ガラス板研磨装置
【課題】研磨手段の姿勢制御に着目することにより、近年要求が高まっている曲面を多用した建築物の外装材や内装に利用可能な、種々の曲面を有する結晶化ガラスを工業的に製造する技術を提供する。
【解決手段】曲面を有するガラス板Ｇを研磨するガラス板研磨装置であって、ガラス板Ｇを保持する保持手段１０と、ガラス板Ｇを研磨する研磨手段２０と、ガラス板Ｇに対して研磨手段２０を押し付ける押圧手段３０と、ガラス板Ｇと研磨手段２０とが実質的に面接触する状態を維持しながら、保持手段３０を回転させる回動手段４０と、保持手段３０を水平方向にスライドさせるスライド手段５０と、を備え、ガラス板Ｇと研磨手段２０との面接触領域において、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の押圧軸ａがガラス板Ｇの曲面の法線ｂと一致するように、回動手段４０、及びスライド手段５０が調整される。
【解決手段】曲面を有するガラス板Ｇを研磨するガラス板研磨装置であって、ガラス板Ｇを保持する保持手段１０と、ガラス板Ｇを研磨する研磨手段２０と、ガラス板Ｇに対して研磨手段２０を押し付ける押圧手段３０と、ガラス板Ｇと研磨手段２０とが実質的に面接触する状態を維持しながら、保持手段３０を回転させる回動手段４０と、保持手段３０を水平方向にスライドさせるスライド手段５０と、を備え、ガラス板Ｇと研磨手段２０との面接触領域において、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の押圧軸ａがガラス板Ｇの曲面の法線ｂと一致するように、回動手段４０、及びスライド手段５０が調整される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲面を有するガラス板を研磨するガラス板研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
結晶化ガラスは、所定の組成を有するガラスを熱処理することにより、表面から内部に向けて結晶を析出させた大理石様パターンを有するガラスである。結晶化ガラスから構成されるガラス建材は、天然大理石と比較して化学的・物理的に安定しており、さらには着色や曲面の加工も容易である。このため、結晶化ガラス建材は、例えば、百貨店、スーパー等の商業施設、市役所、病院、駅ビル等の公共施設、大型オフィスビル等の民間施設において、様々な場面で利用されている。例えば、結晶化ガラス建材の一つである結晶化ガラス板は、建築物の外壁材や内装に利用されている。この場合、結晶化ガラス板は、平坦な形状のものだけでなく、建築物の形状に合わせたものや、デザインが凝ったもの等、種々の要求を受けることになる。
【０００３】
結晶化ガラスを工業的規模で製造するにあたっては、先ず、ガラス原料を溶融して、溶融ガラスとする。次に、この溶融ガラスを水中に投入して水砕した後、乾燥、分級し、粒径１〜５ｍｍ程度の結晶性ガラス小体を得る。この結晶性ガラス小体を、耐熱性型枠に充填し、トンネル窯やローラーハースキルン等の大型焼成炉で加熱処理を行う。すると、結晶性ガラス小体が互いに融着し、一体化する。このとき、結晶性ガラス小体の表面付近から結晶性ガラス小体の内部に向かって結晶（β−ウォラストナイト）が析出する。そして、そのまま加熱処理を継続すると、結晶がさらに成長し、一体化した結晶性ガラス小体の表面に天然大理石様パターンが形成される。結晶が十分に成長し、結晶化が完了したら、常温まで冷却する。その後、必要に応じて表面を研磨すると、製品としての結晶化ガラス建材が完成する。
【０００４】
結晶化ガラス板の場合、建築物の外壁材や内装に利用される場面が多いことから、美観を維持するためには表面の研磨作業は必須となる。特に、曲面を有する結晶化ガラス板は、平坦な結晶化ガラスを再加熱して所望の湾曲形状に整えるため、表面が波打ったり、粗くなったりし易く、念入りな研磨作業を行う必要がある。曲面を有する結晶化ガラス板の研磨作業は、ガラス曲面に沿って均等に行わなければならない。そのためには、砥石等の研磨手段をガラス曲面（厳密には、研磨手段とガラス曲面との接触領域における接平面）に対して垂直に当接させる必要がある。しかしながら、研磨手段の姿勢を精密に維持、制御することは容易ではなく、ガラス曲面に対する研磨手段の角度が所定範囲から少しでもずれると、ガラス曲面を過剰に研磨したり、研磨量が不足したりすることで、ガラス曲面上に研磨跡が残ることがある。
【０００５】
従来、曲面を有する物体に研磨加工を行う場合、その研磨精度を向上させる技術として、多軸制御の曲面加工機を用いた曲面加工方法が開発されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１の方法で用いる曲面加工機は、工作物を研磨する砥石ヘッド（以下、研磨手段）と、当該工作物を設置する揺動可能な揺動テーブルとを備えており、研磨手段を工作物に対して相対移動させる際、工作物と砥石との接触方向が研磨手段の向きと一致するように、揺動テーブルを揺動させている。これにより、研磨対象の工作物の表面が曲面であったとしても、精度よく研磨することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１００７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、建材に使用される結晶化ガラス板は、種々の顧客のニーズに応えるため、曲率半径が大きなものから小さなものまで種々のタイプが存在する。結晶化ガラス板の研磨作業において、曲率半径が大きいガラス板（すなわち、曲率が小さく、平板に近いガラス板）を研磨する場合、ガラス面に対する研磨手段の当接角度が垂直方向から多少ずれても、研磨手段からガラス面に付与される押圧力は大きく変化しない。従って、研磨作業はそれほど困難なものとはならない。一方、曲率半径が小さいガラス板（曲率が大きく、例えば、断面が半円形状のガラス板）を研磨する場合、ガラス面に対する研磨手段の当接角度が垂直方向から少しでもずれると、研磨手段からガラス面に付与される押圧力は大きく変化する。例えば、外側に大きく突出した曲面を有する結晶化ガラス板において、研磨手段がガラス曲面の最突出部を研磨している場合、当該最突出部から研磨手段が側方に水平移動すると、研磨手段とガラス曲面との間に隙間が発生し、研磨手段からガラス曲面への押圧力が失われて実質的に研磨作業を行うことができなくなる。そこで、ガラス曲面を確実に研磨するためには、ガラス曲面の研磨位置に応じて、ガラス曲面に対する研磨手段の相対的な姿勢を調整する必要がある。
【０００８】
この点に関し、特許文献１の方法では、揺動テーブルを動作させてガラス面に対する研磨手段の角度を変更しており、これにより研磨手段のある程度の姿勢制御を可能にしている。しかしながら、この揺動テーブルは、揺動軸を中心として回転動作するものであり、その動作幅は小さく、動作方向も揺動軸周りの円周方向に限られている。このため、特許文献１に開示される曲面加工機を用いて曲率半径が小さい曲面を有する結晶化ガラス板を研磨しようとすると、特にガラス板の周囲側に行くほどガラス曲面に対する研磨手段の当接角度が垂直方向から大きくずれるため、ガラス曲面全体を精度よく且つ均一に研磨することは困難となる。
