JP2011098884A

JP2011098884A - 力の循環を最小限に抑える低摩擦エッジローラ

Info

Publication number: JP2011098884A
Application number: JP2010243825A
Authority: JP
Inventors: James G Anderson; ジーアンダーソンジェームズ; L Kirk Klingensmith; カーククリンゲンスミスエル; James P Peris; ピーペリスジェームズ; David J Ulrich; ジェイウルリヒデイヴィッド
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2030-10-29
Also published as: JP5271335B2; TWI406822B; US20110100056A1; TW201127759A; CN102050562B; CN102050562A; US8146388B2

Abstract

【課題】ガラス延伸プロセスにおいて、リボンから切断されるガラスシートに形または応力として現われ得る、延伸装置内の摩擦から結果的に生じる循環する力を減少させるエッジローラを提供する。
【解決手段】ガラスリボン２０の周囲に配置され、内部の雰囲気圧力が第１圧力Ｐ_sである延伸チャンバを画成しているシュラウド２２が第１シール板５６を備え、シュラウド２２を貫いて延伸チャンバ内に延びている回転可能なシャフト４４と延伸チャンバ内でガラスリボン２０のエッジに接触する接触面４０とを備えているエッジローラアセンブリにおいて、シャフト４４が第２シール板６６と連結される。第１および第２シール板の間の間隙７４内の雰囲気圧力を第１圧力Ｐ_s以下の第２圧力Ｐ_gで維持するように間隙７４にガスが注入され、さらに第１シール板５６が、シャフト４４の縦軸を横切る方向にシャフト４４が動くことを可能にするスロット５８を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、ガラス延伸プロセスにおいて力の循環を減少させる方法に関する。また、力の循環を減少させるガラス延伸装置についても開示する。

薄ガラスシートを成形する１つの方法として、溶融ガラスを入れた容器からガラスリボンを延伸する、延伸プロセスによるものが挙げられる。これは、例えば、容器から上方にリボンを延伸するアップドロープロセス（フルコールまたはコルバーンなど）や、典型的には成形本体から下方にリボンを延伸するダウンドロープロセス（スロットまたはフュージョンなど）によって実現することができる。リボンが成形されると、リボンから個々のガラスシートが切断される。

従来のダウンドロープロセスでは、溶融ガラスは延伸チャンバの中に含まれてガラスリボンに成形され、この延伸チャンバはリボンを包囲するシュラウドにより画成されている。とりわけシュラウドは、シュラウドにより画成された、リボンを包囲している領域内の、一貫した熱環境を維持する働きをする。ローラ対がシュラウドを貫通し、リボンのエッジを挟持する。このローラを用いてリボンに牽引力を加えることもできるし、リボンに横方向の引張力を加えることもできるし、あるいは単にリボンを案内することもできる。従って、モータを用いてローラに回転力を加えてもよいし、あるいはローラを惰性で回転させて、下降するリボンでローラに回転力を加えてもよい。どちらの場合でもローラは回転する。製造ローラ機構は典型的に、ローラをガラス接触部分から水平および／または垂直に動かすことができる。これにより、ローラの形状公差、動作時の振れおよび公差変化の他、通常のガラス厚の変動に適応できる。さらに、製造ローラ機構は典型的に、整備用アクセス、プロセス再始動、および他の実施上の配慮のために、ローラを動かしてガラスから遠く離すことができる。エッジローラの自由運動に抵抗する摩擦力は、ガラスが粘性材料から弾性材料に転移するときにガラスに固定される可能性のある、望ましくない摂動または応力変化としてリボンに現われる力の循環を、生じさせる可能性がある。製造ローラ機構の別の態様は、延伸チャンバからの空気漏れを最小限に抑えるものである。各ローラのシャフトがシュラウドを貫通している部分のシールが不十分であると、過度の流れがシュラウドから出て行き―恐らく周辺機器を過度に加熱し―、シュラウドの底から入ってくる比較的低温のガスの流れを増加させる。エッジローラのシール漏れが多いと、特に経時的に変化した場合には、リボンの冷却が最適なものではなくなり、最終的な製品に望ましくない応力や歪みを生じさせる可能性がある。すなわち、シールは、シュラウドとその内部環境の高温に耐えられること、シュラウド内部から高温雰囲気が出て行くのを最小限に抑えること、そしてシャフトの縦軸を横切る方向へのローラシャフトの変位とこの軸周りでの回転運動との両方に適応することを、同時に満たすものでなければならない。現在、このようなシールは、装置に摩擦を生じさせる金属上金属（metal-on-metal）界面を備えている。

ガラスリボンを延伸する装置、特に、リボンから切断されるガラスシートに形または応力として現われ得る、延伸装置内の摩擦から結果的に生じる循環する力を、減少させた装置を開示する。特にガラスリボンが粘弾性状態から弾性状態に転移している間に、ガラスリボンに接触するアセンブリの作動部品間に生じる摩擦を減少させることによって、この力の循環を減少させることができる。この領域は、硬化温度範囲として知られているが、ガラスが粘性に達した温度範囲よりも低く、ガラスに与えられた応力がガラス内で固定され得るような温度範囲である。さらに、ガラスリボンをこの装置から延伸し得る方法についても開示する。

一実施の形態において、ガラスリボンを延伸する装置が開示され、この装置は、ガラスリボンを供給する成形本体と、リボンの周囲に配置され、内部の雰囲気圧力が第１圧力Ｐ_sである延伸チャンバを画成し、第１シール板を備えているシュラウドとを含む。この装置はさらに、エッジローラアセンブリであって、シュラウドを貫いて延伸チャンバ内に延びている回転可能なシャフトと、延伸チャンバ内でガラスリボンのエッジに接触する、シャフト上に配置された接触面とを備えているエッジローラアセンブリ、および、シャフトに連結された第２シール板、を備え、第１および第２シール板の間に間隙が設けられており、この間隙内の雰囲気圧力を第１圧力Ｐ_s以下の第２圧力Ｐ_gで維持するようにこの間隙にガスが注入され、さらに、第１シール板が、シャフトの縦軸を横切る方向にこのシャフトが動くことを可能にするスロットを含み、シャフトがこのスロットを貫通して延伸チャンバ内に延びている。ガスは、第１シール板の中に形成された、この第１シール板の第２シール板に面している表面で開いている通路を通って、この間隙に注入されることが好ましい。

