JP6417560B2 - ガラス生産ライン用位置変更可能ヒータアセンブリおよび生産ラインでガラスの温度を管理する方法 - Google Patents

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関連出願の相互参照

本出願は、２０１３年２月２５日付けで出願された米国特許出願第１３／７７６，０１４号明細書に対する優先権の利益を主張し、その全内容を参照により本明細書に援用する。

本開示は、概して、ガラス生産ラインで使用される位置変更可能ヒータアセンブリ、および位置変更可能ヒータアセンブリを使用して、生産中にガラスの温度を管理する方法に関する。

ガラスは、延伸（ｄｒａｗ）操作で製造されることを含め、様々な技術によって製造され得る。延伸操作で製造されるガラスは、ガラスリボンに成形される溶融状態のガラス成分として出発する。ガラスリボンは、温度が低下すると、粘弾性転移を経て弾性状態に入る。弾性状態に入ると、ガラスリボンを切ることによって、ガラスリボンのセグメントがガラスシートに区分され得る。

ガラスリボン、ひいては最終ガラスシートの内部応力レベルは、粘弾性転移におけるガラスリボンの温度のばらつきによって影響を受け得る。したがって、ガラス生産ライン用ヒータアセンブリ、および生産ラインでガラスの温度を管理する方法が望ましいであろう。

ガラスリボンの温度が低下すると、延伸操作で製造されたガラスは相変態する。一般に、ガラスリボンは、寸法形状を保持し始めるような粘弾性転移の構造を作る。ガラスリボンを所望の寸法に延伸するために、延伸ホイールによって、下方延伸方向および交差延伸方向の力がガラスリボンに導入され得る。粘弾性転移中に導入される力は、ガラスリボンが弾性状態に転移する際に、ガラスリボンの所望の厚さを維持し得る。ガラスリボンの温度のばらつきは、ガラスリボンが不均一に収縮するためにガラスリボン内に熱応力を引き起こし得る。これらの熱応力は、例えばガラスを反らせ得るため望ましくない場合がある。

最終ガラス物品内の応力を低減するために、ガラスリボン内の熱応力が、ガラスリボンの粘弾性領域において管理される。本開示によるヒータアセンブリは、ガラス製造ライン内の、ガラスリボンの粘弾性領域に対応する位置に位置付けされ得る。ヒータアセンブリは、ガラスリボンの温度勾配を局所的に修正するために、ガラスリボンに熱を送る。実施形態によっては、ヒータアセンブリにより、ガラスリボンの交差延伸方向における温度のばらつきが減少し、それによって、ガラスリボン内の熱応力が低下し得る。ヒータアセンブリによって入力された熱へのガラスリボンの応答性を高めるために、ヒータアセンブリは、通常動作中にはガラスリボンに近接して位置付けされ、ガラス製造開始時またはガラスリボンの欠陥検出時にはガラスリボンから遠位に位置付けされるように、ガラスリボンに対して位置変更可能であり得る。

したがって、本開示による位置変更可能ヒータアセンブリの実施形態は、支持枠と、第１のスレッドおよび第２のスレッドであって、第１のスレッドおよび第２のスレッドが長手方向に移動することを可能にするベアリング部材で支持枠にそれぞれ連結された第１のスレッドおよび第２のスレッドとを備える。第１のスレッドおよび第２のスレッドのそれぞれは、取付面に連結された少なくとも１つの加熱素子を含み、加熱素子はある離間距離だけガラスリボンから離間している。位置変更可能ヒータアセンブリは、第１のスレッドおよび支持枠に連結された第１のアクチュエータと、第１のスレッドの加熱素子とガラスリボンとの間の離間距離を制御する、第１のアクチュエータに通信可能に連結された電子制御装置とを備える。

さらに、様々な実施形態によれば、延伸工程でガラスリボンの温度を制御する方法は、粘弾性状態のガラスリボンを、複数のローラ対を有する延伸装置に通して下方延伸方向に延伸するステップと、ガラスを位置変更可能ヒータアセンブリで加熱するステップとを含む。位置変更可能ヒータアセンブリは、支持枠と、第１のスレッドおよび第２のスレッドであって、第１のスレッドおよび第２のスレッドが長手方向に移動することを可能にするベアリング部材で支持枠にそれぞれ連結された第１のスレッドおよび第２のスレッドとを含む。第１のスレッドおよび第２のスレッドのそれぞれは、取付面に連結された少なくとも１つの加熱素子を含み、加熱素子はある離間距離だけガラスリボンから離間している。位置変更可能ヒータアセンブリは、第１のスレッドおよび支持枠に連結された第１のアクチュエータと、第２のスレッドおよび支持枠に連結された第２のアクチュエータとをさらに含む。温度を制御する方法は、第１のスレッドの加熱素子および第２のスレッドの加熱素子とガラスリボンとの間の離間距離を、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータに通信可能に連結された電子制御装置で制御するステップをさらに有する。

本明細書で説明する実施形態のさらなる特徴および利点は、以下の詳細な説明で述べ、部分的にその説明から当業者に容易に明らかとなり、または、以下の詳細な説明、特許請求の範囲および添付図面を含む本明細書で説明する実施形態を実施することによって認識される。

先の概要および以下の詳細な説明の両方は様々な実施形態を説明し、特許請求される主題の性質および特徴を理解するための概要または枠組みを提供するものであることを理解されたい。添付図面は、様々な実施形態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、本明細書で説明する様々な実施形態を示し、説明と共に、特許請求される主題の原理および操作の説明に役立つ。

