JP6351715B2

JP6351715B2 - 移動しているガラスリボンからガラスシートを分離する方法および装置

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Publication number: JP6351715B2
Application number: JP2016521876A
Authority: JP
Inventors: クリントンマクリアリー，ジェフリー; ジョージサコナ，ディーン; ワン，リーミン; ヂョウ，ナイユエ
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2018-07-04
Anticipated expiration: 2034-06-23
Also published as: TW201505977A; TWI627139B; JP2016525056A; WO2014209833A1; CN105492396B; CN105492396A; KR20160023794A

Description

関連出願の説明

本出願は、その内容が引用されその全体が参照することにより本書に組み込まれる、２０１３年６月２５日に出願された米国仮特許出願第６１／８３９１０６号の優先権の利益を米国特許法第１１９条の下で主張するものである。

本発明は、一般に、ガラスシートを作製する装置および方法に関し、特に連続的に移動しているガラスリボンからガラスシートを分離する方法に関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）ガラス業界における最近の傾向は、より幅広く薄いガラスシート（例えば、平均厚さが約０．５ｍｍ未満のガラスシートなど）にますます向かってきた。数年前は、フラットパネルディスプレイ産業用ガラスなどのガラスシートの典型的な厚さは平均で約０．７ｍｍであった。高品質のガラスシートを製造するための、商業的に成功した１つの方法は、溶融ガラスを成形本体上に流してガラスリボンを作り出し、次いで成形本体により作り出された連続的に移動しているガラスリボンから個々のガラスシートを切断する、フュージョンダウンドロープロセスによるものである。このプロセスでは、ガラスリボンがある程度の剛性を呈することが必要である。ガラスリボンの幅および厚さが減少すると、ガラスリボンの剛性は著しく減少し得る。リボンの剛性が減少すると、成形プロセスパラメータと延伸エリア下部でのプロセスパラメータとの両方が狭まる。これが延伸の安定性を低下させ、またプロセスが乱れる頻度を増加させることになる。例えば延伸プロセスの際にガラスリボンは、リボン幅を横断する（延伸方向を横切る）湾曲を呈することが多い。こういった湾曲はリボンの剛性を増加させる。しかしながら、一貫したプロセスでは湾曲も一貫したものであること（例えば、湾曲が一貫した方向に向いたままであること）が必要である。厚さの減少などの他の因子によってガラスリボンの剛性が減少すると、湾曲の方向が逆になることがあり、これは時には突然生じ得、それにより成形プロセスを乱す可能性がある。リボンの厚さの減少および／またはリボン幅の増加の結果として起こり得る別の不良は、例えば切断プロセス中のガラスリボンの無制御の亀裂である。

ガラスの厚さの減少が、その流量の増加と組み合わさると、より多くのガラスシートまたはより広い面積が生み出される。フュージョンドロー装置（ＦＤＭ）はガラスリボンを大幅に速い速度で送出し、これはガラスリボンの罫書きに関わる機器、すなわち移動アンビル機（ＴＡＭ）が、より速いサイクルでガラスシートに罫書きしなければならないこと、そして分離を行うために使用されるロボット設備が、より速い速度でリボンを追跡しかつシートを移動させなければならないことを意味する。

薄い板ガラスに対する需要は増加し続けており、延伸設備を十分に活用するため、製造装置に通す溶融ガラスの流量はこれに対応して増加した。結果として、シート分離サイクルに対して許容できるサイクル時間はこれに対応して著しく減少した。しかしながらサイクル時間は、どのくらい速くシートを分離できるかによって、また分離プロセスが行われる鉛直空間（高さ）によって制限される。現在の設備は、これ以上分離サイクル時間を減少させると不安定な延伸プロセスを生み出し得るような設計限界に達している。継続的に設備の速さが増加すると、ガラス切断プロセスの安定性および設備の寿命に悪影響を与える可能性がある。

