JPS62850B2 - - Google Patents

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JPS62850B2
JPS62850B2 JP54016740A JP1674079A JPS62850B2 JP S62850 B2 JPS62850 B2 JP S62850B2 JP 54016740 A JP54016740 A JP 54016740A JP 1674079 A JP1674079 A JP 1674079A JP S62850 B2 JPS62850 B2 JP S62850B2
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JP
Japan
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glass
laser
glass sheet
nozzle
gas
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JP54016740A
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JPS55109237A (en
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Kyoshi Inoe
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Japan Kinoko Research Center Foundation
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Japan Kinoko Research Center Foundation
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/08—Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass
    • C03B33/082—Severing cooled glass by fusing, i.e. by melting through the glass using a focussed radiation beam, e.g. laser
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B29/00—Reheating glass products for softening or fusing their surfaces; Fire-polishing; Fusing of margins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/10—Glass-cutting tools, e.g. scoring tools
    • C03B33/102—Glass-cutting tools, e.g. scoring tools involving a focussed radiation beam, e.g. lasers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/0005—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
    • C03C23/0025—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by a laser beam

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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は型板ガラス、即ち片面に凹凸模様を設
けた板ガラスの新規な製造装置に関する。
型板ガラスは透視を防ぎ、かつその模様とそれ
を透過若しくは反射した光の散乱によつて独特の
味わいをつくることを目的とするものである。
従来これらの型板ガラスは、ガラス素地を溶解
する槽窯のガラス流出口の近傍に、型ローラ及び
圧延ローラから成る一組のローラを有するロール
アウトマシンを一基又は二基設け、槽窯から水平
に引出したガラスシートをこれらのローラの間に
通して連続的に模様を成形し、この模様が成形さ
れたガラスシートをレヤーと呼ばれる徐冷がまを
通過させ歪温度以下にまで徐冷させた後、切断す
るという方法で製造されている。
型ローラは極めて高価なものである上、ロール
アウトマシンを二基設け、これを交互に使用し、
