JP5881374B2

JP5881374B2 - 柔軟なガラスリボンの誘導方法および装置

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Publication number: JP5881374B2
Application number: JP2011240910A
Authority: JP
Inventors: エルブランディングダグラス; ショーン　マシュー　ガーナー; マシューガーナーショーン; エドワードメルツゲーリー; アールトッシュジョン
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2031-11-02
Also published as: KR20120047836A; TW201226298A; KR101699556B1; TWI537224B; US20120111054A1; US9199816B2; EP2450301A3; CN102583992A; CN102583992B; JP2012096989A; CN202359018U; EP2450301B1; EP2450301A2

Description

本開示は、柔軟なガラスリボンを、その中央部分（品質部分）を損傷することなく誘導するものに関する。特に、この誘導は円柱状芯材に薄いガラスリボンを巻回する際に使用され得るものである。

本書において、ガイドローラがガラスリボンの湾曲区域に「機械的に隣接」しているとは、ガイドローラが湾曲区域に十分に近づいていて、このとき、ローラがガラスリボンを歪ませてしまうことなく横方向に移動させることができる程度のレベルの剛性を、リボンが湾曲していることにより、リボンがその横断方向において示し続けているような場合を示す。

本書において「ガラス」という用語が使用される場合には、ガラス材料、およびガラスセラミック材料が含まれる。

ガラスは連続的に形成されるが、冷却および固化され次第、典型的には板ガラスに分割される。最近の製品傾向により、より薄いガラスが求められている。ガラス厚が減少すると、板ガラスや、板ガラスが切断されるリボンはより柔軟になる。この柔軟さにより、特に０．３ｍｍより薄いガラスでは、取扱いの観点から難題が生じる。

ガラスには、ガラスリボンの誘導を特に困難にするような多くの特有の特徴がある。第１に、ガラスは表面の欠陥に極めて敏感である。この欠陥により、応力点が生成され、この応力点がクラックを生成し、また破損に繋がる。すなわち、ガラス表面との直接の接触は、プラスチックウェブ、巻取り紙、または金属箔のエッジ誘導で典型的になされるように、ガラス上への力を最小限に抑えるようなやり方で行わなければならない。第２に、薄いガラスリボンが横方向の力を受けると、リボンが歪み、最終的には破損する可能性がある。これに対し、ポリマーフィルムや巻取り紙はより柔軟であって、横方向の力に良く反応する。

第３に、リボン成形プロセスでは、リボン幅を横断する方向においてその厚さに変化を生じたり、リボンの運動時に「反り」を生じたりすることがある。図１は、反り１０（説明のため、この図では大きく誇張している）を呈しているガラスリボン１３を示したものである。図から分かるように、反りとはリボンが一方向へ（すなわち、図１では右へ）連続的に湾曲したものである。このような湾曲は、例えば、リボンエッジのビードの冷却速度が異なっていることにより生じ得る。ガラスリボンの反り、厚さ変化、および残留応力により、リボンは真っ直ぐに搬送されるというよりもむしろ横方向にシフトし得る。

ガラスリボンのこのような特有の特徴により、薄いガラスのリボンの搬送および巻回は、プラスチック、紙、および金属ホイルの産業での柔軟なウェブの搬送および巻回よりも難題となっている。このような他の産業において、ウェブの誘導は典型的には、ウェブのエッジをこするような固定されたエッジガイドを用いて行われている。こういった技術を薄いガラスリボンに適用すると、リボンを破損させることになり完全な失敗となることが実験から分かっている。

薄いガラスリボンに関する誘導の問題の解決策によれば、リボンを連続した形式で巻回し、かつユーザにその形でリボンを提供することが可能になる。その後ユーザは、電子ペーパーの前面基板、太陽電池の保護カバーシート、タッチセンサ、固体照明、固体電子装置などの製品を、ガラスを連続した形式で処理して作ることも可能であろう。一般論として、連続処理はガラス製造者およびユーザの両方にとって有利である。すなわち、薄いガラスリボンを誘導する効果的な方法を望む声が存在している。本開示はこの要求に対処するものである。

