JP2016532627A - ガラス製造プロセスにおいてリボン横断張力を付与する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

ガラスリボン等の継続的に移動している材料のリボンと係合し、このガラスリボンに張力を付与するように構成されたキャスタアセンブリ。このキャスタアセンブリは、一組のキャスタアセンブリとして用いられることが出来、この場合、各組は、所定の挟持力で対向するキャスタアセンブリ同士の間にガラスリボンの両側の縁部を挟持するように構成された、両側の二対の対向するキャスタアセンブリを含む。各キャスタアセンブリは、少なくとも１つの力デバイスを含み、この場合、キャスタホイールと材料のリボンとの間の係合により、力デバイスによって生成された力に逆らってキャスタホイール取付部材が回転し、それによって張力を付与する。各キャスタアセンブリは、挟持力を変化させるように構成された第２の力デバイスを更に含むことが出来る。

Description

関連出願との相互参照

本出願は、２０１３年８月２３日に出願された米国仮特許出願第６１／８６９１３３号明細書の米国特許法第１１９条に基づく優先権を主張し、当該仮特許出願の内容に依拠し、その全体を参照によって本明細書に援用するものとする。

本開示は、広くは、材料のリボンを加工する装置及び方法に関し、より具体的には、ガラスリボンの幅方向に張力を生成する装置及び方法に関する。

ガラスシートを製造するための典型的なフュージョンダウンドロー方法では、溶融ガラスが形成体に供給され、溶融ガラスは、ガラスの分離流として形成体上を流れる。ガラスの分離流は、形成体の底部で再結合し、非常に良質の表面を有するガラスリボンを形成する。熱勾配及びその他の要因によって、ガラスリボン全体に亘って幅方向にリボンに曲げが生じる可能性がある。場合によっては、この曲げは、ガラスリボンの剛性を高めるので有用である。

しかしながら、このような曲げが軽減されると、例えば切断プロセス及び分離プロセス中に、ガラスリボンを加工することがより容易となる。

高速加工及び滑らかなリボンの運動のためには、他の原因による運動の乱れを最小限にして当該プロセスを安定化しつつ、出来るだけ悪影響を抑えてリボンに張力を継続的に付与することが可能な機構を有することが望ましい。

本明細書にて開示されるのは、継続的に移動しているガラスリボンに張力を付与する装置である。例えば、本明細書にて開示される装置は、ガラスシートの製造を目的とするダウンドローガラス製造プロセスにおいて使用されることが出来る。例えば、本明細書にて開示される装置は、フュージョンダウンドロープロセス、又は薄いフレキシブルなガラスリボンのリールトゥリール処理等の、ある場所から他の場所へガラスリボンが搬送されるその他のプロセスにおいて使用されることが出来る。この装置は、ガラスリボンの表面に係合するように構成される対向するキャスタアセンブリを含み、それによって、対向するキャスタアセンブリ同士の間にガラスリボンを挟持する。これらのキャスタアセンブリは、ガラスリボンの全体の平面と平行な方向に回転可能であり、前記ガラスリボンが延伸されている方向即ち延伸方向に対し垂直な方向に前記ガラスリボンに張力を付与する。即ち、これらのキャスタアセンブリは、ガラスリボンの幅を横断するように、前記ガラスリボンを平坦化し易い張力を生じ、それによって、ガラスリボンにおける曲げを軽減する。例えば、これらのキャスタアセンブリは、ガラスリボンの表面と係合する時に、ばねに由来する力がガラスリボンに付与されるように、ばね付勢されることが出来る。両側のキャスタアセンブリの対が採用され、ガラスリボンの両側の縁部に沿って位置決めされ、それによって、両側のキャスタアセンブリの対の間でガラスリボンの幅を横断するようにリボンに張力を生じることが出来る。これらのキャスタアセンブリは、多自由度（回転軸）を有し、張力及び挟持力の制御を可能にすることが出来る。幾つかの実施形態では、コントローラによって、予め設定された張力又は挟持力を変化させることが出来る。従って、前記予め設定された張力又は挟持力は、リボンの厚み及びリボンの曲げ等のドロー条件によって設定されることが出来る。

一態様では、ガラスシートを製造する装置が開示され、当該装置は、形成体であって、継続的に移動しているガラスリボンを生成するために該形成体から溶融ガラスが延伸される形成体と、延伸方向に関して当該形成体の下方に位置決めされたスコアリング装置と、当該スコアリング装置と当該移動しているガラスリボンとの間に配置され、当該移動しているガラスリボンと係合するように構成されたたキャスタアセンブリとを備え、当該キャスタアセンブリは、キャスタホイール取付部材と、当該キャスタホイール取付部材に回転可能に結合され、第１の回転軸周りに回転可能なキャスタホイールと、当該キャスタホイール取付部材に回転可能に結合されるフレーム部材であって、当該キャスタホイール取付部材が第２の回転軸周りに回転可能であるフレーム部材と、当該キャスタホイール取付部材を当該第２の回転軸周りに回転するように付勢する第１の力を当該キャスタホイール取付部材に印加するように構成された第１の力機構とを備え、当該第１の回転軸に垂直であり且つ当該第１の回転軸を通る平面は、当該第２の回転軸と交差する。

前記キャスタアセンブリは、前記第１の力装置に結合された駆動機構であって、前記キャスタホイール取付部材に印加される前記第１の力を変化させるように構成される駆動機構を更に備えることが出来る。幾つかの実施形態では、前記キャスタホイール取付部材は、ジンバルブロックと、当該ジンバルブロックに回転可能に結合された本体部とを備え、当該本体部は、第３の回転軸周りに回転可能である。当該第３の回転軸は、前記キャスタホイールが前記移動しているガラスリボンと係合するように構成された当該移動しているガラスリボン上の一箇所にて、当該移動しているガラスリボンと交差することが出来る。例えば、当該第３の回転軸は、非ゼロ角にて当該移動しているガラスリボンの表面と交差することが出来る。

幾つかの実施形態では、前記キャスタホイール取付部材は、前記第２の回転軸に垂直な第４の回転軸周りに回転するように構成されることが出来る。

当該装置は、前記キャスタホイール取付部材に第２の力を印加し且つ当該キャスタホイール取付部材を前記第４の回転軸周りに回転するように付勢するように構成される第２の力機構を、更に備えることが出来る。第２の駆動デバイスが当該第２の力機構に結合され、当該第２の力を変化させるように構成されることが出来る。

幾つかの実施形態では、前記キャスタアセンブリは、前記移動しているガラスリボンに関して係合位置と係合解除位置との間で移動可能であり、当該係合位置では、前記キャスタホイールは、当該移動しているガラスリボンと接触し、当該係合解除位置では、前記キャスタホイールは、当該移動しているガラスリボンと接触しない。

幾つかの実施形態では、前記フレーム部材は、前記キャスタホイールが前記ガラスリボンと係合及び係合解除するように当該フレーム部材を回転させるように構成されるベース部材に、回転可能に結合されることが出来る。他の実施形態では、当該フレーム部材は、当該キャスタホイールが当該ガラスリボンと係合及び係合解除するように当該フレーム部材を並進させるように構成されたリニアスライドに結合されることが出来る。

他の態様において、ガラスリボンを延伸する方法が開示され、当該方法は、当該ガラスリボンを形成するために形成体から溶融ガラスを流すステップであって、当該ガラスリボンが延伸方向に移動するステップと、当該ガラスリボンをキャスタアセンブリと係合させるステップとを備え、当該キャスタアセンブリは、キャスタホイール取付部材と、当該キャスタホイール取付部材に回転可能に結合され且つ第１の回転軸周りに回転可能なキャスタホイールと、当該キャスタホイール取付部材に回転可能に結合されるフレーム部材であって、当該キャスタホイール取付部材が第２の回転軸周りに回転可能であるフレーム部材と、当該キャスタホイール取付部材を当該第２の回転軸周りに回転するように付勢する第１の力を当該キャスタホイール取付部材に付与するように構成された第１の力機構とを備え、前記係合によって、当該キャスタホイール取付部材は、当該第１の力に反して当該第２の回転軸周りに回転し、当該第１の力は、それによって、前記ガラスリボンにおいて当該ガラスリボンの中心線から離れる方向に張力を形成する。

幾つかの実施形態では、前記第１の回転軸を通り且つ当該第１の回転軸に垂直な平面が、前記係合後に前記延伸方向に対して角αを成す。当該角αは、例えば、約０度から約１０度の範囲、約０度から約５度、又は約０度から約３度の範囲とすることが出来る。

前記第１の力機構は、第１の駆動デバイスに結合されることが出来、当該方法は、当該第１の駆動デバイスにより前記第１の力を変化させるステップを更に備えることが出来る。

幾つかの実施形態では、前記キャスタホイール取付部材は、ジンバルブロック及び本体部を備え、当該本体部は、当該ジンバル部に結合され、当該ジンバルブロックに対して第３の回転軸周りに回転可能である。

前記キャスタアセンブリは、前記キャスタホイール取付部材を前記第２の回転軸に垂直な第４の回転軸周りに回転するべく第２の力を印加するように構成された、第２の力機構を更に備えることが出来る。

前記キャスタアセンブリは、前記第２の力機構に結合される第２の駆動デバイスを更に備えることが出来、当該方法は、前記第２の力を変化させるために当該第２の駆動デバイスを使用するステップを更に備える。