一方が稼動中に他の一方の型ロールを交換するよ
うにしたとしても、ロールアウトマシン切換時に
は温度分布が正規の状態に回復するまでの間に、
相当量の不良品が発生するので、従来の方式では
多品種小量の生産は不可能であつた。また、この
方式では、ローラの径が限定されるので、大型の
モチーフは表現できず、通常、表現できるのは比
較的小さな、繰返えし模様のみに限定されてい
る。
メーカー側からすれば、型板ガラスは、単にそ
の模様のみでなく、板厚や、網入、鋼線入の別、
その網や鋼線の入れ方等々の区分があり、かつこ
れらを複雑な流通経路を通じて供給しなければな
らないものである。また、この型模様に対する好
みは、時とともに激しく変り、流行の盛衰、新陳
代謝の激しいものである。
然しながら、需要者側からすれば、いずれもあ
まり代り映えのしないモチーフばかりであり、そ
の上、数枚の窓ガラスのうち一枚が破損したとき
など、同じ物は決して入手できない不便なもので
ある。
また、個人の邸宅やビル等で、多数枚の大型型
板ガラスで壮大な山水や、花鳥風月、名画のモチ
ーフ等が表現できるようになれば、従来の建築様
式を一変させる程の改革が行なわれるであろう。
然しながら従来の製造方法では、このような型板
ガラスは供給し得ないものである。
本発明は叙上の観点に立つてなされたものであ
つて、その目的とするところは、型ローラ等を用
いることなく、あらゆるモチーフを自由自在に創
出でき、必要とあれば一枚毎に異なつたモチーフ
の型板ガラスの生産も、また同一模様のものゝ多
量生産も可能であり、かつ例えば4.5m×2.4m、
3.5m×3.0mというような大型ガラスにも、単な
る繰返し模様ではない複雑な変化に富んだ模様や
絵画を現出せしめ得る型板ガラス製造装置を提供
することにある。
本発明によるときは、数万種又はそれ以上の多
種多様の型板ガラスのなかから随意に選ばれたも
のを、指定された順序で、指定された数量宛、し
かもそれらを連続的、経済的に製造し得るもので
ある。
而して、本発明の要旨とするところは、槽窯か
ら引出されたガラスシートが、レヤーと呼ばれて
いる徐冷窯の内部で歪温度(粘度が約4×1014P
となる温度)にまで冷却される前に、高エネルギ
密度レーザ光、またはレーザと高圧ガス噴射ノズ
ルとを用いて、ガラスシート面に模様を刻設する
ことにある。
レーザ発振装置と高圧ガス噴射ノズルの位置、
姿勢及び作用は数値制御され、高エネルギ密度レ
ーザ光照射の場合には、極部的な瞬間的再溶融及
び蒸気化により、一部が蒸気化飛散するだけでな
く、その再溶融及び蒸気化により当該部分で50〜
500Kg/cm2オーダの高圧力を発生して、照射局部
周囲のガラスを破壊せしめて加工し、また高圧ガ
ス噴射を併用する場合には、レーザ光照射単独の
場合程高エネルギ密度でなくても良いが、いずれ
にしてもレーザ照射により瞬間的、極部的に再溶
融したガラスは、高圧ガス噴流により除去され、
回収装置に吸引回収され、ガラスシート面には特
有の模様が創成される。
この模様付加工を施すときのガラス温度は、作
業温度(粘度約103P)以下であればよいが、望ま
しくは軟化温度(粘度107P)以下、さらに望まし
くは徐冷温度(粘度1013P)以下、歪温度(粘度
4×1014P)以上の範囲である。このガラス温度
は加工される模様の風合い、精度に関係する。一
般的に、丸みを帯びた大柄の模様は高温で、シヤ
ープで精細、緻密な加工は低温で加工される。
レーザのパルス波形、強度、照度、照射点位
置、照射方向、噴射ガスの圧力、流量、噴射点位
置、噴射方向は数値制御される。
以下図面により本発明の詳細を説明する。
第1図は本発明にかゝる型板ガラス製造装置の
一実施例を示す説明図、第2図は模様彫刻装置の
要部を示す一部破断平面図、第3図は第2図中
―断面を示す断面図である。
而して、第1図中、1はガラス原料を溶解する
槽窯、2は溶解されたガラス、3,3は引出しロ
ーラ、4,4は搬送ローラ、5はフアイヤポリツ
シング装置、6は溶融金属、7,8はバーナ、9
はガラスシート、10は高温徐冷窯、11は多数
の模様彫刻装置12,12が設けられた均熱窯、
13は低温徐冷窯、14は切断工場である。
槽窯1内で融解されたガラス2は、引出しロー
ラ3,3により引出され、搬送ローラ4,4によ
りフアイヤポリツシング装置5に送られ、その内
部で精密に温度を制御されている溶融金属6の上
に浮かばせられ、フアイヤリフアイニングを受
け、平行度、平担度が整えられ、磨きガラスシー
ト9として徐冷窯に送られる。
徐冷窯10,13は長いトンネル窯であり、高
温徐冷窯10の入口は徐冷温度(ソーダ石灰ガラ
スでは約550℃)に、また低温徐冷窯13の出口
は歪温度以下の所定温度に保たれ、かつその間