第１の態様によれば、動いているガラスリボン（１３）を誘導する装置が開示され、このガラスリボンは中央部分（４）と第１および第２エッジ（３ａ，３ｂ）とを有したものであり、この装置は、
（ａ）第１リボン誘導アセンブリ（１）であって、
（ｉ）リボンの中央部分（４）と機械的に接触することなく、リボンの運動方向（１５）に沿った曲率を有する第１湾曲区域をこのリボン（１３）に生成する、第１リボン曲げサブアセンブリ（５ａ，５ｂ，１４，２２）、および、
（ｉｉ）第１ガイドローラおよび第２ガイドローラ（７ａ，７ｂ）であって、夫々が、リボンの第１エッジおよび第２エッジ（３ａ，３ｂ）に係合しかつ第１エッジおよび第２エッジに横方向の力を加えるものであり、この係合の位置が、リボンの第１湾曲区域内、または第１湾曲区域に機械的に隣接した位置である、第１および第２ガイドローラ、
を備えている、第１リボン誘導アセンブリと、
（ｂ）第２リボン誘導アセンブリ（２）であって、
（ｉ）リボンの中央部分（４）と機械的に接触することなく、リボンの運動方向（１５）に沿った曲率を有する第２湾曲区域をこのリボン（１３）に生成する、第２リボン曲げサブアセンブリ（１２，１６ａ，１６ｂ）、および、
（ｉｉ）第３ガイドローラおよび第４ガイドローラ（９ａ，９ｂ）であって、夫々が、リボンの第１エッジおよび第２エッジ（３ａ，３ｂ）に係合しかつ第１エッジおよび第２エッジに横方向の力を加えるものであり、この係合の位置が、リボンの第２湾曲区域内、または第２湾曲区域に機械的に隣接した位置である、第３および第４ガイドローラ、
を備えている、第２リボン誘導アセンブリと、
を含み、ここで、第１区域および第２区域の夫々の曲率は、ガイドローラ（７ａ，７ｂ，９ａ，９ｂ）がリボンを歪ませることなく横方向に移動させることを可能にするのに十分な程度にまで、リボン（１３）に剛性を与えるものである。

第２の態様によれば、動いているガラスリボン（１３）を誘導する方法が開示され、このガラスリボンは中央部分（４）と第１および第２エッジ（３ａ，３ｂ）とを有したものであり、この方法は、
（ａ）リボンの中央部分（４）と機械的に接触することなく、リボンの運動方向（１５）に沿った曲率を有する第１湾曲区域をこのリボン（１３）に生成するステップ、
（ｂ）リボンの第１エッジおよび第２エッジ（３ａ，３ｂ）に、リボン（１３）の第１湾曲区域内、または第１湾曲区域に機械的に隣接した位置で、横方向の力を加えるステップ、
（ｃ）リボンの中央部分（４）と機械的に接触することなく、リボンの運動方向（１５）に沿った曲率を有する第２湾曲区域をこのリボン（１３）に生成するステップ、および、
（ｄ）リボンの第１エッジおよび第２エッジ（３ａ，３ｂ）に、リボン（１３）の第２湾曲区域内、または第２湾曲区域に機械的に隣接した位置で、横方向の力を加えるステップ、
を含み、ここで、第１区域および第２区域の夫々の曲率は、横方向の力がリボンを歪ませることなく誘導することを可能にするのに十分な程度にまで、リボン（１３）に剛性を与えるものである。

第３の態様によれば、湾曲エアバーアセンブリが開示され、この湾曲エアバーアセンブリは、第１湾曲エアバーサブセクション（４１）、第２湾曲エアバーサブセクション（４３）、フレーム（４９）、第１湾曲エアバーサブセクション（４１）をフレーム（４９）に接続する第１連結機構（４５，５１）、および第２湾曲エアバーサブセクション（４３）をフレーム（４９）に接続する第２連結機構（４７，５１）、を含み、フレーム（４９）に対する第１（４１）および第２（４３）湾曲エアバーサブセクションの横方向の位置を独立して調節可能とするよう、第１および第２連結機構は個別に調整可能なものである。

本開示の種々の態様に関する上記概要において使用した参照番号は、単に読者の便宜のためのものであって、本発明の範囲を限定するものと解釈されることを意図したものではないし、またそう解釈されるべきではない。より一般的には、前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、単に本発明の例示であり、本発明の本質および特徴を理解するための概要または構想を提供することを意図したものであることを理解されたい。

本発明のさらなる特徴および利点は以下の詳細な説明の中で明らかにされ、ある程度は、その説明から当業者には容易に明らかになるであろうし、あるいは本書の説明で例示されたように本発明を実施することにより認識されるであろう。添付の図面は本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、本書に組み込まれその一部を構成する。本書および本図面において開示された本発明の種々の特徴は、任意の組合せで、また全て組み合わせて、使用できることを理解されたい。例えば、本発明の種々の特徴は、本発明の以下のさらなる態様に従って組み合わせてもよい。

