JP6436546B2 - ガラスリボンを製造する方法 - Google Patents

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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、2014年7月17日に出願された米国特許出願第14/334108号の優先権の利益を米国特許法第120条の下で主張するものである。
本開示は、一般にガラスリボンを製造する方法に関し、より具体的には、検出された不安定性に少なくとも部分的に対抗するよう、複数の安定化要素の動作変数をコントローラで同時に自動的に調整するステップを含む、ガラスリボンを製造する方法に関する。
ガラスリボンを製造する方法は、多量の溶融ガラスからガラスリボンを延伸するステップを含むことが知られている。製造中ガラスリボンに望ましくない不安定性が生じることがあり、高品質のガラスリボンのさらなる製造は、その不安定性に対処がなされるまで乱される可能性がある。
詳細な説明において説明されるいくつかの態様例の基本的な理解を提供するために、以下に本開示の簡単な概要を示す。
第1の態様例において、ガラスリボンを製造する方法は、多量の溶融ガラスから延伸方向にガラスリボンを延伸するステップを含む。ガラスリボンは、ガラスリボンの第1のエッジと第2のエッジとの間に、延伸方向に垂直なプロファイル軸に沿って延在する、幅を有する。ガラスリボンは、ガラスリボンの第1の主表面と第2の主表面との間に延在する、厚さをさらに有する。複数の熱的要素が、プロファイル軸に沿って位置付けられている。各熱的要素は、調整可能な動作変数を有する。この方法は、プロファイル軸に沿って、既定の第1の温度プロファイルをガラスリボンに与えるステップをさらに含む。この方法はさらに、コントローラへの入力に基づいて、第1の温度プロファイルを既定の第2の温度プロファイルへと自動的に変化させるように、各熱的要素の調整可能な動作変数をコントローラで同時に自動的に調整するステップを含む。
第1の態様の一例において、既定の第1の温度プロファイルをガラスリボンに与えるステップの第1の温度プロファイルは、ガラスリボンの幅に沿った、ガラスリボンの第1の厚さの維持を促すものであり、また自動的に調整するステップの第2の温度プロファイルは、ガラスリボンの幅に沿った、第1の厚さよりも厚いガラスリボンの第2の厚さの維持を促すものである。
第1の態様の別の例において、自動的に調整するステップの入力は、ガラスリボンを延伸するプロセスにおける不安定性を表すものである。例えば一例において、不安定性はガラスリボンの不連続性を含む。
第1の態様の別の例において、第2の温度プロファイルの温度は第1の温度プロファイルよりも高い。
第1の態様のさらに別の例において、コントローラは複数の既定の温度プロファイルと通じた状態にあり、さらに自動的に調整するステップの際に、コントローラは入力に基づいて、複数の既定の温度プロファイルから第2の温度プロファイルを選択する。
第1の態様のさらに別の例において、複数の熱的要素は複数の加熱要素を含み、また各加熱要素の調整可能な動作変数は、加熱要素の加熱パラメータを含む。
第2の態様例において、ガラスリボンを製造する方法は、多量の溶融ガラスからガラスリボンを延伸するステップと、ガラスリボンの不安定性を検出するステップとを含む。検出された不安定性を受けて、この方法はさらに、検出された不安定性に少なくとも部分的に対抗するように、複数の安定化要素夫々の動作変数をコントローラで同時に自動的に調整するステップを含む。
第2の態様の一例では、延伸するステップの際に、コントローラは安定化要素を第1の動作プロファイルで動作させる。別の特定の例では、自動的に調整するステップの際に、検出された不安定性に少なくとも部分的に対抗するように、安定化要素の第1の動作プロファイルをコントローラによって第2の動作プロファイルに自動的に切り替える。一例において、コントローラは複数の既定の動作プロファイルと通じた状態にあり、さらに自動的に調整するステップの際に、コントローラは入力に基づいて、複数の既定の動作プロファイルから第2の動作プロファイルを選択する。別の例において、第1の動作プロファイルはガラスリボンの第1の厚さの維持を促すものであり、また第2の動作プロファイルは、第1の厚さよりも厚い、ガラスリボンの既定の第2の厚さの維持を促すものである。さらに別の例において、この方法は、自動的に調整するステップの後に、ガラスリボンの安定性を検出するステップをさらに含む。安定性の検出を受けて、この方法は、安定化要素の第2の動作プロファイルを第1の動作プロファイルへとコントローラで自動的に切り替えて戻すステップをさらに含む。
第2の態様の別の例において、自動的に調整するステップは、複数の安定化要素夫々の動作変数を調整してガラスリボンの厚さを増加させることによって、検出された不安定性に少なくとも部分的に対抗する。
第2の態様のさらに別の例において、不安定性を検出するステップの際に検出される不安定性は、ガラスリボンの不連続性を含む。
第2の態様のさらに別の例において、各安定化要素は熱的要素を含む。一例において、各安定化要素の動作変数は熱的要素の加熱パラメータを含み、また自動的に調整するステップは、熱的要素の加熱パラメータを調整してガラスリボンの温度を増加させることによって、検出された不安定性に少なくとも部分的に対抗する。
第2の態様のさらなる例において、各安定化要素は牽引ロールを含む。一例において各安定化要素の動作変数は、牽引ロールのガラスリボンとの接触状態を含み、このとき自動的に調整するステップの際に、牽引ロールの接触状態を、牽引ロールがガラスリボンに接触している係合位置から、牽引ロールがガラスリボンに接触していない解除位置へと、コントローラによって自動的に切り替える。別の例において、各安定化要素の動作変数は牽引ロールの牽引ロール速度を含む。
本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明を添付の図面を参照して読むと、よりよく理解される。
ガラスリボンを製造する一例の装置を示した概略図 図1の例の装置を示した概略側面図 図1の例の装置を用いてガラスリボンを製造する、第1例の方法のステップを示したフローチャート 図1の例の装置を用いてガラスリボンを製造する、第2例の方法のステップを示したフローチャート
ここで、本開示の実施形態例を示した添付の図面を参照して、装置および方法を以下でより十分に説明する。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。ただし、本開示は多くの異なる形で具現化され得、本書に明記される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。
