CN1826208A - 玻璃板边缘修整的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

使用一旋转皮带(10)来修整诸如用作液晶显示器(LCD)的基板的薄玻璃板(例如0.7mm)之类的玻璃板(11)的边缘(23)。玻璃板(11)的边缘(23)与皮带(10)的工作区(15)沿一线段(17)接合，该线段与皮带(10)的运动方向(19)的夹角小于10°。一压敏压盘(13)使工作区(15)与边缘(23)接触，该压盘可调节玻璃板(11)置于修整台(12)上的误差。

Description

玻璃板边缘修整的方法和设备
技术领域
本发明涉及对玻璃板的边缘修整，尤其涉及对于用作液晶显示屏(LCD)基板类型的薄玻璃板的边缘修整。
背景技术
在LCD基板的生产中，使用一种定尺寸(sizing)过程，在该过程中将一大块玻璃板划开并分成较小的玻璃板，这些玻璃板的尺寸适于进一步加工制造到显示器中。为了确保较小的玻璃板具有足够的强度以承受显示器的制造工艺，同时破损量又最小，被划开并分离的玻璃板的边缘被赋予图1所示类型的圆角剖面形状。
目前，使用一种粘结有金属的金刚石砂轮来获得这样的剖面形状。这样的砂轮包括一凹槽，该凹槽与玻璃板的切割边缘接触并研磨该边缘直到它具有图1所示的剖面形状为止。与使用这样的砂轮相关的工艺和装置需要将每条边缘最少去除200微米的玻璃，以确保正常的加工制造。由于诸如系统偏差和在研磨操作中的及其传输精度等因素，这样的去除量是必须的。
这样，在修整工艺过程中，现有的轮型研磨技术在修整加工过程中对玻璃施加充分的研磨负荷。这还降低了可进行加工制造并仍保持可以接受的质量水平的工作速度。因此在技术上就需要可以克服现有技术的这些缺陷的边缘修整方法和设备。
对已有技术的描述
Levengood的美国专利2706876和Lisec的美国专利6231429显示了使用旋转皮带来研磨玻璃板边缘。值得注意的是，关于本发明，在这些专利中的皮带旋转方向横向于玻璃边缘的轴线。发现这样的横向研磨会造成玻璃的碎裂数量较多，这是尤其是由于皮带的缝合线与玻璃边缘的接触造成的。当用于用作液晶显示器的基板的薄玻璃板、即厚度为0.7毫米或更薄的玻璃板时这更是一个问题。
如在以下充分讨论和说明的那样，根据本发明，皮带的旋转方向沿边缘的轴线。在实践中发现，这基本上可完全消除由皮带缝合线所造成的破裂问题。
在某个优选实施例中，还将皮带沿边缘的运动与皮带的工作区相对于玻璃边缘的受控运动相结合起来。具体来说，在修整工艺过程中，皮带工作区的空间方向在三个维度上得到控制。工作区的这种空间方向使皮带的旋转：(1)与玻璃边缘的对位偏差相一致；并且(2)形成所希望的、例如图1所示类型的构形剖面。Levengood和Lisec的专利中也没有解释本发明的这些方面。
发明内容
本发明提供对玻璃板边缘进行修整的方法和设备，尤其是用于修整玻璃板的直线边缘。如说明书和权利要求书中所使用的，用语“修整玻璃板边缘”和类似的用语，例如“边缘修整”包括边缘研磨、边缘抛光或两者都有，用语“玻璃板的直线边缘”意为直线形式的边缘，与弯曲的边缘相对。
根据第一方面，本发明提供了一种修整玻璃板(11)的直线边缘(23)的方法，它包括：
(a)提供一皮带组装件(10、13、27)，它包括：
(i)一皮带(10)，该皮带具有将玻璃从直线边缘(23)去除的一外表面以及一内表面；以及
(ii)一压盘(13)，该压盘接触皮带的内表面并为皮带(10)限定一工作区(15)；
(b)旋转皮带(10)，从而在工作区内，皮带的外表面沿一预定的方向(19)移动；以及
(c)通过以下方式修整玻璃板(11)的所述直线边缘(23)：
(i)使皮带(10)的外表面和直线边缘(23)接触，从而在该表面和直线边缘(23)之间形成接触线段(17)，所述接触线段(17)在工作区(15)中；以及
(ii)通过使直线边缘(23)保持与该表面的接触而将玻璃从直线边缘上去除；
其中，接触线段(17)和预定的方向(19)具有小于10度的夹角(例如图2中的角ε)。
根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种修整玻璃板(11)的直线边缘(23)的方法，它包括：