本明細書で示し、または説明する１つもしくは複数の実施形態による位置変更可能ヒータアセンブリを含む、延伸工程でガラスリボンを成形するためのガラス製造装置の平面図を概略的に示す。 本明細書で示し、または説明する１つもしくは複数の実施形態による、ガラスリボンがその中を移動する位置変更可能ヒータアセンブリの斜視図を概略的に示す。 図２の線Ａ−Ａに沿って示される、ガラスリボンがその中を移動する位置変更可能ヒータアセンブリの側断面図を概略的に示す。 図２の線Ａ−Ａに沿って示される、ガラスリボンがその中を移動する位置変更可能ヒータアセンブリの詳細な側断面図を概略的に示す。 図３の線Ｂ−Ｂに沿って示される、ガラスリボンがその中を移動する位置変更可能ヒータアセンブリの後部断面図を概略的に示す。

ここで、ガラス製造装置用位置変更可能ヒータアセンブリ、およびガラス製造装置内でガラスの温度を管理する方法の実施形態について詳細に述べる。一般に図１を参照すると、延伸法によってガラスを製造するためのガラス製造装置が示される。ガラスリボンが、ガラス製造装置内で成形され、延伸装置を通過する。位置変更可能ヒータアセンブリは、延伸装置に沿って位置付けされる。位置変更可能ヒータアセンブリは、それぞれが少なくとも１つの加熱素子を含む第１のスレッドおよび第２のスレッドを含む。第１のスレッドおよび第２のスレッドは、ガラスリボンと第１のスレッドのヒータとの間の距離、およびガラスリボンと第２のスレッドのヒータとの間の距離が調整可能であるように、ガラスリボンに対して位置変更可能である。第１のスレッドおよび第２のスレッドの動きは、電子制御装置に通信可能に連結されているアクチュエータによって制御され得る。電子制御装置は、生産ラインの動作パラメータおよびガラスリボンの特性に基づいて、第１のスレッドおよび第２のスレッドの移動を指示する。

ここで図１を参照すると、ガラスリボン１０５を生産するために溶融工程を組み込む例示的ガラス製造装置１００が示される。ガラス製造装置１００は、溶融容器１１０、清澄容器１１５、混合容器１２０（例えば、撹拌槽１２０）、送出容器１２５、成形装置１３５、延伸装置２００および切断装置１５０（例えば、移動アンビル機（ＴＡＭ）１５０）を含む。ガラス製造装置１００は、まずバッチ材料を溶かして混ぜ合わせて溶融ガラスにし、その溶融ガラスを予備形状に分配し、ガラスが冷えて粘度が上昇する際にガラスリボン１０５に張力を加えてガラスリボン１０５の寸法を制御し、ガラスが粘弾性転移を経て、ガラスシート１５５に安定した寸法特性を与える機械的特性を得た後に、ガラスリボン１０５から個別のガラスシート１５５を切断することによって、バッチ材料から連続的なガラスリボン１０５を生産する。

動作中、ガラスを形成するためのバッチ材料が、矢印１１２で示すように溶融容器１１０に導入され、溶けて溶融ガラス１２６を形成する。溶融ガラス１２６は清澄容器１１５に流れ込み、清澄容器１１５は溶融容器１１０の温度よりも高い温度で維持される。清澄容器１１５から、溶融ガラス１２６は混合容器１２０に流れ込み、混合工程を経て均質化される。溶融ガラス１２６は混合容器１２０から送出容器１２５まで流れ、送出容器１２５は溶融ガラス１２６を、下降管１３０を通して入口１３２に、そして成形装置１３５内に送出する。

表面品質が高く、厚さのバラつきが少ないガラスリボン１０５を製造するために、図１に示した成形装置１３５が溶融延伸工程で使用される。成形装置１３５は、溶融ガラス１２６を受ける開口部１３６を含む。溶融ガラス１２６はトラフ１３７に流れ込み、次いで溢れ出て、２つの部分リボン部のトラフ１３７の両側を流れ落ちた後に、成形装置１３５の基部１３９の下方で融合する。未だ溶融状態のガラス１２６の２つの部分リボン部は、成形装置１３５の基部１３９の下方の場所で互いに再接合（例えば、融合）し、それによってガラスリボン１０５を成形する。ガラスリボン１０５は、延伸装置２００によって成形装置から下向きに延伸される。本明細書で示し、説明する成形装置１３５では、溶融延伸工程が実施されるが、スロット延伸装置などを含むがそれらに限定されない他の成形装置が使用されてもよいことを理解されたい。

図１にさらに示すように、延伸装置２００は、それらの間にガラスリボン１０５を挟む前側ローラおよび後側ローラをそれぞれが含む複数のローラ対２１０を含む。いくつかの実施形態では、ローラ対２１０は、ガラスリボン１０５の幅を横切って延在する。他の実施形態では、ローラ対２１０は、ガラスリボン１０５の幅の一部を横切って延在する。ローラ対２１０はガラスリボンと接触し、ガラスリボン１０５が延伸装置２００に沿って移動する際に、ガラスリボン１０５に延伸力を加える。

ガラスリボン１０５は、延伸装置２００に通して延伸される際に、冷える可能性がある。複数のローラ対２１０を有するガラス製造装置１００は、ガラスリボン１０５が粘弾性変態を経る領域で交差延伸張力および／または下方延伸張力の制御および均一性を改善し得る。ガラスリボン１０５が依然として粘弾性状態にある間、複数のローラ対２１０がガラスリボン１０５に加える延伸力によってガラスリボン１０５は引っ張られるか、または伸ばされ、それによってガラスリボン１０５が延伸装置２００に沿って移動する際にガラスリボン１０５に加えられる張力を制御することで、ガラスリボン１０５の寸法を制御する。この領域は、応力および平坦度がガラスリボン１０５内に設定される設定ゾーン１０６として定義される。

