KR101529744B1

KR101529744B1 - 이동하는 기판의 형상 변화 검출 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101529744B1
Application number: KR1020107014431A
Authority: KR
Inventors: 숀 알 마크햄
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2008-11-24
Publication date: 2015-06-29
Also published as: JP5906288B2; JP2011505559A; CN101910782B; KR20100116579A; JP2015014608A; TWI385378B; WO2009070262A1; TW200938830A; CN101910782A; JP5654354B2

Abstract

연속 기판의 형상 변화를 검출하는 방법이 공개되어 있으며, 상기 방법은 측정 영역을 통해 연속으로 이동하는 연속 기판을 제공하는 단계, 상기 측정 영역의 적어도 일부와 광통신하는 광위치 센서를 제공하는 단계, 상기 측정 영역의 적어도 일부 내에서 상기 연속 기판의 적어도 일부를 상기 레이저 방사선으로 조사하는 단계와 상기 레이저 방사선의 반사를 검출하는 단계, 및 이후 상기 연속 기판의 조사된 부분과 상기 광위치 센서 사이의 거리를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

이동하는 기판의 형상 변화 검출 장치 및 방법{METHOD OF AND APPARATUS FOR DETECTING CHANGE IN SHAPE OF A MOVING SUBSTRATE}

본 발명은 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 평평한 재료의 형상 변화 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

퓨전 공정(fusion process)은 시트 글래스를 생산하는데 사용되는 기본적인 기술 중 하나이고, 상기 퓨전 공정은 예를 들면, 플로트 및 슬롯 인발 처리 공정(float and slot drawn processes)과 같은 선택적인 처리 공정에 의해 만들어진 시트 글래스에 대해 최상의 평탄도와 매끈도를 갖는 표면의 시트 글래스를 생산할 수 있다. 이로서, 퓨전 공정은 예를 들면, 액정 디스플레이(LCDs)와 같은 발광 표시장치(light emitting displays)에 사용되는 글래스 기판의 생산에 있어서 사용상 유리하다고 알려져 있다.

퓨전 공정, 특히 오버플로 다운드로 퓨전 공정(overflow downdraw fusion process)은 용융된 글래스를 수집 트로프(collection trough)에 공급하는 공급 파이프를 포함하며, 상기 수집 트로프는 아이소파이프(isopipe)로서 알려진 내화체에 형성된다. 오버플로 다운드로 퓨전 공정 동안에, 용융된 글래스는 공급 파이프로부터 상기 수집 트로프까지 통과하고 이때 상기 수집 트로프의 최상부를 그 양측에서 오버플로하여, 상기 아이소파이프의 외측면을 따라서 아래로 그리고 내측으로 유동하는 글래스로 된 2개의 시트를 성형한다. 2개의 시트는 상기 아이소파이프의 바닥부, 즉 기저부에서 만나게 되며, 이 기저부에서 상기 2개의 시트는 용융되어 글래스의 단일의 리본을 형성한다. 단일의 리본은 인발 설비로 이송되고, 상기 인발 설비는 시트가 기저부로부터 인발되어 나오는 속도를 사용하여 상기 시트의 두께를 제어한다. 인발 설비가 기저부의 바로 아래쪽에 위치하여, 단일의 리본이 인발 설비와 접촉하기 전에 냉각되어 강성을 갖게 된다. 상기 퓨전 공정 동안에 최종의 글래스 리본의 외측면은 아이소파이프의 어느 외측면과도 접촉하지 않는다. 이로서, 최상의 특성을 갖는 최종 시트의 외측면이 달성된다.

글래스 리본이 아이소파이프로부터 설정 영역을 통과해 이동함으로서, 글래스 리본의 형상이 변화될 수 있다. 이러한 형상 변화는 예를 들면, 고응력이나, 굽힘과 같은 평탄하지 않는 뒤틀림을 갖는 최종 글래스 시트를 초래한다. 예를 들면, 고응력 및/또는 평탄하지 않는 뒤틀림을 갖는 글래스는 전형적으로, 폐기처분되고, 이에 따라 생산품의 낭비를 초래하게 되어 제조 비용이 상승하게 된다.

글래스 리본의 형상 변화를 검출하기 위하여, 종래의 글래스 제조 시스템은 평탄하지 않는 시트 뒤틀림을 검출하는 단속식 오프-라인 파손 생산품 품질 체크부, 및/또는 글래스 리본에 근접하여 위치된 서모 커플과 같은 온도 센서 중 어느 하나를 사용한다. 오프-라인 형상 측정 장치가 파손되어 100% 샘플링을 무의미하게 만든다. 서모커플 시스템에 있어서, 글래스 리본에서의 굽힘과 같은 뒤틀림을 초래하는 형상 변화에 의해 고온의 글래스 리본의 위치가 온도 센서에 대해 변경될 수 있다. 서모커플의 응답은 광학 시트 위치 센서의 응답보다 느리므로, 빠르게 그리고 역순으로 발생하는 형상 변화는 공기 온도 판독에 의해 식별가능하지 않다. 또한 서모커플은 펄스 포지티브(false positives)를 만들어 낼 수 있다. 온도 알람 리미츠(limits)는 글래스 위치 변화가 없다면 짧은 기간의 공기 유동 변화나 글래스 유동 변화에 의해 기동될 수 있다.