(a)提供一皮带组装件(10、13、27)，它包括：
(i)一皮带(10)，该皮带具有将玻璃从直线边缘(23)去除的一外表面以及一内表面；以及
(ii)一压盘(13)，该压盘接触皮带的内表面并为皮带(10)限定一工作区(15)；
(b)旋转皮带(10)；以及
(c)通过以下方式修整玻璃板(11)的所述直线边缘(23)：
(i)使皮带(10)的外表面和直线边缘(23)接触，从而在该表面和直线边缘(23)之间形成接触线段(17)，所述接触线段(17)在工作区(15)中；以及
(ii)通过使直线边缘(23)保持与该表面的接触而将玻璃从直线边缘上去除；
其中：
(i)玻璃板(11)和工作区(15)各自限定一平面(例如图7中α＝0的玻璃板的Y-Z平面和工作区的x-z平面)；
(ii)所述诸平面在包括接触线段(17)的一条线上相交；以及
(iii)在步骤(c)(ii)的过程中，工作区(15)的平面相对于玻璃板(11)的平面至少具有两个朝向。
根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种修整玻璃板(11)的直线边缘(23)的方法，它包括：
(a)提供一皮带组装件(10、13、27)，它包括：
(i)一皮带(10)，该皮带具有将玻璃从直线边缘(23)去除的一外表面以及一内表面；以及
(ii)一压盘(13)，该压盘接触皮带的内表面；以及
(b)通过以下方式修整玻璃板(11)的所述直线边缘(23)：
(i)通过使压盘(13)向直线边缘(23)移动而使皮带(10)的外表面和直线边缘(23)接触；以及
(ii)通过使直线边缘(23)保持与该表面的接触而将玻璃从直线边缘上去除；
其中：
(i)玻璃板(11)位于一X、Y、Z坐标系统中的X、Z面上；
(ii)在步骤(b)(i)中由外表面接触之前，直线边缘(2)具有一朝向，由此它与X、Y、Z坐标系统的Z轴或者平行或者呈角度(例图图7中的角度α)；以及
(iii)当皮带(10)的外表面在步骤(b)(i)中与直线边缘(23)接触时，压盘(13)采用直线边缘(23)的所述朝向。
根据本发明的第四个方面，本发明提供了一种修整的方法，它包括：
(a)提供一皮带组装件(10、13、27)，它包括：
(i)一皮带(10)，该皮带具有将玻璃从直线边缘(23)去除的一外表面以及一内表面；以及
(ii)一压盘(13)，该压盘接触皮带的内表面并为皮带(10)限定一工作区(15)；
(b)旋转皮带(10)；以及
(c)通过以下方式修整玻璃板(11)的所述直线边缘(23)：
(i)使皮带(10)的外表面和直线边缘(23)接触，从而在该表面和直线边缘(23)之间形成接触线段(17)，所述接触线段(17)在工作区(15)中；以及
(ii)通过使直线边缘(23)保持与该表面的接触而将玻璃从直线边缘上去除；
其中：
(i)工作区(15)具有一中线(例如落在图2中的线19上的中线)；以及
(ii)在步骤(c)(ii)中，接触线段(17)相对于中线具有多重位置(例如在中线两侧的诸位置)。
根据本发明的第五个方面，本发明提供了一种用于具有要修整的直线边缘(23)的玻璃板(11)的设备(12)，所述设备包括：
(a)一皮带组装件(10、13、27)，它包括：
(i)一皮带(10)，该皮带具有将玻璃从直线边缘(23)去除的一外表面以及一内表面；以及
(ii)一压盘(13)，该压盘接触皮带的内表面并为皮带(10)限定一工作区(15)；
(b)一皮带驱动系统(例如与一个或多个辊子27相联系的一电动机)，该驱动系统用于旋转皮带，从而在工作区(15)中，皮带(10)的外表面沿预定的方向(19)运动；以及
(c)一压盘驱动系统(31、33或35)，该驱动系统用于将压盘(13)向玻璃板(11)的直线边缘(23)移动，从而形成皮带(10)的外表面和直线边缘(23)之间的一接触线段(17)，该接触线段与预定的方向(19)形成小于10度的夹角(例如图2中的角ε)。
根据本发明的第六个方面，本发明提供了一种用于具有要修整的直线边缘(23)的玻璃板(11)的设备，所述设备包括：
(a)一皮带组装件(10、13、27)，它包括：
(i)一皮带(10)，该皮带具有将玻璃从直线边缘(23)去除的一外表面以及一内表面；以及
