JP2017014069A - ガラス物品の製造装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】牽引ローラとの接触によるガラスリボンの損傷を抑えることができるガラス物品の製造装置を提供する。【解決手段】ガラスリボン製造装置11は、ガラスリボンGを流下成形する成形部12と、その成形部12の下方に設けられた、ガラスリボンGを牽引するローラ群Rとを備えている。そして、ローラ群Rにおいて、第1牽引ローラ13の下流側には、該第1牽引ローラ13よりも最大硬度が低く設定された第2牽引ローラ14が配設される。また、その第2牽引ローラ14の下流側には、該第2牽引ローラ14よりも最大硬度が低く設定された第3牽引ローラ15が配設される。【選択図】図1

Description

本発明は、例えばオーバーフローダウンドロー法にてガラスリボン(帯状ガラス)を製造するガラス物品の製造装置に関するものである。
従来、ガラスリボンを製造するガラスリボン製造装置は、溶融ガラスを帯状に成形するための成形部を備え、その成形部から流下されるガラスリボンは、該ガラスリボンの流下方向に沿って複数配設された牽引ローラにて牽引されるように構成されている(例えば特許文献1参照)。また、ガラスリボンは、牽引ローラによって牽引される過程で徐々に冷却され、切断工程等の後工程に搬送されるようになっている。
特許第4753067号公報
上記のようなガラスリボン製造装置では、ガラスリボンが牽引ローラによって牽引される過程で徐々に冷却されて粘度が高くなっていく(つまり徐々に固化される)ため、ガラスリボンが牽引ローラとの接触によって損傷してしまうおそれがあった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、牽引ローラとの接触によるガラスリボンの損傷を抑えることができるガラス物品の製造装置を提供することにある。
上記課題を解決するガラス物品の製造装置は、成形部から流下成形されるガラスリボンを複数の牽引ローラにて牽引するガラス物品の製造装置において、前記複数の牽引ローラは、上流側牽引ローラと、前記上流側牽引ローラよりも下流側に配置され、前記上流側牽引ローラよりも硬度が低く設定された下流側牽引ローラとを備えている。
この構成によれば、下流側牽引ローラの硬度が上流側牽引ローラの硬度よりも低く設定される。これにより、ガラスリボンにおいて温度が低く損傷しやすい下流側の部分を、硬度の低い下流側牽引ローラで牽引する構成とでき、その結果、牽引ローラとの接触によるガラスリボンの損傷を抑えることができる。
上記課題を解決するガラス物品の製造装置は、成形部から流下成形されるガラスリボンを複数の牽引ローラにて牽引するガラス物品の製造装置において、前記複数の牽引ローラは、上流側牽引ローラと、前記上流側牽引ローラよりも下流側に配置された下流側牽引ローラとを備え、前記下流側牽引ローラは、前記上流側牽引ローラと同一材質にて構成され、且つ前記上流側牽引ローラよりも嵩密度が低く設定されている。
この構成によれば、下流側牽引ローラの嵩密度が上流側牽引ローラの嵩密度よりも低く設定される。そして、下流側牽引ローラと上流側牽引ローラとは同一材質にて構成されることから、嵩密度が低いほど硬度も低くなるため、ガラスリボンにおいて温度が低く損傷しやすい下流側の部分を、硬度の低い下流側牽引ローラで牽引する構成とでき、その結果、牽引ローラとの接触によるガラスリボンの損傷を抑えることができる。
また、ガラスリボンの温度が上流側ほど高い等の理由から、下流側牽引ローラよりも上流側牽引ローラの方が摩耗しやすい傾向がある。また、上記のように下流側牽引ローラと上流側牽引ローラを互いに同一材質で構成した場合には、硬度(嵩密度)が高いほど耐摩耗性の点で有利と言える。このため、上流側牽引ローラの嵩密度が下流側牽引ローラの嵩密度よりも高く設定されることで、上記のようにガラスリボンの損傷を抑えつつも、上流側牽引ローラの摩耗を抑えることができる。