本開示は、移動アンビル機の移動キャリッジアセンブリ部分に機械的機器および制御を加えることにより、プロセスの安定性を犠牲にすることなく、延伸下部での移動アンビル機およびロボットの機能のサイクル時間を短縮するものに関する。これらの論証では、連続的に生じているガラスリボンを罫書きされた線の位置で曲げてガラスシートを分離する機能が、ロボットから移動アンビル機へと移される。結果として、典型的にこれらのタスクを行っていた複数軸のロボットは、これらの義務から開放され、分離されたシートを下流のプロセスステーションに移動させる材料ハンドリング機器としての機能のみを果たすことができる。このようにタスクを移すことによって、ロボットが下流のプロセスに前のシートを移動させて戻るよりも前に、移動アンビル機によってガラスリボンの曲げおよびガラスシートのリボンからの分離を行うことができるため、分離サイクル時間全体を短縮することができる。全分離サイクル時間のうち、ロボットが移動アンビル機の位置で費やさなければならない部分を、それにより短縮することができる（例えばいくつかの事例では、約２０％から約５０％と同程度の短縮）。さらに、新たなガラスシート製品がより薄くなるにつれて、リボンの線速度は増加し、分離サイクル時間は減少され得る。現在のシート分離および材料ハンドリング機能のサイクルにロボットが必要とする時間では、製造速度は制限される可能性があり、最善の分離プロセスにはならないであろう。本書で説明される分離装置および方法を採用すると、分離サイクル時間全体を短縮させて、プロセス速度の増加に適応するのに役立ち得る。他の態様では、本書で説明される分離装置および方法を採用すると、特に薄いシート（例えば、厚さ約０．３ｍｍ以下のリボン）で分離プロセスの安定性を向上させることができ、これは、ａ）移動アンビル機のキャリッジアセンブリと、曲げ分離機器との間の、追跡速度の変動が排除され、ｂ）軸外の曲げが起こらないように、曲げの回転軸が罫書き線の高さに機械的に位置合わせされ、ｃ）２軸の制御された水平方向のシートの動きが提供され、ｄ）独立して回転するセパレータアームを使用してガラスリボンおよび／または分離されたシートにねじれを付与することができる、２軸の制御された回転するシートの動きを使用することで、より一層のプロセスの最適化が提供され、ｅ）ロボットの乱れに拘らず、自動化された分離およびカレットの廃棄が可能になり、ｆ）ロボットの重量制限またはロボットのクリアランスの制約に基づくロボットの設計制限が排除され、それにより曲げ角度およびロボット重量に無関係に精密な下への力の制御が可能になり、ｇ）罫書きの前にリボンをねじらせることなく平坦にするように、対称的な張力をリボンの横から加えることが可能になり、ｈ）ロボットがガラスリボンの動きを追跡する必要性が排除されることによって、分離サイクル時間が著しく短縮し、さらにｉ）複数の機械の連係ではなく、共通の設備を基準にして吸着カップおよびノージングの位置合わせが可能になることによるものである。要約すると、移動アンビル機の機能として、移動しているガラスリボンからガラスシートを分離すれば、リボンを追跡し、横から張力を加え、下への力を加え、さらにシートを曲げて分離する機器としての、ロボットを排除する。ロボットは、サイクル時間を短縮するための、分離されたシートを延伸下部のエリアから下流のコンベアへと移動させるシート移動手段となる。移動アンビル機のシート分離の機能として、移動しているガラスリボンからガラスシートを分離することは、ガラスシート分離プロセスがサーボ駆動のノージング部材と一体化され得ることを意味する。ロボットは既定の位置で待機して、分離されたシートを捕捉し、移動アンビル機と一体化されている分離機器との引渡しを完了する。

従って、本書で開示される一実施の形態においては、移動しているガラスリボンからガラスシートを分離する方法が説明され、この方法は、溶融ガラスを成形本体から延伸方向に速さＳで延伸して、ガラスリボンを成形するステップ、セパレータアームと、このセパレータアームに連結された吸引機器とを備えたセパレータ機器を含むキャリッジアセンブリを、延伸方向に速さＳで移動させるステップ、ガラスリボンにセパレータ機器で係合するステップ、セパレータ機器で、ガラスリボンの幅方向にガラスリボンに張力を加えるステップ、セパレータ機器で、ガラスリボンの長さ方向にガラスリボンに張力を加えるステップ、罫書き機器でガラスリボンに罫書き線を生成するステップ、ガラスリボンからガラスシートを罫書き線で分離するよう、セパレータ機器でガラスリボンに曲げモーメントを加えるステップ、ロボットでガラスシートに係合するステップ、および、セパレータ機器をガラスシートから外すステップ、を有してなる。

ガラスリボンにセパレータ機器で係合するステップは、延伸方向に垂直な方向へのセパレータ機器の動きを含み得る。ガラスリボンにセパレータ機器で係合するステップは、セパレータアームに連結された吸引機器でガラスリボンを引き付けるステップを含み得る。

幅方向にガラスリボンに張力を加えるステップは、吸引機器に連結された線形スライドで横方向の力を加えるステップを含み得る。

長さ方向にガラスリボンに張力を加えるステップは、吸引機器に連結された線形スライドで、ガラスリボンの長さ方向にガラスリボンに力を加えるステップを含む。

ガラスリボンに曲げモーメントを加えるステップは、セパレータアームを回転軸の周りに回転させるステップを含み得る。

本書で説明される実施形態は、ガラスシートがガラスリボンから分離された後に、セパレータアームをロボットに向かう方向に引渡し位置へと移動させるステップをさらに含み得る。

本書で説明される実施形態は、ガラスシートがガラスリボンから分離された後の、かつロボットがガラスシートに係合する前に、セパレータアームを回転軸の周りに回転させるステップをさらに含み得る。

ガラスシートをガラスリボンから分離するセパレータ機器でガラスリボンに曲げモーメントを加えた後に、ガラスシートをガラスリボンから離れて延伸方向に移動させてもよい。この移動は、罫書きの前に分離機器によって長手方向に加えられた張力によって、かなり急速に起こり得る。

ロボットに連結されている吸引機器が、ロボットが係合しているガラスシートの面とは反対のガラスシートの面でガラスシートに係合してもよく、または他の実施形態において、ロボットおよび分離機器がガラスシートおよび／またはリボンに同じ面で係合してもよい。

