ガラス板のサイズが大きい場合や複雑な形状の成形を行う場合は、急激な温度変化を避けるため、予熱ステージ11及び冷却ステージ15の数を増やすことが好ましい。At each of the preheating
図14は参考例としての従来の成形装置の概図である。
従来の成形装置では、ガラス板17を下型131と上型135とによって全面プレスする構成であり、加熱温度が前述した成形温度(目標設定温度)よりも低く設定される。そのため、ガラス板17を、成形形状が安定するまで型締め状態で保持させる必要がある。その結果、成形時間TPM2が図13に示す成形時間TPM1より長くなる。
FIG. 14 is a schematic diagram of a conventional molding device as a reference example.
In the conventional molding device, the
一方、図12に示す本構成の成形装置200は、ガラス外周のみに接触するプレス成形と、真空成形、圧空成形、重力による成形とを組み合わせてガラス板17を成形するため、加熱温度を従来よりも高い温度にまで設定でき、しかも、各成形の相乗効果によって成形型の成形面にガラス板が密着し、成形形状がいち早く安定する。つまり、ガラス板のスプリングバックが生じにくくなる。これにより、成形ステージ13は1つのステージだけで済み、設備コストを削減でき、スループットが向上する。
On the other hand, the forming
また、下型23の温度を予め所定の温度Tcまで加熱しておくことで、目標設定温度までの到達時間をより短縮でき、タクトタイムを短縮できる。
In addition, by heating the temperature of the
図15は図12に示す成形装置200の他の構成例を示す成形装置300の概図である。
本構成の成形装置300は、図12に示す予熱ステージ11、成形ステージ13、及び冷却ステージ15を有する複数の成形ラインを備える。成形装置300は、図15において、第1成形ライン141と、第2成形ライン143との2ラインを備えた構成を示しているが、3ライン以上備えていてもよい。
FIG. 15 is a schematic diagram of a
The
成形装置300の第1成形ライン141のローディング部19は、第2成形ライン143のアンローディング部21に接続され、第1成形ライン141のアンローディング部21は、第2成形ライン143のローディング部19に接続される。そして、第1成形ライン141の下型23と第2成形ライン143の各下型23は、それぞれに共通に使用され、各ラインを循環する。The
本構成によれば、一方の成形ラインのアンローディング部21に搬送された下型23を、他方の成形ラインのローディング部19に戻すことで、型温度の低下が抑えられ、成形装置300の稼働時には、常に所定の温度Tc以上に維持される。よって、下型23の温度変化幅が小さくなり、下型23への温度サイクル負荷を軽減できる。また、加熱のためのエネルギ消費が抑えられ、ランニングコストを低減できる。
According to this configuration, the
さらに、複数の成形ラインを直列に配置する構成と比較して、成形装置200の設置スペースを小さくでき、これによっても設備コストを削減できる。
Furthermore, compared to a configuration in which multiple molding lines are arranged in series, the installation space for the
<成形工程の詳細>
次に、成形ステージ13での成形工程における好ましい成形条件について説明する。
本構成の成形装置100,200,300においては、以下に示す成形条件に基づいてガラス板を成形することが好ましい。
<Details of the molding process>
Next, preferred molding conditions in the molding step in the
In the forming
(加圧条件)
プレス成形では、図9に示すガラス板17のガラス中央部121とガラス外周部123のそれぞれの領域に異なる圧力を付与してガラス板17をプレス成形する。具体的には、真空成形、圧空成形を実施しない場合、ガラス中央部121に付与する圧力Pctは、0~0.1MPaであり、ガラス外周部123に付与する圧力Pegは、0.1~10MPaであることが好ましい。
(Pressure Conditions)
In press molding, different pressures are applied to a glass
真空成形、圧空成形を実施しない場合、ガラス板17のガラス中央部121には、重力以外の圧力は作用しない。一方、ガラス板17のガラス外周部123には、ガラス中央部121より高い圧力が付与されて、ガラス板17が成形型に固定される。これにより、ガラス板17の位置ずれのない安定したプレス成形が行える。また、ガラス板17と接触する突起部113や成形面111(図7の(A),(B)参照)の傾斜方向、傾斜角度によって、プレス成形によるガラス板17の変形方向(下に凸又は上に凸)、変形量を決定できる。When vacuum forming or compressed air forming is not performed, no pressure other than gravity acts on the
ガラス板17を、プレス成形と真空成形を併用して成形する場合、プレスによりガラス中央部121に付与する圧力Pctは、0~0.1MPaであり、ガラス外周部123に付与する圧力Pegは、0.1~10MPaであることが好ましい。そして、プレス成形と真空成形によるガラス板17へ付与する圧力の合計は、ガラス外周部123の圧力Pegが、ガラス中央部121の圧力Pctより高い圧力(Peg>Pct)にする。When forming the
さらに、ガラス板17を、プレス成形と真空成形と圧空成形とを併用して成形する場合、プレスによりガラス中央部121に付与する圧力Pctは、0~0.1MPaであり、ガラス外周部123に付与する圧力Pegは、0.1MPa~10MPaであることが好ましい。そして、プレス成形と真空成形と圧空成形によるガラス板17へ付与する圧力の合計は、ガラス外周部123の圧力Pegが、ガラス中央部121の圧力Pctより高い圧力(Peg>Pct)にする。この場合、ガラス中央部121には真空成形に加えて圧空成形による圧力も付与されるため、プレス成形と真空成形だけの場合よりもガラス中央部に付与される圧力は大きい。Furthermore, when the
上記条件は、プレス成形前後に自重成形による曲げ効果を含んでいてもよく、含まれてなくてもよい。 The above conditions may or may not include the bending effect due to gravity forming before and after press forming.