図１に示すように、ガラス製造装置１００は、ガラスリボン１０５の設定ゾーン１０６に近接して位置付けされるように延伸装置２００に近接して位置付けされた位置変更可能ヒータアセンブリ３００をさらに含む。本明細書では、延伸装置２００に近接して、粘弾性変態を経るガラスリボン１０５に対応する位置に位置付けされている位置変更可能ヒータアセンブリ３００に特に言及しているが、本開示による位置変更可能ヒータアセンブリ３００は、延伸装置２００に沿った他の場所、例えば、限定されないが、ガラスリボン１０５を焼きなますためにガラスリボン１０５が加熱操作を受ける場所に位置付けされてもよいことを理解されたい。

ここで図２を参照すると、図１に示したガラス製造装置１００の他の構成要素から分離された位置変更可能ヒータアセンブリ３００が示される。位置変更可能ヒータアセンブリ３００は、支持枠３１０と、第１のスレッド３２０と、第２のスレッド３３０とを含み、第１のスレッド３２０および第２のスレッド３３０のそれぞれは、ベアリング部材３１２で支持枠３１０に連結される。実施形態によっては、位置変更可能ヒータアセンブリ３００の支持枠３１０は、ガラス延伸操作からの環境上の漏れが最小化され、かつ／またはなくなるように、流体が密封される環境をガラスリボン１０５の周りに設ける。ベアリング部材３１２は、第１のスレッド３２０および第２のスレッド３３０が長手方向３０２に自由に移動し、横方向３０４および下方延伸方向３０６の移動が抑制されるように、第１のスレッド３２０および第２のスレッド３３０の動きを抑制する。

位置変更可能ヒータアセンブリ３００はまた、支持枠３１０および第１のスレッド３２０に連結されている第１のアクチュエータ３２２を含む。同様に、位置変更可能ヒータアセンブリ３００は、支持枠３１０および第２のスレッド３３０に連結されている第２のアクチュエータ３３２を含む。第１のスレッド３２０とガラスリボン１０５との間の離間距離３０３ａ、および、第２のスレッド３３０とガラスリボン１０５との間の離間距離３０３ｂを制御することができるように、第１のアクチュエータ３２２および第２のアクチュエータ３３２はそれぞれ、第１のスレッド３２０および第２のスレッド３３０の位置を長手方向３０２において制御する。第１のアクチュエータ３２２および第２のアクチュエータ３３２は、例えば、限定されないが、ボールねじ、空圧または油圧アクチュエータ、リニアサーボモータ、およびマニュアルまたは自動ギヤおよびピニオン駆動システムを含む、直線方向の動きを制御する様々なアクチュエータから選択されてもよい。さらに、示した位置変更可能ヒータアセンブリの実施形態は、第１のアクチュエータ３２２および第２のアクチュエータ３３２を含むが、位置変更可能ヒータアセンブリの実施形態は、第１のアクチュエータによって第１のスレッドおよび第２のスレッドの位置制御を行うリンク機構または他の移動制御装置（図示せず）によって第１のスレッドおよび第２のスレッドの両方に連結されている第１のアクチュエータを単独で組み込んでもよいことを理解されたい。

ここで図３を参照すると、第１のスレッド３２０およびガラスリボン１０５がより詳細に示される。第１のスレッド３２０の構成要素が参照されるが、図２に示したような第２のスレッド３３０が、第１のスレッド３２０と均等な構成要素を含んでもよいことを理解されたい。第１のスレッド３２０は、ガラスリボン１０５に近接して位置付けされている第１のスレッド３２０の内面領域に沿って配置されている複数の加熱素子３２４を含む。位置変更可能ヒータアセンブリ３００の実施形態では、加熱素子３２４は、高温での連続運転に耐えることができる材料から製造された抵抗加熱素子であってもよい。一実施形態では、ガラスリボン１０５に近接する温度が、８００℃を超えて維持されてもよい。そのような材料の例には、ニッケル合金、鉄合金、白金合金、ロジウム合金、ならびにセラミック材料およびコーティングが含まれる。一実施形態では、加熱素子３２４は、スウェーデン、ハルスタハンマルのＳａｎｄｖｉｋ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｏｌｏｇｙから入手可能なＫａｎｔｈａｌ（商標）鉄−クロム−アルミニウム合金から作られてもよい。

加熱素子３２４は、らせん状に巻かれ、第１のスレッド３２０の内面領域に沿って配置されてもよい。図３に示すように、加熱素子３２４は、加熱素子３２４がその周りに巻かれる巻軸３２５が、ここでは鉛直方向に対応する、ガラスリボン１０５の下方延伸方向３０６に向くように、略鉛直の向きに配置されてもよい。実施形態によっては、第１のスレッド３２０に沿った１つの場所で与えられる熱が増加し得るように複数の加熱素子３２４が一組に構成されてもよく、オフセットらせん配置を形成することによるものも含まれる。第１のスレッド３２０に組み込まれた加熱素子３２４の他の向きおよび形状は、本開示の範囲から逸脱することなく使用され得ることを理解されたい。

図３に示すように、加熱素子３２４は、第１のスレッド３２０の取付面３２７から延在する。示すように、取付面３２７は、入口面３２８（ここでは頂面）および出口面３２９（ここでは底面）を含む。本明細書で使用する場合、「入口」および「出口」という用語は、ガラスリボン１０５の延伸方向に対する構成要素の位置付けを指す。加熱素子３２４に近接する位置にある第１のスレッド３２０の入口面３２８および出口面３２９は、応力緩和領域３６２を含んでもよい。応力緩和領域３６２は、第１のスレッド３２０の入口面３２８および出口面３２９を貫通して形成された複数の穿孔３６４を含んでもよい。穿孔３６４は、入口面３２８および／または出口面３２９の局所的な温度のばらつきによって入口面３２８および出口面３２９に与えられる応力が低下するように、入口面３２８および出口面３２９の柔軟性を局所的に高め得る。