上記ガラス物品の製造装置において、前記上流側牽引ローラ及び前記下流側牽引ローラは、前記成形部から流下成形される前記ガラスリボンの温度が歪点となる位置の上下にそれぞれ配設されたことが好ましい。
この構成によれば、ガラスリボンにおいて特に損傷しやすい状態となっている歪点以下の部分を、硬度(嵩密度)が低い下流側牽引ローラで牽引する構成とできるため、ガラスリボンの損傷をより好適に抑制することができる。
上記ガラス物品の製造装置において、前記上流側牽引ローラ及び前記下流側牽引ローラは、軸方向に積層した複数の円盤部材を該軸方向に圧縮して形成されたことが好ましい。
この構成によれば、上流側及び下流側牽引ローラの成形時において複数の円盤部材に与える軸方向への圧縮度の高低によって、上流側及び下流側牽引ローラの嵩密度の調整が可能となるため、上流側及び下流側牽引ローラの嵩密度、ひいては硬度の調整が容易となる。
本発明のガラス物品の製造装置によれば、牽引ローラとの接触によるガラスリボンの損傷を抑えることができる。
(a)は、実施形態のガラスリボン製造装置を示す概略構成図であり、(b)は、同ガラスリボン製造装置の模式断面図である。 牽引ローラにおいて表面硬度の測定について説明するための模式斜視図である。 別例の牽引ローラを説明するための模式斜視図である。
以下、ガラス物品の一例としてガラスリボン(帯状ガラス)を製造する製造装置の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張又は簡略化して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。
図1(a)及び図1(b)に示すように、ガラスリボン製造装置11は、ダウンドロー法を用いてガラスリボンGを成形する成形部12を備えている。本実施形態のガラスリボン製造装置11は、ダウンドロー法の一種であるオーバーフローダウンドロー法を用いてガラスリボンGを製造する装置である。なお、ガラスリボンGの用途としては、例えば、ディスプレイ用途、タッチパネル用途、光電変換パネル用途、電子デバイス用途、窓ガラス用途、建材用途、及び車両用途が挙げられる。
図1(b)に示すように、ガラスリボン製造装置11の成形部12は、溶融ガラスMGをオーバーフローさせる溝12aと、オーバーフローした溶融ガラスMGの流下を案内する第1案内面12b及び第2案内面12cとを有している。第2案内面12cは、第1案内面12bの反対側に位置し、第1案内面12bと第2案内面12cとに沿って流下した溶融ガラスMGが成形部12の下端で融合されることによりガラスリボンGが成形される。
成形部12の下方には図示しない徐冷炉が設けられている。成形部12から流下するガラスリボンGは、その徐冷炉内において、下流側に向かうにつれて所定の温度勾配で徐冷されるよう温度制御されている。
図1(a)及び図1(b)に示すように、ガラスリボン製造装置11は、成形部12の下方に配置された前記徐冷炉内に、複数の牽引ローラからなるローラ群Rを備えている。ローラ群Rは、ガラスリボンGの流下方向Zの上流側から順に、第1牽引ローラ13、第2牽引ローラ14及び第3牽引ローラ15を備えている。
第1牽引ローラ13は、ガラスリボンGの幅方向Xの両端部をそれぞれ厚み方向Yに挟み込むものであって、該ガラスリボンGの幅方向Xの両端部に一対ずつで計4つ設けられている。なお、本実施形態では、第1牽引ローラ13は、ガラスリボンGの表側及び裏側の2つずつがそれぞれ1本の回転軸16で一体回転可能に連結されている。各第1牽引ローラ13には、回転軸16を介して図示しないモータからの回転駆動力が付与される構成となっており、該モータの駆動によって第1牽引ローラ13が回転駆動されるようになっている。