(ii)一压盘(13)，该压盘接触皮带的内表面并为皮带(10)限定一工作区(15)；
(b)用于旋转皮带(10)的一皮带驱动系统(例如与一个或多个辊子27相联系的一电动机)；以及
(c)一压盘驱动系统(31、33或35)，该驱动系统用于将压盘(13)向玻璃板(11)的直线边缘(23)移动，从而形成皮带(10)的外表面和直线边缘(23)之间的一接触线段(17)；
其中：
(i)玻璃板(11)和工作区(15)各自限定一平面(例如图7中α＝0的玻璃板的Y-Z平面和工作区的x-z平面)；
(ii)所述诸平面在包括接触线段(17)的一条线上相交；以及
(iii)压盘驱动系统(31、33或35)为工作区(15)的平面提供至少两个相对于玻璃板(11)的平面的朝向。
根据本发明的第七个方面，本发明提供了一种用于具有要修整的直线边缘(23)的玻璃板(11)的设备，所述设备包括：
(a)一皮带组装件(10、13、27)，它包括：
(i)一皮带(10)，该皮带具有将玻璃从直线边缘(23)去除的一外表面以及一内表面；以及
(ii)一压盘(13)，该压盘接触皮带的内表面并为皮带(10)限定一工作区(15)；
(b)用于旋转皮带(10)的一皮带驱动系统(例如与一个或多个辊子27相联系的一电动机)；以及
(c)一压盘驱动系统(31、33或35)，该驱动系统用于将压盘(13)向玻璃板(11)的直线边缘(23)移动，从而形成皮带(10)的外表面和直线边缘(23)之间的一接触线段(17)；
其中：
(i)工作区(15)具有一中线(例如落在图2中的线19上的中线)；以及
(ii)压盘驱动系统(31、35)使接触线段(17)相对于中线具有多重位置(例如见图6)。
根据本发明的第八个方面，本发明提供了一种用于具有要修整的直线边缘(23)的玻璃板(11)的设备，所述设备包括：
(a)一皮带组装件(10、13、27)，它包括：
(i)一皮带(10)，该皮带具有将玻璃从直线边缘(23)去除的一外表面以及一内表面；以及
(ii)一压盘(13)，该压盘接触皮带的内表面并为皮带(10)限定一工作区(15)；
(b)用于旋转皮带(10)的一皮带驱动系统(例如与一个或多个辊子27相联系的一电动机)；以及
(c)一压盘驱动系统(31、33或35)，该驱动系统用于将压盘(13)向玻璃板(11)的直线边缘(23)移动，从而形成皮带(10)的外表面和直线边缘(23)之间的一接触线段(17)；
其中：
(i)工作区(15)具有一中线(例如落在图2中的线19上的中线)；以及
(ii)皮带驱动系统使接触线段(17)相对于中线具有多重位置(例如通过诸辊子27的摆动)。
根据本发明的第九个方面，本发明提供了一种用于具有要修整的直线边缘(23)的玻璃板(11)的设备，所述设备包括：
(a)一皮带组装件(10、13、27)，它包括：
(i)一皮带(10)，该皮带具有将玻璃从直线边缘(23)去除的一外表面以及一内表面；以及
(ii)一压盘(13)，该压盘接触皮带的内表面；
(b)用于旋转皮带(10)的一皮带驱动系统(例如与一个或多个辊子27相联系的一电动机)；以及
(c)一压盘驱动系统(31、33或35)，该驱动系统用于将压盘(13)向玻璃板(11)的直线边缘(23)移动，以使皮带的外表面与直线边缘(23)接触；
其中：
(i)玻璃板(11)位于一X、Y、Z坐标系统的Y-Z平面上；
(ii)玻璃板的直线边缘(23)具有一朝向，从而使它与X、Y、Z坐标系统的Z轴平行或呈角度(例如图7中的角α)；以及
(iii)当皮带(10)的外表面和直线边缘(23)接触时，压盘驱动系统(31、33或35)使压盘(13)采用直线边缘(23)的朝向。
根据本发明的边缘修整具有以下的一些(较佳地为所有)特征：
(1)一次同时研磨玻璃板的整个边缘，即一步工艺；
(2)可补偿在将玻璃板装载到研磨站上时的误差；
(3)与现有的砂轮法相比可减少所去除的原料量；
(4)减少玻璃碎片的产生量，而这些碎片会粘附在玻璃表面上并造成次品；
(5)改善边缘修整，例如更光滑的边缘；以及/或者
(6)更快的加工制造速度。
本发明的其它特征和优点在以下的详细描述中列出，对于熟悉本领域的人员来说，通过以下的描述以及如下所述对本发明的实施，这些特征和优点将会是明显的。
