JP2011502099A - 牽引ローラ装置およびガラスシートの張力を制御する方法 - Google Patents

Abstract

ガラスシートの製造中に、ガラスシートの横方向延伸張力および下方向延伸張力を制御することが可能な牽引ローラ装置および方法がここに記述される。一実施の形態において、牽引ローラ装置は、第１切り株状駆動ローラ対、第２切り株状駆動ローラ対および制御装置（プログラマブル論理制御装置など）を含み、制御装置は第１および第２の切り株状駆動ローラ対を制御して、ガラスシートの第１エッジ部分を第１切り株状駆動ローラ対に関連する２つの鉛直下向き傾斜ローラ間で延伸し、ガラスシートの反対側の第２エッジ部分を第２切り株状駆動ローラ対に関連する２つの鉛直下向き傾斜ローラ間で延伸する。所望であれば、牽引ローラ装置は（第１および第２の切り株状駆動ローラの下方に位置する）牽引ローラアセンブリを含んでもよいし、または（第１および第２の切り株状駆動ローラ対の下方に位置する）別の組の切り株状駆動ローラ対を含んでもよい。

Description

関連出願の説明

本書は、牽引ローラ装置およびガラスシートの張力を制御する方法として２００７年１０月２９日に出願された、同一出願人による同時係属の米国特許出願第１１／９７８，３３３号に関し、その利益を主張するものである。

本発明は、ガラスシート製造中に、ガラスシートの横方向延伸張力および下方向延伸張力を制御することが可能な牽引ローラ装置に関する。

コーニング社は、フラットパネルディスプレイのような種々の装置に用いることができる高品質の薄いガラスシートを形成するための、フュージョンプロセス（例えば、オーバーフローダウンドロープロセス）として知られるプロセスを開発した。フュージョンプロセスによって製造されたガラスシートの表面は、他の方法によって製造されたガラスシートに比べて優れた平坦度と平滑性を有しているため、フュージョンプロセスは、フラットパネルディスプレイに使用されるガラスシートの製造に好ましい技術である。フュージョンプロセスについては、その内容が参照により本書に組み込まれる、特許文献１および特許文献２に記述されている。

図１（従来技術）を参照すると、フュージョンプロセスを実施し、従来の牽引ローラ装置１４０を用いてガラスシート１０５を製造する、例示的なガラス製造システム１００の概略図が示されている。ガラス製造システム１００は、溶解槽１１０、清澄槽１１５、混合槽１２０（例えば、攪拌チャンバ１２０）、送出槽１２５（例えば、ボウル１２５）、成形槽１３５（例えば、アイソパイプ１３５）、牽引ローラ装置１４０および移動アンビル装置（ＴＡＭ）１５０を備えている。

溶解槽１１０ではガラスバッチ材料が矢印１１２で示すように導入され、溶解されて溶融ガラス１２６を形成する。清澄槽１１５（例えば、清澄管１１５）は、溶解槽１１０から溶融ガラス１２６（この時点では図示なし）を受け入れる高温の処理領域を有し、ここで気泡が溶融ガラス１２６から除去される。清澄槽１１５は、清澄器−攪拌チャンバ接続管１２２によって混合槽１２０（例えば、攪拌チャンバ１２０）に接続される。さらに、混合槽１２０は攪拌チャンバ−ボウル接続管１２７によって送出槽１２５に接続される。送出槽１２５は溶融ガラス１２６を、下降管１３０を通して入口１３２から成形槽１３５（例えば、アイソパイプ１３５）内へと送出する。

成形槽１３５について、より詳細に図２（従来技術）に示す。成形槽１３５は、溶融ガラス１２６を受け入れる開口部１３６を含み、溶融ガラス１２６は、トラフ１３７へと流れ込んだ後に溢れ出し、２つの側面１３８ａおよび１３８ｂを下降して、底部１３９として知られる位置で融合する。底部１３９は、２つの側面１３８ａおよび１３８ｂが合流する位置であり、２つの溢れ出た溶融ガラス１２６の壁はここで再結合（例えば、再融合）して従来の牽引ローラ装置１４０により下方に延伸され、ガラスシート１０５が形成される。その後、延伸されたガラスシート１０５はＴＡＭ１５０を用いて罫書きされ、個別のガラスシート片１５５に分割することができる。

図２（従来技術）に示すように、例示の従来の牽引ローラ装置１４０は、第１牽引ローラ１４２（圧縮可能な耐熱性ローラカバーで被覆された２つの端部１４２ａおよび１４２ｂを有する）および第２牽引ローラ１４４（圧縮可能な耐熱性ローラカバーで被覆された２つの端部１４４ａおよび１４４ｂを有する）を備え、これらの牽引ローラは、ガラスシート１０５を横断して延在し、ガラスシート１０５のエッジ１０５ａおよび１０５ｂを延伸する（注：図２は正確な縮尺ではない）。従来の牽引ローラ装置１４０は、さらに第１牽引ローラ１４２に作動的に接続された第１モータ１４６と、第２牽引ローラ１４４に作動的に接続された第２モータ１４８を有する。さらに、従来の牽引ローラ装置１４０は、モータ１４６および１４８の速度（１分間当たりの回転数）を制御して２つの牽引ローラ１４２および１４４にガラスシート１０５（この時点では粘弾性ガラスシート１０５）を所望の最終厚さまで延伸すなわち引き伸ばしさせる装置１４９（コンピュータ、プログラマブル論理制御装置、可変周波数駆動など）を有する。また、従来の牽引ローラ装置１４０は一対の露出したアイドリングローラ１５２および１５４（第１および第２の牽引ローラ１４２および１４４の下方に位置する）を含んでもよく、このアイドリングローラ１５２および１５４が備える端部１５２ａ、１５２ｂ、１５４ａおよび１５４ｂは、ＴＡＭ１５０がガラスシート１０５に罫書きし、罫書きされたガラスシート１０５が個別のガラスシート１５５（図１参照）に分割されるときに、ガラスシート１０５を安定させ、その動きを抑える助けとなる（注：明瞭にするため、牽引ローラ１４２、１４４、１５２および１５４を保持するブラケット／支持体は図示しなかった）。

米国特許第３，３３８，６９６号明細書 米国特許第３，６８２，６０９号明細書

従来の牽引ローラ装置１４０はガラスシート１０５を所望の厚さに延伸するためによく機能しているが、ガラスシートを延伸すると同時にその平坦度を改善し、かつガラスシート内部の残留応力をも低減し得るような新しい改良された牽引ローラアセンブリの開発が未だ望まれている。本発明の牽引ローラ装置および方法は、こういった特定の要望やその他の要望を満足させることができた。

一態様において、本発明は、第１切り株状ローラ対、第２切り株状ローラ対および制御装置（プログラマブル論理制御装置など）を有する牽引ローラ装置を含み、この制御装置が第１切り株状ローラ対および第２切り株状ローラ対を制御して、ガラスシートの第１エッジ部分を第１切り株状ローラ対に関連する２つのローラ間で延伸し、かつガラスシートの反対側の第２エッジ部分を第２切り株状ローラ対に関連する２つのローラ間で延伸する。第１および第２の切り株状ローラ対に関連するローラは、ガラスシートに対し鉛直下向きに傾斜したローラでもよいし、または水平のローラでもよい。所望であれば、牽引ローラ装置は（第１および第２の切り株状ローラ対の下方に位置する）牽引ローラアセンブリを含んでもよいし、または（第１および第２の切り株状ローラ対の下方に位置する）２つの追加の切り株状ローラ対を含んでもよい。

別の態様において、本発明はガラスシートを製造する方法を含み、この方法とは、（１）バッチ材料を溶解しガラスシートを形成する工程、（２）ガラスシートを牽引ローラ装置に送出する工程、および、牽引ローラ装置を用いてガラスシートを延伸する工程、によるものである。牽引ローラ装置は、第１切り株状ローラ対、第２切り株状ローラ対および制御装置（プログラマブル論理制御装置など）を含み、この制御装置が第１切り株状ローラ対および第２切り株状ローラ対を制御して、ガラスシートの第１エッジ部分を第１切り株状ローラ対に関連する２つのローラ間で延伸し、かつガラスシートの反対側の第２エッジ部分を第２切り株状ローラ対に関連する２つのローラ間で延伸する。第１および第２の切り株状ローラ対に関連するローラは、ガラスシートに対し鉛直下向きに傾斜したローラでもよいし、または水平のローラでもよい。所望であれば、牽引ローラ装置は（第１および第２の切り株状ローラ対の下方に位置する）牽引ローラアセンブリを含んでもよいし、または（第１および第２の切り株状ローラ対の下方に位置する）２つの追加の切り株状ローラ対を含んでもよい。

