CN110035982B - 对玻璃制品进行离子交换的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文揭示了用于对玻璃制品进行离子交换的系统和方法。对玻璃制品进行离子交换的方法包括：从一个或多个用户输入装置接收加工指令；基于加工指令，用机器人升降机将容纳了多个玻璃制品的匣盒自动地装载到一个或多个离子交换工作站的熔盐浴中；基于加工指令，在预定时间之后，用机器人升降机自动地从熔盐浴取出匣盒；以及自动地转动匣盒，以从匣盒排出熔盐浴的流体。

Description

对玻璃制品进行离子交换的系统和方法
相关申请交叉参考
本申请根据35U.S.C.§120要求2016年11月30日提交的题为“Systems andMethods for Ion Exchanging Glass Articles(对玻璃制品进行离子交换的系统和方法)”的美国临时申请第62/428,016号和2017年11月28日提交的题为“Systems andMethods for Ion Exchanging Glass Articles(对玻璃制品进行离子交换的系统和方法)”的美国非临时申请第15/824,582号的优先权，其全文通过引用结合入本文。
背景技术
技术领域
本说明书一般地涉及对玻璃制品进行离子交换的系统和方法，更具体地，涉及在受控加工单元内对玻璃制品进行离子交换的系统和方法。
技术背景
历史上，因为其相对于其他材料的气密性、光学透彻性和优异的化学耐久性，已经将玻璃用作许多应用的优选材料，包括：食物和饮料包装，药物包装，厨房和实验室玻璃器皿，以及窗户或者其他建筑特征。
但是，由于玻璃的机械性能，对于许多应用而言，玻璃的使用受到限制。具体来说，要考虑玻璃破裂，特别是在食物、饮料和药物包装中。对于食物、饮料和药物包装工业而言，破裂会是昂贵的，这是因为例如灌装线中的破裂可能要求丢弃邻近的未破裂容器，因为该容器可能含有来自破裂容器的碎片。破裂还可能要求灌装线减速或停车，导致生产效率降低。此外，非灾难性破裂(即，当玻璃具有裂纹但是没有破裂时)可能导致玻璃包装或容器的内含物丧失它们的无菌性，这进而可能导致昂贵的产品召回。
玻璃破裂的一个根据原因是对玻璃进行加工时和/或在后续灌装过程中，在玻璃的表面中引入瑕疵。引入到玻璃表面中的这些瑕疵可能来自各种来源，包括：相邻玻璃器皿片之间的接触以及玻璃与设备(例如，装卸和/或灌装设备)之间的接触。无论是何种来源，这些瑕疵的存在可能最终导致玻璃破裂。
离子交换加工是用于对玻璃制品进行强化的工艺。通过用来自熔盐浴的较大离子对玻璃制品中的较小离子进行化学替换，离子交换在玻璃制品的表面上赋予了压缩(即，压缩应力)。玻璃制品的表面上的压缩提升了裂纹传播的机械应力阈值；这进而改善了玻璃制品的整体强度。为了实现足够的保护免受瑕疵影响，约60-75μm左右的压缩层深度可能是合乎希望的。表面压缩和层深度取决于离子交换加工时间和温度。虽然时间和温度的增加增加了层深度，但是由于结构松弛导致表面压缩随时间发生下降，这降低了玻璃制品的强度。
此外，当加工大量玻璃制品时，将被称作匣盒(cassette)的装纳了多个玻璃制品的超级结构浸入离子交换罐中，在那里，玻璃制品与熔盐浴接触并与熔盐浴发生离子交换。但是，在如此大的匣盒中对玻璃制品进行离子交换具有其缺陷。具体来说，难以预测容量何时是可变的，或者如果对于不同类型的玻璃或者特定制品需要不同的离子交换循环的话，如此大的匣盒会是非常低效的。此外，使用较大的装置器可能由于对流传热效率低下而导致匣盒内侧到外侧的不同冷却。如上文所述，当玻璃在高温保持较长时间时，玻璃可能经受所谓的结构松弛。结构松弛指的是由于长期暴露于高温(例如，在离子交换加工和冷却期间)所导致的玻璃制品的压缩应力的下降，这可能导致强度减小。在冷却过程中，相比于位于匣盒边缘处的玻璃制品，位于相对于匣盒中心处的玻璃制品经受更大的结构松弛。对于压缩应力性质而言，这转变为更大的范围和更低的数值。
因此，存在对玻璃制品进行离子交换的替代方法和系统的需求，以实现更高效率和更均匀的加工结果。
发明内容
在第1个方面中，对玻璃制品进行离子交换的方法包括：从一个或多个用户输入装置接收加工指令；基于加工指令，用机器人升降机将容纳了多个玻璃制品的匣盒自动地装载到一个或多个离子交换工作站的熔盐浴中；基于加工指令，在预定时间之后，用机器人升降机自动地从熔盐浴取出匣盒；以及自动地转动匣盒，以从匣盒排出熔盐浴的流体。
根据第1个方面的第2个方面，其中，自动地转动匣盒以从匣盒排出熔盐浴的流体包括：绕着轴转动匣盒，并在预定位置停止转动。
根据第1个方面的第3个方面，其中，自动地转动匣盒以从匣盒排出熔盐浴的流体包括：将转动工具附连到机器人升降机的臂上，将匣盒装载到转动工具上，以及用转动工具启动转动序列以使得匣盒发生转动。
根据第3个方面的第4个方面，其中，转动序列包括：使匣盒相对于水平轴转动约125°和匣盒以相对于水平轴呈约125°保持预定的时间段，以及使匣盒相对于水平轴转动225°和匣盒以相对于水平轴呈约225°保持预定的时间段。
根据第1个方面的第5个方面，其中，自动地转动匣盒以从匣盒排出熔盐浴的流体包括：将匣盒装载到转动工具上，其中，转动工具连接到所述一个或多个离子交换工作站的外壳，以及用转动工具启动转动序列从而使得匣盒转动，其中，转动序列包括：使匣盒相对于水平轴转动约125°和匣盒以相对于水平轴呈约125°保持预定的时间段，以及使匣盒相对于水平轴转动225°和匣盒以相对于水平轴呈约225°保持预定的时间段。
根据第1个方面的第6个方面，其中，从匣盒排出熔盐浴的流体并排回到熔盐浴中。
根据第1个方面的第7个方面，其还包括：用机器人升降机将匣盒自动地装载到预加热工作站中，以及在预加热工作站的预加热炉中将匣盒预加热到预定温度。
根据第1个方面的第8个方面，其还包括：用机器人升降机将匣盒自动地装载到冷却工作站中，以及对匣盒的温度进行冷却。
根据第1个方面的第9个方面，其还包括：用机器人升降机将匣盒自动地装载到清洗工作站中，以及对匣盒进行清洗以基本去除来自熔盐浴的剩余残留物。
在第10个方面中，对玻璃制品进行离子交换的系统包括：一个或多个处理器；机器人升降机，其通讯连接到所述一个或多个处理器并且构造成操控匣盒，其中，匣盒构造成固定多个玻璃制品；以及一个或多个存储模块，其通讯连接到所述一个或多个处理器。所述一个或多个存储模块储存了逻辑，当通过所述一个或多个处理器执行所述逻辑时，使得所述一个或多个处理器利用机器人升降机将匣盒自动地装载到熔盐浴中，在预定时间之后利用机器人升降机从熔盐浴自动地取出匣盒，以及利用机器人升降机自动地转动匣盒以从匣盒排出熔盐浴的流体。
根据第10个方面的第11个方面，其中，为了利用机器人升降机自动地转动匣盒以从匣盒排出熔盐浴的流体，所述一个或多个处理器执行逻辑，将转动工具自动地附连到机器人升降机的臂上，将匣盒装载到转动工具上，以及用转动工具启动转动序列以使得匣盒转动。
根据第11个方面的第12个方面，其中，转动序列包括：将匣盒转动至相对于水平轴约125°和使匣盒以相对于水平轴呈约125°保持预定的时间段，以及将匣盒转动至相对于水平轴约225°和使匣盒以相对于水平轴呈约225°保持预定的时间段。
根据第10个方面的第13个方面，其中，从匣盒排出熔盐浴的流体并排回到熔盐浴中。
根据第10个方面的第14个方面，其还包括通讯连接到所述一个或多个处理器的预加热工作站，其中，所述一个或多个处理器执行逻辑，用机器人升降机将匣盒自动地装载到预加热工作站中，以及在预加热工作站的预加热炉中将匣盒预加热到预定温度。
根据第10个方面的第15个方面，其还包括通讯连接到所述一个或多个处理器的冷却工作站，其中，所述一个或多个处理器执行逻辑，用机器人升降机将匣盒自动地装载到冷却工作站中，以及对匣盒的温度进行冷却。
根据第10个方面的第16个方面，其中，所述一个或多个处理器执行逻辑，使机器人升降机将匣盒自动地装载到清洗工作站中以从匣盒清洗熔盐浴的残留物。
根据第10个方面的第17个方面，其中，所述一个或多个处理器执行逻辑，用机器人升降机将另外的匣盒装载到熔盐浴中，以及每个匣盒相对于熔盐浴中的其他匣盒是可重新配置的。
在第18个方面中，对玻璃制品进行离子交换的方法包括：将多个玻璃制品装载到一个或多个匣盒中，将所述一个或多个匣盒中的每一个以单独的方式装载到熔盐浴中，其中，所述一个或多个匣盒相对于彼此是可重新配置的；对于所述一个或多个匣盒中的每一个，在预定时间之后，从熔盐浴以单独的方式取出所述一个或多个匣盒中的每一个；以及以单独的方式转动所述一个或多个匣盒中的每一个，以从所述一个或多个匣盒排出熔盐浴的流体。
根据第18个方面的第19个方面，其中，自动地转动所述一个或多个匣盒中的每一个以从所述一个或多个匣盒中的每一个基本上排出熔盐浴的剩余流体包括：将转动工具附连到机器人升降机的臂上，将所述一个或多个匣盒中的每一个以单独的方式装载到转动工具上，以及用转动工具启动转动序列以使得所述一个或多个匣盒中的每一个发生转动。
根据第18个方面的第20个方面，其中，转动序列包括：将所述一个或多个匣盒中的每一个转动至相对于水平轴约125°和所述一个或多个匣盒中的每一个以相对于水平轴呈约125°保持预定的时间段，以及将所述一个或多个匣盒中的每一个转动至相对于水平轴约225°和所述一个或多个匣盒中的每一个以相对于水平轴呈约225°保持预定的时间段。
