CN107108317B - 用于对玻璃制品的边缘进行密封的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种设备，其包含将纤维沉积在所述玻璃制品边缘上的纤维给料系统和激光系统。安置激光系统，以将第一和第二激光束分别投射至纤维的第一和第二面上。安置激光系统，以将第三激光束投射至玻璃制品的边缘上。一种方法，其包括使玻璃制品相对于纤维前进；安置纤维，以使纤维与玻璃制品的边缘相对，使纤维的第一面与第一激光束接触，使纤维的第二面与第二激光束接触，将纤维沉积在玻璃制品边缘上，以及使玻璃制品边缘与第三激光束接触。

Description

用于对玻璃制品的边缘进行密封的方法和设备

本申请要求2014年10月30日提交的美国专利申请62/072682的优先权，其全部内容通过引用纳入本文。

背景

技术领域

本说明书总体上涉及对玻璃制品的边缘进行密封，更具体而言，涉及将玻璃纤维焊接至制品边缘。

背景技术

当从较大的玻璃板材或带材上切下玻璃制品时，因切割而暴露的玻璃制品边缘可具有固有的瑕疵和因切割处理而暴露的内包物。切割得到的玻璃制品的暴露边缘上的这些瑕疵和内包物是玻璃制品中的脆弱位置的代表，如果通过例如使玻璃制品以其边缘坠落或者使玻璃制品边缘与另一个物体猛烈接触而使这些弱点暴露于外力之下，则它们可能导致开裂、断裂以及其它损伤。

因此，需要通过对切割处理过程中暴露的瑕疵和内包物进行覆盖来保护切割得到的玻璃制品的边缘。

发明概述

根据一种实施方式，一种设备包含：将纤维沉积在玻璃制品边缘上的纤维给料系统；和配置成发射至少第一激光束、第二激光束和第三激光束的激光系统。安置激光系统，以将第一激光束投射至距离玻璃制品边缘大于或等于约10μm至小于约1000μm的接触点处上述纤维的第一面上。安置激光系统，以将第二激光束投射至所述接触点处上述纤维与第一面相反的第二面上。安置激光系统，以将第三激光束投射至距离纤维沉积在玻璃制品边缘上的位置大于或等于约0.1mm至小于约1mm的位置处所述玻璃制品边缘上。

根据另一种实施方式中，一种方法包括：使玻璃制品相对于纤维前进；安置纤维，以使所述纤维与玻璃制品的边缘相对；在距离玻璃制品边缘大于或等于约10μm至小于约1000μm的位置处使纤维的第一面与第一激光束接触以及使纤维的第二面与第二激光束接触；将纤维沉积在玻璃制品边缘上；以及使玻璃制品边缘与第三激光束在距离纤维沉积在玻璃制品边缘上的位置大于或等于约0.1mm至小于约1mm的位置处接触。

在以下的详细描述中给出了本发明的附加特征和优点，通过所作的描述，其中的部分特征和优点对于本领域的技术人员而言是显而易见的，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所描述的实施方式而被认识。

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都描述了各种实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各种实施方式的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各种实施方式，且与描述一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。

附图的简要说明

图1是一种具有暴露边缘的示例性的层压玻璃制品的示意图；

图2A是一种根据本文所公开和讨论的实施方式的边缘密封设备的示意性的前视图；

图2B是一种根据本文所公开和讨论的实施方式的边缘密封设备的示意性的侧视图；

图3A是一种根据本文所公开和讨论的实施方式的纤维给料系统的示意性的前视图；

图3B是一种根据本文所公开和讨论的实施方式的纤维给料系统的示意性的后视图；

图4是显示根据本文所公开和讨论的实施方式的在玻璃制品和纤维上安置激光束的示意图；以及

图5是一种根据本文所公开和讨论的实施方式的具有密封边缘的层压玻璃制品的示意图。

在附图中显示笛卡尔坐标只是用于参考，而非旨在对方向或朝向进行限制。另外，只是用于参考而非进行限制的是，附图中所示的笛卡尔坐标所包括的箭头在所有附图中都始终定义各轴的具体方向，其以不同朝向描绘了相同的物体。在本公开中，将会根据附图中的笛卡尔坐标和箭头所指的正方向按照惯例来使用相关术语。按照惯例，相对于任何物体的x方向上的关系可使用诸如左、右、在……的左侧、或在……的右侧这样的术语来表述。按照惯例，相对于任何物体的y方向上的关系可使用诸如顶部、底部、上方、下方、之上、或之下这样的术语来表述。按照惯例，相对于任何物体的z方向上的关系可使用诸如前方、后方、在……的前方或接近于、或在……的后方或远离于这样的术语来表述。用于表述各种关系的惯例或术语并非旨在将任何物体或其组件在构建或使用中限制于一个方向或朝向。

发明详述

下面将参考附图对用于对玻璃制品的边缘进行密封的设备和方法的实施方式进行纤细阐述。只要可能，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的组件。在一种实施方式中，公开了一种用于对玻璃制品的边缘进行密封的设备。该设备包含：将纤维沉积在玻璃制品边缘上的纤维给料系统；和包含至少第一激光器、第二激光器和第三激光器的激光系统。安置第一激光器，以将第一激光束投射至距离玻璃制品边缘大于或等于约10μm至小于约1000μm的接触点处纤维的第一面上。安置第二激光器，以将第二激光束投射至上述接触点处纤维与第一面相反的第二面上。安置第三激光器，以将第三激光束投射至距离纤维沉积在玻璃制品边缘上的位置大于或等于约0.1mm至小于约1mm的位置处玻璃制品边缘上。

在另一种实施方式中，公开了一种用于对玻璃制品进行密封的方法。该方法包括：使玻璃制品相对于纤维前进；安置纤维，以使所述纤维与玻璃制品的边缘相对；在距离玻璃制品边缘大于或等于约10μm至小于约1000μm的位置处使纤维的第一面与第一激光束接触以及使纤维的第二面与第二激光束接触；将纤维沉积在玻璃制品边缘上；以及使玻璃制品边缘与第三激光束在距离纤维沉积在玻璃制品边缘上的位置大于或等于约0.1mm至小于约1mm的位置处接触。