以上对本发明的各个方面的概括中所使用的标号仅仅是为了便于读者，并不是、也不应被理解为对本发明的限制。更一般地来说，应该理解的是，以上的一般描述和以下的详细描述、包括结合于此并作为说明书的一部分的附图只是多本发明的示例，并且是为了理解本发明的实质和特征而提供的总括或框架。
附图说明
图1是示出了在修整后一玻璃板所具有的较佳边缘剖面形状类型的示意图；
图2是示出了根据本发明的(1)皮带移动方向和(2)在边缘修整过程中边缘的朝向之间关系的示意图；
图3是根据本发明构造的修整台的侧视示意图；
图4是用于图3所示的边缘修整台的压敏压盘的侧视示意图；
图5是示出了本发明的一个实施例的示意图，其中一压盘及其辊子在边缘修整的过程中平移和旋转；
图6是示出了本发明的一个实施例的示意图，其中只有一压盘在边缘修整的过程中平移和旋转；
图7是示出了与一要进行边缘修整的玻璃板相关的一X、Y、Z坐标系统，以及与在该修整中使用的压盘相关的一x、y、z坐标系统的示意图；
图8是示出了从上往下看的压盘的运动的示意图；
图9是示出了通过皮带整修而获得的一LCD基板玻璃的1000毫米的边缘的显微相片，该基板玻璃具有0.7mm的厚度，由Corning公司(Corning，纽约)以玻璃型号1737销售(以下称为“0.7mm1737玻璃”)。左、中和右轮廓形状分别是1000毫米边缘的顶部、中部和底部；
图10包括更详细地示出了0.7mm1737玻璃通过皮带修整后产生的边缘轮廓形状的四张显微相片。图10A示出了整体的轮廓形状，图10B示出了放大200倍的A侧(形成例如薄膜晶体管的一侧)、顶端和B侧；
图11包括两张显微相片，它们将由砂轮研磨得到的0.7mm1737玻璃边缘修整结果(左图)和由皮带修整得到的(右图)相比较；
图12将0.7mm1737玻璃的皮带修整同(1)用传统的粘结金属的砂轮研磨(标准研磨)和(2)在砂轮研磨之后进行抛光(标准抛光)进行比较。在这幅图中，三角形、菱形和正方形分别代表三次试验情况中测量出的最大、平均和最小粗糙度；
图13示出了单位为微米的去除的原料量与使用可购得的Al2O3皮带对0.7mm1737玻璃进行皮带修整的边缘数量的关系的试验结果。
在以上附图中，类似的标号表示所有附图中类似的或相应的部件。标号通常对应的元件在表1中列出。
具体实施方式
如上所讨论的，本发明涉及一种用于进行边缘修整的皮带机加工系统，在该系统中，皮带的旋转方向沿所要修整的玻璃的轴线。这样，可以认为皮带切向于玻璃运行。
这样的朝向的结果是，玻璃边缘与皮带的接触形成一接触线段，修整在该接触线段上进行。这一线段可例如具有1000毫米的长度。接触线段17和皮带运动方向19之间的夹角ε(见图2)小于10°，较佳地小于5°，更佳地基本为0°。
本发明较佳地采用一压盘(皮带支撑板)，该压盘的运动是对压力敏感的，从而可在皮带的外表面和玻璃边缘之间达到“轻触”。将压盘设计成与研磨皮带的背侧(内表面)的一部分接合，并使用例如空气致动联动装置或其它压敏装置来移进移出位置。
在与皮带的背侧接合之后，压盘靠着玻璃边缘推动皮带的外表面。明显地，由于采用压敏定位，当皮带与边缘接触时，压盘的朝向会自动调整以与玻璃边缘的轴线匹配。这是本发明的一个重要特征，因为它提供了诸如由将玻璃板供入修整系统的进料系统所引起的误差之类的玻璃板定位偏差的自动调整。
图3示出了根据本发明构造的一修整台12的整体布置。该图示出了同时对玻璃板11的两个相背的边缘进行修整的情况，可以理解的是，如果需要的话，一次可以对一处边缘进行修整。类似地，如果需要的话，玻璃板的所有的边缘，例如所有的四条边缘可同时进行修整。然而，这会造成一些边缘的某些部分没有被修整到，而这通常是不希望发生的，这样，对两条边缘同时进行修整是较佳的。在图3中，玻璃板为垂直朝向，这是修整LCD玻璃的较佳朝向，因为这样的玻璃通常都以这个朝向制造、切割、检测、涂层和包装。当然，可以理解的是，根据本发明进行的修整可对与垂直方向呈角度的玻璃板进行，例如对水平朝向的玻璃板进行。以下的讨论是依照图3中的系统进行的，可以理解，和其它的一样，本发明同样适用于以上的变型。