(ガラス板の温度)
ガラス板17を所望の形状に成形する際、成形時の温度の下限値は、好ましくは400℃、より好ましくはTg+40℃、更に好ましくはTg+80℃である。また成形時の温度の上限値は、好ましくは750℃、より好ましくは680℃、更に好ましくは650℃である。
(Temperature of glass plate)
When the
成形温度を上記範囲にすることで、ガラス板17の成形形状が短時間で保持され、成形時間を短縮できる。By keeping the molding temperature within the above range, the molded shape of the
(ガラス板の粘性)
ガラス板17を所望の形状に成形する際、成形時のガラス板17の粘性は、上記したガラス板17の材種等により異なるが、成形性の観点からは1×10-5Pa・s以下が好ましい。
(Viscosity of glass plate)
When the
特に、成形性の指標となるφ(=∫(P/ρ)dt、[P:面内圧力、ρ:粘性])が、ガラス板のガラス外周部で1×10-8.7~1×102.5、ガラス中央部で1×10-12~1×10-0.5egであることが好ましい。 In particular, it is preferable that φ (=∫(P/ρ)dt, [P: in-plane pressure, ρ: viscosity]), which is an index of formability, is 1×10 −8.7 to 1×10 2.5 eg at the glass periphery of the glass plate and 1×10 −12 to 1×10 −0.5 eg at the glass center.
(ガラス板の寸法精度)
上記した製造装置及び成形方法によれば、形状精度に優れたガラス板成形体が得られる。ガラス板成形体の形状品質の評価指標としては、例えば、設計形状(デザイン面)と比較した面内形状偏差が挙げられる。
(Dimensional accuracy of glass plate)
According to the above-mentioned manufacturing apparatus and forming method, a glass sheet molded product having excellent shape accuracy can be obtained. As an evaluation index of the shape quality of the glass sheet molded product, for example, an in-plane shape deviation compared with the design shape (design surface) can be mentioned.
面内形状偏差とは、設計形状に沿って法線を設定したとき、ガラス板成形体の形状を、法線方向におけるデザイン面からの距離の絶対値が面内で最小になるように曲面近似を行い、その曲面近似された面とデザイン面との法線方向のずれ量の偏差値を面内形状偏差と定義する。 In-plane shape deviation is defined as the deviation value of the deviation in the normal direction between the curved-approximated surface and the design surface when the normal is set along the design shape and the shape of the glass sheet molding is approximated so that the absolute value of the distance from the design surface in the normal direction is minimized within the surface.
本構成の製造装置及び成形方法により得られるガラス板成形体は、面内形状偏差が好ましくは0.6mm以下、より好ましくは0.4mm以下である。The glass plate molded body obtained by the manufacturing apparatus and molding method of the present configuration preferably has an in-plane shape deviation of 0.6 mm or less, more preferably 0.4 mm or less.
表1にガラス板の成形条件と、その成形結果を纏めて示す。
図1に示す成形装置を用いて、寸法100×50mm(厚さt=1.1mm)のガラス板(素材:ドラゴントレイル(登録商標))を、自重曲げのみの成形、全面プレス成形、ガラス外周部をプレスするエッジプレス成形のプレス成形のみ、プレス成形及び真空成形とを組み合わせた成形、の各成形法により成形した。
Table 1 shows the forming conditions for the glass sheets and the forming results.
Using the forming apparatus shown in FIG. 1, a glass plate (material: Dragontrail (registered trademark)) having dimensions of 100×50 mm (thickness t=1.1 mm) was formed by each of the following forming methods: forming by self-weight bending only, full-surface press forming, press forming only by edge press forming which presses the outer periphery of the glass, and forming by combining press forming and vacuum forming.