第４の態様によれば、第１態様の装置が提供され、ここで、
（ａ）第１リボン曲げサブアセンブリは、
（ｉ）湾曲エアバー、および、
（ｉｉ）リボンの中央部分の外側かつ両脇で、このリボンの表面に接触する、１対の円柱状ローラ、
のうち少なくとも１つを備え、かつ、
（ｂ）第２リボン曲げサブアセンブリは、
（ｉ）湾曲エアバー、および、
（ｉｉ）リボンの中央部分の外側かつ両脇で、このリボンの表面に接触する、１対の円柱状ローラ、
のうち少なくとも１つを備えている。

第５の態様によれば、第１または第４の態様の装置が提供され、ここで、ガイドローラ夫々は旋回アームに支持されたものであり、かつ旋回アーム夫々は、ガイドローラをリボンのエッジに対して付勢するよう、ばね荷重されたものである。

第６の態様によれば、第１、第４、または第５の態様の装置が提供され、ここで、ガイドローラ夫々は、シリコーンゴムを備えたガラス係合面を有している。

第７の態様によれば、第１または第４から第６の態様のいずれか１つの態様の装置が提供され、ここで、この装置は、第１および第２リボン誘導アセンブリの間に、リボンの中央部分に機械的に接触することなくこのリボンを第１および第２リボン曲げサブアセンブリに向かって付勢する、リボン付勢アセンブリを含む。

第８の態様によれば、第７態様の装置が提供され、ここで、リボン付勢アセンブリは、
（ａ）湾曲エアバー、および、
（ｂ）リボンの中央部分の外側かつ両脇で、このリボンの表面に接触する、１対の円柱状ローラ、
のうち少なくとも１つを備えている。

第９の態様によれば、第１または第４から第８の態様のいずれか１つの態様の装置が提供され、ここで、第１および第２リボン曲げサブアセンブリのうち少なくとも１つは、第１および第２湾曲エアバーサブセクションを有する湾曲エアバーを備え、リボンの横断方向における第１および第２湾曲エアバーサブセクションの位置は独立して調節可能なものである。

第１０の態様によれば、第１または第４から第９の態様のいずれか１つの態様の装置が提供され、ここで、リボンの中央部分は、リボンの幅の少なくとも９０％である。

第１１の態様によれば、動いているガラスリボンを円柱状芯材に巻回するための装置が提供され、この装置は、第１または第４から第１０の態様のいずれか１つの態様の装置を含む。

第１２の態様によれば、第２態様の方法が提供され、ここで、リボンの第１区域および第２区域の曲率は、リボンの同じ側へ向かって凹状のものである。

第１３の態様によれば、第２または第１２の態様の方法が提供され、ここで、リボンが誘導される際のリボンの運動は主に垂直成分を含んだものであり、かつこの方法は、リボンの中央部分に機械的に接触することなく第１および第２湾曲区域の間にリボンの第３湾曲区域を生成するステップをさらに含み、第３区域の曲率は、（ｉ）リボンの運動方向に沿ったものであり、かつ（ｉｉ）第１および第２湾曲区域とは反対の方向に凹状のものである。

第１４の態様によれば、第２、第１２、または第１３の態様の方法が提供され、ここで、リボンが誘導される際のリボンの運動は主に水平成分を含んだものであり、かつ各曲率は下方に凹状のものである。

第１５の態様によれば、第２または第１２から第１４の態様のいずれか１つの態様の方法が提供され、上方に凹状であるリボンのフリーループ部を、第１および第２湾曲区域に先立って生成するステップを含む。

第１６の態様によれば、第２または第１３から第１５の態様のいずれか１つの態様の方法が提供され、ここで、リボンの第１区域および第２区域の各曲率は、リボンの異なる面の側へ向かって凹状のものである。

第１７の態様によれば、第２または第１２から第１６の態様のいずれか１つの態様の方法が提供され、ここで、第１湾曲区域および第２湾曲区域は、夫々、
（ａ）湾曲エアバー、および、
（ｂ）リボンの中央部分の外側かつ両脇で、このリボンの表面に接触する、１対の円柱状ローラ、
のうち少なくとも１つにより生成される。

第１８の態様によれば、第２または第１２から第１７の態様のいずれか１つの態様の方法が提供され、１対の湾曲エアバーを用いてリボンの第１湾曲区域および第２湾曲区域のうち少なくとも１つを生成するステップ、および、１対の湾曲エアバーの少なくとも一方の、リボンの横断方向における位置を、少なくとも１回調節するステップ、をさらに含む。

第１９の態様によれば、第２または第１２から第１８の態様のいずれか１つの態様の方法が提供され、ここで、リボンの厚さは０．３ｍｍ以下である。

第２０の態様によれば、第２または第１２から第１９の態様のいずれか１つの態様の方法が提供され、ここで、リボンは、反りとリボンの横断方向の厚さ変化とのうち少なくとも１つを呈する。