図1および2は、ガラスリボンを製造する一例の装置101を示している。図面では一例のフュージョンドロー装置101を概略的に示しているが、アップドロー、スロットドロー、または他のガラス成形技術を、さらなる例において本開示の態様と共に使用することができる。図示のフュージョンドロー装置101は、合流して底部113を形成する一対の下向き傾斜成形面部分107、109を有する、成形ウェッジ103を備え、この下向き傾斜成形面部分107、109は成形ウェッジ103の対向する両端部間に延在している。溶融ガラスを、この溶融ガラスが傾斜成形面部分107、109に沿って流れて底部113で合流して、ガラスリボン115を生成するように、成形ウェッジ103に供給してもよい。ガラスリボン115は底部113から、実質的に鉛直である下向き延伸方向117に延伸され得る。ガラスリボン115は、ガラスリボン115の第1の主表面131と第2の主表面133との間に延在する、厚さTを有し得る。ガラスリボン115は、ガラスリボン115の第1のエッジ125と第2のエッジ127との間に、プロファイル軸121に沿って延在する幅Wをさらに有し得る。プロファイル軸121は、図1および2に示されているように延伸方向117に直交する(すなわち垂直な)ものでもよいし、あるいは延伸方向117に非直交の(例えば平行な)ものでもよい。プロファイル軸121は、動いているガラスリボン115がプロファイル軸121を通過するような、成形ウェッジ103に対して固定されたものでもよいし、あるいはプロファイル軸121は、ガラスリボン115と共に移動するようなガラスリボン115に対して固定されたものでもよい。あるいはプロファイル軸121は、成形ウェッジ103およびガラスリボン115の両方に対して動くものでもよい。
フュージョンドロー装置101は、ガラスリボン115において1以上のターゲット属性を得るのに有用になり得る、および/または1以上の不安定性を取り除くのに有用になり得る、種々の要素を備え得る。ターゲット属性には、例えば、ガラスリボン115の厚さ、温度、または延伸速度が含まれ得る。一方不安定性には、例えば、ガラスリボンの振動、ガラスリボンの亀裂、ガラスリボンの完全な破損(すなわち不連続性)、または高品質のガラスリボンの処理を妨げる任意の他の条件が含まれ得る。
フュージョンドロー装置101は、調整可能な動作変数を夫々が有する複数の熱的要素137を備えたものでもよく、この調整可能な動作変数を調整して、対応する熱的要素137によってガラスリボン115に加えられる、あるいはガラスリボン115から除去される、熱のパラメータを変化させることができる。例えば、複数の熱的要素137は複数の加熱要素を含むものでもよく、各加熱要素の調整可能な動作変数は、対応する加熱要素の加熱パラメータを含み得る。例えば各加熱要素は電気加熱コイルでもよく、また調整可能な動作変数は、加熱コイルから放射されガラスリボン115に加えられる熱の量を制御するように調整され得る、加熱コイルに加えられる電流を含み得る。あるいは、調整可能な動作変数はガラスリボン115と対応する加熱要素との間の距離でもよいし、あるいは対応する加熱要素の、ガラスリボン115の主表面131、133に沿った位置でもよい。別の例として、さらにまたは代わりに、複数の熱的要素137は複数の冷却要素を含むものでもよく、各冷却要素の調整可能な動作変数は、対応する冷却要素の冷却パラメータを含み得る。例えば各冷却要素は流体冷却式の冷却コイルでもよく、また調整可能な動作変数は、冷却要素を通って流れかつガラスリボン115から熱が除去される速度を制御するよう調整され得る、冷却流体の流量を含み得る。あるいは、調整可能な動作変数はガラスリボン115と対応する冷却要素との間の距離でもよいし、あるいは対応する冷却要素の、ガラスリボン115の主表面131、133に沿った位置でもよい。別の実施形態において、調整可能な動作変数は、冷却要素に提供される冷却流体の温度でもよい。さらに別の実施形態において、動作変数は冷却要素の構造の材料でもよく、これにより放射熱伝達の放射率を変化させることができる。複数の熱的要素137は加熱要素および冷却要素の組合せを含むものでもよく、また熱的要素137の調整可能な動作変数は、加熱パラメータおよび冷却パラメータの組合せを含み得る。さらに、各熱的要素137は複数の調整可能な動作変数を有し得る。
熱的要素137の動作変数は、ガラスリボン115の温度プロファイルをガラスリボン115のプロファイル軸に沿って制御するよう調整可能である。例えば図1に示されているように、熱的要素137の動作変数を調整してガラスリボン115の温度プロファイルをプロファイル軸121に沿って制御するよう、複数の熱的要素137はガラスリボン115のプロファイル軸121に沿って位置付けられ得る。複数の熱的要素137は、プロファイル軸121に対して固定されたものでもよいし、あるいは複数の熱的要素137をプロファイル軸121に対して動かしてもよい。プロファイル軸121が成形ウェッジ103に対して動く場合、複数の熱的要素137はプロファイル軸121と共に移動してもよいし、あるいは成形ウェッジ103に対して静止したままでもよい。いくつかの実施形態において、複数の熱的要素137はプロファイル軸121および成形ウェッジ103の両方に対して動くものでもよい。
熱的要素137の動作変数は、プロファイル軸121に沿って幾つもの温度プロファイルを提供するように調整され得る。例えば熱的要素137の動作変数は、プロファイル軸121に沿って第1の温度プロファイルを提供するように調整され得る。別の例として熱的要素137の動作変数は、プロファイル軸121に沿って第2の温度プロファイルを提供するように調整され得る。熱的要素137の動作変数を、プロファイル軸121、またはガラスリボン115の任意の他のプロファイル軸に沿って、幾つもの温度プロファイルを提供するように調整してもよい。
熱的要素137の動作変数を調整する能力は、プロセスの安定性および/またはガラスリボン115のターゲット属性を得るのに有用になり得る。例えばガラスリボン115に亀裂などの不安定性が生じた場合、温度プロファイルをより高い温度に上昇させてガラスリボン115における亀裂の伝播を防ぐよう、動作変数を調整することができる。このような例では、温度プロファイルの平均温度を増加させて、ガラスリボン115における亀裂の伝播を防ぐことができる。例えば、各熱的要素の熱出力を同じ量または同じ割合だけ増加させることによって、熱をより高いレベルへと調整してもよい。別の例として、熱的要素137の動作変数を、ガラスリボン115における放射率の変化に対処するように調整することもできる。例えば、プロファイル軸121に沿ってガラスリボン115の厚さが調整された場合、プロファイル軸121に沿ったガラスリボン115の放射率も変化する。この放射率の変化は、プロファイル軸121に亘る放射熱伝達に影響を与える。従って、プロファイル軸121に沿った温度プロファイルを厚さの調整中および調整後に維持するために、プロファイル軸121に加えられる熱の量を変化させるように、また放射率の変化に対処するように、熱的要素137の動作変数を調整することができる。