【０００９】
このように、現状においては、どのような曲率半径を有する結晶化ガラスであっても、ガラス曲面全体を精度よく且つ均一に研磨する技術は未だ確立されていない。本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、研磨手段の姿勢制御に着目することにより、近年要求が高まっている曲面を多用した建築物の外装材や内装に利用可能な、種々の曲面を有する結晶化ガラスを工業的に製造する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明に係るガラス板研磨装置の特徴構成は、
曲面を有するガラス板を研磨するガラス板研磨装置であって、
前記ガラス板を保持する保持手段と、
前記ガラス板を研磨する研磨手段と、
前記ガラス板に対して前記研磨手段を押し付ける押圧手段と、
前記ガラス板と前記研磨手段とが実質的に面接触する状態を維持しながら、前記保持手段を回転させる回動手段と、
前記保持手段を水平方向にスライドさせるスライド手段と、
を備え、
前記ガラス板と前記研磨手段との面接触領域において、前記ガラス板に対する前記研磨手段の押圧軸が前記ガラス板の前記曲面の法線と一致するように、前記回動手段、及び前記スライド手段が調整されることにある。
【００１１】
曲面を有するガラス板全体を精度よく且つ均一に研磨するためには、ガラス板と研磨手段との面接触領域において、ガラス板に対する研磨手段の押圧軸がガラス板の曲面の法線と一致する状態を維持しながら研磨を行う必要がある。しかしながら、従来技術においては、ガラス板の揺動のみによって研磨手段とガラス板との当接状態を調整しようとしていたため、ガラス板の周囲側に行くほどガラス曲面に対する研磨手段の当接角度が垂直方向から大きくずれてしまい、結果として、ガラス曲面全体を精度よく且つ均一に研磨することが困難なものとなっていた。
この点、本構成のガラス板研磨装置は、ガラス板を保持する保持手段と、ガラス板を研磨する研磨手段と、ガラス板に対して研磨手段を押し付ける押圧手段と、ガラス板と研磨手段とが実質的に面接触する状態を維持しながら、保持手段を回転させる回動手段と、保持手段を水平方向にスライドさせるスライド手段とを備えている。回動手段による回転動作と、スライド手段によるスライド動作とを組み合わせることにより、ガラス板に対する研磨手段の相対的な姿勢変化の幅が大きくなるので、回動手段及びスライド手段を調整することにより、研磨手段の相対的な姿勢が精密に維持、制御され、曲率半径が小さい曲面を有するガラス板であっても、当該曲面全体を精度よく且つ均一に研磨することが可能となる。
【００１２】
本発明に係るガラス板研磨装置において、
前記ガラス板に対して前記研磨手段を昇降させる昇降手段を備えることが好ましい。
【００１３】
本構成のガラス板研磨装置によれば、ガラス板に対して研磨手段を昇降させる昇降手段を設けたことにより、ガラス板に対する研磨手段の距離を大きく調整することが可能となるので、ガラス板に対する研磨手段の相対的な姿勢変化の幅がより広くなる。その結果、例えば、曲率半径が非常に小さい曲面を有するガラス板や、複雑な曲面を有するガラス板についても、高精度で且つ均一な研磨を行うことが可能となる。
【００１４】
本発明に係るガラス板研磨装置において、
前記回動手段と前記スライド手段とが連動可能に構成されていることが好ましい。
【００１５】
本構成のガラス板研磨装置によれば、回動手段とスライド手段とが連動可能であるので、スライド手段のスライド量と回動手段の回転量とが一定の関係になるように対応させることができる。これにより、例えば、曲率半径が一定であり、且つ円弧の中心が回動手段の回転軸と一致するような単純な形状を有するガラス板に対しては、スライド手段をスライドさせるだけの簡単な操作のみで、曲面全体の研磨を行うことが可能となる。
【００１６】
本発明に係るガラス板研磨装置において、
前記研磨手段が弾性部材を介して前記押圧手段に取り付けられていることが好ましい。
【００１７】
本構成のガラス板研磨装置によれば、研磨手段が弾性部材を介して押圧手段に取り付けられているため、ガラス板に対する研磨手段の押圧力を一定に維持し易くなる。その結果、ガラス板の曲面全体をより精度よく且つ均一に研磨することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るガラス板研磨装置を示した斜視図である。
【図２】図２は、研磨手段を拡大した斜視図である。
【図３】図３は、ガラス板の研磨パターン例を示す模式図である。
【図４】図４は、ガラス板に対する研磨手段の状態を例示したガラス板研磨装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明のガラス板研磨装置に関する実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図しない。
【００２０】
〔ガラス板研磨装置〕
図１は、本実施形態に係るガラス板研磨装置１００を示した斜視図である。同図は、ガラス板研磨装置１００の動作説明及び機能説明のために示した概略図である。そのため、細部の構成は簡略化又は省略してある。ガラス板研磨装置１００は、曲面を有するガラス板Ｇを研磨する用途に使用され、主に、保持手段１０、研磨手段２０、押圧手段３０、モーター（回動手段）４０、及び台車（スライド手段）５０を備える。さらに、ガラス板研磨装置１００は、昇降アーム（昇降手段）６０も備える。
【００２１】
ガラス板研磨装置１００が研磨対象とするガラス板Ｇは、所定の組成を有するガラスを熱処理することにより、表面から内部に向けて結晶を析出させた大理石様パターンを有する結晶化ガラスである。ガラス板研磨装置１００は、このような結晶化ガラスのうち、曲面を有するガラス板を特に良好に研磨することができる。なお、本明細書では、曲面を有するガラス板について、円周に沿う方向を「幅方向」、円周に直交する方向を「長さ方向」と規定する。ガラス板研磨装置１００は、平坦な形状を有する通常のガラス板も当然に研磨可能である。ガラス板研磨装置１００によって研磨可能なガラス板Ｇの曲率半径は、６００ｍｍ〜無限大（平面）となる。また、長さ方向に沿って曲率半径が徐々に拡大又は縮小する曲面を有するガラス板、すなわち、円錐面を有するガラス板であっても、上記曲率半径の範囲内であれば研磨可能である。
【００２２】
ガラス板Ｇは、保持手段１０によって保持される。保持手段１０は、ベース５１及び支柱５２からなるスライド手段としての台車５０の上に互いに平行に配置された二つのホルダ１１，１２を備えている。ホルダ１１とホルダ１２とは回転軸１３で連結固定されており、両者の動作は完全にシンクロする。ホルダ１１，１２の合計４つの端部には、ガラス板Ｇの縁部を挟持する挟持手段（図示せず）が夫々設けられており、ホルダ１１，１２が有する合計４つの挟持手段によって、ガラス板Ｇを外側から挟持する構造となっている。挟持手段のガラス板Ｇに接触する部位には、ガラス板Ｇの縁部を保護する目的として、ゴム等の柔軟な素材を被覆しておくことが好ましい。