如图3所示，玻璃板11由传送系统21放置到位，然后在其边缘附近由真空系统25固定在位。真空系统向玻璃板11施加足够的力以防止玻璃板在进行修整时移动。较佳地，在靠近玻璃边缘的位置上施加真空力，在该位置上可帮助稳定边缘并由此使修整过程中的震动最小。例如，玻璃边缘和施加真空力的位置之间的间距可为大约0.25英寸(约等于6毫米)。真空系统的进口被较佳地构造为可在施加真空力的区域处向玻璃提供当地的支承。例如，已发现一沿其长度具有螺旋形的进口适于该目的。如果需要，可在真空系统上安装常平架，以提供对玻璃板放置中的误差的附加调整。
每根皮带10安装在一组传动轮或辊子27上(在图3中示出的是每根皮带三个)并由例如连接在一个辊子上的电动机驱动，从而皮带向下移动通过玻璃边缘(见箭头29)。或者，一根或两个皮带都可向上移动。
在某些实施例中，除了绕其轴旋转，辊子27还沿横向于玻璃板平面的方向摆动。这样的横向摆动可通过摆动辊子的轴或其支承结构来获得。这种类型的摆动将接触线段17(见图2)移动到皮带表面上的不同位置。这样，皮带宽度的很大一段可用于修整，这延长了皮带的寿命。例如，为了用具有150毫米宽度的皮带来修整厚度为0.7mm的LCD玻璃，需要采用规格为100毫米宽度，以获得在成本上可与现在使用的砂轮研磨技术相比的皮带寿命。
在实践中发现，皮带磨损的相当一部分是在玻璃边缘与皮带最初接触时发生的。辊子27、以及由此皮带10的横向摆动将最初接触的线沿皮带的宽度移动到不同的地方，从而使这种高度磨损的影响最小。为了帮助确保最初接触线的位置沿皮带的宽度分散开，如果需要的话，可使横向摆动随机进行。
如上所讨论的，压盘13接触皮带10的背侧并将它推动而与所要修整的玻璃边缘接触。压盘与皮带的这一接触产生皮带的工作区15(见图2)，该工作区的结构和尺寸通常与压盘面的结构和尺寸相对应。
图4是更详细的压盘13侧视图，它示出了气压缸31，气压缸31使压盘的面可调整到玻璃边缘任何程度的不垂直。这种不垂直通常是由传送系统21放置玻璃板的误差所造成的。气压缸31可使压盘13的朝向与垂直向的夹角与玻璃板的一样(例如图7中的角α，见以下)。
气压缸还允许选择(调节)皮带外表面和玻璃边缘之间的力。这个力与皮带速度和表面特性结合在一起决定从边缘上去除的材料的比率。这些参数还决定经边缘修整后的表面粗糙度。较佳地，气压缸具有较低的内部摩擦力，从而可精确控制施加在玻璃边缘上的力。较佳地使用两个气压缸，它们较佳地具有独立的压力控制，一个在压盘的顶部，另一个在压盘的底部，如图4所示。也可采用位于压盘中部的单个气压缸，但这对于压盘移动的控制较少。也可以使用两个以上的气压缸，但通常没有必要。
在本发明的实践中可使用具有多种结构和表面特性的皮带，包括具有设计有图案的表面的皮带(即经工程加工的皮带)以及那些具有任意表面的皮带。具有任意表面的皮带是较佳的，因为这样皮带就不太会由于与玻璃边缘的尖角最初接触而开槽。已发现这样的开槽会造成皮带被粘住和跳动，这会使边缘修整效果不佳。根据此处所揭示的，熟悉本领域的人可为本发明的任何一个具体应用选择适合的皮带结构、以及适合的皮带速度和施加在皮带和玻璃板之间的力。适合的皮带速度的例子包括约1700到约2500英寸/分钟之间的速度；适合的作用力的例子包括每1米长度的边缘约4到约10磅的力。
回到图3，该图示出了为玻璃边缘提供图1所示类型剖面形状的两个方法。在由驱动系统33示意性示出的一个方法中，当进行修整以向边缘提供所需的剖面形状时，辊子27和压盘13相对于边缘一起移动。驱动系统33可以例如用于平移和旋转平台32，在该平台上安装有皮带10、辊子27和压盘13。在由驱动系统35示意性示出的另一个方法中，只有压盘运动，辊子保持静止。在任何一种情况下，辊子可以如上所述地横向摆动。同样，在两个方法中，较佳地使用一压敏压盘以调整在放置玻璃板时的误差。
第一个方法在图5中进一步示出，其中箭头37示出了辊子和压盘13的联合运动。如该图的右手边所示，该运动较佳地导致材料从玻璃边缘23的导边部分和两个角部去除。
第二个方法在图6中进一步示出，其中箭头39示出了压盘13的运动，而辊子27保持静止(没有任何可供选的横向摆动)。同样，该图的右手边示出了这个运动的效果是将材料从玻璃边缘23的两个角部和导边部分去除。