따라서, 글래스 리본의 형상 변화를 검출하는 종래의 장치 및 방법과 관련하여 상기와 같은 문제점과 여러 단점을 처리할 필요가 있다. 본 발명의 위치 센서 기술에 의해 상기 요구조건과 여러 요구조건 들이 만족된다.

본 발명은 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 평평한 재료의 형상 변화 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 예를 들면, 글래스 리본의 하나 이상의 부분의 위치를 검출하고, 이에 따라 형상 변화를 검출하기 위하여, 위치 센서를 사용하여 상기와 같은 문제점의 적어도 일부를 처리한다.

본 발명의 제 1 특징으로서, 본 발명은 연속 기판의 형상 변화 검출 방법에 관한 것으로서, 상기 형상 변화 검출 방법은 적어도 일부의 연속 기판을 적어도 일부의 측정 영역 내에서 레이저 방사선으로 조사하는 단계, 레이저 방사선의 적어도 일부의 반사를 광위치 센서 상에서 검출하는 단계, 연속 기판의 조사된 부분과 광위치 센서 사이의 거리를 결정하는 단계, 및 상기 거리를 소정값과 비교하는 단계를 포함하고, 이처럼 비교된 차이는 연속 기판의 형상 변화를 나타낸다.

본 발명의 또 다른 특징과 장점이 아래 기재된 발명의 상세한 설명과 청구범위에 설명되어 있고, 본 발명을 실제 적용함으로써 상기 본 발명의 특징과 장점을 알 수 있을 것이다. 아래 기재된 본 발명의 장점은 첨부된 청구범위에서 특히 지적된 구성요소와 이들 구성요소의 조합에 의해 실현 및 달성될 수 있다. 상기 기재한 사항과 아래 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 예시를 위한 것으로서 본 발명이 이들로써 한정되는 것이 아님을 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 특징에 따라, 시트 글래스를 제조하기 위한 오버플로 다운드로 퓨전 공정에서 사용되는 아이소파이프의 대표적인 구성을 도시한 개략적인 도면이고,
도 2는 본 발명의 여러 특징에 따른, 광위치 센서와 기판의 개략적인 도면이고.
도 3은 본 발명의 여러 특징에 따라, 굽힘부를 갖는 글래스 리본의 표면에 수직한 방향으로 레이저 방사선(점선)이 나아가도록 형성된 위치 센서를 개략적으로 도시한 도면이고(화살표는 성형 공정 동안에 글래스가 이송하는 방향을 나타냄),
도 4는 본 발명의 여러 특징에 따라, 글래스 리본의 표면에 수직한 방향으로 레이저 방사선(점선)이 나아가도록 형성된 위치 센서를 개략적으로 도시한 도면이고(화살표는 성형 공정 동안에 글래스가 이송하는 방향을 나타냄),
도 5는 본 발명의 여러 특징에 따라, 광위치 센서를 사용하여, 형상이 변하는 동안에 수집된 연속 글래스 기판의 연속 샘플의 상부 에지의 스트레스 프로파일을 도시한 그래프이며,
도 6은 종래의 서모커플 알람을 사용하여 수집된 연속 글래스 기판의 연속 샘플의 상부 에지의 스트레스 프로파일을 도시한 그래프이다.

본 발명은 아래 기재된 발명의 상세한 설명과, 실시예와, 청구범위를 참조하면 보다 용이하게 파악될 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명의 구성, 물품, 장치 및 방법이 개시 및 공개되어 있지만, 이러한 특정 구성, 물품, 장치 및 방법으로 한정된 것은 아니며 이에 대한 수정이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 예시를 위한 것으로서, 이들 용어로 한정되는 것이 아님을 알 수 있을 것이다.

아래 기재된 본 발명의 상세한 설명이 본 발명의 기술 사상을 나타내기 위해 기재되었다. 결국, 당업자라면, 본 발명의 구성에 의해 장점이 되는 효과를 나타낼 수 있는, 본 명세서에 기재된 본 발명에 대한 변경이 본 발명의 여러 범주내에서 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 여러 장점이 본 발명의 다른 특징적인 구성을 사용하지 않고도 본 발명의 여러 특징적인 구성에 의해 나타난다는 것은 명확한 사항이다. 따라서, 당업자라면 본 발명에 대한 여러 변경 및 수정이 본 발명의 범주내에서 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 아래 기재된 본 발명의 상세한 설명은 단지 예시를 위한 것으로서, 아래 설명으로만 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