フュージョンドロー装置101は、いくつかの例において調整可能な動作変数を夫々有し得る、複数の牽引ロールアセンブリ141a、141bをさらに備えていてもよい。例えば牽引ロールアセンブリ141aは、ガラスリボン115の両面に配置された第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bを、ガラスリボン115が第1の牽引ロール143aと第2の牽引ロール143bとの間を通過するように備え得る。牽引ロールアセンブリ141aの調整可能な動作変数は、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bと、ガラスリボン115との間の接触状態を含み得る。例えば接触状態は、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bが、ガラスリボン115の第1の主表面131および第2の主表面133に接触して、その間を通過しているガラスリボン115の厚さを制御するような作動距離だけ間隔を空けた、第1の「係合位置」を含み得る。さらなる例において接触状態は、第1の牽引ロール143aと第2の牽引ロール143bとの間のガラスリボン115の肉厚化したエッジを許容するよう第1の牽引ロール143aと第2の牽引ロール143bとの間の作動距離を増加させた、第2の「係合位置」を含み得る。さらなる例において接触状態は、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bがガラスリボン115の第1の主表面131および第2の主表面133に接触しないよう、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bが間隔を空けた「解除位置」を含み得る。「解除位置」においてガラスリボン115は、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bの制約を受けない。制約を受けない動作は、特定の状況下で、ガラスリボンの自由な動きを可能にしてガラスリボンの不安定性に少なくとも部分的に対抗するのを助けるのに望ましいものとなり得る。一方、第1の牽引ロール143aと第2の牽引ロール143bとの間の作動距離を狭くすると、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bはガラスリボン115の第1の主表面131および第2の主表面133に接触し、ガラスリボン115は第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bによって制約を受ける。従って、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bの接触状態を調整して、ガラスリボン115に制約を与えることができ、以下に明記するようにガラスリボン115の所望の厚さTの維持を促すことができる。
牽引ロールアセンブリ141aの調整可能な動作変数は、代わりにまたはさらに、第1の牽引ロール143aおよび/または第2の牽引ロール143bの、牽引ロールの回転速度を含み得る。第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bが「係合位置」に置かれると、各牽引ロールはガラスリボン115の第1の主表面131および第2の主表面133に夫々係合する。係合位置において、第1の牽引ロール143aおよび/または第2の牽引ロール143bの牽引ロール速度を調整して、ガラスリボン115の延伸方向117への延伸速度と、ガラスリボン115の幅Wに沿ったガラスリボン115の厚さTとを制御することができる。例えば、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bの牽引ロール速度を増加させて、ガラスリボン115の延伸速度を増加させることができ、あるいはこの牽引ロール速度を減少させて、ガラスリボン115の延伸速度を減少させることができる。ガラスリボン115の延伸速度を減少させると、ガラスリボン115において不安定性が検出された場合、この減少した速度によって底部113からのガラスリボンの延伸が減速し、それによりガラスリボンの厚さTを増加させてガラスリボンの不安定性に少なくとも部分的に対抗するのを助けることになるため、特に有用になり得る。実際にはガラスリボンの厚さTを増加させると、剛性が増加し、ガラスリボン115に亀裂が伝播する可能性を低減することができる。一旦不安定性が相殺されると、延伸速度を再び増加させて、通常の動作条件の際の所望の厚さTをもたらすことができる。従って、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bの牽引ロール速度を調整して、ガラスリボン115の延伸速度を制御し、さらにガラスリボン115の幅Wに沿ったガラスリボン115の厚さTの維持を促すことができる。
フュージョンドロー装置101は、ガラスリボン115の不安定性の存在を検出するように構成された、1以上の不安定性検出器をさらに備え得る。例えば図1および2に示されているように、フュージョンドロー装置101は不安定性検出器151を備えていてもよい。不安定性は、ガラスリボン115の処理を乱す任意のガラスリボン115の条件とすることができる。例えば上で論じたように、不安定性には、ガラスリボン115の振動、ガラスリボン115の亀裂、ガラスリボン115の完全な破損(すなわち不連続性)、または高品質のガラスリボン115の処理を妨げる任意の他の条件が含まれ得る。ここでの例において不安定性検出器151は、不安定性検出器151とガラスリボン115との間の距離Xを監視する、超音波センサを含み得る。従って不安定性検出器151は、距離Xの変化を監視することによって、ガラスリボン115に過度の振動が存在しているかどうか、またはガラスリボン115に不連続性が存在しているかどうかを検出することができる。他の例においてフュージョンドロー装置101は、代わりの、またはさらなる、不安定性検出器を備えていてもよい。例えばフュージョンドロー装置101は、ガラスリボン115における不連続性を同様に検出する、光学センサを備え得る。別の例として、フュージョンドロー装置101はトルクセンサを備えていてもよい。トルクセンサは、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bのうちの一方のトルクを測定して、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bの間にこれに係合しているガラスリボンが存在しているかどうか、および/または牽引ロールよりも下のガラスリボンの不連続性を示し得る著しい質量の減少が、牽引ロールよりも下のガラスリボンに存在しているかどうかを判定する。
