JP6592586B2 - マイクロ波加熱ガラス屈曲プロセスおよび装置 - Google Patents
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Description
本願は、2013年5月30日に出願され“Heating and Shaping System Using Microwave Focused Beam Heating”と題された米国特許出願第13/905,365号の一部係属出願である。該米国特許出願の内容は、参照により本明細書中に援用される。
a)固定成形レールと、移動可能成形レールとして画定される、関節アーム上の成形レールとを有する屈曲用鉄器具上に平坦ガラスシートを配置するステップと、
b)ガラスシートを有する屈曲用鉄器具を火炉の内部に位置付け、ガラスシートを加熱し、固定成形レール上のガラスシートを成形しながら、ジャイロトロンからのマイクロ波エネルギーのビームを移動させ、移動可能成形レールにオーバーレイするガラスシートの一部を加熱し、関節アームの移動によってガラスシートの一部を成形するステップと、
c)1つまたはそれを上回るIR撮像センサからガラスシートの少なくとも一部の1つまたはそれを上回る熱画像を取得し、随意に、1つまたはそれを上回る3D撮像センサから1つまたはそれを上回る形状プロファイル画像を取得し、コンピュータに伝送するステップと、
d)コンピュータ実装方法を使用して、1つまたはそれを上回る熱画像、および随意に、1つまたはそれを上回る形状プロファイル画像を分析し、コンピュータ実装方法を用いて、画像を1つまたはそれを上回る基準熱画像、および随意に、1つまたはそれを上回る基準形状プロファイル画像と比較し、1つまたはそれを上回る熱画像、および随意に、形状プロファイル画像と基準画像との間の差異を判定するステップと、
e)事前判定された基準としての熱(電力および速度)プロファイルに基づいて、コンピュータ実装方法を使用して、ジャイロトロンまたは他の好適な源からのマイクロ波エネルギーのビームを指向させ、ガラスシートの一部を加熱し、1つまたはそれを上回る基準熱画像と合致させ、随意に、1つまたはそれを上回る基準形状プロファイル画像と合致させ、1つまたはそれを上回る熱画像が、1つまたはそれを上回る基準熱画像と合致するまで、および随意に、1つまたはそれを上回る形状プロファイル画像が、1つまたはそれを上回る基準形状プロファイル画像と合致するまで、分析および比較するステップを繰り返すステップと、
f)コンピュータ実装方法を通して、ガラス粘度分布を生産し、ガラスシートが、許容可能な光学品質を伴う要求される形状に形成または屈曲されることを可能にするステップと、
g)成形されたガラスシートを制御可能に冷却するステップと、
を含む。
本明細書は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
ガラスシートを成形する方法であって、
a.屈曲用鉄器具上のガラスシートを600°F〜1,000°Fに及ぶ予熱温度まで予熱するステップと、
b.上記シートの温度を、上記予熱温度を上回るものから、上記ガラスが弛む温度を下回るものに及ぶ温度まで増加させるステップと、
c.上記ガラスシートを屈曲させるステップであって、上記屈曲させるステップは、
i.コンピュータ実装プロトコルによって制御される超高周波数、高電力電磁波を生産するデバイスを用いて、上記ガラスシートの一部を上記ガラスシートの少なくとも一部が弛む温度まで選択的に加熱するステップと、
ii.上記選択的に加熱するステップ中またはその後の1つまたはそれを上回る時点において、1つまたはそれを上回る熱センサを用いて上記ガラスシートの少なくとも一部を走査し、上記1つまたはそれを上回る熱センサから取得されるデータから、上記ガラスシートの少なくとも一部に関する少なくとも2つの次元における温度分布を取得するステップと、
iii.コンピュータ実装プロセスを使用して、上記取得された温度分布を上記コンピュータ実装プロトコルの基準温度分布と比較するステップと、
iv.上記取得された温度分布を上記コンピュータ実装プロトコルの基準温度分布と合致させるために、上記コンピュータ実装プロセスによって制御される超高周波数、高電力デバイスのビームを用いて上記ガラスシートを選択的に加熱するステップと、