図４により詳細に示すように、加熱素子３２４は、入口面３２８または出口面３２９のうちの少なくとも１つの遮断面３５４からずらして位置付けされ得る。遮断面３５４は、第１のスレッド３２０とガラスリボン１０５との最小間隔を画定する。図３および図４に示すように、加熱素子３２４は、第１のスレッド３２０に差し込まれて位置付けされてもよい。ガラスリボン１０５に近接して位置付けされた加熱素子３２４の最内面は、第１のスレッド３２０の突出面３２６を画定する。突出面３２６は、第１のスレッド３２０の加熱素子３２４と、延伸装置２００に沿って位置変更可能ヒータアセンブリ３００を通過するガラスリボン１０５との間の最小距離を示す。図４に示すように、加熱素子３２４は、第１のスレッド３２０の遮断面３５４と、加熱素子３２４によって画定された突出面３２６との間の遮蔽距離３５６が維持されるように、第１のスレッド３２０に差し込まれる。

因子の中でとりわけ、ガラスリボン１０５と第１のスレッド３２０の突出面３２６、ひいては第１のスレッド３２０の加熱素子３２４との間の距離は、以下に述べるように、対流および放射のためにガラスリボン１０５に伝達されるエネルギーに影響を及ぼし得る。さらに、加熱素子３２４によって導入されたエネルギーによる温度変化へのガラスリボン１０５の応答性は、ガラスリボン１０５と突出面３２６との間の距離によって影響を受け得る。したがって、位置変更可能ヒータアセンブリ３００内の第１のスレッド３２０の位置を修正することにより、破片が引き起こす損傷から加熱素子３２４を保護しながら、ガラスリボン１０５の高精度な温度制御を実現し得る。

第１のスレッドおよび第２のスレッドの中に取り付けられた加熱素子がガラスリボンに入力する熱は、伝導、対流および放射熱伝達機構の組合せによって伝達される。位置変更可能ヒータアセンブリに関して特に興味深いものは、放射に起因する伝熱である。放射形態係数は、理論に縛られず、第１の面を出て、第２の面に当たる放射の割合である。本開示の位置変更可能ヒータアセンブリの場合には、形態係数は、個々の加熱素子、および位置変更可能ヒータアセンブリを通って移動するガラスリボンに起因する。加熱素子とガラスリボンとの間の距離を修正すると、ガラスリボンに従って形態係数が変化する。特に、加熱素子とガラスリボンとの間の離間距離を減少させることによって、形態係数の修正により、個々の加熱素子に近接する位置のガラスリボンに伝熱が集中し、加熱素子から遠位の位置のガラスリボンへの伝熱が低下する。そのため、加熱素子とガラスリボンとの間の距離を減少させると、個々の加熱素子が熱を導入する幾何学的空間が局在化する。さらに、加熱素子とガラスリボンとの間の離間距離を減少させると、隣接する加熱素子からガラスリボンへの伝熱が低下する。その周りに個々の加熱素子が熱を導入する幾何学的空間を局在化させることによって、ガラスリボンの幅全体にわたって温度をさらに制御することが可能になり得る。加熱素子とガラスリボンとの間の離間距離が比較的大きい場合と比べて、加熱素子とガラスリボンとの間の離間距離が比較的小さい場合には、個々の加熱素子は、より局所的な影響をガラスリボンの温度に及ぼし得る。

さらに、加熱素子とガラスリボンとの間の距離を減少させることにより、加熱素子に入力される固定電力に対して、ガラスリボンからさらに遠くに離間している加熱素子と比べてガラスリボンに入力される熱が増加し得る。入熱が増加すると、加熱素子に入力される固定電力に対して、ガラスリボンの温度が上昇し得る。これに対応して、ガラスリボンの同様の温度上昇を達成するために、ガラスリボンに近接して離間している加熱素子に導入する必要がある電力は、ガラスリボンからさらに遠くに離間している加熱素子に導入する必要がある電力より少なくなり得る。

加熱素子とガラスリボンとの間の離間距離を減少させることで生じる形態係数の修正はまた、加熱素子が導入する熱のばらつきで生じる温度変化へのガラスリボンの応答性を高め得る。加熱素子とガラスリボンとの間の離間距離を減少させることによって、形態係数は、加熱素子に近接する位置で増加し、加熱素子から遠位にある位置で減少する。ガラスリボンが位置変更可能ヒータアセンブリを通って移動する際のガラスリボンの伝熱をモデル化するコンピュータシミュレーションでは、加熱素子とガラスリボンとの間の離間距離を減少させると、ガラスリボンの温度が上昇し、加熱素子へ入力される固定熱に対して温度変化がガラスリボン内に反映される時間が短縮されることが示されている。そのため、ガラスリボンからさらに遠くに離間している加熱素子より、ガラスリボンにより接近して離間している加熱素子によって熱が導入される時に、ガラスリボンは温度変化への応答性がより高い。

さらに、加熱素子は、第１のスレッドおよび第２のスレッドの遮断面から離間しているため、遮断面は伝熱シールドとして機能し、下方延伸方向の加熱素子の形態係数を減少させることができる。遮断面はまた、ガラス帯板の下方延伸方向に沿った、またはその下方延伸方向と反対に位置変更可能ヒータアセンブリから遠ざかる対流を低減するために、ガラスリボンから狭い距離をとって位置付けされてもよい。下方延伸方向の伝熱をさらに抑制することによって、位置変更可能ヒータアセンブリでガラスリボンに導入される熱エネルギーの効率が増加し得る。

再び図３を参照すると、熱遮蔽材料３５０は、加熱素子３２４に近接する第１のスレッド３２０の内部に沿って、かつ突出面３２６に対向して位置付けされ得る。熱遮蔽材料３５０は、セラミックまたは様々な耐火材料を含む種々の適した材料から選択されてもよい。熱遮蔽材料３５０は、加熱素子３２４から、加熱素子３２４から遠位に位置付けされた第１のスレッド３２０の位置への熱の導入を遅くするために、断熱性であってもよい。熱遮蔽材料３５０は、加熱素子３２４の電気接続を可能にする、熱遮蔽材料３５０を貫通する複数の逃げ穴を含んでもよい。