別の態様においては、延伸方向に移動しているガラスリボンからガラスシートを分離する装置が開示され、この装置は移動アンビル機を備え、この移動アンビル機は、延伸方向に移動するように構成された、キャリッジアセンブリと、キャリッジアセンブリに連結され、かつ延伸方向に垂直な方向に移動するように構成された、第１のノージング部材と、ガラスリボンに係合するセパレータ機器であって、キャリッジアセンブリに連結され、かつ延伸方向に垂直な方向に移動しさらに回転軸の周りに回転するように構成された、セパレータ機器と、を備えている。この装置は、キャリッジアセンブリに連結された罫書き機器をさらに備え得る。セパレータ機器はセパレータアームを備えてもよく、セパレータアームは、このセパレータアームに連結され、かつセパレータアームに対して少なくとも２つの垂直方向に移動するように構成された、吸引機器をさらに備えている。例えば吸引機器は、線形スライドでセパレータアームに連結され得る。

本開示のさらなる特徴および利点は以下の詳細な説明の中に明記され、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、以下の詳細な説明、請求項、並びに添付の図面を含め、本書において説明される実施形態を実施することにより認識されるであろう。

前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、本開示の本実施形態を示し、主張されるような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成を提供するよう意図されていることを理解されたい。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、本明細書に組み込まれかつその一部を構成する。図面は本開示の種々の実施形態を示し、その説明とともに、本発明の原理および動作の説明に役立つ。

例示的なフュージョンダウンドローガラス製造装置の正面図図１のガラス製造装置の成形本体を示した断面端面図成形本体の下に配置された移動アンビル機を示している、図２の成形本体の前面図図３の成形本体および移動アンビル機の断面端面図本書で開示される実施形態による、例示的な移動アンビル機の前面図ノージング部材とセパレータ機器と罫書き機器とを備えているキャリッジアセンブリを含む、図５の移動アンビル機の側面図ノージング部材がガラスリボンに係合しているところを示している、図６の移動アンビル機の側面図分離用の機器がガラスリボンに係合しているところを示している、図６の移動アンビル機の側面図罫書き機器がガラスリボンに係合しているところを示している、図６の移動アンビル機の側面図ガラスリボンからガラスシートを分離する曲げモーメントをセパレータ機器がガラスリボンに加えているところを示している、図６の移動アンビル機の側面図セパレータ機器がガラスリボンを引渡し位置へと移動させ、かつガラスシートを再配向したところを示している、図６の移動アンビル機の側面図キャリッジアセンブリ、セパレータ機器、およびノージング部材が、その夫々の開始位置に戻ったところを示している、図６の移動アンビル機の側面図

ここで本開示の実施形態を詳細に参照し、その例を添付の図面に示す。可能な限り、図面を通じて、同じまたは同様の部分の参照に同じ参照番号を使用する。

図１に示した例示的なガラス製造装置１０では、バッチ材料が矢印１２で示されているように溶解炉１４内に供給され、第１の温度Ｔ₁で溶解されて溶融ガラス１６が形成される。第１の温度Ｔ₁はその特定のガラス組成に依存するが、液晶ディスプレイ対応のガラスの場合、非限定的な例としてＴ₁は１５００℃を超え得る。溶融ガラスは溶解炉１４から接続管１８を通って清澄管（または「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を通り攪拌槽２２へと流れて混合および均質化され、さらに攪拌槽２２から接続管２６を通って送出槽２８へと流れ、その後下降管３０へと流れる。溶融ガラスは次いで、下降管３０から注入口３４を通じて成形本体３２へと導かれ得る。図２で最もよく見られるように、成形本体３２は、注入口３４から溶融ガラスの流れを受け入れるトラフ３６と、成形本体の下部で、直線すなわち底部４０に沿って交わる、外側合流成形面３８とを備えている。図１に描かれているフュージョンダウンドロープロセスの事例では、トラフ３６に送出された溶融ガラスがトラフから溢れ出て、成形本体３２の合流成形面３８上を分離流として流れ、この分離流が底部４０で交わり、すなわち融合して、ガラスリボン４２が成形される。ガラスリボンは重力および牽引ロール４４によって、底部４０から下向きに延伸される。リボンを次いで冷却および分離して、以下でより詳細に説明するように個々のガラスシート４６を形成することができる。

図３は図１および２の成形本体３２を示しており、さらに牽引ロール４４および移動アンビル機４８の描写も含む。牽引ロール４４は対向する対で配置されており、これらは反対に回転する。すなわち、ガラスリボンの第１面に隣接して位置している個々の牽引ロールは、この第１の牽引ロールの真向かいにガラスリボンの第２面に隣接して位置付けられた牽引ロールとは、反対の方向に回転する。牽引ロールがガラスリボンのエッジ部分でガラスリボンに接触しかつこれを挟むように、ガラスリボンは牽引ロールの対向する対の間に位置付けられる。反対に回転するこれらの牽引ロールをモータで駆動してガラスリボンに下向きの力を加え、それによりガラスリボンを成形本体から延伸方向５０に延伸する。分離サイクルの少なくとも一部分の間、牽引ロールより下のガラスリボンの部分が支持されないことがあるため、これらの牽引ロールはガラスリボンの重量の支持も助ける。適切な挟持力なしで、牽引ロールは十分な下向きの牽引力を加えることはできないであろうし、あるいは牽引ロールより下のガラスリボンの部分を重力に対して支持することはできないであろう。