用于强化和保护切割得到的玻璃制品的边缘表面的常规方法包括结合抛光使用的蚀刻或研磨，以除去具有可能导致玻璃制品损伤的瑕疵和内包物的边缘的表面层。然而，特别是在层压玻璃制品中，蚀刻可能导致玻璃制品中出现因存在以不同速率蚀刻的玻璃材料而导致的轮廓不一致。另外，基于各层的玻璃组成的差异，研磨和抛光可能导致不同的材料除去水平，或者，如果存在高张力，则甚至可能导致开裂。用于强化和保护切割得到的玻璃制品中的边缘表面的另一种方法是火焰抛光，但是火焰抛光使玻璃制品的内部芯体暴露，这可能导致当用火焰加热玻璃时，玻璃制品的边缘因热冲击而开裂。因此，提供了用于对玻璃制品的边缘进行密封的设备和方法，其中，将纤维的粘性层施用于切割得到的玻璃制品的边缘，覆盖一部分或整个暴露边缘。施用这种粘性的玻璃材料不会导致在玻璃制品的边缘上发生物理、化学或热损伤，因此，不会像常规方法那样容易损伤玻璃制品。

在一些实施方式中，被切割的玻璃制品是层压玻璃制品。层压玻璃制品通常包含两个或更多个玻璃层，这些玻璃层熔合在一起以形成单一、统一的主体。在一些实施方式中，层压玻璃制品包含玻璃板。玻璃板可基本上是平面的(例如平坦的)或非平面的(例如弯曲的)。在另一些实施方式中，层压玻璃制品包含具有三维(3D)形状的经过成形或塑形的玻璃制品。例如，经过成形的玻璃制品可通过对玻璃片进行模塑或塑形来提供所需的3D形状。

根据实施方式的层压玻璃制品的一种示例性的结构示于图1，图1示意性地图示了一种具有三个玻璃层的层压玻璃制品。在图1所示的实施方式中，层压玻璃制品100包含芯体层110以及包层121a和121b。一些实施方式的层压玻璃制品，例如上述的层压玻璃制品100可通过使用溢流熔合法来形成，例如美国专利号4214886中所述的方法，上述文献通过引用全文纳入本文。在图1所示的实施方式中，包层121a和121b具有基本上相同或相同的厚度。然而，应当注意的是，图1中的芯体层110和包层121a、121b的尺寸只是用于例示，在其它实施方式中可使用各种厚度。虽然图1所示的层压玻璃制品包含两个包层，但应当理解的是，根据一些实施方式，层压玻璃制品可包含多个层。例如，一些实施方式可包括具有2n+1层的层压玻璃制品，其中，n表示施用于芯体的每个侧面上的包层的数量(例如在图1所示的三层结构中，n＝1，因为只有一种包层，但该包层存在于芯体的两个侧面上)。在各种实施方式中，玻璃层可包含玻璃材料、玻璃陶瓷材料或它们的组合。

在一些实施方式中，包层121a与芯体层110之间的界面和/或包层121b与芯体层110之间的界面(或者其它相邻玻璃层之间的界面)不含任何粘合材料，例如粘合剂、涂层或任何被添加或配置以使各玻璃层彼此粘合的非玻璃材料。因此，包层121a和121b被直接熔合或施用在芯体层110上，或者与玻璃芯体层110直接相邻。在一些实施方式中，层压玻璃制品包含一个或多个配置在芯体层110与包层121a和121b之间的中间层。例如，中间层可包含在芯体层110与包层121a和121b的界面处形成的中间玻璃层和/或扩散层(例如将玻璃芯体和包层的一种或多种组分扩散入扩散层中)。在一些实施方式中，层压玻璃制品包含玻璃-玻璃层压件(例如原位熔合的多层玻璃-玻璃层压件)，其中，直接相邻的玻璃层之间的界面是玻璃-玻璃界面。

根据一些实施方式，层压玻璃制品100具有当层压玻璃制品100被切割时暴露的边缘130。暴露边缘130包含芯体层110的部分和包层121a、121b的部分。除了上文所述的可在玻璃制品被切割时暴露的瑕疵和内包物以外，层压玻璃制品100还可包含内部应力，例如压缩应力和拉伸应力，它们在层压玻璃制品100由具有不同热膨胀系数(CTE)的芯体材料和包层材料形成时产生。例如，如果芯体层110比包层121a、121b膨胀得更多或更少，则会在芯体层110或包层121a、121b中形成压缩应力，且在芯体层110和包层121a、121b中的另一个中可存在拉伸应力。因此，具有层压玻璃制品100的暴露边缘130允许具有压缩或拉伸应力的这些层暴露于可能的外部作用力之下。如果通过例如坠落或碰撞暴露表面而使一个或多个具有拉伸应力的层暴露于外部作用力之下，则层压玻璃制品可能发生损伤或断裂。因此，尽管可能希望对任意玻璃制品的切割边缘进行密封以覆盖由切割而导致的内包物或瑕疵，对层压玻璃制品的切割边缘进行密封以使具有拉伸或压缩应力的层不暴露是特别有益的。