成形本体は、例えば、溶融ガラス材料を受け取るトラフと合流成形面とを有しているフュージョンタイプの成形本体でもよい。溶融ガラスはトラフから溢れ出て、分離した流れの状態で合流成形面上を流れ、その後、合流成形面が交わる線で再結合すなわち融合する。あるいは、成形本体は、ガラスリボンをその中に通して延伸するスロットを備えたものでもよい。他の実施形態において、成形本体は、フルコール法で用いられるようなデビトーズでもよい。

さらなる実施形態において、この装置は、第３シール板の開口をシャフトが貫通し、かつ第２シール板が第１シール板および第３シール板の間に配置されるように、この第３シール板を設置して備えてもよい。ガスが第２間隙に注入されるときにこのガスが通過する、第３シール板の第２シール板に面している表面で開いているガス通路を、この第３シール板がさらに備えてもよい。特定の他の実施形態において、スプリング部材を第２および第３シール板の間に設置してもよい。スプリング部材を、第２および第３シール板の間に注入されたガスとともに用いてもよいし、あるいは、ガス注入の代わりに用いてもよい。

第１および第２シール板の間の第１間隙は、約０．２５４ｃｍ以下であることが好ましく、さらに第１および第２シール板の間の摩擦係数は、０．４未満であることが好ましい。例えば、第１または第２シール板は、黒鉛、または窒化ホウ素、あるいは高温耐性を有する他の低摩擦材料の層を含んでもよい。

エッジローラアセンブリ内の摩擦をさらに減少させるため、シャフトは、シャフトの縦軸を横切る方向へのシャフトの変位を提供するエアベアリングを用いた機構によって支持される。エアベアリング（あるいは、より一般的にはガスベアリング）は、エッジローラアセンブリの設計次第で、移動または回転を支持することもできるであろう。例えば、シャフトは、シャフトの縦軸を横切る方向に平行移動することもできるし、あるいは横切る方向のままで、弧を描くこともできる。

さらに別の実施形態において、ガラスリボンを延伸する装置が開示され、この装置は、ガラスリボンを供給する成形本体と、リボンの周囲に配置され、内部の雰囲気圧力が第１圧力Ｐ_sである延伸チャンバを画成するシュラウドと、エッジローラアセンブリとを含む。エッジローラアセンブリは、シュラウドを貫いて延伸チャンバ内に延びている回転可能なシャフトと、延伸チャンバ内でガラスリボンのエッジに接触する、シャフト上に配置された接触面と、シャフトの縦軸を横切る方向へのこのシャフトの変位を可能にする、シャフトに連結されたガスベアリングとを備えている。シュラウドに取り付けられた第１シール板とシャフトに連結された第２シール板とを備えているシールアセンブリがさらに提供され、第１および第２シール板の間に間隙が設けられており、この間隙内の雰囲気圧力を第１圧力Ｐ_s以下の第２圧力Ｐ_gで維持するようにこの間隙にガスが注入され、さらに、第１シール板が、シャフトの縦軸を横切る方向へのこのシャフトの動きを受け入れるスロットを含み、シャフトがこのスロットを貫通して延伸チャンバ内に延びている。第１または第２シール板のいずれか、あるいはこの両方が、黒鉛、または窒化ホウ素、あるいは高温耐性を有する他の低摩擦材料の層を含む。第１および第２シール板の向かい合っている表面間の摩擦係数は、０．４未満であることが好ましい。

さらに別の実施形態において、ガラスリボンを延伸する方法について説明するが、この方法は、成形本体からガラスリボンを延伸する工程であって、ガラスリボンがこのリボンの周囲に配置されたシュラウドにより画成される延伸チャンバの中を通過し、シュラウドが第１シール板を備え、かつ延伸チャンバ内部の雰囲気圧力が第１圧力Ｐ_sである、工程を含む。回転可能なシャフトであって、シャフトの縦軸を横切る方向にこのシャフトが動くことを可能とする第１シール板に設けられた開口を貫通して、延伸チャンバ内に延びているシャフトと、シャフトとともに回転するようにシャフトに連結された第２シール板と、ガラスリボンのエッジに接触する、シャフト上に配置された接触面と、を備えているエッジローラアセンブリを用いて、ガラスリボンに接触する。第２シール板が第１シール板に対して回転するとき、第１および第２シール板の間の第１間隙内の雰囲気圧力Ｐ_gがＰ_s以下であるように、第１間隙に加圧ガスを注入する。シャフトに横切る方向への圧力を加える付勢力を、シャフトに連結する。これがローラのすべりを最小限に抑えるために必要なローラ対間の挟持力を生成し、そしてこれがローラからガラスリボンに与えられる引張力の重要な貢献者となる。シャフト（およびエッジローラアセンブリの他の部分）は、リボンエッジの厚さの変化または設備の寸法の変化に応じて変位する。シール板からの摩擦は、ローラが動くときにシャフトとガラスとの界面で加えられる実際の付勢力に変化を生じさせる。シール板の摩擦が減少すると、ローラが動く際の付勢力の変動が最小になる。第１および第２シール板の向かい合っている表面間の摩擦係数は、０．４未満であることが好ましい。

動作中、接触面が実質的に一定の力をガラスリボンに対して加えるよう、シャフトの変位に抵抗する最大摩擦力は２．３ｋｇ未満であることが好ましい。摩擦の減少は、シャフトをガスベアリングで支持することによっても向上させることができる。