然而，在这个情况下，同样如图6中所示，压盘和辊子之间的相对运动使皮带10扭曲。在实践中，该扭曲同压盘作用在皮带一侧上和玻璃边缘作用在皮带另一侧上的力结合，使皮带侧向来回偏移。这样的来回偏移自动地使用皮带宽度上的不同部分来进行修整，这样就延长了皮带的寿命。如果需要的话，因来回偏移而产生的对皮带宽度上不同部分的使用可与辊子27的横向摆动结合。或者，在一些应用中，来回偏移效应本身就可提供足够的皮带寿命。
如在图5和6的右手部分可以看到的，对边缘23的修整使皮带的工作区相对于玻璃板的平面在多个方向上运动。所涉及的几何形状在图7中示出，其中示出了两个笛卡尔坐标，即与玻璃板相关的一X、Y、Z坐标系统以及与压盘(也就是与皮带工作区15)相关的一x、y、z坐标系统。假定X、Y、Z坐标系统的Z轴与x、y、z坐标系统的z轴平行，且两根轴线垂直，如上所讨论的，可以理解，垂直朝向只是出于说明的目的。
在这幅图中，将玻璃板的表面视为在X、Y、Z坐标系统的Y-Z平面上，将压盘的表面视为在x、y、z坐标系统的x-z平面上。在X、Y、Z坐标系统中，所要修整的边缘的朝向与Z轴呈夹角α，即假设该边缘不是完全垂直的。如上所讨论的，边缘的这一朝向由气压缸31调整。这样，在x、y、z坐标系统中，压盘的表面与z轴的夹角α与玻璃边缘与Z轴所呈的夹角相同。
在最通常的情况中，可为x、y、z坐标系统及其相关的压盘相对于X、Y、Z坐标系统及其相关的玻璃板提供完全的运动自由度。这样的运动可用例如工业机器人或专用的三维平移系统(例如可提供压盘的精确定位、采用直线轨道和适合的电动机的平移系统)来提供。
然而，如图7所示，在实践中发现通过将x、y、z坐标系统的原点沿正交于玻璃板表面的方向(即沿X轴的方向)的平移和x、y、z坐标系统的x和y坐标相对于X、Y、Z坐标系统的X和Y坐标的旋转结合可获得很好的边缘修整。在图7中，平移由变量“L”示意性地示出，旋转由变量“θ”示意性地示出。可使用传统的计算机控制电动机和联结机构来实现平移和旋转，在图7中用标号41表示一个用于实现旋转的此类电动机。
图8概括了从上面看下来的这种平移加旋转修整系统的各种运动。在这幅图中，45表示直线运动，47表示旋转运动，49表示由气压缸产生的压盘运动，X’-Y’为基于机器的坐标，而43是相对于X’-Y’坐标的可选的整体运动，以使修整系统到位。通过为这些运动选择值，可以将任何所需的轮廓施加到边缘23上。
对玻璃边缘的修整会产生热量，从而较佳地在玻璃边缘和皮带的外表面之间的接触线段附近、在皮带和玻璃表面上施加通常为水的冷却液体。这种冷却主要是为了防止皮带由于皮带表面研磨剂和皮带主体之间的粘结剂退化而过早损坏。可沿玻璃边缘的整个长度或只在玻璃板的顶部施加冷却液体，在顶部施加时，重力产生沿边缘的其余部分向下的液流。已经发现，例如，在玻璃板的两边各有一个、沿其表面有孔的一英寸宽的诸喷嘴位于玻璃板的顶部并向下、向内对准，从而沿压盘的运动湿润约两英寸宽的皮带，可以成功地工作。为了避免不必要的污染，通常较佳的是使接触玻璃板主要表面的冷却液体的量最少。
压盘13通常(也是较佳地)由刚性(非屈服)材料制成，从而为皮带10提供牢固的支撑，例如压盘可包括具有低摩擦涂层(比如TEFLON涂层)的金属以使压盘和皮带的背侧之间的摩擦最小。或者，但并非较佳地，压盘13的表面可由弹性(屈服)材料制成，玻璃边缘使皮带的外表面以及沿边缘和皮带外表面之间的接触线段的下方弹性材料变形。这样，通过皮带沿接触线段的下陷变形可生成图1中的剖面形状，而不需要压盘相对于玻璃边缘的平移或旋转。弹性材料还可补偿玻璃边缘相对于垂直方向的偏差。然而，即使在用弹性压盘时，为此目的而使用气压缸31也是较佳的。
弹性材料的外表面摩擦系数必须足够低，从而在该表面和皮带背侧之间的界面上不会产生过多的热量。或者，弹性材料的形式可为在主皮带内侧的第二皮带，该第二皮带沿形成工作区的运动路径的一部分与主皮带的背侧接触。这样，通过将第二皮带的表面速度调整到与主皮带的表面速度一样、从而减少两条皮带在其接触点上的相对运动(例如没有相对运动)来避免在弹性材料和主皮带的背侧之间界面上产生热量。
当使用具有弹性表面的压盘时，所修整的边缘不需要相对于主皮带的表面静止，而是可沿边缘和皮带之间的接触线运动。这样的相对运动也可在刚性压盘上发生，但这通常并不是较佳的，因为这会限制可用于相对玻璃边缘的旋转和平移从而获得所需的边缘剖面形状的时间。