ガラスリボンが成形本体から下降すると、移動アンビル機４８が周期的にリボンに係合し、ガラスリボンの少なくとも一部分を横切って罫書き線５２を形成する。ガラスリボンから分離されたガラスシートを確実に最大利用するために、ガラスリボンの左右に位置するエッジ部分５４に実質的に垂直な罫書き線５５を生成することが望ましい。エッジ部分５４は、ガラスリボンの内部部分よりも厚いビード部分を含み得る。例えば、ビード部分は表面張力効果の結果として生じ得る。ガラスリボンが延伸方向５０に連続的に移動していて、かつ罫書き機器がガラスリボンの幅を横切って有限速度で移動するときに、ガラスリボンのエッジ部分と垂直な罫書き線を生成するためには、罫書き機器とガラスリボンとの間で罫書きプロセス中に延伸方向に平行な方向の相対運動が存在しないように罫書き機器が移動しなければならないことは明らかであろう。従って罫書きサイクルの際、移動アンビル機４８は最初に初期の開始位置から延伸方向に移動して、移動しているガラスリボンの速度に一致する速度に到達する。すなわちガラスリボンは、延伸方向５０の方向と既定の速さＳとを含む速度ベクトルＶrで連続的に移動しており、移動アンビル機は、ガラスリボンの速度ベクトルに一致する速度ベクトルＶtを得る。

図４を参照すると、移動アンビル機４８が下向きに移動している間の所定の時点で、移動アンビル機に連結された第１のノージング部材５６は、罫書き機器５８が接触しているガラスリボンの第２面とは反対側のガラスリボンの第１面に係合する。明確にするために、罫書き機器５８（例えば、罫書きホイール）が接触したガラスリボンの面をガラスリボンの「Ａ］面と指定し、これに対し第１のノージング部材５６が接触したガラスリボンの反対側を「Ｂ」面と指定する（簡単のため、ガラスリボンから分離されたガラスシートに至るまで、罫書き機器またはノージング部材が正式に接触したガラスシートの面を、夫々ガラスシートの「Ａ」面および「Ｂ」面と指定するよう同じ指定を行う）。第１のノージング部材５６を使用すると、ガラスシートを平坦化することができ、また罫書き機器によって印加される力とは逆の力を与えることができる。すなわち、第１のノージング部材５６はアンビルとして機能し、罫書き機器は罫書きプロセスの際、これにガラスリボン４２を押し付けて押圧する。図示されていないが、いくつかの実施形態では、追加のノージング部材をガラスリボンの「Ａ」面で、またはガラスリボンの「Ｂ」面で、あるいは「Ａ」面および「Ｂ」面の両方で使用して、リボンの平坦化、またはこれを使用しなければリボンの長さに沿ってリボンの粘弾性部分へと上向きに移動するであろう振動の低減を、助けてもよい。リボンが粘性状態から弾性状態に転移するガラスリボン４２の粘弾性部分における振動は、ガラスリボンから取り外されたガラスシート４６に反りを生じさせ得る望ましくない応力をガラスリボンに誘導する可能性がある。

いくつかの罫書きプロセスでは、罫書きプロセスの前にロボット６０がガラスリボンの端部に係合する。ロボット６０はロボットアーム６２を備え、ロボットアーム６２は、その先端に位置付けられたプラットフォーム６４と、ガラスリボンの「Ｂ」面のエッジ部分に係合する、プラットフォーム上に配置された吸引機器６６（例えば、吸着カップ）とを備えている。ガラスリボンと移動アンビル機（罫書き機器５８および第１のノージング部材５６を含む）とプラットフォーム６４とが、これらの間に相対運動を生じさせずに全て相前後して移動するように、ロボットアーム６２は、速度ベクトルＶrに一致する速度ベクトルＶraでプラットフォーム６４を移動させる。言い換えれば、ロボット６０はロボットアーム６２を用いて、プラットフォーム６４にリボンを追跡させる。プラットフォームとガラスリボンとの間に延伸方向の相対運動が生じないようにプラットフォーム６４がガラスリボン４２を追跡する場合、ロボットアームは、吸引機器６６が罫書き線５５よりも下で（または罫書き形成時点で罫書き線よりも下になる位置で）ガラスリボンに係合するようにプラットフォーム６４を移動させる。一旦ガラスリボンの罫書きが完了すると、この時点でガラスリボン４２に連結されているロボットアーム６２がガラスリボンに、第１のノージング部材５６に押し付けて曲げモーメントを付与し、罫書きの結果ガラスリボンに形成された割れ目がガラスリボンの厚さを通って伝播してガラスリボン４２からガラスシート４６を分離するように、罫書き線５５を横切る張力を生じさせる。ロボットアームは、ガラスシート４６に連結されたままの状態で、そのガラスシートを受取ステーションへと移動させる。例えばロボット６０は、下流の処理（ガラスシートのエッジ部分の除去、エッジ仕上げ、洗浄など）のためにガラスシートを移動させるコンベアアセンブリ上に、このガラスシートを置いてもよい。ガラスシートを次のプロセスに置いた後、ロボットアームを開始位置に戻して、別のガラスシートを分離および搬送するよう準備する。