特定の他の実施形態において、エッジローラアセンブリは第３シール板をさらに備えてもよく、第２シール板が第１および第３シール板の間で回転するように、第３シール板を第１シール板と相対して配置してもよい。第２および第３シール板の間の第２間隙にさらにガスを注入してもよい。

この装置は、エッジローラのシャフトを支持しているエアベアリングと、シュラウドに取り付けられた第１シール板、およびシャフトに取り付けられた第２シール板、を備えているシールアセンブリとをさらに含み、第１および第２シール板の間に間隙が設けられており、この間隙内の雰囲気圧力を第１圧力Ｐ_s以下の第２圧力Ｐ_gで維持するようにこの間隙にガスが注入され、さらに、第１シール板が、シャフトの縦軸を横切る方向へのこのシャフトの動きを受け入れる細長いスロットを含み、シャフトがこのスロットを貫通して延伸チャンバ内に延びている。第１および第２シール板の間の間隙は、約０．２５４ｃｍ以下であることが好ましい。スロットが開けられた第１シール板（またはガラスリボンに対して内側のシール板）は、エッジローラのシャフトの横の動きを受け入れる。

ガスは、第１シール板の中に形成された、この第１シール板の第２シール板に面している表面で開いている通路を通って、注入してもよい。注入されるガスは空気であることが好ましいが、例えば、窒素、またはヘリウム、あるいはこれらの混合物などの、別のガスでもよい。

いくつかの実施形態において、第３シール板の開口をシャフトが貫通し、かつ第２シール板が第１シール板および第３シール板の間に配置されるように、この第３シール板を設置する。第３シール板は、この第３シール板の第２シール板に面している表面で開いているガス通路またはポートを含む。あるいは、第２および第３シール板の間にスプリング部材を設置してもよい。

シール板間で接触した場合の摩擦を減少させるために、第１シール板、第２シール板、および／または、第３シール板の、任意の１つまたはこれらの組合せは、例えば、窒化ホウ素コーティング、または、黒鉛材料またはコーティングを含んでもよい。

別の実施形態において、ガラスリボンを延伸する方法が開示され、この方法は、リボンの周囲に配置されたシュラウドにより画成される延伸チャンバの中を通過しているガラスリボンを延伸プロセスによって成形する工程であって、シュラウドが第１シール板を備え、かつ延伸チャンバ内部の雰囲気圧力が第１圧力Ｐ_sである工程を含む。

この方法はさらに、シャフトの縦軸を横切る方向へのこのシャフトの動きを受け入れる、第１シール板に設けられた細長い開口を貫通して、延伸チャンバ内に延びている回転可能なシャフトであって、シャフトとともに回転するようにこのシャフトに取り付けられたシャフトの縦軸と直角の第２シール板を含む、このシャフトと、ガラスリボンのエッジに接触する、シャフト上に配置されたセラミック接触面と、を備えているエッジローラを用いて、ガラスリボンに接触する工程を含む。

第２シール板が第１シール板に対して回転するとき、第１および第２シール板の間の第１間隙内の雰囲気圧力Ｐ_gがＰ_s以下であるように、第１間隙に加圧ガスを注入する。

いくつかの実施形態において、第２シール板が第１および第３シール板の間で回転するように、第３シール板を第１シール板と相対して配置する。空気、窒素、またはヘリウムなどのガスを、第２および第３シール板の間の第２間隙に注入してもよい。

以下の説明的記述は、全く限定する意味を含まずに、添付の図面を参照して与えられるが、この説明的記述の中で、本発明はより容易に理解され、そして本発明の他の目的、特徴、詳細、および利点が、より明確に明らかになるであろう。この全ての追加のシステム、方法、特徴、および利点は、本説明に含まれ、本発明の範囲内であり、かつ添付の請求項によって保護されると意図される。

本発明の一実施の形態による例示的なフュージョンダウンドロープロセスを示す側面図ガラスリボンと係合している１対のエッジローラアセンブリを示す、ガラスリボンに対するエッジ側の側面図本発明の一実施の形態によるエッジローラおよびシールアセンブリの側面断面図ローラシャフトを受け入れる直線状スロットを備えている、図３のシール板の側面図ローラシャフトを受け入れる弓状スロットを備えている、図３のシール板の側面図カウンタウエイトを有し、ローラシャフトを円弧状に変位させるように配置された、例示的なエッジローラアセンブリの側面図シール板の表面にガスを送出するガス通路を示している、シールアセンブリの側面断面図３つのシール板を備えている、本発明の一実施の形態によるシールアセンブリの別の実施形態を示す分解図ガス通路とガス流を示している、図６のシールアセンブリの側面断面図複数のシール板の間にスペーサ部材を用いた、図７のシールアセンブリの変形を示す側面断面図ガラスリボンのエッジと係合している、シールアセンブリを採用した１対のエッジローラを示し、支持部材を介してエッジローラのシャフトと連結されたエアベアリングをさらに示している上面断面図複数のシール板の間にスプリングを用いた、シールアセンブリの別の実施形態を示す断面図

以下の詳細な説明においては、限定ではなく説明を目的として、本発明の完全な理解を実現するために、具体的詳細を開示した実施形態例について明記する。しかしながら、本開示の利益を得たことのある通常の当業者には、本発明がここで開示される具体的詳細から逸脱した他の実施形態において実施できることは明らかであろう。さらに、周知の装置、方法、および材料に関する説明は、本発明の説明を不明瞭にしないよう省略することがある。最後に、適用できる限り、同じ参照番号を用いて類似の要素を参照する。

薄いリボン状材料を、テレビやコンピュータモニタなどの現代のディスプレイ用途に要求される厳格な平面度標準まで延伸して、約１ｍｍより薄いガラスシートを成形するには、製造プロセスの全局面において慎重な制御を必要とする。しかしながら、ガラスリボンが粘性状態から弾性状態に転移している間には、特に注意を払わなければいけない。延伸区域内の気流や運転している設備からの振動によって生成され得るようなリボン上の小さな力変動でさえ、初期の平坦面であるべきものに摂動として現われることがある。