图2A和图2B是一种用于对诸如图1中所示的上述层压玻璃制品100这样的目标玻璃制品的边缘130进行密封的边缘密封设备200的示意性的正视图和侧视图。在图2A和图2B所示的实施方式中，边沿密封设备200包含四个系统：玻璃制品前进系统300，其使目标玻璃制品100前进通过边缘密封设备200；玻璃制品预热系统400，其加热目标玻璃制品100；纤维给料系统600，其将纤维610供给至目标玻璃制品100的边缘表面130；以及激光系统500，其用于加热纤维610和目标玻璃制品100的边缘130。根据图2A中所示的实施方式，激光系统500包含用于加热纤维610的激光器510和520、以及用于加热目标玻璃制品100的边缘130的激光器530。广义上，边缘密封设备200通过利用纤维给料系统600将纤维610供给、引导至目标玻璃制品100的边缘130来运行。对激光系统500进行配置，以将激光器510和520安置成分别利用相应的激光束511和521对纤维610进行加热，以使纤维610在即将与目标玻璃制品100的边缘130接触之前具有粘性。另外，对激光系统500进行配置，以将激光器530安置成在目标玻璃制品100的边缘130上的预定位置处利用激光束531对目标玻璃制品100的边缘130进行加热。玻璃制品前进系统300利用夹具310固定目标玻璃制品100，并且使玻璃制品沿着z方向前进通过边缘密封设备200，以使粘性玻璃纤维610被均匀地施用至目标玻璃制品100的边缘130。另外，玻璃制品预热系统400包含加热器410和420，它们将目标玻璃制品100均匀地加热至促进纤维610对目标玻璃制品100的边缘130的粘合的温度。下面将参考附图对上述四个系统中的每一个进行更详细的描述。

参考图2A和图2B对根据实施方式的玻璃制品前进系统进行描述。玻璃制品前进系统包含用于固定目标玻璃制品100并使其沿z方向前进的机构。在图2A和图2B所述的实施方式中，玻璃制品前进系统包含用于固定玻璃制品100的夹具310。因为玻璃制品100的边缘130的尺寸较小且纤维610的直径较小，夹具310应当牢固地固定住玻璃制品100。玻璃制品100在夹具310内的任何滑移都可能导致纤维610被错误地施用至玻璃制品100的边缘130。因此，在一些实施方式中，夹具310中的间隙313的宽度可与玻璃制品100的宽度基本上相同，以使夹具的接触表面311和312与玻璃制品100接触，并且在玻璃制品100与夹具310之间形成摩擦装配。虽然图2A中所示的夹具310是一种单一主体，但在一些实施方式中，夹具310可以是可调节的，以使接触表面311和312可沿着x方向移动。在这些实施方式中，接触表面311和312可最初被大于玻璃制品100的宽度的间隙分隔，随后，将玻璃制品100放置在该间隙内，接触表面311和312缓慢地彼此相向移动，以在接触表面311和312与玻璃制品100之间形成紧密的接触，从而将玻璃制品100牢固地固定到位。接触表面311和312可利用任何机构来移动，例如螺杆驱动，当螺杆沿第一方向转动时，其使接触表面311和312相向移动，而当螺杆沿第二方向转动时，其使接触表面311和312彼此远离。在一些实施方式中，接触表面311和312可涂覆有高摩擦系数的涂层，以帮助固定玻璃制品。在另一些实施方式中，接触表面310和311中的一个或多个可包含连接至产生吸力的真空吸盘或吸孔，以将玻璃制品牢固地固定在夹具310中。在另一种实施方式中，该装置可只包含一个接触表面，该接触表面包含连接至诸如真空夹盘这样的真空吸盘或吸孔，以将玻璃制品牢固地固定到位。

玻璃制品前进系统还包含封装驱动机构(未图示)的前进平台320。驱动机构可拆卸地连接至夹具310，并且使夹具310沿z方向前进，以使位于夹具310中的玻璃制品100前进通过玻璃制品预热系统，并且相对于纤维给料系统移动，从而玻璃制品100的暴露边缘130随着其通过纤维给料系统600的下方而被粘性纤维610覆盖。驱动机构可以是任何常规的能够移动夹具310通过边缘密封设备200的驱动机构，例如锁链驱动、履带驱动、螺杆驱动以及类似机构。驱动机构连接至电动机321，所述电动机321使驱动机构移动，并且使夹具310前进通过边缘密封设备200。

玻璃制品前进系统300使夹具310及玻璃制品100前进通过边缘密封设备200的速度将会部分取决于纤维610在玻璃制品100的边缘130上的沉积特性。例如，使玻璃制品100慢速通过边缘密封设备200能够向玻璃制品100的暴露边缘130施用纤维610的厚层，前提是纤维的给料速率保持不变。类似地，使玻璃制品100快速通过边缘密封设备200能够向玻璃制品100的暴露边缘130施用纤维610的薄层，前提是纤维的给料速率保持不变。因此，在一些实施方式中，电动机321可以是诸如伺服马达或步进马达这样的能够使驱动机构精确移动的高精度电动机。电动机可连接至向控制器(未图示)传送信号的反馈传感器(未图示)，所述控制器能够精确地控制电动机的运行，并且能够调节夹具前进通过边缘密封设备200的速度。通过使用这样的高精度电动机，纤维610在玻璃制品100的边缘130上的诸如厚度这样的沉积特性可通过改变夹具310移动通过边缘密封设备200的速度来进行调整。尽管图2A和图2B显示了只有一个夹具310，应当理解的是，在一些实施方式中，多个夹具可以可拆卸的方式连接至驱动机构，从而多个玻璃制品可被连续或半连续地前进通过边缘密封设备200。

仍然参考图2A和图2B，边缘密封设备200包含玻璃制品预热系统400。在一些实施方式中，玻璃制品预热系统400包含加热器410、420和430。如图2A所示，加热器410和420被置于玻璃制品100的左右两侧，以向玻璃制品100的各宽阔表面提供均匀的加热。在一些实施方式中，加热器410、420和430被置于夹具310的上方，从而夹具310不会直接暴露于由加热器410、420和430所产生的热量下。如图2B所示，加热器410和430可沿着z方向相继设置，从而玻璃制品100在到达纤维给料系统600之前前进通过多个加热器。沿z方向提供相继的加热器允许玻璃制品100被逐渐预热，这样就降低了如果进行快速加热而可能在玻璃制品100中形成的热应力。虽然未在图2A或图2B中显示，第一加热器被置于x方向上与加热器430相反的位置处，以对玻璃制品100的相反面进行加热。应当理解的是，虽然图2B显示了被置于夹具310一侧的两个分离的加热器410和430，但是这两个分离的加热器410和430可被一个加长的加热器取代。同样，夹具310的x方向上的相反面上的多个加热器410和430可被一个加长的加热器取代。