개시된 방법과 조성에 의한 생산물이거나, 이들 생산물에 사용되거나, 이들 생산물과 결합하여 사용되거나, 이들 생산물을 준비하는데 사용되는 재료, 혼합물, 조성물 및 구성요소가 공개되었다. 상기 재료와 여러 재료가 본 명세서에 개시되어 있고, 이들 재료의 조합, 서브세트(subset), 상호작용, 그룹 등이 개시되었다면, 여러 개별적인 또는 모아진 조합물과 이들 혼합물의 치환에 대해 명백하게 각각 개시되어 있지 않았을 경우라도, 이들 각각이 본 명세서에 기재되고 특별히 고려된다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 한 클래스의 대체물(substituents) A, B 및 C가 개시되었을 뿐만 아니라 한 클래스의 대체물 D, E, 및 F 그리고 A-D의 조합예의 실시예가 개시되었다면, 이들 각각이 개별적으로 그리고 조합되어 고려될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 있어서, A-E, A-F, B-D, B-E, B-F, C-D, C-E, 및 C-F를 각각 조합한 경우가 특별히 고려되고, A, B 및 C; D, E 및 F; 그리고 A-D의 조합예가 고려될 수 있다. 이와 같이, 상기 사항에 대한 임의의 서브세트 또는 조합이 또한 특별하게 고려되고 개시된다. 따라서, 예를 들면, A-E, B-F, 및 C-E의 서브-그룹이 특별히 고려되고 A, B 및 C; D, E 및 F; 그리고 A-D의 조합예가 고려될 수 있다. 상기와 같은 개념은 본 발명의 모든 특징에 적용가능하며, 이는 개시된 조성을 제조 및 사용하는 방법에 있어서 조성물 및 단계로 한정되는 것은 아니고, 단지 예시를 위한 것이다. 따라서, 실행될 여러 다양한 단계가 추가된다면, 이들 각각의 추가된 단계는, 임의의 특정 실시예나, 개시된 방법의 특정 실시예나, 이들 실시예를 조합한 실시예(이들 각각 조합된 실시예가 특별히 고려되고 개시되어 있음)에 의해 실행될 것이라는 것을 알 수 있을 것이다.

아래 상세한 설명과 청구범위에 있어서, 많은 용어들이 아래 기재된 사항처럼 사용되었음을 알 수 있을 것이다:

본 명세서에서 사용된 용어들은 단수로 기재되었지만, 별도의 기재가 없다면 복수를 포함할 수도 있다. 따라서, 예를 들면, "혼합"이라는 표현은 만약 특정하여 지시되지 않았다면 2개 이상이 혼합된 상태를 나타낸다.

"선택적" 또는 "부가적"이라는 표현은 아래 기재한 사항이나 환경에 사용되거나 사용되지 않을 수도 있으며, 이처럼 기재한 사항에는 여러 사항이나 환경에서 발생하거나 발생하지 않을 수 있는 예들이 포함된다. 예를 들면, "선택적으로 대체된 구성요소"이라는 표현은 상기 구성요소가 대체될 수도 대체되지 않을 수도 있다는 것을 의미하고, 상기 표현은 본 발명의 특징이 대체되지 않거나 대체되는 경우 모두를 포함한다.

본 명세서에 기재된 범위, 즉 사이라는 표현은 "대략" 하나의 특정값으로부터, 및/또는 "대략" 다른 하나의 특정값 까지를 의미한다. 상기와 같은 범위라는 표현이 기재되어 있다면, 본 발명의 다른 특징은 하나의 특정값 및/또는 여러 특정값을 포함한다. 이와 유사하게, 값에 대한 근사값으로서 상기 기재한 바와 같은 "대략"이라는 표현이 사용되었다면, 본 발명의 다른 특징에서는 특정한 값이라는 것을 알 수 있을 것이다. 각각의 범위의 종료점은 다른 하나의 종료점과 관련하여 상당히 중요하며 상기 각각의 종료점은 상기 다른 하나의 종료점과 독립적이라는 것을 또한 알 수 있을 것이다.

상기 간단하게 기재한 바와 같이, 본 발명은 예를 들면, 글래스 리본의 형상 변화 검출 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 예를 들면, 글래스 제조 처리 동안에, 광위치 센서를 사용하는, 글래스 리본의 형상 변화 검출 시스템에 관한 것이다.

시트 글래스를 제조하기 위한 종래의 오버플로 다운드로 퓨전 공정에 있어서, 용융된 글래스는 트로프(trough)를 오버플로할 수 있고 글래스의 연속 리본을 형성한다. 도 1을 살펴보면, 종래의 아이소파이프 및 시트 글래스 제조 시스템은 용융된 글래스를 수집 트로프(11)에 공급하는 공급 파이프(9)를 포함하고, 상기 트로프는 아이소파이프로서 알려진 내화체(13)에 형성된다. 작동 중에, 용융된 글래스는 공급 파이프로부터 트로프로 유동하며 여기서 상기 글래스는 트로프의 최상부를 그 양측에서 오버플로하고, 아이소파이프의 외측면을 따라서 아래쪽으로 그리고 내측으로 유동하는 글래스로 된 2개의 시트를 성형한다. 2개의 시트는 아이소파이프의 바닥부, 즉 기저부(15)에서 만나며 여기서 상기 2개의 시트는 함께 용해되어 단일의 리본을 형성한다. 단일의 리본이 인발 설비(화살표 17로써 나타냄)로 이송되고, 이 인발 설비는 리본이 기저부로부터 인발되는 속도 그리고 이에 따른 시트의 두께를 제어한다. 인발 설비가 전형적으로 기저부의 아래쪽에 위치되어 성형된 시트 글래스는 충분히 냉각되고 상기 인발 설비와 접촉하기 전에 충분한 강성을 갖는다. 본 발명의 시스템과 방법은 평평한 재료의 연속 리본이 성형되는 임의의 제조 처리를 사용하고, 본 발명은 시트 글래스를 제조하는 오버플로 다운드로 퓨전 공정으로 한정되지 않는다는 것을 알 수 있다.