例示的なフュージョンタイプのダウンドロープロセスにおいては、その上面で開いている溝を備えている成形本体に、溶融ガラスが供給される。溶融ガラスは、溝の壁から溢れ出て成形本体外側の合流面を流れ落ち、合流面が交わる線（すなわち「底部」）において、分かれていた流れが合流する。その場所で、分かれていた流れが結合すなわち融合し、成形本体から下方に流れる単一のガラスリボンとなる。リボンのエッジに沿って設置された種々のローラは、リボンを下方に延伸または牽引する働きをし、および／または、リボン幅を維持するのを助ける引張力をリボンに加える働きをする。すなわち、ローラのいくつかはモータで回転させてもよいが、一方その他のローラは惰性で回転している。

リボンが成形本体から下降すると、溶融材料は成形本体底部での粘性状態から粘弾性状態に転移し、最終的には弾性状態となる。リボンが弾性状態まで冷却されると、リボン幅を横切って罫書きし、さらに罫書き線に沿ってリボンを分割して個別のガラスシートを生成する。

リボンが流体、粘性状態にある間、溶融材料に与えられた応力は急速に開放される。しかしながら、リボンが冷えて粘性が増加すると、誘導された応力はそれほどすぐには開放されず、ついには誘導された応力がガラスに保持され、そしてリボンの形状がガラスに維持され得るような温度範囲に達する。この両者は、望ましくない保持応力と、最終的な製品歪みの源である。そのため、応力および形状がガラス中に凍結され得るこの時期の間、ガラスリボンに与えられる力はできるだけ一貫していることが好ましい。このような力変動の１つの要因はエッジローラからもたらされるものである。エッジローラからの力変動は、ガラス厚や他の製品属性の変動性にも繋がる可能性があることに留意されたい。これまでの経験から、力の一貫性は、例えばＬＣＤ基板シートに要求される超低応力および高平面度の達成に重要である。

エッジローラは違う形をとったものでもよいが、夫々の事例において、１対のローラはリボンを挟持または握持する。ローラ対を、リボンの長さに沿った特定の鉛直位置（すなわち、底部からの距離）に２対のエッジローラを使用するようにして、リボンの相対するエッジに設置する。エッジローラは、電気または油圧モータなどによって駆動させてもよいし、あるいは惰性で回転するものでもよい。相対するエッジのエッジローラは、リボン幅を横切って延在する共通のシャフトを共有してもよいし、あるいは、エッジローラ夫々が、ローラ接触面を各ローラシャフトの先端に設置するために必要な程度だけ延びている、独自の個別シャフトを有してもよい。この接触面は、ガラスリボンと接触することにより生じる、時には８００℃を上回る高温に長時間に亘って耐えられるように設計されており、セラミック材料を利用することが好ましい。さらに、エッジローラのシャフトは水平（延伸方向を横切る方向）である必要はなく、リボン幅方向の引張力を増加させるために水平に対して傾けることができる。

エッジローラ対夫々は、ローラの接触面間の間隙の変化に適応するように設計されている。例えば、各接触面は、それが取り付けられているシャフトと完全に同心ではない可能性があり、この場合ローラが回転すると振れが生じる。さらに、シャフトの真直度の機械加工公差や操作温度での歪みは、動作の振れの一因となる。加えて、ローラは、リボンエッジの厚さの小さな変動に適応するように設計されている。エッジローラのこの横への（水平の）動きは、リボンがローラ対の間を下降するときに生じる可能性がある。言い換えれば、牽引ローラ対は水平に引き離すことができるものでなければならず、そしてその後ローラが動作するにつれて再び互いに近づいて延伸する。製造エッジローラ機構は、ローラの動作中にこういった動きができるように設計され、さらにガラスに加えられる挟持力が一貫性を保つように設計される。ローラは、内側、すなわちガラスリボンの面に向かって、付勢力により加圧することが好ましい。これがローラのすべりを最小限に抑えるために必要なローラ対間の挟持力を生成し、そしてこれがローラからガラスリボンに与えられる引張力の重要な貢献者となる。この付勢力を加える機構は、上述した振れの発生源からの内側および外側の動き（エッジローラ対間の間隙の拡大）に適応しなければならない。例えば、エッジローラは、エッジローラのシャフトを横方向に平行移動させる、レバー支点配置を含んでもよい。エッジローラの接触面がガラスリボンを握持できるように、カウンタウエイトを用いてレバーに十分な力を加えてもよく、さらにカウンタウエイトを用いることにより、例えば接触面の偏心の変化に応じて、ローラをリボン面の横方向に動かすことができる。しかしながら、付勢力を加える他の方法を用いることも可能であり、例えば、ローラアセンブリを所定の移動線に沿って牽引または押圧するように配置されたスプリングが挙げられる。製造ローラ系固有の問題は、ローラ機構のスライドおよびベアリング内の摩擦―並びにシール板内の摩擦―であり、この摩擦が、動きに抵抗して、ガラスに加えられる挟持力を変化させる望ましくない可変の力を伝える。リボンに与えられたローラの水平力を正確に測定すると、例えば、ローラの回転周期中１０ポンド（４．５３６ｋｇ）超の力の変動を示した。同様に、鉛直牽引力はこの同じ発生源に影響される可能性がある。

リボンが成形本体から下降するとき、リボンエッジの厚さの小さな変動、または、例えばエッジローラ接触面の偏心は、ガラスリボン面を突っ切る方向へのエッジローラの動きを生じさせる。付勢力によって、ローラ接触面とガラスリボンエッジとの間の接触は維持される。しかしながら、系内の摩擦力がこのような動きを妨害する。例えば、牽引ローラ対を定位置に固定してローラ接触面の回転のみを可能としたような極端な場合には、系内の変化をリボンは強く感じるであろう。例えば、接触面の一方または両方が夫々のシャフトと同心でなかったら、接触面の各回転はリボンに対して循環する力を加えるであろう。この循環する力は、時間とともに変化するリボン内の応力に直接影響を与えるであろう。すなわち、エッジローラアセンブリ内の摩擦力が減少すると、これが作用して、リボンから分割されるガラスシートの形状（平面度など）に影響を与え得るリボン内の応力変動を減少させる。