加热器410、420和430可分别通过支架411、421和431而固定到位，这些支架通过诸如螺栓或螺丝这样的紧固件或诸如焊料或焊剂这样的粘合剂来附着至它们各自的加热器。支架411、421和431受到垂直支座412、422和432的支承，这些支座可通过诸如螺栓或螺丝这样的紧固件或诸如焊料或焊剂这样的粘合剂来附着至它们各自的支架。在一些实施方式中，支架411、421和431以及垂直支座412、422和432可以是单一结构。支架411、421和431附着至加热器410、420和430所使用的机构、以及支架411、421和431附着至垂直支座412、422、432所使用的机构不受特别限定，只要机构能够承受由边缘密封设备200产生的热量即可。

在一些实施方式中，加热器410、420和430是能够将玻璃制品100加热至玻璃制品100的退火点或接近该退火点的温度的陶瓷丝加热器。如本文所用，退火点是指玻璃到达10^13.4泊的粘度时的温度。在一些实施方式中，陶瓷丝加热器将玻璃制品加热至从退火点温度至高于该退火点温度约100℃的温度之间的预热温度，例如从退火点温度至高于该退火点温度约80℃的温度。在另一些实施方式中，加热器可以是红外线加热器、火焰加热器、或能够将玻璃制品加热至预定温度的其它类型的加热器。在一些实施方式中，加热器将玻璃制品加热至约600℃～约800℃的温度，例如约650℃～约750℃。在另一些实施方式中，加热器将玻璃制品加热至约675℃～约725℃的温度，例如约700℃。因为加热器410、420和430是固定的，从加热器410、420和430中发射出的热量的强度是否足以将玻璃制品加热至预定温度将取决于玻璃制品100前进通过边缘密封设备的速度。例如，当玻璃制品100以高速前进通过边缘密封设备时，加热器410、420和430发射出更高强度的热量，而当玻璃制品100以低速前进通过边缘密封设备时，加热器410、420和430发射出更低强度的热量。因此，在一些实施方式中，加热器的强度是可调节的，从而不论玻璃制品100以何种速度前进通过边缘密封设备200，加热器410、420和430都能将玻璃制品100加热至预定的预热温度。

下面参考图2A和图2B对纤维给料系统进行描述。图2A和图2B中所示的纤维给料系统包含支承用于向玻璃制品100的边缘130供给纤维的机构的支承结构620。支承结构620的尺寸不受特别限制，可根据安装在支承结构上的机构的排布而不同于图2A和图2B中所示的结构。因此，应当理解的是，在一些实施方式中，安装在制成结构620上的机构的排布可不同于图2A和图2B中所示的机构的排布。安装在支承结构620上的是多个横向支承板630。使纤维610的移动路径通过横向支承板630，以将纤维610的移动控制在横向方向(即，x方向)上，因此，横向支承板630沿x方向对齐，从而可使纤维610的移动路径通过横向支承板630而不发生弯曲。在一些实施方式中，纤维610可具有约100μm～约600μm、例如约150μm～约500μm的直径。在另一些实施方式中，纤维610可具有约200μm～约450μm、例如约250μm～约400μm的直径。在一些实施方式中，纤维并未装入保护罩中，因此，如果不对其移动进行控制，则纤维610易于损坏。可利用任何合适的方法将横向支承板630安装在支承结构620上，例如焊接和熔接，且在一些实施方式中，横向支承板630可作为具有支承结构620的单一主体形成。

图2A和2B中所示的纤维给料系统包含安装在支承结构620上的纤维导头640。纤维导头640例如通过紧固件或通过焊接或熔接而牢固地安装在支承结构620上，将纤维610精确地排放至玻璃制品100的边缘130。纤维导头640包含安装在支承结构620上的宽部641和未安装在支承结构620上的锥形部642。纤维被插入纤维导头640的宽部641中，随后被导向纤维导头620的锥形部642，纤维从锥形部642离开纤维导头620。在一些实施方式中，纤维导头640的锥形部642中的开口的直径与纤维610的直径基本上相同，从而纤维以极高的精度离开纤维导头640的锥形部642中的开口。虽然激光束不应当接触纤维导头，但在一些实施方式中，纤维导头640由耐激光且不允许激光透过纤维导头640的材料制成，从而防止了纤维610在纤维610离开纤维导头640之前暴露于激光能量之下。在一些实施方式中，纤维导头可由石墨或类似的材料构成。

图2A和图2B中所示的纤维给料系统包含从纤维导头640的宽部641延伸的纤维导管650。纤维导管650保护纤维610在被从给料轮661和662供给至纤维导头640的过程中不受环境污染物以及可能的损伤的影响。在一些实施方式中，纤维导管650由纤维导头640支承，而不由支承结构620支承。在一些实施方式中，纤维导管650由横向支座630和纤维导头640支承。纤维导管650沿y方向从纤维导头640的宽部641向上延伸至位于给料轮661和662下方且紧挨给料轮661和662的位置处。纤维导管650的直径大于纤维610的直径，从而纤维610可在纤维610离开给料轮661和662之后容易地进入纤维导管650中。在一些实施方式中，纤维导管的直径略大于纤维的直径，例如比纤维的直径大约10μm。在一些实施方式中，纤维导头640和纤维导管650可以可拆卸的方式连接至支承结构620，从而纤维导头640和纤维导管650可与其它为了适应更大或更小直径的纤维而配置的纤维引导管和纤维导头互换。

下面将参考图3A和图3B对纤维给料系统进行更详细的描述。在一些实施方式中，垂直支承结构710和720在x方向上间隔，且沿y方向向上延伸。垂直支承结构710和720通过水平支承结构730相连，所述水平支承结构730沿x方向延伸，且包含连接至垂直支承结构710的第一端和连接至垂直支承结构720的第二端。安装机构740可移动地安装在水平支承结构730上。可将安装机构740安装在水平支承结构730上，从而安装机构740沿着水平支承结构730在x方向上移动。另外，在一些实施方式中，可安装安装机构740，以使其相对于水平支承结构730在y方向和z方向上移动，从而安装机构740、进而支承结构620在x、y和z方向上都可移动。在另一些实施方式中，垂直支承结构710和720以及水平支承结构730都是可移动的，且允许支承安装结构740、进而支承结构620在x、y和z方向上移动。