글래스 성형 처리부는 다양한 형상과 크기를 갖는 글래스를 생산할 수 있도록 설계된다. 한 특징에 있어서, 글래스 성형 처리부는 평평한 시트 글래스를 생산할 수 있다. 다른 특징에 있어서, 글래스 성형 처리부는 활형 또는 만곡형과 같은 특정 형상의 시트 글래스를 생산할 수 있다. 예를 들면, 상기 글래스가 아이소파이프와 인발 설비 사이에 위치한 설정 영역을 통과할 때, 글래스 리본의 형상 변화는 스트레스와 글래스 파손을 야기시킨다. 형상 변화는 타입 및 크기를 변경시킨다. 한 특징에 있어서, 형상 변화는 평평한 기판에 굽힘부가 형성된다는 것을 의미한다. 다른 특징에 있어서, 형상 변화는 굽힘부가 더 굽혀지거나 평평하게 되는 것을 의미한다. 다른 특징에 있어서, 형상 변화는 비틀림이나 구부러짐과 같은 글래스 리본의 뒤틀림을 의미한다. 형상 변화의 정도, 그리고 이러한 형상 변화로부터 초래된 스트레스 및/또는 검정율(significance)은 변할 수 있다. 여러 특징에 있어서, 형상 변화는 광위치 센서로부터 기판까지의 거리 변화를 의미하며, 상기 거리는 예를 들면 대략 10μm로부터 대략 50,000μm 이상(예를 들면, 대략 10, 20, 40, 80, 100, 200, 400, 600, 1,000, 2,500, 3,500, 5,000, 7,500, 9,000, 10,000, 20,000, 30,000, 40,000, 50,000 μm 이상)이다. 다른 특징에 있어서, 형상 변화는 광위치 센서와 기판 사이의 거리의 소정값 만큼 편향된 것을 의미한다. 다른 특징에 있어서, 형상 변화는 대략 10μm 이하이거나 대략 50,000μm 이상일 수 있다.

오프-라인 생산품 품질 체크는 글래스 리본이 안정적일 동안에, 글래스의 하나 이상의 부분의 품질의 정도를 나타낸 정보를 제공할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 안정적이라는 표현은 글래스가 글래스 성형 처리부의 설정 영역을 통과할 때 동일한 위치와 형상을 연속적으로 유지하는 것을 의미한다. 리본이 설정 영역을 통과해 이동하는 동안 형상이 변한다면, 이들 형상 변화에 의해 글래스 시트에 응력이 발생하게 된다. 아래쪽 처리 공정에서, 하나의 부품으로부터 다른 하나의 부품으로의 글래스 형상의 차이가 발생하면 생산품 품질 문제점이 발생된다.

글래스 리본의 형상 변화를 검출하기 위하여, 종래의 글래스 제조 시스템은 평탄하지 않는 시트 뒤틀림을 검출하는 단속식 오프-라인 파손 생산품 품질 체크부, 및/또는 글래스 리본에 근접하여 위치된 서모 커플과 같은 온도 센서 중 어느 하나를 사용한다. 오프-라인 형상 측정 기술은 단점이 많으며 이에 따라, 생산된 시트 글래스의 실질적인 부분을 효과적으로 샘플링할 수 없다. 서모커플 시스템에 있어서, 글래스 리본에서의 굽힘과 같은 뒤틀림을 초래하는 형상 변화에 의해 온도 센서에 대한 고온의 글래스 리본의 위치가 변할 수 있다. 서모커플 시스템이 글래스 위치 변화와 이에 따른 글래스 리본의 형상 변화를 검출하는 동안에, 서모커플 시스템은 한정된 감도, 환경 오차 및 느린 반응 시간의 영향을 받는다. 더욱이, 서모커플 시스템은 펄스 포지티브 결과값을 만들어 낼 수 있으며, 상기 결과값은 글래스 유동 변화나, 에어플로 변화나, 또는 글래스 리본 및/또는 서모커플 근방의 환경 조건의 변화에 의한 것이고, 서모커플 시스템의 전형적인 느린 반응 시간은 빠르게 그리고 반대순으로 발생하는 형상 변화를 검출하지 못한다.

본 발명은 광위치 센서를 사용하여 글래스 리본과 같은 연속으로 이동하는 평평한 기판의 형상 변화를 검출하는 방법을 제공한다. 한 특징에 있어서, 본 발명의 시스템의 광위치 센서가 서모커플 시스템이나 단속식 오프-라인 파손 생산품 품질 체크부와 같은 종래의 형상 식별 도구에 의해 검출될 수 없는 기판의 부분(isolated) 형상 변화를 식별하는데 사용될 수 있다. 다른 특징에 있어서, 본 발명의 광위치 센서는 예를 들면, 글래스 제조 처리 동안에 빠르게 발생하는 과도한 형상 변화를 검출하는데 사용된다.