図１に示されているのは、溝すなわちトラフ１４と合流成形面１６とを含む成形本体１２を備えた、例示的なフュージョンダウンドロー装置１０である。合流成形面１６は底部１８で交わる。トラフ１４には、供給源（図示なし）から溶融ガラスが供給され、この溶融ガラスはトラフの壁から溢れ出て、分離した流れとして成形本体の外表面上を下降する。合流成形面１６上を流れる溶融ガラスの分離した流れは底部１８で交わり、そして下方の方向２１に流れるガラスリボン２０を成形する。

ガラスリボン２０が最終的な厚さおよび粘度に到達すると、リボン幅を横切ってリボンを分割し、個別のガラスシートすなわち板ガラス（pane）を生成する。溶融ガラスを成形本体に供給し続けてリボンが長くなると、ガラスシートがさらにリボンから分割される。

シュラウド２２は、底部１８下方のリボン２０の上流部を包囲し、また成形本体１２を収容している上方エンクロージャ２４と接続されている。シュラウド２２は、リボンの温度を調整するためにその上に種々の加熱および／または冷却設備を設置することができる、プラットフォームとして働く。しかしながら、シュラウドの最上部分内が最高温度であることに加え、シュラウド内部のより高温の空気の浮力のため、内部の圧力はシュラウドの高度を超えて上昇する。シュラウド２２の壁に開口や漏れがあると、シュラウドの基部（base）から上方への内部空気流が発生し、典型的にはシュラウド内部の熱的条件に著しい影響を与える。過度の漏れは、最適なリボン温度に合わせる加熱設備の性能に勝って、最終的な製品の応力や歪みに繋がる可能性がある。空気漏れが変化すると、シュラウドの冷却速度が全体的および／または局部的に変化することになり、これが最終的な製品の応力や歪みに繋がる可能性もある。製造時のシート延伸の成功のためには、開口および漏れを最小限とし、経時的に一貫性を保つことが重要である。

エッジローラアセンブリ２６は、底部１８下方の所定の鉛直位置に設置される。このエッジローラアセンブリ２６は、リボンに牽引力を加えるために用いられる被駆動エッジローラ、および／または、リボンを案内しかつリボン幅を横切る引張力の維持を助ける非被駆動アイドラローラ、を含んでもよい。上述したように、ローラはリボン幅に亘る共通のシャフトを共有してもよいし、あるいはローラ夫々が独自のシャフトを有してもよい。エッジローラは典型的には対で配置され、１つのローラ対の各ローラは、リボンの一方のエッジの両面に配置される。さらに、エッジローラ対自体も対で配置され、リボンエッジの所与の鉛直位置に各リボンエッジにつき１対のローラが配置される。

その動作構造を含めてエッジローラアセンブリは、典型的な製造公差に影響される。例えば、リボンのエッジ部分３４に接触するエッジローラ接触面は、夫々のシャフトと正確に同心ではない可能性がある。あるいは、エッジローラ接触面は完全な円ではないかもしれない（例えば、局部的に平面を含む）。あるいは、エッジローラのシャフトは、形成時や動作中、完全に真っ直ぐではない可能性もある。これらの因子はエッジローラの周期的な横方向の変位に繋がる可能性があり、そして、完全な円ではないタイヤのように、ローラが１回転し終える毎に周期的な動きを生じさせる可能性がある。さらに、リボンエッジ（または「ビード」）は若干球根状であり、その厚さはリボンの長さに沿って変化しているかもしれない。言い換えれば、エッジローラ対のエッジローラは、エッジローラ間の様々な間隙に適応するべきである。

理想的には、ローラ機構は、エッジローラの動作の動きに適応するように、さらにローラ対間の一貫性のある挟持力を維持するように、設計される。しかしながら実際には、シール板と機構の内部の摩擦が挟持力を変化させる。これがさらに、ガラスリボンに加えられるローラの力の水平成分および鉛直成分を変化させる。このローラの力の循環は、応力またはそのばらつきとして、歪みまたはそのばらつきとして、または、さらにガラス厚の変化としてまで、製品に直接影響を与える可能性がある。

図２に示されているのは、ガラスリボン２０の一方のエッジ部分３４の方を向いて見た、図１の装置の一部の図である。１対の向かい合ったエッジローラアセンブリ２６が図示されており、各エッジローラアセンブリは、ローラシャフト４４とシャフトベアリングアセンブリ４６とを介してエッジローラ支持部材４２と連結している、ローラ接触面４０を備えている。接触面４０は、エッジローラの機能次第で、粘性、粘弾性、または弾性部分を含むリボンの任意の鉛直位置でリボンと接触することができる。

エッジローラ支持部材４２は、さらにベアリング５０に連結される。ベアリング５０は低摩擦のベアリングであることが好ましく、かつ、直線状エアスライドまたは回転式エアベアリングのようなエアベアリングであることが好ましい。エッジローラ支持部材４２はその結果、矢印５２で示されているような、底部１８を通過した鉛直平面を突っ切る方向への、エッジローラ支持部材４２の低摩擦運動を促進する。図２に示されている付勢力５４のような付勢力がエッジローラ支持部材４２に加えられ、向かい合っているエッジローラアセンブリと組み合わせてエッジローラ対の接触面４０間でガラスリボンを挟持するように作用する。各エッジローラ支持部材の動きは、方向５２に沿った単純移動である必要なはいことに留意されたい。例えば、エッジローラの接触面が弧を描いてリボンから離れるように、各エッジローラアセンブリを軸周りで揺れ動くように構成してもよい（図４Ｃ）。この事例では、ベアリングが支持している支持部材４２は、カウンタウエイト６９および重力Ｇの動きによって、直線状の移動よりもむしろ部分的に回転を経た動きに適応するように設計されている。