根据第18个方面的第21个方面，其中，自动地转动所述一个或多个匣盒中的每一个以从所述一个或多个匣盒中的每一个基本上排出熔盐浴的剩余流体包括：将所述一个或多个匣盒中的每一个以单独的方式装载到转动工具上，其中，转动工具连接到所述一个或多个离子交换工作站的外壳，以及用转动工具启动转动序列从而使得所述一个或多个匣盒中的每一个转动，其中，转动序列包括：使所述一个或多个匣盒中的每一个相对于水平轴转动约125°和所述一个或多个匣盒中的每一个以相对于水平轴呈约125°保持预定的时间段，以及使所述一个或多个匣盒中的每一个相对于水平轴转动225°和所述一个或多个匣盒中的每一个以相对于水平轴呈约225°保持预定的时间段。
在第22个方面中，对玻璃制品进行离子交换的方法包括：将多个玻璃制品装载到仓盒中；将仓盒装载到匣盒中，其中，所述匣盒包括框架，所述框架包括横向侧和纵向侧，其中，所述横向侧在横向方向上的长度小于纵向侧在纵向方向上的长度；以及将匣盒和仓盒装载到熔盐浴中，其中，匣盒构造成相对于放置在熔盐浴中的其他匣盒是可重新配置的。
根据第22个方面的第23个方面，其还包括在预定时间段之后从熔盐浴取出匣盒，其中，匣盒构造成相对于熔盐浴中的其他匣盒以分开的方式从熔盐浴取出。
根据第22个方面的第24个方面，其中，多个仓盒堆叠在匣盒中。
根据第22个方面的第25个方面，其中，匣盒构造成以横向方向装纳仓盒的单个堆叠。
根据第25个方面的第26个方面，其中，匣盒构造成以纵向方向装纳仓盒的两个堆叠。
根据第22个方面的第27个方面，其中，匣盒还包括将匣盒的第一部分与匣盒的第二部分分开的分隔器，其中，分隔器限定了在匣盒的第一部分与匣盒的第二部分之间延伸的冷却通道。
根据第22个方面的第28个方面，其中，匣盒构造成冷却至预定温度，其中，所述预定温度是所述多个玻璃制品中的结构松弛在约小于30分钟内明显降低的温度。
根据第22个方面的第29个方面，其中，匣盒还包括水平横向元件，其构造成将至少两个仓盒相互垂直分开，从而限定了在其间延伸的水平通道。
通过结合附图阅读以下详述，可以更充分地理解本文所述实施方式给出的这些特征以及其它的特征。
附图说明
附图所示的实施方式本质上是示意性和示例性的，并不旨在限制通过权利要求所限定的主题。结合以下附图阅读可以理解如下示意性实施方式的详细描述，其中相同的结构用相同的附图标记表示，其中：
图1示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的对玻璃制品进行离子交换的系统；
图2示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的图1的系统的加工单元；
图3A显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的传输机上的图1的系统的机器人升降机；
图3B示意性显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的图1的系统的机器人升降机和线性加工单元；
图4A显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的图1的系统的具有夹取工具的机器人升降机；
图4B显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的图1的系统的具有转动工具的机器人升降机；
图5显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的图1的系统的工具工作站；
图6显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的图1的系统的装载工作站；
图7显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的图1的系统的离子交换工作站的透视图；
图8A显示位于离子交换浴中的常规匣盒；
图8B显示正在从离子交换浴升起的图8A的常规匣盒；
图9A显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的离子交换工作站中的多个匣盒；
图9B显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的正在从离子交换工作站升起的图9A的一片匣盒；
图10显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的匣盒的透视图；
图11显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的图10的匣盒装载了多个仓盒的透视图；
图12显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的匣盒和相对于其发生偏移的仓盒的透视图；
图13显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的图11的仓盒的孤立透视图；
图14显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的图11的匣盒的侧视图；
图15显示例如如图8A和8B所示的常规匣盒的冷却曲线；
图16显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式，对应于一片匣盒概念的三个仓盒的堆叠的冷却曲线；
图17A显示在相同离子交换加工参数下，典型离子交换加工过程中的常规匣盒压缩应力与片式匣盒概念压缩应力的对比；
图17B显示在具有温度增加和时间减少的离子交换加工过程中，典型离子交换加工过程中的常规匣盒压缩应力与片式匣盒概念压缩应力的对比；
图18显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的离子交换方法；以及
图19显示根据本文所示和所述的一个或多个实施方式的匣盒的转动。
具体实施方式
总体参见附图，本文提供的对玻璃制品进行离子交换的系统和方法的实施方式实现了更高效且成本有效的玻璃制品的离子交换。系统和方法可以采用机器人升降机，其可以在用于玻璃制品的离子交换操作的多个加工工作站之间对装载了玻璃制品的匣盒进行操控。机器人升降机可以是以下两种情况：将装载了玻璃制品的单个匣盒装载到离子交换工作站的罐中，以及在从离子交换工作站的罐取出匣盒的过程中或者之后转动匣盒。加工工作站可以布置成为机器人升降机提供方便的可及性，这还可以实现取决于例如特定玻璃制品的特定离子交换操作的某些加工工作站的变化和定制化使用。
下面将详细参考对玻璃制品进行离子交换的系统和方法的各个实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。会理解的是，所示是出于说明的目的是描述本发明的具体实施方式，而不是旨在将本发明限于此。为了清楚和简明起见，附图不一定按比例绘制，附图的某些特征和某些视图可能按比例放大显示或以示意图方式显示。
现参见图1，图1示意性显示根据一个或多个实施方式对玻璃制品进行离子交换的系统100。系统100包括通讯路径104、控制单元103和机器人升降机110。系统100还可包括：用户输入装置107、一个或多个匣盒传感器180、一个或多个指示灯184和各种加工工作站(包括但不限于：装载工作站120、预加热工作站130、一个或多个离子交换工作站140、冷却工作站160、清洗工作站170和工具工作站190)。
如示意性所示，控制单元103可以包括任意示例性计算装置并且可以包括一个或多个处理器105，包括构造成接收(例如，来自于包括RAM、ROM、闪存、硬盘驱动器或者任意其他能够储存机器可读取指令的装置的)信息并且执行可读取指令的任意处理组件，从而所述一个或多个处理器105可以访问机器可读取指令。所述一个或多个处理器105中的每一个可以是控制器、集成电路、微芯片、计算机或者任意其他计算装置。如本文更进一步详述，基于一组加工指令，控制单元103自动地引起机器人升降机110对构造成装纳玻璃制品的匣盒进行操控并将匣盒从一个加工工作站传送到另一个。
所述一个或多个处理器105以及控制器103的所述一个或多个存储模块106连接到通讯路径104。如本文所用，术语“通讯连接”指的是连接的组件能够相互交换数据信号，例如经由导电介质交换电信号，经由空气交换电磁信号，以及经由光波导交换光信号等。因此，可以由能够传输信号的任意介质形成通讯路径104，例如，导线、导电迹线或者光波导等。在一些实施方式中，通讯路径104可以促进无线信号(例如，WiFi和蓝牙等)的传输。此外，通讯路径104可以由能够传输信号的介质的组合形成。
参见图2，显示的加工单元108包括机器人升降机110、装载工作站120、预加热工作站130、第一离子交换工作站140A和第二离子交换工作站140B以及清洗工作站170。要注意的是，在其他实施方式中，取决于所需的离子交换工艺，可以包含更多数量或者更少数量的加工工作站。例如，在一些实施方式中，可能仅有一个离子交换工作站140。
在这个实施方式中，加工单元108显示机器人升降机110被各种加工工作站以大致圆形或半圆形布置围绕。此类布置可以实现机器人升降机110快速且高效地将匣盒200运输到不同加工工作站，本文在下文更详细描述。要注意的是，也可以接受其他布置。简单地参见图3A和3B，作为替代，加工单元108可以具有线性构造，其中，各个加工工作站构造成线性布置。在这种线性构造中，机器人升降机110可以是能够在各个加工工作站之间沿着传送带500进行传输的。