【００２３】
図２は、研磨手段２０を拡大した斜視図である。研磨手段２０は、保持手段１０に保持された状態にあるガラス板Ｇに当接し、図示しない給水ノズルから切削剤である水をガラス板Ｇに供給しながら、ガラス表面を湿式で研磨する。
【００２４】
研磨手段２０は、研磨材で構成される研磨部２１と、研磨部２１を収容するケース２２とを備えている。ケース２２は、後で詳しく説明する押圧手段３０に対して着脱可能に取り付けられ、押圧軸ａ周りに回転駆動される。このとき、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の押圧力を一定に維持するために、ケース２２と押圧手段３０との間に弾性部材２３を介在させてある。
【００２５】
研磨部２１は、複数の部材（本実施形態では、４つの研磨片２１ａ〜２１ｄ）に分割されている。研磨部２１を単一の部材で構成するよりも複数に分割した方が、研磨部２１が撓み易くなるので、ガラス板Ｇの表面形状の変化に対する研磨部２１の追随性が向上し、押圧力のバラツキが少なくなる。その結果、ガラス曲面に対して均等な研磨を行い得る。また、本実施形態のように、研磨部２１を中心から放射状に分割すると、中心奥側に水の配管出口を設けることにより、分割した各研磨片を均等に湿潤させることができる。なお、研磨部２１の分割数は４つに限られない。
【００２６】
研磨部２１を構成する研磨材は、研磨対象のガラス板Ｇの表面状態に合わせて最適な素材及び粗さのものが選択される。素材に関しては、例えば、酸化セリウムやダイヤモンド等が挙げられる。粗さに関しては、例えば、最初の研磨においては、研磨材として比較的目の粗いのもの（１００番手）を使用して粗研磨を行い、徐々に目が細かい研磨材（２００番手、４００番手、８００番手の順）に変更しながら仕上げていく。研磨部２１の交換は、研磨部２１とケース２２とが一体になっているため、ケース２２ごと行われる。
【００２７】
押圧手段３０は、ガラス板Ｇに対して研磨手段２０を押し付ける。そのため、押圧手段３０は、エアシリンダー３１とシャフト３２とを備えている。エアシリンダー３１は、伸縮可能且つ回転可能に構成されたシャフト３２を支持する支持部材３３の側方に取り付けられる。エアシリンダー３１が伸長すると、支持部材３３の間隔が広がり、シャフト３２が伸びて当該シャフト３２の先端に取り付けられている研磨手段２０がガラス板Ｇの方向に付勢される。エアシリンダー３１の伸長量（ストローク幅）は、５０〜１００ｍｍ程度に設定される。従って、このストローク幅を超えて研磨手段２０を動かす場合は、後で詳しく説明する昇降アーム６０も同時に操作することになる。押圧手段３０の押圧力（すなわち、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の付勢力）は、２〜３ｋｇ／ｃｍ２が好ましい。押圧力が２ｋｇ／ｃｍ２より小さいと、ガラス板Ｇを十分に研磨できない虞がある。一方、押圧力が３ｋｇ／ｃｍ２より大きいと、ガラス板Ｇを研磨し過ぎて研磨跡が残る虞があり、場合によってはガラス板Ｇが破損する虞もある。なお、シャフト３２は中空構造となっており、外部の水源からシャフト３２の中空部（図示せず）に切削剤としての水が通され、その水はさらに下方の研磨手段２０の給水ノズルに供給される。
【００２８】
エアシリンダー３１及びシャフト３２は、昇降アーム６０に取り付けられる。昇降アームは、ガラス板Ｇを跨ぐように設置された二つの昇降フレーム６１，６２と、当該昇降フレーム６１，６２の間に設けられた昇降ビーム６３とを備えている。昇降ビーム６３の側部には当該昇降ビーム６３の長さ方向に沿って移動可能な水平移動ボックス６４が取り付けられ、当該水平移動ボックス６４にエアシリンダー３１及びシャフト３２が接続される。このうち、シャフト３２は水平移動ボックス６４に内蔵された図示しない研磨用モーターに連結され、回転駆動される。水平移動ボックス６４を昇降ビーム６３に沿って移動させることにより、さらに、昇降ビーム６３を上下に移動させることにより、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の距離を大きく調整することが可能となる。その結果、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の相対的な姿勢変化の幅がより広くなる。従って、押圧手段３０のストローク幅による移動ステップ（微調整）と、昇降アーム６０による移動ステップ（高さ位置合わせ）とを組み合わせることで、例えば、曲率半径が非常に小さい曲面を有するガラス板や、複雑な曲面を有するガラス板についても、高精度で且つ均一な研磨を行うことが可能となる。
【００２９】
ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の相対的な姿勢制御は、回動手段としてのモーター４０、及びスライド手段としての台車５０によって行われる。モーター４０は、台車５０の支柱５２に取り付けられた保持手段１０を回転軸１３周りに回転させる。保持手段１０の回転中は、ガラス板Ｇと研磨手段２０とが実質的に面接触する状態が維持される。このようにして、研磨手段２０に対するガラス板Ｇの角度を調整することができる。台車５０は、レール７０の上を移動することで、保持手段１０を水平方向にスライドさせる。これにより、研磨手段２０に対するガラス板Ｇの位置を調整することができる。
【００３０】
研磨手段２０に対するガラス板Ｇの角度調整及び位置調整は、コンピュータ等で構成される制御手段８０によって行われる。制御手段８０に予め研磨パターンをプログラムしておくことで、モーター４０及び台車５０の動作が自動制御され、ガラス板Ｇの研磨が適切に実行される。ここで、ガラス板Ｇの研磨パターンの例を図３の模式図に示す。（ａ）は、Ｎパターンと呼ばれる研磨パターンであり、初めにガラス板Ｇの周囲を研磨し、次にガラス板Ｇの幅方向に沿ってジグザグに往復研磨するものである。（ｂ）は、Ｓパターンと呼ばれる研磨パターンであり、初めにガラス板Ｇの周囲を研磨し、次にガラス板Ｇの長さ方向に沿ってジグザグに往復研磨するものである。実際の研磨作業では、ＮパターンとＳパターンとを適宜組み合わせて行うことが好ましい。このような研磨を行うことにより、均一でムラのない美しいガラス曲面に仕上げることができる。
【００３１】
〔研磨手段の相対的姿勢制御〕
ガラス板Ｇの研磨中は、ガラス板Ｇと研磨手段２０との面接触領域において、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の押圧軸がガラス板Ｇの曲面の法線と一致するように調整する必要がある。そのためには、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の相対的な姿勢制御を精密に行う必要がある。このような調整は、従来では非常に難しいものであったが、本発明では、ガラス板研磨装置１００のモーター４０及び台車５０の動作を制御することにより、研磨手段２０の相対的姿勢制御を実現している。
【００３２】