본 발명의 광위치 센서는 레이저 방사선을, 오버플로 다운드로 퓨전 공정에서 성형된 글래스 리본과 같은, 연속으로 이동하는 기판의 일부로 나아가게 하고, 예를 들면, 광다이오드 검출기, 레이저 방사선의 반사부에서 검출하고, 한 특징에 있어서, 기판을 향한 레이저 방사선은 기판의 이동을 추적하지 않는다. 다른 특징에 있어서, 레이저 방사선이 향하는, 연속으로 이동하는 기판의 일부는 상기 기판이 광위치 센서에 대해 이동하는 대략 동일한 속도에서 변하고, 한 특징에 있어서, 레이저 방사선이 글래스 성형 처리 동안에, 측정 영역 내측에 위치한 기판의 적어도 일부를 향하게 되며, 여러 특징에 있어서, 상기 측정 영역은 아이소파이프의 기저부로부터 글래스 리본이 이동하는 인발 설비로의 영역을 포함한다. 다른 특징에 있어서, 레이저 방사선은 예를 들면, 글래스 제조 처리부의 설정 영역 내에 또는 그 아래쪽의 연속 기판의 일부로 나아간다.

광위치 센서는 연속으로 이동하는 기판의 조사된 부분과 광위치 센서 사이의 거리를 결정하고, 이에 따라, 상기 기판의 적어도 조사된 부분의 상대 위치를 결정한다. 한 특징에 있어서, 광위치 센서는 기판상에 입사된 레이저 방사선의 적어도 일부의 반사를 검출하고, 상기 기판의 조사된 부분과 상기 광위치 센서 사이의 거리를 결정하고, 이후 상기 거리를 소정값과 비교하며, 이처럼 비교된 차이는 기판의 적어도 일부의 형상이 변하였다는 것을 나타낸다. 한 특징에 있어서, 광위치 센서는 레이저 방사선이 나아가는 글래스 시트의 조사된 부분의 상대 위치를 결정한다. 다른 특징에 있어서, 광위치 센서는 글래스 성형 처리부의 특정 위치에서 글래스 시트 또는 상기 글래스 시트의 일부의 상대 위치를 결정한다.

또한 본 발명의 광위치 센서는 글래스의 주어진 부분이 글래스 리본의 다른 부분과 상이한 형상을 갖는지를 지시하는 신호를 제공할 수 있다. 한 특징에 있어서, 광위치 센서는 글래스의 하나 이상의 부분을 식별하는 알람을 트리거시키는데 사용되고, 리본으로부터 상기 하나 이상의 부분이 절결되면 테스팅, 폐기 또는 재활용을 위해 분리될 수 있다. 다른 특징에 있어서, 광위치 센서는 신호를 제어 시스템에 제공할 수 있고, 상기 제어 시스템은 예를 들면, 글래스 리본으로부터 일 부분의 글래스를 자동으로 잘라내거나 또는 제거하며, 또 다른 특징에 있어서, 상기 광위치 센서는 연속 글래스 리본으로부터 순차로 절결된 단일편의 글래스를 검출하고 식별할 수 있는 충분한 응답 시간을 갖는다.

광위치 센서는 글래스 성형 처리 동안에, 글래스 리본의 위치에 관한 연속 스트립의 데이터를 선택적인 제어 시스템에 제공할 수 있다. 제어 시스템이 사용된다면 형상 변화를 식별하고, 하나 이상의 개별 글래스 시트가 제거되거나 또 다른 테스트를 받게 된다는 것을 나타낸다.

본 발명의 광위치 센서는 예를 들면, 평평한 글래스 리본과 같은 기판상의 하나 이상의 위치의 뒤틀림을 신속하고 정확하게 측정하는 저렴하고 효과적인 방법을 제공할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 광위치 센서가 측정 과정 동안에 및/또는 글래스 성형 처리 동안에 고정 위치에 유지되기 때문에, 위치 센서 시스템은 안정적이고 견고하다. 한 특징에 있어서, 광위치 센서에는 글래스 유동 변화, 에어플로 변화, 및/또는, 글래스 리본 및/또는 위치 센서에 인접한 환경 조건 변화에 의한 펄스 포지티브 판독과 같은 에러가 발생하지 않는다.

본 발명의 광위치 센서는 임의의 적당한 광학 장치를 포함할 수 있으며, 상기 광학 설비는 상기 광학 설비와 광통신하는 물체의 위치 및/또는 위치 변화를 결정할 수 있다. 여러 특징에 있어서, 광위치 센서는 거리 센서, 변위 센서, 위치 센서, 또는 이들을 조합한 센서이다. 특정 특징에 있어서, 광위치 센서는 예를 들면, 미국 오레곤 포틀랜드에 위치한 Schmitt Measurement Systems, Inc.社가 제공하는 Acuity AccuRange 4000 레이저 거리측정기(rangefinder)와 같은 레이저 거리측정기이다.

광위치 센서는 본 발명의 여러 특징에 따라, 예를 들면, 위치 변화를 검출하거나 위치 변화가 검출될 수 있는 여러 적당한 형태로 방사능을 조사하도록 형성될 수 있다. 한 특징에 있어서, 광위치 센서는 레이저 방사선을 방사한다. 특정 특징에 있어서, 광위치 센서는 대략 780nm의 파장을 갖는 레이저 방사선을 방사한다. 광위치 센서에 의해 방사된 방사능의 특정 파장 및/또는 강도는 변할 수 있고, 본 발명은 방사능의 임의의 특정 파장 및/또는 강도로 한정되지 않는다.