将由以下实例对本发明进行更充分的描述，这些例子并不是对本发明的限制。
实例1
使用在其顶部和底部装配有气压缸的旋转和平移压盘(见图4)在1米长的0.7mm1737玻璃的两英寸宽长条上进行皮带修整。对每根长条的一处划开并断开的边缘进行修整。该边缘突伸出用于固定长条的真空夹盘之外大约6mm。
在修整中使用的皮带为152mm宽(6英寸)，且由于皮带扭曲(见图6)，大约70mm的皮带表面在修整操作中接触边缘。在一些实验中，皮带的辊子摆动大约25mm的距离，这使修整过程中所使用的皮带宽度增加到95mm。对不同的可购得的皮带进行了试验，发现320 NORTON Al2O3皮带最适于根据本发明的边缘修整(Norton Abrasives，Worcester，马塞诸塞州)。在修整的过程中，在边缘和皮带之间的界面上加水。
压盘相对于玻璃边缘的运动由计算机控制，对以下的参数进行调整：θ、dθ/dt、dL/dt和在每个位置上的驻留时间(见图7)。可根据经验对这些参数以及皮带类型、皮带速度和压盘作用力进行调整以为一整体工艺循环产生所需的边缘剖面形状，该工艺包括以下步骤：
(1)将压盘移动到起始“L”位置。
(2)将压盘旋转到起始“θ”位置。
(3)气压缸将压盘靠着可调节的硬止档件延伸，该硬止档件在该点上阻止压盘接触玻璃。
(4)改变“L”位置，以移动压盘与玻璃边缘接触。当这一运动发生时，作为与玻璃接触的结果，压盘被推回，而气压缸仍保持皮带外表面和玻璃之间的恒常力。
(5)然后将压盘旋转并从玻璃的一侧平移到另一侧，而气压缸保持皮带与玻璃的接触，从而形成成形边缘。将原料的去除量控制在50到125微米之间，发现该下限可足以去除裂缝。
(6)在完成边缘修整后，气压缸将压盘收回，压盘移回原位，为下一个循环做准备。
通常，完成以上步骤大约要花费10到25秒。
压盘可补偿玻璃1-2mm的顶到底的离轴位置。例如，如果玻璃被安装成底部比顶部更靠近压盘1-2mm，压盘仍将均匀地从顶到底接触玻璃，并沿整个边缘施加均匀的压力。
图9是示出了经过以上步骤而获得的典型的边缘剖面形状的显微相片，其中该图中的左、中和右轮廓形状分别是1000毫米长边缘的顶部、中部和底部。图10更详细地示出了边缘剖面形状，图10A示出了整体的轮廓形状，而图10B示出了放大200倍的A侧、顶端和B侧。
图11将由传统的粘结有金属的金刚石砂轮研磨得到的边缘修整结果(左图)和由根据上述步骤的皮带修整所得到的结果相比较。图中，皮带修整的边缘看上去更光滑。
图12将使用320 NORTON Al2O3皮带进行的边缘修整同传统的砂轮研磨和砂轮压模加抛光进行比较。如从图中可见的，皮带修整产生的表面粗糙值大大低于那些由砂轮研磨所产生的。事实上，在这些实验中得到的表面粗糙值比将砂轮研磨和额外的抛光步骤结合而得到的要好。
进一步的实验显示，在由320 NORTON Al2O3皮带进行修整的一系列共1475个样本中(即大约1500米的玻璃)，表面粗糙度(Ra值)具有小于0.3微米的平均值，在整个系列中，诸边缘的顶部、中间和底部小于0.35微米。图13显示，对于这一长度的玻璃，去除的原料量相当恒定，并大大低于砂轮研磨的200微米的水平。该图中的数据也是关于320 NORTON Al2O3皮带的。
实例2
用支承在压力反馈弹性压盘上、涂覆有矿物质的皮带将一LCD基板边缘研磨成形。
该皮带为微孔MX150布衬的皮带(40微米的粗砂)(Micro-SurfaceFinishing Products，Inc.，Wilton，爱荷华州)，压盘的形式为一块其上安装有皮带的可旋转柔软硅盘。该硅盘具有约6英寸的直径。玻璃传送速度是1570英寸/分钟。皮带为4英寸宽、36英寸长。除了柔软硅盘以外，皮带还由一驱动轮支承。在实验中使用0.7mm1737玻璃最初的划开并断开的边缘，在修整过程中，在边缘和皮带之间的接触线上加水。
已发现柔软的硅可有效地使皮带与玻璃边缘一致。这导致具有良好边缘半径的80微米的斜宽度。Ra为0.3微米，最大界面碎片尺寸为约50微米。这一界面质量与砂轮研磨得到的一样或更好。在形成每条为460mm长的三条边缘之后基本上不会有痕迹，因此皮带磨损最小。