ガラス板の成形形状は、図16の(A)に示す単一の曲率半径を有する試験例1、2と、図16の(B)に示すS字形状の試験例3と、図16の(C)に示すJ字形状の試験例4とした。試験例1の曲率半径Rは2000mm、試験例2の曲率半径Rは800mmである。また、S字形の試験例3の曲率半径は、一方の端部から順にR1が2000mm、R2が100mm、R3が2000mmである。J字形の試験例4は、平坦状から曲率半径Rが50mmの曲面が接続された形状を有する。The formed shapes of the glass sheets were Test Examples 1 and 2 with a single radius of curvature as shown in Figure 16 (A), Test Example 3 with an S-shape as shown in Figure 16 (B), and Test Example 4 with a J-shape as shown in Figure 16 (C). The radius of curvature R of Test Example 1 was 2000 mm, and the radius of curvature R of Test Example 2 was 800 mm. The radii of curvature of the S-shape Test Example 3 were, from one end, R1 2000 mm,
それぞれの成形法により得られた成形体を、成形のタクトタイム、形状精度、面品質に関して評価した。評価基準は以下に示す通りである。・タクトタイム(成形に要する時間)
◎:30s未満
○:30s以上、100s未満
△:100s以上、200s未満
▲:200s以上、500s未満
×:501s以上
The molded bodies obtained by each molding method were evaluated for molding takt time, shape accuracy, and surface quality. The evaluation criteria are as follows: Takt time (time required for molding)
◎: Less than 30 seconds ○: 30 seconds or more, less than 100 seconds △: 100 seconds or more, less than 200 seconds ▲: 200 seconds or more, less than 500 seconds ×: 501 seconds or more
・形状精度(デザイン形状からの偏差)
◎:0.2mm未満
○:0.2mm以上、0.4mm未満
△:0.4mm以上、0.6mm未満
▲:0.6mm以上、0.8mm未満
×:1.0mm以上
- Shape accuracy (deviation from design shape)
◎: Less than 0.2 mm ○: 0.2 mm or more, less than 0.4 mm △: 0.4 mm or more, less than 0.6 mm ▲: 0.6 mm or more, less than 0.8 mm ×: 1.0 mm or more
・面品質(画像処理による計数される欠点の数)
◎:0~5個
○:6~10個
△:11~50個
▲:51~100個
×:101個以上
- Surface quality (number of defects counted using image processing)
◎: 0-5 pieces ○: 6-10 pieces △: 11-50 pieces ▲: 51-100 pieces ×: 101 pieces or more
自重曲げ成形だけの場合、いずれの試験例もタクトタイムを速めることができなかった。
全面プレス成形の場合、ガラス板の全面が成形型と接触するため、成形後のガラス表面の表面粗さが増大して、面品質が低下した。
When only gravity bending was used, the tact time could not be shortened in any of the test examples.
In the case of full-surface press molding, the entire surface of the glass sheet comes into contact with the mold, so that the surface roughness of the glass surface after molding increases, resulting in a deterioration in surface quality.
エッジプレス成形の場合は、単曲形の試験例1,2は、タクトタイム、形状精度が良好で、特に面品質に優れる結果になった。しかし、成形形状が比較的複雑となる試験例3,4では、タクトタイム、形状精度、面品質のいずれもNGとなった。In the case of edge press molding, test examples 1 and 2, which are single-curve shapes, had good cycle time and shape accuracy, and particularly excellent surface quality. However, test examples 3 and 4, which have relatively complex molded shapes, were NG in all respects for cycle time, shape accuracy, and surface quality.
一方、エッジプレス成形でプレス成形と真空成形を組み合わせた場合には、全ての試験例1~4において良好な結果が得られた。On the other hand, when edge press molding combined press molding and vacuum molding, good results were obtained in all test examples 1 to 4.
このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。As such, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is also contemplated by the present invention that the various components of the embodiments may be combined with each other, and that modifications and applications may be made by those skilled in the art based on the descriptions in the specification and well-known technologies, and these are included in the scope of the protection sought.