再次参见图1，通讯连接到控制单元103的是机器人升降机110。机器人升降机110可以具有6个自由度，并且提供匣盒200的可编程、高速、低震动移动到加工单元108内的各个加工工作站。由此，参见图2、4A和4B，机器人升降机110可以构造成绕着z轴转动360°，并且可以包括臂111，其构造成夹取和/或转动匣盒200。由此，臂111可以是以下至少一种：铰接臂(articulating arm)、龙门架系统(gantry system)及其组合，用于夹取和操控匣盒200。选择性地附连到机器人升降机110的臂111的可以是夹取工具112(构造成与匣盒200相互作用以举起匣盒200)，以及转动工具115(构造成向匣盒200提供相对于水平轴的定制化转动序列)。基于从控制单元103接收到的加工指令，根据进行的操作，机器人升降机110可以选择性地将夹取工具112和转动工具115与机器人升降机110的附连装置117相连接或者脱连接。例如，如果机器人升降机110简单地将匣盒200从一个加工工作站移动另一个，则可以通过附连装置117将夹取工具112附连到臂111并进行使用。在机器人升降机110使得匣盒200发生转动的操作中，可以通过附连装置117将转动工具115附连到臂111并进行使用。在一些实施方式中，可以将单个工具构造成同时对匣盒200进行举起和转动。例如，单个工具可以包括夹取和转动这两种情况，如下文所述。
图4A显示机器人升降机110的非限制性实施方式，具有通过附连装置117附连到臂111的夹取工具112。夹取工具112可以是构造成对匣盒200进行夹取的任意工具。在本例子中，升降工具包括一根或多根升降杆114，可以在其上固定匣盒200的吊钩240、250。在其他实施方式中，夹取工具112可以包括机器人夹具，可以通过控制单元103对其进行控制以打开和关闭匣盒200的吊钩240、250上的机器人夹具。在一些实施方式中，可以提供不同的夹取工具112，对应正在用于对一个或多个玻璃制品进行加工的匣盒200的类型。夹取工具112可以方便地与匣盒200相互作用，以允许机器人升降机110从匣盒的顶部举起匣盒200。因此，当匣盒200位于加工工作站(例如，离子交换工作站140)内的时候，匣盒200可以通过其吊钩240、250被提出加工工作站，而没有对同时正在进行加工的其他匣盒200造成扰动。
图4B显示机器人升降机110的非限制性实施方式，具有通过附连装置117附连到臂111的转动工具115。夹取工具112可以方便地实现从匣盒200的吊钩250、240啮合住匣盒200，而转动工具115能够从匣盒200的侧面固定住匣盒200，从而进行转动序列。由此，转动工具115可以是构造成使得匣盒200绕着水平轴(y)转动的任意工具。如本文将要更详细所述，在所述一个或多个离子交换工作站140加工之后，可以在从所述一个或多个离子交换工作站140中的一个或多个取出之后或者取出的过程中通过转动工具115使得匣盒200转动以从匣盒200排出流体。转动工具115可以包括多个尖端119，其构造成刺穿或者任意其他方式啮合住匣盒200，使得匣盒200固定到转动工具115从而可以对匣盒200执行转动序列。例如，转动工具115可以包括4个尖端119，其在匣盒的4个位置刺穿了匣盒。在其他实施方式中，作为所述多个尖端119的替代或者补充，转动工具115可以包括一个或多个机器人夹具，其构造成以可脱离的方式抓住匣盒200。在一些实施方式中，转动工具115可能不是可连接到机器人升降机110的，而是例如结合到所述一个或多个离子交换工作站140中。下面将更详细描述此类实施方式。
现参见图5，当没有通过机器人升降机110使用夹取工具112和转动工具115时，夹取工具112和转动工具115可以放在工具工作站190。工具工作站190可以是能够接收和装纳(例如来自机器人升降机110的)夹取工具112和转动工具115的任意结构，一直到系统100需要它们。图5显示工具工作站190的非限制性实施方式。工具工作站190可以包括从工具工作站190的表面191延伸的工件接收尖端192。工具接收尖端192构造成当夹取工具112和转动工具115中的任何一个没有使用时装纳它们，装纳的方式使得夹取工具112和转动工具115是能够以可脱离的方式连接到臂111的附连装置117。例如，当机器人升降机110简单地将匣盒200从一个加工工作站移动另一个时，夹取工具112可以连接到机器人升降机110。但是，当控制单元103命令机器人升降机110使匣盒200转动时，机器人升降机110可以将夹取工具112放到工具工作站190的所述一个或多个工具接收尖端192上，以及然后将转动工具115连接到机器人升降机110的臂111，从而在夹取工具112与转动工具115之间切换。
工具工作站190可以通讯连接到控制单元103，并且可以包括一个或多个工具传感器194。所述一个或多个工具传感器194可以输出工具信号，所述工具信号表明了工具(例如，夹取工具112和/或转动工具115)正放在工具工作站190。例如，所述一个或多个工具传感器194可以包括连接到表面191或者工具接收尖端192等的重量传感器和光学传感器等，但不限于此。在一些实施方式中，所述一个或多个工具传感器194可以包括热传感器。在此类实施方式中，系统100可以基于工具的温度来确定在各种加工工作站的一个中最近被机器人升降机110使用的具体工具。基于所述一个或多个工具传感器194的工具信号输出，控制单元103可以在需要的时候实现夹取工具112和/或转动工具115的定位，并将机器人升降机110引导到工具。在一些实施方式中，工具工作站190可以具有指示光184(例如，绿光)，从而当工具位于工具工作站190上的时候进行指示。在其他实施方式中，工具工作站190可以具有指示光184(例如，红光)，从而当工具中的至少一个没有位于工具工作站190上的时候进行指示。在一些实施方式中，可能没有指示光184、一个或多个工具传感器194或者甚至没有工具工作站190。
再次参见图1，如上文所述，通讯连接到控制单元103的可以是用户输入装置107。可以向系统操作者提供用户输入装置107从而与系统100通讯。用户输入装置107可以允许系统操作者向系统输入加工指令以运行具有不同参数的各种离子交换过程。例如但不限于以下情况：输入用户输入装置107的命令可以包括但不限于预加热参数、离子交换参数、冷却参数和清洗参数。对于一个或多个匣盒200的单次加工，可以对每个参数进行调节，本文将会更详细描述。此类参数可以包括但不限于：加工时间、温度和转动序列。用户输入装置107可以具有任意合适的形式。例如，用户输入装置107可以配置成键盘、按钮、开关、触控板和麦克风等。在一些实施方式中，可以通过便携式计算装置(例如，智能手机或平板)来提供用户输入装置107。
所述一个或多个加工工作站中的每一个可以包括一个或多个匣盒传感器180。所述一个或多个匣盒传感器180可以通讯连接到控制单元103，并且可以输出表明在任意一个加工工作站存在匣盒200的信号。由此，所述一个或多个匣盒传感器180可以被整合到装载工作站120、预加热工作站130、所述一个或多个离子交换工作站140、冷却工作站160和清洗工作站170中。通过将一个或多个匣盒传感器180连接到各个加工工作站，系统100可以基于所述一个或多个匣盒传感器180的匣盒信号确定系统100内的给定匣盒200的位置。以这种方式，控制单元103可以容易地对加工单元108内的匣盒200进行定位，以及用机器人升降机110对匣盒200进行操控。所述一个或多个匣盒传感器180可以包括但不限于：重量传感器、光学传感器、RFID芯片或者热传感器等。在一些实施方式中，可能没有匣盒传感器180。
参见图6，系统100可以包括装载工作站120。装载工作站120可以通讯连接到控制单元103(图1)。装载工作站120可以包括托架(carriage)121和轨道系统127，在所述轨道系统127上，托架121朝向加工单元108和远离加工单元108行驶。在一些实施方式中，托架121可以是机动化的。由此，控制单元103的所述一个或多个处理器105可以执行储存在所述一个或多个存储模块106上的逻辑，或者响应用户输入装置107上接收到的加工指令，以引起托架121沿着轨道系统127朝向加工单元108和远离加工单元108移动，从而位于托架121上的所述一个或多个匣盒200可以到达机器人升降机110。
现具体参见托架121，托架121包括用于在其上支撑一个或多个匣盒200的主体部分122。连接到主体部分122的可以是轮124、125，它们与轨道系统127的轨道128、129接触。轮124、125可以包括对准轮124和稳定轮125。稳定轮125可以具有与轨道系统127的轨道128的轮廓相匹配的运动学形状。轨道系统127的轨道128可以具有相比于稳定轮125的运动学形状而言反过来的运动学形状，从而当对准轮124沿着轨道128行驶时，轨道128与对准轮124相互互锁。这种互锁布置可以阻止托架121与轨道系统127的未对准情况。稳定轮125或者轨道129都不需要此类互锁设计，而是作为替代可以具有相互平坦的界面。但是，在其他实施方式中，托架121中的每一个轮124、125可以是对准轮124，以及轨道系统127的两根轨道128、129可以具有与轮124、125互锁的运动学形状。
