KR101577857B1 - 레이저-스코어되고 만곡된 유리 리본으로부터의 유리 시트의 분리 - Google Patents

Abstract

레이저-스코어되고 만곡된 유리 리본(33)으로부터 유리 시트(13)를 분리하는 방법과 기기가 개시되어 있다. 특정 실시예에 있어서, 엣지 결함이 발생하면, 레이저-스코어된 스코어 라인(7)에서 유리 리본(33)과 유리 시트(13) 사이에 분리가 개시되기 전에, 상기 유리 리본(33)이 평평한 노우징(540)과 접촉하게 되는 것을 보장하도록 상기 결함이 감소된다. 여러 실시예에 있어서, 노우징(540)은 원형의 횡방향 단면을 갖고 선택적으로 회전가능하다. 다른 일 실시예에 있어서, 노우징이 시트-결합 조립체(530)에 통합되고 유리 시트(13)의 새롭게 형성된 상부 엣지(690)로부터 멀리 이동하여 상기 유리 시트(13)의 상부가 후속 처리 구역으로 이동되도록 결합될 수 있다.

Description

레이저-스코어되고 만곡된 유리 리본으로부터의 유리 시트의 분리{SEPARATION OF GLASS SHEETS FROM A LASER-SCORED CURVED GLASS RIBBON}

본 발명은 레이저-스코어되고 만곡된 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 방법 및 기기에 관한 것이다.

아래 기재된 설명은 본 명세서에 개시된 방법 및 기기에 대해 전형적으로 사용될 수 있는, 수직 방향으로 이동하는 유리 리본에 관한 것이다. 그러나, 이러한 설명은 단지 설명을 용이하게 하기 위해 기재한 것으로서, 본원 발명이 기재된 임의의 방식으로만 한정되지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

유리의 스코어링이 종래에서는 기계적인 공구를 사용해 행해졌다. 그러나, 선택적으로 온도 구배를 통해 유리를 가열하고 인장 스트레스를 만들기 위하여, 레이저 복사, 예를 들면, 10.6㎛ 파장의 CO₂ 레이저 복사를 사용한다. 유리 스코어링을 위한 레이저의 사용은 본 출원인과 동일한 출원인의 "Method and apparatus for breaking brittle materials"를 발명의 명칭으로 하는 미국 특허 제5,776,220호와 "Control of median crack depth in laser scoring"을 발명의 명칭으로 하는 미국 특허 제6,327,875호에 개시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 스코어링 동안에, 통기구가 라인(115)을 따라서 유리(112)의 주 표면(114)에 만들어진다. 통기구를 만들기 위하여, 작은 초기 결함(111)이 유리 표면의 엣지 중 하나의 엣지 근처에서 상기 유리 표면상에 형성되고, 상기 초기 결함은 레이저(141)로 만들어진 레이저 광 빔(121)을 전파시키고 냉각 노즐(119)로써 만들어진 냉각 영역이 뒤따르며 유리의 표면을 가로지르는 풋프린트(113)를 구비한 통기구로 변환된다. 레이저 광 빔으로 유리를 가열하고 이후 쿨란트로 바로 냉각하면 열 구배와 이에 대응하는 스트레스 장이 생기고, 상기 스트레스 장은 통기구를 형성하는 초기 결함의 전파에 영향을 미친다.

본 출원인과 동일한 출원인의 미국 특허 공개번호 제2008/0264994호(이하에서, '994 공보라 함)는 이동하는 유리 리본의 레이저 스코어링용 시스템을 개시하고 있고 상기 공보에서 이송하는 캐리지는 리본의 이동 방향을 가로지른 라인에 대해 각도 α로 경사진 선형 트랙을 따라서 이동한다.

본 발명의 도 2 및 도 3은 '994 공보의 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 도 2 및 도 3에 있어서, 유리 리본은 부재 번호 33으로 지시되고, 이동 캐리지는 부재 번호 14로 지시되고, 선형 트랙은 부재 번호 15로 지시되고, 트랙용 지지 구조체(지지 프레임)는 부재 번호 11로 지시되며, 리본을 만드는 설비, 예를 들면, 융합 인발기는 부재 번호 9로 지시된다. '994 공보에 기재된 바와 같이, 고정된 기준 프레임(예를 들면, 도 2에서의 xyz 기준 프레임)으로부터 알 수 있듯이, 유리 리본이 벡터(16)의 방향으로 속도(S_리본)로 이동하고 캐리지가 벡터(17)의 방향으로 속도(S_캐리지)로 이동하며, 이 경우 S_리본, S_캐리지, 및 각도 α는 아래와 같은 식을 만족한다:

S_캐리지 = S_리본/sin α. 방정식 (1)

여하튼, 캐리지가 리본과 속도가 맞춰지거나, 또는 더욱 상세하게는, 상기 리본의 이동 방향과 평행한 캐리지 속도 성분의 크기가 S_리본와 동일하다. 결론적으로, 리본으로부터 알 수 있는 바와 같이, 캐리지는 즉, 리본의 이동 방향에 수직한 스코어 라인(7)을 따라 상기 리본을 가로질러, 벡터(18)의 방향으로 간단하게 이동하며, 속도 S_score는 아래와 같은 방정식으로 구해진다.