このプロセスが、移動アンビル機４８およびロボット６０のよく統制された動きおよび動作に頼っていることは、前述の説明から明らかであろう。こういった動きおよび動作は、分離サイクル全体に貴重な時間を加えることができる。本書では、分離サイクル時間という用語は、移動アンビル機が開始位置から延伸方向に移動を開始するときに始まり、移動アンビル機およびロボットが、その夫々の開始位置に戻ったときに終わる期間を称する。特に、多くの機能（例えば、延伸方向において延伸速度の運動に到達すること、ガラスリボンに係合すること、曲げ運動を加えること、およびガラスシートを下流プロセスに搬送すること）の実行をロボット６０に頼ると、不必要に分離サイクル時間を増加させる。例えば、第１のガラスシートが分離された後の第２のガラスシートの分離は、ロボットが第１のガラスシートを処理して戻りガラスリボンに係合するまで、必然的に待機しなければならない。従って、特定の機能および運動を排除するおよび／またはロボット６０から移動アンビル機４８に移動させることによって、分離サイクル時間の短縮を得ることができる。

ガラスリボンに係合して罫書きするだけではなく、ガラスリボンに曲げを生じさせてリボンからガラスシートを分離させるよう機能する、例示的な移動アンビル機が図５に示されている。本実施形態によれば、移動アンビル機４８によってガラスシート４６をガラスリボン４２から分離した後にガラスシートをロボット６０（すなわち、ロボットアーム６２）に引き渡すように、ロボット６０は成形本体３２の底部４０より下の所定位置でガラスリボンに係合する。ロボット６０は次いで、ガラスシート４６を次のプロセスステーション（例えば、搬送装置、受取設備など）に渡す。従って、リボンを追跡する、横から張力を加える、下へと力を加える、および分離のためにシートを曲げるなどの機能が、移動アンビル機４８で行われる。ロボット６０は単に、分離されたガラスシートに係合して延伸下部から下流プロセスに移動させるよう配置および構成された、シート移動手段としての機能を果たす。

ここで図５を参照すると、本実施形態による移動アンビル機４８は、フレーム７０と、これに連結されたキャリッジアセンブリ７２とを備えている。フレーム７０は、ガラス製造装置が収容される設備の構造要素に堅く連結させることができる。例えばフレーム７０は、工場建物の構造用鋼またはコンクリートに堅く連結され得る。移動スクリュー７４が上方フレーム部材７６と下方フレーム部材７８との間に延在し、フレーム７０に回転可能に据え付けられている。移動スクリュー７４を、移動スクリューを回転させるよう構成された少なくとも１つのモータに連結してもよい。例えば図５には、ギアボックス８２、トランスミッション８４、および駆動軸８６を通じて２つの移動スクリュー７４を駆動する、単一のモータ８０が描かれている。他の配置も可能である。

キャリッジアセンブリ７２は、これに連結された少なくとも１つの従動ナット（follower nut）（図示なし）を有し、移動スクリュー７４はこの従動ナットを貫通する。移動スクリュー７４が回転すると、従動ナットがスクリューに沿ってスクリューの回転方向に依存した方向に移動し、それによりキャリッジアセンブリを従動ナットの方向に動かす。前述したように、第１のノージング部材５６はキャリッジアセンブリ７２に連結されている。例えば第１のノージング部材５６は、１以上の線形スライド８８によってキャリッジアセンブリ７２に連結してもよく、この線形スライド８８は、第１のノージング部材をガラスリボンの方へまたはガラスリボンから離れるように、延伸方向５０に垂直な方向に夫々伸ばすまたは後退させるように構成されている。伸ばされた位置で、第１のノージング部材５６はガラスリボン４２に係合（例えば、接触）し、後退した位置で、第１のノージング部材５６はガラスリボン４２から外れる。

キャリッジアセンブリ７２は、レール９０を介してキャリッジアセンブリに連結され得る罫書き機器５８をさらに備えてもよい。罫書き機器５８は、罫書き機器５８を適切に正確な経路で横送りすることができる任意の駆動機構によって、レール９０に沿って駆動される。例えば罫書き機器５８は、キャリッジアセンブリ７２に関する配置に類似したやり方で、移動スクリューおよび従動ナットを用いてレール９０に沿って駆動させてもよい。罫書き機器の空気圧式操作を使用することもできる。罫書き機器５８は、罫書き機器を、またはその一部分を、ガラスリボンに向かってまたはガラスリボンから離れるように、延伸方向５０に垂直な方向に夫々伸ばすまたは後退させるように構成された、１以上の空気圧式またはステッピングモータ駆動の線形スライドをさらに備え得る。伸ばされた位置で、罫書き機器５８はガラスリボン４２に係合（例えば、接触）し、後退した位置で、罫書き機器５８はガラスリボン４２から外れる。いくつかの実施形態では非接触式のやり方で罫書きを達成することができ、この場合レーザビームを用いて罫書きが達成される。このような事例では、罫書き機器を伸ばしたり、また後退させたりすることは必要ないであろう。