第1牽引ローラ13の次段の第2牽引ローラ14も同様に、ガラスリボンGの幅方向Xの両端部をそれぞれ厚み方向Yに挟み込むものであって、該ガラスリボンGの幅方向Xの両端部に一対ずつで計4つ設けられている。なお、本実施形態では、第2牽引ローラ14は、ガラスリボンGの表側及び裏側の2つずつがそれぞれ1本の回転軸17で一体回転可能に連結されている。各第2牽引ローラ14には、回転軸17を介して図示しないモータからの回転駆動力が付与される構成となっており、該モータの駆動によって第2牽引ローラ14が回転駆動されるようになっている。
第2牽引ローラ14の次段の第3牽引ローラ15も同様に、ガラスリボンGの幅方向Xの両端部をそれぞれ厚み方向Yに挟み込むものであって、該ガラスリボンGの幅方向Xの両端部に一対ずつで計4つ設けられている。なお、本実施形態では、第3牽引ローラ15は、ガラスリボンGの表側及び裏側の2つずつがそれぞれ1本の回転軸18で一体回転可能に連結されている。各第3牽引ローラ15には、回転軸18を介して図示しないモータからの回転駆動力が付与される構成となっており、該モータの駆動によって第3牽引ローラ15が回転駆動されるようになっている。
上記の第1〜第3牽引ローラ13〜15は、ガラスリボンGの幅方向Xの両端部を挟んだ状態でモータの駆動により回転することで、ガラスリボンGを流下方向Zに牽引する。なお、第1〜第3牽引ローラ13〜15にて流下方向Zに牽引されたガラスリボンGは、切断工程等の後工程に搬送される。
次に、各牽引ローラ13〜15の表面硬度に基づく配置について説明する。
各牽引ローラ13〜15において、表面硬度を複数点で測定し、その複数の測定結果の中から各牽引ローラ13〜15毎の表面硬度の最大値を割り出す。そして、各牽引ローラ13〜15における表面硬度の最大値を牽引ローラ13〜15毎の最大硬度として、最大硬度が上流側から順に低くなるように各牽引ローラ13〜15を配置している。なお、本実施形態では、各牽引ローラ13〜15の表面硬度の測定に接触式又は非接触式の硬度計を用い、各牽引ローラ13〜15の幅方向(回転軸方向)及び周方向に沿った複数の測定点Pで測定する(図2参照)。
ここで、第1牽引ローラ13の最大硬度をH1、第2牽引ローラ14の最大硬度をH2、第3牽引ローラ15の最大硬度をH3としたとき、H1>H2>H3を満たすように構成されている。つまり、各牽引ローラ13〜15の最大硬度をHn(ただし、最上段の牽引ローラから順にn=1,2,3)として、Hn≧Hn+1、かつ、最上段の第1牽引ローラ13の最大硬度H1>最下段の第3牽引ローラ15の最大硬度H3を満たすように各牽引ローラ13〜15が配設される。これにより、第2及び第3牽引ローラ14,15の最大硬度H2,H3が、それぞれの前段の第1及び第2牽引ローラ13,14の最大硬度H1,H2の最大硬度を上回ることがなく、また、最下段の第3牽引ローラ15の最大硬度H3が最上段の第1牽引ローラ13の最大硬度H1よりも低くなるように構成される。
なお、本実施形態では、ガラスリボンGが歪点に達する位置(歪点位置SP)が、第2牽引ローラ14と第3牽引ローラ15との間に設定されている。言い換えると、第2牽引ローラ14及び第3牽引ローラ15は、前記歪点位置SPの上下にそれぞれ配設されている。
次に、本実施形態の作用について説明する。
成形部12から流下成形されたガラスリボンGは、第1〜第3牽引ローラ13〜15にて下方に牽引されるとともに、この牽引ローラ13〜15によって牽引される過程で徐々に冷却されて粘度が高くなっていく。つまり、ガラスリボンGは、下流側ほど温度が低く硬い状態となり、外力によって損傷を受けやすい状態となっている。そこで、本実施形態では、第1〜第3牽引ローラ13〜15の最大硬度H1,H2,H3がH1>H2>H3となる、つまり、下流側の牽引ローラほど最大硬度が低くなるように各牽引ローラ13〜15が配設されている。これにより、下方に牽引されるにつれて徐々に高くなるガラスリボンGの粘度(硬さ)に応じた各牽引ローラ13〜15の硬度設定となるため、各牽引ローラ13〜15がガラスリボンGを挟持して牽引する際に、該ガラスリボンGに損傷を与えてしまうことが抑制されるようになっている。