フュージョンドロー装置101は、ガラスリボン115の検出された不安定性に少なくとも部分的に対抗するように動作させることができる、1以上の安定化要素をさらに備え得る。ここでの例において、複数の熱的要素137および牽引ロールアセンブリ141a、141bは安定化要素を含み得る。安定化要素の動作変数を調整して、ガラスリボン115の検出された不安定性に少なくとも部分的に対抗することができる。例えば、牽引ロールアセンブリ141aの第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bの牽引ロール速度を減少させて、ガラスリボン115を肉厚化することができる。ガラスリボン115を肉厚化すると、ガラスリボン115をより堅く、より破損に耐えるものとすることができ、これによりさらなる不安定性を抑制することができ、さらにオペレータまたは他の機械が不安定性を補正するために必要に応じてガラスリボン115に触れることを許容することができる。さらに、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bの速度を減少させると、ガラスリボン115の速度が減少し、これによりオペレータまたは機械がガラスリボン115に触れて不安定性を補正することがより容易になり得る。別の例として、牽引ロールアセンブリ141aの第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bがガラスリボン115に係合している間にガラスリボン115において不安定性が検出された場合、ガラスリボン115の肉厚化したエッジも牽引ロールを通過できるように第1の牽引ロール143aと第2の牽引ロール143bとの間の作動距離を増加させ、それによりガラスリボン115のエッジを強固なものとし、エッジが強固にならなければこのエッジを通過する可能性もあった不安定性に抵抗することができる。さらに、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bの接触状態を係合位置から解除位置へと調整して、ガラスリボン115を不安定状態の間に制約せずに垂下させることができ、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bによる拘束に起因して破損する可能性を回避することができる。さらに別の例として、プロファイル軸121の位置でガラスリボン115に第1の温度プロファイルが与えられている間にガラスリボン115において亀裂が検出された場合、第1の温度プロファイルよりも高い温度の第2の温度プロファイルをプロファイル軸121の位置でガラスリボン115に与えるように、複数の熱的要素137の動作変数を調整して、亀裂伝播の可能性を軽減することができる。上で参照した安定化調整の例のいずれも、ガラスリボン115の検出された不安定性に少なくとも部分的に対抗するように行われ得る。さらなる例において、上で参照した安定化調整の例のいずれの組合せも、ガラスリボン115の検出された不安定性に少なくとも部分的に対抗するように、(例えば、同時に、順次など)行われ得る。
ここでの例では複数の熱的要素137および牽引ロールアセンブリ141a、141bが安定化要素を構成しているが、フュージョンドロー装置101は他の例において他のタイプの安定化要素を備え得る。例えばフュージョンドロー装置101は、ガラスリボン115の位置を制御しかつガラスリボン115の安定化を助ける、例えばエアベアリングなどの位置付け要素を備え得る。さらに、熱的要素137のみ、または牽引ロールアセンブリ141a、141bのみを、安定化要素として提供する例も存在し得る。ガラスリボン115の検出された不安定性に少なくとも部分的に対抗するように動作させることができ、かつ調整可能な動作変数を有し得る、任意の様々な安定化要素をフュージョンドロー装置は備え得る。
フュージョンドロー装置101はコントローラ159をさらに備えてもよく、コントローラ159は、このコントローラ159に提供された1以上の入力に基づいて、上で論じた調整可能な動作変数を自動的に調整するように構成されている。ガラスリボンを製造する種々の方法をコントローラ159で行うことができる。例えば図3は、フュージョンドロー装置101の熱的要素137を制御する第1例の方法301のフロー図を示している。この例の方法301は、ガラスリボン115の検出された不安定性に適応するよう、あるいはプロセス条件の変化に適応するよう、熱的要素137の動作変数を調整するために使用され得る。第1例の方法301は、多量の溶融ガラスからガラスリボン115を、プロファイル軸121に沿って延在する幅Wをガラスリボン115が有するように、成形ウェッジ103から下向き延伸方向117に延伸するステップ303を含む。ステップ303はガラスリボン115に、ガラスリボン115の第1の主表面131と第2の主表面133との間に延在する厚さTをさらにもたらし、かつプロファイル軸121に沿って位置付けられた複数の熱的要素137を提供する。
第1例の方法301は、ガラスリボン115に第1の温度プロファイルを、プロファイル軸121に沿って与えるステップ305をさらに含む。例えば第1の温度プロファイルは、通常の動作条件下で所望の特性でガラスリボンを延伸するのを促すように与えられ得る。例えば熱的要素137の動作変数は、ガラスリボン115の幅Wに沿ってガラスリボン115の第1の厚さTを維持するのを促す、既定の第1の温度プロファイルをガラスリボン115に与えるように設定され得る。動作変数は、オペレータによって手動で設定してもよいし、あるいはコントローラ159によって自動的に設定してもよい。