托架121还可以包括连接到主体部分122的一个或多个匣盒对准杆126。所述一个或多个匣盒对准杆126可以延伸跨过托架121的整个表面123或者仅跨过其一部分。匣盒对准杆126可以帮助将一个或多个匣盒200适当地对准到托架121上。如本文将要更详细描述，匣盒200可以包括截去部(cutout)216，这在匣盒200与匣盒对准杆126之间产生了运动学互锁关系。此类对准可以实现机器人升降机110更容易地找到匣盒200并与匣盒200发生相互作用用于加工。匣盒对准杆126可以具有实现匣盒200的截去部216与匣盒对准杆126互锁的任意构造，如下文更详细描述。此外，匣盒对准杆126可以不限于被结合到装载工作站120的托架121中。在其他实施方式中，匣盒对准杆126可以类似地结合到预加热工作站130、所述一个或多个离子交换工作站140、冷却工作站160和清洗工作站170中。
装载工作站120还可以包括一个或多个匣盒传感器180，如本文所述。在一些实施方式中，装载工作站120可以不包括所述一个或多个匣盒传感器180。但是，在装载工作站120包括所述一个或多个匣盒传感器180的实施方式中，装载工作站120还可以包括一种或多种指示光184，用于输出表明一个或多个匣盒200何时是位于装载工作站120上的光信号。例如，当匣盒200准备好被机器人升降机110夹取时，指示光184可以发绿光，而如果匣盒200没有准备好被机器人升降机110夹取时，指示光184可以发红光，但不限于此。
此外，虽然将装载工作站120描述为与控制单元103通讯连接，但是在一些实施方式中，装载工作站120可以没有与控制单元103通讯，作为替代，可以是手动操控进入和离开加工单元108的货车，如图2所示。
再次参见图1，通讯连接到控制单元103的可以是预加热工作站130。现参见图2，预加热工作站130可以包括预加热炉132，其从机器人升降机110接收匣盒200并将匣盒200加热到预定温度。在一些实施方式中，匣盒200可以被预加热到大于室温且小于或等于离子交换罐144中的熔盐浴155温度的温度。例如，布置在匣盒200内的玻璃制品350可以被预加热到约300℃-500℃的温度。但是，应理解的是，匣盒200的预加热是任选的，并且一些实施方式可能不包含预加热工作站130。此外，由于预加热工作站130可以与控制单元103通讯连接，控制单元103的所述一个或多个处理器105可以执行逻辑以控制预加热炉132的预加热温度和预加热时间。在其他实施方式中，控制单元103可以没有控制预加热炉132的预加热参数。
如本文所述，系统100还可以包括一个或多个离子交换工作站140。离子交换是通过增加表面压缩应力对玻璃制品进行强化的方法。具体来说，表面压缩应力(本文也称作“CS”)、中心张力和CS层的深度(本文也称“层深度”或“DOL”)是影响化学强化玻璃性能的三个因素。CS与DOL结合在一起是保护免受正常精整过程产生的人工微瑕疵扩展的影响所必需的。CS提供对损害性接触力如钝性冲击或急性冲击的抗性。如果层深度足够，抗压强度与化学强化玻璃的强度和抗冲击能性成正比。
参见图7，大致地显示了离子交换工作站140。离子交换工作站140包括罐144。罐144构造成装纳熔盐浴155。通过加入所需量的流出物盐和与玻璃制品中的流出物交换的离子盐来制备熔盐浴155。在一个实施方式中，离子是碱金属离子，即Li+、Na+、K+、Cs+和Rb+。浴中的较大碱金属离子替换玻璃制品中的较小碱金属离子。例如，玻璃中的Li+离子可被Na+、K+、Cs+或Rb+离子替换，玻璃中的Na+离子可被K+、Cs+或Rb+离子替换，等等。通常，玻璃中的碱金属离子与第二大的碱金属离子交换。例如，玻璃中的Na+离子通常与浴中的K+离子交换。使盐(或多种盐)熔化并加热到预定温度，通常的范围是从约380℃到最高约570℃，以及将熔盐浴155保持在该温度以使其在预定时间内稳定。由此，虽然未示出，但是连接到罐144的是一个或多个加热元件，用于将熔盐浴155加热到适合进行离子交换的温度。本领域技术人员会理解的是，也可以使用其他温度。虽然将罐144大致显示为矩形形状，但是也考虑了其他形状。
再次参见图1，所述一个或多个离子交换工作站140可以通讯连接到控制单元103，以控制所述一个或多个离子交换工作站140的不同运行参数。但是，在其他实施方式中，所述一个或多个离子交换工作站140可以没有通讯连接到控制单元103。在所述一个或多个离子交换工作站140通讯连接到控制单元103的实施方式中，控制单元103可以执行逻辑以调节：所述一个或多个离子交换工作站140的熔盐浴155的温度，所述一个或多个离子交换工作站140'的盖子147的打开和关闭(如图9A和B所示)，或者结合到离子交换工作站140中的转动工具115的运行等，如本文所述。
再次参见图7，在一些实施方式中，离子交换工作站140可以包括符合罐144内的形状的内衬146。内衬146可以是可去除的，以有助于对熔盐浴155进行替换。由于玻璃制品与熔盐浴155之间的离子交换，当用于离子交换目的的盐用尽时，熔盐浴发生中毒。当盐抗衡离子浓度(来自玻璃制品的离子)与熔盐浴155中进行离子交换的玻璃部件的体积或数量成比例增加时，发生中毒。“新鲜”盐(即，新引入浴中的盐)提供化学强化玻璃中的最高CS。然而，随后每个轮次增大了交换出玻璃进入熔盐浴155中的小离子的浓度。相反地，尽管离子交换过程以恒定的温度和时间进行，但是提供较大离子的盐的浓度随着每次玻璃部件在熔盐浴中进行强化而减小，由此降低了成品的CS。因此，在大量生产中，可以观察到一个玻璃制品相对于另一个玻璃制品的明显CS变化。通常来说，一旦熔盐浴155的中毒使得玻璃制品的CS降低到低于某一个值，则对熔盐浴155的盐进行替换。在结合了内衬146的实施方式中，可以用过顶龙门架(overhead gantry)去除内衬146并用充满了盐的新内衬进行替换。在此类实施方式中，内衬146可以具有可密封的盖子，以实现旧的熔盐浴155的移动用于替换。在其他实施方式中，罐144可以具有结合到其中的排出装置。例如，在较大的罐中(例如，大于或等于约2m3的罐)，由于尺寸限制，可去除内衬可能是不切实际的，因此可以提供排出装置作为替代。但是，要注意的是，所述一个或多个离子交换工作站140的罐144可以是任意尺寸。在一些实施方式中，离子交换罐144可以小于或等于约1.5m3，在其他实施方式中，离子交换罐144可以小于或等于约1m3。要注意的是，虽然可以使用较大的罐，但是较小的罐具有非常高的温度受控表面积-液体装纳体积比，这可以实现更有效的加热和冷却时间。此外，要注意的是，只要维持了热控制，那么离子交换罐144的深度就可以不对离子交换工作站140的离子交换性能造成影响。
离子交换工作站140还可以包括在罐144上方延伸的罩子142。在一些实施方式中，作为本文所述的机器人升降机110的替代或补充，可以将转动工具115连接到罩子142的壁143。如上文所述，转动工具115可以包括多个尖端119，其可以刺穿匣盒200以使得匣盒200转动。因此，在运行中，控制单元103可以使得机器人升降机110将匣盒200安装到转动工具115上。转动工具115可以是机动化的，使得控制单元103的所述一个或多个处理器105可以执行逻辑以引起转动工具115进行转动序列，从而将熔盐浴155的残余流体从匣盒200基本排出。转动工具115可以与熔盐浴155发生偏离，从而没有妨碍机器人升降机110到达进入熔盐浴155中以取回匣盒200的能力。在此类实施方式中，在转动工具115下面，离子交换工作站140还可以包括倾斜壁247，其朝向熔盐浴155发生倾斜。因此，经由通过转动工具115在匣盒200上执行的转动序列所排出的任意流体可以被引导回到熔盐浴155中。这还具有保留熔盐浴155用于后续离子交换操作的额外益处。
简要地参见图9A和9B，示意性显示了离子交换工作站140'的另一个实施方式。在这个实施方式中，离子交换工作站140'包括在熔盐浴155上方延伸的盖子147。可以选择性地打开盖子147以取出一个或多个匣盒200，以及选择性地关闭以抑制匣盒200的可及性。在此类实施方式中，盖子147可以是机动化的并且可以通过控制单元103进行控制，从而当从熔盐浴155取出匣盒200时，仅使得一部分的熔盐浴155发生暴露。因此，盖子147的开口151可以打开至尺寸仅足够大到允许取出匣盒200，从而其他匣盒200仍然是基本未发生暴露的。这可以实现当从其取出匣盒200时，将热量更好地保留在罐144中。
再次参见图2，在一些实施方式中，所述一个或多个离子交换工作站140可以包括第一离子交换工作站140A和第二离子交换工作站140B。第二离子交换工作站140B可以实现对放置在其中的所述一个或多个玻璃制品进行第二离子交换工艺。在其他实施方式中，第二离子交换工作站140B的熔盐浴155可以保持在不同于(例如，低于)第一离子交换工作站140A的温度。例如，第二离子交换工作站140B的熔盐浴155的温度可以保持在略高于盐熔化温度，这可以是低于离子交换工作站140A的盐浴155的温度。因此，在某些离子交换工艺中，机器人升降机110可以将匣盒200从第一离子交换工作站140A移动进入第二离子交换工作站140B中，对匣盒200进行快速猝冷。相比于在空气中进行冷却，在盐中进行冷却可以使得匣盒200的玻璃制品的热传递提高约10倍。此类快速均匀猝冷可以改善进行加工的所述多个玻璃制品上的产品均匀性(例如，CS和DOL)。此外，在此类实施方式中，可以将匣盒200倒置插入第二离子交换工作站140B中，从而使得对于在从第二离子交换工作站140B取出匣盒200之后进行转动序列的需求最小化。在其他实施方式中，预期可以存在超过2个离子交换工作站140。