특정 광위치 센서의 작동 및 검출 방법이 사용된 특정 설비에 따라 변할 수 있고, 임의의 특정 설비 및/또는 작동 이론을 사용하는 것으로 본 발명이 한정되지 않는다. 한 특징에 있어서, 레이저 위치 센서는 일정 시간의 경과 방법(flight method)을 사용하고, 이 방법에 있어서 일정 시간 동안 광선(light beam)이 예를 들면 기판과 같은 타겟으로 그리고 상기 타겟으로부터 이동하도록 결정된다. 이와 같은 실시예에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 레이저 다이오드와 같은 방사선 공급원(22)은 도 2에서 화살표로써 지시된 바와 같이, 레이저 방사선(대시 선)을 기판(10) 쪽 방향으로 방사할 수 있다. 기판(10)에서 반사된 광선의 일부는 렌즈(26)를 사용하여 모을 수 있으며, 상기 렌즈는 기판으로부터 반사되어 모아진 레이저 방사선을 광다이오드 검출기와 같은 검출기(28) 상에 촛점을 맞출 수 있다.

다른 특징에 있어서, 광위치 센서는 측정 정확도를 향상시킬 수 있는 예를 들면 밴드 패스 필터(band pass filter)와 같은 여러 광학 및/또는 전자 구성요소를 포함할 수 있다. 다른 여러 특징에 있어서, 광위치 센서가 배치되고 작동되는 설비가 제어되어, 광위치 센서의 검출 및/또는 정확도에 간섭하고 및/또는 상기 검출 및/또는 정확도를 한정하는 주위 밝기를 제한한다.

광위치 센서는 여러 특징에 있어서, 대략 100μm 보다 큰 위치 변화, 예를 들면, 대략 100, 200, 250, 300, 500, 800, 1,000, 3,000, 5,000, 8,000, 10,000, 15,000, 20,000, 25,000, 30,000, 35,000, 40,000, 45,000, 50,000 μm 이상의 위치 변화를 검출할 수 있다. 특정 광위치 센서의 검출 범위는 변할 수 있고, 설치된 제조 처리부에서 기판의 예측된 및/또는 전형적인 형상 변화보다 더 크거나 더 작을 수 있다. 다른 특징에 있어서, 광위치 센서의 검출 범위는 기판의 예측된 이동 범위보다 더 크다.

본 발명의 광위치 센서는 예를 들면, 글래스 리본과 같은 기판의 적어도 일부의 형상 변화나 뒤틀림을 검출하도록 사용하는데 적합한 여러 위치나 구성부에 위치된다. 한 특징에 있어서, 광위치 센서는 레이저 방사선이 글래스 리본의 표면에 실질적으로 수직한 방향으로 나아가도록 위치된다. 도 3은 본 발명을 개략적으로 도시한 도면으로서, 상기 도 3에서 광위치 센서(20)는, 레이저 방사선이 글래스 리본의 표면에 수직한 방향으로 그리고 굽어진 글래스 리본(10) 쪽으로 향하도록, 위치된다. 도 4는 본 발명을 개략적으로 도시한 도면으로서, 상기 도 4에서 광위치 센서(20)는, 레이저 방사선이 글래스 리본의 표면에 수직한 방향으로 그리고 평평한 글래스 리본(10)을 향하도록, 위치된다. 다른 특징에 있어서, 광위치 센서는 레이저 방사선이 기판 평면에 대한 각도로, 예를 들면, 대략 15° 내지 대략 165°사이의 각도로 나아가도록 위치된다. 또 다른 특징에 있어서, 광위치 센서는 레이저 방사선이 기판 평면에 대한 각도로, 예를 들면, 대략 75° 내지 대략 105° 사이의 각도로 나아가도록 위치된다. 레이저 방사선이 기판 쪽으로 임의의 각도로 나아가도록 광위치 센서가 형성되고 및/또는 위치된다면, 여러 특징에 있어서, 상기 광위치 센서는 검출기와 분리되어 위치해, 상기 기판에서 반사된 레이저 방사선의 정반사(specular reflection)나 그의 실질적인 위치를 검출한다. 광위치 센서가 기판의 평면에 수직하거나 거의 수직하여 위치될 때, 상기 광위치 센서의 레이저와 검출기는 예를 들면, 서로 인접하거나 도 2에 도시된 바와 같이 집중되어 여러 장치에 위치될 수 있다. 바람직한 특징으로서, 레이저와 검출기가 기판 평면에 대해 대략 90° ± 1.5°의 각도로 집중하여 위치된다.

본 발명의 광위치 센서는 광위치 측정 기술에 적당한 기판으로부터 어느 정도 떨어진 거리에 위치할 수 있다. 여러 특징에 있어서, 광위치 센서는 기판으로부터 대략 6인치로부터 대략 600인치(50피트) 이상 떨어져 위치되거나, 예를 들면 대략 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 10.5, 11, 12, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 450, 500, 550, 또는 600 인치 이상 떨어져서 위치되고; 바람직하게는 기판으로부터 대략 6인치 내지 대략 36인치 사이의 간격만큼 떨어져 위치되거나, 예를 들면, 기판으로부터 대략 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 10.5, 11, 12, 15, 20, 30, 34, 또는 36 인치 만큼 떨어져 위치되고; 보다 바람직하게는 기판으로부터 대략 8.5 내지 대략 9.5 인치, 예를 들면, 기판으로부터 대략 8.5, 8.75, 9, 9.25, 또는 9.5 인치 떨어져 위치된다.