第1例の方法301は、コントローラ159への入力に基づいて、第1の温度プロファイルを維持するように、または第1の温度プロファイルを既定の第2の温度プロファイルへと自動的に変化させるように、熱的要素137の調整可能な動作変数をコントローラ159で同時に自動的に調整するステップ307をさらに含む。例えば、ガラスリボン115の厚さが変化したなどのプロセス条件を示す入力が、コントローラ159に提供され得る。この入力に基づいて、ガラスリボン115における放射率の変化に対処したり、また第1の温度プロファイルを維持したりするように、コントローラ159は熱的要素137の動作変数を自動的に調整することができる。別の例としてコントローラ159は、データベースに保存されたものとし得る複数の既定の温度プロファイルと通じた状態にあるものでもよい。コントローラ159に提供された入力に基づいて、コントローラ159は既定の温度プロファイルのうちの1つを選択することができ、さらに第1の温度プロファイルを選択された既定の温度プロファイルへと自動的に変化させることができる。例えば、コントローラ159に入力Aが提供された場合、コントローラ159は既定の温度プロファイルのうちの1つを選択して、第1の温度プロファイルを対応する既定の温度プロファイルへと自動的に変化させることができる。代わりの例として、コントローラ159に入力Bが提供された場合、コントローラ159は異なる既定の温度プロファイルを選択して、第1の温度プロファイルを対応する既定の温度プロファイルへと自動的に変化させることができる。選択される温度プロファイルは、コントローラ159に提供された入力に依存することになる。複数の既定の各温度プロファイルは、フュージョンドロープロセスにおいて検出された種々の不安定性の条件に対抗するように、および/またはガラスリボン115でターゲット属性を得るように、設計され得る。例えばある既定の温度プロファイルは、ガラスリボン115のプロファイル軸121に沿って温度プロファイルの平均温度を増加させて、ガラスリボン115における亀裂の伝播を軽減するように設計され得る。さらに別の既定の温度プロファイルは、所望の厚さTの維持を促すように設計され得る。
上述したようにコントローラ159は、コントローラ159に提供された入力に基づいて、熱的要素137の調整可能な動作変数を同時に調整することができる。例えば、第1の温度プロファイルよりも高い温度の第2の温度プロファイルをコントローラ159に選択させるような入力がコントローラ159に提供された場合、各熱的要素137によってガラスリボン115に加えられる熱の量を増加させるように、各加熱要素の加熱パラメータをコントローラ159によって同時に調整することができる。別の例として、第1の温度プロファイルよりも低い温度の第2の温度プロファイルをコントローラ159に選択させるような入力がコントローラ159に提供された場合、各熱的要素137によってガラスリボン115に加えられる熱の量を減少させるように、各加熱要素をコントローラ159によって同時に調整することができる。
代わりの例において、フュージョンドロー装置101が冷却要素を備えている場合には、ガラスリボン115に加えられる冷却の量を制御するように、コントローラ159は各冷却要素の冷却パラメータを同時に調整することができる。コントローラ159はステップ307において、第1の温度プロファイルを維持するように、あるいは第1の温度プロファイルを第2の温度プロファイルに自動的に変化させるように、上述した熱的要素137の調整可能な動作変数の任意の組合せを同時に調整することができる。さらに、コントローラ159はこれらの調整可能な動作変数を同時に調整することができるが、各変数の調整を常に他と同時に行う必要はない。例えばコントローラ159は、第1組の動作変数の調整を開始し、さらに設定時間後に、第2組の動作変数の同時調整を開始してもよい。実際には、第1の温度プロファイルを第2の温度プロファイルに自動的に変化させるために、いくつかの変数は調整を必要としないことさえあり得る。
ステップ307においてコントローラ159に提供される入力は、例えば、ガラスリボン115におけるターゲット属性が、プロファイル軸121に沿って現在与えられている温度プロファイルとは異なる特定の既定の温度プロファイルを必要とするときに、オペレータによって手動で提供してもよい。あるいは、例えばガラスリボン115の不連続性など不安定性が検出されると、不安定性検出器151によってコントローラ159に入力を提供してもよい。いくつかの例において入力は不安定性を表すものでもよく、この入力によりコントローラ159は、この不安定性に少なくとも部分的に対抗するよう設計された第2の温度プロファイルを選択することができる。どのように入力が提供されても、第1の温度プロファイルを維持するように、あるいは第1の温度プロファイルを、その入力に合った既定の温度プロファイルに自動的に変化させるように、コントローラ159は熱的要素137の動作変数を同時に調整することができる。この同時調整は、同時調整ではなく各動作変数が順次調整された場合に起こり得る、さらなる不安定性の発生を抑制することができる。さらに動作変数を同時に調整すると、より速いプロセス調整につながり、これにより全体の製造時間およびコストを減少させることができる。従って、上述したフュージョンドロー装置101および方法301は、望ましくない不安定性を抑制しながら、熱的要素137の動作変数を所望通りに迅速に調整する手法を提供することができる。
ここで図4を参照すると、上述したフュージョンドロー装置101の複数の安定化要素を管理して、ガラスリボン115において検出された不安定性に適応することができる、第2例の方法401をここで説明する。第2例の方法401は、多量の溶融ガラスからガラスリボン115を、成形ウェッジ103から下向き延伸方向117に延伸するステップ403を含む。この例においてガラスリボン115は、プロファイル軸121に沿って延在する幅Wと、ガラスリボン115の第1の主表面131と第2の主表面133との間に延在する、厚さTとを有している。ステップ403の際、コントローラ159は、第1の動作プロファイルに従って複数の安定化要素を動作させることができる。第1の動作プロファイルは、ガラスリボン115においてターゲット属性を得るように設計され得る。このターゲット属性は、ガラスリボン115のプロファイル軸121に沿って、特定の厚さまたは温度プロファイルを要求し得る。従って第1の動作プロファイルは、ガラスリボン115の第1の厚さおよび/または第1の温度プロファイルの維持を促すように設計され得る。例えば第1の動作プロファイルは、プロファイル軸121に沿ってガラスリボン115に第1の温度プロファイルを与えるように、熱的要素137を動作させるように設計され得る。別の例において第1の動作プロファイルは、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bがガラスリボン115に係合し、かつ特定の作動距離だけ分離して、それにより第1の既定の厚さの維持を促すように設計され得る。さらに別の例において第1の動作プロファイルは、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bを第1の牽引ロール速度に設定して、それにより第1の厚さの維持を促すように設計され得る。第1の動作プロファイルは、フュージョンドロー装置101の任意の安定化要素を任意のやり方で動作させるように設計され得る。