によって行われる、ステップと、
を含む、方法。
(項目2)
上記超高周波数、高電力電磁波を生産するデバイスは、ジャイロトロンである、項目1に記載の方法。
(項目3)
上記取得された温度分布が、上記コンピュータ実装プロトコルの基準温度分布と合致するまで、上記屈曲させるステップのステップii.−iv.を繰り返すステップをさらに含む、項目1に記載の方法。
(項目4)
屈曲させるステップc.はさらに、
v.上記選択的に加熱するステップ中の1つまたはそれを上回る時点において、1つまたはそれを上回る位置センサから上記ガラスシートの少なくとも一部の位置データを取得し、コンピュータ実装プロセスを使用して、上記1つまたはそれを上回る時点における上記ガラスシートに関する形状プロファイルを生産するステップと、
vi.コンピュータ実装プロセスを使用して、生産された形状プロファイルを上記コンピュータ実装プロトコルの基準形状プロファイルと比較するステップと、
vii.上記ガラスシートの形状プロファイルを上記基準形状プロファイルと合致させるために、コンピュータ実装プロセスによって制御される上記超高周波数、高電力デバイスのビームを用いて上記ガラスシートを選択的に加熱するステップと、
を含む、項目1に記載の方法。
(項目5)
上記取得された形状プロファイルが、上記コンピュータ実装プロトコルの基準形状プロファイルと合致するまで、上記屈曲させるステップのステップv.−vii.を繰り返すステップをさらに含む、項目4に記載の方法。
(項目6)
上記比較するステップiii.およびvi.は、実質的に並行して実施される、項目4に記載の方法。
(項目7)
上記位置センサのうちの1つまたはそれを上回るものは、カメラまたは電荷結合素子(CCD)である、項目4に記載の方法。
(項目8)
上記形状プロファイルは、複数のCCDから取得されたデータから組み立てられた3次元形状プロファイルである、項目7に記載の方法。
(項目9)
上記形状プロファイルは、複数のレーザ光センサから取得されたデータから組み立てられた3次元形状プロファイルである、項目7に記載の方法。
(項目10)
上記1つまたはそれを上回る位置センサのうちの1つまたはそれを上回るものは、レーザ光センサである、項目4に記載の方法。
(項目11)
上記ガラスシートは、加熱および成形に先立って定サイズに切断される、項目1に記載の方法。
(項目12)
上記熱センサは、IR走査装置またはIR撮像センサである、項目1に記載の方法。
(項目13)
システムであって、
赤外線ヒータと、温度センサとを備える、第1の火炉と、
赤外線ヒータと、超高周波数、高電力電磁波を生産するデバイスと、第2の火炉内の屈曲用鉄器具上のガラスシートに対する上記デバイスのビームの形状、場所、および移動を制御するための光学システムと、1つまたはそれを上回る赤外線(IR)撮像センサとを備える、第2の火炉と、
上記第1および第2の火炉を通して屈曲用鉄器具上のガラスシートを搬送するためのコンベヤシステムと、
上記1つまたはそれを上回るIR撮像センサおよび上記超高周波数、高電力デバイスに接続されたコンピュータシステムであって、上記コンピュータシステムは、プロセッサと、上記超高周波数、高電力デバイスによる選択的加熱によって上記第2の火炉内のガラスシートの屈曲を制御するための命令とを備え、上記命令は、上記第2の火炉内のガラスシートを加熱および屈曲させるためのコンピュータ実装プロトコルを備え、上記コンピュータシステムは、上記ガラスの屈曲中の1つまたはそれを上回る時点において、上記1つまたはそれを上回るIR撮像センサからのデータから上記ガラスシートの温度プロファイルを取得し、上記取得された温度プロファイルを上記コンピュータ実装プロトコルの基準温度分布と比較し、上記ガラスシートを選択的に加熱し、上記基準温度分布と合致させるために、上記超高周波数、高電力デバイスを制御する、コンピュータシステムと、
IRヒータと、強制冷気対流システムと、空気ファンとを備える、上記ガラスシートを制御可能に冷却するための第3の加熱火炉と、
を備える、システム。
(項目14)