キャリッジアセンブリ７２は、これに連結された１以上のセパレータ機器９２をさらに備え得る。１以上のセパレータ機器の夫々は、セパレータアーム９４と、セパレータアームに連結された１以上の吸引機器９６とを備えている。１以上のセパレータアーム９４の夫々は、延伸方向５０に垂直かつガラスリボンの幅方向の次元に概して平行な方向、すなわち図５に示されているＸ方向と平行に、ガラスリボン４２に向かってまたはガラスリボン４２から離れるように夫々伸びるまたは後退するように構成されている。さらに各セパレータアームは、回転軸に対して回転するように構成されている。例えば図５に示されている実施形態では、２つのセパレータアーム９４が２つのセパレータ機器を構成しているように図示されている。各セパレータアームは、線形スライド９８および回転ギアボックス１００によってキャリッジアセンブリ７２に連結されており、線形スライド９８は、延伸方向５０に垂直かつＹ方向（図６参照）に平行な方向に、セパレータを伸ばすまたは後退させるように配置され、さらに回転ギアボックス１００は、セパレータアームの第１の端部に近接して位置付けられている回転軸１０２（図６参照）の周りにセパレータアームを回転させるように構成されている。回転ギアボックス１００は、例えばステッピングモータ（図示なし）によって駆動することができる。各セパレータアームは独立して制御され得る。例えばいくつかの実施形態では、セパレータアームの吸引機器が平面を形成しないよう、セパレータアーム間の回転率が異なっていてもよいし、あるいは回転のタイミングが異なっていてもよい（すなわちセパレータアームを使用して、ガラスリボンの片側のエッジが反対側のエッジに平行にならないよう、ガラスリボンおよび／またはガラスシートにねじれを付与することができる）。さらに吸引機器９６を延伸方向５０に平行な、すなわちＺ方向と平行な方向に移動させる（伸ばすまたは後退させる）ように構成された第１の線形スライド１０４によって、吸引機器９６をセパレータアームに連結させてもよい。例えば図６は、吸引機器の各対を夫々連結するアームに連結させる第１の線形スライド１０４で、複数の対の吸引機器が各セパレータアームに連結されているところを示している。さらに吸引機器９６を延伸方向５０に垂直な、すなわちＸ方向と平行な方向に移動させる（伸ばすまたは後退させる）ように構成された第２の線形スライド１０６によって、吸引機器９６はさらにセパレータアーム９４に連結されている。他の構成が配置され得ることは明らかであろう。線形スライド１０４および１０６は、例えば空気圧で操作されるスライド機器でもよいが、代わりの駆動機構としてステッピングモータ駆動のスライド機器を挙げることができる。さらに図６では対の吸引機器９６を示しているが、吸引機器９６はセパレータアーム９４に単独で連結されたものでもよい。

以下は、分離サイクル中に移動アンビル機４８によって行われるプロセスステップの概要であり、図７〜１２を参照する。

第１のステップ２００では、キャリッジアセンブリ７２が移動アンビル機の最上部の開始位置から下向きにストロークを開始し、延伸方向５０でガラスリボンの速さに等しいまたは実質的に等しい速さに到達する（すなわちＶr≒Ｖt）。本書では、キャリッジアセンブリの「ストローク」は、延伸方向５０に平行な方向におけるキャリッジアセンブリの動きの全範囲を包含する。開始位置とは、ガラス分離サイクル中にキャリッジアセンブリが移動する範囲の最も上方を表し、キャリッジアセンブリが延伸方向５０に動き始める地点である。

次のステップ２０２では、キャリッジアセンブリ７２が延伸方向５０においてガラスリボンの速さに等しいまたは実質的に等しい速さに到達した後、セパレータアーム９４が延伸方向５０に垂直な第１の方向（Ｙ方向）に線形スライド９８に沿って横送りされて、ここで吸引機器９６がガラスリボン４２にエッジ部分５４に沿って係合し、かつ吸引機器でガラスリボンを保持する（例えば、引き付ける）よう吸引機器に真空が適用される。

ステップ２０４では、キャリッジアセンブリ７２がガラスリボンの速さＳに等しいまたは実質的に等しい速さで延伸方向に移動し続けている状態で、ガラスリボンの幅を横切ってＸ方向に平行に横方向の張力を与えるように第２の線形スライド１０６を作動させる。ガラスリボンのＸ方向（すなわち、幅方向）に平行な横方向の張力を加えるために、第２の線形スライド１０６をガラスリボンから離れる方向に外側へ（夫々、Ｘおよび−Ｘ方向）移動させるように第２の線形スライドを作動させる。ただし吸引機器９６がガラスシートに十分に係合しているので、吸引機器を外側へとＸおよび／または−Ｘ方向に移動させるよう試みることによって、吸引機器が実際に著しく移動しなくても幅方向に平行な方向にガラスリボンに力が加えられることになる。すなわち、ガラスリボン４２の一方のエッジ部分５４に沿って位置している第１組の第２の線形スライド１０６は、Ｘ方向に移動するように作動され、またガラスリボン４２の反対のエッジ部分５４に沿って位置している第２組の第２の線形スライド１０６は、−Ｘ方向に移動するように作動される。従って、ガラスリボンに幅方向に張力を加える対向する力が、ガラスリボンの幅部分を横切ってガラスリボン４２に加えられる。