さらに別の態様において、本発明はガラス製造システムを含み、このガラス製造システムは、（１）バッチ材料を溶解しかつ溶融ガラスを形成する少なくとも１つの槽、（２）溶融ガラスを受け入れかつガラスシートを形成するアイソパイプ、および、（３）ガラスシートを受け入れ、その後このガラスシートを延伸する牽引ローラ装置、を備えている。牽引ローラ装置は、第１切り株状ローラ対、第２切り株状ローラ対および制御装置（プログラマブル論理制御装置など）を含み、この制御装置が第１切り株状ローラ対および第２切り株状ローラ対を制御して、ガラスシートの第１エッジ部分を第１切り株状ローラ対に関連する２つのローラ間で延伸し、かつガラスシートの反対側の第２エッジ部分を第２切り株状ローラ対に関連する２つのローラ間で延伸する。第１および第２の切り株状ローラ対に関連するローラは、ガラスシートに対し鉛直下向きに傾斜したローラでもよいし、または水平のローラでもよい。所望であれば、牽引ローラ装置は（第１および第２の切り株状ローラ対の下方に位置する）牽引ローラアセンブリを含んでもよいし、または（第１および第２の切り株状ローラ対の下方に位置する）２つの追加の切り株状ローラ対を含んでもよい。

本発明のさらなる態様のいくつかについて、以下の詳細な説明、図面、および任意の請求項で説明するが、このいくつかは、詳細な説明から導かれるであろうし、あるいは本発明を実施することにより分かるであろう。前述の一般的な説明、および以下の詳細な説明の両方は、単に説明のための例示であり、開示される本発明を制限するものではないことを理解されたい。

以下の詳細な説明を添付の図面とともに参照することにより、本発明をより完全に理解できるであろう。

（従来技術）ガラスシートを製造するために用いられる、例示のガラス製造システムおよび従来の牽引ローラ装置を示す図 （従来技術）従来の牽引ローラ装置を示す図 ガラスシートを製造するために用いられる、本発明による例示のガラス製造システムおよび新たな牽引ローラ装置を示す図 本発明の第１の実施形態による牽引ローラ装置を示す図 本発明の第１の実施形態による実験結果を示す図 本発明の第１の実施形態による牽引ローラ装置を示す図 本発明の第１の実施形態による実験結果を示す図 本発明の第１の実施形態による牽引ローラ装置を示す図 本発明の第１の実施形態による牽引ローラ装置を示す図 本発明の第１の実施形態による牽引ローラ装置を示す図 本発明の第１の実施形態による牽引ローラ装置を示す図 本発明の第２の実施形態による牽引ローラ装置を示す図 本発明の第２の実施形態による牽引ローラ装置を示す図 本発明の第２の実施形態による牽引ローラ装置を示す図 本発明の第２の実施形態による牽引ローラ装置を示す図 本発明の第２の実施形態による牽引ローラ装置を示す図 本発明の第３の実施形態による牽引ローラ装置を示す図 本発明の第３の実施形態による牽引ローラ装置を示す図 本発明の第３の実施形態による牽引ローラ装置を示す図 本発明の第３の実施形態による牽引ローラ装置を示す図 本発明の第４の実施形態による牽引ローラ装置を示す図 本発明の第４の実施形態による牽引ローラ装置を示す図

図３〜７を参照すると、本発明により構成および操作される牽引ローラ装置４４０、５４０、６４０および７４０の実施形態がいくつか開示されている。各牽引ローラ装置４４０、５４０、６４０および７４０は、ダウンドロー・フュージョンプロセスを用いてガラスシート３０５を製造するガラス製造システム３００内で用いられるものとしてここで説明されるが、ガラスシート３０５を延伸する任意のガラス製造システム内で各牽引ローラ装置４４０、５４０、６４０および７４０を使用し得ることを理解されたい。従って、本発明の牽引ローラ装置４４０、５４０、６４０および７４０は、限定された手法に解釈されるべきではない。

図３を参照すると、本発明により、フュージョンプロセスおよび新たな牽引ローラ装置４４０、５４０、６４０または７４０を用いてガラスシート３０５を製造している、例示のガラス製造システム３００の概略図が図示されている。ガラス製造システム３００は、溶解槽３１０、清澄槽３１５、混合槽３２０（例えば、攪拌チャンバ３２０）、送出槽３２５（例えば、ボウル３２５）、 成形槽３３５（例えば、アイソパイプ３３５）、牽引ローラ装置４４０、５４０、６４０または７４０およびＴＡＭ３５０を含んでいる。

溶解槽３１０ではガラスバッチ材料が矢印３１２で示すように導入され、溶解されて溶融ガラス３２６を形成する。清澄槽３１５（例えば、清澄管３１５）は、溶解槽３１０から溶融ガラス３２６（この時点では図示なし）を受け入れる高温の処理領域を有し、ここで気泡が溶融ガラス３２６から除去される。清澄槽３１５は、清澄器−攪拌チャンバ接続管３２２によって混合槽３２０（例えば、攪拌チャンバ３２０）に接続される。さらに、混合槽３２０は攪拌チャンバ−ボウル接続管３２７によって送出槽３２５に接続される。送出槽３２５は溶融ガラス３２６を、下降管３３０を通して入口３３２から成形槽３３５（例えば、アイソパイプ３３５）内へと送出する。成形槽３３５は、溶融ガラス３２６を受け入れる開口部３３６を含み、溶融ガラス３２６は、トラフ３３７へと流れ込んだ後に溢れ出し、２つの側面３３８ａおよび３３８ｂを下降して、底部３３９として知られる位置で融合する。底部３３９は、２つの側面３３８ａおよび３３８ｂが合流する位置であり、２つの溢れ出た溶融ガラス３２６の壁はここで再結合（例えば、再融合）して牽引ローラ装置４４０、５４０、６４０または７４０により下方に延伸され、ガラスシート３０５が形成される。その後、延伸されたガラスシート３０５はＴＡＭ３５０を用いて罫書きされ、個別のガラスシート片３５５に分割される。

ガラス製造システム３００、特に前述の構成要素３１０、３１５、３２０、３２５、３３５および３５０は、互いに接続され、新たな牽引ローラ装置４４０、５４０、６４０および７４０が従来の牽引ローラ装置１４０を顕著に改良したものであること以外は、図１に示したガラス製造システム１００に関して上述した対応する構成要素１１０、１１５、１２０、１２５、１３５および１５０と同様に機能する。後述するように、新たな牽引ローラ装置４４０、５４０、６４０および７４０は、ガラスシート３０５の横方向に延伸する張力および／または下方向に延伸するシート張力の一貫性を制御および改善するために使用し得るように構成され、この一貫性によって、製造されるガラスシート３０５のガラス残留応力を低減し、ガラスの平坦度を改善する。具体的には、牽引ローラ装置４４０、５４０、６４０および７４０を用いることにより、ガラスシート３０５（リボン３０５としても知られる）が粘弾性変形を起こしている領域において、横方向延伸張力および／または下方向延伸シート張力の一貫性を制御および改善することができる。この領域は、ガラスシート３０５の製品としての応力および平坦度が定まる硬化領域として画定される。残念なことに、従来の牽引ローラ装置１４０は、ガラスシート１０５の横方向延伸張力を制御できるようには構成されていなかった。また、従来の牽引ローラ装置１４０は、複数のフラットローラを一定スピードで駆動することにより生じる、ワインドアップ（wind-up）力として知られる著しい瞬間的な力の変化を引き起こす。さらに、従来の牽引ローラ装置１４０は、シートの切断作業に起因するリボンの荷重の変化に影響される可能性があり、この影響でシャフトの撓みが変化することにより横方向延伸力が変化し易く、また、製品の平坦度および応力が一貫性のないものとなる可能性がある。しかしながら、新たな牽引ローラ装置４４０、５４０、６４０および７４０では、ガラスシート３０５製造中に下方向延伸張力を調整または一定に保持すると同時に、所望の任意レベルでガラスシート３０５の横方向延伸張力を制御および調整することができる。各牽引ローラ装置４４０、５４０、６４０および７４０に関する詳解を図４〜７と関連付けて以下に記述する。