図４は、曲面を有するガラス板Ｇに対する研磨手段２０の状態を例示したガラス板研磨装置１００の側面図である。なお、同側面図では、昇降ビーム６３の高さ位置を明示するため、昇降フレーム６１，６２は省略してある。（ａ）は、研磨手段２０がガラス板Ｇの中央付近に位置している状態である。この状態では、モーター４０は回転せず、ガラス板Ｇは略水平な状態で保持手段１０に保持されており、研磨手段２０はガラス板Ｇに対して略垂直方向に当接する。このため、ガラス板Ｇと研磨手段２０との面接触領域において、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の押圧軸ａはガラス板Ｇの曲面の法線ｂと一致する。この状態で研磨作業を行う場合、研磨手段２０の動作範囲は、通常、押圧手段３０のエアシリンダー３１のストローク幅の範囲に収まる。従って、研磨作業中は昇降アーム６０の昇降ビーム６３を昇降させる必要はない。ガラス板Ｇを長さ方向に研磨するには、水平移動ボックス６４を昇降ビーム６３に沿って水平移動させるだけでよい。
【００３３】
（ｂ）は、（ａ）の状態からモーター４０を所定の角度だけ紙面時計回りに回転させてガラス板Ｇを傾斜させるとともに、台車５０を紙面右方向にスライドさせることにより、研磨手段２０をガラス板Ｇの縁部付近に位置させた状態である。モーター４０の回転量及び台車５０のスライド量は、ガラス板Ｇと研磨手段２０との面接触領域において、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の押圧軸ａとガラス板の曲面の法線ｂとが一致するように細かく調整される。この状態では、研磨手段２０が当接するガラス曲面（研磨手段２０とガラス曲面との接触領域における接平面Ｐ）の高さ位置は（ａ）の場合よりも上がることになる。この状態で研磨作業を行うと、研磨手段２０の動作範囲は、押圧手段３０のエアシリンダー３１のストローク幅（この場合は縮み幅）の範囲だけでは足りなくなり、ガラス板Ｇを過剰に研磨してしまう虞がある。そこで、研磨作業中に昇降ビーム６３を昇降フレーム６１，６２に沿って適宜上昇させ、研磨手段２０がガラス板Ｇに対して強く当接しないように調整する。これにより、研磨手段２０はガラス板Ｇに対して適切な状態で当接し、押圧手段３０が研磨手段２０をガラス板Ｇに付勢することで２〜３ｋｇ／ｃｍ２の押圧力が維持される。なお、ガラス板Ｇを長さ方向に研磨する場合は、モーター４０の回転量及び台車５０のスライド量を保持し、且つ昇降ビーム６３を上昇させた状態を保持したまま、水平移動ボックス６４を昇降ビーム６３に沿って水平移動させるだけでよい。
【００３４】
（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）に示したガラス板Ｇよりも曲率半径が大きい曲面を有するガラス板Ｇ´について、研磨手段２０をガラス板Ｇ´の中央付近に位置させた状態である。この状態では、（ａ）と同様に、モーター４０は回転せず、ガラス板Ｇは略水平な状態で保持手段１０に保持されている。このため、ガラス板Ｇと研磨手段２０との面接触領域において、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の押圧軸ａはガラス板Ｇの曲面の法線ｂと一致する。ところが、ガラス板Ｇ´の突出量が小さいため、研磨手段２０が当接するガラス曲面（研磨手段２０とガラス曲面との接触領域における接平面Ｐ）の高さ位置は（ａ）の場合よりも下がることになる。この状態で研磨作業を行うと、研磨手段２０の動作範囲は、押圧手段３０のエアシリンダー３１のストローク幅（この場合は伸び幅）の範囲だけでは足りなくなり、研磨手段２０がガラス板Ｇから離間してしまう虞がある。そこで、研磨作業中に昇降ビーム６３を昇降フレーム６１，６２に沿って適宜下降させ、研磨手段２０がガラス板Ｇに対して確実に当接するように調整する。これにより、研磨手段２０はガラス板Ｇに対して適切な状態で当接し、押圧手段３０が研磨手段２０をガラス板Ｇに付勢することで２〜３ｋｇ／ｃｍ２の押圧力が維持される。なお、ガラス板Ｇを長さ方向に研磨する場合は、昇降ビーム６３を下降させた状態を保持したまま、水平移動ボックス６４を昇降ビーム６３に沿って水平移動させるだけでよい。
【００３５】
このように、本実施形態のガラス板研磨装置１００では、モーター４０による回転動作と、台車５０によるスライド動作とを組み合わせることにより、ガラス板Ｇ，Ｇ´に対する研磨手段２０の相対的な姿勢変化の幅が大きくなるので、モーター４０及び台車５０を調整することにより、研磨手段２０の相対的な姿勢が精密に維持、制御され、曲率半径が小さい曲面を有するガラス板Ｇや、曲率半径が大きい曲面を有するガラス板Ｇ´であっても、当該曲面全体を精度よく且つ均一に研磨することが可能となる。
【００３６】
〔別実施形態〕
＜１＞本発明のガラス板研磨装置１００においては、回動手段とスライド手段とを連動可能に構成することも可能である。例えば、ガラス板の長さ方向において曲率半径が一定であり、且つ円弧の中心が回動手段の回転軸と一致するような単純な形状を有するガラス板Ｇを研磨する場合、スライド手段のスライド量と回動手段の回転量とが一定の関係になるように対応させればよい。従って、この場合、回動手段とスライド手段とを連動させる。例えば、回動手段とスライド手段とをリンク機構により連結することにより、両者は連動可能となる。回動手段とスライド手段とを連動させる場合は、回動手段にモーターのような駆動源を採用する必要はなく、ギアやプーリー等の回転部材のみで構成可能である。
【００３７】
＜２＞上述の実施形態では、研磨手段２０に対するガラス板Ｇの角度調整及び位置調整をコンピュータ等の制御手段８０によって実行しているが、作業者がモーター４０及び台車５０を手作業で直接調整し、上記角度調整及び位置調整を行うようにしても構わない。また、大まかな動作制御及び各種調整を制御手段８０で実行し、最終的な微調整を作業者が手作業で行うようにすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明のガラス板研磨装置は、建築物の外壁材や内装に利用される曲面を有する結晶化ガラス板の研磨に利用可能である。また、本発明のガラス板研磨装置の原理は、ガラスだけでなく、例えば、金属、木材、硬質樹脂等の他の素材の研磨にも応用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 保持手段
２０ 研磨手段
２３ 弾性部材
３０ 押圧手段
４０ モーター（回動手段）
５０ 台車（スライド手段）
６０ 昇降アーム（昇降手段）
７０ レール
８０ 制御手段
１００ ガラス板研磨装置
ａ 研磨手段の押圧軸
ｂ ガラス板の曲面の法線
Ｇ，Ｇ´ ガラス板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲面を有するガラス板を研磨するガラス板研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