S_score = S_캐리지 cos α. 방정식 (2)

'994 공보에 기재된 바와 같이, 레이저 광 빔을 제공하는 발광 장치와 냉각 유체(예를 들면, 물)의 스트림을 제공하는 노즐이 캐리지와 연결되고 상기 캐리지가 선형 트랙을 따라서 이동함에 따라 리본의 폭을 가로지른 통기구를 함께 형성한다. 여러 실시예에 있어서, 기계적인 스코어링 헤드(예를 들면, 스코어링 휠)가 초기 결함을 유리 리본에 형성하기 위하여 캐리지에 또한 연결된다. 선택적으로, 초기 결함이 캐리지 분리를 위하여 설비에 의해 형성될 수 있다.

도 4는 '994 공보의 여러 특징을 개략적으로 개시하고 있고, 상기 도면에서 부재 번호 21, 22, 및 23은 (1) 냉각 유체의 풋프린트, (2) 레이저 광 빔의 풋프린트, 및 (3) 초기 결함의 스코어링 처리 개시 시의 위치를 각각 나타내고, 그리고 부재 번호 31 및 32는 개시가 완료된 이후에, 이후 특정 시간에서의 레이저 광 빔의 풋프린트의 위치와 냉각 유체의 풋프린트의 위치를 나타낸다.

개별 유리 시트(13)를 리본(33)으로부터 절단함으로써, '994 공보는 종래의 굽힘 기술의 사용을 나타내고 있고 상기 공보에서 흡입 컵을 구비한 로봇이 스코어 라인 아래에서 유리 리본을 파지하고 상기 리본을 구부려서 상기 리본은 상기 스코어 라인에서 분리된다. 본 발명에 따르면(아래 참조), 레이저에 의해 만들어진 스코어 라인이 기계적 스코어링 장치에 의해 만들어진 스코어 라인과 상이한 특성을 갖는다고 알려졌다. 이 결과, 기계적으로-스코어된 리본에 대해 예전부터 성공적으로 작업되고 있는 굽힘 기술은 레이저-스코어된 리본, 예를 들면, 극단의, 갈라진 금이 있는 엣지에 대해 엣지 품질을 불량하게 한다고 알려져 있다. 기술상 알려진 바와 같이, 불량한 엣지 품질은 시트 파손을 야기하고 이어지는 조정 작동 및 마감 작동에서 고 레벨의 칩 생성을 야기한다.

본 발명은 이러한 문제점을 처리하고 굽힘 기술을 사용하여 레이저-스코어된 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 방법 및 기기를 제공하며, 이 경우 엣지가 기계적인 스코어링으로 달성되는 품질과 적어도 실질적으로 동일한 품질을 갖게 된다.

본 발명의 제 1 특징에 따라, 유리 시트(13) 제조 방법이 개시되어 있고, 상기 방법은:

(I) 제 1 측면(501)과 제 2 측면(502)을 갖는 유리 리본(33)을 형성하는 단계; 및

(II) 상기 유리 리본(33)으로부터 복수의 유리 시트(13)를 형성하는 단계를 포함하고, 각각의 상기 유리 시트(13)는 공정으로써 만들어지며,

상기 공정은:

(A) 레이저(141)를 사용하여 상기 유리 리본(33)의 상기 제 1 측면(501)에 스코어 라인(7)을 형성하는 단계; 및

(B) 상기 스코어 라인(7)에서 상기 유리 리본(33)으로부터 상기 유리 시트(13)를 분리하는 단계를 포함하고,

상기 분리하는 단계는 상기 스코어 라인(7)에서 레이저-스코어된 유리에 굽힘 모우멘트를 가하기 위하여 상기 스코어 라인(7)을 통해 축선을 중심으로 시트-결합 조립체(530)를 회전시키는 단계를 포함하고, 상기 시트-결합 조립체(530)는 프레임(520)과 상기 프레임(520)에 의해 지지된 복수의 리본/시트 유지 장치(예를 들면, 흡입 컵(510))를 포함하고, 상기 리본/시트 유지 장치는 상기 유리 리본(33)의 제 2 측면(502)과 적어도 결합하고, 상기 스코어 라인(7)과 상기 스코어 라인(7)에 가장 근접한 상기 리본/시트 유지 장치 사이의 거리가 L이며;

이 경우

(i) (II)(B) 단계 동안에, 노우징(540, nosing)이 상기 스코어 라인(7)에서 상기 리본(33)의 상기 제 2 측면(502)과 결합하고, 상기 노우징(540)이 횡단-리본(across-the-ribbon) 방향에서 평탄하게 되며;

(ii) (II)(B) 단계에서의 회전에 의해 상기 유리 시트(13)가 상기 유리 리본(33)으로부터의 임의로 분리되기 전에 상기 유리 리본(33)의 상기 제 2 측면(502)이 상기 유리 리본(33)의 전체 폭을 실질적으로 가로질러 상기 노우징(540)과 접촉하도록, 상기 L이 충분히 길게 선택된다.