上述机构提供了支承结构620的粗动或大动。然而，因为纤维610的直径小、以及玻璃制品100的可选的薄厚度，可能需要支承结构620、进而纤维610进行高精度的移动。因此，可使用高精度定位台750。高精度定位台750能够在三个正交的方向(即，x、y和z方向)上平移，因此，高精度定位台750包含三个用于驱动高精度定位台750的致动器751和752(其中的一个未图示)。支承结构620被安装至高精度定位台750上。两个致动器751和752沿x和y方向驱动高精度定位台750，第三致动器(未图示)沿z方向驱动高精度定位台750，从而允许高精度地将纤维610送入紧邻玻璃制品100的边缘130处。

在一些实施方式中，支承结构620可通过横跨支承结构620与高精度定位台750之间的连接器760连接至高精度定位台750。在一些实施方式中，连接器760提供对于支承结构的角度调节。连接器760可通过具有连接器760绕之旋转的枢轴点761来提供对于支承结构620的角度调整。枢轴点761可以是任何提供连接器760以旋转轴的结构，例如螺栓。枢轴点761还可以是连接器760固定至高精度定位台750的位置。在一些实施方式中，连接器760与高精度定位台750之间具有足够的摩擦力，使得当支承结构620的角度被设定，该支承结构就不会绕着枢轴点761离开设定点。在一些实施方式中，连接器760可包含为了将支承结构620固定在给定角度而紧固且为了调节支承结构620的角度而放松的紧固件。

在一些实施方式中，纤维给料系统600包含将纤维610供给入导管650、并最终供给在玻璃制品100的边缘130上的给料轮661和662。为了精确地装填入给料轮661和662中，通过孔671将纤维610装填入在纤维610进入给料轮661和662中之前使其稳定的稳定器670中。稳定器670中的孔671的尺寸应当与纤维610的尺寸大致相同，以稳定纤维610。稳定器670中的孔671应当在x方向上与给料轮661与662之间的间隔对齐，从而纤维610在其在给料轮661与662之间进入之前无需弯曲。在一些实施方式中，稳定器670中的孔671的尺寸可以是可调节的，从而可使用不同尺寸的纤维。例如，在一些实施方式中，稳定器670中形成孔671的第一表面的部分可以是静止的，而稳定器670中形成孔671的相反表面(x方向)的部分可以是在x方向上可移动的，从而可对孔671在x方向上的宽度进行调节。稳定器670的可移动的部分可配备有移动机构，例如螺杆驱动，其提供稳定器的可移动部分的精确移动，进而对孔宽度进行精确调节。应当理解的是，虽然上述实施方式描述了稳定器670的一侧是可移动的，但在一些实施方式中，稳定器670的两侧可以都是可移动的。

给料轮661和662间隔开，从而沿着x方向在给料轮661与662之间形成了小的间隙。应当对间隙的宽度进行调节，从而给料轮能够以足够的张力接触在给料轮661与662之间供给的纤维610，以将纤维610柔和地供给入导管650中。可对给料轮661与662之间的间隙进行调节，以适应尺寸不同的纤维610。例如，在一些实施方式中，第一给料轮661和第二给料轮662中的一个(在x方向上)可以是可平移的，以调节间隙。在一些实施方式中，稳定器670中可移动的部分在z方向上毗邻于可平移的给料轮662。可平移的给料轮662的部分可利用精确移动机构663来精确调整。在一些实施方式中，精确移动机构663可以是螺杆驱动，其精确地调整可移动轮662的部分。应当理解的是，虽然上述实施方式描述了作为可转化的给料轮的给料轮662，但在一些实施方式中，给料轮661或给料轮661和662可以都是可平移的。

除了玻璃制品100前进通过边缘密封设备200的速度以外，纤维610的给料速率也会影响纤维610在玻璃制品100的边缘130上的沉积特性，例如纤维层的厚度。因此，纤维610的给料速率能够通过调节给料轮661和662的旋转速度来调整。在图3A和图3所示的实施方式中，给料轮661和662的旋转速度由电动机680控制。给料轮661是由电动机680驱动的驱动轮，给料轮662是在驱动给料轮661的旋转基础上旋转的空转轮。驱动给料轮661可机械连接至电动机680。例如，如图3B所示，电动机680包含齿轮681，驱动轮661包含通过驱动机构682附着于电动机680的齿轮681的齿轮661a。在一些实施方式中，驱动机构680可以是履带，链条或螺杆。在一些实施方式中，驱动机构682可以是耐热链条。

纤维610被供给至玻璃制品100的边缘130的给料速率部分决定了纤维在玻璃制品100的边缘130上的沉积特性。例如，以缓慢的速率供给纤维610能够向玻璃制品100的暴露边缘130提供纤维610的薄层，前提是玻璃制品100保持恒定地前进通过边缘密封设备200。类似地，以快速的速率供给纤维能够向玻璃制品100的暴露边缘130提供纤维610的厚层，前提是玻璃制品100保持恒定地前进通过边缘密封设备200。因此，在一些实施方式中，电动机680可以是诸如伺服马达或步进马达这样的能够使驱动机构精确移动的高精度电动机。可将电动机连接至向控制器(未图示)传送信号的反馈传感器(未图示)，所述控制器能够精确地控制电动机的运行，并且能够调整驱动给料轮661的旋转，进而控制纤维610的给料速率。使用这样的高精度电动机，可通过改变纤维610的给料速率来调整纤维610在玻璃制品100的边缘130上的沉积特性，例如厚度。