図４Ａ〜４Ｈを参照すると、本発明の第１の実施形態により構成される牽引ローラ装置４４０に関連するいくつかの図が示されている。図４Ａに示すように、牽引ローラ装置４４０は、第１片持ち切り株状駆動ローラ対４４２、第２片持ち切り株状駆動ローラ対４４４および制御装置４４６（コンピュータ４４６、プログラマブル論理制御装置４４６など）を含む（注：図４Ａは正確な縮尺ではない）。装置４４６が２つの切り株状駆動ローラ対４４２および４４４を制御して、ガラスシート３０５の第１エッジ部分３０５ａを第１切り株状駆動ローラ対４４２に関連する２つの鉛直下向き傾斜ローラ４５０ａおよび４５０ｂ間で延伸し、ガラスシート３０５の反対側の第２エッジ部分３０５ｂを第２切り株状駆動ローラ対４４４に関連する２つの鉛直下向き傾斜ローラ４５２ａおよび４５２ｂ間で延伸する（図４Ｅ参照）。ガラスシート３０５に下方向延伸張力の他、横方向延伸張力を生じさせるため、切り株状ローラ対は鉛直下向きに傾斜させる。これらの例では、２つの切り株状駆動ローラ対４４２および４４４を上向き傾斜で設置することはなく、というのは、ガラスシート３０５を変形させ圧力を加え得る望ましくない圧縮力をガラスシート３０５に亘って生じさせる可能性があるためである。さらに、処理条件によっては、一方の側のローラ４５０ａおよび４５０ｂを、他方の側のローラ４５２ａおよび４５２ｂとは異なったやり方で下向き傾斜させることが望ましいことがあり得る（注：図７Ａ〜７Ｂに関して論じられる牽引ローラ装置７４０は、鉛直下向き傾斜ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂを備えず、代わりに水平ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂを有している）。

さらに、ガラスシート３０５を横断する平均の横方向延伸張力４４８を制御（調整）するために、（エアシリンダや他の種類の位置決めアクチュエータのような自動ポジショナを伴った）装置４４６または代わりの単純な手動の機構を用いて、鉛直下向き傾斜ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂの下向き傾斜配置を調整してもよい（テストされた例示の牽引ローラ装置４４０に対する好ましい下向き傾斜角度“ｘ”が１．５°の範囲内であった、図４Ｂの実験結果を参照のこと）（注：この横方向延伸張力の制御は、牽引ローラアセンブリ６４０に関連する下向き傾斜ローラ６０６ａ、６０６ｂ、６０８ａおよび６０８ｂに対しても当てはまる）。粘弾性のガラスシート３０５が位置する硬化領域内で横方向延伸張力４４８ａおよび下方向延伸張力４４８ｂを含む張力効果を管理する牽引ローラ装置４４０の能力は、ガラスシート３０５を所望の厚さに延伸すると同時にガラスシート３０５の平坦度を改善しかつガラスシート３０５内部の残留応力を低減するのに非常に有用であろう。また、アイソパイプ３３５において端部から端部へと送られるガラスにはその粘度に違いが生じ得るため、個別に駆動および制御される切り株状ローラ対４４２および４４４によれば、アイソパイプ３３５が原因となって起こり得るガラス粘度のこの内在するアンバランスに対応することができる。さらに、牽引ローラ装置４４０はローラの耐用期間に亘ってガラス張力４４８ａおよび４４８ｂの調整を可能とし得る構造を有し、このことはダウンドロープロセスを安定させる助けとなり得、また下向き傾斜ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂの耐用期間を著しく延長させる。

所望であれば、鉛直下向き傾斜ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂを既定の外向き角度を有するように設置することも可能である。外向き角度とは、ガラスシート３０５の主表面３０５ｃおよび３０５ｄに対して下向き傾斜ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂの各面をそれぞれ設置したときの水平角θである（図４Ｃ参照）（注：図７Ａ〜７Ｂに関して論じられる牽引ローラ装置７４０は、水平ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂを有し、所望であればこれらの特定のローラを既定の外向き角度を有するように設置することもできる）。所望の外向き角度θを有するように鉛直下向き傾斜ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂを位置決めすると、ガラスシート３０５を横断して生じる横方向延伸力４４８ａの量の制御をさらに助けることができるであろう。外向き角度θが正であれば、好ましい横方向延伸張力４４８が生成される（テストされた例示の牽引ローラ装置４４０が有していた、事実上フラットローラの接触角度である外向き角度が、０．００７ｍｍ／ｍｍ（０．００７インチ／インチ）の範囲であった、図４Ｄの外向き角度に対する張力の実験結果を参照のこと）。逆に、外向き角度θが負であれば、ガラスシート３０５に亘って圧縮力を生じさせ、このような力はガラスシート３０５を変形させて圧力を加えることになるため好ましくない（注：図４Ｃは正の外向き角度θを有する牽引ローラ装置４４０を示している）。牽引ローラ装置４４０は、所望の外向き角度θへの調整を、手動（好適）または例えばエアシリンダや他の種類の位置決めアクチュエータを用いて自動（可能）で行うことができるように構成することができる。当然のことながら、下向き傾斜ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂのフラットローラはガラスシート１２６の廃棄部分の上を通ることが多く、この廃棄部分は厚さが先細りしていることが多い。このようにガラスが先細りしていると、下向き傾斜ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂで生成される横方向延伸張力のレベルは一般に減少する。しかしながら、外向き角度θを調整する能力は、この先細りによる影響を相殺して所望の高レベルの横方向延伸張力を保つのに有用である（注：後述する牽引ローラ装置７４０は水平ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂを有し、これらのローラもまたガラスシート１２６の廃棄部分を通ることが多い）。

この牽引ローラ装置４４０（および他の後述する牽引ローラアセンブリ５４０、６４０および７４０）において、当然のことながら各モータはサーボモータでもよく、各ローラを駆動するためにギアボックスを用いてもよいし用いなくてもよい。サーボモータはトルクおよび／またはスピードの計測値を装置４４６（例えば、プログラマブル論理制御装置４４６）にフィードバックすることができ、その後この計測値を用いて制御装置４４６が所望の制御方式を実施する（個々の制御方式については次に論じる）。代替として、制御装置４４６は、可変周波数駆動のような他の種類のモータ制御装置と相互作用して各モータのスピードおよび／またはトルクを制御することができる。この場合には、トルクセンサおよび／またはスピードセンサを用いて計測することになり、これらのセンサを各モータ／ギアボックス／ローラ間の軸とインラインで結合させることができる。さらに、この牽引ローラ装置４４０（および他の後述する牽引ローラアセンブリ５４０、６４０および７４０）では、張力装置を用いてガラスシート３０５の横方向延伸張力４４８ａを計測または間接的に計測することも可能であり、そうすることで制御装置４４６は、延伸工程中の横方向張力４４８ａを制御するために、機械装置と相互作用してローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂが所望の下向き傾斜角度を有するようにその位置を調整することができる（注：横方向張力４４８ａを制御するため、ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂが所望の下向き傾斜角度を有するように手動または自動で調整することもできる）。例えば、横方向延伸張力装置は、第１および第２の切り株状駆動ローラ対４４２および４４４の取付け／支持構造物に設置されたロードセルや類似の装置でもよい（注：明瞭にするため、牽引ローラアセンブリ４４０、５４０、６４０および７４０の個々のローラを保持するブラケット／支持体は図示しなかった）。

動作時、装置４４６は、いくつかの制御方式のうちのいずれかを実施し、２つの切り株状駆動ローラ対４４２および４４４の速度および／またはトルクを制御することによって、ガラスシート３０５の下方向延伸張力４４８ｂを効果的に制御することができる。図４Ｅ〜４Ｆはある例示の制御方式の説明を補助するために与えられたものであり、この制御方式は牽引ローラアセンブリ４４０を用いて実施され、ガラスシート３０５の下方向延伸張力４４８ｂを効果的に制御／調整することができる。この事例において装置４４６（例えば、プログラマブル論理制御装置４４６）は、下向き傾斜ローラ４５０ａおよび４５２ａに作動的に接続されたモータ４５４ａおよび４５６ａの速度（１分間当たりの回転数）を制御し、さらに他方の下向き傾斜ローラ４５０ｂおよび４５２ｂに作動的に接続されたモータ４５４ｂおよび４５６ｂのトルクを制御する。特に、装置４４６は、規定の角速度で作動するようにマスターモータ４５４ａおよび４５６ａを制御し、その後マスターモータ４５４ａおよび４５６ａのトルクをモニターして、スレーブモータ４５４ｂおよび４５６ｂのトルクを、対応するマスターモータ４５４ａおよび４５６ａの計測されたトルクの既定パーセントに適合するように制御することができる。例えば、装置４４６は、モニターしたマスターモータ４５４ａおよび４５６ａのトルクの５０〜１００％のトルクを出力するように、スレーブモータ４５４ｂおよび４５６ｂを制御することができる。所望であれば、いかなる作業の非対称性をも考慮に入れて、装置４４６は一方のマスターモータ４５４ａを、他方のマスターモータ４５６ａとは異なる速度で作動させることもできる。