본 발명의 제 2 특징에 따라, 본 발명의 방법이 공정에 의해 만들어진 유리 시트(13)의 엣지 품질을 향상시키기 위해 개시되어 있고, 상기 공정은:

(I) 제 1 측면(501)과 제 2 측면(502)을 갖는 유리 리본(33)을 형성하는 단계; 및

(II) 상기 유리 리본(33)으로부터 복수의 유리 시트(13)를 형성하는 단계를 포함하고, 각각의 상기 유리 시트(13)는 공정으로써 만들어지며,

상기 공정은:

(A) 레이저(141)를 사용하여 상기 유리 리본(33)의 상기 제 1 측면(501)에 스코어 라인(7)을 형성하는 단계; 및

(B) 상기 스코어 라인(7)에서 상기 유리 리본(33)으로부터 상기 유리 시트(13)를 분리하는 단계를 포함하고,

상기 분리하는 단계는:

횡단-리본 방향으로 평탄한 노우징(540)과 상기 유리 리본(33)의 제 2 측면(502)을 접촉시키면서, 상기 스코어 라인(7)을 통해 축선을 중심으로 시트-결합 조립체(530)를 회전시키는 단계를 포함하고,

상기 시트-결합 조립체(540)는 프레임(520)과 상기 프레임(520)에 의해 지지된 복수의 리본/시트 유지 장치(예를 들면, 흡입 컵(510))를 포함하고, 상기 리본/시트 유지 장치는 회전 동안에 상기 유리 리본(33)의 제 2 측면(502)과 적어도 결합하고, 상기 스코어 라인(7)과 상기 스코어 라인에 가장 근접한 상기 리본/시트 유지 장치 사이의 거리가 L이고;

본 발명의 방법은 상기 유리 리본(33)으로부터 분리된 유리 시트(13)의 엣지 품질을 향상시키기 위하여, 기계적인 스코어링에 적당한 기준선 값으로부터 L을 증가시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 제 3 특징에 따라, 유리 시트(13) 제조 방법이 개시되어 있고, 상기 방법은:

(I) 제 1 측면(501)과 제 2 측면(502)을 가진 유리 리본(33)을 형성하는 단계; 및

(II) 상기 유리 리본(33)으로부터 복수의 유리 시트(13)를 형성하는 단계를 포함하고,

각각의 상기 유리 시트(13)는 공정으로써 만들어지고, 상기 공정은:

(A) 레이저(141)를 사용하여 상기 유리 리본(33)의 상기 제 1 측면(501)에 스코어 라인(7)을 형성하는 단계; 및

(B) 상기 스코어 라인(7)에서 상기 유리 리본(33)으로부터 상기 유리 시트(13)를 분리하는 단계를 포함하고, 상기 분리 공정은 상기 스코어 라인(7)에서 레이저-스코어된 유리에 굽힘 모우멘트를 가하기 위하여 상기 스코어 라인(7)을 통해 축선을 중심으로 시트-결합 조립체(530)를 회전시키는 단계를 포함하고, 상기 시트-결합 조립체(530)는 프레임(520)과 상기 프레임(520)에 의해 지지된 복수의 리본/시트 유지 장치(예를 들면, 흡입 컵(510))를 포함하고, 상기 리본/시트 유지 장치는 상기 유리 리본(33)의 제 2 측면(502)과 적어도 결합하며;

이 경우

(i) (II) 단계 동안에, 프레임(520)에 의해 지지되는 노우징(540)이 상기 스코어 라인(7)에서 상기 유리 리본(33)의 상기 제 2 측면(502)과 결합되고,

(ii) (II) 단계 이후에, 본 발명의 방법은 상기 유리 시트(13)의 상부 엣지(690)를 노출시키기 위하여 분리된 유리 시트(13)로부터 노우징(540)을 이동시키는 단계를 포함한다.

상기 방법을 실행하기 위한 기기가 또한 개시되어 있다.

본 발명의 다양한 특징의 상기 기재에 사용된 부재 번호는 본 발명이 용이하게 파악되게 하기 위한 것으로서 본 발명을 한정하기 위한 것이 아님을 알 수 있을 것이다. 더욱 일반적으로, 상기 일반적인 설명과 아래 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 사항이고 본 발명과 본 발명의 특징의 전반적인 이해를 돕기 위한 것임을 알 수 있을 것이다.

본 발명의 부가적인 특징과 장점이 아래 상세한 설명에 설명되어 있고, 당업자라면 상기 상세한 설명으로써 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 첨부한 도면은 본 발명의 이해를 더욱 돕기 위해 제공되어 있고, 본 발명의 명세서의 일부를 이루도록 통합되어 있다. 본 발명의 도면과 명세서에 개시된 본 발명의 다양한 특징이 임의로 조합되거나 모두 조합되어 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 특정 특징의 조합이 본 발명의 부가적인 특징으로서 아래 설명되어 있다.

본 발명의 제 4 특징에 따르면, 본 발명의 제 1 특징 내지 제 3 특징 중 어느 한 특징에 따른 방법이 제공되며, 노우징이 프레임에 의해 지지된다.

본 발명의 제 5 특징에 따르면, 본 발명의 제 1 특징 내지 제 4 특징 중 어느 한 특징에 따른 방법이 제공되며, 노우징이 만곡된 횡방향 단면을 갖는다.

본 발명의 제 6 특징에 따르면, 본 발명의 제 1 특징 내지 제 5 특징 중 어느 한 특징에 따른 방법이 제공되며, 노우징은 원형의 횡방향 단면을 갖는다.

본 발명의 제 7 특징에 따르면, 본 발명의 제 1 특징 내지 제 6 특징 중 어느 한 특징에 따른 방법이 제공되며, 노우징은 스코어 라인에 평행한 축선을 중심으로 회전가능하다.