上記超高周波数、高電力電磁波を生産するデバイスは、ジャイロトロンである、項目13に記載のシステム。
(項目15)
屈曲中に上記ガラスシートの1つまたはそれを上回る部分に関する位置データを取得するように配列される、1つまたはそれを上回る位置センサを上記第2の火炉内にさらに備え、上記位置センサは、上記コンピュータシステムに接続され、上記コンピュータシステムは、
a.上記ガラスシートの屈曲中の1つまたはそれを上回る時点において、上記1つまたはそれを上回る位置センサからデータを取得し、
b.上記1つまたはそれを上回る時点において上記1つまたはそれを上回る位置センサから取得されたデータから、上記ガラスシートに関する形状プロファイルを生産し、
c.上記取得された形状プロファイルを上記コンピュータ実装プロトコルの基準形状プロファイルと比較し、
d.上記ガラスシートを選択的に加熱し、上記ガラスシートの形状プロファイルを上記基準形状プロファイルと合致させるために、上記超高周波数、高電力デバイスを制御する、
項目13に記載のシステム。
(項目16)
上記1つまたはそれを上回る位置センサのうちの1つまたはそれを上回るものは、電荷結合素子(CCD)である、項目15に記載のシステム。
(項目17)
複数のCCDを備え、上記形状プロファイルは、上記複数のCCDから取得されたデータから組み立てられた3次元形状プロファイルである、項目16に記載のシステム。
(項目18)
上記1つまたはそれを上回る位置センサのうちの1つまたはそれを上回るものは、レーザ光センサである、項目15に記載のシステム。
(項目19)
複数の上記レーザ光センサを備え、上記形状プロファイルは、上記複数のCCDから取得されたデータから組み立てられた3次元形状プロファイルである、項目18に記載のシステム。
(項目20)
上記1つまたはそれを上回るIR撮像センサのうちの1つまたはそれを上回るものは、レーザ光センサまたはCCDである、項目13に記載のシステム。
(項目21)
IRヒータを有する第3の火炉をさらに備え、上記コンベヤシステムはさらに、上記第3の火炉を通して上記ガラスシートを搬送する、項目13に記載のシステム。
(項目22)
上記第1、第2、および第3の火炉は、単一のトンネルを形成する、項目21に記載のシステム。
(項目23)
上記第1および第2の火炉間および上記第2および第3の火炉間に扉を備える、項目22に記載のシステム。
(項目24)
上記コンピュータシステムは、上記第1の火炉の温度を取得し、上記IRヒータを使用して、上記第1の火炉の温度を調節し、上記コンピュータ実装プロトコルに従って予熱温度と合致させる、項目13に記載のシステム。
(項目25)
上記コンピュータシステムは、上記第2の火炉の周囲温度を取得し、上記IRヒータを使用して、上記第2の火炉の温度を調節し、上記予熱温度を上回るものから、上記ガラスが弛む温度を下回るものに及ぶ温度と合致させる、項目13に記載のシステム。
ガラスシートを焼鈍する方法は、当分野で周知であり(例えば、米国特許第7,240,519号(その特許は、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)参照)、いかなるさらなる議論も、必要であると見なされない。シートが焼鈍された後、扉92は、離昇され、成形されたガラスシートは、第1の火炉76から除去される。成形されたガラスシート60および61が第1の火炉76から除去されるときの第1の火炉76と第2の火炉78との間の温度差は、800〜1,000°Fの範囲内の温度に到達し得る。より具体的には、第1の火炉76の温度は、200°Fと同程度に低くあり得、焼鈍された成形されたガラスシート60および61が第1の火炉76から移動可能コンベヤ202上で除去される温度である一方、第2の火炉78の温度は、1,000°Fを上回り得、ガラス予熱温度である。それぞれ、第1および第2の火炉76および78間の熱損失を低減させるために、扉94は、0.80BTU/(hr・ft・°F)を下回る熱伝導率を有することができる。
a.屈曲用鉄器具(70)上のガラスシートを600°F〜1,000°Fに及ぶ予熱温度まで予熱するステップと、
b.シートの温度を、予熱温度を上回るものから、ガラスが弛む温度を下回るものに及ぶ温度まで増加させるステップと、