牽引ローラ装置４４０を用いて実施され、ガラスシート３０５の下方向延伸張力４４８ｂを効果的に制御／調整することができる別の例示の制御方式について、図４Ｅおよび４Ｇを用いて次に説明する。この事例において装置４４６（例えば、プログラマブル論理制御装置４４６）は、４つの下向き傾斜ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂに作動的に接続された４つのモータ４５４ａ、４５４ｂ、４５６ａおよび４５６ｂの速度（１分間当たりの回転数）を制御する。特に、装置４４６は、４つの下向き傾斜ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂの間でガラスシート３０５を延伸している間、下方向延伸張力４４８ｂを制御／調整するために、４つのモータ４５４ａ、４５４ｂ、４５６ａおよび４５６ｂが同じ設定速度を有するように制御する。所望であれば、いかなる作業の非対称性をも考慮に入れて、装置４４６は一方の側のモータ４５４ａおよび４５４ｂを、他方の側に位置するモータ４５６ａおよび４５６ｂとは異なる速度で作動させることもできる。さらに、ローラの形状における違いを相殺するために、ガラスシート３０５のいずれかの側のモータの速度を異なる制御速度に設定することもできる（例えば、モータ４５４ａをモータ４５４ｂと異なる速度で作動させてもよい）。この一定速度の制御方式は、ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂの形状／サイズが少し変化するだけでワインドアップ力をいくらか生じさせるという点で、欠点を１つ有している。しかしながら、この一定速度の制御方式は実施が容易であり、またいくつかの用途では許容できる可能性がある。これに対し図４Ｆに関連する制御方式は、その制御システムが、ローラとローラの間に働くワインドアップを排除し、このような望ましくない変化を防ぐため、好適な方式である。

牽引ローラ装置４４０を用いて実施され、ガラスシート３０５の下方向延伸張力４４８ｂを効果的に制御／調整すると同時にローラとローラの間に働くワインドアップを排除することができるさらに別の例示の制御方式について、図４Ｈを用いて次に説明する。この事例において装置４４６（例えば、プログラマブル論理制御装置４４６）は、２つの下向き傾斜ローラ４５０ａおよび４５２ａに作動的に接続された２つのモータ４５４ａおよび４５６ａの速度（１分間当たりの回転数）を制御する一方で、モータを備えていない（または、例えばクラッチシステムによってモータが切られた）他方の２つの下向き傾斜ローラ４５０ｂおよび４５２ｂを自由に回転またはアイドリングさせる。特に、装置４４６は、４つの下向き傾斜ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂの間でガラスシート３０５を延伸している間、下方向延伸張力４４８ｂを制御／調整するために、２つのモータ４５４ａおよび４５６ａが同じ設定速度を有するように制御する。所望であれば、いかなる作業の非対称性をも考慮に入れて、装置４４６は一方の側のモータ４５４ａを、他方の側に位置するモータ４５６ａとは異なる速度で作動させることもできる。この制御方式は、簡単かつ低コストであるため望ましく、またいくつかの用途では許容できる性能を可能とし得る。

牽引ローラ装置４４０は、従来の牽引ローラ装置１４０と比べていくつか利点を有している。例えば、第１および第２の切り株状駆動ローラ対４４２および４４４は、（１）横方向延伸張力４４８ａを調整してガラスシート３０５における応力および歪みを低減させること、および（２）ローラのワインドアップ力を排除または減少させること、を事実上可能とする。当然のことながら、牽引ローラ装置４４０は、任意の対のエッジローラ４５８および４６０、および／または任意の対の切り株状アイドリングローラ４６２および４６４をさらに含んでもよい（図４Ｅ参照）。

図５Ａ〜５Ｅを参照すると、本発明の第２の実施形態により構成される牽引ローラ装置５４０に関連するいくつかの図が示されている。図５Ａに示すように、牽引ローラ装置５４０は、最初に説明した牽引ローラ装置４４０に関連する構成要素、すなわち第１片持ち切り株状駆動ローラ対４４２、第２片持ち切り株状駆動ローラ対４４４および制御装置４４６（コンピュータ４４６、プログラマブル論理制御装置４４６など）に加え、新たな牽引ローラアセンブリ５００を含む（注：図５Ａは正確な縮尺ではない）。牽引ローラアセンブリ５００は、第１牽引ローラ５０２（必要に応じて圧縮可能な耐熱性ローラカバーで被覆された２つの端部５０２ａおよび５０２ｂを有する）および第２牽引ローラ５０４（必要に応じて圧縮可能な耐熱性ローラカバーで被覆された２つの端部５０４ａおよび５０４ｂを有する）を含み、これらはガラスシート３０５を横断して延在し、ガラスシート３０５のエッジ３０５ａおよび３０５ｂを延伸する。装置４４６は、牽引ローラアセンブリ５００、第１片持ち切り株状駆動ローラ対４４２および第２片持ち切り株状駆動ローラ対４４４を操作して下方向延伸シート張力４４８ｂの一貫性を制御および改善し、この一貫性によって残留応力を低減し、ガラスシート３０５製造中のガラスの平坦化を改善する。牽引ローラアセンブリ５００を加えることにより、リボン内の別々の組合せの下方向延伸張力４４８ｂおよび４４８ｃを制御する能力がさらに生まれる。例えば、切り株状ローラ対４４２および４４４は、アイソパイプ３３５とこれらのローラ対との間に位置するリボンの下方向延伸張力４４８ｂを制御することが可能であり、また牽引ローラアセンブリ５００は、切り株状ローラ対４４２および４４４とこれらとの間に位置するリボンの下方向延伸張力４４８ｃを制御することができる。装置４４６は、いくつかの制御方式のうちのいずれかを実施し、牽引ローラアセンブリ５００および／または２つの下向き傾斜切り株状駆動ローラ対４４２および４４４の、速度、外向き角度、下向き傾斜角度および／またはトルクを制御することによって、ガラスシート３０５の下方向延伸張力４４８ｂおよび４４８ｃを効果的に制御することができる。いくつかの例示の制御方式について、図５Ｂ〜５Ｅに関して次に詳述する。

牽引ローラ装置５４０を用いて実施され、ガラスシート３０５の下方向延伸張力４４８ｂおよび４４８ｃを効果的に制御／調整することができる例示の制御方式について、図５Ｂ〜５Ｃを用いて次に説明する。この事例において装置４４６（例えば、プログラマブル論理制御装置４４６）は、第１牽引ローラ５０２に作動的に接続されたマスターモータ５０６の速度（１分間当たりの回転数）を制御し、さらに第２牽引ローラ５０４に作動的に接続されたスレーブモータ５０８のトルクを制御し、その後、第１および第２の切り株状駆動ローラ対４４２および４４４の下向き傾斜ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂに作動的に接続されたスレーブモータ４５４ａ、４５４ｂ、４５６ａおよび４５６ｂからのトルク出力を制御する。特に、装置４４６は、規定の角速度で作動するようにマスターモータ５０６を制御し、その後マスターモータ５０６のトルクをモニターして、スレーブモータ５０８、４５４ａ、４５４ｂ、４５６ａおよび４５６ｂのトルクを、マスターモータ５０６の計測されたトルクの既定パーセントに適合するように制御することができる。例えば、装置４４６は、モニターしたマスターモータ５０６のトルクの５０〜１００％のトルクを出力するようにスレーブモータ５０８を制御し、さらに、モニターしたマスターモータ５０６のトルクの０〜１０％のトルクを出力するようにスレーブモータ４５４ａ、４５４ｂ、４５６ａおよび４５６ｂを制御することができる。

牽引ローラ装置５４０を用いて実施され、ガラスシート３０５の下方向延伸張力４４８ｂおよび４４８ｃを効果的に制御／調整することができる別の例示の制御方式について、図５Ｂおよび５Ｄを用いて次に説明する。この事例において装置４４６（例えば、プログラマブル論理制御装置４４６）は、第１牽引ローラ５０２に作動的に接続されたマスターモータ５０６の速度（１分間当たりの回転数）を制御し、さらに第１および第２の切り株状駆動ローラ対４４２および４４４の下向き傾斜ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂに作動的に接続されたスレーブモータ４５４ａ、４５４ｂ、４５６ａおよび４５６ｂからのトルク出力を制御する。特に、装置４４６は、規定の角速度で作動するようにマスターモータ５０６を制御し、その後マスターモータ５０６のトルクをモニターして、スレーブモータ４５４ａ、４５４ｂ、４５６ａおよび４５６ｂのトルクを、マスターモータ５０６の計測されたトルクの既定パーセントに適合するように制御することができる。例えば、装置４４６は、モニターしたマスターモータ５０６のトルクの０〜１０％のトルクを出力するように、スレーブモータ４５４ａ、４５４ｂ、４５６ａおよび４５６ｂを制御することができる。このように第２牽引ローラ５０４はモータを有していないが、（所望であれば）第２牽引ローラ５０４の軸受摩擦を相殺するのに十分なだけのトルクを適用するモータを第２牽引ローラ５０４が有してもよい。