当該方法は、前記キャスタホイールによって前記ガラスリボンに対して付与される垂直方向の力を変化させるために、前記第２の力を変化させる処理を更に含むことが出来る。

当該方法は、前記ガラスリボンにおける横方向の張力を変化させるために前記第１の力を変化させることを更に含むことが出来る。

幾つかの実施形態では、当該方法は、前記ガラスリボンにおいて横方向の張力の変化に応じて前記第２の力を変化させることを更に備えることが出来る。

様々な実施形態の更なる特徴及び利点は、以下の詳細な説明において述べられ、ある程度はこの説明から当業者には明らかになり、又は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付の図面を含む、本明細書にて説明される実施形態を実施することによって認識される。添付の図面は、実施形態の更なる理解を提供するために含まれ、本明細書に援用され、本明細書の一部を構成するものである。

ガラス製造システムの一実施形態の断面の立面概略図 図１のガラス製造システムにおいて採用される種類の形成体の側面図 図１のガラス製造システムにおいて採用される種類の形成体の正面図 図１のガラス製造システムにおいて採用される種類の形成体及び切断装置の断面の側面図 単純な回転キャスタアセンブリの上面図 図５Ａの単純な回転キャスタアセンブリの側面図 本開示に係るキャスタアセンブリの一実施形態を示した図 本開示に係るキャスタアセンブリの他の実施形態を示した図 図６に描かれた種類の、ガラスリボンと係合した状態で示す一対のキャスタアセンブリの側面図であり、ガラスリボンがキャスタアセンブリ同士の間に挟持されている状態を示した図 本明細書に開示された一実施形態に係るキャスタアセンブリの一実施形態を示した図 図９Ａの実施形態の別の等尺図 図９Ａの実施形態の別の等尺図 本明細書にて説明される一実施形態に係るキャスタアセンブリの他の実施形態の正面図 スコアリング装置の上方に位置決めされた第１の組のキャスタアセンブリと、スコアリング装置の下方に位置決めされた任意の第２の組のキャスタアセンブリとを含むガラスドロー装置の一部の正面図であり、第１及び任意の第２のキャスタアセンブリが、ガラスドロー装置から延伸されるガラスリボンと係合するように配置されている状態を示した図 図８Ａ乃至８Ｃに描かれた種類の、ガラスリボンと係合した状態で示す一対のキャスタアセンブリの側面図であり、ガラスリボンがキャスタアセンブリ同士の間に挟持されている状態を示した図 図９Ａ乃至図９Ｃのキャスタアセンブリの正面図であり、延伸方向に対してある角度で傾けられたキャスタアセンブリを示した図 スコアリング装置の上方に位置決めされた第１の組のキャスタアセンブリと、スコアリング装置の下方に位置決めされた任意の第２の組のキャスタアセンブリとを含むガラスドロー装置の他の実施形態の正面図であり、第１及び任意の第２のキャスタアセンブリは、ガラスドロー装置から延伸されるガラスリボンと係合するように配置されている状態を示した図 継続的に移動しているガラスリボンと係合した一組のキャスタアセンブリの側方（幅方向）形状に対するモデル化した効果を示すグラフ 本明細書にて説明されるキャスタアセンブリを利用するリールトゥリールプロセスの斜視図

これから、本明細書にて説明される実施形態を詳細に参照し、その実施形態の一例を、添付の図面に示す。可能な限り、同一又は類似の部分を指すために、図面を通して同一の参照番号を使用する。

典型的なダウンドロープロセスでは、溶融ガラスが形成体から延伸されてガラスリボンになる。かかるダウンドロープロセスは、溶融ガラスがスロットを介して溶融ガラスのリザーバから延伸されるスロットドロー、又は形成体の上面に配置されたトラフに供給された溶融ガラスがトラフから溢れ、形成体の収束形成表面をつたって流下するフュージョンダウンドロープロセスを含む。この分離流は、ガラスリボンを形成するために形成体の底部で再結合する。リドロープロセス等のその他のプロセスは、ガラスの予備形成体の軟化に依存することが出来、後でより薄い寸法に延伸される。本明細書で使用されるように、ダウンドロープロセスは、軟化状態から下方にガラスを延伸することを利用するガラスシートの任意の製造方法を意味すると解釈されるものとし、フュージョンプロセス、スロットドロープロセス又はリドロープロセスを含むが、これらに限定されない。このために、一例として、フュージョンプロセスを以下により詳細に説明するが、本開示の教示は、スロットドロー及びリドローを含むがそれらに限定されないその他のガラス製造プロセスの実施で使用されることが出来ると理解するものとする。

図１に示す例示的な溶融ガラス製造装置１０では、矢印１２で表すバッチ材料が溶融炉１４に給送され、第１の温度Ｔ_１にて溶かされて溶融ガラス１６になる。第１の温度Ｔ_１は、具体的なガラスの組成によって決まるが、限定ではないが一例として、液晶ディスプレイに利用可能なガラスでは、Ｔ_１は、１５００℃を上回ることがある。溶融ガラスは、溶融炉１４から接続管１８を通って清澄管（清澄器）２０へと流れる。清澄器２０から、溶融ガラスは、接続管２４を通って撹拌器２２へ流れ、混合及び均質化され、撹拌器２２から接続管２６を通って吐出器２８へ、その後はダウンカマー３０へと流れる。溶融ガラスは、次に、ダウンカマー３０から入口３４を通って形成体３２へと向かうことが出来る。形成体３２を断面で示す図２において最も良く分かるように、形成体３２は、入口３４から溶融ガラスの流れを受容するトラフ３６と、形成体の底縁にて、一線即ちルート４０に沿って接続する外側収束形成表面３８とを備える。図１に描かれたフュージョンダウンドロープロセスの場合、トラフ３６に吐出された溶融ガラスは、分離流として形成体３２の収束形成表面３８上を流れ、ルート４０にて結合、即ち融合し、ガラスリボン４２を形成する。ガラスリボンは、プルローラ４４によってルート４０から下方に延伸される。次に、リボンは、以下により詳細に説明されるとおり、個別のガラスシート４６を形成するように冷却されて分離されることが出来る。

図３は、図１の形成体３２の正面図を示し、プルローラ４４及びガラススコアリング装置４８も図示している。プルローラ４４は、対向する対になって配置され、互いに対して逆回転している。即ち、ガラスリボンの第１の側に隣接して配置された一方のプルローラは、そのプルローラの向かい側に配置され且つガラスリボンの第２の側に隣接して配置されたプルローラとは反対の方向に回転している。ガラスリボンは、プルローラがガラスリボンの端部にてガラスリボンに接触して挟持するように、対向するプルローラ対の間に配置される。逆回転しているプルローラは、モータによって駆動され、ガラスリボンに下方への力を付与し、それによって形成体から延伸方向５０にガラスリボンを延伸する。分離サイクルの少なくとも一部において、プルローラの下方のガラスリボンの部分は支持されない場合があるため、プルローラは、ガラスリボンの重量を支える補助も行う。適度な挟持力が無ければ、プルローラは、十分な下方への引張力を付与することが出来ない、或いは、重力に抗してプルローラの下方のガラスリボンの部分を支持することが出来ない可能性がある。

ガラスリボンが形成体から下降すると、ガラススコアリング装置４８は、リボンに周期的に係合し、ガラスリボンの少なくとも一部を横断するスコア５２を形成する。ガラスリボンから分離したガラスシートの最大限の利用を保証するために、ガラスリボンの側縁５４に対して実質的に垂直なスコアが生成されることが望ましい。ガラスリボンは延伸方向５０に継続的に移動しており、スコアリングデバイスは、スコアを形成するために有限の速さでガラスリボンの幅を横断するように移動するため、当然のことながら、ガラスリボンの側縁に垂直なスコアを生成するためには、スコアリングデバイスは、スコアリングプロセス中に延伸方向と平行な方向にスコアリングデバイスとガラスリボンのと間の相対運動が無いように移動すべきである。従って、一実施形態では、ガラススコアリング装置４８は、まず、移動しているガラスリボンの速度と一致する速度にて初期位置から延伸方向に移動する。即ち、ガラスリボンは、延伸方向５０と同方向及び所定の速さＳを有する速度ベクトルＶで継続的に移動している。ガラススコアリング装置は、延伸方向に移動を開始し、ガラスリボンの速度ベクトルと一致する速度ベクトルを得る。延伸方向へのガラススコアリング装置の移動中に所定のタイミングで、ガラススコアリング装置に結合された突出部材５６（図４を参照）が、スコアリングデバイス５８が接触するガラスリボンの第２の側と反対のガラスリボンの第１の側に係合する。分かり易いように、スコアリングデバイス５８（例えば、スコアホイール）が接触するガラスリボンの側をガラスリボンの「Ａ」側と指定し、突出部材が接触するガラスリボンの反対側を「Ｂ」側と指定する（簡略化するため、ガラスリボンから分離されたガラスシートにおいても同一の指定記号が使用され、スコアリングデバイス又は突出部材が形式上接触したガラスシートの側を、夫々、ガラスシートの「Ａ」側及び「Ｂ」側と指定する）。突出部材５６は、ガラスシートを平坦にするため、及びスコアリングホイールが付与する力とは逆の力を提供するために使用されることが出来る。即ち、突出部材はアンビルとして機能し、このアンビルに対して、スコアリングホイールは、スコアリングプロセス中に、ガラスリボンを押圧する。図示しないが、幾つかの実施形態では、リボンの平坦化を補助するため、又は、リボンの長さに沿ってリボンの粘弾性の部分まで上昇する振動の軽減を補助するために、ガラスリボンの「Ａ」側に、又はガラスリボンの「Ｂ」側に、又は「Ａ」側と「Ｂ」側の両側に更なる突出部材が使用されてもよい。ガラスリボンが粘性状態から弾性状態へ移行しているリボンの粘弾性部分における振動は、ガラスリボンに望ましくない応力を引き起こす可能性があり、結果的に、ガラスリボンから取り除かれたガラスシートの反りを引き起こす可能性がある。