図３は、シュラウド２２とリボンエッジ部分３４を含むガラスリボン２０との一部を図示したものである。シュラウド２２は固定された第１シール板５６を備えている。第１シール板５６は個別の板として図示されているが、第１シール板５６を単にシュラウド自体の一部とすることもできる。第１シール板５６は、第１シール板の厚さに亘って延びた、板の面６０において細長い形状の、開口５８を画成する（図４Ａおよび４Ｂ参照）。

シュラウドによって画成される内部空間内の環境は、シュラウド外側の領域（例えば、約１２５℃未満）に比べて高温（例えば、６００℃〜９００℃）であるため、例えば被駆動ローラに用いる駆動力（例えば、電気または油圧モータ２８）やエッジローラの機械的ポジショニング設備など、エッジローラのできるだけ多くの部分をシュラウド外部で保持するようにあらゆる努力がなされている。しかしながらそのためには、エッジローラアセンブリ、特にエッジローラのシャフトは、その夫々の位置でシュラウドを貫通する必要がある。緩和するものがなければ、この貫通によって、シュラウド内側の雰囲気３０とシュラウド外側の雰囲気３２との間でのガスの交換を許容し得る開口が生成される。一般に、高温の内部での浮力効果により、雰囲気３０の圧力はシュラウドの高さとともに増加する。シュラウドのより高い位置にある開口は一般に基部からの気流を増加させて内部の熱環境を乱すため、開口の大きさと外部の圧力は慎重に制御される。すなわち、より高温の外部ガスが出て行くのを防ぐため、内部雰囲気の圧力を（外部雰囲気と比較して）同じあるいは若干プラスの圧力で維持し、かつエッジローラシャフトの回転運動と横方向の運動との両方を依然可能とするようなやり方で、各シャフトの貫通をシールすることが非常に有益であると思われる。典型的には、シュラウドの内部および外部の雰囲気は空気である。

従って、シャフト４４は、ベアリングアセンブリ４６により支持され、さらにシャフト４４とともに回転するようにシャフトに取り付けられた第２シール板６６を含む。開口５８が細長いのは、シャフト４４の横方向の動き（図４Ａの矢印６８で表される）を受け入れるように設計されたことによるものである。しかしながら、開口５８は直線状（真っ直ぐ）である必要はなく、いくつかの実施形態においてはシャフトの横方向の動きが回転成分を含む可能性があるため、いくらか曲がっていてもよい（図４Ｂ）。

図５に示すように、第１シール板５６は、ガス源（図示なし）から加圧ガスを受け取る通路７０をさらに含むことが好ましい。供給された加圧ガスは通路７０を通って移動し、第１シール板５６の表面に形成された孔７２を通って第１シール板５６から出て行く。第１および第２シール板５６、６６間の間隙７４内の圧力Ｐ_gを、シュラウドにより包囲された雰囲気３０の圧力Ｐ_s以下に調整できるよう、孔７２は第２シール板６６に面して配置される。第２シール板６６がシャフト４４とともに回転するとき、第１および第２シール板が接触しないことが好ましいため、間隙７４は、約０．２５４ｃｍ以下であることが好ましく、約０．１２７ｍｍ以下であることがより好ましい。

第１および第２シール板５６、６６は、より高温の雰囲気がシュラウドから出て行くことを防ぐシールアセンブリ７６を含む。さらに、シールアセンブリ７６の設計は摩擦力を最小限に抑えるが、この摩擦力は第１および第２シール板５６、６６が接触してシャフト４４の動きを妨害する摩擦力を生み出した場合に作用し始める可能性があるものである。従って、接触が生じる場合に備えて、シール板５６、６６の一方または両方は、窒化ホウ素、または他の低摩擦材料（黒鉛など）を含むことが好ましい。鋼と鋼、および鋼と鉄の摩擦係数は、典型的には約０．４〜０．８の範囲である。一方、黒鉛と鋼、または窒化ホウ素と鋼の摩擦係数は、典型的には≦０．１である。このような低摩擦材料を、例えば、第１または第２シール板の一方または両方において、接触する可能性のある表面上のコーティングまたは層７１とすることができる。

図６は別の実施形態の分解図を描いたものであり、ここでシールアセンブリ７６は第３シール板７８を含む。本実施形態によれば、第１シール板５６および第３シール板７８は箱配置を形成し、第２シール板６６は第１および第３シール板５６、７８の間に限定される。図６および図７では、第２シール板６６を収容するために必要な間隔を提供するために第１シール板５６が「Ｌ」字状のエッジを有しているように描かれているが、第１シール板５６を平坦としたままで、すなわち平坦な第１および第３シール板５６、７８の間にスペーサ部材８２を含むことで（図８参照）、この機能はシール板７８とともに容易に達成することができるであろう。第１シール板５６と同様に第３シール板７８は、これを貫通するシャフト４４の横方向の動きを受け入れるため、細長い開口５８を含む。さらに、第３シール板７８は、第２シール板６６に面して配置されて加圧ガスを供給するガスポート８４を含んでもよい。ガス流は矢印４３で図示されている。

第１シール板５６および第３シール板７８の通路に供給された加圧ガスは、第１シール板５６と第２シール板６６との間の間隙７４に調整用の圧力を提供することに加え、第１および第３シール板と第２シール板との間に、シール板間の接触の可能性を最小限に抑えるガスクッションを生成する役目も果たすことができる。この接触は、例えば、シャフト４４のシャフト縦軸８６に沿った動きに起因して生じる可能性がある。第３シール板７８に供給されたガスは、第１シール板５６から出ているガスによって第２シール板６６に加えられた圧力の反力としての役目も果たすことができる。

図９は、１対のエッジローラアセンブリ２６の上面断面図を示したものであり、このエッジローラアセンブリ２６は、その夫々の接触面４０の間でガラスリボン２０のエッジを挟持するように配置されている。また、夫々のシールアセンブリ７６も図示されている。