牽引ローラ装置５４０を用いて実施され、ガラスシート３０５の下方向延伸張力４４８ｂおよび４４８ｃ、および横方向延伸張力４４８ａの変動を効果的に制御／調整することができるさらに別の例示の制御方式について、図５Ｂおよび５Ｅを用いて次に説明する。この事例において装置４４６（例えば、プログラマブル論理制御装置４４６）は、第１および第２の牽引ローラ５０２および５０４に作動的に接続されたマスターモータ５０６および５０８の速度（１分間当たりの回転数）を制御し、さらに第１および第２の切り株状駆動ローラ対４４２および４４４の下向き傾斜ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂに作動的に接続されたスレーブモータ４５４ａ、４５４ｂ、４５６ａおよび４５６ｂからのトルク出力を制御する。特に、装置４４６は、規定の角速度で作動するようにマスターモータ５０６および５０８を制御し、その後マスターモータ５０６および５０８のトルクをモニターして、スレーブモータ４５４ａ、４５４ｂ、４５６ａおよび４５６ｂのトルクを、マスターモータ５０６および５０８の計測されたトルクの平均値の既定パーセントに適合するように制御することができる。例えば、装置４４６は、モニターした２つのマスターモータ５０６および５０８のトルクの平均値の０〜１０％のトルクを出力するように、スレーブモータ４５４ａ、４５４ｂ、４５６ａおよび４５６ｂを制御することができる。この特定の制御方式は、ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａ、４５２ｂ、５０２ａ、５０２ｂ、５０４ａおよび５０４ｂの形状／サイズが少し変化することから生じ得る、ローラのワインドアップ力における望ましくない変化を避けられない可能性があるという点で、欠点を１つ有している（注：これは、牽引ローラ装置５４０が図５Ｃに関して上述した制御方式を実施するときには問題ではない）。最後に、これも当然のことであるが、牽引ローラ装置５４０は任意の一対のエッジローラ４５８および４６０をさらに含んでもよい（図５Ｂ参照）。

実際、牽引ローラ装置５４０を用いて実施し得る制御方式は種々多数存在する。例えば、追加の制御方式としては、下方のローラ５０２および５０４を一定の角速度で操作し、かつ上方の切り株状ローラ対４４２および４４４を一定の角速度で操作するものがある。安定した動作のために、下方の駆動ローラ５０２および５０４を上方の切り株状ローラ対４４２および４４４よりも若干早いスピードにセットすることができる。この方式は他の方式ほど好ましくないと思われ、またローラがより磨耗することになり得るが、一定速度での配備および操作は容易であり、またある用途には適している可能性もある。別の制御方式として、１つの下方ローラ５０２をリボンの片側で一定速度にて駆動し、他方の下方ローラ５０４をリボンの反対側でアイドリングさせるものが考えられる。また、上方の切り株状ローラ対４４２および４４４を、トルクを制御する代わりに同様に速度を制御したりアイドリングさせたりしてもよい。アイドリング機能は電磁クラッチを用いて達成し得る。一部のローラをアイドリングさせることにより本発明の利点のいくつかが実現され、いくつかの用途にはこの方式が適している可能性もある。

牽引ローラ装置５４０は、従来の牽引ローラ装置１４０と比べていくつか利点を有している。例えば、第１および第２の切り株状駆動ローラ対４４２および４４４は、（１）横方向延伸張力４４８ａを調整してガラスシート３０５における応力および歪みを低減させること、（２）ローラのワインドアップ力を減少させ、またできる限り排除すること、および（３）ガラスシート３０５が循環している間、横方向延伸張力４４８ａの変化を減少させること、を事実上可能とする。さらに、牽引ローラアセンブリ５００はいくつかの利点を有し、（例えば）（１）ＴＡＭ３５０がガラスシート３０５に罫書きする際、および罫書きされたガラスシート３０５がより小さいガラスシート３５５に分割される際に、ガラスシートの変化し易い重量を吸収すること、（２）より冷たい牽引ローラ５０２および５０４が、ガラスシート３０５製造中の横方向延伸張力４４８ａの循環をより少なくすること、および（３）牽引ローラ５０２および５０４が低い位置に設置されているため、２つの切り株状駆動ローラ対４４２および４４４が位置している硬化領域内のガラスシート３０５に与える影響が少ないこと、が挙げられる。牽引ローラアセンブリ５００の別の利点は、横方向延伸力の変動をもたらす、ガラスシートを切断する際に生じる可変の牽引力を、ガラスリボンのより冷却された部分へと移動させることである。これにより、第１および第２の切り株状駆動ローラ対４４２および４４４の状態はより一定となり、このことは、典型的に、これらの構成要素が、製品の応力や平坦度が影響を受け得る粘弾性ガラス温度のところの近傍に位置しているため望ましいことである。さらに、牽引ローラアセンブリ５００の低温条件は、可変する荷重を可変の横方向延伸張力に移動させてしまうシャフトの柔軟性を低下させることになる。最も孤立させるためには、牽引ローラ装置５００はＴＡＭ３５０のできるだけ近くに位置づけられることになる。

さらに、牽引ローラ装置５４０を用いて、ガラスシート３０５上にＴＡＭ３５０から２つの切り株状駆動ローラ対４４２および４４４に向かって亀裂が生じる「クラックアウト」事象からの回復を助けることができる。この状況では、制御装置４４６が牽引ローラ５０２および５０４のトルク損失を感知し、その後すぐにモータ４５４ａ、４５４ｂ、４５６ａおよび４５６ｂを一定の角速度で運転するように切り替える。必要に応じて、下方牽引ローラ５０２および５０４を自動的に開き、ガラスシート３０５を再び下方ローラ５０２および５０４に通すのを助けるようにしてもよい。また、ガラスシート３０５が再び適切に延伸されると、制御装置４４６（あるいは、所望であれば手動手段）を用いて前述の制御方式の１つに戻すように切り替えることができる。

図６Ａ〜６Ｄを参照すると、本発明の第３の実施形態により構成される牽引ローラ装置６４０に関連するいくつかの図が示されている。図６Ａに示すように、牽引ローラ装置６４０は、最初に説明した牽引ローラ装置４４０に関連する構成要素、すなわち第１片持ち切り株状駆動ローラ対４４２、第２片持ち切り株状駆動ローラ対４４４および制御装置４４６（コンピュータ４４６、プログラマブル論理制御装置４４６など）に加え、第３および第４片持ち切り株状駆動ローラ対６０２および６０４を含む（注：図６Ａは正確な縮尺ではない）。この実施形態において、第３片持ち切り株状駆動ローラ対６０２は、第１片持ち切り株状駆動ローラ対４４２の真下に位置し、ガラスシート３０５の第１エッジ部分３０５ａをその間で延伸する２つの鉛直下向き傾斜ローラ６０６ａおよび６０６ｂを有する。同様に、第４片持ち切り株状駆動ローラ対６０４は、第２片持ち切り株状駆動ローラ対４４４の真下に位置し、ガラスシート３０５の反対側の第２エッジ部分３０５ｂをその間で延伸する２つの鉛直下向き傾斜ローラ６０８ａおよび６０８ｂを有する。装置４４６は、４つの片持ち切り株状駆動ローラ対４４２、４４４、６０２および６０４を、横方向延伸張力４４８ａおよび４４８ｄ、および下方向延伸シート張力４４８ｂおよび４４８ｃの一貫性を制御および改善するような手法で操作し、この一貫性によって残留応力を低減し、ガラスシート３０５製造中のガラスの平坦化を改善する。下方切り株状ローラ対６０２および６０４を加えることにより、リボン内の別々の組合せの横方向延伸張力４４８ａおよび４４８ｄ、および下方向延伸張力４４８ｂおよび４４８ｃを制御する能力がさらに生まれる。例えば、上方の切り株状ローラ対４４２および４４４は、アイソパイプ３３５とこれらのローラ対との間に位置するリボンの横方向延伸張力４４８ａおよび下方向延伸張力４４８ｂを制御することが可能であり、また下方の切り株状ローラ対６０２および６０４は、上方切り株状ローラ対４４２および４４４とこれらとの間に位置するリボンの横方向延伸張力４４８ｄおよび下方向延伸張力４４８ｃを制御することができる。装置４４６は、いくつかの制御方式のうちのいずれかを実施し、４つの切り株状駆動ローラ対４４２、４４４、６０２および６０４の速度、外向き角度、下向き傾斜角度および／またはトルクを制御することによって、ガラスシート３０５の横方向延伸張力４４８ａおよび４４８ｄ並びに下方向延伸張力４４８ｂおよび４４８ｃの変動を効果的に制御することができる（注：処理条件によっては、ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａ、４５２ｂ、６０６ａ、６０６ｂ、６０８ａおよび６０８ｂの１つまたは複数を異なるやり方で外向きまたは下向きに傾斜させることが望ましいこともあり得る）。いくつかの例示の制御方式を、図６Ｂ〜６Ｃに関して次に詳述する。