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) ガラス板を加熱して所望の形状に成形するガラス板の成形装置であって、
少なくとも一部に曲面形状を有する成形面が形成され、前記成形面に前記ガラス板が支持される第1成形型と、
前記第1成形型に型締めされる少なくとも1つの第2成形型と、
前記第1成形型に支持された前記ガラス板を加熱する少なくとも1つの予熱ステージと、
前記第1成形型に対面して前記第2成形型が配置され、加熱された前記ガラス板を前記第1成形型と前記第2成形型との間で成形する少なくとも1つの成形ステージと、
成形後の前記ガラス板を徐冷する少なくとも1つの冷却ステージと、
前記第1成形型を前記予熱ステージ、前記成形ステージ、前記冷却ステージの順に搬送する型搬送部と、を備え、
前記ガラス板は、ガラス形状外周縁よりも内側のガラス中央部、及び前記ガラス中央部の外周から前記ガラス形状外周縁までの間のガラス外周部を有し、
前記成形ステージの前記第2成形型は、前記第1成形型との間で前記ガラス板に前記ガラス外周部だけで接触するガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、第1成形型と第2成形型との間で、ガラス板をガラス外周部だけでプレスするため、第2成形型側のガラス中央部は型面と接触することがない。したがって、ガラス中央部の面品質を高めて成形でき、また、ガラス面に成形型が全面接触するプレス成形と比較して、高い温度での成形が可能となる。これにより、短時間で成形を完了させることができ、タクトタイムを短縮できる。
As described above, the present specification discloses the following:
(1) A glass sheet forming apparatus for heating a glass sheet and forming it into a desired shape, comprising:
a first mold having a molding surface having at least a curved shape at least partially formed thereon, the glass sheet being supported on the molding surface;
At least one second mold clamped to the first mold;
at least one preheating stage for heating the glass sheet supported by the first mold;
at least one forming stage in which the second mold is disposed facing the first mold and the heated glass sheet is formed between the first mold and the second mold;
at least one cooling stage for annealing the glass sheet after forming;
a mold transport unit that transports the first mold to the preheating stage, the molding stage, and the cooling stage in this order;
The glass plate has a glass central portion on the inner side of a glass shape outer peripheral edge, and a glass outer peripheral portion between an outer periphery of the glass central portion and the glass shape outer peripheral edge,
The second mold of the forming stage contacts the glass sheet only at the outer periphery of the glass sheet between the first mold and the second mold.
According to this glass sheet forming device, the glass sheet is pressed between the first mold and the second mold only at the glass periphery, so the center of the glass on the second mold side does not come into contact with the mold surface. Therefore, the surface quality of the center of the glass can be improved and forming can be performed at a higher temperature than in press forming, where the mold contacts the entire surface of the glass surface. This allows forming to be completed in a short time, and shortens the tact time.
(2) 前記第1成形型は、前記成形面に開口する真空成形用の吸引孔を有する(1)に記載のガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、吸引孔からの吸引によってガラス板を成形面に強制的に密着させることができ、ガラス板への成形面の形状転写を、より確実に、しかも高速に実施できる。
(2) The glass sheet forming apparatus according to (1), wherein the first forming mold has a suction hole for vacuum forming that opens to the forming surface.
According to this glass sheet shaping device, the glass sheet can be forcibly brought into close contact with the shaping surface by suction from the suction holes, and the shape of the shaping surface can be transferred to the glass sheet more reliably and at higher speed.
(3) 前記第2成形型は、前記第1成形型に向けて突出する環状の突起部と、前記環状の突起部の内側に配置され、圧空成形用のガスを噴出するガス噴出孔と、を有する(1)又は(2)に記載のガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、ガス噴出孔からのガス圧の供給によってガラス板を成形面に強制的に密着させることができ、ガラス板への成形面の形状転写を、より確実に、しかも高速に実施できる。
(3) The glass sheet forming apparatus according to (1) or (2), wherein the second molding die has an annular protrusion protruding toward the first molding die, and a gas ejection hole disposed inside the annular protrusion and ejecting gas for compressed air forming.
According to this glass sheet forming device, the glass sheet can be forcibly brought into close contact with the forming surface by supplying gas pressure from the gas ejection holes, and the shape of the forming surface can be transferred to the glass sheet more reliably and quickly.
(4) 前記第1成形型は、前記第2成形型の鉛直方向下側に配置された(1)~(3)のいずれか1つに記載のガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、軟化したガラス板を、その自重によって成形面に密着させることができる。
(4) The glass sheet forming apparatus according to any one of (1) to (3), wherein the first mold is disposed vertically below the second mold.
According to this glass sheet forming apparatus, the softened glass sheet can be brought into close contact with the forming surface by its own weight.
(5) 前記予熱ステージに設けられ、前記第1成形型と前記ガラス板とを所望の加熱温度に加熱する昇温用加熱部と、
前記成形ステージに設けられ、前記第2成形型と前記第1成形型の温度を前記加熱温度に保持し、前記ガラス板を所望の成形温度に保持する保温用加熱部と、
前記冷却ステージに設けられ、前記第1成形型と前記ガラス板の温度を、前記第1成形型と前記ガラス板を加熱しながら前記加熱温度より低い温度にする降温用加熱部と、を備える(1)~(4)のいずれか1つに記載のガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、各ステージの温度をそれぞれの加熱部により高精度に設定できる。
(5) a heating unit for increasing temperature, which is provided in the preheating stage and heats the first mold and the glass sheet to a desired heating temperature;
a heat-retaining heating section provided in the forming stage and configured to maintain the temperatures of the second forming mold and the first forming mold at the heating temperature and to maintain the glass sheet at a desired forming temperature;
and a temperature-reducing heating unit that is provided in the cooling stage and that reduces the temperatures of the first mold and the glass sheet to a temperature lower than the heating temperature while heating the first mold and the glass sheet.