反りを呈しているリボンの運動を示す概略上面図本開示の一実施の形態を示す概略側面図図２の実施形態の概略上面図円柱状ガイドローラの据付けにばね荷重旋回機構を使用しているガイドローラ系の前面図円柱状ガイドローラの側面図図５の円柱状ガイドローラの断面図ガイドローラ対間のガラスを非接触支持するための湾曲エアバーの斜視図互いに対して横方向に独立して可動な２つのエアバーサブセクションを有する、湾曲エアバーアセンブリを示す斜視図図８の湾曲エアバーアセンブリの側面図本開示の一実施の形態を示す概略側面図図１０の実施形態を示す概略上面図本開示の一実施の形態を示す概略側面図図１２の実施形態を示す概略上面図本開示の一実施の形態を示す概略側面図本開示の一実施の形態を示す概略側面図

説明を簡単にするため、以下の議論は主に、薄くて柔軟なガラスリボン１３を円柱状芯材１１に巻回させる際の誘導に関するものであるが、本書において開示される誘導装置は、例えば個別の板ガラスの生産プロセスの一部としてなど、さまざまな他の用途に使用し得ることが理解されよう。

ガラスリボンは当技術において既知の種々のガラス成形プロセスによって製造することが可能であり、例えば、オーバーフローダウンドローフュージョンプロセス、スロットドロープロセス、他のダウンドロープロセス、フロートプロセスなどが挙げられる。リボンは種々の組成および厚さを有し得るものであるが、一般に、本書において開示される誘導装置は、厚さが０．３ｍｍ以下、例えば厚さがおよそ０．２２ｍｍ以下の薄いリボンと共に用いると特定の価値のあるものとなるであろう。使用するプロセスによって、リボンはビードエッジを有していることもあれば、あるいはビードのないエッジを有していることもあり、例えば、このビードは誘導および巻回に先立ってリボンから除去してもよい。

図２〜３は第１リボン誘導アセンブリ１と第２リボン誘導アセンブリ２とを有する誘導装置の実施形態を示したものであり、ここで各アセンブリは、リボン１３をその運動方向１５に沿って湾曲させるためのリボン曲げサブアセンブリと、リボンの対向しているエッジ３ａ、３ｂ（図１参照）に係合する１対のガイドローラ（リボン誘導アセンブリ１では７ａ、７ｂ、リボン誘導アセンブリ２では９ａ、９ｂ）とを含む。図２〜３の装置は、さらに、（ａ）図２では反時計回りに回転し（矢印２３参照）、かつ誘導装置からリボン１３を受け取ってこれをロール状に形成する、円柱状芯材１１、および（ｂ）誘導装置と、例えばリボンの成形に使用される装置（図示なし）との間に機械的隔離を提供するフリーループ部１７、をさらに含む。

図２〜３の実施形態では、リボン誘導アセンブリ１および２において異なる種類のリボン曲げサブアセンブリ、すなわち、リボン誘導アセンブリ１では１対の円柱状ローラ５ａ、５ｂが、そしてリボン誘導アセンブリ２では湾曲エアバー１２が使用されている。図１０〜１１および１２〜１３に図示したように、所望であれば、２つの湾曲エアバー１２および１４、または２対の円柱状ローラ５ａ、５ｂおよび１６ａ、１６ｂを使用してもよい。同様に、図２〜３のように湾曲エアバーおよび１対の円柱状ローラを使用し、但しエアバーをローラの上流としてもよい。さらなる変形形態として、一般的には必要とされないが、リボン曲げサブアセンブリを、中央の湾曲エアバーと外側の円柱状ローラ対との両方を採用したものとすることもできる。

どのようなリボン曲げサブアセンブリが使用されようとも、その目的は、リボンの中央部分４に機械的に接触することなく、リボンに２つの湾曲区域を作り出すことである。すなわち、１対の円柱状ローラが使用されるとき、ローラはリボン表面に、中央部分４より外側かつ両脇で接触する。このやり方によればローラは中央部分を損傷することがなく、この中央部分には、リボンの品質部分、すなわち顧客が彼らの製品に使用するリボンの部分が含まれる。ローラはさらに、矢印２１および２５で示したようにリボンと共に回転し、リボンに機械的損傷を与える機会をさらに最小限に抑える。