본 발명의 제 8 특징에 따르면, 본 발명의 제 1 특징 내지 제 7 특징 중 어느 한 특징에 따른 방법이 제공되며, 유리 리본이 하향인발 공정에 의해 형성된다.

본 발명의 제 9 특징에 따르면, 본 발명의 제 1 특징 내지 제 8 특징 중 어느 한 특징에 따른 방법이 제공되며, 유리 시트는 디스플레이 장치용 기판이다.

본 발명의 제 10 특징에 따르면, 본 발명의 제 2 특징 또는 제 4 특징 내지 제 9 특징 중 어느 한 특징에 따른 방법이 제공되며, 프레임이 로봇으로써 조정되고, L은 상기 로봇의 하나 이상의 작동 매개변수를 변경시킴으로써 증가된다.

본 발명의 제 11 특징에 따르면, 본 발명의 제 1 특징 내지 제 10 특징 중 어느 한 특징에 따른 방법이 제공되며, 분리된 시트의 노출된 상부를 결합하는 단계와 다음 처리 구역으로 상기 시트를 이송하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 제 12 특징에 따르면, 본 발명의 제 1 특징 내지 제 11 특징 중 어느 한 특징에 따른 방법이 제공되며, 리본/시트 유지 장치는 리본의 제 1 측면과 결합하기 위한 패드와 상기 리본의 제 2 측면과 결합하기 위한 흡입 컵을 포함하고, 상기 본 발명의 방법은 상기 흡입 컵과 결합된 리본을 이동시키도록 패드를 사용하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제 13 특징에 따르면, 본 발명의 제 1 특징 내지 제 12 특징 중 어느 한 특징에 따른 방법이 제공되며, 노우징이 횡단-리본 방향으로 평탄하다.

도 1은 레이저 스코어링 공정을 나타낸 개략적인 도면이다.
도 2는 '994 공보에 따른 레이저 스코어링 시스템을 나타낸 개략적인 도면이다.
도 3은 도 2의 캐리지의 이동을 더욱 상세하게 도시한 도면이다.
도 4는 스코어링 공정 개시 시 그리고 이후 특정 시간에서의 냉각 유체, 레이저 광 빔 및 초기 결합의 위치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 만곡된 리본과 결합된 노우징과 시트-결합 조립체를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 상기 사항으로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 5의 시트-결합 조립체, 노우징, 및 만곡된 리본의 개략적인 도면이다.
도 7은 굽힘 모우멘트를 스코어 라인에 만들기 위하여 유리 리본의 회전을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 시트-결합 조립체의 가장 근접한 리본/시트 유지 장치(특히, 이 경우, 가장 근접한 흡입 컵)와 스코어 라인 사이의 거리 변화의 효과를 나타낸 계산된 데이터의 그래프이다.
도 9는 리본이 도 7에 도시된 바와 같이 회전된 이후에 위에서 본 도 5의 시트-결합 조립체, 노우징 및 만곡된 리본의 개략적인 도면이다.
도 10은 만곡된 단면을 갖는 노우징을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 유리 리본과 결합된 이전의 통합된 노우징/시트 조정 조립체의 사시도이다.
도 12는 유리 리본과 결합된 이후의 통합된 노우징/시트 조정 조립체의 사시도이다.
도 13은 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리한 직후의 통합된 노우징/시트 조정 조립체의 사시도이다.
도 14는 로봇이 조립체와 상기 조립체에 부착된 분리된 유리 시트를 유리 리본으로부터 멀리 이동시킨 이후의 통합된 노우징/시트 조정 조립체의 사시도이다.
도 15는 조정 설비가 유리 시트를 결합할 수 있도록, 로봇이 조립체와 상기 조립체에 부착된 분리된 유리 시트를 유리 리본으로부터 멀리 이동시킨 이후의 그리고 상기 조립체의 노우징을 상기 유리 시트의 상부 엣지로부터 멀리 이동시킨 후의 통합된 노우징/시트 조정 조립체의 사시도이다.
도 16은 도 11 내지 도 15의 노우징을 보다 상세하게 도시한 측면도이다.

상기 기재한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 레이저 스코어링에 의해 만들어진 스코어 라인이 기계적 스코어링 장치에 의해 만들어진 스코어 라인과 상이한 분리 특성을 갖는다. 따라서, 기계적 스코어링 장치가 스코어 라인을 만들 때, 상기 스코어링 장치가 물리적으로 상기 스코어 라인에서의 유리 표면과 상기 유리 표면 아래의 유리를 이동시킨다. 이러한 공정은 많은 유리 파티클을 발생시키고 상기 많은 유리 파티클이 유리의 스코어 라인이나 상기 스코어 라인 근처에 파묻혀 발견되곤 한다. 이 결과, 기계적으로-스코어된 유리가 간단하게 흔들리지 않게 된다면, 임의의 굽힘력을 적용하지 않고도 기계적인 스코어 라인에서 종종 자연발생적으로 분리될 것이며, 이는 즉, 유리가 겪게 되는 물리적인 손상과 기계적 스코어링 장치에 의해 스코어 라인에서 유리에 강제로 유도된 파티클에 의한 스트레스의 결과로서 자연발생적으로 분리될 것이다.