幾つかのスコアリングプロセスでは、スコアリングプロセスに先立って、ロボット６０がガラスリボンの端部に係合する。このロボットは、ガラスリボンの「Ｂ」側の縁部と係合するクランプデバイス６６（例えば、吸引カップ）を備える、フレーム６４で終端するロボットアーム６２を含む。ロボットアームは、係合したクランプデバイスをガラスリボンの速度ベクトルにて延伸方向に移動させ、ガラスリボンと、ガラススコアリング装置（スコアリングデバイス及び突出部材を含む）と、係合したクランプデバイスとが全て互いの間で相対運動がないように連動するようにしている。尚、速度ベクトルは、延伸方向及びドローの速さを含む。言い換えれば、ロボットアームは、クランプデバイスをリボンに追従させる。係合したクランプデバイスとガラスリボンとの間に延伸方向に相対運動が生じないようにロボットアームがガラスリボンに追従している時、クランプデバイスは、スコアの下方で（又は、スコアが形成されればスコアの下方になる箇所において）ガラスリボンに係合させる。スコアが完成すると、ロボットアームは、突出部材５６に対してガラスリボンに曲げモーメントを付与し、スコアリングの結果としてガラスリボンに形成された切込亀裂がガラスリボンの厚み方向に伝播し、ガラスリボンからガラスシートを分離させるように、スコアを横断する張力を生じさせる。ロボットアームは、クランプデバイスを介して、ガラスリボンから分離された直後のガラスシートに係合したまま、ガラスリボンを受容ステーションに移動させる。ロボットアームは、例えば、ガラスシートをコンベヤアセンブリ上に載置し、コンベヤアセンブリは、下流の処理（例えば、ガラスシートの縁部の除去、エッジ仕上げ、洗浄等）に向けてガラスリボンを移動する。

スコアが生成される領域のガラスリボンは平らであることが望ましい。即ち、少なくともスコアリングの近傍では、幅方向の曲げが取り除かれることが望ましい。一定のスコアリングの深さ、従って一定の分離プロセスを生じるために、この曲げは、スコアリングデバイスがスコアラインを形成する際に取り除かれるべきである。即ち、ガラスリボンは、適度な剛性、即ち、耐屈曲性を示すべきである。突出部材５６の使用に加え、かかる剛性を生じる他の方法は、ガラスリボンに張力を付与することを含む。

本明細書にて開示される実施形態に対する重要な構成要素は、キャスタアセンブリを備える張力付与デバイスであり、ここで、キャスタアセンブリのホイールは、継続的に移動しているガラスリボンの表面に対して押圧即ち挟持される。リボンとキャスタホイールの相対運動により、張力付与デバイスが動作する。キャスタホイールは、要望に応じて、ガラスリボンの適切な張力付与を保証するために、キャスタホイールの牽引角を調整する機械的フィードバックループを提供するように構成されることが出来る。

図５Ａ及び図５Ｂに関する以下の概説は、基本的なキャスタアセンブリ６８の一例を示す。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、例示的なキャスタアセンブリ６８は、本体部７２と、本体部７２から延出し、間にキャスタホイール７６が取り付けられる１つ以上の脚７４とを備える、キャスタホイール取付部材７０を備える。キャスタホイール７６は、車軸７８によって脚７４に取り付けられる。キャスタホイール７６は、車軸７８内に存在する第１の回転軸８０周りに回転するように構成される。例えば、幾つかの実施形態では、車軸７８は、キャスタホイール７６を貫通し、１つ以上の脚７４に取り付けられる単一構造である。キャスタホイール７６は、車軸７８に固定的に結合されることが出来、この場合、車軸７８は、ベアリングによって１つ以上の脚７４に回転可能に結合され、或いは、キャスタホイール７６は、ベアリングによって車軸７８に回転可能に結合されることが出来、この場合、車軸７８が脚７４に固定的に結合される。より簡単に言えば、キャスタホイール７６は、回転軸８０周りに回転するように構成される。

キャスタホイール取付部材７０は、フレーム部材８２に固定的に取付けられることが出来、この場合、キャスタアセンブリ６８を、固定キャスタアセンブリと呼ぶ。他の実施形態では、キャスタホイール取付部材７０は、キャスタアセンブリが旋回するように構成されるようにフレーム部材８２に取り付けられることが出来る。

図５Ａ及び図５Ｂに示す旋回キャスタアセンブリの場合、キャスタアセンブリは、更に、回転軸８６を有する第２の車軸８４を備え、第２の回転軸８６は、第２の車軸内に存在する。第２の回転軸８６は、第１の回転軸８０に対して垂直であり、第１の回転軸８０からオフセット距離δだけ離れている。

旋回キャスタは、キャスタに作用する力の不均衡に応じて第２の回転軸８６周りに回転するように構成されることが出来る。即ち、第２の車軸８４は固定されているが、キャスタホイール取付部材７０は、第２の回転軸８６周りに自由に回転することが出来、キャスタホイール７６は、方向９０に移動している表面８８と接触していると仮定する。キャスタホイール７６は、表面８８の移動方向に対して第２の回転軸８６を「牽引し」、更に、キャスタホイール７６とキャスタホイール取付部材７０が対称的に配置されていると仮定すると、キャスタホイール７６は、表面８８の移動方向と平行な線９２に沿っており、この場合、線９２は、キャスタホイール７６の平面を表す。本明細書では、牽引という言葉は、キャスタホイールが、表面８８の移動方向において第２の回転軸８６の下流（後方）に配置されていることを意味する。表面８８の移動方向が変化すると、キャスタホイール７６と表面８８の間の摩擦力の不均衡により、第２の回転軸８６を再び牽引するためにキャスタホイールが再整列し、この場合、キャスタホイールの平面が表面の移動方向と平行になる。言い換えれば、ベアリング力（例えば、ベアリング内の摩擦）を無視すれば、上述のキャスタアセンブリは、自身と、キャスタホイールが接触している表面との間の相対運動と平行に再度整列するために、第２の回転軸８６周りに回転する。

本明細書にて説明される実施形態に従い、キャスタアセンブリが採用され、この場合、このキャスタアセンブリは、固定キャスタアセンブリではなく、また、このキャスタアセンブリは、自由に回転する旋回キャスタでもない。より正確に言えば、このキャスタアセンブリは、キャスタアセンブリとキャスタアセンブリが接触する表面との間の相対運動の方向に平行ではない方向に、他の力を用いずにキャスタアセンブリを整列させるためにキャスタアセンブリに力を付与する力機構を含む。即ち、キャスタアセンブリは、キャスタホイールが、ホイール自身が回転する回転軸に垂直な回転軸周りに回転することが出来、従ってホイールの平面が延伸方向に整列することが出来る一方、ホイール又はその取付部材には、キャスタホイールを非整列位置に付勢する力が付与されるように構成される。言い換えれば、この平衡位置を維持するために、相対運動の方向に垂直な力が必要とされるように、力の不均衡が意図的に導入される。かかるキャスタアセンブリの動作原理を、図６及び図７を参照して以下により詳細に説明する。

図６に示すのは、力機構を組み込んだキャスタアセンブリ１００である。キャスタアセンブリ１００は、キャスタホイール取付部材１０２を備え、キャスタホイール取付部材１０２には、キャスタホイール１０４が、キャスタホイール取付部材１０２の先端１０８にて第１の車軸１０６によって回転可能に結合されている。キャスタホイール１０４は、第１の車軸１０６内に存在する第１の回転軸１１０周りに回転可能である。更に、キャスタホイール取付部材１０２の基端１１２は、第２の車軸１１６によってフレーム部材１１４に回転可能に取付けられ、この場合、キャスタホイール取付部材１０２は、第２の車軸１１６内に存在する第２の回転軸１１８周りに回転可能である。力機構１２０は、キャスタホイール取付部材１０２と係合し、キャスタホイール取付部材１０２が第２の回転軸１１８周りの所定の回転方向１２２に付勢されるように、キャスタホイール取付部材１０２に対して力を付与する。第２の回転軸１１８周りのキャスタホイール取付アームの回転移動を制限するストッパ（図示せず）が設けられてもよい。図６の例では、力機構１２０は、キャスタホイール取付部材１０２とフレーム部材１１４の両方と係合する単純なねじりばねを備える。この例では、ねじりばねは、第２の車軸１１６周りに配置されている。キャスタホイール取付部材１０２に対して、第２の回転軸１１８周りに回転するようにキャスタホイール取付アーム１０２を付勢する回転力を付与するための、その他の機構も採用されることが出来る。例えば、図７に示すように、空気圧シリンダ１１９が採用されてもよい。