図１において、中央部分４は（またリボンや反りも）図の中で正確な縮尺ではなく、実際には中央部分は典型的にリボン幅の９０％以上、例えばその幅の９５％以上となることに留意されたい。エアバーが使用されるとき、エアバーの物理的構造はリボンと機械的に接触しないため、リボンの中央部分の他、所望であればそのエッジ部分でも動作させることができる。エアバーで使用される空気（または他の流体）は、リボンの表面と物理的に接触する。しかしながら、このような物理的接触は、本書において使用する「機械的接触」という用語の一部を成すものではなく、というのもリボンは概して流体接触により実質的な機械的損傷を受け易いものではないためである。

どのように形成されたとしても、リボン曲げサブアセンブリによって作られる２つの湾曲区域はリボンの剛性を増加させる役割を果たし、その結果、ガイドローラがリボンを横方向に動かす際にリボンが歪まないようにすることができる。しかしながら曲率をあまり高くすることはできず、さもないとリボンが割れる可能性がある。一般論として、曲がったリボンに生成される曲げ応力σは、σ≒０．５×Ｅ×ｔ／Ｒで与えられる。ここで、Ｅはガラスのヤング率、ｔはガラス厚、そしてＲは曲げの曲率半径である。すなわち、算出される曲げ応力がガラスの曲げ強度を超えることなく、そして好適には実質的にガラスの曲げ強度未満となるように、曲率を選択する必要がある。実際に、代表的なディスプレイ型ガラスでは、４．５インチ（１１．４３ｃｍ）の曲率半径で、厚さ１５０μｍのガラスに対し許容可能な曲げ応力（約５０ＭＰａ）を生成し、一方で同時に、ガイドローラによるリボンの効率的な誘導を可能とするのに十分なレベルの剛性をリボンに生じさせることが分かっている。曲率半径がこれより大きくても上手く機能することが既に分かっている。例えば、図２および３の実施形態では、半径１２インチ（３０．４８ｃｍ）の円柱状ローラ５ａ、５ｂと、半径〜３６インチ（９１．４４ｃｍ）の湾曲エアバー１２を使用して、誘導を成功させることができた。本開示の任意の特定の用途に適する曲率は、前述したことから、当業者には容易に決定することができる。第１および第２のリボン曲げサブアセンブリにより生成される曲率は同一である必要はないことに留意されたい。

意外なことであるが、薄くて柔軟なガラスリボンは、単一のリボン曲げサブアセンブリで生成された単一の湾曲区域では、効果的に誘導できないことが分かっている。単一の湾曲区域のみでは、リボンは所望の方向に向くというよりも、ガイドローラの周りに旋回してしまう可能性がある。一方、２つのリボン曲げサブアセンブリでは、サブアセンブリにより生成されるリボンの２つの湾曲区域が一緒になって、例えば、２つの湾曲区域の接平面の中心線方向など、リボンの方向を画成することができる。２つのリボン誘導アセンブリの２対のガイドローラは、このときリボンがこの画成された方向に動くのを保持する。

方向を画成するためには、２つのリボン誘導アセンブリが互いに機械的に隔離されることのないよう、これらを十分近づける必要がある。そうしなければ、旋回の問題がここでも各リボン誘導アセンブリで生じる可能性がある。同様に、２つのリボン誘導アセンブリが近づき過ぎると必ずその系内の小さな変化に過度に敏感になる。一般に、リボン誘導アセンブリ間でリボンがねじれる可能性のあるときに、あるいはアセンブリ間でリボンがかなりの量の重力撓みを呈するときに、機械的隔離の始まりが顕著になる。アセンブリ間のリボンを平坦なエアバーで支持すれば、効果的な誘導を失うことなく耐え得る間隔に、アセンブリ間の間隔を広げることができる。一般論としては、ディスプレイ型ガラスから成るガラスリボンでは、リボンの湾曲区域間の距離はおよそ０．５から２ｍで実際に上手く機能することが分かっており、より長い距離でも上手く機能するであろうと考えられる。リボンの湾曲区域に使用される曲率半径と同様、リボン誘導アセンブリ間の適切な間隔を、本開示の任意の特定の用途に対し当業者は容易に決定することができる。

図４は、第１および第２のリボン誘導アセンブリの一部として使用され得る、ガイドローラ系の一実施の形態を示したものである。ここで図示されているように、この系は、ガイドローラアセンブリ２７ａ、２７ｂを支持するフレーム２０を含み、ガイドローラアセンブリ２７ａ、２７ｂは、リボン１３の対向するエッジにガイドローラ７ａ、７ｂを接触させるよう、フレームに対し独立して横方向に可動である。各ガイドローラアセンブリは旋回軸２９を含み、これに旋回アーム６が取り付けられている。旋回アームは、ガイドローラを支持し、かつローラの表面をリボンエッジと接触させるよう、ばね１９により付勢される。