参见图1和2，系统100还可以包括冷却工作站160。控制单元103可以引起机器人升降机110从所述一个或多个离子交换工作站140取出匣盒200并将匣盒200插入冷却工作站160中。冷却工作站160可以是构造成在匣盒200上均匀地引导空气从而对匣盒200的温度进行冷却的任意装置。例如，冷却工作站160可以包括风扇和鼓风机，以将空气吹到匣盒200上并推动空气穿过匣盒200，但不限于此。在一些实施方式中，冷却工作站160可以通讯地连接到控制单元103。基于如本文所述的来自一个或多个匣盒传感器的匣盒信号输出，控制单元103可以确定冷却工作站160中放入匣盒200的时间，以激活冷却工作站160对匣盒200的温度进行冷却。在其他实施方式中，可以不提供冷却工作站160。
系统100还可以包括清洗工作站170。在一些实施方式中，可以存在多个清洗工作站170从而对来自匣盒200以及储存在其中的所述多个玻璃制品的结晶盐进行清洗/溶解。清洗工作站170可以包括反渗透水或者其他类型的纯净水来清洗匣盒200。清洗工作站170的水可以保持在约80℃的温度，但是在其他实施方式中，水温也可以更暖或者更冷。清洗工作站170可以通讯连接到控制单元103，从而控制单元103可以执行逻辑以对清洗工作站170的各个方面进行控制。例如，控制单元103的所述一个或多个处理器105可以执行逻辑以调节清洗工作站170的温度等。
在加工之后，控制单元103可以执行逻辑以采用夹取工具112将匣盒200移动到装纳工作站198(如图5所示)，用于从加工单元108取回。在其他实施方式中，可能没有装纳工作站198。
根据本文所述实施方式的匣盒200通常包括片式匣盒概念。也就是说，根据本公开的匣盒200构造成：虽然数个匣盒200可能要求不同的加工参数(例如，离子交换时间)，但是可以一次对所述多个匣盒200进行加工。然而，虽然实施方式包括如下文更详细描述的片式匣盒概念，但是常规匣盒也可以执行上述控制方案。
参见图8A和8B，图8A和8B示意性显示离子交换工作站40、常规匣盒10和堆叠在常规匣盒10中的多个仓盒(magazines)30。仓盒30通常可以堆叠成使得常规匣盒10的尺寸沿其宽度符合数个仓盒堆叠35。例如，所示的常规匣盒10包括6个仓盒堆叠35，它们在高度上分别是16个仓盒30。如所示，常规匣盒10的尺寸通常与离子交换罐44的尺寸相匹配。由此，出于效率最大化，常规匣盒10的使用要求一次将所有的仓盒堆叠35取出和插入离子交换工作站40中。在离子交换加工之后，常规匣盒10和其中所含的所述多个玻璃制品必须进行冷却以防止所述多个玻璃制品继续发生结构松弛。结构松弛是通过离子交换加工赋予所述多个玻璃制品的压缩应力逐渐发生减小的趋势。但是，由于常规匣盒10的大尺寸，可能在朝向常规匣盒10的外侧边缘位置的玻璃制品与位置朝向常规匣盒10的中间的那些之间存在降低的冷却均匀性。因此，常规匣盒10内的所述多个玻璃制品的压缩应力均匀性可能受损。此外，对于各个加工工作站，常规匣盒10的大尺寸可能需要相对更高成本的设备。例如，加工设备必须更为牢固(例如，更为坚固)以装卸常规匣盒10。此外，由于一次仅可以将一个常规匣盒10插入离子交换工作站40的罐中，小批量离子交换方案会是非常低效的，因为无法对位于传统匣盒10中的多种类型的玻璃制品调整处理时间。
现参见图9A和9B，示意性显示了根据本公开至少一个实施方式的片式匣盒概念。在这个实施方式中，作为(如图8A-8B所示的)单个常规匣盒10的替代，多个匣盒200以相互并排相邻布置放置在所述一个或多个离子交换工作站140的罐144中，同时保留了它们可独立操控的能力以及可相对于位于罐中的其他匣盒200进行重新配置的能力。这种独立操控可以实现不同匣盒200具有不同加工时间，因为可以从熔盐浴155取出单个匣盒200，而没有对余下的匣盒200的离子交换造成明显干扰。此外，各个匣盒200可以相互间隔开，以实现熔盐浴155完全地围绕每个匣盒200。
现参见图10，显示根据一个或多个实施方式的空匣盒200的透视图。匣盒200可以包括框架201、一个或多个锁定吊钩250和一个或多个支撑吊钩240。匣盒在横向方向x上可以比纵向方向y窄。匣盒的高度200可以是变化的，并且可取决于本文所述的各种加工工作站的机械装卸限制和尺寸。匣盒200可以由各种材料制造，包括但不限于不锈钢304L或者不锈钢316L等。匣盒200可以通过任意合适的工艺形成，包括机械加工、焊接和浇铸等。
框架201可以包括上框架210和下框架220，所述上框架210包括：以纵向方向(y)延伸的至少两个上纵向元件212、以横向方向(x)延伸的至少两个上横向元件214，所述下框架220包括以纵向方向延伸的至少两个下纵向元件222和以横向方向延伸的至少两个下横向元件224。上框架210和下框架220可以通过在框架201的每个角处以垂直方向(z)延伸的多个垂直元件202连接到一起。
可以通过分隔器230将框架201分隔成第一部分232和第二部分234。以这种方式，(例如如图11所示的)仓盒300可以同时在第一部分232和第二部分234中堆叠。分隔器230可以基本平行于匣盒200的横向侧面203，且基本垂直于匣盒200的纵向侧面205。分隔器230可以包括第一框架元件231和第二框架元件233，它们在匣盒200的纵向侧面205之间以垂直方向z相互平行延伸。第一框架元件231和第二框架元件233可以在纵向方向y上相互间隔开，以提供其间的冷却通道236。冷却通道236可以实现匣盒200冷却的同时空气流动通过匣盒200。间隔器235可以在一部分的第一框架元件231与第二框架元件233之间延伸，从而将第一框架元件231连接到第二框架元件233为框架201增加额外的刚度。第一框架元件231和第二框架元件233还可以限定连接了冷却通道236与框架201的第一和第二部分232、234的通路237。这种构造还可以允许来自整个匣盒200(例如如图11所示)的内侧的热量通过冷却通道236逃逸。在其他实施方式中，可能没有分隔器230。
框架201可以沿着上框架210和下框架220的周界包括多个截去部216。上框架和下框架210、220的所述多个截去部216可以基本相互对齐。所述多个截去部216可以帮助匣盒200与各种加工工作站运动学对准，如本文所述。例如，参见图6，显示截去部216是与固定到装载工作站210的托架121的表面123固定的匣盒对准杆126互锁。虽然显示的截去部216具有三角形形状，但是也考虑了其他形状，包括但不限于矩形和五边形等。在一些实施方式中，所述多个截去部216可以仅位于上框架210和下框架220的横向侧面203。在一些实施方式中，可能没有多个截去部216。
上纵向元件212和下纵向元件222可以包括转动孔洞218。转动孔洞218可以构造成容纳转动工具115的尖端119，如本文所述。各个上纵向元件212的转动孔洞218可以基本上相互对齐，以允许穿过转动工具115的尖端119。类似地，下纵向元件222的转动孔洞218可以基本上相互对齐，以允许穿过转动工具115的尖端119。上纵向元件212和下纵向元件222的转动孔洞218可以基本上相互平行。在一些实施方式中，作为替代，转动孔洞218可以置于框架201的垂直元件202中，使得转动工具115沿着框架201的横向侧面203刺穿匣盒200的框架201，例如如图4B所示。
仍然参见图10，连接到上框架210的是一个或多个支撑吊钩240以及一个或多个锁定吊钩250。如本文所述，夹取工具112可以包括一个或多个升降杆114以啮合住匣盒200的吊钩250、240。在夹取过程中，支撑吊钩240可以与夹取工具112的所述一根或多根升降杆114以滑行方式啮合。由于运动学形状(例如，三角形形状)，锁定吊钩250可以以恰当对准的方式将匣盒200对准到所述一根或多个杆上。由此，可以基本上防止在夹取工具112上运输匣盒200时匣盒200与夹取工具112未对准的情况。下框架220也可以包括一个或多个支撑吊钩250以及一个或多个锁定吊钩250。以这种方式，匣盒200在上框架210与下框架220之间是可翻转的(reversible)。虽然显示的上框架210和下框架220都具有4个吊钩250、240，但是预期也可以采用更多或更少数量的吊钩250、240。在一些实施方式中，所有的吊钩250、240可以都是锁定吊钩250。在一些实施方式中，作为所示的开环吊钩的替代，吊钩250、240可以闭环吊钩。
现参见图11，显示的匣盒200在匣盒200的第一部分232和第二部分234中装载了多个仓盒300。因此，仓盒300的堆叠可以是在纵向方向y是两个仓盒300那么宽，而在横向方向x是一个仓盒那么宽(同样参见图13)。要注意的是，虽然显示的仓盒300是相对于第一部分232和第二部分234以水平布置一个堆叠在另一个的顶部上，但是作为替代，仓盒300可以在匣盒200内相互垂直对齐。如本文所述，在冷却过程中，来自匣盒200的中心的热量可以通过冷却通道236逃逸。通过提供此类冷却通道236，可以改善整个匣盒200上的冷却均匀性。