図１０で描かれている別の実施形態において、第１シール板５６から出ているガスによって加えられる力の反力を、第２および第３シール板６６、７８間の間隙９０内に設置されたスプリング８８によって提供することができる。しかしながら、スプリングとシール板との間の接触は、２つのシール板が互いに重なることを許容された場合にその２つのシール板間で示される可能性のある摩擦よりは少ないものの、ガラスリボンに現われ得る摩擦を依然として生成するため、これはそれほど好ましくない。

限定するものではないが、本開示による例示的な実施形態は以下のものを含む。

Ｃ１．ガラスリボンを延伸する装置において、ガラスリボンを供給する成形本体、リボンの周囲に配置され、内部の雰囲気圧力が第１圧力Ｐ_sである延伸チャンバを画成し、第１シール板を備えているシュラウド、エッジローラアセンブリであって、シュラウドを貫いて延伸チャンバ内に延びている回転可能なシャフトと、延伸チャンバ内でガラスリボンのエッジに接触する、シャフト上に配置された接触面とを備えているエッジローラアセンブリ、および、シャフトに連結された第２シール板、を備え、第１および第２シール板の間に間隙が設けられており、この間隙内の雰囲気圧力を第１圧力Ｐ_s以下の第２圧力Ｐ_gで維持するようにこの間隙にガスが注入され、さらに、第１シール板が、シャフトの縦軸を横切る方向にこのシャフトが動くことを可能にするスロットを含み、シャフトがこのスロットを貫通して延伸チャンバ内に延びていることを特徴とする装置。

Ｃ２．ガスが、第１シール板の中に形成された、この第１シール板の第２シール板に面している表面で開いている通路を通って、注入されることを特徴とするＣ１記載の装置。

Ｃ３．第３シール板の開口をシャフトが貫通し、かつ第２シール板が第１シール板および第３シール板の間に配置されるように、この第３シール板を設置してさらに備えていることを特徴とするＣ１またはＣ２記載の装置。

Ｃ４．ガスが注入されるときにこのガスが通過する、第３シール板の第２シール板に面している表面で開いているガス通路を、この第３シール板が備えていることを特徴とするＣ３記載の装置。

Ｃ５．第２および第３シール板の間に設置されたスプリング部材をさらに備えていることを特徴とするＣ３記載の装置。

Ｃ６．第１および第２シール板の間の間隙が、約０．２５４ｃｍ以下であることを特徴とするＣ１からＣ５いずれか１項記載の装置。

Ｃ７．第１または第２シール板が、０．４未満の摩擦係数を有することを特徴とするＣ１からＣ６いずれか１項記載の装置。

Ｃ８．第１シール板または第２シール板が、黒鉛または窒化ホウ素の層を備えていることを特徴とするＣ１からＣ７いずれか１項記載の装置。

Ｃ９．シャフトが、シャフトの縦軸を横切る方向へのこのシャフトの変位を提供するエアベアリングと連結されていることを特徴とするＣ１からＣ８いずれか１項記載の装置。

Ｃ１０．ガラスリボンを延伸する装置において、ガラスリボンを供給する成形本体、リボンの周囲に配置され、内部の雰囲気圧力が第１圧力Ｐ_sである延伸チャンバを画成するシュラウド、エッジローラアセンブリであって、シュラウドを貫いて延伸チャンバ内に延びている回転可能なシャフトと、延伸チャンバ内でガラスリボンのエッジに接触する、シャフト上に配置された接触面と、シャフトの縦軸を横切る方向へのこのシャフトの変位を可能にする、シャフトに連結されたエアベアリングとを備えているエッジローラアセンブリ、および、シュラウドに取り付けられた第１シール板と、シャフトに連結された第２シール板とを備えているシールアセンブリ、を備え、第１および第２シール板の間に間隙が設けられており、この間隙内の雰囲気圧力を第１圧力Ｐ_s以下の第２圧力Ｐ_gで維持するようにこの間隙にガスが注入され、さらに、第１シール板が、シャフトの縦軸を横切る方向へのこのシャフトの動きを受け入れるスロットを含み、シャフトがこのスロットを貫通して延伸チャンバ内に延びていることを特徴とする装置。

Ｃ１１．第１シール板または第２シール板が、黒鉛または窒化ホウ素の層を備えていることを特徴とするＣ１０記載の装置。

Ｃ１２．第１および第２シール板の向かい合っている表面間の摩擦係数が０．４未満であることを特徴とするＣ１０またはＣ１１記載の装置。

Ｃ１３．シャフトがガスベアリングに連結されていることを特徴とするＣ１０からＣ１２いずれか１項記載の装置。

Ｃ１４．ガラスリボンを延伸する方法において、成形本体からガラスリボンを延伸する工程であって、ガラスリボンがこのリボンの周囲に配置されたシュラウドにより画成される延伸チャンバの中を通過し、シュラウドが第１シール板を備え、かつ延伸チャンバ内部の雰囲気圧力が第１圧力Ｐ_sである工程、回転可能なシャフトであって、シャフトの縦軸を横切る方向にこのシャフトが動くことを可能とする第１シール板に設けられた開口を貫通して、延伸チャンバ内に延びているシャフトと、シャフトとともに回転するようにシャフトに連結された第２シール板と、ガラスリボンのエッジに接触する、シャフト上に配置された接触面と、を備えているエッジローラアセンブリを用いて、ガラスリボンに接触する工程、第２シール板が第１シール板に対して回転するとき、第１および第２シール板の間の第１間隙内の雰囲気圧力Ｐ_gがＰ_s以下であるように、第１間隙に加圧ガスを注入する工程、を含み、さらに、接触する工程が、シャフトの縦軸を横切る方向にこのシャフトを変位させる付勢力をシャフトに連結する工程を含むことを特徴とする方法。