牽引ローラ装置６４０を用いて実施され、ガラスシート３０５の横方向延伸張力４４８ａおよび４４８ｄ、および下方向延伸張力４４８ｂおよび４４８ｃを効果的に制御／調整することができる例示の制御方式について、図６Ｂ〜６Ｃを用いて次に説明する。この事例において装置４４６（例えば、プログラマブル論理制御装置４４６）は、下向き傾斜ローラ６０６ａおよび６０８ａに作動的に接続されたマスターモータ６１０ａおよび６１２ａの速度（１分間当たりの回転数）を制御し、さらに下向き傾斜ローラ６０６ｂおよび６０８ｂに作動的に接続されたスレーブモータ６１０ｂおよび６１２ｂのトルクを制御し、その後、第１および第２の切り株状駆動ローラ対４４２および４４４の下向き傾斜ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂに作動的に接続されたスレーブモータ４５４ａ、４５４ｂ、４５６ａおよび４５６ｂからのトルク出力を制御する。特に、装置４４６は、規定の角速度で作動するようにマスターモータ６１０ａおよび６１２ａを制御し、その後マスターモータ６１０ａおよび６１２ａのトルクをモニターして、スレーブモータ６１０ｂ、６１２ｂ、４５４ａ、４５４ｂ、４５６ａおよび４５６ｂのトルクを、マスターモータ６１０ａおよび６１２ａの計測されたトルクの既定パーセントに適合するように制御することができる。例えば、装置４４６は、モニターしたマスターモータ６１０ａおよび６１２ａそれぞれのトルクの５０〜１００％のトルクを出力するようにスレーブモータ６１０ｂおよび６１２ｂを制御し、さらに、モニターしたマスターモータ６１０ａのトルクの０〜１０％のトルクを出力するようにスレーブモータ４５４ａおよび４５４ｂを制御し、かつ、モニターしたマスターモータ６１２ａのトルクの０〜１０％のトルクを出力するようにスレーブモータ４５６ａおよび４５６ｂを制御することができる。所望であれば、いかなる作業の非対称性をも考慮に入れて、装置４４６は一方のマスターモータ６１０ａを、他方のマスターモータ６１２ａとは異なる速度で作動させることもできる。

牽引ローラ装置６４０を用いて実施され、ガラスシート３０５の横方向延伸張力４４８ａおよび４４８ｄ、および下方向延伸張力４４８ｂおよび４４８ｃを効果的に制御／調整することができる別の例示の制御方式について、図６Ｂおよび６Ｄを用いて次に説明する。この事例において装置４４６（例えば、プログラマブル論理制御装置４４６）は、下向き傾斜ローラ６０６ａ、６０６ｂ、６０８ａおよび６０８ｂに作動的に接続されたマスターモータ６１０ａ、６１０ｂ、６１２ａおよび６１２ｂの速度（１分間当たりの回転数）を制御し、さらに第１および第２の切り株状駆動ローラ対４４２および４４４の下向き傾斜ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂに作動的に接続されたスレーブモータ４５４ａ、４５４ｂ、４５６ａおよび４５６ｂからのトルク出力を制御する。特に、装置４４６は、規定の角速度で作動するようにマスターモータ６１０ａ、６１０ｂ、６１２ａおよび６１２ｂを制御し、その後マスターモータ６１０ａ、６１０ｂ、６１２ａおよび６１２ｂのトルクをモニターして、スレーブモータ４５４ａ、４５４ｂ、４５６ａおよび４５６ｂのトルクを、マスターモータ６１０ａ、６１０ｂ、６１２ａおよび６１２ｂの計測されたトルクの平均値の既定パーセントに適合するように制御することができる。例えば、装置４４６は、２つのモニターしたマスターモータ６１０ａおよび６１０ｂのトルクの平均値の０〜１０％のトルクを出力するようにスレーブモータ４５４ａおよび４５４ｂを制御し、その後、２つのモニターしたマスターモータ６１２ａおよび６１２ｂのトルクの平均値の０〜１０％のトルクを出力するようにスレーブモータ４５６ａおよび４５６ｂを制御することができる。所望であれば、いかなる作業の非対称性をも考慮に入れて、装置４４６は一方の側のマスターモータ６１０ａおよび６１０ｂを、他方の側に位置するマスターモータ６１２ａおよび６１２ｂとは異なる速度で作動させることもできる。

実際、牽引ローラ装置６４０を用いて実施し得る制御方式は種々多数存在する。例えば、追加の制御方式としては、下方の切り株状ローラ対６０２および６０４を一定の角速度で操作し、かつ上方の切り株状ローラ対４４２および４４４を一定の角速度で操作するものがある。安定した動作のために、下方の切り株状ローラ対６０２および６０４を上方の切り株状ローラ対４４２および４４４よりも若干早いスピードにセットすることができる。この方式は他の方式ほど好ましくないと思われ、またローラがより磨耗することになり得るが、一定速度での配備および操作は容易であり、またある用途には適している可能性もある。別の制御方式として、１つの下方ローラ６０６ａ／６０８ａをリボンの片側で一定速度にて駆動し、他方の下方ローラ６０６ｂ／６０８ｂをリボンの反対側でアイドリングさせるものが考えられる。また、上方の切り株状ローラ対４４２および４４４を、トルクを制御する代わりに同様に速度を制御したりアイドリングさせたりしてもよい。アイドリング機能は電磁クラッチを用いて達成し得る。ローラをアイドリングさせることにより、本発明の利点のいくつかが実現されて、いくつかの用途にはこの方式が適している可能性もある。

牽引ローラ装置６４０は、従来の牽引ローラ装置１４０と比べていくつか利点を有している。例えば、第１および第２の切り株状駆動ローラ対４４２および４４４は、（１）横方向延伸張力４４８ａを調整してガラスシート３０５における応力および歪みを低減させること、（２）駆動ワインドアップ力を減少させ、またできる限り排除すること、および（３）ガラスシート３０５が循環している間、横方向延伸張力４４８ａおよび４４８ｄの変化を減少させること、を事実上可能とする。さらに、第３および第４の切り株状駆動ローラ対６０２および６０４が事実上可能とするのは、（例えば）（１）ＴＡＭ３５０がガラスシート３０５に罫書きする際、および罫書きされたガラスシート３０５がより小さいガラスシート３５５に分割される際に、ガラスシートの変化し易い重量を吸収すること、（２）より冷たい下向き傾斜ローラ６０６ａ、６０６ｂ、６０８ａおよび６０８ｂが、ガラスシート３０５製造中の横方向延伸張力４４８ａの循環をより少なくすること、および（３）下向き傾斜ローラ６０６ａ、６０６ｂ、６０８ａおよび６０８ｂが低い位置に設置されているため、２つの切り株状駆動ローラ対４４２および４４４が位置している硬化領域内のガラスシート３０５に与える影響が少ないこと、である。第３および第４の一定トルク切り株状駆動ローラ対６０２および６０４の下向き傾斜角度および外向き角度は、第１および第２の一定トルク切り株状駆動ローラ対４４２および４４４と同様の手法で調整できることに留意されたい。