图12显示匣盒200'的替代实施方式，其中，显示的仓盒360的堆叠相对于框架201'的第一部分232'和第二部分234'是发生偏移的。在这个实施方式中，水平横跨元件280'沿着框架的纵向侧面205'在垂直元件202'之间延伸。水平横跨元件280'可以构造成将至少一部分的仓盒300与第二部分的仓盒300间隔开。以这种方式，作为在第一部分232'和第二部分234'内堆叠的仓盒300的单个堆叠的替代，仓盒300可以被分成两个短的仓盒300的堆叠360。在一些实施方式中，水平横跨元件280'可以包括凸缘282'，其从水平横跨元件朝向匣盒200'的中心延伸，使得仓盒300的堆叠360可以坐落在凸缘282'上。因而，仓盒300的堆叠可以被通道261'相互垂直间隔开。发现大量的仓盒300一个堆叠在另一个的顶部上可能由于堆叠在顶部上的仓盒300的重量导致堆叠底部的仓盒300发生变形。因此，通过将仓盒300的单个堆叠分成至少两个短堆叠360，可以减轻施加到堆叠底部的仓盒300的重量。虽然所示的实施方式显示仓盒300的堆叠360具有一个堆叠在另一个顶部上的6个仓盒，但是也考虑可以堆叠更多或更少数量的仓盒。在一些实施方式中，通道261'可以提供额外的冷却通道，来自匣盒200'的中心的热量可以通过其发生逃逸，进一步改善了整个匣盒200'的冷却均匀性。在其他实施方式中，可以提供额外的水平横跨元件280'，以进一步将仓盒堆叠分隔开。在一些实施方式中，横向侧元件285'可以以横向方向x在水平横跨元件280'之间延伸。此类横向侧元件285'可以为框架201'和水平横跨元件280'提供额外支撑和刚性。
各种仓盒300的堆叠360的顶部可以是固定器362。固定器362可以是构造成填充匣盒200'的框架201与仓盒300的堆叠360之间的额外空间的任何装置。以这种方式，可以防止匣盒200'的转动过程中，堆叠的仓盒300在匣盒200'内垂直滑动。
图13显示单独的单个仓盒300。如所示，仓盒300具有多个孔洞310，其可以被用于固定多个玻璃制品350。在一些实施方式中，仓盒300可以构造成固定约200个玻璃制品350，但是也考虑其他尺寸的仓盒。在一个实施方式中，对于本文而言合适的仓盒300的尺度可以是长(L)约14英寸，宽(W)7英寸，以及高(H)1.5英寸，但是也考虑其他尺寸的仓盒。在图11所示的实施方式中，仓盒300的宽度取向方向平行于匣盒200的纵向侧面205。匣盒300具体参见如下所述：转让给康宁有限公司(Corning,Incorporated)的2015年7月24日提交的题为“Magazine Apparatuses for Holding Glass Articles During Processing(用于在加工过程中装纳玻璃制品的仓盒设备)”的美国专利申请第14/808,702号；转让给康宁有限公司的2015年7月24日提交的题为“Apparatus for Holding and Retaining Glass Articles(用于装纳和保留玻璃制品的设备)”的美国专利申请第14/808,728号；转让给康宁有限公司的2015年7月24日提交的题为“Apparatuses for Holding and Retaining GlassArticles(用于装纳和保留玻璃制品的设备)”的美国专利申请第No.14/808,734号；以及转让给康宁有限公司的2016年5月10日提交的题为“Apparatuses and Methods forHolding,Retaining,and/or Processing Glassware Articles(用于装纳、保留和/或加工玻璃物件制品的设备和方法)”的美国专利申请第15/151,168号，它们全文分别通过引用结合入本文。
要注意的是，在一些实施方式中，容纳在所述一个或多个仓盒300中的所述多个玻璃制品350可以由可通过离子交换进行强化的碱性铝硅酸盐玻璃组合物形成。此类组合物通常包含SiO2、Al2O3、至少一种碱土氧化物和一种或多种碱性氧化物(例如Na2O和/或K2O)的组合。在一些实施方式中，玻璃组合物可以不含硼和含硼化合物。在一些其他实施方式中，玻璃组合物还包含少量的一种或多种额外氧化物，例如SnO2、ZrO2、ZnO、TiO2、As2O3或者Sb2O3等。可以添加这些组分作为澄清剂和/或用来增强玻璃组合物的化学耐用性。
在一个具体的示例性实施方式中，所述多个玻璃制品350可以由2012年10月25日提交且已经授权的题为“Glass Compositions with Improved Chemical and MechanicalDurability(具有改善的化学耐久性和机械耐久性的玻璃组合物)”的美国专利第8,980,777号所述的可离子交换玻璃组合物形成，其转让给康宁有限公司并且全文通过引用结合入本文。
但是，应理解的是，适合本公开的玻璃制品350可以由其他玻璃组合物形成，包括但不限于可离子交换玻璃组合物和不可离子交换玻璃组合物。例如，在一些实施方式中，玻璃制品350可以由1B型玻璃组合物形成，例如，肖特1B型铝硅酸盐玻璃。
在本文所述的一些实施方式中，玻璃制品350可以由符合如下标准的玻璃组合物形成，其满足监管机构，例如USP(美国药典)、EP(欧洲药典)和JP(日本药典)基于它们抗水解性所述的药用玻璃的标准。根据USP 660和EP 7，硼硅酸盐玻璃符合I型标准并且日常用于胃肠外包装。硼硅酸盐玻璃的例子包括但不限于，
Figure GDA0002293760840000221
7740、7800，以及Wheaton 180、200和400，Schott Duran，Schott Fiolax，
Figure GDA0002293760840000222
N-51A，GerresheimerGX-51Flint等。钠钙玻璃符合III型标准，并且对于后续发生溶解以制造溶液或缓冲液的干燥粉末的包装是可接受的。III型玻璃还适用于证实对于碱性是不敏感的液体制剂的包装。III型钠钙玻璃的例子包括Wheaton 800和900。去碱性钠钙玻璃具有更高水平的氢氧化钠和氧化钙，且符合II型标准。这些玻璃的抗浸出性比I型玻璃差，但是好于III型玻璃。II型玻璃可用于在储存保存期内保持低于pH 7的那些产品。例子包括经硫酸铵处理的钠钙玻璃。这些药用玻璃具有不同的化学组成且具有20-85x 10-7℃-1的线性热膨胀系数(CTE)。
所述多种玻璃制品可以具有各种不同的形式。例如，所述多种玻璃制品包括瓶、安瓿、筒、注射器主体和/或用于储存药物制剂的任意其他玻璃容器。
现参见图13，显示了匣盒200的横向侧面203。匣盒200的横向侧面203可以基本相互一致。保持结构(retaining structure)260可以以可去除的方式固定到匣盒200的横向侧面203，并且在下横向元件224与上横向元件214之间垂直延伸。在这个实施方式中，保持结构260包括两根保持杆262，它们从对准元件264延伸，尺寸和形状调整至配合在匣盒200的垂直元件202之间。这两根保持杆262从对准元件264延伸，并且插入连接到下横向元件224的口袋266中。以这种方式，这两根保持杆262将仓盒300固定在匣盒200内。在一些实施方式中，一个或多个支撑件268可以在这两根保持杆262之间延伸。所述一个或多个支撑件268可以为保持结构260提供额外的刚度。
进行各种实验对上文所述的片式匣盒概念进行了测试。为了对片式匣盒概念进行测试，例如如图12所示，将3个仓盒一个堆叠在另一个顶部上，并用作评估片式匣盒概念的代用品。
常规匣盒冷却时间
参见图15，显示了在经受离子交换工艺之后的各种冷却操作期间，3种常规匣盒(A、B和C)(例如，如图8A和8B所示)的冷却曲线。每种常规匣盒(A、B和C)在高于400℃(例如，约450℃至约510℃)经受5小时的离子交换浴。测试的常规匣盒的尺寸是1.5x 1.5x 1.5m。热电偶接线在多个位置范围内接线到多个玻璃制品的表面。热电偶实现了冷却过程中的温度监测。如所示，将取自位置靠近常规匣盒的外部的玻璃制品的外部温度与取自位置朝向常规匣盒的内部的玻璃制品的内部温度进行比较。在每次实验中，常规匣盒在容纳室内冷却，冷却风扇对室温空气进行循环。风扇速度为20％最大风速对应于常规匣盒A，50％最大风速对应于常规匣盒B，以及80％最大风速对应于常规匣盒C。结果如下表所示：
表1：常规匣盒中的玻璃制品的冷却时间
Figure GDA0002293760840000231
如上表1所示，每次测试中，常规匣盒的内部冷却时间高于1小时，而常规匣盒的外部冷却时间低于20分钟(取决于风速)。这导致位于常规匣盒内部与位于常规匣盒外部的玻璃制品的受热经历的大的差异。为了量化在常规匣盒的边缘处的冷却得更快的玻璃制品与位置朝向常规匣盒的中心且因而经受更长冷却时间段的玻璃制品之间的差异，将常规匣盒的中心处的离子交换制品的表面压缩与边缘处的那些进行对比。在内部与外部玻璃制品之间，观察到最大约130MPa(例如，约115MPa至约140MPa)的部件范围(标称为400MPa)。发现从常规匣盒的内部到外部的表面压缩的平均范围是70MPa(例如，约60MPa至约80MPa)。
片式匣盒概念冷却时间
现参见图16，显示了经受与常规匣盒相同的离子交换工艺之后的冷却操作过程中的片式匣盒概念的冷却曲线。如上文所述，通过将3个仓盒堆叠和固定到一起来模拟片式匣盒概念，例如如图13所示作为代用品。代用品代表了片式匣盒概念，因为最小尺寸可以是与片式匣盒概念中的单个仓盒堆叠的最小尺寸是相当的。代用品没有受到任何主动冷却。也就是说，没有使用风扇来帮助代用品的冷却。如图16所示，根据代用品内的玻璃制品(这个情况下是瓶子)的温度变化，绘制绕着仓盒和仓盒内的空气温度的变化。下表显示了代用品的中心与代用品的边缘所经受的冷却时间差异。