Ｃ１５．シャフトの変位に抵抗する最大摩擦力が、２．３ｋｇ未満であることを特徴とするＣ１４記載の方法。

Ｃ１６．接触面が、実質的に一定の力をガラスリボンに対して加えることを特徴とするＣ１４またはＣ１５記載の方法。

Ｃ１７．シャフトの変位が、シャフトをガスベアリングで支持する工程を含むことを特徴とするＣ１４からＣ１６いずれか１項記載の方法。

Ｃ１８．エッジローラアセンブリが第３シール板をさらに備え、第２シール板が第１および第３シール板の間で回転するように、第３シール板が第１シール板と相対して配置されることを特徴とするＣ１４からＣ１７いずれか１項記載の方法。

Ｃ１９．第２および第３シール板の間の第２間隙にガスを注入する工程をさらに含むことを特徴とするＣ１４からＣ１８いずれか１項記載の方法。

Ｃ２０．第１および第２シール板の向かい合っている表面間の摩擦係数が０．４未満であることを特徴とするＣ１４からＣ１９いずれか１項記載の方法。

上述の実施形態、特に任意の「好ましい」実施形態は、本発明の原理を明確に理解するために説明したにすぎない単なる可能な実施例であることを強調したい。本発明の精神および原理から実質的に逸脱することなく、上述の実施形態の多くの変形および改変をなすこともできる。これら全ての改変および変形は、本書で本開示および本発明の範囲内に含まれ、かつ以下の請求項によって保護されると意図される。

１２成形本体
２０ガラスリボン
２２シュラウド
２６エッジローラアセンブリ
４０接触面
４４シャフト
５４付勢力
５６第１シール板
６６第２シール板
７０、８４通路

Claims

ガラスリボンを延伸する装置において、
ガラスリボン（２０）を供給する成形本体（１２）、
前記リボンの周囲に配置され、内部の雰囲気圧力が第１圧力Ｐ_sである延伸チャンバを画成し、第１シール板（５６）を備えているシュラウド（２２）、
エッジローラアセンブリであって、
前記シュラウド（２２）を貫いて前記延伸チャンバ内に延びている回転可能なシャフト（４４）と、
前記延伸チャンバ内で前記ガラスリボン（２０）のエッジ（３４）と接触する、前記シャフト（４４）上に配置された接触面（４０）と、
を備えているエッジローラアセンブリ、および、
前記シャフト（４４）に連結された第２シール板（６６）、
を備え、前記第１および第２シール板の間に間隙（７４）が設けられており、該間隙内の雰囲気圧力を前記第１圧力Ｐ_s以下の第２圧力Ｐ_gで維持するように該間隙にガスが注入され、さらに、前記第１シール板（５６）が、前記シャフト（４４）の縦軸（８６）を横切る方向に該シャフト（４４）が動くことを可能にするスロット（５８）を含み、前記シャフトが該スロット（５８）を貫通して前記延伸チャンバ内に延びていることを特徴とする装置。
前記ガスが、前記第１シール板（５６）の中に形成された、該第１シール板（５６）の前記第２シール板（６６）に面している表面で開いている通路（７０）を通って、注入されることを特徴とする請求項１記載の装置。
第３シール板（７８）の開口を前記シャフト（４４）が貫通し、かつ前記第２シール板（６６）が前記第１シール板（５６）および該第３シール板（７８）の間に配置されるように、該第３シール板（７８）を設置してさらに備えていることを特徴とする請求項１または２記載の装置。
前記ガスが前記第２および第３シール板の間の間隙に注入されるときに該ガスが通過する、前記第３シール板（７８）の前記第２シール板（６６）に面している表面で開いているガス通路（８４）を、該第３シール板（７８）が備えていることを特徴とする請求項３記載の装置。
前記第２および第３シール板（６６，７８）の間に設置されたスプリング部材（８８）をさらに備えていることを特徴とする請求項３記載の装置。
前記第１シール板（５６）または第２シール板（６６）が、黒鉛または窒化ホウ素の層（７１）を備えていることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の装置。
前記シャフト（４４）が、前記シャフトの縦軸を横切る方向への該シャフト（４４）の変位を提供するエアベアリングと連結されていることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の装置。
ガラスリボンを延伸する方法において、
成形本体（１２）からガラスリボン（２０）を延伸する工程であって、前記ガラスリボン（２０）が該リボン（２０）の周囲に配置されたシュラウド（２２）により画成される延伸チャンバの中を通過し、前記シュラウド（２２）が第１シール板（５６）を備え、かつ前記延伸チャンバ内部の雰囲気圧力が第１圧力Ｐ_sである工程、
回転可能なシャフト（４４）であって、該シャフトの縦軸を横切る方向に該シャフトが動くことを可能とする前記第１シール板に設けられた開口（５８）を貫通して、前記延伸チャンバ内に延びているシャフトと、
前記シャフト（４４）とともに回転するように前記シャフト（４４）に連結された第２シール板（６６）と、
前記ガラスリボン（２０）のエッジに接触する、前記シャフト（４４）上に配置された接触面（４０）と、
を備えているエッジローラアセンブリを用いて、前記ガラスリボン（２０）に接触する工程、
前記第２シール板（６６）が前記第１シール板（５６）に対して回転するとき、前記第１シール板（５６）および第２シール板（６６）の間の第１間隙内の雰囲気圧力Ｐ_gがＰ_s以下であるように、前記第１間隙に加圧ガスを注入する工程、
を含み、さらに、
前記接触する工程が、前記シャフト（４４）の縦軸を横切る方向に該シャフト（４４）を変位させる付勢力（５４）を前記シャフト（４４）に連結する工程を含むことを特徴とする方法。
前記接触面（４０）が、実質的に一定の力を前記ガラスリボン（２０）に対して加えることを特徴とする請求項８記載の方法。
前記エッジローラアセンブリが第３シール板（７８）をさらに備え、前記第２シール板（６６）が前記第１シール板（５６）および第３シール板（７８）の間で回転するように、前記第３シール板（７８）が前記第１シール板（５６）と相対して配置されることを特徴とする請求項８または９記載の方法。