虽然已经描述并阐明了具体实施例，但应该理解的是，可以进行修改而不背离本发明的精神实质和范围。例如，虽然在一个操作中较佳的是用皮带来修整整个边缘，例如较佳的是边缘和皮带外表面之间的接触线段长度等于边缘的整个长度，但一次可只修整边缘的较小的一部分，将其余的部分留到下一次再修整，或不修整。类似地，既然压盘的运动是可编程的，除了完整的轮廓形状以外，也可将其它不同的边缘形状施加到玻璃边缘上，例如可施加一C形斜面。
从此处所揭示的内容中，许多其它不背离本发明的范围和精神实质的修改对于本领域的普通人员来说是明显的。所附的权利要求应覆盖这里所说明的具体实施例以及此类修改、变型和等效内容。
表1
  标号   元件
  10   皮带
  11   玻璃板
  12   修整台
  13   压盘
  15   皮带工作区
  17   玻璃边缘和皮带外表面之间的接触线段
  19   皮带运动方向
  21   传送系统
  23   玻璃板边缘
  25   用于固定玻璃板的真空系统
  27   用于皮带的辊子
  29   表示皮带运动的箭头
  31   用于移动压盘的气压缸
  32   平台
  33   用于压盘和皮带辊子都可运动的实施例中的驱动系统
  35   用于压盘运动的实施例中的驱动系统
  37   表示压盘和皮带辊子运动的箭头
  39   表示压盘运动的箭头
  41   电动机
  43   直线运动
  45   直线运动
  47   旋转运动
  49   压盘运动

Claims (10)

1.用于具有要修整的直线边缘的玻璃板的设备，所述设备包括：
(a)一皮带组装件，它包括：
(i)一皮带，该皮带具有将玻璃从玻璃板的直线边缘去除的一外表面以及一内表面；以及
(ii)一压盘，该压盘接触皮带的内表面并为皮带限定一工作区；
(b)一皮带驱动系统，该驱动系统用于旋转皮带，从而使皮带的外表面在工作区中沿预定的方向运动；以及
(c)一压盘驱动系统，该驱动系统用于使压盘向玻璃板的直线边缘移动，从而形成皮带的外表面和直线边缘之间的一接触线段，该接触线段与预定的方向形成小于10度的夹角。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该压盘为弹性体。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，
(i)玻璃板和工作区各自限定一平面；
(ii)所述诸平面在包括接触线段的一条线上相交；以及
(iii)压盘驱动系统为工作区的平面提供至少两个相对于玻璃板的平面的朝向。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，该皮带驱动系统包括诸辊子，且该压盘驱动系统使诸辊子和压盘都运动。
5.如权利要求3所述的设备，其特征在于，该皮带驱动系统包括诸辊子，且该压盘驱动系统使压盘运动，但不使诸辊子运动。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，
(i)工作区具有一中线；以及
(ii)压盘驱动系统使接触线段相对于中线具有多重位置。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，
(i)工作区具有一中线；以及
(ii)皮带驱动系统使接触线段相对于中线具有多重位置。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，该皮带驱动系统包括诸摆动辊子。
9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，
(i)玻璃板位于一X、Y、Z坐标系统的Y-Z平面上；
(ii)玻璃板的直线边缘具有一朝向，从而使它与X、Y、Z坐标系统的Z轴平行或呈角度；以及
(iii)当皮带的外表面和直线边缘接触时，压盘驱动系统使压盘采用直线边缘的所述朝向。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，该压盘驱动系统包括多个气压缸。
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