再次参考图2A、图2B和图4，下面将对边缘密封设备200的激光系统500进行描述。在一些实施方式中，激光系统500包含三台激光器510、520和530。所使用的激光器的类型不受特别限制，可基于纤维610的材料以及纤维610所施用至的玻璃制品100的材料来选择。例如，不同的材料会更加容易地吸收某些波长的能量，但不吸收其它波长的能量。因此，如果激光被用于不能容易地吸收该激光波长的材料之上，则激光可能无法充分地加热材料，除非该材料经过掺杂以包含吸收该激光波长的元素。在一些实施方式中，激光器510、520和530可以是CO激光器、CO₂激光器或氙激光器。激光器510、520和530可以是相同或不同类型的激光器。激光器510、520和530中的每一种都连接至对激光束510、520和530的持续时间和功率进行控制的控制器(未图示)。

在一些实施方式中，例如图4中所示的实施方式，安置激光器510和520以将相应的激光束511和521投射至纤维610的相反面上，以将纤维610加热至约为纤维610的软化温度的温度。在一些实施方式中，纤维的软化点是纤维的粘度约为10^7.6泊的温度，激光束511和521将纤维加热至软化点上下约50℃以内的温度，例如在软化点上下约25℃以内。例如，如果纤维的软化点为950℃，则激光束511和521将纤维加热至约900℃～约1000℃的温度。然而，在一些实施方式中，激光束511和521将纤维加热至高于或等于纤维的软化点至比纤维的软化点高约50℃的温度。在这些实施方式中，如果纤维的软化点为950℃，则激光束511和521将纤维加热至约950℃～约1000℃的温度。

对激光束511和521进行配置，从而使它们在供给纤维的位置处汇聚，以在纤维通过汇聚的激光束511和521产生热点。因此，对纤维610离开纤维导头640的位置进行精确调整，从而激光束511和521与纤维610的相反面接触。激光束511和521的功率和强度根据纤维610的给料速率以及玻璃制品100前进通过边缘密封设备200的速度而变化。例如，纤维610的给料速率越快、以及/或者玻璃制品100前进通过边缘密封设备的速度越快，则激光束511和521可具有更大的功率和强度。类似地，纤维610的给料速率越慢、以及/或者玻璃制品100前进通过边缘密封设备的速度越慢，则激光束511和521可具有更小的功率和强度。在一些实施方式中，激光器510和520的功率约为8W～约15W，例如约10W～约13W。

仍然参考图4，安置激光器530，以在将纤维610施用至玻璃制品100的边缘130之后立即将激光器530相应的激光束531投射至玻璃制品100上，以将玻璃制品的边缘加热至高于玻璃制品100的退火点且低于玻璃制品100的软化点的温度。在一些实施方式中，安置激光器530，以将其相应的激光束531投射至玻璃制品100上的一个位置处，该位置与纤维610被施用至玻璃制品100的边缘130的位置相距大于或等于约0.1mm至小于约1mm，例如与纤维610被施用至玻璃制品100的边缘130的位置相距大于或等于约0.2mm至小于约0.8mm。激光器530的功率小于激光器510和520的功率。激光束531在将纤维施用至玻璃制品的边缘130之前不与该纤维接触，也不与激光束511和/或521接触。如果激光束531接触激光束511和521或者激光束531与激光束511和/或521同时接触纤维610的相同部分，则激光束531和/或511和521所提供的加热强度可能过大，纤维610可能熔化。或者如果激光能量特别大时，纤维610可能蒸发。因此，对纤维610离开纤维导头640的位置进行精确调整，从而激光束530在其施用至玻璃制品100的边缘130之前不会接触纤维610。激光束531的功率和强度根据玻璃制品100前进通过边缘密封设备200的速度而变化。例如，玻璃制品100前进通过边缘密封设备的速度越快，则激光束531将会需要更大的功率和强度。类似地，玻璃制品100前进通过边缘密封设备的速度越慢，则激光束531将会需要较低的功率和强度。在一些实施方式中，激光器530的功率约为3W～约5W，例如约4.5W。

虽然图2A和图2B中所示的激光系统500包含三台激光器，其它实施方式也包含于本公开内。例如，在一些实施方式中，激光系统包含单台激光器，其配置成发生单一激光束，该单一激光束随后(例如通过分流器或其它合适的光学装置)分支，以形成第一激光束、第二激光束和第三激光束。在另一些实施方式中，激光系统包含两台激光器(例如第一激光器和第三激光器)。一台激光器(例如第一激光器)配置成放射单一激光束，该单一激光束随后分支以形成第一激光束和第二激光束。另一台激光器(例如第三激光器)形成第三激光束。在另一些实施方式中，可使用预定数量的激光器和/或光学装置，以使激光系统被配置成发射第一激光束、第二激光束和第三激光束来如本文所述的密封玻璃制品的边缘。

本文所述的实施方式涉及一种边缘密封设备，其中，玻璃制品前进通过边缘密封设备，且边缘密封设备是静止的。然而，应当理解的是，可使玻璃制品保持静止，而使边缘密封设备移动，以使玻璃制品相对于边缘密封设备前进，从而纤维被施用至玻璃制品的边缘。或者，可使玻璃制品和边缘密封设备移动，以使玻璃制品相对于边缘密封设备前进，从而纤维被施用至玻璃制品的边缘。

在各种实施方式中，本文所述的控制器可响应或运行储存在软件、硬件、集成电路、固件、微码或它们的组合的组件中的执行指令。例如，控制器可配置成控制边缘密封设备200的组件(例如玻璃制品前进系统、激光系统500和/或纤维给料系统600)。在一些实施方式中，控制器包含内存(例如ROM和/或RAM)、存储装置(例如硬盘、闪盘驱动器、CD ROM和/或DVD)、用户输入装置(例如键盘、鼠标和/或触摸屏)、输出装置(例如显示器和/或灯光)、输入/输出装置(例如网卡和/或串行总线)、操作系统(例如微软视窗(Microsoft Windows)操作系统)、应用程序和数据或它们的组合。