According to this glass sheet forming apparatus, the temperature of each stage can be set with high precision by the respective heating parts.
(6) 前記昇温用加熱部、前記保温用加熱部、前記降温用加熱部の少なくともいずれかは、複数の輻射加熱用のランプヒータを熱源とする(5)に記載のガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、複数のランプヒータを駆動することで、きめ細かに加熱制御でき、しかも、輻射熱を利用した加熱によってガラス板と成形型とを均一な温度分布に制御できる。
(6) The glass sheet forming apparatus according to (5), wherein at least one of the temperature increasing heating section, the temperature maintaining heating section, and the temperature decreasing heating section has a plurality of lamp heaters for radiant heating as a heat source.
According to this glass sheet forming apparatus, by driving a plurality of lamp heaters, heating can be precisely controlled, and further, heating using radiant heat can be controlled to provide a uniform temperature distribution in the glass sheet and forming mold.
(7) 前記昇温用加熱部、前記保温用加熱部、前記降温用加熱部の少なくともいずれかは、複数の接触加熱用のステージヒータを熱源とする(5)に記載のガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、接触加熱用のステージヒータを用いることで、高効率で均一な温度制御が行える。
(7) The glass sheet forming apparatus according to (5), wherein at least one of the heating section for increasing temperature, the heating section for maintaining temperature, and the heating section for decreasing temperature has a plurality of stage heaters for contact heating as a heat source.
According to this glass sheet forming apparatus, the use of a stage heater for contact heating enables highly efficient and uniform temperature control.
(8) 前記保温用加熱部と前記降温用加熱部の少なくともいずれかは、前記ステージヒータと前記第1成形型との間に熱拡散板が配置された(7)に記載のガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、熱拡散板を介して第1成形型を加熱するため、ヒータからの熱が熱拡散板の板面内で均一に拡散され、熱拡散板に対面するガラス板や成形型の温度をより均一にできる。
(8) The glass sheet forming apparatus according to (7), wherein at least one of the temperature-maintaining heating section and the temperature-lowering heating section has a heat diffusion plate disposed between the stage heater and the first forming mold.
According to this glass plate forming device, the first forming mold is heated via a heat diffusion plate, so that the heat from the heater is diffused evenly within the surface of the heat diffusion plate, making it possible to make the temperatures of the glass plate and the forming mold facing the heat diffusion plate more uniform.
(9) 前記冷却ステージでは、前記降温用加熱部が前記第1成形型に直接接触しない位置に配置された、(5)~(7)のいずれか1つに記載のガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、降温用加熱部を第1成形型に直接接触させず、輻射熱のみで温度制御することで、より高精度な温度管理が可能となる。
(9) The glass sheet forming apparatus according to any one of (5) to (7), wherein in the cooling stage, the temperature-lowering heating part is disposed at a position not in direct contact with the first forming mold.
According to this glass sheet forming apparatus, the temperature is controlled only by radiant heat without directly contacting the temperature-lowering heating section with the first forming mold, thereby enabling more precise temperature management.
(10) 前記予熱ステージ、前記成形ステージ、前記冷却ステージの少なくともいずれかは、それぞれのステージ外周を囲み、ステージ内に配置される前記第1成形型に支持された前記ガラス板の側方を覆う断熱枠体が配置された(1)~(9)のいずれか1つに記載のガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、断熱枠体で囲まれた領域内が均一な温度に保持される。また、断熱枠体の内外への熱流出入が抑えられるため、加熱による温度制御の応答性が高くなる。
(10) The glass plate shaping device according to any one of (1) to (9), wherein at least one of the preheating stage, the shaping stage, and the cooling stage is provided with a heat insulating frame surrounding the outer periphery of each stage and covering a side of the glass plate supported by the first shaping mold disposed within the stage.
According to this glass sheet forming device, the area surrounded by the insulating frame is kept at a uniform temperature. Also, since the flow of heat into and out of the insulating frame is suppressed, the responsiveness of temperature control by heating is improved.