また、本実施形態では、各牽引ローラ13〜15の中で最大硬度が最も低い第3牽引ローラ15のみがガラスリボンGの歪点位置SPよりも下流側に配置されている。これにより、ガラスリボンGにおいて特に損傷しやすい状態となっている歪点位置SP以下の部分を、最大硬度が低い第3牽引ローラ15で牽引する構成とできるため、ガラスリボンGの損傷をより好適に抑制することができる。
次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
(1)成形部12の下方に設けられたローラ群Rにおいて、上流側牽引ローラとしての第1牽引ローラ13の下流側には、該第1牽引ローラ13よりも最大硬度が低く設定された下流側牽引ローラとしての第2牽引ローラ14が配設される。また、上流側牽引ローラとしての第2牽引ローラ14の下流側には、該第2牽引ローラ14よりも最大硬度が低く設定された下流側牽引ローラとしての第3牽引ローラ15が配設される。これにより、ガラスリボンGにおいて温度が低く損傷しやすい下流側の部分を、硬度の低い第2及び第3牽引ローラ14,15で牽引する構成とでき、その結果、牽引ローラ13〜15との接触によるガラスリボンGの損傷を抑えることができる。
(2)第2牽引ローラ14及び第3牽引ローラ15は、成形部12から流下成形されるガラスリボンGの温度が歪点となる位置(歪点位置SP)の上下にそれぞれ配設される。これにより、ガラスリボンGにおいて特に損傷しやすい状態となっている歪点位置SP以下の部分を、最大硬度が低い第3牽引ローラ15で牽引する構成とできるため、ガラスリボンGの損傷をより好適に抑制することができる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、第1〜第3牽引ローラ13〜15の最大硬度H1,H2,H3がH1>H2>H3を満たすように構成したが、Hn≧Hn+1、かつ、H1>H3を満たしていれば、上記実施形態以外の態様に変更してもよい。つまり、第1〜第3牽引ローラ13〜15の最大硬度H1,H2,H3の関係がH1=H2>H3、又はH1>H2=H3となるように構成してもよい。なお、これらの場合、各牽引ローラ13〜15の中で、前後で最大硬度が異なる牽引ローラ間に前記歪点位置SPが設定されることが好ましい。つまり、H1=H2>H3の場合には、第2牽引ローラ14と第3牽引ローラ15との間に歪点位置SPが設定されることが好ましく、H1>H2=H3の場合には、第1牽引ローラ13と第2牽引ローラ14との間に歪点位置SPが設定されることが好ましい。
・上記実施形態では特に言及していないが、第1〜第3牽引ローラ13〜15は互いに同一材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。なお、各牽引ローラ13〜15の構成としては、繊維状部材を円筒状に成形し、その外周面を薬液で固化させた構成や、図3に示すように、耐熱性に優れた材質からなる円盤部材20を軸方向に複数並べ該軸方向に圧縮して形成した構成が考えられる。
また、第1〜第3牽引ローラ13〜15の材質を同一とする場合には、嵩密度と硬度とに相関がある、つまり、嵩密度が高いほど硬度も高くなる。このため、上記実施形態のような表面硬度の測定を行わずとも、各牽引ローラ13〜15の嵩密度を把握することで、各牽引ローラ13〜15の硬度(少なくとも表面の硬度)が下流側で低くなるように配置することが可能となる。