結晶化ガラスは、所定の組成を有するガラスを熱処理することにより、表面から内部に向けて結晶を析出させた大理石様パターンを有するガラスである。結晶化ガラスから構成されるガラス建材は、天然大理石と比較して化学的・物理的に安定しており、さらには着色や曲面の加工も容易である。このため、結晶化ガラス建材は、例えば、百貨店、スーパー等の商業施設、市役所、病院、駅ビル等の公共施設、大型オフィスビル等の民間施設において、様々な場面で利用されている。例えば、結晶化ガラス建材の一つである結晶化ガラス板は、建築物の外壁材や内装に利用されている。この場合、結晶化ガラス板は、平坦な形状のものだけでなく、建築物の形状に合わせたものや、デザインが凝ったもの等、種々の要求を受けることになる。
【０００３】
結晶化ガラスを工業的規模で製造するにあたっては、先ず、ガラス原料を溶融して、溶融ガラスとする。次に、この溶融ガラスを水中に投入して水砕した後、乾燥、分級し、粒径１〜５ｍｍ程度の結晶性ガラス小体を得る。この結晶性ガラス小体を、耐熱性型枠に充填し、トンネル窯やローラーハースキルン等の大型焼成炉で加熱処理を行う。すると、結晶性ガラス小体が互いに融着し、一体化する。このとき、結晶性ガラス小体の表面付近から結晶性ガラス小体の内部に向かって結晶（β−ウォラストナイト）が析出する。そして、そのまま加熱処理を継続すると、結晶がさらに成長し、一体化した結晶性ガラス小体の表面に天然大理石様パターンが形成される。結晶が十分に成長し、結晶化が完了したら、常温まで冷却する。その後、必要に応じて表面を研磨すると、製品としての結晶化ガラス建材が完成する。
【０００４】
結晶化ガラス板の場合、建築物の外壁材や内装に利用される場面が多いことから、美観を維持するためには表面の研磨作業は必須となる。特に、曲面を有する結晶化ガラス板は、平坦な結晶化ガラスを再加熱して所望の湾曲形状に整えるため、表面が波打ったり、粗くなったりし易く、念入りな研磨作業を行う必要がある。曲面を有する結晶化ガラス板の研磨作業は、ガラス曲面に沿って均等に行わなければならない。そのためには、砥石等の研磨手段をガラス曲面（厳密には、研磨手段とガラス曲面との接触領域における接平面）に対して垂直に当接させる必要がある。しかしながら、研磨手段の姿勢を精密に維持、制御することは容易ではなく、ガラス曲面に対する研磨手段の角度が所定範囲から少しでもずれると、ガラス曲面を過剰に研磨したり、研磨量が不足したりすることで、ガラス曲面上に研磨跡が残ることがある。
【０００５】
従来、曲面を有する物体に研磨加工を行う場合、その研磨精度を向上させる技術として、多軸制御の曲面加工機を用いた曲面加工方法が開発されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１の方法で用いる曲面加工機は、工作物を研磨する砥石ヘッド（以下、研磨手段）と、当該工作物を設置する揺動可能な揺動テーブルとを備えており、研磨手段を工作物に対して相対移動させる際、工作物と砥石との接触方向が研磨手段の向きと一致するように、揺動テーブルを揺動させている。これにより、研磨対象の工作物の表面が曲面であったとしても、精度よく研磨することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１００７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、建材に使用される結晶化ガラス板は、種々の顧客のニーズに応えるため、曲率半径が大きなものから小さなものまで種々のタイプが存在する。結晶化ガラス板の研磨作業において、曲率半径が大きいガラス板（すなわち、曲率が小さく、平板に近いガラス板）を研磨する場合、ガラス面に対する研磨手段の当接角度が垂直方向から多少ずれても、研磨手段からガラス面に付与される押圧力は大きく変化しない。従って、研磨作業はそれほど困難なものとはならない。一方、曲率半径が小さいガラス板（曲率が大きく、例えば、断面が半円形状のガラス板）を研磨する場合、ガラス面に対する研磨手段の当接角度が垂直方向から少しでもずれると、研磨手段からガラス面に付与される押圧力は大きく変化する。例えば、外側に大きく突出した曲面を有する結晶化ガラス板において、研磨手段がガラス曲面の最突出部を研磨している場合、当該最突出部から研磨手段が側方に水平移動すると、研磨手段とガラス曲面との間に隙間が発生し、研磨手段からガラス曲面への押圧力が失われて実質的に研磨作業を行うことができなくなる。そこで、ガラス曲面を確実に研磨するためには、ガラス曲面の研磨位置に応じて、ガラス曲面に対する研磨手段の相対的な姿勢を調整する必要がある。
【０００８】
この点に関し、特許文献１の方法では、揺動テーブルを動作させてガラス面に対する研磨手段の角度を変更しており、これにより研磨手段のある程度の姿勢制御を可能にしている。しかしながら、この揺動テーブルは、揺動軸を中心として回転動作するものであり、その動作幅は小さく、動作方向も揺動軸周りの円周方向に限られている。このため、特許文献１に開示される曲面加工機を用いて曲率半径が小さい曲面を有する結晶化ガラス板を研磨しようとすると、特にガラス板の周囲側に行くほどガラス曲面に対する研磨手段の当接角度が垂直方向から大きくずれるため、ガラス曲面全体を精度よく且つ均一に研磨することは困難となる。
【０００９】
このように、現状においては、どのような曲率半径を有する結晶化ガラスであっても、ガラス曲面全体を精度よく且つ均一に研磨する技術は未だ確立されていない。本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、研磨手段の姿勢制御に着目することにより、近年要求が高まっている曲面を多用した建築物の外装材や内装に利用可能な、種々の曲面を有する結晶化ガラスを工業的に製造する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明に係るガラス板研磨装置の特徴構成は、
曲面を有するガラス板を研磨するガラス板研磨装置であって、
前記ガラス板を保持する保持手段と、
前記ガラス板を研磨する研磨手段と、
前記ガラス板に対して前記研磨手段を押し付ける押圧手段と、
前記ガラス板と前記研磨手段とが実質的に面接触する状態を維持しながら、前記保持手段を回転させる回動手段と、
前記保持手段を水平方向にスライドさせるスライド手段と、
を備え、
前記ガラス板と前記研磨手段との面接触領域において、前記ガラス板に対する前記研磨手段の押圧軸が前記ガラス板の前記曲面の法線と一致するように、前記回動手段、及び前記スライド手段が調整されることにある。
【００１１】
曲面を有するガラス板全体を精度よく且つ均一に研磨するためには、ガラス板と研磨手段との面接触領域において、ガラス板に対する研磨手段の押圧軸がガラス板の曲面の法線と一致する状態を維持しながら研磨を行う必要がある。しかしながら、従来技術においては、ガラス板の揺動のみによって研磨手段とガラス板との当接状態を調整しようとしていたため、ガラス板の周囲側に行くほどガラス曲面に対する研磨手段の当接角度が垂直方向から大きくずれてしまい、結果として、ガラス曲面全体を精度よく且つ均一に研磨することが困難なものとなっていた。