(11) 前記予熱ステージ、前記成形ステージ、前記冷却ステージの全てに、前記断熱枠体が配置され、
前記予熱ステージ、前記成形ステージ、前記冷却ステージを内部空間に収容するチャンバを備える(10)に記載のガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、各ステージにおける温度制御を正確に実施でき、成形後のガラス板の品質を向上できる。また、チャンバにより各断熱枠体の熱流出入が更に抑えられ、断熱枠体で囲まれた領域内をより均一な温度にできる。
(11) The heat insulating frame is disposed in all of the preheating stage, the molding stage, and the cooling stage,
The glass sheet forming apparatus according to claim 10, further comprising a chamber that accommodates the preheating stage, the forming stage, and the cooling stage in its internal space.
According to this glass sheet forming device, the temperature at each stage can be accurately controlled, improving the quality of the formed glass sheet. In addition, the chamber further suppresses the flow of heat in and out of each thermal insulation frame, making it possible to make the temperature within the area surrounded by the thermal insulation frame more uniform.
(12) 前記チャンバの内部空間は、不活性ガスで満たされる(11)に記載のガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、成形時にガラス板に悪影響を及ぼすガスのガス濃度を低下でき、ガラス板の変質を防止できる。
(12) The glass sheet forming apparatus according to (11), wherein the internal space of the chamber is filled with an inert gas.
According to this glass sheet forming apparatus, the gas concentration of gases that adversely affect the glass sheet during forming can be reduced, and deterioration of the glass sheet can be prevented.
(13) 前記第1成形型及び前記第2成形型は、カーボン製である(1)~(12)のいずれか1つに記載のガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、カーボン製の成形型にすることで、型の軽量化、高寿命化が図れる。
(13) The glass sheet forming apparatus according to any one of (1) to (12), wherein the first forming die and the second forming die are made of carbon.
According to this glass sheet forming apparatus, the forming mold is made of carbon, which makes the mold lighter and increases its lifespan.
(14) 複数の前記予熱ステージが前記第1成形型の搬送方向に沿って配置され、前記搬送方向に沿って段階的に前記予熱ステージの加熱温度が高く設定される(1)~(13)のいずれか1つに記載のガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、各予熱ステージで均一な温度分布状態にしながら段階的に加熱を進められるため、1つの予熱ステージで所望の目標加熱温度まで加熱する場合と比較して、加熱途中の温度ムラを小さくできる。
(14) The glass sheet forming apparatus according to any one of (1) to (13), wherein a plurality of the preheating stages are arranged along a transport direction of the first mold, and the heating temperatures of the preheating stages are set to be higher in stages along the transport direction.
According to this glass plate forming apparatus, heating can be carried out in stages while maintaining a uniform temperature distribution at each preheating stage, so that temperature unevenness during heating can be reduced compared to when heating to the desired target heating temperature at a single preheating stage.
(15) 複数の前記冷却ステージが前記第1成形型の搬送方向に沿って配置され、前記搬送方向に沿って段階的に前記冷却ステージの加熱温度が低く設定される(1)~(14)のいずれか1つに記載のガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、各冷却ステージで均一な温度分布状態にしながら段階的に冷却を進められるため、1つの冷却ステージで所望の温度まで冷却する場合と比較して、冷却途中の温度ムラを小さくできる。
(15) The glass sheet forming apparatus according to any one of (1) to (14), wherein a plurality of the cooling stages are arranged along a transport direction of the first mold, and the heating temperatures of the cooling stages are set to be lower in stages along the transport direction.
According to this glass plate forming device, cooling can be carried out in stages while maintaining a uniform temperature distribution in each cooling stage, so that temperature unevenness during cooling can be reduced compared to when cooling to the desired temperature in a single cooling stage.
(16) 前記予熱ステージ、前記成形ステージ、前記冷却ステージに沿って複数の前記第1成形型が配置され、
前記型搬送部は、複数の前記第1成形型を、前記予熱ステージ、前記成形ステージ、前記冷却ステージのそれぞれに同時に搬入及び搬出させる(1)~(15)のいずれか1つに記載のガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、一度に複数の第1成形型とガラス板とを搬送できるため、成形効率を高めて、スループットを向上できる。
(16) A plurality of the first molds are arranged along the preheating stage, the molding stage, and the cooling stage,
The mold transport unit simultaneously transports a plurality of the first molds to and from the preheating stage, the molding stage, and the cooling stage, respectively.
According to this glass sheet shaping device, a plurality of first shaping dies and glass sheets can be transported at one time, so that shaping efficiency can be increased and throughput can be improved.
(17) 前記型搬送部の前記第1成形型の搬送方式がウォーキングビーム方式である(16)に記載のガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、搬送機構が複雑化せず、安定した第1成形型の搬送が可能となる。
(17) The glass sheet forming apparatus according to (16), wherein a conveying method of the first forming mold in the mold conveying section is a walking beam method.
According to this glass sheet forming apparatus, the transport mechanism is not complicated, and the first forming mold can be transported stably.