図４から分かるように、リボン１３が右へ動くと、ガイドローラ７ｂがリボンのエッジに加える横方向の力が増加し、かつガイドローラ７ａが加える横方向の力が減少する。したがって、リボンはローラ間の中心線に向かって横方向に戻されることになり、すなわちリボンは望ましい移動方向へと戻される。反対に、リボン１３が左へ動くと、ガイドローラ７ａ／７ｂが加える力が増加／減少し、すなわちこの場合もリボンはローラ間の中心線に向かって、ここでは右へと横方向に動いて戻されることになる。このやり方によれば、ガイドローラ系によって、リボンの望ましい運動方向からの偏りに適した横方向の復元力をリボンが自動的に受けることになる。

ガイドローラはばね荷重旋回軸に取り付けられているため、ガラスリボンのエッジに加える力の量は、ばね１９の選択を通じて容易に制御することができる。実際には、厚さが０．０７５〜０．２２ｍｍかつ幅が４０ｃｍのガラスリボンでは、約０．４〜０．５ポンド（０．１８１ｋｇから０．２２７ｋｇ）の横方向の力で上手く機能することが分かっている。他のリボンの寸法に適する横方向の力は、本開示の任意の特定の用途に対し当業者は容易に決定することができる。

図５および６に示すように、ガイドローラはシャフト３１を含んでもよく、このシャフトに、弾性コーティングまたはスリーブ３５で被覆された、フレーム３３が回転可能に取り付けられる。このコーティングまたはスリーブは、例えば、シリコーンゴム、または、リボンエッジへの損傷を最小にすることが可能な類似の低摩擦軟質材料（compliant material）から成るものとしてもよく、例えばシリコーンゴム以外では、合成された天然ゴム、ネオプレン、または、概して任意の軟質材料をテフロン（登録商標）で被覆したものをスリーブとしてもよい。

第１および第２ガイドローラ７ａ、７ｂに関して説明したが、図４、５、および６におけるガイドローラ系およびガイドローラ構造は、第３および第４ガイドローラ９ａ、９ｂに対しても使用することができる。これらの図で示したもの以外のガイドローラ系およびガイドローラ構造を、当然のことながら、本書において開示されるリボン誘導技術の実施に際して使用することができる。

図７〜９は、第１および第２リボン曲げサブアセンブリの一部として使用され得るエアバーアセンブリを示したものである。特に、図７は、開口３９が貫通している一体型湾曲面３７を有するエアバーアセンブリを示し、一方図８〜９は、第１エアバーサブセクション４１および第２エアバーサブセクション４３を有するエアバーを示している。図８〜９の実施形態においては、フレーム４９に支持されているレール５１上にサブセクションが取り付けられており、かつこれらのサブセクションは、第１ギアアセンブリ４５および第２ギアアセンブリ４７を回転させることにより、レールに沿って独立して可動である。このやり方で、リボン表面に対するサブセクションの横方向の位置は、独立して調節することができる。例えば、両方のサブセクションの横方向の位置を、開口３９から出る空気または他の流体がリボンの中央部分４に当たるような位置とすることができる。あるいは、図２〜３および１２〜１３の実施形態における円柱状ローラ５ａ、５ｂおよび１６ａ、１６ｂと似た様態で、サブセクションをリボンのより外側の部分で動作するように取り付けてもよい。開口３９の配置およびサイズと面３７の形状は、従来のエアバーの技術に従うが、但し、リボンに加えられる力がリボンを局所的に膨らませることのないよう十分大きな部分に亘って広がることを必要とする。ここで説明したもの以外のエアバー構造を、当然のことながら、本書において開示されるリボン誘導技術の実施に際して使用することができる。

図１４および１５は、リボン誘導系のさらなる実施形態を示したものである。図１４の実施形態は、図１０〜１１の実施形態の凸状エアバー１４に代えて、第１リボン誘導アセンブリ１が凹状エアバー２２を採用したものであり、そして図１５の実施形態においては、リボンの全体的な運動が、図２〜３、１０〜１１、１２〜１３、および１４の実施形態のように主に水平成分を含むものではなく、主に垂直成分を含むものとなっている。リボン１３を図１５の第１および第２リボン曲げサブアセンブリ１４および１２に対して付勢するため、図１５の実施形態はリボン付勢アセンブリ１８を含み、このリボン付勢アセンブリは、例えば湾曲エアバーまたは１対の円柱状ローラでもよい。図１５から分かるように、リボン曲げサブアセンブリ１２および１４により生成された湾曲区域間に、リボン付勢アセンブリ１８が湾曲区域をリボンにさらに生成する。