第１のスレッド３２０はまた、加熱素子３２４から遠位に、第１のスレッド３２０の内部に位置付けされている熱パッキング材料３５２を含んでもよい。一実施形態では、熱パッキング材料３５２は、耐火性セラミック繊維製品、例えば、ニューヨーク州ナイアガラフォールズのＵｎｉｆｒａｘから入手可能なＦｉｂｅｒｆｒａｘ織物、ロープ、組紐、芯材、または織糸であってもよい。加熱素子３２４から第１のスレッド３２０の内部まで熱が対流によって導入されるのを抑制するために、熱パッキング材料３５２は、第１のスレッド３２０を流れる流体の流れを制限してもよい。さらに、位置変更可能ヒータアセンブリ３００は、支持枠３１０と第１のスレッド３２０との間に位置付けされた熱ガスケット３５８を含んでもよい。熱ガスケット３５８は、対流による伝熱を低減するために、支持枠３１０と第１のスレッド３２０との動的インタフェース間の流体の流れを制限してもよい。第１のスレッド３２０の内部に、かつ支持枠３１０と第１のスレッド３２０との間に導入される熱を減少させると、高温によって引き起こされる、位置変更可能ヒータアセンブリ３００の構成要素および周囲の構成要素が損傷する可能性が減り得る。

図３にさらに示すように、第１のスレッド３２０は、加熱素子３２４を電源（図示せず）に電気的に結合するワイヤハーネス３７０を含み得る。実施形態によっては、ワイヤハーネス３７０は、加熱素子３２４とワイヤハーネス３７０のワイヤ３７４とを電気接続するために、熱遮蔽材料３５０を貫通して突出する電気コネクタ３７３を含んでもよい。

位置変更可能ヒータアセンブリ３００はまた、第１のアクチュエータ３２２および第２のアクチュエータ３３２（図２に示す）に通信可能に連結されている電子制御装置３４０を含む。電子制御装置３４０は、プロセッサ３４２と、プロセッサ３４２に通信可能に連結されたメモリ３４４とを含む。コンピュータ読取可能命令セットは、メモリ３４４に記憶されてもよく、プロセッサ３４２によって実行される時には、少なくとも第１のアクチュエータ３２２および第２のアクチュエータ３３２に伸長または収縮するよう命令し、それによって、第１のスレッド３２０および／または第２のスレッド３３０（図２に示す）の位置を修正する。

位置変更可能ヒータアセンブリ３００は、ガラスリボン１０５の幅全体にわたって配置された複数のリボン温度センサ３８０を含む。リボン温度センサ３８０は、ガラスリボン１０５が位置変更可能ヒータアセンブリ３００を通して送られる際にガラスリボン１０５の温度を測定する非接触温度センサ、例えば赤外線温度センサである。リボン温度センサ３８０は、電子制御装置３４０がガラスリボン１０５の幅全体にわたる様々な位置でガラスリボン１０５の温度を監視するように、電子制御装置３４０に通信可能に連結されてもよい。

実施形態によっては、加熱素子３２４は、電子制御装置３４０を介して電源に電気的に結合されてもよい。そのような実施形態では、電子制御装置３４０は、加熱素子３２４からガラスリボン１０５に与えられる熱を制御するように、加熱素子３２４に流れ込む電流を管理する。実施形態によっては、位置変更可能ヒータアセンブリ３００の各加熱素子３２４の動作が個々に制御される。ここで図５を参照すると、加熱素子３２４は、任意の制御ゾーン３２３内の加熱素子３２４が均等な電流を受けるように、制御ゾーン３２３にグループ化されてもよく、したがって、制御ゾーン３２３内の各加熱素子３２４は、ほぼ均等な熱をガラスリボン１０５内に与える。実施形態によっては、加熱素子３２４は、加熱素子３２４の位置的近接度に基づいて、制御ゾーン３２３に分離されてもよい。これらの実施形態では、加熱素子３２４の複数の制御ゾーン３２３は、ガラスリボン１０５の幅全体にわたって配置されてもよい。例えば一実施形態では、第１のスレッド３２０は、第１のスレッド３２０の幅全体にわたって７つの制御ゾーン３２３にグループ化される３０個の加熱素子３２４を含む。

再び図３を参照すると、位置変更可能ヒータアセンブリ３００はまた、電子制御装置３４０に電気的に結合されている少なくとも１つのリボンパラメータセンサ３９０を含み得る。リボンパラメータセンサ３９０は、ガラスリボン１０５のパラメータ、例えば、ガラスリボン１０５の厚さおよび／または幅を検知し得る。リボンパラメータセンサ３９０の例には、ガラスリボン１０５の幅を決定するように構成されたカメラが含まれる。リボンパラメータセンサ３９０は、ガラスリボン１０５のパラメータを常時監視してもよい。リボンパラメータセンサ３９０はまた、条件から外れたガラスリボン１０５の自動決定を支援してもよい。ガラスリボン１０５の幅が条件から外れている場合、ガラスリボン１０５が破損する可能性が高まる。条件から外れたパラメータを自動決定した時には、オペレータは、測定されたパラメータを条件内に入れるためにガラス製造装置１００の特性を修正し得るかを判断し得る。オペレータは、条件から外れたパラメータを補正することができないと決定した場合には、ガラス製造装置１００内のガラスリボン１０５の生産を停止するステップを取ってもよい。オペレータは、ガラスリボン１０５の回復不能な不具合が差し迫っていると決定した場合には、加熱素子３２４とガラスリボン１０５との間の離間距離３０３ａが増大するように、第１のスレッド３２０および第２のスレッド３３０をガラスリボン１０５から遠ざかるように後退させてもよい。加熱素子３２４とガラスリボン１０５との間の離間距離３０３ａを増大させると、ガラスリボン１０５の回復不能な不具合の間、加熱素子３２４が損傷する可能性が減り得る。したがって、位置変更可能ヒータアセンブリ３００は、ガラス製造装置１００の操作性を改善し得る。