フレーム部材１１４は、キャスタホイールが材料と係合する前に延伸方向５０に移動している移動ガラスリボン４２の経路から離れるキャスタアセンブリの移動を容易にするために、ベース部材１２４に回転可能に取付けられることが出来る。例えば、図６の実施形態では、キャスタホイール１０４が移動材料のリボンと接触しないように、キャスタアセンブリ１００を回転させることが出来る。例えば、フレーム部材１１４は、第２の回転軸１１８が移動材料１２８（例えば、継続的に移動しているガラスリボン４２）の表面に垂直に配置され、且つキャスタホイール１０４の平面１３０が移動材料の延伸方向５０と整列して（平行になって）いれば、キャスタホイール１０４が移動材料のエッジ部１３２にて移動材料１２８と接触するように、ベース部材１２４に取り付けられることが出来る。図６の実施形態に示すように、キャスタホイール１０４の平面１３０は、第１の回転軸１１０と第２の回転軸１１８の両方に交差している。好ましくは、平面１３０は、第１の軸１１０に垂直であり、第２の回転軸１１８は、平面１３０に平行であり且つ平面１３０内に存在する。

或いは、フレーム部材１１４は、ベース部材１２４に固定的に取付けられることが出来、この場合、ベース部材１２４は、キャスタホイール１０４が移動しているガラスリボン４２に接触しないようにキャスタアセンブリ１００を並進させる、スライドデバイスに取り付けられる。幾つかの実施形態では、フレーム部材１１４は、回転と並進の両方を可能にすることが出来、その場合、フレーム部材１１４は、ベース部材１２４に回転可能に取付けられ、ベース部材１２４が並進されることが出来る。

以下は、図８に示すような、ガラスリボン４２に対する一対のキャスタアセンブリ１００の動作の説明である。図８において、キャスタアセンブリ１００の図は上から見たものであり、継続的に移動しているガラスリボン４２は、図面の紙面内に向かって移動しているものとする。限定ではなく考察の目的で、ａ）両キャスタアセンブリは同一であるが、継続的に移動しているガラスリボンの両側に配置され、ｂ）フレーム部材１１４は、継続的に移動しているガラスリボンに向かう方向又はそこから離れる方向に（係合位置と非係合位置との間で）キャスタアセンブリ１００を並進させるための１つ以上のリニアスライドを備えるベース部材１２４に回転可能に取り付けられ、且つｃ）力機構１２０は、夫々のキャスタアセンブリのキャスタホイール取付部材１０２及びフレーム部材１１４と係合するねじりばねを備えるものと仮定する。更に、キャスタアセンブリは、初めは非係合位置にあり、ガラスリボン４２は、キャスタアセンブリに隣接する位置で継続的に移動しているものとする。非係合位置では、力機構１２０は、キャスタホイール取付部材１０２に対して、各キャスタホイールの平面１３０が、図６に示すように、継続的に移動しているガラスリボンの移動方向５０に平行ではない（整列していない）位置にキャスタホイール取付部材１０２を付勢する力を付与している。尚、本実施形態及び以下の実施形態は、継続的に移動しているガラスリボンに関して説明されるが、本明細書にて説明されるキャスタアセンブリは、その他の材料の加工において使用されることが出来る点に留意されたい。

ベース部材１２４は、キャスタホイール１０４が、継続的に移動しているガラスリボン４２の各表面に接触し、ガラスリボン４２が、対向するキャスタホイール同士の間に所定の挟持力で挟持されるまで、継続的に移動しているガラスリボン４２へ向かう方向に移動させることが出来る。例えば、ガラスリボンの各側に対する挟持力は、約２ｋｇから約１０ｋｇまでの範囲のガラスリボンの幅を横断する張力、幾つかの実施形態では、約２ｋｇから約５ｋｇまでの張力を得るのに適したものであるべきである。例えば、挟持力は、約０．５ｋｇの力から約３ｋｇまでの範囲、幾つかの実施形態では、約２ｋｇから約５ｋｇまでの範囲でもよい。前述の動作原理に従い、キャスタホイール取付部材１０２は、夫々のキャスタホイールの平面１３０を継続的に移動しているガラスリボン４２の移動方向５０と牽引整列するように整列し易い方向に、夫々の第２の回転軸１１８周りに回転されることが出来る。しかしながら、継続的に移動しているガラスリボンとの接触を受けての第２の回転軸１１８周りのキャスタホイール取付部材１０２の回転は、ねじりばね１２０が付与する力に逆らって生じる。従って、各ねじりばねが付与する力は、キャスタホイール取付部材１０２が個別のばね定数に従って回転する際に増加する。キャスタホイール取付部材１０２の回転は、ねじりばね１２０が付与する力が、キャスタ１０４ホイールと継続的に移動しているガラスリボン４２との間の摩擦力と平衡になるまで続く。各キャスタアセンブリ１００は、両向き矢印１３６が示すように、リニアスライド機構１３４を介してガラスリボンから離れる方向に（ガラスリボンに対して垂直な方向に）キャスタアセンブリを並進させることによって、継続的に移動しているガラスリボン４２との係合位置に移動されることが出来、又はリニアスライド機構１３４を備え、両向き矢印１４２で示す第３の回転軸１４０を含む車軸１３８を中心に、フレーム部材１１４を回転させることによって係合位置又は非係合位置まで回転させることが出来、又は並進と回転の両方を行うことが出来る。

前記の説明は、継続的に移動しているガラスリボンが横方向に（幅方向に）拘束され、或いは横移動が出来ないもの仮定している。しかしながら、先に述べたような典型的なダウンドローガラスシート製造操作では、継続的に移動しているガラスリボンは、実際は、横方向に移動させられ得るため、平衡位置に達する過程で、一対のキャスタアセンブリは、力機構１２０を介して幅方向にリボンを引っ張り、それによって、ガラスリボンの位置を変化させ易い。かかる単一方向への移動は、一般的に望ましくない。従って、第２の一対のキャスタアセンブリが、第１の一対のキャスタアセンブリと横方向に整列され、生成される張力が延伸方向５０に主に垂直であるように、第１の一対のキャスタアセンブリと等しいが反対向きの力で横方向にガラスリボンを引っ張るために、第２の一対のキャスタアセンブリは、ガラスリボンの第２の縁に隣接して配置されることが出来る。

尚、前述したフュージョン法等の典型的なダウンドローガラスシート形成プロセスでは、ガラスリボンは、望ましくない可能性のあるガラスリボンの幅寸法の曲げを有する可能性がある。更に、ガラスリボンは、非常に薄いことが多く、「変形」に対してほとんど抵抗しない。従って、延伸方向に垂直な方向にガラスリボンの幅を横断して張力が付与されるように、二対のキャスタアセンブリが、ガラスリボンの両側の縁に隣接してガラスリボンと係合する前述の状況では、ガラスリボンの各縁部５４からキャスタアセンブリによって付与される、相反する幅方向の力が実質的に等しい場合、延伸方向からガラスリボンを逸脱させずに、ガラスリボンを平面形状に「引き延ばす」ことが出来る。言い換えれば、ガラスシートは、二対の両側の対向するキャスタアセンブリの間に実質的に平らに伸ばされることが出来る。理想的には、キャスタホイールと、継続的に移動しているガラスリボンとの間の摩擦力の不均衡により、各キャスタアセンブリは、個々のキャスタホイールの平面が延伸方向と整列するまで駆動するが、実際的観点からは、常に平衡オフセット角α（図６を参照）が存在していることになる。一部の例では、ガラスリボンの中心線から離れる方向へのオフセット角αは、約０度から約３度の範囲内とすることが出来る。しかしながら、ガラスリボンの幅を横断するように付与される張力が大きくなるほど、この角度も大きくなる。従って、この角度は、所望の張力の関数であり、３度よりも大きな角度αは、例えば、約０度から約５度の範囲内、及び、幾つかの実施形態では、約０度から約１０度の範囲内で、所望の張力に応じて使用されることが出来る。

前述の例は、リボンの幅を横断するガラスリボンの線又は細長い帯に沿って、ガラスリボンの平坦化領域を生じることが出来るが、当然のことながら、第１の一組のキャスタアセンブリによって形成された同様の横線から延伸方向に所定量だけずらしたガラスリボンの幅寸法における線に沿って配置された第２の一組の両側に配置されて対向するキャスタアセンブリを追加することによって、延伸方向（例えば、ガラスリボンの長さ方向）に沿ってもっと大きな平坦化領域を生じることが出来る。

図９Ａ乃至図９Ｃは、本開示に係るキャスタアセンブリ２００の他の実施形態の３つの直交図を示す。図９Ａの第１の正面図に示すように、キャスタアセンブリ２００は、ジンバルブロック２０４と、本体部２０６と、この本体部から延出する少なくとも１つの脚部２０８とを備えるキャスタホイール取付部材２０２を備える。図９Ａ乃至図９Ｃの実施形態では、キャスタホイール取付部材２０２は、２つの脚部２０８を備える。図１０は、キャスタホイール取付部材２０２が１つのみの脚部２０８を備える、キャスタアセンブリ２００の他の実施形態を示す。キャスタホイール２１０は、第１の車軸２１２を介してキャスタホイール取付部材２０２（例えば、脚部２０８）に回転可能に結合され、矢印２１６（図９Ｂ）で示すように、第１の車軸２１２内に存在し且つ第１の車軸２１２の全長を通る第１の回転軸２１４周りに回転するように構成される。