この点、本構成のガラス板研磨装置は、ガラス板を保持する保持手段と、ガラス板を研磨する研磨手段と、ガラス板に対して研磨手段を押し付ける押圧手段と、ガラス板と研磨手段とが実質的に面接触する状態を維持しながら、保持手段を回転させる回動手段と、保持手段を水平方向にスライドさせるスライド手段とを備えている。回動手段による回転動作と、スライド手段によるスライド動作とを組み合わせることにより、ガラス板に対する研磨手段の相対的な姿勢変化の幅が大きくなるので、回動手段及びスライド手段を調整することにより、研磨手段の相対的な姿勢が精密に維持、制御され、曲率半径が小さい曲面を有するガラス板であっても、当該曲面全体を精度よく且つ均一に研磨することが可能となる。
【００１２】
本発明に係るガラス板研磨装置において、
前記ガラス板に対して前記研磨手段を昇降させる昇降手段を備えることが好ましい。
【００１３】
本構成のガラス板研磨装置によれば、ガラス板に対して研磨手段を昇降させる昇降手段を設けたことにより、ガラス板に対する研磨手段の距離を大きく調整することが可能となるので、ガラス板に対する研磨手段の相対的な姿勢変化の幅がより広くなる。その結果、例えば、曲率半径が非常に小さい曲面を有するガラス板や、複雑な曲面を有するガラス板についても、高精度で且つ均一な研磨を行うことが可能となる。
【００１４】
本発明に係るガラス板研磨装置において、
前記回動手段と前記スライド手段とが連動可能に構成されていることが好ましい。
【００１５】
本構成のガラス板研磨装置によれば、回動手段とスライド手段とが連動可能であるので、スライド手段のスライド量と回動手段の回転量とが一定の関係になるように対応させることができる。これにより、例えば、曲率半径が一定であり、且つ円弧の中心が回動手段の回転軸と一致するような単純な形状を有するガラス板に対しては、スライド手段をスライドさせるだけの簡単な操作のみで、曲面全体の研磨を行うことが可能となる。
【００１６】
本発明に係るガラス板研磨装置において、
前記研磨手段が弾性部材を介して前記押圧手段に取り付けられていることが好ましい。
【００１７】
本構成のガラス板研磨装置によれば、研磨手段が弾性部材を介して押圧手段に取り付けられているため、ガラス板に対する研磨手段の押圧力を一定に維持し易くなる。その結果、ガラス板の曲面全体をより精度よく且つ均一に研磨することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るガラス板研磨装置を示した斜視図である。
【図２】図２は、研磨手段を拡大した斜視図である。
【図３】図３は、ガラス板の研磨パターン例を示す模式図である。
【図４】図４は、ガラス板に対する研磨手段の状態を例示したガラス板研磨装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明のガラス板研磨装置に関する実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図しない。
【００２０】
〔ガラス板研磨装置〕
図１は、本実施形態に係るガラス板研磨装置１００を示した斜視図である。同図は、ガラス板研磨装置１００の動作説明及び機能説明のために示した概略図である。そのため、細部の構成は簡略化又は省略してある。ガラス板研磨装置１００は、曲面を有するガラス板Ｇを研磨する用途に使用され、主に、保持手段１０、研磨手段２０、押圧手段３０、モーター（回動手段）４０、及び台車（スライド手段）５０を備える。さらに、ガラス板研磨装置１００は、昇降アーム（昇降手段）６０も備える。
【００２１】
ガラス板研磨装置１００が研磨対象とするガラス板Ｇは、所定の組成を有するガラスを熱処理することにより、表面から内部に向けて結晶を析出させた大理石様パターンを有する結晶化ガラスである。ガラス板研磨装置１００は、このような結晶化ガラスのうち、曲面を有するガラス板を特に良好に研磨することができる。なお、本明細書では、曲面を有するガラス板について、円周に沿う方向を「幅方向」、円周に直交する方向を「長さ方向」と規定する。ガラス板研磨装置１００は、平坦な形状を有する通常のガラス板も当然に研磨可能である。ガラス板研磨装置１００によって研磨可能なガラス板Ｇの曲率半径は、６００ｍｍ〜無限大（平面）となる。また、長さ方向に沿って曲率半径が徐々に拡大又は縮小する曲面を有するガラス板、すなわち、円錐面を有するガラス板であっても、上記曲率半径の範囲内であれば研磨可能である。
【００２２】
ガラス板Ｇは、保持手段１０によって保持される。保持手段１０は、ベース５１及び支柱５２からなるスライド手段としての台車５０の上に互いに平行に配置された二つのホルダ１１，１２を備えている。ホルダ１１とホルダ１２とは回転軸１３で連結固定されており、両者の動作は完全にシンクロする。ホルダ１１，１２の合計４つの端部には、ガラス板Ｇの縁部を挟持する挟持手段（図示せず）が夫々設けられており、ホルダ１１，１２が有する合計４つの挟持手段によって、ガラス板Ｇを外側から挟持する構造となっている。挟持手段のガラス板Ｇに接触する部位には、ガラス板Ｇの縁部を保護する目的として、ゴム等の柔軟な素材を被覆しておくことが好ましい。
【００２３】
図２は、研磨手段２０を拡大した斜視図である。研磨手段２０は、保持手段１０に保持された状態にあるガラス板Ｇに当接し、図示しない給水ノズルから切削剤である水をガラス板Ｇに供給しながら、ガラス表面を湿式で研磨する。
【００２４】
研磨手段２０は、研磨材で構成される研磨部２１と、研磨部２１を収容するケース２２とを備えている。ケース２２は、後で詳しく説明する押圧手段３０に対して着脱可能に取り付けられ、押圧軸ａ周りに回転駆動される。このとき、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の押圧力を一定に維持するために、ケース２２と押圧手段３０との間に弾性部材２３を介在させてある。
【００２５】
研磨部２１は、複数の部材（本実施形態では、４つの研磨片２１ａ〜２１ｄ）に分割されている。研磨部２１を単一の部材で構成するよりも複数に分割した方が、研磨部２１が撓み易くなるので、ガラス板Ｇの表面形状の変化に対する研磨部２１の追随性が向上し、押圧力のバラツキが少なくなる。その結果、ガラス曲面に対して均等な研磨を行い得る。また、本実施形態のように、研磨部２１を中心から放射状に分割すると、中心奥側に水の配管出口を設けることにより、分割した各研磨片を均等に湿潤させることができる。なお、研磨部２１の分割数は４つに限られない。
【００２６】
研磨部２１を構成する研磨材は、研磨対象のガラス板Ｇの表面状態に合わせて最適な素材及び粗さのものが選択される。素材に関しては、例えば、酸化セリウムやダイヤモンド等が挙げられる。粗さに関しては、例えば、最初の研磨においては、研磨材として比較的目の粗いのもの（１００番手）を使用して粗研磨を行い、徐々に目が細かい研磨材（２００番手、４００番手、８００番手の順）に変更しながら仕上げていく。研磨部２１の交換は、研磨部２１とケース２２とが一体になっているため、ケース２２ごと行われる。
【００２７】