位置変更可能ヒータアセンブリ３００はまた、電子制御装置３４０のプロセッサ３４２に電気的に結合されているユーザインタフェース３４６を含む。ユーザインタフェース３４６は、位置変更可能ヒータアセンブリ３００のパラメータ、例えば、ガラスリボン１０５と第１のスレッド３２０および第２のスレッド３３０との間の距離を表示する。

位置変更可能ヒータアセンブリ３００は、ユーザ入力装置３４８をさらに含む。実施形態によっては、ユーザ入力装置３４８は、ユーザインタフェース３４６に組み込まれてもよい。ユーザ入力装置３４８は、ガラス製造装置１００のオペレータが位置変更可能ヒータアセンブリ３００の動作パラメータを修正し、ガラスリボン１０５が位置変更可能ヒータアセンブリ３００を通して送られる際にガラスリボン１０５へ入力される熱を修正することを可能にする。例えば、ガラスリボン１０５の温度を上昇させるために、オペレータは、加熱素子３２４のすべてに送られる電流が増加するように、ユーザ入力装置３４８を介して命令してもよい。さらに、複数のリボン温度センサ３８０によって示されるように、ガラスリボン１０５の幅全体にわたる温度が目標範囲外である場合、オペレータは、ガラスリボン１０５の低温ゾーンに近接して位置付けされた加熱素子３２４への電流を増加させ、かつ／または、ガラスリボン１０５の高温ゾーンに近接して位置付けされた加熱素子３２４への電流を減少させるように、ユーザ入力装置３４８を介して命令してもよい。

ユーザ入力装置３４８はまた、オペレータが、ガラスリボン１０５に対して第１のスレッド３２０および第２のスレッド３３０（図２に示す）を選択的に位置変更することを可能にする。万一、ガラスリボン１０５の回復不能な不具合がガラスリボン１０５内に検出された場合は、ユーザ入力装置３４８によって、第１のスレッド３２０および第２のスレッド３３０をガラスリボン１０５から遠ざかるように後退させることを可能にし得る。

あるいは、またはさらに、加熱素子３２４によって導入される熱および加熱素子３２４とガラスリボン１０５との間の離間距離３０３ａ、３０３ｂが管理されるように、メモリ３４４に記憶され、電子制御装置３４０のプロセッサ３４２によって実行されるコンピュータ読取可能命令セットが、加熱素子３２４に送られる電力を自動的に制御し、第１のアクチュエータ３２２および第２のアクチュエータ３３２を作動させてもよい。電子制御装置３４０は、ガラスリボン１０５の幅全体にわたる温度のばらつきを低減するために、加熱素子３２４に送られる電力を自動的に制御してもよい。あるいは、またはさらに、電子制御装置３４０は、第１のアクチュエータ３２２および第２のアクチュエータ３３２に、それぞれ第１のスレッド３２０および第２のスレッド３３０を移動させるよう自動的に命令し、ガラスリボン１０５の温度が目標レベルで維持されるように、加熱素子３２４とガラスリボン１０５との間の離間距離３０３ａ、３０３ｂを修正してもよい。さらに、電子制御装置３４０は、加熱素子３２４に送られる電力を同時かつ自動的に制御し、位置変更可能ヒータアセンブリ３００の加熱素子３２４によって消費される電力を低減しながらガラスリボン１０５の温度を維持するように、第１のアクチュエータ３２２および第２のアクチュエータ３３２に、それぞれ第１のスレッド３２０および第２のスレッド３３０を移動させるよう命令してもよい。加熱素子３２４に送られる電力の低減はまた、加熱素子３２４自体の寿命を延ばし得る。

ここで、本開示による位置変更可能ヒータアセンブリは、２つのスレッド内に固定されている複数の加熱素子を含むことを理解されたい。２つのスレッドは、位置変更可能ヒータアセンブリを通過するガラスリボンに向かって、またそのガラスリボンから遠ざかるようにスレッドを移動させることができるベアリング部材によって支持される。加熱素子とガラスリボンとの間の距離を修正することができるように、アクチュエータは、スレッドの位置を制御する。アクチュエータは、ガラスリボンへのエネルギー伝達、および加熱素子へのガラスリボンの温度応答性を改善するために、加熱素子をガラスリボンの近くに位置付けする。アクチュエータはまた、万一、ガラスリボンが破損した場合、加熱素子が損傷する可能性を減らすために、条件から外れたパラメータが検出されると、加熱素子をガラスリボンから遠ざかるように位置付けする。

第１の態様では、本開示は、ガラスリボンを加熱するための位置変更可能ヒータアセンブリであって、支持枠と、第１のスレッドおよび第２のスレッドであって、第１のスレッドおよび第２のスレッドが長手方向に移動することを可能にするベアリング部材で支持枠にそれぞれ連結され、取付面に連結された少なくとも１つの加熱素子をそれぞれ含み、加熱素子がある離間距離だけガラスリボンから離間している、第１のスレッドおよび第２のスレッドと、第１のスレッドおよび支持枠に連結された第１のアクチュエータと、第１のスレッドの加熱素子とガラスリボンとの間の離間距離を制御する、第１のアクチュエータに通信可能に連結された電子制御装置とを含む、位置変更可能ヒータアセンブリを提供する。