キャスタアセンブリ２００は、更に、フレーム部材２１８を備える。キャスタホイール取付部材２０２は、ジンバルブロック２０４に接続される第２の車軸２２０（図９Ｂを参照）によってフレーム部材２１８に回転可能に結合される。即ち、第２の車軸２２０は、フレーム部材２１８を通り、フレーム部材２１８内で回転可能であり、ジンバルブロック２０４に結合される。従って、キャスタホイール取付部材２０２は、第２の車軸２２０内に存在し且つ第２の車軸２２０の全長を通る第２の回転軸２２２周りに回転するように構成される。

キャスタホイール取付部材２０２の本体部２０６は、第３の車軸２２４を介してジンバルブロック２０４に回転可能に結合される。従って、本体部２０６は、両向きの矢印２２８（図９Ｃ）で示すように、第３の車軸２２４内に存在し且つ第３の車軸２２４の全長を通る第３の回転軸２２６周りに、回転するように構成される。尚、図９Ａの破線２２８は、キャスタホイール２１０を二等分する平面の縁を表す。平面２２８は、第１の回転軸２１４に垂直であり、第２の回転軸２２６は、平面２２８と平行であり且つその中に存在する。平面２２８は、以下ではキャスタホイール２１０の平面と呼ぶ。

フレーム部材２１８は、第４の車軸２３０の一端に結合され、第４の車軸２３０内に存在し且つその全長を通る第４の回転軸２３２周りに回転するように構成される。従って、キャスタホイール取付部材２０２は、ジンバルブロック２０４及び第２の車軸２２０によってフレーム部材２１８に回転可能に結合されているが、第４の回転軸２３２周りに回転するようにも構成される。第４の回転軸２３２は、第２の回転軸２２２と交差し且つ第２の回転軸２２２に対して垂直である。

図９Ｂから最も良く分かるように、第２の車軸２２０は、第１のねじりばね２３４等の第１の力機構２３４に結合される。図９Ｂに従えば、第１のねじりばね保持板２３６は、フレーム部材２１８に固定的に結合される。第２の車軸２２０は、第１のねじりばね保持板２３６内を通り、第１のねじりばね保持板２３６内で回転可能である。第１のねじりばね２３４の一端は、第１のねじりばね保持板２３６に結合され、又は少なくともストッパ（図示せず）によって第１のねじりばね保持板２３６に対して回転することが防止される。第１のねじりばね２３４の他端は、第２のねじりばね保持板２３８に結合され、又は少なくともストッパ（図示せず）によって第２のねじりばね保持板２３８に対して回転することが防止される。第２のねじりばね保持板２３８は、第１の駆動ギア２４４に結合される。

第２の車軸２２０の一端はジンバルブロック２０４に結合されているが、第２の車軸２２０の他端は、第１の駆動ギア２４４と、第１のウォームギア２４６と、第１のウォームギア駆動軸２４８とを備える第１の駆動デバイス２４２に結合される。第１のウォームギア駆動軸２４８は、例えば、第１のウォームギア駆動軸２４８を回転させ、それによって第１のウォームギア２４６を回転させるように構成されたステッピングモータ（図示せず）に結合されることが出来る。第１のウォームギア２４６は、第１の駆動ギア２４４と係合され、第１のウォームギア２４６の回転により、第２の回転軸２２２周りの第１の駆動ギア２４４の回転が引き起こされる。第１の駆動ギア２４４は、第２の車軸２２０上で回転可能である。第１のねじりばね２３４の一端がフレーム部材２１８に結合され、第１のねじりばね２３４の他端が第１の駆動ギア２４４に結合されているため、第２の車軸２２０がフレーム部材２１８内で回転可能であり且つ第２の車軸２２０の一端がジンバルブロック２０４に結合されている場合、第２の車軸２２０に付与されるトルクによって、第２の回転軸２２２周りのキャスタホイール取付部材２０２の回転が引き起こされる。第１のねじりばね２３４は、例えば第１のねじりばね保持板２３６によってフレーム部材２１８に結合され、第２のねじりばね保持板２３８によって第１の駆動ギア２４４に結合されることが出来、それにより、第１のウォームギア２４６が第１の駆動ギア２４４の回転を防止している状態では、ねじりばね２３４が、キャスタホイール取付部材２０２を第１の回転方向２５０に第２の回転軸２２２周りに回転させるトルクを第２の車軸２２０に付与することができる。

ねじりばね２３４によって車軸２２０に付与されるトルクの量は、ウォームギア２４６によって第１の駆動ギア２４４を回転させることによって第１のねじりばね２３４に付与されるねじり量を変えることによって調整されることが出来る。より簡単に言えば、第１のねじりばね２３４は、所定のねじり量で「固定」されることが出来、それにより、第１の回転方向２５０へのキャスタホイール取付部材２０２の回転が最大の回転状態にある時であっても、静止している軸に所定のトルク量を付与することができる。第１のねじりばね２３４が付与する所定のトルク量は、以下では固定的な張力付与トルクと呼ばれ、第１のねじりばね２３４によって第２の車軸２２０に付与される最小トルクである。

第１の回転方向とは反対の第２の回転方向２５２に付与される第２のトルクは、第１のねじりばね２３４の抵抗を受ける。第２のトルクが固定的な張力付与トルクよりも大きければ、第２のトルクによって、第２の車軸２２０が第２の回転方向２５２に第２の回転軸２２２周りに回転する。しかしながら、第１のねじりばね２３４は、第２の回転方向への回転によって、例えば第１のねじりばね２３４のばね定数に従って、第１のねじりばね２３４が第２の車軸２２０に付与するトルクが増大するように構成される。第１のねじりばね２３４によって第２の車軸２２０に付与されるこの増大したトルクは、以下で、動的な張力付与トルクと呼ぶ。第２の車軸２２０は、動的な張力付与トルクが第２の付与トルクに等しくなるまで第２の付与トルクの影響下で回転し続け、動的な張力付与トルクが第２の付与トルクに等しくなった時、第２の車軸２２０は平衡角位置に到達している。

当然のことながら、前述から、固定的な張力付与トルクは、第１のウォームギア２４６を使用して第１の駆動ギア２４４を回転させることによって調整されることが出来る。即ち、第１の駆動デバイス２４２は、第１のねじりばね２３４によって第２の車軸２２０に付与される固定的な張力付与トルクを増大させるために使用されることが出来る。より簡単に言えば、キャスタホイール取付部材２０２がストッパに当たって静止し、第２の車軸２２０が第１の回転方向２５０にそれ以上回転しないようにした状態で、第１の駆動デバイス２４２は、固定的な張力付与トルクが増大するように第１の駆動ギア２４４を回転させることによって第１のねじりばね２３４のねじりを増大するために使用されることが出来る。従って、増大した第２の付与トルクは、第２の回転方向２５２に第２の車軸２２０を移動させるために必要とされる。別の見方をすれば、第２の車軸２２０の第２の回転方向への回転により、第２の車軸２２０を第１の回転方向に駆動するために付与される力が増大する。

図９Ａ及び図９Ｃから最も良く分かるように、第４の車軸２３０は、第２のねじりばね２６０等の第２の力機構２６０に結合される。図９Ａ及び図９Ｃに従えば、第４の車軸２３０の一端は、フレーム部材２１８に結合される。第４の車軸２３０は、フレーム部材２１８から延出し、ベアリングブロック２６２を通り、ベアリングブロック２６２内で回転可能である。ベアリングブロック２６２は、キャスタアセンブリ２００をガラスリボン４２に隣接して位置決めするベース部材（図示せず）に結合されることが出来る。例えば、このベース部材は、ベース部材２２４と同一又は類似のものとすることが出来る。第３のねじりばね保持板２６４は、ベアリングブロック２６２に結合され、第４の車軸２３０は、第３のねじりばね保持板２６４を通り、第３のねじりばね保持板２６４内で回転可能である。第２のねじりばね２６６は、第３のねじりばね保持板２６４に結合され、又は少なくとも第１の端部で第３のねじりばね保持板２６４よって保持される。第２のねじりばね２６０の第２の端部は、第２の駆動デバイス２６８に結合される。

第２の駆動デバイス２６８は、第２の駆動ギア２７０と、第２のウォームギア２７２と、第２のウォームギア駆動軸２７４とを備える。第４のねじりばね保持板２７６が、第２の駆動ギア２７０に結合される。第２の駆動ギア２７０は、第４の車軸２３０に回転可能に係合され、第２の駆動ギア２７０は、第４の回転軸２３２周りに第４の車軸２３０上で回転可能になっている。第２のウォームギア駆動軸２７４は、回転運動源、例えば、第２のウォームギア駆動軸２７４を回転させ、それによって第２のウォームギア２７２を回転させるように構成されたステッピングモータ（図示せず）に結合されることが出来る。