さらに、牽引ローラ装置６４０を用いて、ガラスシート３０５上にＴＡＭ３５０から２つの切り株状駆動ローラ対４４２および４４４に向かって亀裂が生じる「クラックアウト」事象からの回復を助けることができる。この状況では、制御装置４４６が下方の切り株状駆動ローラ対６０２および６０４のトルク損失を感知し、その後すぐにモータ４５４ａ、４５４ｂ、４５６ａおよび４５６ｂを一定の角速度で運転するように切り替える。必要に応じて、下方牽引ローラ６０６ａ、６０６ｂ、６０８ａおよび６０８ｂを自動的に開き、ガラスシート３０５を再び下方ローラ６０６ａ、６０６ｂ、６０８ａおよび６０８ｂに通すのを助けるようにしてもよい。また、ガラスシート３０５が再び適切に延伸されると、制御装置４４６（あるいは、所望であれば手動手段）は、前述の制御方式の１つに戻すように切り替えることができる。最後に、牽引ローラ装置６４０が任意の一対のエッジローラ４５８および４６０をさらに含んでもよいことにも留意されたい（図６Ｂ参照）。

図７Ａ〜７Ｂを参照すると、本発明の第４の実施形態により構成される牽引ローラ装置７４０に関連するいくつかの図が示されている。図示のように、牽引ローラ装置７４０は、第１片持ち切り株状駆動ローラ対４４２、第２片持ち切り株状駆動ローラ対４４４および制御装置４４６（コンピュータ４４６、プログラマブル論理制御装置４４６など）を含む（注：図７Ａは正確な縮尺ではない）。装置４４６は、２つの切り株状駆動ローラ対４４２および４４４を制御することによってガラスシート３０５の下方向延伸張力４４８ｂを効果的に制御し、ガラスシート３０５の第１エッジ部分３０５ａを第１切り株状駆動ローラ対４４２に関連する２つの水平ローラ４５０ａおよび４５０ｂ間で延伸し、ガラスシート３０５の反対側の第２エッジ部分３０５ｂを第２切り株状駆動ローラ対４４４に関連する２つの水平ローラ４５２ａおよび４５２ｂ間で延伸する（図７Ｂ参照）。所望であれば、水平ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂを既定の正の外向き角度θを有するように（自動または手動のいずれかで）設置することも可能であり、これによりガラスシート３０５を横断して生じる横方向延伸力４４８ａの量を制御することができる。また、牽引ローラ装置７４０は、牽引ローラアセンブリ５００（図５Ａ参照）または第３および第４の片持ち切り株状駆動ローラ対６０２および６０４（図６Ａ参照）をさらに組み込んでもよい。さらに、牽引ローラ装置７４０は、牽引ローラ装置４４０，５４０および６４０に関して上述した制御方式のいずれかを実施することもできる。当然のことながら、牽引ローラ装置７４０は、任意の対のエッジローラ４５８および４６０、および／または任意の対の切り株状アイドリングローラ４６２および４６４（図７Ｂ参照）をさらに含んでもよい（注：所望であれば、切り株状アイドリングローラ４６２および４６４は、水平でもよく、図示のように下向き傾斜したものでなくてもよい）。

以上のように、牽引ローラ装置７４０は、必ずしも下向き傾斜ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂを有する必要はなく、水平ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂが有利な駆動配置となり得ることを示している。例えば、例示のフュージョンプロセスから生じるガラスリボンが、ガラスリボン内部の温度勾配に起因して内部張力が高い状態にある場合には、鉛直下向き傾斜ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂからの追加の横方向張力が性能に有益であるとは限らず、ここで記述した動きの小さい駆動制御方式と水平ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂからのその他の利益が、その性能に大きな影響を与えることがあり得る。

前述したことから、本発明の牽引ローラアセンブリ４４０、５４０、６４０および７４０は、ガラスシート３０５製造中に横方向延伸張力４４８ａおよび下方向延伸張力４４８ｂの両方を管理、調整、および制御する能力を有していることが分かる。これは、複数の切り株状ローラおよび／または電動の牽引ローラを使用することによって達成され、ここでは、シートを「折る」ときのロボットの相互作用や、延伸工程の結果として生じるガラスシートの総重量の変化などの外力が制御される。さらに、牽引ローラアセンブリ４４０、５４０、６４０および７４０は、ローラの直径の違い、シャフトの歪み、むらのある機械加工または磨耗などに起因する角速度の違いによって生じる、ローラの「ワインドアップ」のようなローラが誘導する力を、最小限に抑えまたは排除することができる。以下、本発明の牽引ローラ装置４４０、５４０、６４０および７４０に関する、いくつかのさらなる特徴、用途、および能力を示す。

１．新たな駆動方式の技術的利益は、横方向延伸張力４４８ａおよび下方向延伸張力４４８ｂの調整および制御を実現することである。この種の制御は、得られるガラスシート３５５の残留応力を低減する助けとなり、かつシートの平坦度を改善するため重要である。

２．事実上の工程が変わり、またガラスシート３０５が粘弾性段階であるためモニターをなし得る位置で、４つの牽引フラットローラ／ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂのトルクおよび／または速度の制御を使用するため、フュージョンパイプ３３５の下方の延伸張力バランスをここで変化させることができる。

３．４つの主要な牽引フラットローラ／ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂを個別に制御することは、速度を適合させ、表面を損傷させるその関連するワインドアップを減少させるのに有益である。かつて、このワインドアップに対処するのは非常に困難であった。というのは、４つ全ての牽引フラットローラ／ローラの圧縮可能な耐熱性ローラカバーを、切らすことなしに全く同じ規格および直径に合わせて、従来の牽引ローラ装置１４０の２つの分かれたフルレングスのローラに機械加工することは、不可能でないにせよ非常に難しいためである。結果として、従来の牽引ローラ装置１４０は表面速度の違いに悩まされ、このことが特異な磨耗や、ガラス表面の損傷や汚染を生じさせた。

４．切り株状ローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂは、その物理的大きさがガラスシート３０５の大きさに関係なく小さいため、本質的に従来技術の牽引ローラ１４２ａ、１４２ｂ、１４４ａおよび１４４ｂよりも精密な公差に合わせて機械加工することが容易である。

５．切り株状駆動ローラ対４４２および４４４を用いることで、全てのガラス製造システム３００が同じローラローラ４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａおよび４５２ｂを用いることができる。こういったことは、かつて、各サイズのプラットフォーム、またいくつかの事例では特定の延伸装置が、その特定のプロセス用に特別に設計されたローラを有していたため、不可能であった。結果として、共通の切り株状ローラ対４４２および４４４を使用すると、ローラの在庫を著しく減少させ、ローラの総コストを減少させることになる。さらに、切り株状駆動ローラ対４４２および４４４では、その挟む位置を簡単な機械的設定変更で変えることができる。これに対し、従来のフルレングスの牽引ローラ１４２および１４４では、牽引フラットローラの位置を変える必要があれば、再度製造しなければならなかった。

６．外向きの制御を使用することにより、挟んだ痕跡をビード厚の勾配に正確に適合させることができる。これは、従来のフルレングス牽引ローラ１４２および１４４を用いた場合よりも、ローラの磨耗を減少させ、ローラの耐用期間を延長し、さらにダウンタイム（および工程の混乱）を減少させる結果となる。

７．牽引ローラアセンブリ４４０、５４０、６４０および７４０は、さらに以下の有利な特徴を有している。

ａ．フラットローラからフラットローラのワインドアップの相互作用による力の循環を最小限に抑える（連続的なシャフトを排除することにより）。

ｂ．切り株状ローラの軸を下方向へ傾斜させることにより、ガラスシートの硬化領域での横方向延伸張力を操作し、製品の応力および平坦度を最適化する。

ｃ．横方向延伸張力を計測し、この計測値を用いて、最適な張力条件を設定するように下向き傾斜能力と連動させ、低応力でかつ平坦度が改善されたガラスシートを製造する。

ｄ．時間の経過とともに所望の張力に一定に保たれるよう下向き傾斜角度を調整することで、ローラの磨耗、ガラス厚の勾配の変化、およびその他の通常の変動要素を相殺する助けとなる（注：これは手動または自動システムで行うことができる）。

ｅ．ガラス製造プロセスの一貫性を向上させて、生成されるガラスシートの低応力および平坦度の維持に必要な最適なリボン条件を確約する。

ｆ．マスター／スレーブの特異な制御システムのアルゴリズム（マスター＝一定トルク／スレーブローラはマスタートルクのレベルに合わせる）を用いて切り株状ローラのモータを制御することにより、ローラとローラの間の荷重のアンバランスを排除し、より一貫した牽引力を実現し、かつ製品の応力および平坦度を改善する。

ｇ．張力計器および下向き傾斜（例えば、引込みおよび圧縮のバランス）を用いると、切り株状駆動ローラは、通常のプロセスの違い／変化による力のアンバランスを相殺し、より最適なリボン条件を生み出して、製品の応力および平坦度を改善することができる。さらに、厚さ制御を改善し、ビード質量（廃棄ガラス）を最小限に抑えることもできる。

