JP2017534553A - ガラスリボンの厚さウェッジを制御する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
2週間の期間、厚さゲージを使用して、ガラスリボンにおけるウェッジ変動を測定した。図4は、時間(x軸)の関数としてのウェッジ厚データ(y軸)のプロットを示している。図4から得られたデータを、フーリエ変換を使用して変換し、図5を生成した。さらに具体的には、図5は、図4に示される信号の頻度成分のプロットである。図5のプロットは、ウェッジ変動の大きさ(y軸)及び頻度(x軸)を定量化している。高頻度及び低頻度変動は図5に見ることができる。図5に示されるように、ウェッジの乱れは、比較的低頻度(10時間以上の周期)及び比較的高い頻度(例えば3時間以下の周期)の変動を有していた。特に、突出した周期(prominent cycle)は約2時間の周期で生じた。図5に示されるデータは、ウェッジ変動の高頻度成分及び低頻度成分の決定に使用されうる。
ウェッジ変動におけるチルトの影響を決定するため、チルトの度合いを段階的に変化させ、ウェッジの影響(すなわち、ウェッジの変化)を観察した。これにより、チルト変動に対するシステムの応答を特徴化可能にした。さらに具体的には、チルト角を、0度の開始角度から0.3度だけ(0.3度の最終角度へと)上方に傾動させ(すなわち、第1端部104を第2端部106に対して下降させた)、ウェッジ応答をおよそ40分間、監視した。図6及び7は、チルト角の0.3度の変化に対する観察されたウェッジ応答を示している。図6に示されるように、成形容器を上方に0.3度だけ傾動させた。結果として得られたウェッジ応答は、図7にグラフで示されている。図7において、増大(又はウェッジの変化)はy軸で表されており、時間(秒)はx軸で表されている。無駄時間を含む一次遅れ(First Order plus Dead Time)モデルを応答に当てはめ、図7に示されるように、モデルを処理データと相関させた(R2=0.98)。R2値は、チルトの段階的変化の結果として、一次遅れモデルが、観察された増大と非常に密接に相関していることを示唆している。応答に当てはめた無駄時間を含む一次遅れモデルは、多変数制御アルゴリズムを生成するために、以下の実施例3から得られるモデルと共に用いられる。
ウェッジ変動における温度の影響を決定するため、温度を0.3℃ごとに段階的に変化させ、ウェッジの影響(すなわち、ウェッジの変化)をおよそ90分間、観察した。これにより、熱的変動に対するシステムの応答を特徴化可能にした。図8は、上部温度における−0.3℃の変化に対する観察されたウェッジ応答を示している。図8において、y軸は増大(又はウェッジの変化)を表し、x軸はサンプリング時間を表し、各サンプル15秒である。無駄時間を含む一次(すなわち、線形)遅れモデルを応答に当てはめた。無駄時間を含む一次遅れモデルは処理データによく相関し(R2=0.94)、モデルが良好に当てはまり、熱的変化に基づくウェッジ応答の推定に利用可能であることを示唆している。したがって、ひとたびウェッジが熱的変化に応答を開始すると、熱的変化は、観察されたウェッジ応答に対して直接的かつ直線的に関係する。温度の0.3℃ごとの低下は、結果的に、サンプルに1.18(ウェッジ/℃)のウェッジの増大を生じたことが決定された。およそ1926秒の時定数及びおよそ714秒の時間の遅れが見られた。時定数は、その最終的な値のおよそ63%に達する、熱的変化に要する時間を表している。時間の遅れは、上部温度設定値が変化する時間とウェッジが応答を開始する時間との間の経過時間を表している。図8のデータと図7のデータとの比較は、熱調整が、チルト調整と比較してウェッジに対する変化に遅延を生じさせることを実証している。応答に当てはめた無駄時間を含む一次遅れモデルは、上記実施例2から得られたモデルとともに、多変数制御アルゴリズムの生成に用いられる。
実施例1から得た観察されたウェッジ応答頻度情報、実施例2から得たチルトステップ応答、及び実施例3から得た温度ステップ応答の知見とともに、チルト及び温度の各々を使用する制御の推定限界を、コンピュータ模擬実験及び解析計算を使用して確認した。言い換えれば、図5に由来する推定された「高頻度」及び「低頻度」の範囲を、それらの頻度にわたる各制御に対するウェッジ衝撃応答を検査することによって確認した。