上で論じたように、本書において開示されるリボン誘導系の１つの用途は、ガラスリボンの巻回に関連したものである。この巻回の実施形態によれば、リボン１３が連続的に製造され、そして一旦この製造プロセスが安定するとリボンはフリーループ１７に形成され、その後、図２〜３の実施形態のように１組の（例えば「馬車の車輪」様に構成され得る）細い円柱状ローラ５ａ、５ｂ上に装着され、この円柱状ローラが、ガラスのエッジ近くかつ第１組のガイドローラ７ａ、７ｂ間でガラスを支持する。リボンはその後、湾曲エアバー１２により供給されるエアクッションで支持される。エアバーのすぐ外側に位置付けられた第２組のガイドローラ９ａ、９ｂが、ガラスリボンの横方向の位置をさらに画成する。ここでガラスリボンの横方向の位置が確立されると、ガラスリボンは円柱状芯材１１に巻回される。このプロセスは円柱状芯材が満杯になるまで続く。さらに、横断切断装置（図示なし）により、垂れ下がったエッジが生成される。オペレータがこの垂れ下がったエッジを新しく形成されたガラスロールに巻き付けて括り、そして完成したロールを取り除く。オペレータは次いで新しい芯を装填し、そしてこのプロセスが繰り返される。同様のステップを、図１０〜１１、１２〜１３、１４および１５の実施形態の設備で使用することができる。

実際、２００ｍを超える長さのガラスを円柱状芯材に巻回する際に、前述の巻回手順を使用して成功した。巻回されるガラスリボンの反りを測定すると、５．５ｍの長さに亘り約３ｍｍであり、そしてウェブ横断厚さの変化を測定すると、０．１５ｍｍ厚の材料に対して０．０１３ｍｍであった。

前述したことから、ガラスに反りや厚さ変化が存在している可能性にかかわらず、ガラスウェブを横方向へ効果的に誘導するのに十分な力を生成する、薄くて柔軟なガラスリボンを誘導するための装置および方法が提供されたことがわかるであろう。いくつかの実施形態では（例えば、図１０〜１１、１４、および１５参照）、この力はガラスリボンの主表面と機械的に全く接触することなく生成することができる。さらに、ガラスのエッジに加えられる合力は、破損に繋がることもあり得るような欠陥の生成を最小にするよう、（例えば図４の旋回系により）限定することができる。同様に、ガイドローラを軟質の低摩擦材料で被覆することにより、破損させることになり得るような欠陥を生じさせないよう、ガラスのエッジをさらに保護することができる。

本発明の範囲および精神から逸脱していない種々の変更形態は、通常の当業者にはこれまでの開示から明らかであろう。以下の請求項は、本書に明記した特定の実施形態の他、変更形態、変形形態、およびこれら実施形態の同等物を含むと意図されている。

１第１リボン誘導アセンブリ
２第２リボン誘導アセンブリ
４中央部分
５ａ、５ｂ円柱状ローラ
６旋回アーム
７ａ、７ｂ、９ａ、９ｂガイドローラ
１２湾曲エアバー
１３ガラスリボン
２９旋回軸
４１第１エアバーサブセクション
４３第２エアバーサブセクション