下面将对用于形成边缘被密封了的玻璃制品的方法进行描述。玻璃制品不受限制，可以是任意切割得到的玻璃制品。在一些实施方式中，参考图1，玻璃制品是具有芯体层110和包层121a和121b的层压玻璃制品100。在一些实施方式中，芯体层110和包层121a和121b包含相同的玻璃组成。在另一些实施方式中，芯体层110和包层121a和121b具有不同的组成。

可将玻璃制品100置于以可拆卸的方式连接至封装在前进平台320中的驱动机构的夹具310中。利用驱动机构使玻璃制品100朝着纤维导头640和激光束531前进通过边缘密封设备200。在前进的路径上，通过使玻璃制品100在加热器410、420和430之间前进以对玻璃制品进行预热，加热器410、420和430将玻璃制品预热至适合帮助纤维610与玻璃制品100的边缘130粘合的温度。在一些实施方式中，玻璃制品被预热至从大约退火点温度(即，玻璃制品的粘度约为10^13.4泊时的温度)至低于软化点温度(即，玻璃的粘度约为10^7.6泊时的温度)的温度。

随后，使玻璃制品在纤维给料系统的导头下前进，其中，纤维在所述导头处沉积在玻璃制品100的边缘130上。然后，利用激光束531将玻璃制品100的边缘130加热至高于玻璃制品100所包含的玻璃的退火点但低于玻璃制品100所包含的玻璃的软化点的温度。在一些实施方式中，利用激光束531将玻璃制品100的边缘130加热至高于玻璃的退火点至比玻璃的软化点低约200℃(例如比玻璃的软化点低约150℃)的温度。利用激光束531加热玻璃制品100的边缘130有助于纤维610一沉积就将纤维610固化至玻璃制品100的边缘130。

在玻璃制品100前进通过边缘密封设备200的同时，通过例如将纤维610插入稳定器670中的孔671中来将纤维610供给入纤维给料系统600中。纤维的组成不受限制，前提是该纤维能够粘附于玻璃制品100的边缘130。在一些实施方式中，纤维是玻璃纤维。在一些实施方式中，对纤维的组成进行选择，以使纤维的CTE与玻璃制品100的包层121a和121b的CTE相同或基本上相同。在另一些实施方式中，纤维610包含与玻璃制品100的包层121a和121b相同的玻璃组成。

一旦纤维通过稳定器670被初始给料，纤维610就与调节纤维610的给料速率的纤维给料轮661和662相遇。纤维610一旦与纤维给料轮661和662相遇，纤维给料轮661和662就把其余的纤维拉拽通过稳定器670。纤维给料轮661和662将纤维供给入导管650中，所述导管650保护纤维610不受环境条件和污染物的影响，并且将纤维610导入纤维导头640中。将纤维610供给入纤维导头640的宽部641，并将其引导至纤维导头640的锥形部642。

纤维610经由锥形部离开纤维导头，并与激光束511和521接触，所述激光束511和521将纤维加热至玻璃制品100所包含的玻璃组合物的软化温度或十分接近该软化温度的温度。激光束511接触纤维610的一面，而激光束521接触纤维610的相反面，以使纤维被均匀地加热。在一些实施方式中，纤维导头与玻璃制品100的边缘130相距约10mm～约30mm，例如与玻璃制品100的边缘130相距约15mm～约25mm。使用激光束511和521在纤维即将沉积在玻璃制品100的边缘130上之前对纤维进行加热允许在纤维中的很局限的位置处施加高强度的能量。在一些实施方式中，激光束511和521在一个位置处加热纤维，该位置与玻璃制品100的边缘130相距大于或等于约10μm至小于约1000μm，例如与玻璃制品100的边缘130相距约15μm～约750μm。在另一些实施方式中，激光束511和521在一个位置处加热纤维，该位置与玻璃制品100的边缘130相距大于或等于约20μm至小于约500μm，例如与玻璃制品100的边缘130相距约30μm～约400μm。因此，只需把将要与玻璃制品100的边缘130接触的纤维部分被加热至软化点，或者被加热至接近软化点。因此，纤维的剩余部分保持坚硬，这允许纤维给料速率保持恒定，并且允许纤维被精确地施用至玻璃制品100的边缘130。例如，如果纤维610被加热至软化点而进入导头640，则导头640会被软化了的纤维堵塞，且会产生背压。

在一些实施方式中，纤维的给料速率以及玻璃制品前进通过边缘密封设备200的速度被初始设定成相同或基本上相同。随后，提高给料速率或玻璃制品前进通过边缘密封设备200的速度中的一者、以及/或者降低给料速率或玻璃制品前进通过边缘密封设备200的速度中的一者，以调整纤维610在玻璃制品100的边缘130上的沉积特性。例如，在一些实施方式中，给料速率和玻璃制品前进通过边缘密封设备200的速度被初始设定为约1mm/s，随后，在将玻璃制品前进通过边缘密封设备200的速度保持在1mm/s的同时，将给料速率提高至约3mm/s，以在玻璃制品100的边缘130上提供更厚的纤维沉积。在一些实施方式中，给料速率和/或玻璃制品前进通过边缘密封设备200的速度可约为1mm/s～约5mm/s，例如约2mm/s～约4mm/s。然而，应当理解的是，玻璃制品前进通过边缘密封设备200的速度不受特别限制，可根据激光器的功率而提高。

现在参考图5，图5显示了具有密封边缘的玻璃制品500。玻璃制品500是具有芯体层510和包层521a和521b的层压玻璃制品。然而，一个暴露的边缘被纤维610密封，从而玻璃制品的该边缘未暴露。虽然图5显示的玻璃制品500只有一个边缘被纤维610密封，但应当理解的是，在一些实施方式中，多个暴露边缘都可被纤维密封。