광위치 센서가 사용되는 특정 환경 조건에 따라, 열 제어부 및/또는 단열부는 광위치 센서가 적당한 작동 환경에서 유지되도록 제공될 수 있다. 여러 특징에 있어서, 글래스 제조 처리부에 위치된 광위치 센서가 공기 및/또는 물에 의해 냉각되어 센서의 작동 환경을 인발 설비에 대한 설계 조건과 공차에 맞게 유지시킨다. 특정 설비 설계와 공차가 변함에 따라, 열 제어 및 방법이 또한 사용된 특정 설비와 그 환경 조건과 사양에 따라 변할 수 있으며, 한 특징에 있어서, 광위치 센서가 정확도를 최대화하고, 예를 들면 열 잡음(thermal noise)에 의한 간섭을 최소화한다.

본 발명의 광위치 센서는 하나 또는 수개의 개별 위치 센서를 포함하고, 한 특징에 있어서, 상기 광위치 센서는 글래스 리본 상의 단일의 위치에서 위치 및/또는 형상 변화를 검출하도록 구성된 단일의 위치 센서를 포함하고, 다른 특징에 있어서, 광위치 센서는 상기 글래스 리본 상의 별도의 각각의 위치에서 위치 및/또는 형상 변화를 검출하도록 형성된 2개의 위치 센서를 포함하고, 다른 특징에 있어서, 상기 광위치 센서는 상기 글래스 리본 상의 여러 개별 위치에서 위치 및/또는 형상 변화를 검출하도록 형성된 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의 개별 위치 센서를 포함한다. 다중 위치 센서가 사용된다면, 각각의 다중 위치 센서는 예를 들면, 글래스 리본의 동일한 어느 한면이나 양면 상에 위치될 수 있다. 한 특징에 있어서, 2개의 광위치 센서가 사용되어 글래스 리본의 동일면 상의 여러 위치에 배치되고, 다른 특징에 있어서, 2개의 광위치 센서가 사용되어 글래스 리본의 양면 상의 별도의 위치에 배치된다.

본 발명의 여러 특징이 발명의 상세한 설명에 기재되어 있지만, 본 발명은 상기 특징으로 한정되지 않는 것을 알 수 있을 것이다. 당업자라면 아래 첨부된 청구범위로 한정된 본 발명의 범주내에서 본 발명에 대한 여러 변경 및 수정이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

실시예

본 발명을 보다 용이하게 설명하기 위하여, 아래에 실시예가 설명되었고, 이들 실시예는 본 명세서에서 청구하고 있는 조성, 물품, 장치 및 방법이 어떻게 만들어져 평가되는지에 대한 사항을 당업자에게 제공한다. 상기 사항은 단지 본 발명의 일 예일 뿐이며 본 발명을 한정하려는 것이 아니다. 수치(예를 들면, 양, 온도 등)에 대한 정확도를 보장하기 위한 여러 노력이 행해지고 있으나; 여러 오차와 편향이 발생되고 있다. 특별히 지시하지 않는 한 온도는 ℃ 단위이거나 대기 온도이고, 압력은 대기압이거나 대기압에 상당하는 압력이다. 생산품의 품질과 성능을 최적화시키는데 여러 다양한 처리 조건과 이들 처리 조건을 조합하여 사용한다. 상기와 같은 처리 조건을 최적화하는데 적당하고 정기적인 실험법만이 요구될 것이다.

Example 1 - 광위치 센서와 서모커플의 형상 변화 검출 비교

제 1 실시예에 있어서, 광위치 센서가 형상 변화를, 오버플로 다운드로 퓨전 공정에 의해 형성된 연속 글래스 기판에서 검출하는 종래의 서모커플 시스템과 비교된다. 일련의 연속 측정 샘플이 얻어지며, 각각의 샘플은 글래스의 표면을 가로질러 위치한 다중 개별 샘플로 이루어진다. 도 5는 얻어진 데이터를 나타내고 있으며, 각각의 선은 위치 1-23에서의 다중 개별 샘플의 샘플을 x-축을 따라 나타내었다. y-축은 글래스의 스트레스 프로파일을 의미한다. 하나를 제외한 모든 샘플이 편향과 비교되고 이에 따라, 스트레스 레벨과 비교된다. 남아있는 샘플은 상당한 편차와 이에 따른, 상당한 스트레스 레벨을 나타낸다.