押圧手段３０は、ガラス板Ｇに対して研磨手段２０を押し付ける。そのため、押圧手段３０は、エアシリンダー３１とシャフト３２とを備えている。エアシリンダー３１は、伸縮可能且つ回転可能に構成されたシャフト３２を支持する支持部材３３の側方に取り付けられる。エアシリンダー３１が伸長すると、支持部材３３の間隔が広がり、シャフト３２が伸びて当該シャフト３２の先端に取り付けられている研磨手段２０がガラス板Ｇの方向に付勢される。エアシリンダー３１の伸長量（ストローク幅）は、５０〜１００ｍｍ程度に設定される。従って、このストローク幅を超えて研磨手段２０を動かす場合は、後で詳しく説明する昇降アーム６０も同時に操作することになる。押圧手段３０の押圧力（すなわち、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の付勢力）は、２〜３ｋｇ／ｃｍ２が好ましい。押圧力が２ｋｇ／ｃｍ２より小さいと、ガラス板Ｇを十分に研磨できない虞がある。一方、押圧力が３ｋｇ／ｃｍ２より大きいと、ガラス板Ｇを研磨し過ぎて研磨跡が残る虞があり、場合によってはガラス板Ｇが破損する虞もある。なお、シャフト３２は中空構造となっており、外部の水源からシャフト３２の中空部（図示せず）に切削剤としての水が通され、その水はさらに下方の研磨手段２０の給水ノズルに供給される。
【００２８】
エアシリンダー３１及びシャフト３２は、昇降アーム６０に取り付けられる。昇降アームは、ガラス板Ｇを跨ぐように設置された二つの昇降フレーム６１，６２と、当該昇降フレーム６１，６２の間に設けられた昇降ビーム６３とを備えている。昇降ビーム６３の側部には当該昇降ビーム６３の長さ方向に沿って移動可能な水平移動ボックス６４が取り付けられ、当該水平移動ボックス６４にエアシリンダー３１及びシャフト３２が接続される。このうち、シャフト３２は水平移動ボックス６４に内蔵された図示しない研磨用モーターに連結され、回転駆動される。水平移動ボックス６４を昇降ビーム６３に沿って移動させることにより、さらに、昇降ビーム６３を上下に移動させることにより、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の距離を大きく調整することが可能となる。その結果、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の相対的な姿勢変化の幅がより広くなる。従って、押圧手段３０のストローク幅による移動ステップ（微調整）と、昇降アーム６０による移動ステップ（高さ位置合わせ）とを組み合わせることで、例えば、曲率半径が非常に小さい曲面を有するガラス板や、複雑な曲面を有するガラス板についても、高精度で且つ均一な研磨を行うことが可能となる。
【００２９】
ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の相対的な姿勢制御は、回動手段としてのモーター４０、及びスライド手段としての台車５０によって行われる。モーター４０は、台車５０の支柱５２に取り付けられた保持手段１０を回転軸１３周りに回転させる。保持手段１０の回転中は、ガラス板Ｇと研磨手段２０とが実質的に面接触する状態が維持される。このようにして、研磨手段２０に対するガラス板Ｇの角度を調整することができる。台車５０は、レール７０の上を移動することで、保持手段１０を水平方向にスライドさせる。これにより、研磨手段２０に対するガラス板Ｇの位置を調整することができる。
【００３０】
研磨手段２０に対するガラス板Ｇの角度調整及び位置調整は、コンピュータ等で構成される制御手段８０によって行われる。制御手段８０に予め研磨パターンをプログラムしておくことで、モーター４０及び台車５０の動作が自動制御され、ガラス板Ｇの研磨が適切に実行される。ここで、ガラス板Ｇの研磨パターンの例を図３の模式図に示す。（ａ）は、Ｎパターンと呼ばれる研磨パターンであり、初めにガラス板Ｇの周囲を研磨し、次にガラス板Ｇの幅方向に沿ってジグザグに往復研磨するものである。（ｂ）は、Ｓパターンと呼ばれる研磨パターンであり、初めにガラス板Ｇの周囲を研磨し、次にガラス板Ｇの長さ方向に沿ってジグザグに往復研磨するものである。実際の研磨作業では、ＮパターンとＳパターンとを適宜組み合わせて行うことが好ましい。このような研磨を行うことにより、均一でムラのない美しいガラス曲面に仕上げることができる。
【００３１】
〔研磨手段の相対的姿勢制御〕
ガラス板Ｇの研磨中は、ガラス板Ｇと研磨手段２０との面接触領域において、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の押圧軸がガラス板Ｇの曲面の法線と一致するように調整する必要がある。そのためには、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の相対的な姿勢制御を精密に行う必要がある。このような調整は、従来では非常に難しいものであったが、本発明では、ガラス板研磨装置１００のモーター４０及び台車５０の動作を制御することにより、研磨手段２０の相対的姿勢制御を実現している。
【００３２】
図４は、曲面を有するガラス板Ｇに対する研磨手段２０の状態を例示したガラス板研磨装置１００の側面図である。なお、同側面図では、昇降ビーム６３の高さ位置を明示するため、昇降フレーム６１，６２は省略してある。（ａ）は、研磨手段２０がガラス板Ｇの中央付近に位置している状態である。この状態では、モーター４０は回転せず、ガラス板Ｇは略水平な状態で保持手段１０に保持されており、研磨手段２０はガラス板Ｇに対して略垂直方向に当接する。このため、ガラス板Ｇと研磨手段２０との面接触領域において、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の押圧軸ａはガラス板Ｇの曲面の法線ｂと一致する。この状態で研磨作業を行う場合、研磨手段２０の動作範囲は、通常、押圧手段３０のエアシリンダー３１のストローク幅の範囲に収まる。従って、研磨作業中は昇降アーム６０の昇降ビーム６３を昇降させる必要はない。ガラス板Ｇを長さ方向に研磨するには、水平移動ボックス６４を昇降ビーム６３に沿って水平移動させるだけでよい。
【００３３】
（ｂ）は、（ａ）の状態からモーター４０を所定の角度だけ紙面時計回りに回転させてガラス板Ｇを傾斜させるとともに、台車５０を紙面右方向にスライドさせることにより、研磨手段２０をガラス板Ｇの縁部付近に位置させた状態である。モーター４０の回転量及び台車５０のスライド量は、ガラス板Ｇと研磨手段２０との面接触領域において、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の押圧軸ａとガラス板の曲面の法線ｂとが一致するように細かく調整される。この状態では、研磨手段２０が当接するガラス曲面（研磨手段２０とガラス曲面との接触領域における接平面Ｐ）の高さ位置は（ａ）の場合よりも上がることになる。この状態で研磨作業を行うと、研磨手段２０の動作範囲は、押圧手段３０のエアシリンダー３１のストローク幅（この場合は縮み幅）の範囲だけでは足りなくなり、ガラス板Ｇを過剰に研磨してしまう虞がある。そこで、研磨作業中に昇降ビーム６３を昇降フレーム６１，６２に沿って適宜上昇させ、研磨手段２０がガラス板Ｇに対して強く当接しないように調整する。これにより、研磨手段２０はガラス板Ｇに対して適切な状態で当接し、押圧手段３０が研磨手段２０をガラス板Ｇに付勢することで２〜３ｋｇ／ｃｍ２の押圧力が維持される。なお、ガラス板Ｇを長さ方向に研磨する場合は、モーター４０の回転量及び台車５０のスライド量を保持し、且つ昇降ビーム６３を上昇させた状態を保持したまま、水平移動ボックス６４を昇降ビーム６３に沿って水平移動させるだけでよい。