第2例の方法401は、次に、ガラスリボン115の不安定性を検出するステップ405を含む。例えば不安定性は、上で論じた不安定性検出器151または同じく説明した他のいずれかの不安定性検出器を用いて検出することができる。さらに不安定性は、例えばガラスリボン115における不連続性など、上で論じた不安定性のいずれかを含み得る。一旦不安定性が検出されると、不安定性検出器151によって自動的に入力がコントローラ159に提供されて、不安定性が存在していることを示すことができる。不安定性検出器151による入力は、コントローラ159に送信される物理的、電子的信号でもよいし、あるいは入力は、単にこういった信号の欠如でもよい。さらに入力を、不安定性が存在しなくなるまでコントローラ159に提供し続けてもよい。このように不安定性検出器151は、入力がないことによって不安定性が存在していないことを示すため、安定性検出器としても動作し得る。
不安定性の検出を受けて、この例の方法401はさらに、検出された不安定性に少なくとも部分的に対抗するように、複数の安定化要素の動作変数をコントローラ159で同時に自動的に調整するステップ407を含み得る。より具体的には、不安定性が存在していることを示す入力を不安定性検出器151から受信すると、安定化要素の第1の動作プロファイルをコントローラ159によって第2の動作プロファイルに自動的に切り替えて、検出された不安定性に少なくとも部分的に対抗することができる。例えば、コントローラ159は複数の既定の動作プロファイルと通じた状態とすることができ、コントローラ159に提供された入力に基づいてコントローラ159は既定の動作プロファイルのうちの1つを選択して、選択された動作プロファイルを得るように複数の安定化要素の動作変数を同時に自動的に調整する。例えばコントローラ159に、第1のタイプの不安定性を示す入力Aが提供された場合、コントローラ159は既定の動作プロファイルのうちの1つを選択して、第1の動作プロファイルを対応する既定の動作プロファイルへと自動的に変化させることができる。代わりの例として、第2のタイプの不安定性に対応する入力Bがコントローラ159に提供された場合、コントローラ159は異なる既定の動作プロファイルを選択して、第1の動作プロファイルを対応する既定の動作プロファイルへと自動的に変化させることができる。選択される動作プロファイルは、コントローラ159に提供された入力に依存することになる。
複数の既定の動作プロファイルは夫々、検出された不安定性に種々のやり方で少なくとも部分的に対抗するように設計され得る。例えばある既定の動作プロファイルは、ステップ403において第1の動作プロファイルにより促された第1の厚さよりも厚い、ガラスリボン115の既定の第2の厚さの維持を促して、ガラスリボン115を強固なものとし、かつより破損に耐えるものとするように設計され得る。例えばガラスリボン115と係合している場合、第1の牽引ロール143aと第2の牽引ロール143bとの間の作動距離をコントローラ159によって自動的に増加させて、第1の牽引ロール143aと第2の牽引ロール143bとの間のガラスリボン115の肉厚化されたエッジを許容することができる。さらに、または代わりに、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bの牽引ロール速度をコントローラ159で減少させて、ガラスリボンのエッジ間の幅Wに沿ってガラスリボン115の厚さTを増加させることができる。別の例として、ある既定の動作プロファイルは、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bの解除された接触状態を促すように設計され得る。例えば、不安定性が検出されたときに第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bがガラスリボン115の主表面131、133と係合している場合、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bの接触状態が係合した状態から解除された状態に自動的に切り替わるように、第1の牽引ロール143aと第2の牽引ロール143bとの間の作動距離をコントローラ159によって自動的に増加させてもよい。牽引ロールを解除状態にすると、不安定な状態にある間、ガラスリボン115は制約を受けることなく第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bに接触せずに垂下することができる。従って特定の状況下では、第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bを拘束することによって起こる可能性のあった破損を回避することができる。さらに別の例として、ある既定の動作プロファイルは、ステップ403において第1の動作プロファイルにより促された第1の温度プロファイルよりも平均温度が高い、ガラスリボン115の既定の第2の温度プロファイルの維持を促すように設計され得る。この平均がより高い第2の温度プロファイルは、ガラスリボン115における亀裂伝播のリスクを軽減することができる。例えば、熱的要素137によってガラスリボン115に加えられる熱の量を増加させるように、さらに第1の温度プロファイルの平均温度よりも高い平均温度を有する既定の第2の温度プロファイルを与えるように、各熱的要素137の加熱パラメータをコントローラ159によって同時に調整することができる。さらに別の例として、ステップ403において第1の動作プロファイルにより促された第1の牽引ロール速度よりも遅い、既定の第2の牽引ロール速度を第1の牽引ロール143aおよび第2の牽引ロール143bに対して促すように、ある既定の動作プロファイルを設計することができ、従ってオペレータまたは延伸機械がガラスリボン115に触れて不安定性を補正するのを容易にすることができる。既定の動作プロファイルは、フュージョンドロー装置101の任意の安定化要素を任意のやり方で動作させて、検出された不安定性に少なくとも部分的に対抗するように設計され得る。
コントローラ159は、ステップ407において既定の第2のプロファイルを得るように、フュージョンドロー装置101の安定化要素の調整可能な動作変数の任意の組合せを同時に調整することができる。さらに、コントローラ159はこれらの動作変数を同時に調整することができるが、各変数の調整を常に他と同時に行う必要はない。例えばコントローラ159は、第1の動作変数の調整を開始し、さらに設定時間後に、第1の動作変数に依然として同時に調整を提供しながら第2の動作変数の調整を開始してもよい。実際には、安定化要素の動作プロファイルをステップ407において安定化プロファイルに自動的に切り替させるために、いくつかの変数は調整を必要としないことさえあり得る。