表2：代用品中的玻璃制品的冷却时间
到达约350℃的外部冷却时间 到达约350℃的内部冷却时间
小于3分钟 约13分钟
如上表2所示，位于朝向代用品的中心的玻璃制品的内部冷却时间约13分钟，而位于朝向代用品的边缘的玻璃制品的外部冷却时间小于约3分钟。代用品的内部的冷却速率是约10℃/分钟(例如，约5℃/分钟至约15℃/分钟)，而代用品的外部经受的冷却速率是代用品的内部的冷却速率约16倍(例如，约115℃/分钟至约140℃/分钟)。这表示冷却时间相比于常规匣盒明显下降。还对代用品内的玻璃制品的CS范围进行了比较。从代用品的内部到代用品的外部的最大CS范围是约40MPa(例如，约35MPa至约45MPa)。发现位置朝向内部与位置朝向代用品外部的玻璃制品之间的平均CS差异是约10MPa(例如，约5MPa至约15MPa)。此外，在使用主动冷却的实验中，可以将冷却时间降低至约1分钟。
如上文所述，随着来自所述多个玻璃制品的交换的离子使得熔盐浴中毒，通过离子交换所能够实现的压缩应力变小。通过使用本文所述的片式匣盒概念，可以延长熔盐浴的寿命。参见图17A，显示的图表展现了对于常规匣盒与经受相同离子交换加工的片式匣盒概念这两种情况的中毒容差和通过离子交换实现的CS范围。看上去相比于常规匣盒的CS边界，片式匣盒概念的CS边界提供了更严格的容差。在可实现CS范围内的严格CS能力有助于延长盐的寿命。例如，对于常规匣盒所接受的中毒的约30MPa范围，片式匣盒概念允许额外的约40MPa范围(例如，约30MPa至约50MPa)的中毒。因此，对于下端(例如，朝向匣盒中心)的CS范围每减少7.5MPa，在需要对盐进行更换之前可以加工额外的100万个部件。
现参见图17B，片式匣盒概念的CS范围改善还可用于降低离子交换加工的循环时间。例如，可以增加熔盐浴的温度。当熔盐浴的温度增加时，离子交换的进行以指数式变得更快。但是，会发生结构松弛，导致相比于较低温度下的离子交换而言的CS损失。对于一些类型的玻璃，在约450℃至530℃，CS损失率与温度的关系可能是约1.5MPa/℃至1.6MPa/℃。因此，保守估计CS损失与温度之比可能是约1.6MPa/℃。将这个比例乘以采用片式匣盒概念获得的中毒的额外MPa范围，可以确定合适的温度增加是约25℃。因此，当常规匣盒可以在445℃加工11.5小时以实现所需的CS，片式匣盒概念可以在470℃加工约6.5小时并且仍然在可允许的CS范围内。
现参见图18，显示根据本文所述概念，用于加工一个或多个玻璃制品的方法400。参见图1，在开始时，控制单元103从所述一个或多个存储模块106或者从用户输入装置107接收加工指令(方框402)，如本文所述。加工指令可以包括此类信息，如加工步骤(例如，预加热、离子交换、冷却、清洗等)，每个加工步骤的加工时间，和温度可调节的步骤的温度(例如，预加热和离子交换)。在接收到加工指令之后，系统100可以确定匣盒200是否已经准备好进行加工。例如，系统100可以基于一个或多个匣盒传感器180的匣盒信号输出，来确定匣盒200是否等待在装载工作站120的托架121上(例如如图6所示)，但不限于此。在包括如本文所述的机动化托架121的实施方式中，控制单元103的所述一个或多个处理器105可以执行储存在所述一个或多个存储模块106上的逻辑，以引起托架121沿着轨道128、129朝向加工单元108移动，如图2所示。当匣盒200装载了容纳有多个玻璃制品的仓盒300时，可以认为其已经准备好进行加工了，例如如图11所示。
一旦确定匣盒200已经准备好进行加工，控制单元103可以通过所述一个或多个处理器105执行的逻辑，引起具有附连了夹取工具112的机器人升降机110从装载工作站120举起匣盒200。在机器人升降机110具有附连的转动工具115的一些实施方式中，当接收到指令来举起匣盒200时，控制单元103可以引起机器人升降机110在工具工作站190卸下转动工具115(如图5所示)，并将夹取工具112附连到机器人升降机110的臂111。
一旦机器人升降机110啮合住了匣盒200，机器人升降机110可以将匣盒200运输到加工工作站中的一个。例如，如果加工指令要求预加热步骤，则机器人升降机110可以自动地将匣盒200装载到预加热工作站130的预加热炉132中用于预加热(方框406)，如本文所述。在一些实施方式中，可能没有预加热步骤。
在完成了预加热步骤(方框406)之后，或者在没有预加热步骤的实施方式中，控制单元103可以引起机器人升降机110举起匣盒200并自动地将匣盒200装载到所述一个或多个离子交换工作站140中的一个的熔盐浴155中(方框408)。可以将匣盒200留在离子交换工作站140的熔盐浴155中持续预定的时间段。预定的时间段可以是基于所需的DOL。例如，合适的DOL是约60μm至约75μm。在一些实施方式中，合适的DOL可以是约65μm至约70μm。在预定的时间段之后，控制单元103可以引起机器人升降机110从离子交换工作站140自动地取出匣盒200(方框410)。要注意的是，匣盒200是根据本文所述的片式匣盒概念，一个或多个匣盒200可以以给定时间加工。此外，机器人升降机110可以以单独的方式操控所述一个或多个离子交换工作站140中的一个或多个匣盒200中的每一个。因此，参见图9A和9B，所述一个或多个匣盒200中的每一个可以以单独的方式装载到熔盐浴155中和从中取出，并且可以是相对于彼此可重新配置使得可以同时进行各个匣盒200的加工。因此，对于所述一个或多个匣盒200中的每一个，在合适的预定时间段之后，可以以单独的方式从熔盐浴155取出所述一个或多个匣盒200中的每一个。
还参见图18，在从熔盐浴155举起匣盒200之后，控制单元103可以引起机器人升降机110自动地执行转动序列(方框412)。转动序列可以包括使得匣盒绕着预定轴转动。在一些实施方式中，匣盒可以绕着多个轴转动。在一些实施方式中，转动序列可以在预定位置停止，从匣盒200排出流体。在转动工具115可附连到机器人升降机110的臂111的实施方式中，控制单元103可以引起机器人升降机110自动地在工具工作站190释放其夹取工具112，并将转动工具115附连到机器人升降机110的臂。为了将匣盒200装载到转动工具115上，转动工具115的尖端119可以刺穿匣盒200的转动孔洞218，从而将匣盒200固定到转动工具115上。然后，转动工具115可以自动地转动匣盒200，将熔盐浴155的任何剩余流体从匣盒200基本排出。在一些实施方式中，机器人升降机110可以通过执行转动序列，使得匣盒200绕着水平轴(y)转动360°，在熔盐浴155上实现匣盒200的排出。转动序列可以包括：将匣盒200转动到第一预定角α1，使得匣盒200在那里保持预定之间，之后将匣盒200转动到第二预定角α2。例如，第一预定角α1可以是绕着水平轴(y)约125°，而第二预定角α2可以是绕着水平轴(y)约225°。匣盒200在预定角保持的预定时间可以是足以从匣盒200排出流体的任意时间，例如，小于约5分钟、小于约3分钟、小于约1分钟等。在一些实施方式中，足以从匣盒200基本上排出流体的时间可以是取决于匣盒200的尺寸以及其中所含的玻璃制品的类型。例如，相比于较深的玻璃制品，浅的玻璃制品进行排出所需的时间可能较少。
如图7所示和如本文所述，转动工具115可以结合到所述一个或多个离子交换工作站140的盖子142的侧壁143中。在此类实施方式中，可以绕着转动工具115的轴进行类似的转动序列。在这个实施方式中，机器人升降机110可以用夹取工具112举起匣盒200，将匣盒200的转动孔洞218与转动工具115的尖端119对齐，将匣盒200放到转动工具115的尖端119上，以及转动匣盒200，如本文所述。如上文所述，因为转动工具115与熔盐浴115是偏移开的，所以机器人升降机110可以自由地进行取出或者将其他匣盒200添加到熔盐浴155。在此类实施方式中，每一个匣盒200可以以单独的方式装载到转动工具115上进行排出，同时余下的匣盒200自由地继续进行加工。在对匣盒200进行了排出之后，机器人升降机110可以响应加工指令将匣盒200放入所述一个或多个离子交换工作站140中的其他离子交换工作站140中。对于每个后续离子交换工作站140，可以进行类似的转动序列。在其他实施方式中，在后续离子交换工作站140，匣盒200可以倒置插入(即，玻璃制品350倒置插入)，从而使得需要从匣盒200排出的流体最小化。
一旦完成了所述一个或多个离子交换工作站140处的加工，可以对匣盒200进行冷却(方框414)。由此，控制单元103的所述一个或多个处理器105可以执行逻辑，用夹取工具112从所述一个或多个离子交换工作站140自动地运输匣盒200，并将匣盒200装载到冷却工作站160中，例如如图2所示。然后，冷却工作站160可以将匣盒200冷却到预定温度。预定温度可以是小于或等于结构松弛是可忽略不计的任意温度，例如约350℃。匣盒的温度可以在约小于30分钟内、约小于10分钟内和约小于5分钟内冷却到小于200℃的温度。如本文所述，匣盒200可以具有纵向侧205和较窄的横向侧203以及冷却通道236，以改善导致上文所述的冷却时间的空气流动和自然对流。