도 6은 종래의 서모커플 시스템이 사용될 때, 글래스 기판의 유사 샘플에 대해 얻어진 데이터를 나타내고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 선은 위치 1-23에서의 다중 개별 측정의 샘플을 x-축을 따라 나타내었다. 종래의 서모커플 시스템을 사용할 때, 편향이 상당히 검출되지 않는다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광위치 센서는 글래스 기판의 과도 편향을 용이하게 검출할 수 있다. 이와 달리, 종래의 서모커플 시스템은 이러한 편향을 검출할 수 없다. 따라서, 글래스 기판의 위치 편향과 이에 따른 형상 변화를 검출하기 위해 광위치 센서를 사용하면, 편향 검출이 향상될 수 있어 품질 제어의 향상이 용이하게 된다.

본 명세서에 기재된 구성, 물품, 장치 및 방법에 대한 여러 변경 및 수정이 있을 수 있으나, 당업자가 본 발명의 명세서를 살펴본다면 이들 변경 및 수정이 본 발명의 범주내에서 이루어진다는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 실시예는 단지 예시를 위한 것이다.

Claims

연속으로 이동하는 기판의 형상 변화를 검출하는 방법이며,
(a) 연속으로 이동하는 기판이 연속으로 통과하는 측정 영역 내에서 연속으로 이동하는 기판의 적어도 일부에 레이저 방사선을 조사하는 단계,
(b) 레이저 방사선의 반사의 적어도 일부를 광 위치 센서에서 검출하는 단계,
(c) 연속으로 이동하는 기판의 조사된 부분과 광 위치 센서 사이의 거리를 결정하는 단계,
(d) 거리를 소정값과 비교하는 단계 - 거리와 소정값 간의 차이는 연속으로 이동하는 기판의 형상 변화를 나타내고, 형상 변화는 연속으로 이동하는 기판의 나머지 부분과 비교하여 상이한 형상을 갖는 연속으로 이동하는 기판의 일부를 나타냄 -,
(e) 측정 영역을 통과한 후에 연속으로 이동하는 기판을 복수의 조각으로 절결하는 단계 - (b), (c), (d) 및 (e) 단계는 반복적으로 수행됨 -,
(f) 각각의 반복과정에 대하여 연속으로 이동하는 기판의 조사된 부분과 광 위치 센서 사이의 거리를 비교하는 단계, 및
(g) 각각의 반복과정에 대하여 연속으로 이동하는 기판의 조사된 부분과 광 위치 센서 사이의 거리가 소정값만큼 변하면, 앞서 연속으로 이동하는 기판의 일부를 구성하는 연속으로 이동하는 기판으로부터 후속하여 절결된 복수의 조각의 하나를 식별하는 단계 - 연속으로 이동하는 기판의 조사된 부분과 광 위치 센서 사이의 거리는 소정값만큼 변함 -,
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 광 위치 센서는 측정 영역에 대하여 소정의 고정 위치에 위치되는 방법.
삭제
제1항에 있어서, (b), (c), (d) 및 (e) 단계는 복수의 반복과정동안 반복적으로 행해지는 방법.
제1항에 있어서, (b), (c), (d) 및 (e) 단계는 연속적으로 행해지는 방법.
제1항에 있어서, 측정 영역의 적어도 일부와 광통신하는 적어도 하나의 추가 광 위치 센서를 제공하는 단계를 더 포함하고,
광 위치 센서와 적어도 하나의 추가 광 위치 센서 각각은 측정 영역의 적어도 일부 내에서 연속으로 이동하는 기판의 별도의 부분에 레이저 방사선을 조사하고 레이저 방사선의 반사를 검출하며, 연속으로 이동하는 기판의 각각의 조사된 부분과 각각의 광 위치 센서 사이의 거리를 결정하는 방법.
제1항에 있어서, 연속으로 이동하는 기판은 글래스 리본을 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 연속으로 이동하는 기판의 조사된 부분은 글래스 성형 프로세스의 설정 영역 내에 위치하거나, 설정 영역 아래쪽에 위치하는 방법.
제1항에 있어서, 광 위치 센서는 1,000μm 내지 30,000μm의 거리 차를 검출할 수 있는 방법.
연속으로 이동하는 기판의 형상 변화 검출 장치로서,
측정 영역 내에서 연속으로 이동하는 기판의 적어도 일부에 레이저 조사하도록 구성된 레이저,
레이저 방사선의 반사의 적어도 일부를 검출하도록 구성된 광 위치 센서,
연속으로 이동하는 기판의 조사된 부분과 광 위치 센서 사이의 거리를 결정하고, 거리를 소정값과 비교하고, 연속으로 이동하는 기판의 형상 변화를 나타내는 제어 시스템 - 형상 변화는 연속으로 이동하는 기판의 나머지 부분과 비교하여 상이한 형상을 갖는 연속으로 이동하는 기판의 일부를 나타냄 -, 및
측정 영역을 통과한 후 연속으로 이동하는 기판을 복수의 시트로 절결하는 절결 메커니즘을 포함하고,
제어 시스템은, 연속으로 이동하는 기판의 조사된 부분 사이의 거리를 반복적으로 결정하고, 반복과정들로 사이에 결정된 거리를 비교하고, 반복과정들 사이에 결정된 거리의 변화를 계산하고,
제어 시스템은, 앞서 반복과정들 사이에 결정된 거리의 변화가 설정값 이상만큼 변하는 연속으로 이동하는 기판의 일부를 구성하는 연속으로 이동하는 기판으로부터 후속하여 절결된 복수의 시트의 하나를 식별하는,
장치.
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