10時間以上の周期についてのウェッジ影響の制御に熱制御が用いられ、かつ、実施例4より短い周期についてのウェッジ影響の制御にチルト制御が用いられうるという理論の確認の後、多変数制御アルゴリズムを展開した。図10〜16は、ウェッジ変動の制御に使用するための実施例2及び3から得られたモデルを組み合わせた模擬的な結果を例証している。特に、実施例2及び3から結果的に得られたモデルを組み合わせ、H無限大制御の取り組みを使用して、温度調整を選択して低頻度変動に対処し、かつ、チルト調整を選択して高頻度変動に対処するアルゴリズムを生成した。さらに具体的には、実施例2及び3のデータに当てはめたモデルを組み合わせて、H無限大制御方法を使用して加工したアルゴリズムを形成した。
熱制御のみの使用に対し、チルト制御を使用するウェッジ変動における制御の改善を評価した後、模擬実験の結果を確認するために実験を行った。実験には、実施例2に使用したものと同じパラメータを使用した。特に、実施例2から得られたモデルを使用して、観察されたウェッジに対処するために更新されたチルト設定値を決定した(結果を図17に示す)。
チルト制御を用いたウェッジの制御の達成可能性を確認した後、生成した多変数制御アルゴリズムを試験して、熱制御のみを使用する従来のウェッジ制御方法に対する利益をもたらすか否かを判定した。特に、多変数制御アルゴリズムが熱変数に関して予期された通りに機能したか否かを判定するために、実験の間にチルトの移動はさせなかった。したがって、多変数ウェッジ制御、従来のATCS、及び従来のPI制御システムの指示通りに熱制御を通じてウェッジを制御したシステムについて、数日間にわたってウェッジを測定した。さらに具体的には、従来のPI制御システムについて7日間にわたって、及び、多変数ウェッジ制御システムについては18日間にわたってウェッジを測定した。総合的なウェッジ、短期頻度(1〜3時間)、及び長期(10時間を超える)のウェッジ変動を観察し、比較した。
ガラスリボンにおけるウェッジ変動を制御する方法であって、
成形容器の収束する側面上に溶融ガラスを流す工程、
前記成形容器のルートからある幅を有するガラスリボンを延伸する工程、
前記ガラスリボンの幅の少なくとも一部にわたって前記ウェッジ変動を測定する工程、及び
前記測定されたウェッジ変動に基づいて前記成形容器のチルト及び前記成形容器の堰の近くの温度を調整し、前記ガラスリボンの幅にわたる前記ウェッジ変動を低下させる工程
を含む方法。
前記ウェッジ変動の高頻度成分に基づいて前記成形容器の前記チルトの変化を特定する工程をさらに含む、実施形態1に記載の方法。
前記成形容器の前記チルトを調整する工程が、前記成形容器の第2端部に対して前記成形容器の第1端部の位置を調整する工程を含み、前記成形容器の前記第1端部及び前記第2端部が、前記成形容器の収束する側面に対して垂直であり、前記成形容器の長さによって分離されていることを特徴とする、実施形態1又は2に記載の方法。
前記ウェッジ変動の低頻度成分に従った前記堰における前記温度の変化を特定する工程をさらに含む、実施形態1又は2に記載の方法。
前記堰における前記温度を調整する工程が、前記成形容器の上部に配置された少なくとも1つの加熱機構のパワー出力を調整する工程を含む、実施形態4に記載の方法。
前記堰における前記温度を調整する工程が、前記成形容器の周りに配置された冷却機構のパワー出力を調整する工程を含む、実施形態4に記載の方法。
前記堰における前記温度を調整する工程が、少なくとも1つの加熱機構のパワー出力を調整する工程、及び、前記成形容器の周りに配置された冷却機構のパワー出力を調整する工程を含む、実施形態4に記載の方法。
フュージョンドロー装置であって、
成形容器の長さを画定する第1端部及び第2端部を有する成形容器、及びその上面に配置されたトラフと、
前記成形容器を傾動させて、前記成形容器の前記第2端部に対する前記成形容器の前記第1端部の位置を変化させるチルト機構と、
前記成形容器の堰の近くの領域に熱を供給する少なくとも1つの加熱機構、及び
プロセッサと、コンピュータ読取及び実行可能命令セットを記憶するメモリとを備えたコントローラを含む自動厚さ制御システムであって、前記プロセッサによって実行された場合に:
延伸の底部において厚さゲージからウェッジ変動計算値を受け取り、