基于以上描述，应当理解的是，以公开了各种用于对玻璃制品的边缘进行密封的设备和方法。在第一种示例性的实施方式中，公开了一种用于对玻璃制品的边缘进行密封的设备。该设备包含：将纤维沉积在玻璃制品边缘上的纤维给料系统；和包含至少第一激光器、第二激光器和第三激光器的激光系统。安置第一激光器，以将第一激光束投射至距离玻璃制品边缘大于或等于约10μm至小于约1000μm的接触点处纤维第一面上。安置第二激光器，以将第二激光束投射至所述接触点处纤维的与第一面相反的第二面上。安置第三激光器，以将第三激光束投射至距离纤维沉积在玻璃制品边缘上的位置大于或等于约0.1mm至小于约1mm的位置处的玻璃制品边缘上。

在第二种示例性的实施方式中，公开了一种用于对玻璃制品进行密封的方法，所述方法包含：使玻璃制品相对于纤维前进；安置纤维，以使纤维与玻璃制品的边缘相对；在距离玻璃制品边缘大于或等于约10μm至小于约1000μm的位置处使纤维的第一面与第一激光接触以及使纤维的第二面与第二激光接触；将纤维沉积在玻璃制品边缘上；以及使玻璃制品边缘与第三激光在距离纤维沉积在玻璃制品边缘上的位置大于或等于约0.1mm至小于约1mm的位置处接触。

本领域的技术人员显而易见的是，可以在不偏离要求专利权的主题的精神和范围的情况下，对本文所述的实施方式进行各种修改和变动。因此，本说明书旨在涵盖本文所述的各种实施方式的修改和变化形式，且这些修改和变化形式落入所附权利要求及其等同内容的范围之内。

Claims (21)

1.一种用于对玻璃制品的边缘进行密封的设备，其包含：

纤维给料系统，所述纤维给料系统将纤维沉积在所述玻璃制品边缘上；和

激光系统，所述激光系统配置成发射第一激光束、第二激光束和第三激光束，其中，

安置所述激光系统，以将所述第一激光束投射至离所述玻璃制品边缘10μm～1000μm的接触点处所述纤维的第一面上，

安置所述激光系统，以将所述第二激光束投射至所述接触点处所述纤维的与所述第一面相反的第二面上，且

安置所述激光系统，以将所述第三激光束投射至距离所述纤维沉积在所述玻璃制品边缘上的位置0.1mm～1mm处的所述玻璃制品边缘上。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述玻璃制品是包含芯体层和至少一个包层的层压玻璃制品，且

所述层压玻璃制品被切割成在所述玻璃制品边缘上暴露所述芯体层和所述至少一个包层，且所述纤维沉积在所述玻璃制品的暴露的至少一个芯体层和至少一个包层上。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述纤维是玻璃纤维，且所述玻璃纤维的热膨胀系数与所述层压玻璃制品的所述至少一个包层所包含的玻璃的热膨胀系数相同。

4.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述纤维是玻璃纤维，且所述玻璃纤维的组成与所述至少一个包层所包含的玻璃的组成相同。

5.如权利要求1～4中任一项所述的设备，其特征在于，还包含预热系统，所述预热系统包含多个加热器，所述多个加热器配置成在所述纤维沉积在所述玻璃制品边缘上之前，将所述玻璃制品加热至所述玻璃制品的退火温度的温度。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述多个加热器包含可置于所述玻璃制品一个面上的第一加热器、和可置于所述玻璃制品的相反面上的第二加热器。

7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述多个加热器包含陶瓷丝加热器。

8.如权利要求1～4中任一项所述的设备，其特征在于，所述激光系统包含CO₂激光器。

9.如权利要求1～4中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一激光束和所述第二激光束具有相同的功率，且所述第三激光束的功率低于所述第一激光束和所述第二激光束的功率。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述第一激光束和所述第二激光束的功率为8W～15W，且所述第三激光束的功率为3W～5W。

11.如权利要求1～4中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一激光束和所述第二激光束将所述纤维加热至所述纤维的软化点。

12.如权利要求1～4中任一项所述的设备，其特征在于，还包含玻璃制品前进系统，其中，

所述玻璃制品前进系统在两个方向上静止，且

所述纤维给料系统能够在所述玻璃制品前进系统静止的至少两个方向上移动，以使得可通过沿着所述两个方向使所述纤维给料系统移动来使所述纤维与所述玻璃制品边缘对齐。

13.如权利要求1～4中任一项所述的设备，其特征在于，所述纤维给料系统是可调节的，以使所述纤维的沉积角度可被调节。

14.如权利要求1～4中任一项所述的设备，其特征在于，还包含：

第一控制器，所述第一控制器基于所述纤维的给料速率控制所述第一激光束的功率和所述第二激光束的功率；和

第二控制器，所述第二控制器基于所述玻璃制品的前进速度控制所述第三激光束的功率。

15.如权利要求1～4中任一项所述的设备，其特征在于，所述激光系统包含：

第一激光器，所述第一激光器配置成发射所述第一激光束；

第二激光器，所述第二激光器配置成发射所述第二激光束；和

第三激光器，所述第三激光器配置成发射第三激光束。

16.一种形成密封玻璃制品的方法，所述方法包括：

使所述玻璃制品相对于纤维前进；

安置所述纤维，以使所述纤维与所述玻璃制品的边缘相对；

在距离所述玻璃制品边缘10μm～1000μm的位置处使所述纤维的第一面与第一激光束接触并使所述纤维的第二面与第二激光束接触；

将所述纤维沉积在所述玻璃制品边缘上；以及

使所述玻璃制品边缘与第三激光束在距离所述纤维沉积在所述玻璃制品边缘上的位置0.1mm～1mm的位置处接触。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括在将所述纤维沉积在所述玻璃制品边缘上之前，用多个加热器对所述玻璃制品进行预热。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述玻璃制品的前进速度与所述纤维的给料速率相同。

19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述玻璃制品的前进速度与所述纤维的给料速率不同。

20.如权利要求16～19中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一激光束的功率和所述第二激光束的功率大于所述第三激光束的功率。

21.如权利要求16～19中任一项所述的方法，其特征在于，

基于所述纤维的给料速率控制所述第一激光束的功率和所述第二激光束的功率，以及

基于所述玻璃制品的前进速度控制所述第三激光束的功率。