第２のウォームギア２７２は、第２の駆動ギア２７０と係合され、第２のウォームギア２７２の回転により、第２の駆動ギア２７０の回転が引き起こされる。第２のねじりばね２６０の第２の端部は、第４のねじりばね保持板２７６に結合され、又は少なくとも第４のねじりばね保持板２７６よって保持される。第２のねじりばね２６０は、一端がベアリングブロック２６２に結合され、他端が第２の駆動ギア２７０に結合されており、また、第４の車軸２３０がベアリングブロック２６２内で回転可能であり、且つ第４の車軸２３０の一端が、ベアリングブロック２０４を介してフレーム２１８に結合されているため、第４の車軸２３０に付与されるトルクによって、第４の回転軸２３２周りに、フレーム２１８の回転、続いてキャスタホイール取付部材２０２の回転が引き起こされる。第２のねじりばね２３４が、第３のねじりばね保持板２６４を介してベアリングブロック２６２と、第４のねじりばね保持板２７６を介して第２の駆動ギア２７０と、回転可能に係合されており、また、ベアリングブロック２６２が固定的に取付けられた状態では、第２のねじりばね２６０は、第４の回転軸２３２周りにフレーム部材２１８及びキャスタホイール取付部材２０２を回転するトルクを、第４の車軸２３０に付与する。第２のねじりばね２６０によって第４の車軸２３０に付与されるトルク量は、第２のねじりばね２６０に付与されるねじり量によって調整されることが出来る。より簡単に言えば、第２のねじりばねは、第４の回転軸２６２周りの第１の回転方向２７８におけるキャスタホイール取付部材２０２の回転が最大の回転状態にある時でも、静止している第４の車軸に所定のトルク量が付与されるように、所定のねじり量で駆動デバイス２６８によって固定されてもよい。第４の車軸２３０に第２のねじりばね２６０によって付与される所定のトルク量は、以下では固定的な挟持トルクと呼び、第２のねじりばね２６０によって第４の車軸２３０に付与される最小トルクである。

第１の回転方向とは反対の第２の回転方向２８０に第４の車軸２３０に付与される第２のトルクは、第２のねじりばね２６０の抵抗を受ける。第２のトルクが固定的な挟持トルクよりも大きい場合、第２のトルクは、第４の車軸２３０を第２の回転方向２８０に第４の回転軸周りに回転させる。しかしながら、第２のねじりばね２６０は、第２の回転方向への第４の回転軸２３２周りの回転が、例えば、第２のねじりばね２６０のばね定数に従って、第２のねじりばね２６０によって第４の車軸２３０に付与されるトルクを増大するように構成される。この増大したトルクは、以下では動的な挟持トルクと呼び、第２の車軸２６０の角位置に応じて可変である。第４の車軸２６０は、動的な挟持トルクが第２の付与トルクと等しくなるまで第２の付与トルクの影響下で回転し続け、動的な挟持トルクが第２の付与トルクと等しくなる時、第４の車軸２３０は平衡角位置に到達している。

当然のことながら、前述から、固定的な挟持トルクは、第２の駆動デバイス２６８を使用して第４の車軸２３０を回転させることによって調整されることが出来る。即ち、第２の駆動デバイス２６８は、第２のねじりばね２６０によって第４の車軸２３０に付与される初期トルクを増大させるために使用されることが出来る。より簡単に言えば、フレーム２１８がストッパに当たっている状態では、第２の駆動デバイス２６８は、固定的な挟持トルクが増大するように第２のねじりばね２６０のねじりを増大するために使用されることが出来る。従って、増大した第２の付与トルクは、第２の回転方向に第４の車軸２３０を回転させるために必要とされる。別の見方をすれば、第２の回転方向への第４の車軸２３０の回転により、第１の回転方向に第４の車軸２３０に付与される力が増大する。

要約すれば、キャスタホイール２１０は、第１の回転軸２１４周りに回転するように構成される。キャスタホイール取付部材２０２は、第２の回転軸２２２の周りのキャスタホイール取付部材２０２の回転が第１の力機構２３４の抵抗を受けるように、第１の力機構２３４（第１のねじりばね２３４）によって付与される力に逆らって第２の回転軸２２２周りに回転するように構成される。キャスタホイール取付部材の本体２０６は、第３の回転軸２２６周りに回転するように構成される。フレーム部材２１８（ひいてはキャスタホイール取付部材２０２）は、第４の回転軸２３２周りのキャスタホイール取付部材２０２の回転が、第２の力機構２６０（例えばねじりばね２６０）の抵抗を受けるように、第２の力機構２６０によって第４の車軸２３０に付与される力に逆らって第４の回転軸２３２周りに回転するように構成される。図示しないが、必要に応じて、前述の構成要素の回転運動を制限するために、機械的ストッパが使用されることが出来る。

図９Ｂ及び図９Ｃから分かるように、動作中、第２の回転軸２２２は、キャスタホイール２１０が接触するガラスリボン１２８の表面に略垂直であるが、回転軸２３２は、ガラスリボン１２８の接触表面と略平行である。尚、更に、キャスタアセンブリ２００は、第３の回転軸２２６が、キャスタホイール２１０が接触するガラスリボン４２の表面と非ゼロの角度βを形成するように、構成されることが出来る（図９Ｂを参照）。第３の車軸２２４に導入された角度βにより、第３の回転軸２２６周りの本体部２０６のばたつきや揺らぎの回避を補助する。幾つかの実施形態では、キャスタアセンブリ２００は、キャスタホイール２１０がガラスリボンに接触する箇所２８２にて第３の回転軸２２６がガラスリボン１２８と交差するように、設計されることが出来る。

以下では、移動するガラスリボン４２及び図８ならびに図１１に関して、キャスタアセンブリ１００の動作を説明する。図１１に示すように、溶融ガラス１６は、継続的に移動しているガラスリボン４２として形成体３２から下方に下降する。ガラスリボン４２は、プルローラ４４に係合され、プルローラ４４によって延伸方向５０の下方に延伸される。延伸方向５０は、必ずという訳ではないが典型的には縦方向である。ガラスリボンが形成体３２から降下する時に、ガラスリボンは、粘性材料から弾性材料へと冷める。スコアリング装置４８は、プルローラ４４の下方に配置され、ガラスリボン４２とその弾性部分において係合し、ガラスリボンに延伸方向５０と略垂直な方向に横方向のスコアを形成する。スコアリング装置４８は、幾つかの実施形態では、延伸方向と平行な方向に並進するように構成されることが出来る。

図１１は、更に、ガラスリボン４２の側縁部５４に隣接して位置決めされたキャスタアセンブリの組を示す。キャスタアセンブリ１００の各組は、二対のキャスタアセンブリからなり、この場合、第１の一対のキャスタアセンブリは、一方の側縁部５４に隣接して位置決めされ、第２の一対のキャスタアセンブリ１００は、ガラスリボン４２の反対側の側縁部に隣接して位置決めされる。更に、図８を参照すると、キャスタアセンブリ１００の各対は、縁部５４に隣接するガラスリボン４２の一方の側に位置決めされた第１のキャスタアセンブリと、同一の縁部５４に隣接するガラスリボン４２の反対の側に位置決めされた第２のキャスタアセンブリ１００とを含む。一組のキャスタアセンブリの各キャスタアセンブリは、典型的には形成体３２のルート４０から等しい距離に位置決めされる。

図６を参照すると、キャスタホイール１０４とガラスリボン４２の間の接触の直前に、力機構１２０（例えば、ねじりばね１２０）によってキャスタホイール取付部材１０２に付与される力により、キャスタホイール取付部材１０２は、キャスタホイール取付部材１０２の回転が安定した初期位置になり、且つキャスタホイールの平面１３０が延伸方向５０とある角度を成すまで、最大回転位置へと回転する。図６に示す例では、キャスタホイール取付部材１０２は、時計回りに回転する。キャスタホイール１０４が延伸方向５０に移動しているガラスリボン４２の表面と接触するようにベース部材１２４がキャスタアセンブリ１００を移動させる時、キャスタホイール１０４と、移動しているガラスリボン４２との間の相互作用により、キャスタホイール取付部材１０２が、ねじりばね１２０によってキャスタホイール取付部材１０２に付与される力に逆らって反時計回りに回転する。キャスタホイール取付部材１０２が反時計回りに回転すると、ねじりばね１２０に付与されるねじりが増大し、それによって、ねじりばね１２０によってキャスタホイール取付部材１０２に付与される力も増大する。ガラスリボン４２の下降移動及びガラスリボンが寄与する平坦化に対する抵抗と相俟った、キャスタホイール１０４とガラスリボン４２の間の摩擦力が、ねじりばね１２０によってキャスタホイール取付部材に付与される増大した力によって釣り合う時、キャスタホイール取付部材１０２及びキャスタホイール１０４は、ガラスリボン４２上の平衡位置に到達する。

より簡単に言えば、キャスタホイール１０４が、継続的に移動しているガラスリボン４２と接触する時、ガラスリボンの移動によって、キャスタホイールの平面１３０をガラスリボンの移動方向（延伸方向５０）と整列させるように、キャスタホイール取付部材１０２が回転させられる。しかしながら、ガラスリボンと接触することによって生じるキャスタホイール取付部材の回転により、ねじりばね１２０にはねじれが生じ、それによってキャスタホイール取付部材１０２に対してねじりばね１２０によって付与される力が増大し、キャスタホイール取付部材を逆の回転方向に回転させ易くなる。従って、移動しているガラスリボンの縁部に対して、ガラスリボンの中心線から離れる方向に外向きの横力が付与される。

前述の動作説明は、単一のキャスタアセンブリ１００しか含まなかったが、図８に示すように、ガラスリボンの反対側には第２のキャスタアセンブリが位置決めされ、２つのキャスタアセンブリ同士の間でガラスリボンの縁部が挟持されるようにしていることに留意されたい。更に、図１１に従えば、第２の一対のキャスタアセンブリは、ガラスリボンの反対側の縁部に沿って同様に位置決めされ、第２の一対のキャスタアセンブリも、第１の一対のキャスタアセンブリによって付与される横力とは反対の方向にガラスリボンに外向きの横力を付与するように構成されることも認識されたい。従って、継続的に移動しているガラスと係合した二対のキャスタアセンブリは、ガラスリボンを平らにする逆向きの横力をガラスリボンに付与する。