ｈ．切り株状ローラ機構の外向き角度を調整する（切り株状ローラの軸間の水平角を変更させる）と、切り株状ローラによって生成される横方向延伸張力をさらに操作することができる。この能力は下向き傾斜角度と同様に活用することもできる。

ｉ．切り株状ローラ機構のフラットローラ／ローラの位置を調整する能力によって、フラットローラがガラスシートの厚さ勾配上で通る位置を変更し、フラットローラの水平の接触角度を変更し、そして横方向延伸張力を変化させる。この能力は下向き傾斜角度と同様に活用することもできる。

ｊ．硬化領域の十分下方の位置で第２ローラ（緩衝用ローラ）を使用する。これは連続的なシャフトを有するローラでもよいし、または切り株状駆動ローラ対でもよい（図５Ａ、６Ａ参照）。この緩衝用ローラは、シートの除去やロボットの相互作用により生じるリボンの荷重の変化を吸収し、ガラスシート３０５の粘弾性領域内の攪乱を最小限に抑える助けとなる。

ｋ．硬化領域においてリボンの張力レベルをさらに操作することを可能とし、これは応力の低減と平坦度の改善に有用となり得る。

ｌ．駆動ローラおよび緩衝用ローラの構造は、この駆動および緩衝用ローラの間に、非常に高い下向き傾斜（高張力）位置を有し得る切り株状アイドリングローラをさらに用いることを可能とする。このような切り株状アイドリングローラを追加することにより、リボンの動きが抑えられ、製品の応力が低減されることが期待される。

本発明の複数の実施形態について、添付の図面に示し、また前述の詳細な説明において説明してきたが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではなく、以下の請求項によって説明および画成されるような本発明の精神から逸脱することなしに、多数の再配置、変更および代用が可能であることを理解されたい。

３００ ガラス製造システム
３０５ ガラスシート
４４０、５４０、６４０、７４０ 牽引ローラ装置
４４２、４４４ 切り株状ローラ対
４４６ 制御装置
４４８ａ 横方向延伸張力
４４８ｂ 下方向延伸張力
４５０ａ、４５０ｂ、４５２ａ、４５２ｂ 下向き傾斜ローラ
４５４ａ、４５４ｂ、４５６ａ、４５６ｂ モータ
５００ 牽引ローラアセンブリ
６０２、６０４ 切り株状ローラ対

Claims (10)

1. ガラスシートを延伸するための牽引ローラ装置であって、該牽引ローラ装置が、
   前記ガラスシートの第１エッジ部分と係合する、鉛直下向きに傾斜した第１切り株状ローラ対、および、
   前記第１切り株状ローラ対の横断的に反対側の位置で、前記ガラスシートの反対側の第２エッジ部分と係合する、鉛直下向きに傾斜した第２切り株状ローラ対、
   を備え、
   前記ガラスシートの前記第１エッジ部分が、前記第１切り株状ローラ対に関連する２つのローラ間で延伸され、かつ前記ガラスシートの前記第２エッジ部分が、前記第２切り株状ローラ対に関連する２つのローラ間で延伸されて、前記第１および第２切り株状ローラ対の上方の前記ガラスシートにおいて鉛直の延伸張力が生成され、かつ前記第１および第２切り株状ローラ対の間の前記ガラスシートにおいて横方向張力が生成されることを特徴とする装置。
2. 前記ガラスシートにおける横方向張力を計測する横方向延伸張力装置、および、
   該計測された横方向張力に応じて、前記第１切り株状ローラ対および前記第２切り株状ローラ対の下向き傾斜配置を調整することにより、前記ガラスシートにおける前記横方向張力を手動または自動で調整する制御装置、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の牽引ローラ装置。
3. 前記ローラのそれぞれが、所望の外向き角度を有するように配置され、該外向き角度が、前記ガラスシートの主表面に対して対応するローラ面が配置されるときの水平角であることを特徴とする請求項１記載の牽引ローラ装置。
4. 前記第１および第２切り株状ローラ対の下方に配置された牽引ローラアセンブリをさらに備え、該牽引ローラアセンブリが、前記ガラスシートの前記第１エッジ部分および前記反対側第２エッジ部分をその間で延伸する２つの牽引ローラ対を有することにより、前記ガラスシートの延伸張力の制御を補助することを特徴とする請求項１記載の牽引ローラ装置。
5. ガラスシートを製造する方法であって、
   バッチ材料を溶解し前記ガラスシートを形成する工程、
   該ガラスシートを牽引ローラ装置に送出する工程、および、
   該牽引ローラ装置を用いて前記ガラスシートを延伸する工程、
   を含み、前記牽引ローラ装置が、
   第１下向き傾斜切り株状ローラ対、および、
   第２下向き傾斜切り株状ローラ対、
   を備え、前記ガラスシートの前記第１エッジ部分が、前記第１切り株状ローラ対に関連する２つのローラ間で延伸され、かつ前記ガラスシートの前記第２エッジ部分が、前記第２切り株状ローラ対に関連する２つのローラ間で延伸されて、前記第１および第２切り株状ローラ対の上方の前記ガラスシートにおいて鉛直の延伸張力が生成され、かつ前記第１および第２切り株状ローラ対の間の前記ガラスシートにおいて水平の横方向張力が生成されることを特徴とする方法。
6. 前記ガラスシートにおける横方向張力を計測する工程、
   前記第１切り株状ローラ対および前記第２切り株状ローラ対の下向き傾斜配置を調整することにより、前記ガラスシートにおける前記横方向張力を制御する工程、
   をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 前記ガラスシートにおける横方向張力を計測する工程、
   前記第１および第２切り株状ローラ対それぞれのローラの一方に作動的に接続されたマスターモータの角速度を制御し、同時に、（１）前記第１および第２切り株状ローラ対それぞれにおける他方のローラをアイドリングさせること、または（２）前記第１および第２切り株状ローラ対それぞれにおける他方のローラに作動的に接続されたスレーブモータのトルクを制御すること、のいずれかを行うことにより、前記ガラスシートにおける前記横方向張力を制御する工程、
   をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
8. 前記牽引ローラ装置が、
   前記第１切り株状ローラ対の下方に配置された第３切り株状ローラ対、
   前記第２切り株状ローラ対の下方に配置された第４切り株状ローラ対、
   をさらに備え、前記制御装置が前記第３切り株状ローラ対および前記第４切り株状ローラ対をさらに制御して、前記ガラスシートの下方の第１エッジ部分を前記第３切り株状ローラ対に関連する２つのローラ間で延伸し、かつ前記ガラスシートの下方の反対側第２エッジ部分を前記第４切り株状ローラ対に関連する２つのローラ間で延伸することを特徴とする請求項５から７いずれか１項記載の方法。
9. ガラス製造システムであって、該ガラス製造システムが、
   バッチ材料を溶解しかつ溶融ガラスを形成する少なくとも１つの槽、
   前記溶融ガラスを受け入れかつガラスシートを形成するアイソパイプ、および、
   前記ガラスシートを受け入れかつ該ガラスシートを延伸する牽引ローラ装置、
   を備え、前記牽引ローラ装置が、
   前記ガラスシートの第１エッジ部分と係合する、鉛直下向きに傾斜した第１切り株状ローラ対、および、
   前記第１切り株状ローラ対の横断的に反対側の位置で、前記ガラスシートの反対側第２エッジ部分と係合する、鉛直下向きに傾斜した第２切り株状ローラ対、
   を備え、かつ、前記ガラスシートの前記第１エッジ部分が、前記第１切り株状ローラ対に関連する２つのローラ間で延伸され、かつ前記ガラスシートの前記第２エッジ部分が、前記第２切り株状ローラ対に関連する２つのローラ間で延伸されて、前記第１および第２切り株状ローラ対の上方の前記ガラスシートにおいて鉛直の延伸張力が生成され、かつ前記第１および第２切り株状ローラ対の間の前記ガラスシートにおいて水平の横方向張力が生成されることを特徴とするシステム。
10. 前記牽引ローラ装置が、前記ガラスシートにおける横方向張力を計測する横方向延伸張力装置、および、
    該計測された横方向張力に応じて、前記第１切り株状ローラ対および前記第２切り株状ローラ対の下向き傾斜配置を調整することにより、前記ガラスシートにおける前記横方向張力を手動または自動で調整する制御装置、
    をさらに備えたことを特徴とする請求項９記載のガラス製造システム。

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