ステップ２０６では、罫書き機器５８をレール９０上で所定位置に移動させて、罫書き工具を伸ばしてガラスリボン４２に接触させると、ガラスリボン４２の少なくとも一部分を横切って罫書き機器５８をＸ方向（または、配置次第で−Ｘ方向）に移動させ、ガラスリボンの幅の少なくとも一部分を横切って罫書き線５５を生成する。エッジ部分５４の範囲内に位置しているビードが、この領域内での罫書きを困難にすることに留意されたい。従って、罫書き線５５はビードとビードとの間で形成され得る。

ステップ２０８では、張力がガラスリボン４２に長手方向（長さ方向）に加えられるよう、吸引機器９６がガラスリボンに延伸方向（−Ｚ方向）に力を加えるように第１の線形スライド１０４を作動させる。

ステップ２１０では、ガラスリボン４２が第１のノージング部材５６に対して押圧されるようにセパレータアーム９４を回転軸１０２の周りに回転させ、それにより、罫書き線に亘って破壊応力が付与されて罫書き線の位置で亀裂が伝播しガラスリボン４２からガラスシート４６が分離されるまで、罫書き線に亘って張力が加えられる。分離の瞬間には、第１の線形スライド１０４の作動によって加えられた長手方向の力で、ガラスシート４６に下向きに、ガラスリボン４２から離れるように、急速な変位δが生じる。この変位によって、分離されたガラスシートと新たに形成されたガラスリボンの自由端との間では、いかなる不用意な接触も回避され、従ってガラスシートまたはガラスリボンへの潜在的な損傷の発生源が排除される。

ステップ２１２では、線形スライド９８がセパレータアーム９４をさらにＹ方向に、引渡し位置まで移動させる。ステップ２１４では、ガラスシート４６が鉛直または実質的に鉛直になるようにセパレータアーム９４を回転ギアボックス１００で回転させ、かつキャリッジアセンブリ７２の延伸方向５０への動きは停止する。同時に、吸引機器６６がガラスシート４６の「Ａ」面に係合するようにロボット６０がロボットアーム６２を移動させ、ガラスシート４６が吸引機器６６に保持される（引き付けられる）ように吸引機器６６に真空が適用される。ステップ２１６では、吸引機器９６をガラスシートの「Ｂ」面から外し、かつ吸引機器９６を延伸方向に垂直な方向（夫々、Ｘおよび−Ｘ方向）に移動させて、下降しているガラスリボン４２に余裕を与え、さらにセパレータアームが次の分離サイクルを待つ開始位置に位置付けられるまで、延伸方向に平行かつ垂直（−Ｙ方向）な第２の方向にセパレータアームを移動させる。ステップ２１８では、ロボット６０がガラスシート４６を次の下流プロセスに移動させる。ステップ２２０では、キャリッジアセンブリ７２が延伸方向５０に平行な延伸方向５０と反対の方向（Ｚ方向）に動き始める。ステップ２２２では、吸引機器９６を、次の分離サイクルの際にガラスリボンに再び係合するのに備えて、延伸方向に垂直な方向（夫々、Ｘおよび−Ｘ方向）に内側へと移動させる。ステップ２２４では、別の分離サイクルの開始に備えて、キャリッジアセンブリ７２を開始位置へと戻す。

理解を容易にするために順番に示しているが前述のステップの多くは、分離サイクル時間を短縮させるという意図されている目標に沿って、実際には同時に行われ得ることは明らかであろう。例えば、セパレータアームの線形運動および回転運動は同時に起こり得る。または、上で詳しく説明した特定の順序が必須であると解釈されるべきではない。再び、例として議論のために、セパレータアームの線形運動および回転運動が順に起こると仮定すると、回転は直線的な横送りの前に起こってもよいし、あるいはその逆でもよい。

本書で説明される実施形態によれば、ガラスシートの曲げおよび分離は、ロボット６０が前のシートの移動から戻るより前に、セパレータ機器９２によって行われ得る。従って、ロボットが移動アンビル機の位置で費やさなければならない部分のサイクル時間が大幅に短縮され、また移動アンビル機は、ロボットがガラスシートとの係合およびこれの移動以外の動作を行うのを、待機する必要はない。

前述の実施形態および動作の説明から、他の実施形態も可能であることは明らかであろう。例えば図５および６の関連では、吸引機器９６がガラスリボン４２の「Ｂ」面でガラスリボン４２のエッジ部分５４に接触し（図６に関連して）反時計回りに回転することによって、ガラスリボンを第１のノージング部材５６に向かう方向に「引き寄せる」ように、セパレータ機器９２は位置付けられる。セパレータ機器９２がガラスリボンの「Ｂ」面に位置付けられる間に吸引機器がガラスシートの「Ａ」面でガラスリボンに係合するように（このとき吸引機器の据付けは、ガラスリボンのエッジの周りに巻き付く）、セパレータ機器を容易に再構成することも可能である。従って、ロボット６０がガラスシートに同じ面（「Ａ」面）で係合することになっても、ロボット６０がガラスシートを誘導する際に通過することが必要になるような障害を吸引機器が呈することのないように、吸引機器を第２の線形スライド１０６を介して横方向に移動させることができた。