キャスタアセンブリ２００に関して図１１を再び参照すると、前記から、二対のキャスタアセンブリが、ガラスリボン４２の両側の縁部と係合し、且つ、ガラスリボンに対して、延伸方向５０と略垂直な方向にガラスリボンを引っ張る、相反する外向きの横力を付与するように位置決めされるように、キャスタアセンブリ２００は、キャスタアセンブリ１００と置き換えられ得ることは容易に分かる。しかしながら、キャスタアセンブリ１００及び２００は類似であるが、設計が異なることから、類似ではあるが異なる動作方法となる。先に説明したように、第１の力機構２３４（例えばねじりばね２３４）は、ガラスリボン４２に外向きの横力を付与する回転方向への第２の回転軸２２２周りの回転に、キャスタホイール取付部材２０２を付勢するように構成される。駆動デバイス２４２は、ねじりばね２３４に大なり小なりねじりを付与することによって、最低限の外向きの力（固定的な張力）を設定するために使用されることが出来る。ねじりばね２３４に付与されるねじれが大きいほど、ガラスリボンに付与される外向きの横力が大きくなる。従って、駆動デバイス２４２は、横方向外向きの力を調整するために使用されることが出来る。幾つかの実施形態では、駆動デバイス２４２は、コントローラに電気的に結合されることが出来、この場合、コントローラが生じる力の設定点信号が、キャスタアセンブリに結合されるロードセルによって提供される力信号と比較される。次に、駆動デバイス２４２を制御するために、設定点信号と力信号との間の差を含むエラー信号が使用されることが出来、これにより、ガラスリボンに対して付与される張力を増加又は減少させることが出来る。他の実施形態では、ドロープロセス中に、ガラスリボンにおける張力が測定されることが出来、この場合、リアルタイムの張力が、システムコントローラと、実際のリボン張力と設定点張力をの間の差を表す発信されるエラー信号とに対して、提供されることが出来る。エラー信号は、駆動デバイス２４２を制御するために使用されることが出来る。

同様に、第２の力機構２６０及び駆動デバイス２６８は、キャスタアセンブリ２００によってガラスリボン４２に付与される垂直方向の力を制御するために使用されることが出来る。第１のキャスタアセンブリがガラスリボンの第１の側に位置決めされ、第２のキャスタアセンブリがガラスリボンの第２の側に位置決めされ、第１及び第２のキャスタアセンブリが、ガラスリボンが第１及び第２のキャスタアセンブリのキャスタホイール間に挟持されるように位置決めされる時、この垂直方向の力は、挟持力と呼ぶことが出来る。従って、キャスタアセンブリの対の各キャスタアセンブリ（即ち、第１及び第２のキャスタアセンブリ）の駆動デバイス２６８は、第２の力機構（例えば、第２のねじりばね２６０）に大なり小なりねじりを付与することによって、挟持力の量を変えるため使用されることが出来る。

使用時、各キャスタアセンブリ２００は、キャスタアセンブリがガラスリボンと係合又はガラスリボンから係合解除するように移動されることが出来るように、キャスタアセンブリに対して線形運動又は回転運動のいずれかを提供することが出来る、ベース部材１２４と類似のベース部材を含んでもよい。

図１２は、更に、ガラスリボン４２の側縁部５４に隣接して位置決めされた一組のキャスタアセンブリ２００を例示する。キャスタアセンブリ２００の各組は、二対のキャスタアセンブリからなり、この場合、第１の一対のキャスタアセンブリは、一方の側縁部５４に隣接して位置決めされ、第２の一対のキャスタアセンブリ２００は、ガラスリボン４２の反対の側縁部に隣接して位置決めされる。更に、図８を参照すると、キャスタアセンブリ２００の各対は、縁部５４に隣接するガラスリボン４２の一方の側に位置決めされた第１のキャスタアセンブリと、同一の縁部５４に隣接するガラスリボン４２の反対の側に位置決めされた第２のキャスタアセンブリ２００とを含む。一組のキャスタアセンブリの各キャスタアセンブリは、典型的には、形成体３２のルート４０から等しい距離に位置決めされる。

図１３を参照すると、キャスタホイール２１０とガラスリボン４２との間の接触の直前に、力機構２３４（例えば、ねじりばね２３４）によってキャスタホイール取付部材１０２に付与される力により、キャスタホイール取付部材２０２は、キャスタホイール取付部材２０２の回転が安定した初期位置になり、且つキャスタホイールの平面２２８が延伸方向５０と角αを成すまで、第１の方向に最大回転位置へと回転する。図１３に示す例では、キャスタホイール取付部材２０２は、反時計回りに回転される。延伸方向５０に移動しているガラスリボン４２の表面とキャスタホイール２１０が接触するように、キャスタアセンブリ２００が、例えばベース部材１２４を介して移動される時、キャスタホイール２１０と、移動しているガラスリボン４２との間の相互作用により、キャスタホイール取付部材２０２は、第１のねじりばね２３４によってキャスタホイール取付部材２０２に付与される力に逆らって時計回りに回転する。キャスタホイール取付部材２０２が時計回りに回転すると、ねじりばね２３４に付与されるねじりが増大し、それによって、ねじりばね２３４によってキャスタホイール取付部材２０２に付与される力も増大する。ガラスリボン４２の下降移動及びガラスリボンが寄与する平坦化に対する抵抗と相俟った、キャスタホイール２１０とガラスリボン４２の間の摩擦力が、第１のねじりばね２３４によってキャスタホイール取付部材に付与される増大した力によって釣り合う時、キャスタホイール取付部材２０２及びキャスタホイール２１０は、ガラスリボン４２上の平衡位置に到達する。

より簡単に言えば、キャスタホイール２１０が、継続的に移動しているガラスリボン４２と接触する時、ガラスリボンの移動によって、キャスタホイールの平面２２８をガラスリボンの移動方向（延伸方向５０）と整列させるような回転方向に、キャスタホイール取付部材２０２が回転する。しかしながら、ガラスリボンと接触することによって生じるキャスタホイール取付部材２０２の回転により、第１のねじりばね２３４にねじれが生じ、それによって、キャスタホイール取付部材２０２に対して第１のねじりばね２３４によって付与される力が増大し、逆の回転方向にキャスタホイール取付部材を回転させ易くなる。従って、移動しているガラスリボンの縁部に対して、ガラスリボンの中心線から離れる方向に外向きの横力が付与される。

前述の動作説明は、単一のキャスタアセンブリ２００しか含まなかったが、図１２に示すように、ガラスリボンの反対側には第２のキャスタアセンブリが位置決めされ、２つのキャスタアセンブリの間でガラスリボンの縁部が挟持されるようにしていることに留意されたい。更に、図１１に従えば、第２の一対のキャスタアセンブリは、ガラスリボンの反対側の縁部に沿って同様に位置決めされ、第２の一対のキャスタアセンブリも、ガラスリボンに対して、第１の一対のキャスタアセンブリによって付与される横力とは反対の方向に外向きの横力を付与するように構成されることを認識されたい。従って、継続的に移動しているガラスリボンと係合した二対のキャスタアセンブリは、ガラスリボンに対して、ガラスリボンを平らにする、相反する横力を付与する。上述のように、第１の駆動デバイス２４２は、外向きの横力を変化させ、それによってガラスリボンに付与される張力を変化させるために使用されることが出来る一方、第２の駆動デバイス２６８は、挟持力を変化させるために使用されることが出来る。キャスタホイール取付部材２０２の回転運動を制限するために、位置決めねじ２９８等のストッパが使用されることが出来る。

図１４に示す更に他の実施形態では、キャスタアセンブリ１００又は２００は、スコアリング装置３００を含むスコアリングデバイスが、両向き矢印３０２で示すように、延伸方向５０に対して角を成して移動するスコアリング装置３００と共に使用されることが出来る。従って、スコアリング装置３００は、スコアリングプロセス中に延伸方向と平行な相対運動が生じないことを保証するために延伸方向に移動する必要がない。これにより、スコアリング装置の下方のロボット又はその他の装置の運動に干渉しながらの、スコアリング装置の下方の第２の一組のキャスタアセンブリの設置が容易になる。

図１５は、継続的に移動しているガラスリボンに対する一組のキャスタアセンブリの効果をモデル化したデータのグラフである。縦軸は、中心線の位置においてガラスリボンに接する平面と、ガラスリボンとの間の距離を表す。即ち、縦軸は、ガラスリボンの中心線からの距離（横軸）の関数として、平面形状からのガラスリボンの逸脱を表す。ガラスリボンは、平均厚みが０．３ｍｍ、幅が１８００ｍｍ、長手方向の下方への延伸力が約７ｋｇ、及び円筒状の曲げ（湾曲）が２５ｍｍと仮定し、ここで、曲げは、平面からの最大逸脱として測定される。曲線３０４は、両側のキャスタアセンブリの対と係合する前のガラスリボンにおける曲げを表し、曲線３０６は、ガラスリボンの縁部を両側のキャスタアセンブリの対と係合した後のガラスリボンにおける曲げを表す。このデータは、本明細書にて説明したキャスタアセンブリを使用することによって、幅方向におけるリボンの「平坦さ」が大幅に改善していることを示している。