は、所定の温度分布が与えられている。
而して、模様彫刻装置12,12は、ガラスシ
ート9が所定の温度にまで冷却された所に設けら
れる。
模様彫刻装置12,12の詳細は第2図及び第
3図に示されている。なお、通常、これらの模様
彫刻装置は複数基設けられるが、それらの構成は
同一であるので、以下一基のみについて説明す
る。
第2図中、15は装置の要部を塔載する台車、
16,16は台車15の案内レール、17,17
は台車15を移動させる油圧シリンダ、18,1
8は油圧切換弁、19は台車15の位置を検出す
るエンコーダ、20はその詳細が第3図に示され
ている彫刻ユニツト、21,21は彫刻ユニツト
案内レール、22は彫刻ユニツト20を移動させ
る油圧シリンダ、23はそのピストンロツド、2
4は彫刻ユニツト20の位置検出用のエンコー
ダ、25は一端が彫刻ユニツト20に結合された
移動スケール、26は油圧切換弁、27はレーザ
発振装置、28は遮熱カバー、29は数値制御装
置である。
台車15は、油圧シリンダ17,17により、
レール16,16に沿つて図中x軸方向(ガラス
シート9の長手方向)に移動せしめられ、かつそ
の位置はエンコーダ19により検出される。
彫刻ユニツト20は、油圧シリンダ22によ
り、台車15の上の案内レール21,21に沿つ
て、図中y軸方向に移動せしめられ、かつその位
置はエンコーダ24により検出される。
次に第3図について説明する。
第3図中、30はピストンロツド23の自由端
部にボルト31により取付けられるベース、32
はベース30に取付けられ、かつレール21,2
1上を走行する車輪33及びその車軸34を介し
てベース30を走行自在に支承する台車、35は
反射鏡、36は集光レンズ、37はレンズ枠、3
8は適宜の圧力のガスを噴射するノズル、39は
水冷ジヤケツト、40はレーザ光取入管、41は
圧力ガス供給源、42は調圧弁、43は電磁開閉
弁、44はガラス回収装置、45はブロア、4
6,47は冷却水循還用の給排水管、48はレー
ザ光である。
前記ガス供給源41から供給するガスは、徐冷
窯10の雰囲気ガスと同種のもの、または空気、
或いは窒素ガス等の不活性ガスが、ガラスの種類
や性状に応じて用いられ、また噴射ガスの温度
は、通常加工されるガラスと同等程度以上のもの
が用いられるが、加工の目的、形状等には常温ま
たは冷却したガスを用いても良い。
水冷ジヤケツト39は、給排水管46,47と
接続するウオータジヤケツト39aを有し、その
内部を循還する水流により、内部装置が過熱され
るのを防止するものであるが、同時に圧力ガス用
の取入ダクト39b、環状室39c及び送出口3
9dを有し、かつその内側で、ノズル38、ベー
ス30との間に噴射ガスの回収路を画成する。而
して、このガス回収路は、ベースの下部中央ダク
ト30aを介して、ガラス回収装置44に接続さ
れる。
従つて、供給源41から供給される圧力ガス
は、調圧弁42で所定の圧力まで減圧され、電磁
開閉弁43、取入ダクト39bを介して環状室3
9cに流入し、さらに送出口39dからノズル3
8内に設けたダクト38aを経て、ノズル38の
内側の円錐室38b内に導入され、次いで上端部
に設けた噴射孔38cから、ガラスシート9の下
面に噴射される。
一方、レーザ発振装置27から発振されたレー
ザ光48は、取入管40を通つて入射し、反射鏡
35で反射し、レンズ36により集束され、ガラ
スシート9の下面の近くに焦点を形成する。
このため、レーザ光が集中、照射されたガラス
面は強熱され局部的に再溶解され、同時に、そこ
に同じレーザ光により強熱された高圧ガスが噴射
されるので、溶解されたガラスの一部は吹き飛ば
され、又一部は局所的に変形せしめられる。この
場合、レーザ光の照射エネルギが充分大きく、か
つ高密度に集中される場合には(例えばQスイツ
チング)、レーザ光照射部のガラスは単に再溶解
するだけでなく瞬時にガスまたは蒸気化して膨脹
するから、レーザ光照射部には、内部から爆発す
るような50〜500Kg/cm2の圧力が周りに作用し、
このため蒸気化飛散だけでなく、周りの溶融、半
溶融、または非溶融部分を吹き飛ばし、または破
壊飛散して加工が行なわれ、このような蒸気や飛
散物を噴射ガスにより継続的にレーザ照射領域か
ら運び去り収集してやれば良い。
噴射ガスにより運ばれまたは吹き飛ばされたガ
ラス屑は、噴射ガスと共に上記の回収路、及びダ
クト30aを介して高速度でガラス回収装置44
内に吸引され、こゝで冷却され、カレツトとして
回収される。
ノズル38及びレーザ照射点の位置は、第2図
で示されているように、油圧切換弁18,18及
び26を操作し油圧シリンダ17,17及び15
を作動させることにより制御される。
数値制御装置29は、あらかじめ定められたプ