在一些实施方式中，在冷却之后，或者在冷却步骤(414)之前，可以在所述一个或多个清洗工作站170对匣盒进行清洗。例如，控制单元103可以引起机器人升降机110将匣盒200自动地装载到清洗工作站中，其中，可以对匣盒200进行清洗从而基本上去除来自熔盐浴155的剩余残留物。
现在应理解的是，根据本公开的系统和方法可以使用控制单元来控制机器人升降机绕着加工单元将匣盒快速地移动到各个加工工作站。高速机器人升降机可以消除现有技术中通常所具有的针对用于运输的主动加热室对匣盒进行插入、取出和转动进入的需求。此外，本文所述的片式匣盒概念可以延长盐寿命并实现同时进行多个离子交换过程。例如，可以一次在单个熔盐浴中对分别具有不同加工要求(例如时间)的数个匣盒进行加工，更高效地利用了熔盐浴。通过允许单个熔盐浴中的多个匣盒，可以实现更恒定的流动通过各个加工工作站。例如，根据本文所揭示实施方式的匣盒可以每一小时都在加工，其中，大的匣盒可能需要4小时。此外，本文所述的匣盒可以增加部件与盐浴的封装效率，并且使得表面区域最小化以减少盐流出。此外，通过提供本文所述的冷却通道，可以改善通过匣盒的空气流和自然对流。片式匣盒概念还可降低尺寸、基建成本和工艺的加工时间，所述工艺包括但不限于冷却、预加热和洗涤。片式匣盒概念还降低了机器人升降机进行装卸所要求的负荷(例如，成本/尺寸)。
要注意的是，本文可用术语“基本上”和“约”表示可由任何定量比较、数值、测量或其它表示方法造成的内在不确定性的程度。在本文中还使用这些术语表示数量的表示值可以与所述的参比值有一定的偏离程度，但是不会导致审议的主题的基本功能改变。
虽然本文已经显示和描述了特定的实施方式，但是应理解的是，可以进行各种其他变化或改进，而不会背离所要求保护的主题的精神和范围。此外，尽管本文描述了要求保护的主题内容的各种方面，这些方面无需结合使用。因此，所附权利要求旨在外壳所有这些落在要求保护的主题范围内的此类修改和变化。

Claims (29)

1.一种对玻璃制品进行离子交换的方法，所述方法包括：
从一个或多个用户输入装置接收加工指令；
基于加工指令，用机器人升降机将容纳了多个玻璃制品的匣盒自动地装载到一个或多个离子交换工作站的熔盐浴中；
基于加工指令，在预定时间之后，用机器人升降机自动地从熔盐浴取出匣盒；以及
用连接到所述机器人升降机和所述一个或多个离子交换工作站的外壳中的一个的转动工具自动地转动匣盒，以从匣盒排出熔盐浴的流体。
2.如权利要求1所述的方法，其中，自动地转动匣盒以从匣盒排出熔盐浴的流体包括：绕着轴转动匣盒，并在预定位置停止转动。
3.如权利要求1所述的方法，其中，自动地转动匣盒以从匣盒排出熔盐浴的流体包括：
将转动工具附连到机器人升降机的臂上；
将匣盒装载到转动工具上；以及
用转动工具启动转动序列来对匣盒进行转动。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述转动序列包括：
使匣盒相对于水平轴转动125º和使匣盒在相对于水平轴125º保持预定时间段；
使匣盒相对于水平轴转动225º和使匣盒在相对于水平轴225º保持预定时间段。
5.如权利要求1所述的方法，其中，自动地转动匣盒以从匣盒排出熔盐浴的流体包括：
将匣盒装载到转动工具上，其中，转动工具连接到离子交换工作站的外壳；以及
用转动工具启动转动序列来对匣盒进行转动，其中，转动序列包括：
使匣盒相对于水平轴转动125º和使匣盒在相对于水平轴125º保持预定时间段；
使匣盒相对于水平轴转动225º和使匣盒在相对于水平轴225º保持预定时间段。
6.如权利要求1所述的方法，其中，从匣盒排出熔盐浴的流体并排回到熔盐浴中。
7.如权利要求1所述的方法，其还包括：
用机器人升降机将匣盒自动地装载到预加热工作站中；以及
在预加热工作站的预加热炉中将匣盒预加热到预定温度。
8.如权利要求1所述的方法，其还包括：
用机器人升降机将匣盒自动地装载到冷却工作站中；以及
对匣盒的温度进行冷却。
9.如权利要求1所述的方法，其还包括：
用机器人升降机将匣盒自动地装载到清洗工作站中；以及
对匣盒进行清洗，从而基本上去除来自熔盐浴的剩余残留物。
10.一种对玻璃制品进行离子交换的系统，所述系统包括：
一个或多个处理器；
机器人升降机，其通讯连接到所述一个或多个处理器并且构造成操控匣盒，其中，匣盒构造成固定多个玻璃制品；以及
通讯连接到所述一个或多个处理器的一个或多个存储模块，其储存了逻辑，当通过所述一个或多个处理器执行所述逻辑时，引起所述一个或多个处理器发生以下情况：
用机器人升降机将匣盒自动地装载到离子交换工作站的熔盐浴中；
在预定时间之后，用机器人升降机自动地从熔盐浴取出匣盒；以及
基于加工指令，用连接到机器人升降机和离子交换工作站的外壳中的一个的转动工具自动地转动匣盒，以从匣盒排出熔盐浴的流体。
11.如权利要求10所述的系统，其中，为了用机器人升降机自动地转动匣盒以从匣盒排出熔盐浴的流体，所述一个或多个处理器执行逻辑以发生以下情况：
将转动工具自动地附连到机器人升降机的臂上；
将匣盒装载到转动工具上；以及
用转动工具启动转动序列来对匣盒进行转动。
12.如权利要求11所述的系统，其中，所述转动序列包括：
使匣盒转动到相对于水平轴125º和使匣盒在相对于水平轴125º保持预定时间段；
使匣盒转动到相对于水平轴225º和使匣盒在相对于水平轴225º保持预定时间段。
13.如权利要求10所述的系统，其中，从匣盒排出熔盐浴的流体并排回到熔盐浴中。
14.如权利要求10所述的系统，其还包括通讯连接到所述一个或多个处理器的预加热工作站，其中，所述一个或多个处理器执行逻辑以发生以下情况：
用机器人升降机将匣盒自动地装载到预加热工作站中；以及
在预加热工作站的预加热炉中将匣盒预加热到预定温度。
15.如权利要求10所述的系统，其还包括通讯连接到所述一个或多个处理器的冷却工作站，其中，所述一个或多个处理器执行逻辑以发生以下情况：
用机器人升降机将匣盒自动地装载到冷却工作站中；以及
对匣盒的温度进行冷却。
16.如权利要求10所述的系统，其中，所述一个或多个处理器执行逻辑，使得机器人升降机将匣盒自动地装载到清洗工作站中，从匣盒清洗熔盐浴的残留物。
17.如权利要求10所述的系统，其中，所述一个或多个处理器执行逻辑以发生以下情况：
用机器人升降机将另外的匣盒装载到所述熔盐浴中；以及
每个匣盒相对于所述熔盐浴中的其他匣盒是可独立操控的。
18.一种对玻璃制品进行离子交换的方法，所述方法包括：
将多个玻璃制品装载到多个匣盒中；
将每个匣盒以单独的方式装载到离子交换工作站的熔盐浴中，其中，匣盒相对于彼此是可独立操控的；
对于每个匣盒，在预定时间之后，从熔盐浴以单独的方式取出每个匣盒；以及
用连接到机器人升降机和所述离子交换工作站的外壳中的一个的转动工具以单独的方式转动每个匣盒，以从匣盒排出熔盐浴的流体。
19.如权利要求18所述的方法，其中，自动地转动每个匣盒以从每个匣盒排出熔盐浴的剩余流体包括：
将转动工具附连到机器人升降机的臂上；
将每个匣盒以单独的方式装载到转动工具上；以及
用转动工具启动转动序列来对每个匣盒进行转动。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述转动序列包括：
使每个匣盒转动到相对于水平轴125º和使每个匣盒在相对于水平轴125º保持预定时间段；
使每个匣盒转动到相对于水平轴225º和使每个匣盒在相对于水平轴225º保持预定时间段。
21.如权利要求18所述的方法，其中，自动地转动每个匣盒以从每个匣盒排出熔盐浴的剩余流体包括：
将每个匣盒以单独的方式装载到转动工具上，其中，所述转动工具连接到所述一个或多个离子交换工作站的外壳；以及
用转动工具启动转动序列来对每个匣盒进行转动，其中，转动序列包括：
使每个匣盒相对于水平轴转动125º和使每个匣盒在相对于水平轴125º保持预定时间段；以及
使每个匣盒相对于水平轴转动225º和使每个匣盒在相对于水平轴225º保持预定时间段。
22.一种对玻璃制品进行离子交换的方法，所述方法包括：
将多个玻璃制品装载到仓盒中；
将仓盒装载到匣盒中，其中，所述匣盒包括框架，所述框架包括横向侧和纵向侧，其中，所述横向侧在横向方向上的长度小于所述纵向侧在纵向方向上的长度；
将匣盒和仓盒装载到熔盐浴中，其中，所述匣盒构造成相对于放置在所述熔盐浴中的其他匣盒是可独立操控的；以及
用连接到机器人升降机和熔盐浴的外壳中的一个的转动工具从匣盒排出熔盐浴的流体。
23.如权利要求22所述的方法，其还包括在预定时间段之后从熔盐浴取出匣盒，其中，所述匣盒构造成相对于熔盐浴中的其他匣盒以分开的方式从熔盐浴取出。
24.如权利要求22所述的方法，其中，在匣盒中堆叠多个仓盒。
25.如权利要求22所述的方法，其中，所述匣盒构造成在横向方向容纳单个仓盒堆叠。
26.如权利要求25所述的方法，其中，所述匣盒构造成在纵向方向容纳两个仓盒堆叠。
27.如权利要求22所述的方法，其中，所述匣盒还包括将匣盒的第一部分与匣盒的第二部分分开的分隔器，其中，所述分隔器限定了在匣盒的第一部分与匣盒的第二部分之间延伸的冷却通道。
28.如权利要求22所述的方法，其中，所述匣盒构造成冷却至预定温度，其中，所述预定温度是所述多个玻璃制品中的结构松弛在小于30分钟内发生降低的温度。
29.如权利要求22所述的方法，其中，所述匣盒还包括水平横向元件，其构造成将至少两个仓盒相互垂直分开，从而限定了在其间延伸的水平通道。
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