【００３４】
（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）に示したガラス板Ｇよりも曲率半径が大きい曲面を有するガラス板Ｇ´について、研磨手段２０をガラス板Ｇ´の中央付近に位置させた状態である。この状態では、（ａ）と同様に、モーター４０は回転せず、ガラス板Ｇは略水平な状態で保持手段１０に保持されている。このため、ガラス板Ｇと研磨手段２０との面接触領域において、ガラス板Ｇに対する研磨手段２０の押圧軸ａはガラス板Ｇの曲面の法線ｂと一致する。ところが、ガラス板Ｇ´の突出量が小さいため、研磨手段２０が当接するガラス曲面（研磨手段２０とガラス曲面との接触領域における接平面Ｐ）の高さ位置は（ａ）の場合よりも下がることになる。この状態で研磨作業を行うと、研磨手段２０の動作範囲は、押圧手段３０のエアシリンダー３１のストローク幅（この場合は伸び幅）の範囲だけでは足りなくなり、研磨手段２０がガラス板Ｇから離間してしまう虞がある。そこで、研磨作業中に昇降ビーム６３を昇降フレーム６１，６２に沿って適宜下降させ、研磨手段２０がガラス板Ｇに対して確実に当接するように調整する。これにより、研磨手段２０はガラス板Ｇに対して適切な状態で当接し、押圧手段３０が研磨手段２０をガラス板Ｇに付勢することで２〜３ｋｇ／ｃｍ２の押圧力が維持される。なお、ガラス板Ｇを長さ方向に研磨する場合は、昇降ビーム６３を下降させた状態を保持したまま、水平移動ボックス６４を昇降ビーム６３に沿って水平移動させるだけでよい。
【００３５】
このように、本実施形態のガラス板研磨装置１００では、モーター４０による回転動作と、台車５０によるスライド動作とを組み合わせることにより、ガラス板Ｇ，Ｇ´に対する研磨手段２０の相対的な姿勢変化の幅が大きくなるので、モーター４０及び台車５０を調整することにより、研磨手段２０の相対的な姿勢が精密に維持、制御され、曲率半径が小さい曲面を有するガラス板Ｇや、曲率半径が大きい曲面を有するガラス板Ｇ´であっても、当該曲面全体を精度よく且つ均一に研磨することが可能となる。
【００３６】
〔別実施形態〕
＜１＞本発明のガラス板研磨装置１００においては、回動手段とスライド手段とを連動可能に構成することも可能である。例えば、ガラス板の長さ方向において曲率半径が一定であり、且つ円弧の中心が回動手段の回転軸と一致するような単純な形状を有するガラス板Ｇを研磨する場合、スライド手段のスライド量と回動手段の回転量とが一定の関係になるように対応させればよい。従って、この場合、回動手段とスライド手段とを連動させる。例えば、回動手段とスライド手段とをリンク機構により連結することにより、両者は連動可能となる。回動手段とスライド手段とを連動させる場合は、回動手段にモーターのような駆動源を採用する必要はなく、ギアやプーリー等の回転部材のみで構成可能である。
【００３７】
＜２＞上述の実施形態では、研磨手段２０に対するガラス板Ｇの角度調整及び位置調整をコンピュータ等の制御手段８０によって実行しているが、作業者がモーター４０及び台車５０を手作業で直接調整し、上記角度調整及び位置調整を行うようにしても構わない。また、大まかな動作制御及び各種調整を制御手段８０で実行し、最終的な微調整を作業者が手作業で行うようにすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明のガラス板研磨装置は、建築物の外壁材や内装に利用される曲面を有する結晶化ガラス板の研磨に利用可能である。また、本発明のガラス板研磨装置の原理は、ガラスだけでなく、例えば、金属、木材、硬質樹脂等の他の素材の研磨にも応用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 保持手段
２０ 研磨手段
２３ 弾性部材
３０ 押圧手段
４０ モーター（回動手段）
５０ 台車（スライド手段）
６０ 昇降アーム（昇降手段）
７０ レール
８０ 制御手段
１００ ガラス板研磨装置
ａ 研磨手段の押圧軸
ｂ ガラス板の曲面の法線
Ｇ，Ｇ´ ガラス板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲面を有するガラス板を研磨するガラス板研磨装置であって、
前記ガラス板を保持する保持手段と、
前記ガラス板を研磨する研磨手段と、
前記ガラス板に対して前記研磨手段を押し付ける押圧手段と、
前記ガラス板と前記研磨手段とが実質的に面接触する状態を維持しながら、前記保持手段を回転させる回動手段と、
前記保持手段を水平方向にスライドさせるスライド手段と、
を備え、
前記ガラス板と前記研磨手段との面接触領域において、前記ガラス板に対する前記研磨手段の押圧軸が前記ガラス板の前記曲面の法線と一致するように、前記回動手段、及び前記スライド手段が調整されるガラス板研磨装置。
【請求項２】
前記ガラス板に対して前記研磨手段を昇降させる昇降手段を備えた請求項１に記載のガラス板研磨装置。
【請求項３】
前記回動手段と前記スライド手段とが連動可能に構成されている請求項１又は２に記載のガラス板研磨装置。
【請求項４】
前記研磨手段が弾性部材を介して前記押圧手段に取り付けられている請求項１〜３の何れか一項に記載のガラス板研磨装置。
【請求項１】
曲面を有するガラス板を研磨するガラス板研磨装置であって、
前記ガラス板を保持する保持手段と、
前記ガラス板を研磨する研磨手段と、
前記ガラス板に対して前記研磨手段を押し付ける押圧手段と、
前記ガラス板と前記研磨手段とが実質的に面接触する状態を維持しながら、前記保持手段を回転させる回動手段と、
前記保持手段を水平方向にスライドさせるスライド手段と、
を備え、
前記ガラス板と前記研磨手段との面接触領域において、前記ガラス板に対する前記研磨手段の押圧軸が前記ガラス板の前記曲面の法線と一致するように、前記回動手段、及び前記スライド手段が調整されるガラス板研磨装置。
【請求項２】
前記ガラス板に対して前記研磨手段を昇降させる昇降手段を備えた請求項１に記載のガラス板研磨装置。
【請求項３】
前記回動手段と前記スライド手段とが連動可能に構成されている請求項１又は２に記載のガラス板研磨装置。
【請求項４】
前記研磨手段が弾性部材を介して前記押圧手段に取り付けられている請求項１〜３の何れか一項に記載のガラス板研磨装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１１２５５４（Ｐ２０１３−１１２５５４Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９２３５（Ｐ２０１１−２５９２３５）
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
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