詳しくは、成形部12の下方に設けられたローラ群Rにおいて、第1牽引ローラ13の下流側には、該第1牽引ローラ13よりも嵩密度が低く設定された第2牽引ローラ14が配設される。また、その第2牽引ローラ14の下流側には、該第2牽引ローラ14よりも嵩密度が低く設定された第3牽引ローラ15が配設される。これにより、ガラスリボンGにおいて温度が低く損傷しやすい下流側の部分を、嵩密度ひいては硬度の低い第2及び第3牽引ローラ14,15で牽引する構成とでき、その結果、牽引ローラ13〜15との接触によるガラスリボンGの損傷を抑えることができる。
また、このように、第1〜第3牽引ローラ13〜15を互いに同一材質で構成した場合には、硬度(嵩密度)が高いほど耐摩耗性の点で有利と言える。また、ガラスリボンGの温度が上流側ほど高い等の理由から、各牽引ローラ13〜15は上流側のものほど摩耗しやすい傾向がある。つまり、上流側の牽引ローラ13〜15ほど硬度(嵩密度)を高く設定することで、摩耗を抑える点においても好適な構成となる。
また、各牽引ローラ13〜15が同一材質の場合、各牽引ローラ13〜15の嵩密度をDn(ただし、最上段の牽引ローラから順にn=1,2,3)として、Dn≧Dn+1、かつ、最上段の第1牽引ローラ13の嵩密度D1>最下段の第3牽引ローラ15の嵩密度D3を満たすように各牽引ローラ13〜15を配設することが好ましい。換言すれば、第2及び第3牽引ローラ14,15の嵩密度D2,D3が、それぞれの前段の第1及び第2牽引ローラ13,14の嵩密度D1,D2の嵩密度を上回ることがなく、また、最下段の第3牽引ローラ15の嵩密度D3が最上段の第1牽引ローラ13の嵩密度D1よりも低くなるように配設することが好ましい。これにより、各牽引ローラ13〜15で下方に牽引されるにつれて徐々に高くなるガラスリボンGの粘度(硬さ)に応じた各牽引ローラ13〜15の硬度設定とすることが可能となり、その結果、牽引ローラ13〜15との接触によるガラスリボンGの損傷を抑えることができる。
また、各牽引ローラ13〜15を同一材質とする場合には、各牽引ローラ13〜15を上記の図3に示した構成、即ち、複数の円盤部材20を軸方向に圧縮して形成した構成とすることが好ましい。同構成では、各円盤部材20の軸方向への圧縮度が高いほど嵩密度が高くなる。つまり、各牽引ローラ13〜15の成形時において複数の円盤部材20に与える軸方向への圧縮度の高低によって各牽引ローラ13〜15の嵩密度の調整が可能となるため、各牽引ローラ13〜15の嵩密度、ひいては硬度の調整が容易となる。
・上記実施形態では、成形部12から流下成形されるガラスリボンGを牽引する牽引ローラの構成を、第1〜第3牽引ローラ13〜15からなる3段構成としたが、これに特に限定されるものではなく、2段又は4段以上の構成としてもよい。
・上記実施形態では、各第1牽引ローラ13は、表面側及び裏面側でそれぞれ1本の回転軸16によって一体回転する例を示したが、これ以外に例えば、各第1牽引ローラ13を個別の回転軸により所謂片持ち状態で回転させてもよい。また、第2及び第3牽引ローラ14,15についても同様に変更可能である。
・上記実施形態のガラス物品の製造装置11において、第1牽引ローラ13よりも流下方向Zの上流側に、ガラスリボンGの成形や冷却を行う冷却ローラ等を設けることもできる。
・上記実施形態では、ガラス物品の製造装置11は、オーバーフローダウンドロー法を用いてガラスリボンGを成形する成形部12を備えているが、オーバーフローダウンドロー法に限定されず、例えば、スロットダウンドロー法やリドロー法等のガラスを流下成形する成形部に変更することもできる。
・上記の実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
(イ)成形部から流下成形されるガラスリボンを複数の牽引ローラにて牽引するガラス物品の製造装置において、