c.ガラスシートを屈曲させるステップであって、該屈曲させるステップは、
i.ガラスシートの一部をデバイス(177)を用いて選択的に加熱するステップであって、該デバイスは、該ガラスシートの少なくとも一部が弛む温度までコンピュータ実装プロトコルによって制御される、超高周波数、高電力電磁波を生成する、ステップと、
ii.選択的に加熱するステップ中またはその後の1つまたはそれを上回る時点において、1つまたはそれを上回る熱センサ(324)を用いてガラスシートの少なくとも一部を走査し、1つまたはそれを上回る熱センサ(324)から取得されるデータから、ガラスシートの少なくとも一部に関する少なくとも2つの次元における温度分布を取得するステップと、
iii.コンピュータ実装プロセスを使用して、取得された温度分布をコンピュータ実装プロトコルの基準温度分布と比較するステップと、
iv.取得された温度分布をコンピュータ実装プロトコルの基準温度分布と合致させるために、コンピュータ実装プロセスによって制御される超高周波数、高電力デバイス(177)のビーム(225)を用いてガラスシートを選択的に加熱するステップと、
によって行われる、ステップと、
を含む、方法。
v.選択的に加熱するステップ中の1つまたはそれを上回る時点において、1つまたはそれを上回る位置センサ(320および321)からガラスシートの少なくとも一部の位置データを取得し、コンピュータ実装プロセスを使用して、1つまたはそれを上回る時点におけるガラスシートに関する形状プロファイルを生産するステップと、
vi.コンピュータ実装プロセスを使用して、生産された形状プロファイルをコンピュータ実装プロトコルの基準形状プロファイルと比較するステップと、
vii.ガラスシートの形状プロファイルを基準形状プロファイルと合致させるために、コンピュータ実装プロセスによって制御される超高周波数、高電力デバイス(177)のビーム(225)を用いてガラスシートを選択的に加熱するステップと、
を含む、付記1−3のうちのいずれか1つに記載の方法。
赤外線ヒータ(172)と、温度センサ(191)とを備える、第1の火炉(76)と、
赤外線ヒータ(172)と、超高周波数、高電力電磁波を生産するデバイス(177)と、第2の火炉(78)内の屈曲用鉄器具上のガラスシートに対する本デバイスのビームの形状、場所、および移動を制御するための光学システムと、1つまたはそれを上回る赤外線(IR)撮像センサとを備える、第2の火炉(78)と、
第1および第2の火炉(76および78)を通して屈曲用鉄器具(70)上のガラスシートを搬送するためのコンベヤシステムと、
1つまたはそれを上回るIR撮像センサおよび超高周波数、高電力デバイス(177)に接続され、プロセッサと、超高周波数、高電力デバイス(177)による選択的加熱によって第2の火炉(78)内のガラスシートの屈曲を制御するための命令であって、第2の火炉(78)内のガラスシートを加熱および屈曲させるためのコンピュータ実装プロトコルを備える、命令とを備える、コンピュータシステムであって、ガラスの屈曲中の1つまたはそれを上回る時点において、1つまたはそれを上回るIR撮像センサ(324)からのデータからガラスシートの温度プロファイルを取得し、取得された温度プロファイルをコンピュータ実装プロトコルの基準温度分布と比較し、ガラスシートを選択的に加熱し、基準温度分布と合致させるために、超高周波数、高電力デバイス(177)を制御する、コンピュータシステムと、
IRヒータと、強制冷気対流システムと、空気ファンとを備える、ガラスシートを制御可能に冷却するための第3の加熱火炉(260)と、
を備える、システム。
a.ガラスシートの屈曲中の1つまたはそれを上回る時点において、1つまたはそれを上回る位置センサ(230および231)からデータを取得し、
b.1つまたはそれを上回る時点において1つまたはそれを上回る位置センサから取得されたデータから、ガラスシートに関する形状プロファイルを生産し、
c.取得された形状プロファイルをコンピュータ実装プロトコルの基準形状プロファイルと比較し、
d.ガラスシートを選択的に加熱し、ガラスシートの形状プロファイルを基準形状プロファイルと合致させるために、超高周波数、高電力デバイス(177)を制御する、