레이저에 의해 형성된 스코어 라인이 매우 상이하다. 우선, 레이저가 유리 재료를 스코어 라인으로부터 멀리 통상적으로 이동시키지 않고 상기 스코어 라인이나 상기 스코어 라인 근처에서 유리에 삽입된 파티클을 발생시키지 않는다. 이와 달리, 레이저는 레이저 및 쿨란트 유체가 작용하는 위치에서 화학 결합을 약화시킴으로써 작동한다. 자연발생적으로 분리되기 보다는 흔들리지 않게 된다면, 레이저-스코어된 스코어 라인은 실제로 물이 화학 결합의 재성형에 관여하도록 이용가능한 특히 습한 분위기에서 깨끗하게 할 수 있다. 결론적으로, 레이저-스코어된 스코어 라인에서 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 것은 기계적으로-스코어된 스코어 라인에서 시트를 분리하는 것과 실질적으로 상이하다는 것을 알 수 있을 것이다.

특히, 시트 분리 공정 시 곡률을 갖는 유리 리본에 대해, 기계적으로-스코어된 스코어 라인에서 예전부터 성공적으로 작업된 유리 굽힘 절차가 레이저-스코어된 스코어 라인에 적용될 때 모든 다른 것들이 동일하지만 불량한 엣지 품질을 야기시킨다고 알려졌다. 실제로, 상당한 퍼센트의 최종 시트가 예를 들면 LCD용 기판처럼 의도된 목적으로 사용불가한 만큼 엣지 품질이 불량하다고 알려졌다.

본 발명의 일 특징에 따라, 레이저-스코어된 스코어 라인으로 종래의 굽힘 기술의 사용불가는 굽힘 공정을 변경함으로써 극복되어, 상기 스코어 라인을 포함한 유리 리본의 일부가 실질적으로 평탄해질 때까지 상기 레이저-스코어된 스코어 라인에서의 분리가 개시되지 않을 것이다. 실제로, 유리 스코어링 및 분리가 발생하는 위치(종종 "인발 하부", 즉 BOD(bottom of the draw)이라 함)에서, 유리 리본이 특히 예를 들면, 0.7 밀리미터 이하의 두께와, 예를 들면, 0.5 미터 이상의 큰 폭을 갖는 유리로 이루어진 리본에 대해 평탄하지 않은 횡단 인발 형상을 갖는다. 예를 들면, 리본이 상기 리본의 어느 한 면에서 오목 형태를 취할 수 있다. 또한 M자 형상이나 또는 W자 형상과 같은 보다 복잡한 형상이 가능하다.

도 5 및 도 6은 리본의 오목함이 시트-결합 조립체(530)의 프레임(520) 및 흡입 컵(510)을 마주한 경우의 구부러진 리본(33)의 경우를 도시한 도면이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 흡입 컵(510)은 노우징(540)처럼, 리본(33)의 제 2 측면(502)과 결합한다. 흡입 컵이 도 5 및 도 6의 리본/시트 유지 장치로 도시되어 있지만, 상기 유지 장치가 현 기술상 알려져 있거나 현 기술로부터 개발된 여러 다양한 구성을 가질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 도 11 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 유지 장치가 리본의 제 1 측면(501)과 결합하는 패드와, 제 2 측면과 결합하는 흡입 컵을 포함할 수 있다. 다른 한 변형예로서, 리본의 제 2 측면과 결합하는 도 11 내지 도 15에서의 흡입 컵은 패드로 대체될 수 있어, 상기 리본이 여러 쌍의 패드 사이에서 클램프되고, 상기 패드가 상기 리본의 서로의 반대쪽 면을 결합한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 분리 공정 동안에, 시트-결합 조립체(530)가 예를 들면, 산업용 로봇(700)에 의해, 스코어 라인을 통한 축선을 중심으로 산업용 로봇(700)에 의해 회전되고, 노우징(540)이 회전 정지부나 또는 지지점으로 작용한다. 도 7 뿐만 아니라 도 5 및 도 6에 있어서, 레이저-스코어된 스코어 라인이 리본의 제 1 측면(501)에 위치하는데, 이는 즉, 상기 측면이 노우징(540)이 없는 면이라는 것이고, 그리고 프레임 및 리본/시트 유지 장치(본 실시예에서는 흡입 컵)의 회전이 시계방향이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 리본이 평평하지 않기 때문에, 갭(560)이 리본의 제 2 측면(502)과 노우징(540) 사이에 존재한다.

시트-결합 조립체(530)의 회전은 스코어 라인에서 굽힘 모우멘트를 유리 리본에 가한다. 상기 굽힘 모우멘트가 상당히 클 때, 즉, 굽힘 결과로서 유리에 유도된 스트레스가 유리의 파손 스트레스를 초과할 때, 리본은 스코어 라인에서 쪼개져, 상기 리본으로부터 유리 시트가 자유롭게 된다. 굽힘 공정의 상세한 기재는 본 출원의 출원인과 출원인이 동일하고 발명자 Edward Andrewlavage, Jr.에게 허여된 미국 특허 제6,616,025호에서도 발견될 수 있으며, 상기 특허문헌의 내용은 본 발명에서 참조하기 위하여 그 내용이 전부 포함되어 있다.