あるいは、セパレータ機器９２がガラスリボンの「Ａ」面に位置し、それによりロボット６０がガラスリボンの「Ｂ」面に位置付けられるように、セパレータ機器９２の位置をキャリッジアセンブリ７２上で再配置してもよい。この実施形態では、ガラスリボンが（図６に関連して）反時計回りの回転を受けることによってガラスリボンを第１のノージング部材５６に向かう方向に「引き寄せる」のではなく、セパレータアーム９４は時計回りの回転を受けて、ガラスリボンを第１のノージング部材５６に対して「押圧する」ことになる。ただし、種々の設備構成が可能であるが、これらは一般に上記の一般的なステップ、すなわち、移動アンビル機に連結されたセパレータ機器を移動させて、このセパレータ機器に連結された吸引機器をガラスリボンに係合させるステップ、セパレータ機器によってガラスリボンに横方向に張力を加えるステップ、セパレータ機器によってガラスリボンに縦方向に張力を加えるステップ、セパレータ機器を回転させてガラスリボンに曲げモーメントを加え、これによりガラスリボンからガラスシートを分離するステップ、ガラスシートをロボットに引き渡すステップ、さらに移動アンビル機（例えば、キャリッジアセンブリ、セパレータアーム、罫書き機器）をその開始位置に戻して別の分離サイクルの開始に備えるステップを含む。

本開示の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の種々の改変および変形が作製可能であることは当業者には明らかであろう。従って、本書において開示された実施形態の改変および変形が、添付の請求項およびその同等物の範囲内であるならば、本開示はこの改変および変形を含むと意図されている。

３２成形本体
４２ガラスリボン
４６ガラスシート
４８移動アンビル機
５５罫書き線
５６第１のノージング部材
５８罫書き機器
６０ロボット
６６、９６吸引機器
７２キャリッジアセンブリ
８８、９８、１０４、１０６線形スライド
９２セパレータ機器
９４セパレータアーム
１０２回転軸

Claims

移動しているガラスリボンからガラスシートを分離する方法において、
溶融ガラスを成形本体から延伸方向に速さＳで延伸して、ガラスリボンを成形するステップ、
セパレータアームと該セパレータアームに連結された吸引機器とを備えたセパレータ機器を含むキャリッジアセンブリを、前記延伸方向に前記速さＳで移動させるステップ、
前記ガラスリボンに前記セパレータ機器で係合するステップ、
前記セパレータ機器で、前記ガラスリボンの幅方向に前記ガラスリボンに張力を加えるステップ、
前記セパレータ機器で、前記ガラスリボンの長さ方向に前記ガラスリボンに張力を加えるステップ、
罫書き機器で前記ガラスリボンに罫書き線を生成するステップ、
前記ガラスリボンからガラスシートを前記罫書き線で分離するよう、前記セパレータ機器で前記ガラスリボンに曲げモーメントを加えるステップ、
ロボットで前記ガラスシートに係合するステップ、および、
前記セパレータ機器を前記ガラスシートから外すステップ、
を有してなる方法。
前記ガラスリボンに前記セパレータ機器で係合するステップが、前記延伸方向に垂直な方向への前記セパレータ機器の動きを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記幅方向に前記ガラスリボンに張力を加えるステップが、前記吸引機器に連結された線形スライドで横方向の力を加えるステップを含むことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
前記長さ方向に前記ガラスリボンに張力を加えるステップが、前記吸引機器に連結された線形スライドで、前記ガラスリボンの長さ方向に前記ガラスリボンに力を加えるステップを含むことを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の方法。
前記ガラスシートが前記ガラスリボンから分離された後に、前記セパレータアームを前記ロボットに向かう方向に引渡し位置へと移動させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の方法。
延伸方向に移動しているガラスリボンからガラスシートを分離する装置において、
移動アンビル機であって、
前記延伸方向に移動するように構成された、キャリッジアセンブリと、
前記キャリッジアセンブリに連結され、かつ前記延伸方向に垂直な方向に移動するように構成された、第１のノージング部材と、
前記ガラスリボンに係合するセパレータ機器であって、前記キャリッジアセンブリに連結され、かつ前記延伸方向に垂直な方向に移動しさらに回転軸の周りに回転するように構成された、セパレータ機器と、
を備えている移動アンビル機、
を備えていることを特徴とする装置。
前記キャリッジアセンブリに連結された罫書き機器をさらに備えていることを特徴とする請求項６記載の装置。
前記セパレータ機器がセパレータアームを備え、該セパレータアームが、該セパレータアームに連結された吸引機器をさらに備えていることを特徴とする請求項６または７記載の装置。
前記吸引機器が、前記セパレータアームに対して少なくとも２つの垂直方向に移動するように構成されていることを特徴とする請求項８記載の装置。
前記吸引機器が、線形スライドで前記セパレータアームに連結されていることを特徴とする請求項８記載の装置。