受け取った前記ウェッジ変動計算値に基づいて、前記ウェッジ変動の高頻度成分及び前記ウェッジ変動の低頻度成分を特定し、
チルト設定値を計算して前記ウェッジ変動の前記高頻度成分を低減し、
温度設定値を計算して前記ウェッジ変動の前記低頻度成分を低減し、
前記チルト機構に前記チルト設定値を供給し、
前記少なくとも1つの加熱機構に前記温度設定値を供給する、
自動厚さ制御システムと
を備えた、フュージョンドロー装置。
前記自動厚さ制御システムが、前記チルト設定値に基づいて前記成形容器のチルトの度合いを調整することを特徴とする、実施形態8に記載のフュージョンドロー装置。
前記自動厚さ制御システムが、前記温度設定値に基づいて前記成形容器の前記堰の前記領域に供給される熱の量を調整することを特徴とする、実施形態8に記載のフュージョンドロー装置。
前記堰の近くに配置された冷却機構をさらに備え、前記自動厚さ制御システムが、前記成形容器の前記堰の前記領域を前記温度設定値に基づいて能動的に冷却させることを特徴とする、実施形態8に記載のフュージョンドロー装置。
前記自動厚さ制御システムが、前記チルト設定値を計算して、前記ウェッジ変動の前記高頻度成分を最小化することを特徴とする、実施形態8に記載のフュージョンドロー装置。
前記自動厚さ制御システムが、前記温度設定値を計算して、前記ウェッジ変動の前記低頻度成分を最小化することを特徴とする、実施形態8に記載のフュージョンドロー装置。
前記自動厚さ制御システムが、前記ウェッジ変動の前記低頻度成分とは無関係に前記チルト設定値を計算することを特徴とする、実施形態8に記載のフュージョンドロー装置。
前記自動厚さ制御システムが、前記ウェッジ変動の前記高頻度成分とは無関係に前記温度設定値を計算することを特徴とする、実施形態8に記載のフュージョンドロー装置。
ガラスリボンの幅にわたってウェッジ変動を制御する方法であって、
成形容器の収束する側面上に溶融ガラスを流す工程、
前記成形容器のルートから、ある幅を有するガラスリボンを延伸する工程、
前記ガラスリボンの前記幅の一部にわたって前記ウェッジ変動を測定する工程、
前記ウェッジ変動の高頻度成分に基づいて前記成形容器のチルトを調整し、前記ガラスリボンの前記幅にわたる前記ウェッジ変動を低下させる工程、
前記ウェッジ変動の低頻度成分に基づいて前記成形容器の堰の温度を調整し、前記ガラスリボンの前記幅にわたる前記ウェッジ変動を低下させる工程、及び
前記ガラスリボンの前記幅の前記一部にわたって、調整されたウェッジ変動を測定する工程
を含む、方法。
前記ガラスリボンの前記幅の前記一部が、前記ガラスリボンのビード領域を含まないことを特徴とする、実施形態16に記載の方法。
前記成形容器の前記チルトを調整する工程が、前記チルトの度合い及び前記ウェッジ変化の量に基づいてチルト設定値を特定する工程を含むことを特徴とする、実施形態16に記載の方法。
前記堰の近くの前記温度を調整する工程が、前記温度及び前記ウェッジ変化の量に基づいて温度設定値を特定する工程を含むことを特徴とする、実施形態16に記載の方法。
前記調整されたウェッジ変動の高頻度成分に基づいて前記成形容器の前記チルトを調整する工程、及び
前記調整されたウェッジ変動の低頻度成分に基づいて前記成形容器の前記堰における前記温度を調整する工程
をさらに含む、実施形態16に記載の方法。
3 清澄容器
4 混合容器
5 連結管
6 溶融ガラス
7 連結管
8 供給容器
9 下降管
10 入口
11 成形容器
12 開口
13 トラフ
14a,14b 収束する側面
22 筐体
50 延伸アセンブリ
52 ガラス基板
100 フュージョンドロー装置
100A ガラス製造装置
102 成形容器
104 第1端部
106 第2端部
108 トラフ
110 堰
112 ルート、下縁部
114 ガラスリボン
116 幅
118 厚さ
120 加熱機構
122 チルト機構
200 厚さゲージ
202 多変数制御システム
300 ウェッジ変動を制御する方法
302 電流ウェッジ設定値
304 ウェッジ
306 コンパレータ
308 ステップ
310 温度設定値
312 チルト設定値
314 電流温度
316 コンパレータ
318 温度コントローラ
320 熱プロセス
322 温度ウェッジプロセス
324 コンパレータ
326 電流チルト角
328,330 ステップ