처음에, 노우징에서의 리본의 비 평탄성, 예를 들면, 도 6에서 갭(560)의 존재는 레이저 스코어링으로써 관찰되는 불량한 엣지 품질과 관련되었다고 여겨지지 않는다. 그러나, 실험 및 컴퓨터 분석을 통해서, 불량한 엣지 품질을 초래하는 것은 실제로 비평탄성이라고 판정되었다. 특히, 리본이 평탄하지 않은 상태에서 시트 분리 공정이 개시된다면, 실질적인 전단 스트레스가 레이저-스코어된 스코어 라인을 따라 발달될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 유리 시트의 분리에 의해 경감될 때의 이러한 전단 스트레스는 극단의 엣지를 발생시킨다. 기계적인 스코어링을 위하여, 비교적-용이한-분리 스코어 라인이 분리 전에 발생될 수 있는 스트레스의 양, 예를 들면 전단 스트레스의 양을 제한하여, 평탄하지 않은 리본에 대해 조차도 엣지 품질이 허용가능한 범위 내에 있게 한다. 다른 한편으로, 레이저 스코어링을 위해, 비교적-어려운-분리 스코어 라인에 의해, 스트레스의 양, 예를 들면 전단 스트레스의 양이, 극단의 엣지를 만드는데 충분한 레벨로 나아가 도달할 수 있게 한다.

실험 및 컴퓨터 분석은 스코어 라인에서의 스트레스는 시트-결합 조립체의 가장 근접한 리본/시트 유지 장치(본 실시예에서 흡입 컵)와 스코어 라인 사이의 거리(L)(도 10 참조)와 관련된다는 것을 더욱 나타낸다. 특히, 유지 장치(예를 들면, 흡입 컵)의 위치 부근이나 상기 위치 위쪽의 스코어 라인의 구역에서 분리가 반드시 항상 개시한다는 것이 실험적으로 관찰되었다. 컴퓨터 분석에 의하면 상기 위치에서 스코어 라인에서의 주 스트레스의 크기가 거리(L)에 따른다는 것을 나타낸다. 이러한 효과가 도 8에 도시되어 있고, 상기 도 8에서 수직 축선은 스코어 라인에서 a.u(arbitrary unit)으로 계산된 제 1 주 스트레스를 나타내고, 수평방향 축선은 또한 a.u으로 리본의 중심으로부터의 거리를 나타낸다. 유지 장치(흡입 컵)의 내측(inboard) 엣지 및 외측(outboard) 엣지가 수직선(810 및 820)에 의해 나타나 있다. 곡선 800은 기계적인 스코어링에 적당한 L 값에 대한 기준선 계산된 스트레스 분포를 나타내는 한편, 곡선(801 및 802)은 각각 대략적으로 25%만큼 L을 증가시킨 효과와 감소시킨 효과를 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, L을 증가시키는 것은 스코어 라인(곡선 802)에서 스트레스를 감소시키는 한편, L을 감소시키는 것은 스트레스(곡선 801)를 증가시킨다.

이러한 분석으로부터, 가장 근접한 리본/시트 유지 장치를 스코어 라인으로부터 더욱 멀리 이동시킴으로써, 상기 스코어 라인에서 발생된 스트레스의 크기가 감소될 수 있다는 것을 알 수 있다. 이 결과, 상기와 같은 구성은 유리 시트의 분리가 개시되기 전에 시트-결합 조립체가 스코어 라인에 대해 더욱 회전될 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 회전에 의해 리본이 노우징에 대해 평탄화되기 때문에, 특히, 회전이 많으면 많을수록 더욱 평탄화되기 때문에, L을 증가시킴으로서 발생된 감소된 스트레스에 의해 시트-결합 조립체의 회전은 분리가 개시되기 이전에 노우징에 대해 리본을 실질적으로 완전하게 평탄화하도록 충분히 클 수 있다.

시트-결합 조립체의 회전과 관련된 이러한 평탄화 효과가 도 9에 도시되어 있고, 상기 도 9는 도 6과 비교하여, 갭(560)이 회전 결과로서 실질적으로 감소된다. 더욱 회전하여 유리가 노우징과 접촉하게 되고 이에 따라 상기 유리는 요구되는 실질적으로 완전하게 평탄화된 구성을 갖는다. 여하튼, 즉, L을 증가시킴으로써, 회전에 의해 야기된 스트레스가 최종적으로 유리의 파괴 스트레스를 초과할 때, 리본이 사전에 노우징에 대해 평평하게 될 것이고 이에 따라 실질적인 양의 전단 스트레스가 발생하지 않을 것이다. 실질적인 양의 전단 스트레스 없이, 유리 시트의 엣지가 극단이 아니며, 원하는 결과를 얻는다.

레이저-스코어된 유리 리본으로부터 만들어진 유리 시트의 엣지 품질을 향상시키기 위한 이러한 접근법은 횡단-리본 방향에서 평평하게 되는 노우징에 따라 결정된다. 그러나, 또한 실질적으로 단일선을 따라 노우징과 리본의 제 2 측면 사이에서 접촉되는 만곡된 횡방향 단면을 노우징이 가진다면, 엣지 품질이 더욱 향상될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 만곡된 노우징이 도 10에 도시되어 있다. 상기 도 10에 있어서, 부재 번호 570은 시트-결합 조립체(530)의 회전 방향을 나타낸다. 만곡된 노우징이 스코어 라인에 평행한 축선을 중심으로 회전가능하거나 고정될 수 있다. 다양한 재료가 노우징에 사용될 수 있으며, 실리콘 고무가 재료로서는 적당하다. 이와 유사하게, 만곡된 노우징은 다양한 곡률을 가질 수 있다. 예를 들면, 50 밀리미터의 직경은 원형의 횡방향 단면을 갖는 노우징에 대해 적당하다고 알려졌다. 만곡된 횡방향 단면을 갖는 노우징이 엣지 품질을 향상시킬지라도, 본 발명의 평탄화 특성이 여러 단면 형상, 예를 들면, 필요하다면 직사각형 형상을 갖는 노우징으로써 실시될 수 있다.