付記13または14に記載のシステム。
Claims (22)
- ガラスシートを成形する方法であって、
a.屈曲用鉄器具上のガラスシートを316℃(600°F)〜538℃(1,000°F)に及ぶ予熱温度まで予熱することと、
b.前記シートの温度を、前記予熱温度を上回るものから、前記ガラスが弛む温度を下回るものに及ぶ温度まで増加させることと、
c.前記ガラスシートを屈曲させることであって、前記屈曲させることは、
i.コンピュータ実装プロトコルによって制御される超高周波数、高電力電磁波を生産するデバイスを用いて、前記ガラスシートの一部を前記ガラスシートの少なくとも一部が弛む温度まで選択的に加熱することと、
ii.前記選択的に加熱するステップ中または前記選択的に加熱するステップ後の1つ以上の時点において、1つ以上の熱センサを用いて前記ガラスシートの少なくとも一部を走査し、前記1つ以上の熱センサから取得されるデータから、前記ガラスシートの少なくとも一部に関する少なくとも2つの次元における温度分布を取得することと、
iii.コンピュータ実装プロセスを使用して、前記取得された温度分布を前記コンピュータ実装プロトコルの基準温度分布と比較することと、
iv.前記取得された温度分布を前記コンピュータ実装プロトコルの基準温度分布と合致させるために、コンピュータ実装プロセスによって制御される前記超高周波数、高電力デバイスのビームを用いて前記ガラスシートを選択的に加熱することと、
v.前記選択的に加熱するステップ中の1つ以上の時点において、1つ以上の位置センサから前記ガラスシートの少なくとも一部の位置データを取得し、コンピュータ実装プロセスを使用して、前記1つ以上の時点における前記ガラスシートに関する形状プロファイルを生産することと、
vi.コンピュータ実装プロセスを使用して、生産された形状プロファイルを前記コンピュータ実装プロトコルの基準形状プロファイルと比較することと、
vii.前記ガラスシートの形状プロファイルを前記基準形状プロファイルと合致させるために、コンピュータ実装プロセスによって制御される前記超高周波数、高電力デバイスのビームを用いて前記ガラスシートを選択的に加熱することと
によって行われる、ことと
を含み、
比較するステップiii.およびvi.は、実質的に並行して実施される、方法。 - 前記超高周波数、高電力電磁波を生産するデバイスは、ジャイロトロンである、請求項1に記載の方法。
- 前記取得された温度分布が前記コンピュータ実装プロトコルの基準温度分布と合致するまで、前記屈曲させるステップのステップii.〜iv.を繰り返すことをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記取得された形状プロファイルが前記コンピュータ実装プロトコルの基準形状プロファイルと合致するまで、前記屈曲させるステップのステップv.〜vii.を繰り返すことをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記位置センサのうちの1つ以上は、カメラ、電荷結合素子(CCD)、またはレーザ光センサである、請求項1に記載の方法。
- 前記形状プロファイルは、複数のCCDから取得されたデータから組み立てられた3次元形状プロファイルである、請求項5に記載の方法。
- 前記形状プロファイルは、複数のレーザ光センサから取得されたデータから組み立てられた3次元形状プロファイルである、請求項5に記載の方法。
- 前記1つ以上の位置センサのうちの1つ以上は、レーザ光センサである、請求項1に記載の方法。
- 前記ガラスシートは、加熱および成形に先立って定サイズに切断される、請求項1に記載の方法。
- 前記熱センサは、IR走査装置またはIR撮像センサである、請求項1に記載の方法。
- システムであって、
第1の火炉であって、前記第1の火炉は、赤外線ヒータと、温度センサとを備える、第1の火炉と、
第2の火炉であって、前記第2の火炉は、赤外線ヒータと、超高周波数、高電力電磁波を生産するデバイスと、前記第2の火炉内の屈曲用鉄器具上のガラスシートに対する前記デバイスのビームの形状、場所、および移動を制御するための光学システムと、1つ以上の赤外線(IR)撮像センサとを備える、第2の火炉と、