(18) 前記予熱ステージと、前記成形ステージと、前記冷却ステージとを含む複数の成形ラインを備え、
前記成形ラインのそれぞれは、前記予熱ステージに前記第1成形型と成形前の前記ガラス板とが搬入されるローディング部と、前記冷却ステージから前記第1成形型と成形後の前記ガラス板とが搬出されるアンローディング部と、を更に備え、
いずれかの前記成形ラインの前記ローディング部と、当該成形ラインとは異なる他の成形ラインの前記アンローディング部とが接続されて、前記第1成形型が複数の前記成形ラインで循環して使用される(16)又は(17)に記載のガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、複数の成形ラインで第1成形型を共通に循環させることで、設備コストを低減でき、第1成形型の温度を目標加熱温度から大きく低下するのを抑制できる。これにより、第1成形型の熱ストレスを軽減できる。また、加熱エネルギの増加が抑えられ、ランニングコストを低減できる。
(18) A molding system comprising a plurality of molding lines including the preheating stage, the molding stage, and the cooling stage,
Each of the forming lines further includes a loading section in which the first forming mold and the glass sheet before forming are carried into the preheating stage, and an unloading section in which the first forming mold and the glass sheet after forming are carried out from the cooling stage,
The glass sheet forming apparatus according to (16) or (17), wherein the loading section of any one of the forming lines is connected to the unloading section of another forming line different from the one forming line, and the first forming mold is circulated and used among the multiple forming lines.
According to this glass sheet forming device, the first forming mold is commonly circulated among a plurality of forming lines, thereby reducing equipment costs and preventing the temperature of the first forming mold from dropping significantly from the target heating temperature. This reduces thermal stress on the first forming mold. In addition, an increase in heating energy is suppressed, thereby reducing running costs.
(19) 前記ローディング部と前記アンローディング部における、前記第1成形型の上に前記ガラス板を受け渡す際の前記第1成形型の温度は300℃以上である、(18)に記載のガラス板の成形装置。
このガラス板の成形装置によれば、300℃以上の高温状態のままガラス板の受け渡しを実施するため、常温近くで受け渡しする場合と比較して、ガラス板の加熱時間や冷却時間を短縮でき、成形のタクトタイムをより短縮できる。
(19) The glass sheet shaping apparatus according to (18), wherein a temperature of the first shaping mold is 300° C. or higher when the glass sheet is transferred onto the first shaping mold in the loading section and the unloading section.
According to this glass sheet forming device, the glass sheet is transferred while still in a high-temperature state of 300°C or higher, so that the heating time and cooling time of the glass sheet can be shortened compared to when the glass sheet is transferred at near room temperature, and the forming tact time can be further shortened.
本出願は、2019年2月8日出願の日本特許出願(特願2019-21561)に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。 This application is based on a Japanese patent application (Patent Application No. 2019-21561) filed on February 8, 2019, the contents of which are incorporated by reference into this application.
11 予熱ステージ
13 成形ステージ
15 冷却ステージ
17,17A ガラス板
17a 外周縁
23 下型(第1成形型)
25,25A 上型(第2成形型)
27 チャンバ
35 上部ヒータ(昇温用加熱部)
36 ランプヒータ
41 熱拡散板
43 下部ヒータ(昇温用加熱部)
51,53,55 断熱枠体
63A,63B 型搬送部
65 熱拡散板
67 上部ヒータ(降温用加熱部)
73 熱拡散板
75 下部ヒータ(降温用加熱部)
81 熱拡散板
83 上部ヒータ(保温用加熱部)
91 熱拡散板
93 下部ヒータ(保温用加熱部)
100 成形装置
111 成形面
113 突起部
113a 傾斜面
115 吸引孔
121 ガラス中央部
121a 中央部外周
123 ガラス外周部
125 ガス噴出孔
131 下型(第1成形型)
135 上型(第2成形型)
141 第1成形ライン(成形ライン)
143 第2成形ライン(成形ライン)
11
25, 25A Upper mold (second molding mold)
27
36
51, 53, 55: Insulating
73
81
91
100
135 Upper mold (second molding mold)
141 First molding line (molding line)
143 Second molding line (molding line)
Claims (19)
少なくとも一部に曲面形状を有する成形面が形成され、前記成形面に前記ガラス板が支持される第1成形型と、
前記第1成形型に型締めされる少なくとも1つの第2成形型と、
前記第1成形型に支持された前記ガラス板を加熱する少なくとも1つの予熱ステージと、
前記第1成形型に対面して前記第2成形型が配置され、加熱された前記ガラス板を前記第1成形型と前記第2成形型との間で成形する少なくとも1つの成形ステージと、
成形後の前記ガラス板を徐冷する少なくとも1つの冷却ステージと、
前記第1成形型を前記予熱ステージ、前記成形ステージ、前記冷却ステージの順に搬送する型搬送部と、を備え、
前記ガラス板は、ガラス形状外周縁よりも内側のガラス中央部、及び前記ガラス中央部の外周から前記ガラス形状外周縁までの間のガラス外周部を有し、
前記成形ステージの前記第2成形型は、前記第1成形型との間で前記ガラス板に前記ガラス外周部だけで接触し、且つ、前記第1成形型及び前記第2成形型は、前記ガラス板の前記ガラス外周部をプレス成形した後で、前記ガラス中央部を前記第1成形型に密着させる成形面を有する、ガラス板の成形装置。 A glass sheet forming apparatus for heating a glass sheet and forming it into a desired shape,