ログラムに従つて、これらの油圧切換弁18,1
8及び26の作動を制御すると共に、レーザ発振
器27及び電磁開閉弁43の作動を制御するの
で、ガラスシート9の下面には所望の模様が表わ
れる。
なお、模様彫刻装置12,12を複数基設ける
のは、これらにガラスシート面を区分、分担させ
たり、あるいは、細かい地模様と大きな柄付とを
分担させたりすることにより、大型ガラスを高速
度で加工し得るようにするためである。
また、使用するレーザは、繊細な模様付のため
にはYAG、ルビー、ガラス等の固体レーザが用
いられるが、重加工用としては変換効率が高く、
かつ、通常のソーダ石灰ガラスが高い吸収率を示
す遠赤外光(10.6μ)を発振するCO2レーザを使
用することが推奨される。
また、叙上の実施例においては、ガラスシート
面に照射されるレーザ光と、ガス噴射が、共軸か
つシンメトリツクとなつているが、これらは互い
に異軸、非対称なものとすることも可能である。
例えば、レーザ光照射源が大エネルギで、高エネ
ルギ密度で照射可能なものゝ場合には、噴射ガス
によりレーザ照射溶融ガラスを吹き飛ばす必要は
ないから、ガス噴射をガラス面に平行してガラス
加工蒸気、その他加工屑をレーザ照射領域から運
び去るようにしても良い。さらにこれらに他の加
工手段、例えば上記高圧ガス噴射ノズルを用いる
場合、ガス中にSiC、A12O3、SiO2等硬質固体粒
子を混合噴出させるようにするとか、或いはまた
超音波の照射等を併用するとか、切換使用するこ
とも可能である。
また、叙上の実施例では、ノズルの移動手段と
して、台車とレール、並びに油圧シリンダ及びエ
ンコーダを用いたが、これらは他の公知の手段で
代替し得るものである。
また、さらに、本発明は、叙上の如きフロート
プロセスのみならず、他のプロセスによる板ガラ
ス製造装置、例えば、フルコールプロセス、コル
バーンプロセス等の装置や、止め冷まし式の装
置、網入や鋼線入板ガラスの製造装置とも組合わ
せて使用できるものであり、模様彫刻装置を設け
る部位も、ガラスシートの温度が歪点以上であれ
ばよいものである。但し、加工時のガラス温度が
形成される模様の形状、風合いに多大の影響を及
ぼすこと勿論である。
本発明は叙上の如く構成されるから、NCテー
プを交換するだけで、多種多様な型板ガラスを自
由自在に製造できるものであり、NCプログラム
さえ適正であれば、たつた一枚のオーダーにも対
応できるばかりでなく、従来のローラタイプの装
置では製造できなかつた大型のモチーフ、独特の
風合いの型板を安価に製造できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかゝる型板ガラス製造装置の
一実施例を示す説明図、第2図は模様彫刻装置の
要部を示す一部破断平面図、第3図は第2図中
―断面を示す断面図である。 1……槽窯、5……フアイヤポリツシング装
置、9……ガラスシート、10,13……徐冷
窯、11……均熱窯、12,12……模様彫刻装
置、15,32……台車、16,21……案内レ
ール、17,22……油圧シリンダ、18,26
……油圧切換弁、19,24……エンコーダ、2
0……彫刻ユニツト、27……レーザ発振装置、
28……遮熱カバー、29……数値制御装置、3
5……反射鏡、36……集光レンズ、38……ノ
ズル、41……高圧ガス供給源、42……調圧
弁、43……電磁開閉弁、44……ガラス回収装
置、45……ブロア。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ガラスを溶解する槽窯の出口と、引き出され
    たガラスシートの温度が歪点まで降下する所との
    間のガラスシート通路の一部位に、下記a項ない
    しf項に記載した構成要素から成る模様彫刻装置
    が設けられていることを特徴とする型板ガラス製
    造装置。 a ガラスシート面にレーザ光を照射し得るレー
    ザ照射器を有するレーザ発振装置。 b ガラスシート面上の上記レーザ照射領域に、
    圧力ガスを噴射し得るノズル。 c 上記ノズルに所望の圧力ガスを供給し得るガ
    ス供給装置。 d 上記レーザ照射器を所望の姿勢でガラスシー
    ト面に対向せしめつゝ、かつ、少くとも一軸方
    向にガラスシートの全幅員にわたり移動せしめ
    得る駆動装置を含む、上記レーザ照射器の支承
    装置。 e 上記レーザ照射器の位置、及びレーザの発振
    を制御し得る数値制御装置。 f レーザ光により融解され、ノズルから噴射さ
    れる気流により吹き飛ばされたガラス屑の回収
    装置。
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