실제로, 허용가능한 엣지 품질을 초래하는 가장 근접한 리본/시트 유지 장치와 스코어 라인 사이의 거리(L)는 충분한 양만큼 분리가 지연될 때까지 L을 증가시키고 갭(560)을 관찰함으로써 결정되어, 상기 갭이 폐쇄될 수 있고, 분리가 개시되기 전에 유리 리본의 측면(502)이 노우징과 접촉할 수 있다. 선택적으로, 뾰족한 엣지의 발생이 필요한 레벨로 감소될 때까지, 예를 들면, 뾰족한 엣지가 필요 없을 때까지 L이 증가하는 상태에서 엣지 품질 자체는 상기 L이 충분히 클 때를 결정하기 위한 매개변수로 사용될 수 있다. 어느 한 경우에 있어서, 특히 시트-결합 조립체는 L의 변화가 로봇의 하나 이상의 작동 매개변수를 변경시킴으로써 달성될 수 있는 산업용 로봇에 의해 조정될 때, 상기 L의 조정은 수월해진다.

L이 보다 길다는 것은 분리가 발생하기 전에 시트-결합 조립체(530)가 스코어 라인에 대해 반드시 더욱 회전하여야 한다는 것을 의미하기 때문에 리본(33)의 이동율이 상 한계에 있을 때 얼마나 많은 L이 증가될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 주어진 회전율(예를 들면, 유리의 탄성 특성을 감안한 회전율)에 대하여, 시트-결합 조립체(530)를 회전시키는 것은 보다 더 시간이 걸릴 것이고 이에 따라 어느 시점에서는, 분리 공정이 리본의 생산율을 떨어뜨릴 것이다. 그러나, 실제로, L이 극단의 엣지 문제점을 제거하는 한편 리본의 이동율을 용이하게 계속 유지하는 레벨로 증가 될 수 있다고 알려졌다.

도 11 내지 도 16은 레이저-스코어된 스코어 라인에서 유리 리본으로부터 분리된 유리 시트의 엣지 품질을 향상시키기 위한 방법을 실시하는 기기의 실시예를 도시한 도면이다. 이러한 기기는 또한 본 발명의 또 다른 특징을 나타내고 있으며 본 발명에서 노우징이 (1) 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 굽힘 모우멘트를 가하고, (2) 상기 유리 리본으로부터 분리된 유리 시트를 이동시키고, 그리고 (3) 상기 분리된 시트를 상기 시트 상부와 결합되는 이송 설비로 이송시키는 시트 조정 설비와 통합된다. 이러한 통합된 노우징/시트 조정 조립체는 비용을 감소시키고 인발 하부에서의 설비의 설치를 간략화시킨다.

리본 굽힘 공정용 피봇(지지점)으로 사용하는 것 외에도, 통합된 조립체의 노우징이 또한 초기 결함의 형성(도 4에서 부재 번호 23 참조)용 뒤판(backing)으로 사용될 수 있거나, 또는 레이저 스코어링이 아닌 기계적인 스코어링이 실시되는 경우에 모든 스코어링 공정용 뒤판으로 사용될 수 있다. 시트 분리를 위한 지지점이 아닌, 즉 기계적인 스코어링 횡단 리본의 전체 폭에 대한 뒤판이 아닌, 초기 결함 형성을 위해서만 노우징이 사용될 때, 조립체의 노우징이 상기 리본의 전체 폭을 가로질러 뻗어있을 필요는 없으나 초기 결함을 만들도록 충분히 길 필요가 있다.

도 11 내지 도 16의 통합된 조립체가 산업용 로봇에 의해 조정될 수 있고, 상기 조립체가 예를 들면, 기기의 공칭 중앙부(670)에서 로봇에 부착될 수 있다. 조립체가 도 15에 도시된 바와 같은 노우징의 상하에서 진공 포트(620)를 포함하여, 유리 시트가 유리 리본으로부터 분리될 때 발생된 유리 파편을 모은다. 진공 포트가 진공 플레넘(630, plenum)을 통해 진공 시스템(도시 생략)과 연결될 수 있다. 또한 통합된 조립체는 일단 분리되면 분리된 시트가 이동하는 리본으로부터 멀리 자동적으로 강하할 수 있게 하기 위해 상기 기재된 미국 특허 제6,616,025호에 기재된 타입의 연결기 조립체(650)를 포함할 수 있다.