第２の態様では、本開示は、延伸工程でガラスリボンの温度を制御する方法であって、粘弾性状態のガラスリボンを、複数のローラ対を有する延伸装置に通して下方延伸方向に延伸するステップと、ガラスを位置変更可能ヒータアセンブリで加熱するステップであって、位置変更可能ヒータアセンブリが、支持枠と、第１のスレッドおよび第２のスレッドであって、第１のスレッドおよび第２のスレッドが長手方向に移動することを可能にするベアリング部材で支持枠にそれぞれ連結され、取付面に連結された少なくとも１つの加熱素子をそれぞれ含み、加熱素子がある離間距離だけガラスリボンから離間している、第１のスレッドおよび第２のスレッドと、第１のスレッドおよび支持枠に連結された第１のアクチュエータと、第２のスレッドおよび支持枠に連結された第２のアクチュエータとを含むステップと、第１のスレッドの加熱素子とガラスリボンとの間の離間距離、および第２のスレッドの加熱素子とガラスリボンとの間の離間距離を、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータに通信可能に連結された電子制御装置で制御するステップとを含む、方法を提供する。

第３の態様では、本開示は、第２のスレッドおよび支持枠に連結された第２のアクチュエータをさらに含み、電子制御装置が、第２のアクチュエータに通信可能に連結され、第２のスレッドの加熱素子とガラスリボンとの間の離間距離を制御する、第１の態様による位置変更可能ヒータアセンブリを提供する。

第４の態様では、本開示は、取付面が、第１のスレッドの少なくとも１つの加熱素子とガラスリボンとの間に長手方向に位置付けされた遮断面を含む、第１〜第３の態様による位置変更可能ヒータアセンブリを提供する。

第５の態様では、本開示は、少なくとも１つの加熱素子が、取付面に連結され、かつ長手方向に対して横断する横方向に配置された複数の加熱素子を含む、第１〜第４の態様による位置変更可能ヒータアセンブリを提供する。

第６の態様では、本開示は、複数の加熱素子の動作が、電子制御装置によって個々に制御される、第５の態様による位置変更可能ヒータアセンブリを提供する。

第７の態様では、本開示は、複数の加熱素子が、第１のスレッドおよび第２のスレッドに沿って横方向に位置付けされた複数の制御ゾーンを画定し、各制御ゾーン内の複数の加熱素子が一様に動作し、および複数の制御ゾーンの動作が電子制御装置によって制御される、第５の態様による位置変更可能ヒータアセンブリを提供する。

第８の態様では、本開示は、電子制御装置に通信可能に連結されたリボンパラメータセンサをさらに備える、第１〜第７の態様による位置変更可能ヒータアセンブリを提供する。

第９の態様では、本開示は、長手方向に対して横断する横方向に位置付けされた複数のリボン温度センサをさらに含み、リボン温度センサが、電子制御装置に通信可能に連結されている、第１〜第８の態様による位置変更可能ヒータアセンブリを提供する。

第１０の態様では、本開示は、加熱素子のそれぞれが、加熱素子がその周りに曲がる巻軸を含み、加熱素子の巻軸が、下方延伸方向に配置されている、第１〜第９の態様による位置変更可能ヒータアセンブリを提供する。

第１１の態様では、本開示は、下方延伸方向に対して横断する横方向の複数の位置でガラスリボンの温度を評価するステップをさらに含む、第２の態様による方法を提供する。

第１２の態様では、本開示は、ガラスリボンに入力される熱を制御するために、加熱素子に送られる電流を修正するステップをさらに含む、第２および第１１の態様による方法を提供する。

第１３の態様では、本開示は、複数の加熱素子の動作が、電子制御装置によって個々に制御される、第２、第１１および第１２の態様による方法を提供する。

第１４の態様では、本開示は、複数の加熱素子が、第１のスレッドおよび第２のスレッドに沿って横方向に位置付けされた複数の制御ゾーンを画定し、各制御ゾーン内の複数の加熱素子が一様に動作し、および複数の制御ゾーンの動作が電子制御装置によって制御される、第２および第１１〜第１３の態様による方法を提供する。

第１５の態様では、本開示は、第１のスレッドの加熱素子と第２のスレッドの加熱素子との間の離間距離を減少させることによって、放射形態係数を減少させるステップをさらに含む、第２および第１１〜第１４の態様による方法を提供する。

第１６の態様では、本開示は、延伸装置内でガラスリボンの条件から外れたパラメータを検知するステップと、加熱素子間の離間距離を増大させるために、第１のスレッドおよび第２のスレッドを後退させるステップとをさらに含む、第２および第１１〜第１５の態様による方法を提供する。

「実質的に」および「約」という用語は、本明細書において、任意の量的比較、値、測定または他の表現に起因し得る固有の不確実性の程度を示すために使用され得ることに留意する。これらの用語はまた、対象の主題の基本機能が変わることなく、述べた参照と定量的表現が異なり得る程度を示すために本明細書で使用される。

特定の実施形態について、本明細書で示し、説明したが、請求項で述べる主題の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な他の変更形態および修正形態がなされ得ることを理解されたい。さらに、請求項で述べる主題の様々な態様を本明細書で説明したが、そのような態様は、組み合わせて使用する必要はない。したがって、添付の特許請求の範囲は、請求項で述べる主題の範囲内にあるそのような変更形態および修正形態をすべて包含するものである。

Claims (9)