332 チルトウェッジプロセス
334 加算点
336 ウェッジの乱れ
340 ウェッジ
Claims (10)
- ガラスリボンにおけるウェッジ変動を制御する方法であって、
成形容器の収束する側面上に溶融ガラスを流す工程、
前記成形容器のルートから、ある幅を有するガラスリボンを延伸する工程、
前記ガラスリボンの前記幅の少なくとも一部にわたって前記ウェッジ変動を測定する工程、及び
前記測定されたウェッジ変動に基づいて前記成形容器のチルト及び前記成形容器の堰の近くの温度を調整し、前記ガラスリボンの前記幅にわたる前記ウェッジ変動を低下させる工程
を含む、方法。 - 前記ウェッジ変動の高頻度成分に基づいて前記成形容器の前記チルトの変化を特定する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記成形容器の前記チルトを調整する工程が、前記成形容器の第2端部に対する前記成形容器の第1端部の位置を調整する工程を含み、前記成形容器の前記第1端部及び前記第2端部が、前記成形容器の収束する側面に対して垂直であり、かつ、前記成形容器の長さによって分離されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記ウェッジ変動の低頻度成分に従った前記堰の前記温度の変化を特定する工程をさらに含む、請求項1又は2に記載の方法。
- フュージョンドロー装置であって、
成形容器の長さを画定する第1端部及び第2端部を有する成形容器、及びその上面に配置されたトラフと、
前記成形容器を傾動させて、前記成形容器の前記第2端部に対する前記成形容器の前記第1端部の位置を変化させるチルト機構と、
前記成形容器の堰の近くの領域に熱を供給する少なくとも1つの加熱機構、及び
プロセッサと、コンピュータ読取及び実行可能命令セットを記憶するメモリとを備えたコントローラを含む自動厚さ制御システムであって、前記プロセッサによって実行された場合に:
延伸の底部において厚さゲージからウェッジ変動計算値を受け取り、
受け取った前記ウェッジ変動計算値に基づいて、前記ウェッジ変動の高頻度成分及び前記ウェッジ変動の低頻度成分を特定し、
チルト設定値を計算して前記ウェッジ変動の前記高頻度成分を低減し、
温度設定値を計算して前記ウェッジ変動の前記低頻度成分を低減し、
前記チルト機構に前記チルト設定値を供給し、かつ
前記少なくとも1つの加熱機構に前記温度設定値を供給する
自動厚さ制御システムと、
を備えた、フュージョンドロー装置。 - 前記自動厚さ制御システムが、前記チルト設定値に基づいて前記成形容器のチルトの度合い、及び、前記温度設定値に基づいた前記成形容器の前記堰の前記領域に供給される熱の量のうち少なくとも一方を調整することを特徴とする、請求項5に記載のフュージョンドロー装置。
- 前記堰の近くに配置された冷却機構をさらに備え、前記自動厚さ制御システムが、前記成形容器の前記堰の前記領域を、前記温度設定値に基づいて能動的に冷却させることを特徴とする、請求項5又は6に記載のフュージョンドロー装置。
- 前記自動厚さ制御システムが、前記ウェッジ変動の前記低頻度成分とは無関係に前記チルト設定値を計算することを特徴とする、請求項5から7のいずれか一項に記載のフュージョンドロー装置。
- 前記自動厚さ制御システムが、前記ウェッジ変動の前記高頻度成分とは無関係に前記温度設定値を計算することを特徴とする、請求項5から7のいずれか一項に記載のフュージョンドロー装置。
- ガラスリボンの幅にわたってウェッジ変動を制御する方法であって、
成形容器の収束する側面上に溶融ガラスを流す工程、
前記成形容器のルートから、ある幅を有するガラスリボンを延伸する工程、
前記ガラスリボンの前記幅の一部にわたって前記ウェッジ変動を測定する工程、
前記ウェッジ変動の高頻度成分に基づいて前記成形容器のチルトを調整し、前記ガラスリボンの前記幅にわたる前記ウェッジ変動を低下させる工程、
前記ウェッジ変動の低頻度成分に基づいて前記成形容器の堰の温度を調整し、前記ガラスリボンの前記幅にわたる前記ウェッジ変動を低下させる工程、及び
前記ガラスリボンの前記幅の前記一部にわたって、調整されたウェッジ変動を測定する工程
を含む、方法。
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