前述のように、本明細書にて説明されたキャスタアセンブリは、ガラス形成プロセスに関して提示されているが、このキャスタアセンブリは、薄いガラスリボン４２が、ある場所から別の場所へと搬送されるその他の装置及びシステムにおいて採用されることが出来る。例えば、図１６に示すように、薄くてフレキシブルなガラスリボン４２が、ソースリール４００から繰り出され（供給され）、巻取りリール４０２によって巻き取られる（受容される）ことが出来る。このガラスは、０．３ｍｍ以下、０．１ｍｍ以下、又は０．０５ｍｍ以下の厚みを有し得る。ソースリール又は巻取りリールの半径は、ガラスリボンの厚みの関数として変化する。ガラスリボンを更に加工するために、ソースリール４００と巻取りリール４０２との間には、参照番号４０４によって表される様々な加工機器が配置されることが出来る。例えば、かかる加工機器は、ガラスリボンの縁を研削及び／又は研磨するために用いることができ、あるいは、ガラスリボンの縁にハンドリングテープを張り付けるために用いることもでき、あるいは、限定ではないが、保護フィルム、又は半導体材料等の電子機能材料等の他の材料を、ガラスリボン上に堆積するために用いることが出来る。本明細書にて説明されるキャスタアセンブリ１００及び／又は２００は、特定のプロセスに応じて、ガラスリボンの処理を改善することが出来るガラスリボンの曲げの低減のために、ガラスリボンの幅を横断する張力を付与するために使用されることが出来る。

当業者には、その精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書にて説明される実施形態に対して様々な修正及び変更を加えることが出来ることは明らかである。従って、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内であれば、本発明の実施形態は、このような修正及び変更を包含することが意図される。

１０ 溶融ガラス製造装置
１４ 溶融炉
１６ 溶融ガラス
１８、２４、２６ 接続管
２０ 清澄器
２２、２８ 攪拌機
３０ ダウンカマー
３２ 形成体
３４ 入口
３６ トラフ
３８ 収束形成表面
４０ ルート
４２ ガラスリボン
４４ プルローラ
４６ ガラスシート
４８ ガラススコアリング装置
５０ 延伸方向
５２ スコア
５６ 突出部材
５８、３００ スコアリングデバイス
６０ ロボット
６２ ロボットアーム
６４ フレーム
６６ クランプデバイス
６８、１００、２００ キャスタアセンブリ
７０、１０２、２０２ キャスタホイール取付部材
７２、２０６ 本体部
７４ 脚
７６、１０４、２１０ キャスタホイール
７８、１３８ 車軸
８０、１１０、２１４ 第１の回転軸
８４、１１６、２２２ 第２の車軸
８６、１１８、２２０ 第２の回転軸
８８ 表面
１０６、２１２ 第１の車軸
１１４、２１８ フレーム部材
１２０ 力機構
１２４ ベース部材
１２８ 移動材料
１３０、２２８ 平面
１３２ エッジ部
１３４ リニアスライド機構
２２８ 平面
２２４ 第３の車軸
２３２ 第４の車軸
２３４ 第１のねじりばね
２３６ 第１のねじりばね保持板
２３８ 第２のねじりばね保持板
２４２ 第１の駆動デバイス
２４４ 第１の駆動ギア
２４６ 第１のウォームギア
２４８ 第１のウォームギア駆動軸
２５０ 第１の回転方向
４００ ソースリール
４０２ 巻取りリール

Claims (15)

1. ガラスを製造する装置であって、
   形成体であって、継続的に移動しているガラスリボンを生成するために該形成体から溶融ガラスが延伸される形成体と、
   該形成体の下方に位置決めされ、前記移動しているガラスリボンと係合するように構成されたキャスタアセンブリとを備え、該キャスタアセンブリは、
   キャスタホイール取付部材と、
   該キャスタホイール取付部材に回転可能に結合され、第１の回転軸周りに回転可能なキャスタホイールと、
   該キャスタホイール取付部材に回転可能に結合されたフレーム部材であって、該キャスタホイール取付部材が第２の回転軸周りに回転可能であるフレーム部材と、
   該キャスタホイール取付部材を該第２の回転軸周りに回転するように付勢する第１の力を、該キャスタホイール取付部材に印加するように構成された第１の力機構とを備え、
   前記第１の回転軸に垂直であり且つ該第１の回転軸を通る平面が、前記第２の回転軸と交差する、装置。
2. 前記キャスタアセンブリは、前記第１の力装置に結合された駆動機構であって、前記キャスタホイール取付部材に印加される前記第１の力を変化させるように構成された駆動機構を、更に備える請求項１記載の装置。
3. 前記キャスタホイール取付部材は、ジンバルブロックと、該ジンバルブロックに回転可能に結合された本体部とを備え、該本体部は、第３の回転軸周りに回転可能である請求項１又は２記載の装置。
4. 前記キャスタホイール取付部材は、前記第２の回転軸に垂直な第４の回転軸周りに回転するように構成されている請求項３記載の装置。
5. 前記キャスタホイール取付部材に第２の力を印加し、且つ該キャスタホイール取付部材を前記第４の回転軸周りに回転するように付勢するよう構成された、第２の力機構を更に備える請求項４記載の装置。
6. ガラスリボンを加工する装置であって、
   ある長さのガラスリボンを有するソースリールと、
   該ソースリールから前記長さのガラスリボンを受容するように構成された巻取りリールと、
   該ソースリールと該巻取りリールとの間に配置され、該ガラスリボンと係合するように構成されたキャスタアセンブリとを備え、該キャスタアセンブリは、
   キャスタホイール取付部材と、
   該キャスタホイール取付部材に回転可能に結合され、第１の回転軸周りに回転可能なキャスタホイールと、
   該キャスタホイール取付部材に回転可能に結合されたフレーム部材であって、該キャスタホイール取付部材が第２の回転軸周りに回転可能であるフレーム部材と、
   該キャスタホイール取付部材を該第２の回転軸周りに回転するように付勢する第１の力を、該キャスタホイール取付部材に印加するように構成された第１の力機構とを備え、
   前記第１の回転軸に垂直であり且つ該第１の回転軸を通る平面が、前記第２の回転軸と交差する装置。
7. 前記キャスタアセンブリは、前記第１の力装置に結合された駆動機構であって、前記キャスタホイール取付部材に印加される前記第１の力を変化させるように構成された駆動機構を、更に備える請求項６記載の装置。
8. 前記キャスタホイール取付部材は、ジンバルブロックと、該ジンバルブロックに回転可能に結合された本体部とを備え、該本体部は、第３の回転軸周りに回転可能である請求項６又は７記載の装置。
9. 前記キャスタホイール取付部材は、前記第２の回転軸に垂直な第４の回転軸周りに回転するように構成されている請求項６乃至８のいずれか一項記載の装置。
10. ガラスリボンを延伸する方法であって、
    ガラスリボンを形成するために形成体から溶融ガラスを流すステップであって、該ガラスリボンが延伸方向に移動するステップと、
    該ガラスリボンをキャスタアセンブリと係合させるステップとを備え、該キャスタアセンブリは、
    キャスタホイール取付部材と、
    該キャスタホイール取付部材に回転可能に結合され、第１の回転軸周りに回転可能なキャスタホイールと、
    該キャスタホイール取付部材に回転可能に結合されたフレーム部材であって、該キャスタホイール取付部材が第２の回転軸周りに回転可能であるフレーム部材と、
    該キャスタホイール取付部材を該第２の回転軸周りに回転するように付勢する第１の力を、該キャスタホイール取付部材に印加するように構成された第１の力機構とを備え、
    前記係合によって、該キャスタホイール取付部材は、該第１の力に抗して該第２の回転軸周りに回転し、該第１の力は、それによって、前記ガラスリボンにおいて該ガラスリボンの中心線から離れる方向に張力を形成する、ガラスリボンを延伸する方法。
11. 前記第１の力機構は、第１の駆動デバイスに結合され、該方法は、該第１の駆動デバイスによって前記第１の力を変化させるステップを更に備える請求項１０記載の方法。
12. 前記ガラスリボンにおける横方向の張力を変化させるために前記第１の力を変化させるステップを更に備える請求項１０記載の方法。
13. ガラスリボンの搬送方法であって、
    ソースリールからガラスリボンを繰り出すステップと、
    該ソースリールから巻取りリールに該ガラスリボンを巻き取るステップと、
    該ソースリールと該巻取りリールとの間において、該ガラスリボンをキャスタアセンブリと係合させるステップとを備え、該キャスタアセンブリは、
    キャスタホイール取付部材と、
    該キャスタホイール取付部材に回転可能に結合され、第１の回転軸周りに回転可能なキャスタホイールと、
    該キャスタホイール取付部材に回転可能に結合されたフレーム部材であって、該キャスタホイール取付部材が第２の回転軸周りに回転可能であるフレーム部材と、
    該キャスタホイール取付部材を該第２の回転軸周りに回転するように付勢する第１の力を、該キャスタホイール取付部材に印加するように構成された、第１の力機構とを含み、
    前記係合によって、該キャスタホイール取付部材は、該第１の力に抗して該第２の回転軸周りに回転し、該第１の力は、それによって、前記ガラスリボンにおいて該ガラスリボンの中心線から離れる方向に張力を形成する、ガラスリボンの搬送方法。
14. 前記第１の力機構は、第１の駆動デバイスに結合され、該方法は、該第１の駆動デバイスによって前記第１の力を変化させるステップを更に備える請求項１３記載の方法。
15. 前記ガラスリボンにおける横方向の張力を変化させるために前記第１の力を変化させるステップを更に備える請求項１３記載の方法。

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