複数(m個)の前記牽引ローラの硬度をHn(ただし、最上段の牽引ローラから順にn=1,2,…,m)として、
Hn≧Hn+1、かつ、最上段の牽引ローラの硬度H1>最下段の牽引ローラの硬度Hm
を満たすように前記各牽引ローラが配設されていることを特徴とするガラス物品の製造装置。
この構成によれば、任意の牽引ローラの硬度がその前段の牽引ローラの硬度を上回ることがなく、また、最下段の牽引ローラの硬度Hmが最上段の牽引ローラの硬度H1よりも低くなるように各牽引ローラが配設される。これにより、各牽引ローラで下方に牽引されるにつれて徐々に高くなるガラスリボンの粘度(硬さ)に応じた各牽引ローラの硬度設定とすることが可能となり、その結果、牽引ローラとの接触によるガラスリボンの損傷を抑えることができる。
(ロ)成形部から流下成形されるガラスリボンを複数の牽引ローラにて牽引するガラス物品の製造装置において、
前記各牽引ローラは、互いに同一材質にて構成されるものであり、
複数(m個)の前記牽引ローラの嵩密度をDn(ただし、最上段の牽引ローラから順にn=1,2,…,m)として、
Dn≧Dn+1、かつ、最上段の牽引ローラの嵩密度D1>最下段の牽引ローラの嵩密度Dm
を満たすように前記各牽引ローラが配設されていることを特徴とするガラス物品の製造装置。
この構成によれば、任意の牽引ローラの嵩密度がその前段の牽引ローラの嵩密度を上回ることがなく、また、最下段の牽引ローラの嵩密度Dmが最上段の牽引ローラの嵩密度D1よりも低くなるように各牽引ローラが配設される。そして、各牽引ローラの材質が同一であることから嵩密度が高いほど硬度も高くなるため、各牽引ローラで下方に牽引されるにつれて徐々に高くなるガラスリボンの粘度(硬さ)に応じた各牽引ローラの硬度設定とすることが可能となり、その結果、牽引ローラとの接触によるガラスリボンの損傷を抑えることができる。
11…ガラスリボン製造装置(ガラス物品の製造装置)、12…成形部、13…第1牽引ローラ、14…第2牽引ローラ、15…第3牽引ローラ、20…円盤部材、G…ガラスリボン、SP…歪点位置。

Claims (5)

  1. 成形部から流下成形されるガラスリボンを複数の牽引ローラにて牽引するガラス物品の製造装置において、
    前記複数の牽引ローラは、
    上流側牽引ローラと、
    前記上流側牽引ローラよりも下流側に配置され、前記上流側牽引ローラよりも硬度が低く設定された下流側牽引ローラと
    を備えたことを特徴とするガラス物品の製造装置。
  2. 前記上流側牽引ローラ及び前記下流側牽引ローラは、前記成形部から流下成形される前記ガラスリボンの温度が歪点となる位置の上下にそれぞれ配設されたことを特徴とする請求項1に記載のガラス物品の製造装置。
  3. 成形部から流下成形されるガラスリボンを複数の牽引ローラにて牽引するガラス物品の製造装置において、
    前記複数の牽引ローラは、
    上流側牽引ローラと、
    前記上流側牽引ローラよりも下流側に配置された下流側牽引ローラとを備え、
    前記下流側牽引ローラは、前記上流側牽引ローラと同一材質にて構成され、且つ前記上流側牽引ローラよりも嵩密度が低く設定されたことを特徴とするガラス物品の製造装置。
  4. 前記上流側牽引ローラ及び前記下流側牽引ローラは、前記成形部から流下成形される前記ガラスリボンの温度が歪点となる位置の上下にそれぞれ配設されたことを特徴とする請求項3に記載のガラス物品の製造装置。
  5. 前記上流側牽引ローラ及び前記下流側牽引ローラは、軸方向に積層した複数の円盤部材を該軸方向に圧縮して形成されたことを特徴とする請求項3又は4に記載のガラス物品の製造装置。
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