a first mold having a molding surface having at least a curved shape at least partially formed thereon, the glass sheet being supported on the molding surface;
At least one second mold clamped to the first mold;
at least one preheating stage for heating the glass sheet supported by the first mold;
at least one forming stage in which the second mold is disposed facing the first mold and the heated glass sheet is formed between the first mold and the second mold;
at least one cooling stage for annealing the glass sheet after forming;
a mold transport unit that transports the first mold to the preheating stage, the molding stage, and the cooling stage in this order;
The glass plate has a glass central portion on the inner side of a glass shape outer peripheral edge, and a glass outer peripheral portion between an outer periphery of the glass central portion and the glass shape outer peripheral edge,
a second mold of the molding stage contacts the glass plate only at the outer periphery of the glass between the first mold and the second mold, and the first mold and the second mold have molding surfaces that bring the central portion of the glass into close contact with the first mold after the outer periphery of the glass of the glass plate is press-molded .
前記成形ステージに設けられ、前記第2成形型と前記第1成形型の温度を前記加熱温度に保持し、前記ガラス板を所望の成形温度に保持する保温用加熱部と、
前記冷却ステージに設けられ、前記第1成形型と前記ガラス板の温度を、前記第1成形型と前記ガラス板を加熱しながら前記加熱温度より低い温度にする降温用加熱部と、を備える請求項1~4のいずれか1項に記載のガラス板の成形装置。 a heating section for increasing temperature, the heating section being provided in the preheating stage and configured to heat the first mold and the glass sheet to a desired heating temperature;
a heat-retaining heating unit provided in the forming stage and configured to maintain the temperatures of the second forming mold and the first forming mold at the heating temperature and to maintain the glass sheet at a desired forming temperature;
and a temperature-reducing heating unit provided in the cooling stage to reduce the temperatures of the first mold and the glass sheet to a temperature lower than the heating temperature while heating the first mold and the glass sheet. The glass sheet forming device according to any one of claims 1 to 4.
前記予熱ステージ、前記成形ステージ、前記冷却ステージを内部空間に収容するチャンバを備える請求項10に記載のガラス板の成形装置。 The heat insulating frame is disposed in all of the preheating stage, the molding stage, and the cooling stage,
The glass sheet forming apparatus according to claim 10 , further comprising a chamber that houses the preheating stage, the forming stage, and the cooling stage in an internal space thereof.
前記型搬送部は、複数の前記第1成形型を、前記予熱ステージ、前記成形ステージ、前記冷却ステージのそれぞれに同時に搬入及び搬出させる請求項1~15のいずれか1項に記載のガラス板の成形装置。 a plurality of the first molds are arranged along the preheating stage, the molding stage, and the cooling stage;
The glass sheet forming apparatus according to any one of claims 1 to 15, wherein the mold transport unit simultaneously transports a plurality of the first molds to and from the preheating stage, the forming stage, and the cooling stage.
前記成形ラインのそれぞれは、前記予熱ステージに前記第1成形型と成形前の前記ガラス板とが搬入されるローディング部と、前記冷却ステージから前記第1成形型と成形後の前記ガラス板とが搬出されるアンローディング部と、を更に備え、
いずれかの前記成形ラインの前記ローディング部と、当該成形ラインとは異なる他の成形ラインの前記アンローディング部とが接続されて、前記第1成形型が複数の前記成形ラインで循環して使用される請求項16又は17に記載のガラス板の成形装置。 a plurality of molding lines including the preheating stage, the molding stage, and the cooling stage;
Each of the forming lines further includes a loading section in which the first forming mold and the glass sheet before forming are carried into the preheating stage, and an unloading section in which the first forming mold and the glass sheet after forming are carried out from the cooling stage,
18. The glass sheet forming apparatus according to claim 16, wherein the loading section of any one of the forming lines is connected to the unloading section of another forming line different from the one forming line, and the first forming mold is circulated and used among the multiple forming lines.
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