ステップ405において検出された不安定性に少なくとも部分的に対抗するよう複数の安定化要素の動作変数を自動的に調整するステップ407は、最終的にはガラスリボン115の安定化につながり得る。従ってこの例の方法401は、ガラスリボン115の安定性を検出するステップ409をさらに含み得る。上述したように、不安定性検出器151によってコントローラ159に提供される入力がないということは、ステップ405において検出された不安定性が存在しなくなったことを示し得るため、不安定性検出器151は安定性検出器としての役割も果たし得る。しかしながらフュージョンドロー装置101の他の実施形態は、ガラスリボン115の安定性を検出して、安定性が存在していることを示す別個の入力をコントローラ159に提供するように構成された、別個の機器を備え得る。
安定性の検出を受けて、この例の方法401は、安定化要素の第2の動作プロファイルを第1の動作プロファイルへとコントローラ159で自動的に切り替えて戻すステップ411をさらに含み得る。より具体的には、不安定性が存在していることを示す不安定性検出器151からの入力がなくなると、第1の動作プロファイルを得るように、複数の安定化要素の動作変数をコントローラ159で同時に調整することができる。安定化要素は、不安定性が再び検出されるか、あるいはプロセスが終了するまで、元の第1の動作プロファイルの下で動作し続けることができる。
上述した方法401は、検出された不安定性を受けて、安定化要素の動作変数の同時調整を可能にすることができる。この同時調整は、検出された不安定性に少なくとも部分的に対抗することができ、さらに同時調整ではなく各動作変数が順次調整された場合に起こり得る、さらなる不安定性の発生を抑制することができる。さらに動作変数を同時に調整すると、より速いプロセス調整につながり得、これにより全体の製造時間およびコストを減少させることができる。さらに方法401は、ガラスリボン115が安定化されると、安定化要素の動作変数の同時調整を元の動作条件に戻すことができる。
本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本開示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、本開示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、本発明はこのような改変および変形を含むと意図されている。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態1
ガラスリボンを製造する方法において、
(I)多量の溶融ガラスから、延伸方向にガラスリボンを延伸するステップであって、前記ガラスリボンが、該ガラスリボンの第1のエッジと第2のエッジとの間に、前記延伸方向に垂直なプロファイル軸に沿って延在する幅を有し、前記ガラスリボンが、該ガラスリボンの第1の主表面と第2の主表面との間に延在する厚さをさらに有し、かつ調整可能な動作変数を夫々が有する複数の熱的要素が、前記プロファイル軸に沿って位置付けられている、ステップ、
(II)前記プロファイル軸に沿って、第1の温度プロファイルを前記ガラスリボンに与えるステップ、および、
(III)コントローラへの入力に基づいて、前記第1の温度プロファイルを維持するように、または前記第1の温度プロファイルを既定の第2の温度プロファイルへと自動的に変化させるように、前記熱的要素夫々の前記調整可能な動作変数を前記コントローラで同時に自動的に調整するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
実施形態2
ステップ(III)が、前記第1の温度プロファイルを前記既定の第2の温度プロファイルへと自動的に変化させるように、前記熱的要素夫々の前記調整可能な動作変数を調整することを特徴とする実施形態1記載の方法。
実施形態3
ステップ(III)の前記入力が、前記ガラスリボンを延伸するプロセスにおける不安定性を表すものであることを特徴とする実施形態2記載の方法。
実施形態4
前記不安定性が、前記ガラスリボンの不連続性を含むことを特徴とする実施形態3記載の方法。
実施形態5
前記第2の温度プロファイルの温度が、前記第1の温度プロファイルよりも高いことを特徴とする実施形態2記載の方法。
実施形態6
前記コントローラが複数の既定の温度プロファイルと通じた状態にあり、さらにステップ(III)の際に、前記コントローラが前記入力に基づいて、前記複数の既定の温度プロファイルから前記第2の温度プロファイルを選択することを特徴とする実施形態2記載の方法。
実施形態7
前記複数の熱的要素が複数の加熱要素を含み、かつ前記加熱要素夫々の前記調整可能な動作変数が、該加熱要素の加熱パラメータを含むことを特徴とする実施形態1項記載の方法。
実施形態8
ガラスリボンを製造する方法において、
(I)多量の溶融ガラスからガラスリボンを延伸するステップ、
(II)前記ガラスリボンの不安定性を検出するステップ、さらに、該不安定性の検出を受けて、
(III)検出された前記不安定性に少なくとも部分的に対抗するように、複数の安定化要素夫々の動作変数をコントローラで同時に自動的に調整するステップ、
を含むことを特徴とする方法。
実施形態9
ステップ(I)の際に、前記コントローラが、前記安定化要素を第1の動作プロファイルで動作させることを特徴とする実施形態8記載の方法。
実施形態10
ステップ(III)の際に、検出された前記不安定性に少なくとも部分的に対抗するように、前記安定化要素の前記第1の動作プロファイルを前記コントローラによって第2の動作プロファイルに自動的に切り替えることを特徴とする実施形態9記載の方法。
実施形態11
前記コントローラが複数の既定の動作プロファイルと通じた状態にあり、さらにステップ(III)の際に、前記コントローラが前記入力に基づいて、前記複数の既定の動作プロファイルから前記第2の動作プロファイルを選択することを特徴とする実施形態10記載の方法。
実施形態12
前記第1の動作プロファイルが前記ガラスリボンの第1の厚さの維持を促すものであり、かつ前記第2の動作プロファイルが、前記第1の厚さよりも厚い前記ガラスリボンの既定の第2の厚さの維持を促すものであることを特徴とする実施形態10記載の方法。
実施形態13
ステップ(III)の後に、さらに、
(IV)前記ガラスリボンの安定性を検出するステップ、さらに次いで、該安定性の検出を受けて、
(V)前記安定化要素の前記第2の動作プロファイルを、前記第1の動作プロファイルへと前記コントローラで自動的に切り替えて戻すステップ、
を含むことを特徴とする実施形態10記載の方法。
実施形態14
ステップ(III)が、前記複数の安定化要素夫々の前記動作変数を調整して前記ガラスリボンの厚さを増加させることによって、検出された前記不安定性に少なくとも部分的に対抗することを特徴とする実施形態8記載の方法。
実施形態15
ステップ(II)の際に検出された前記不安定性が、前記ガラスリボンの不連続性を含むことを特徴とする実施形態8記載の方法。
実施形態16
前記安定化要素夫々が、熱的要素を含むことを特徴とする実施形態8記載の方法。
実施形態17