1. ガラスリボンを加熱するための位置変更可能ヒータアセンブリにおいて、
   支持枠と、
   第１のスレッドおよび第２のスレッドであって、前記第１のスレッドおよび前記第２のスレッドが長手方向に移動することを可能にするベアリング部材で前記支持枠にそれぞれ連結し、取付面に連結している少なくとも１つの加熱素子をそれぞれ含み、前記加熱素子がある離間距離だけ前記ガラスリボンから離間している、第１のスレッドおよび第２のスレッドと、
   前記第１のスレッドおよび前記支持枠に連結している第１のアクチュエータと、
   リボンパラメータセンサと、
   前記第１のアクチュエータおよび前記リボンパラメータセンサに通信可能に連結している電子制御装置と、
   を備え、
   前記電子制御装置は、前記リボンパラメータセンサで検知したパラメータに基づいて、前記第１のアクチュエータにより前記第１のスレッドの前記加熱素子と前記ガラスリボンとの間の前記離間距離を制御するよう構成されていることを特徴とする、位置変更可能ヒータアセンブリ。
2. ガラスリボンを加熱するための位置変更可能ヒータアセンブリにおいて、
   支持枠と、
   第１のスレッドおよび第２のスレッドであって、前記第１のスレッドおよび前記第２のスレッドが長手方向に移動することを可能にするベアリング部材で前記支持枠にそれぞれ連結し、取付面に連結している少なくとも１つの加熱素子をそれぞれ含み、前記加熱素子がある離間距離だけ前記ガラスリボンから離間している、第１のスレッドおよび第２のスレッドと、
   前記第１のスレッドおよび前記支持枠に連結している第１のアクチュエータと、
   前記長手方向に対して横断する横方向に位置付けされている複数のリボン温度センサと、
   前記第１のアクチュエータおよび前記複数のリボン温度センサに通信可能に連結している電子制御装置と、
   を備え、
   前記電子制御装置は、前記複数のリボン温度センサで測定した前記ガラスリボンの温度に基づいて、前記第１のアクチュエータにより前記第１のスレッドの前記加熱素子と前記ガラスリボンとの間の前記離間距離を制御するよう構成されていることを特徴とする、位置変更可能ヒータアセンブリ。
3. 前記第２のスレッドおよび前記支持枠に連結している第２のアクチュエータをさらに備え、前記電子制御装置が、前記第２のアクチュエータに通信可能に連結し、前記第２のスレッドの前記加熱素子と前記ガラスリボンとの間の前記離間距離を制御することを特徴とする、請求項１または２に記載の位置変更可能ヒータアセンブリ。
4. 前記少なくとも１つの加熱素子が、前記取付面に連結し、かつ前記長手方向に対して横断する横方向に配置されている複数の加熱素子を含むことを特徴とする、請求項１から３いずれか一項に記載の位置変更可能ヒータアセンブリ。
5. 延伸工程でガラスリボンの温度を制御する方法において、
   粘弾性状態のガラスリボンを、複数のローラ対を有する延伸装置に通して下方延伸方向に延伸するステップと、
   位置変更可能ヒータアセンブリであって、
   支持枠と、
   第１のスレッドおよび第２のスレッドであり、前記第１のスレッドおよび前記第２のスレッドが長手方向に移動することを可能にするベアリング部材で前記支持枠にそれぞれ連結し、取付面に連結している少なくとも１つの加熱素子をそれぞれ含み、前記加熱素子がある離間距離だけ前記ガラスリボンから離間している、第１のスレッドおよび第２のスレッドと、
   前記第１のスレッドおよび前記支持枠に連結している第１のアクチュエータと、
   前記第２のスレッドおよび前記支持枠に連結している第２のアクチュエータと
   を備えた位置変更可能ヒータアセンブリでガラスを加熱するステップステップと、
   リボンパラメータセンサにより前記ガラスリボンのパラメータを検知するステップと、
   その検知したパラメータに基づいて、前記第１のスレッドの前記加熱素子と前記ガラスリボンとの間の前記離間距離、および前記第２のスレッドの前記加熱素子と前記ガラスリボンとの間の前記離間距離を、前記リボンパラメータセンサ、前記第１のアクチュエータ、並びに前記第２のアクチュエータに通信可能に連結された電子制御装置で制御するステップと、
   を有してなることを特徴とする、方法。
6. 延伸工程でガラスリボンの温度を制御する方法において、
   粘弾性状態のガラスリボンを、複数のローラ対を有する延伸装置に通して下方延伸方向に延伸するステップと、
   位置変更可能ヒータアセンブリであって、
   支持枠と、
   第１のスレッドおよび第２のスレッドであり、前記第１のスレッドおよび前記第２のスレッドが長手方向に移動することを可能にするベアリング部材で前記支持枠にそれぞれ連結し、取付面に連結している少なくとも１つの加熱素子をそれぞれ含み、前記加熱素子がある離間距離だけ前記ガラスリボンから離間している、第１のスレッドおよび第２のスレッドと、
   前記第１のスレッドおよび前記支持枠に連結している第１のアクチュエータと、
   前記第２のスレッドおよび前記支持枠に連結している第２のアクチュエータと
   を備えた位置変更可能ヒータアセンブリでガラスを加熱するステップステップと、
   前記下方延伸方向に対して横断する横方向の複数の位置で、該横方向に位置する複数のリボン温度センサにより前記ガラスリボンの温度を測定するステップと、
   その測定した前記ガラスリボンの温度に基づいて、前記第１のスレッドの前記加熱素子と前記ガラスリボンとの間の前記離間距離、および前記第２のスレッドの前記加熱素子と前記ガラスリボンとの間の前記離間距離を、複数のリボン温度センサ、前記第１のアクチュエータ、並びに前記第２のアクチュエータに通信可能に連結された電子制御装置で制御するステップと、
   を有してなることを特徴とする、方法。
7. 前記複数の加熱素子の動作が、前記電子制御装置によって個々に制御されることを特徴とする、請求項５または６に記載の方法。
8. 前記複数の加熱素子が、前記第１のスレッドおよび前記第２のスレッドに沿って前記横方向に位置付けされた複数の制御ゾーンを画定し、各前記制御ゾーン内の前記複数の加熱素子が一様に動作し、および前記複数の制御ゾーンの動作が前記電子制御装置によって制御されることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記延伸装置内で前記ガラスリボンの条件から外れたパラメータを検知するステップと、
   前記加熱素子間の前記離間距離を増大させるために、前記第１のスレッドおよび前記第２のスレッドを後退させるステップと
   をさらに含むことを特徴とする、請求項５〜８のいずれか一項に記載の方法。

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