Claims

中央部分と第１および第２エッジとを有する動いているガラスリボンを誘導する装置において、
（ａ）（ｉ）前記ガラスリボンの前記中央部分と機械的に接触することなく、前記ガラスリボンの運動方向に沿った曲率を有する第１湾曲区域を該ガラスリボンに生成する、第１リボン曲げサブアセンブリ、および、
（ｉｉ）夫々が、前記ガラスリボンの前記第１湾曲区域内または該第１湾曲区域に機械的に隣接した位置で前記ガラスリボンの前記第１エッジおよび第２エッジに係合しかつ該第１エッジおよび第２エッジに横方向の力を加えるものである、ばね荷重旋回軸に取り付けられた第１および第２ガイドローラ、
を備えている、第１リボン誘導アセンブリと、
（ｂ）（ｉ）前記リボンの前記中央部分と機械的に接触することなく、前記ガラスリボンの運動方向に沿った曲率を有する第２湾曲区域を該ガラスリボンに生成する、第２リボン曲げサブアセンブリ、および、
（ｉｉ）夫々が、前記ガラスリボンの前記第２湾曲区域内または該第２湾曲区域に機械的に隣接した位置で前記ガラスリボンの前記第１エッジおよび第２エッジに係合しかつ該第１エッジおよび第２エッジに横方向の力を加えるものである、ばね荷重旋回軸に取り付けられた第３および第４ガイドローラ、
を備えている、第２リボン誘導アセンブリと、
を含み、
前記第１湾曲区域および第２湾曲区域の夫々の前記曲率が、前記第１〜第４ガイドローラが前記ガラスリボンを歪ませることなく横方向に移動させることを可能にするのに十分な程度にまで、該ガラスリボンに剛性を与えるものであることを特徴とする装置。
（ａ）前記第１リボン曲げサブアセンブリが、
（ｉ）湾曲エアバー、および、
（ｉｉ）前記ガラスリボンの中央部分の外側かつ両脇で、該ガラスリボンの表面に接触する、１対の円柱状ローラ、
のうち少なくとも１つを備え、かつ、
（ｂ）前記第２リボン曲げサブアセンブリが、
（ｉ）湾曲エアバー、および、
（ｉｉ）前記ガラスリボンの中央部分の外側かつ両脇で、該ガラスリボンの表面に接触する、１対の円柱状ローラ、
のうち少なくとも１つを備えていることを特徴とする請求項１記載の装置。
前記ガイドローラ夫々が旋回アームに支持されたものであり、かつ該旋回アーム夫々が、該ガイドローラを前記ガラスリボンのエッジに対して付勢するよう、ばね荷重されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の装置。
前記第１および前記第２リボン曲げサブアセンブリのうち少なくとも１つが、第１および第２湾曲エアバーサブセクションを有する湾曲エアバーを備え、ガラスリボンの横断方向における該第１および第２湾曲エアバーサブセクションの位置が独立して調節可能なものであることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の装置。
前記ガラスリボンの中央部分が、前記リボンの幅の少なくとも９０％であることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の装置。
中央部分と第１および第２エッジとを有する動いているガラスリボンを誘導する方法において、
（ａ）前記ガラスリボンの前記中央部分と機械的に接触することなく、前記ガラスリボンの運動方向に沿った曲率を有する第１湾曲区域を該ガラスリボンに生成するステップ、
（ｂ）前記ガラスリボンの前記第１エッジおよび第２エッジに、前記ガラスリボンの前記第１湾曲区域内、または該第１湾曲区域に機械的に隣接した位置で、夫々がばね荷重旋回軸に取り付けられた第１ガイドローラおよび第２ガイドローラにより横方向の力を加えるステップ、
（ｃ）前記ガラスリボンの前記中央部分と機械的に接触することなく、前記ガラスリボンの運動方向に沿った曲率を有する第２湾曲区域を該ガラスリボンに生成するステップ、および、
（ｄ）前記ガラスリボンの前記第１エッジおよび第２エッジに、前記ガラスリボンの前記第２湾曲区域内、または該第２湾曲区域に機械的に隣接した位置で、夫々がばね荷重旋回軸に取り付けられた第３ガイドローラおよび第４ガイドローラにより横方向の力を加えるステップ、
を含み、
前記第１湾曲区域および第２湾曲区域の夫々の前記曲率が、前記横方向の力が前記ガラスリボンを歪ませることなく誘導することを可能にするのに十分な程度にまで、該ガラスリボンに剛性を与えるものであることを特徴とする方法。
前記ガラスリボンの前記第１湾曲区域および第２湾曲区域の前記曲率が、該ガラスリボンの同じ側へ向かって凹状のものであり、さらに、
前記ガラスリボンが誘導される際の該ガラスリボンの運動が主に垂直成分を含んだものであり、かつ、前記ガラスリボンの前記中央部分に機械的に接触することなく前記第１および第２湾曲区域の間に前記ガラスリボンの第３湾曲区域を生成するステップをさらに含み、
該第３区域の曲率が、（ｉ）前記ガラスリボンの運動方向に沿ったものであり、かつ（ｉｉ）前記第１および第２湾曲区域とは反対の方向に凹状のものであることを特徴とする請求項６記載の方法。
前記第１湾曲区域および前記第２湾曲区域が、夫々、
（ａ）湾曲エアバー、および、
（ｂ）前記ガラスリボンの中央部分の外側かつ両脇で、該ガラスリボンの表面に接触する、１対の円柱状ローラ、
のうち少なくとも１つにより生成されることを特徴とする請求項６または７記載の方法。
１対の湾曲エアバーを用いて前記ガラスリボンの前記第１湾曲区域および第２湾曲区域のうち少なくとも１つを生成するステップ、および、前記１対の湾曲エアバーの少なくとも一方の、ガラスリボンの横断方向における位置を、少なくとも１回調節するステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項６から８いずれか１項記載の方法。
前記ガラスリボンの厚さが０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６から９いずれか１項記載の方法。