前記安定化要素夫々の前記動作変数が、前記熱的要素の加熱パラメータを含み、さらにステップ(III)が、前記熱的要素の前記加熱パラメータを調整して前記ガラスリボンの温度を増加させることによって、検出された前記不安定性に少なくとも部分的に対抗することを特徴とする実施形態16記載の方法。
実施形態18
前記安定化要素夫々が、牽引ロールを備えていることを特徴とする実施形態8記載の方法。
実施形態19
前記安定化要素夫々の前記動作変数が、前記牽引ロールの前記ガラスリボンとの接触状態を含み、ステップ(III)の際に、前記牽引ロールの前記接触状態を、前記牽引ロールが前記ガラスリボンに接触している係合位置から、前記牽引ロールが前記ガラスリボンに接触していない解除位置へと、前記コントローラによって自動的に切り替えることを特徴とする実施形態18記載の方法。
実施形態20
前記安定化要素夫々の前記動作変数が、前記牽引ロールの牽引ロール速度を含むことを特徴とする実施形態18記載の方法。
115 ガラスリボン
121 プロファイル軸
125 第1のエッジ
127 第2のエッジ
131 第1の主表面
133 第2の主表面
137 熱的要素
151 不安定性検出器
159 コントローラ

Claims (13)

  1. ガラスリボンを製造する方法において、
    (I)多量の溶融ガラスからガラスリボンを延伸するステップ、
    (II)ステップ(I)の際に、前記ガラスリボンの不安定性を検出するステップであって前記ガラスリボンの振動、前記ガラスリボンの亀裂、前記ガラスリボンの完全な破損からなる群から選択された不安定性を検出するステップ、さらに、該不安定性の検出を受けて、
    (III)検出された前記不安定性に少なくとも部分的に対抗するように、前記ガラスリボンの厚さを自動的に増加させる複数の熱的要素の全ての熱的要素の夫々調整可能な動作変数を同に調整するステップ、
    を含むことを特徴とする方法。
  2. ステップ(I)の際に、前記複数の熱的要素の全ての前記熱的要素が第1の動作プロファイルで動作ることを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. ステップ(III)の際に、検出された前記不安定性に少なくとも部分的に対抗するように、前記複数の熱的要素の全ての前記熱的要素の前記第1の動作プロファイルを第2の動作プロファイルに自動的に切り替えることを特徴とする請求項2記載の方法。
  4. テップ(III)の際に、前記コントローラが前記検出された不安定性に基づいて、複数の既定の動作プロファイルから前記第2の動作プロファイルを選択することを含むことを特徴とする請求項3記載の方法。
  5. 前記第1の動作プロファイルが前記ガラスリボンの第1の厚さの維持を促すものであり、かつ前記第2の動作プロファイルが、前記第1の厚さよりも厚い前記ガラスリボンの第2の厚さの維持を促すものであることを特徴とする請求項3記載の方法。
  6. ステップ(III)の後に、さらに、
    (IV)前記ガラスリボンの安定性を検出するステップ、さらに次いで、該安定性の検出を受けて、
    (V)前記複数の熱的要素の全ての前記熱的要素の前記第2の動作プロファイルを、前記第1の動作プロファイルへと自動的に切り替えて戻すステップ、
    を含むことを特徴とする請求項3記載の方法。
  7. 前記複数の熱的要素の各熱的要素の夫々調整可能な前記動作変数が、前記熱的要素の加熱パラメータを含み、さらにステップ(III)が、前記複数の熱的要素の全ての前記熱的要素の前記加熱パラメータを同時に調整して前記ガラスリボンの温度を増加させることによって、検出された前記不安定性に少なくとも部分的に対抗することを特徴とする請求項記載の方法。
  8. さらに、
    (IV)複数の牽引ロールの全ての牽引ロールの、夫々調整可能な動作変数を調節して、前記検出された不安定性に少なくとも部分的に対抗するステップを含むことを特徴とする請求項1記載の方法
  9. 前記複数の牽引ロールの各牽引ロールの前記夫々調整可能な動作変数が、前記牽引ロールと前記ガラスリボンとの接触状態を含み、ステップ(III)の際に、前記牽引ロールの前記接触状態が、前記牽引ロールが前記ガラスリボンに接触している係合位置から前記牽引ロールが前記ガラスリボンに接触していない解除位置へと自動的に切り替えられることを特徴とする請求項8記載の方法
  10. 前記複数の牽引ロールの各牽引ロールの前記夫々調整可能な動作変数が、前記牽引ロールの牽引ロール速度を有することを特徴とする請求項8記載の方法
  11. ガラスリボンを製造する方法において、
    (I)多量の溶融ガラスからガラスリボンを延伸するステップ、
    (II)前記ガラスリボンの不安定性を検出するステップ、さらに、該不安定性の検出を受けて、
    (III)検出された前記不安定性に少なくとも部分的に対抗するように、前記ガラスリボンの厚さを自動的に制御する複数の熱的要素の全ての熱的要素の夫々調整可能な動作変数を同時に調整するステップ、
    を含み、
    ステップ(I)の際、前記熱的要素の全ての前記熱的要素は第1の動作プロファイルで作動し、
    ステップ(III)の際、前記複数の熱的要素の全ての前記熱的要素の前記第1の動作プロファイルが、検出された前記不安定性に少なくとも部分的に対抗するように、第2の動作プロファイルに自動的に切り替えられ、
    前記第1の動作プロファイルが前記ガラスリボンの第1の厚さの維持を促し、前記第2の動作プロファイルが前記ガラスリボンの前記第1の厚さより大きい第2の厚さの維持を促すことを特徴とする方法。
  12. ガラスリボンを製造する方法において、
    (I)多量の溶融ガラスからガラスリボンを延伸するステップ、
    (II)前記ガラスリボンの不安定性を検出するステップ、さらに、該不安定性の検出を受けて、
    (III)検出された前記不安定性に少なくとも部分的に対抗するように、複数の熱的要素の全ての前記熱的要素の動作変数を同時に調整して前記ガラスリボンの厚さを増加させることによって、前記ガラスリボンの厚さを自動的に制御する複数の前記熱的要素の全ての前記熱的要素の夫々調整可能な前記動作変数を同時に調整するステップ、
    を含むことを特徴とする方法。
  13. ステップ(I)の際、前記複数の熱的要素の全ての前記熱的要素は第1動作プロファイルで動作させ、ステップ(III)の際、前記複数の熱的要素の全ての前記熱的要素は、検出された前記不安定性に少なくとも部分的に対抗するように自動的に第2動作プロファイルに切り替えられ、前記第1の動作プロファイルが前記ガラスリボンの第1の厚さの維持を促し、前記第2の動作プロファイルが前記ガラスリボンの前記第1の厚さより大きい第2の厚さの維持を促すことを特徴とする請求項12記載の方法。
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