前記第1および第2の火炉を通して屈曲用鉄器具上のガラスシートを搬送するためのコンベヤシステムと、
前記1つ以上のIR撮像センサおよび前記超高周波数、高電力デバイスに接続されたコンピュータシステムであって、前記コンピュータシステムは、プロセッサと、前記超高周波数、高電力デバイスによる選択的加熱によって前記第2の火炉内のガラスシートの屈曲を制御するための命令とを備え、前記命令は、前記第2の火炉内のガラスシートを加熱および屈曲させるためのコンピュータ実装プロトコルを備え、前記コンピュータシステムは、前記ガラスの屈曲中の1つ以上の時点において、前記1つ以上のIR撮像センサからのデータから前記ガラスシートの温度プロファイルを取得し、前記取得された温度プロファイルを前記コンピュータ実装プロトコルの基準温度分布と比較し、前記ガラスシートを選択的に加熱し、前記基準温度分布と合致させるために、前記超高周波数、高電力デバイスを制御する、コンピュータシステムと、
前記ガラスシートを制御可能に冷却するための第3の加熱火炉であって、前記第3の加熱火炉は、IRヒータと、強制冷気対流システムと、空気ファンとを備える、第3の加熱火炉と、
屈曲中に前記ガラスシートの1つ以上の部分に関する位置データを取得するように配列される前記第2の火炉内の1つ以上の位置センサと
を備え、
前記位置センサは、前記コンピュータシステムに接続され、前記コンピュータシステムは、
a.前記ガラスシートの屈曲中の1つ以上の時点において、前記1つ以上の位置センサからデータを取得することと、
b.前記1つ以上の時点における前記1つ以上の位置センサからの前記取得されたデータから、前記ガラスシートに関する形状プロファイルを生産することと、
c.前記取得された温度プロファイルを前記コンピュータ実装プロトコルの基準温度分布と比較することと並列して、前記取得された形状プロファイルを前記コンピュータ実装プロトコルの基準形状プロファイルと比較することと、
d.前記ガラスシートを選択的に加熱し、前記ガラスシートの形状プロファイルを前記基準形状プロファイルと合致させるために、前記超高周波数、高電力デバイスを制御することと
を実行する、システム。 - 前記超高周波数、高電力電磁波を生産するデバイスは、ジャイロトロンである、請求項11に記載のシステム。
- 前記1つ以上の位置センサのうちの1つ以上は、電荷結合素子(CCD)である、請求項11に記載のシステム。
- 複数のCCDを備え、前記形状プロファイルは、前記複数のCCDから取得されたデータから組み立てられた3次元形状プロファイルである、請求項13に記載のシステム。
- 前記1つ以上の位置センサのうちの1つ以上は、レーザ光センサである、請求項11に記載のシステム。
- 複数の前記レーザ光センサを備え、前記形状プロファイルは、複数の前記レーザ光センサから取得されたデータから組み立てられた3次元形状プロファイルである、請求項15に記載のシステム。
- 前記1つ以上のIR撮像センサのうちの1つ以上は、レーザ光センサまたはCCDである、請求項11に記載のシステム。
- IRヒータを有する第3の火炉をさらに備え、前記コンベヤシステムはさらに、前記第3の火炉を通して前記ガラスシートを搬送する、請求項11に記載のシステム。
- 前記第1、第2、および第3の火炉は、単一のトンネルを形成する、請求項18に記載のシステム。
- 前記第1および第2の火炉間および前記第2および第3の火炉間に扉を備える、請求項19に記載のシステム。
- 前記コンピュータシステムは、前記第1の火炉の温度を取得し、前記赤外線ヒータを使用して、前記第1の火炉の温度を調節し、前記コンピュータ実装プロトコルに従った予熱温度と合致させる、請求項11に記載のシステム。
- 前記コンピュータシステムは、前記第2の火炉内の雰囲気温度を取得し、前記赤外線ヒータを使用して、前記第2の火炉内の雰囲気温度を調節し、前記コンピュータ実装プロトコルに従った予熱温度を上回るものから、前記ガラスが弛む温度を下回るものに及ぶ温度と合致させる、請求項11に記載のシステム。
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