상기 기재한 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 조립체가 흡입 컵과 클램핑 패드를 사용하는 시트 클램핑 유닛(660)을 사용할 수 있고, 상기 흡입 컵은 유리 리본의 제 2 측면(502)과 결합하고, 상기 클램핑 패드는 상기 유리 리본의 제 1 측면(501)과 결합한다. 클램핑 패드가 공압식 실린더(680)를 사용하여 리본에 대해 이동된다. 실제로, 흡입 컵이 리본의 제 2 측면 근방으로 이동될 수 있고 이후 클램핑 패드가 시트를 흡입 컵에 대해 가압하도록 사용될 수 있다. 흡입 컵과 클램핑 패드의 이러한 조합이 유지 용량을 증대시키고, 처리 영역대(process window)를 넓히며, 예를 들면, 설비를 인발 하부에서 크고 비스듬한 구부러짐을 나타내는 리본으로 사용될 수 있게 하고, 그리고 흡입 컵 소비를 감소시킬 수 있다. 노우징과 같은 것으로써, 패드 및 흡입 컵이 예를 들면, 실리콘 고무를 포함한 다양한 재료로 이루어질 수 있다.

통합된 노우징/시트 조정 조립체는 또한 시트 클램핑 유닛에 의해 형성된 평면의 내외측으로, 즉, 리본이 시트 클램핑 유닛으로써 결합될 때 유리 리본의 제 2 측면의 공칭 평면의 내외측으로 노우징을 이동시키기 위한 공기 실린더(640)를 포함한다. 특히, 노우징이 기계적인 스코어링 및 시트 분리 동안 리본을 지지할 때 상기 평면에 있을 필요가 있지만, 상기 시트를 후속 조정 설비로 이동시키는 동안에 상기 시트의 상부 엣지를 노출시키는 평면 외측에 있을 필요가 있다. 조정 설비의 펼쳐진 구성(도 11 내지 도 14 참조)에 있어서, 공기 실린더가 노우징을 평면으로 이동시키는 한편, 상기 조정 설비의 후퇴된 구성(도 15 참조)에 있어서, 공기 실린더가 상부 엣지(690)를 노출시키도록 상기 평면 외측으로 상기 노우징을 이동시킨다. 도 11 내지 도 15에 도시된 것과 다른 결합이 물론, 2개의 위치 사이에서 노우징 부재를 이동시키도록 사용될 수 있으며, 예를 들면, 서보모터가 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다.

이동하는 리본으로부터 시트를 분리하는 동안에 통합된 노우징/시트 조정 조립체의 대표적인 이동이 도 11 내지 도 15에 도시되어 있다. 도 11은 리본과의 결합 이전의 조립체를 도시한 도면이고, 도 12는 결합 직후의 조립체를 도시한 도면이다. 로봇이 일단 리본과 결합되면, 초기 결함이 형성되고 레이저 스코어링이 행해짐에 따라 상기 로봇이 조립체를 상기 리본의 속도로 하향이동시킨다. 이에 따라, 로봇이 스코어 라인을 중심으로(또는 이와 동등하게 노우징의 선단 엣지를 중심으로) 조립체를 회전시켜서 먼저 리본을 상기 노우징에 대해 평탄하게 하고 이후 리본으로부터 시트를 분리한다. 도 13은 유리 시트를 리본으로부터 분리한 직후의 시스템의 최종 구성을 도시한 도면이다. 이에 따라, 도 14에 도시된 바와 같이, 로봇이 조립체와, 유리 리본으로부터 분리된 유리 시트를 이동시킨다. 결국, 도 15에 있어서, 공압식 실린더(640)가 시트의 상부 엣지로부터 멀리 노우징을 이동시켜서, 후속 조정 설비가 상부로부터 시트를 결합할 수 있다. 로봇이 이후 도 11에서의 위치로 조립체를 복귀시키고 공정이 다음 유리 시트에 대해 반복된다.

당업자라면 상기 기재된 사항으로부터 본 발명에 대한 여러 변경이 본 발명의 범주 및 사상의 범위 내에서 행해질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 아래 기재된 청구범위는 상기 기재된 본 발명의 실시예, 이러한 실시예의 변형 실시예 및 특정 실시예를 포함함을 알 수 있을 것이다.

Claims (20)

1. 유리 시트 제조 방법으로서,
   (I) 제 1 측면과 제 2 측면을 갖는 유리 리본을 형성하는 단계; 및
   (II) 상기 유리 리본으로부터 복수의 유리 시트를 형성하는 단계를 포함하고,
   각각의 상기 유리 시트는 공정으로 만들어지는데,
   이러한 공정은:
   (A) 레이저를 사용하여 상기 유리 리본의 상기 제 1 측면에 스코어 라인을 형성하는 단계; 및
   (B) 상기 스코어 라인에서 횡단-리본 방향으로 상기 유리 리본을 평탄화하는 단계와 상기 스코어 라인에서 상기 유리 리본으로부터 상기 유리 시트를 분리하는 단계를 포함하고,
   상기 평탄화하는 단계와 상기 분리하는 단계는 상기 스코어 라인에서 굽힘 모우멘트를 레이저-스코어된 유리에 가하기 위하여 상기 스코어 라인을 통한 축선을 중심으로 시트-결합 조립체를 회전시키는 단계를 포함하고, 상기 시트-결합 조립체는 프레임과 상기 프레임에 의해 지지된 복수의 리본/시트 유지 장치를 포함하고, 상기 리본/시트 유지 장치는 상기 유리 리본의 상기 제 2 측면과 적어도 결합되고;
   이 경우,
   (i) (II) 단계 동안에, 상기 프레임에 의해 지지된 노우징이 상기 스코어 라인에서 상기 유리 리본의 상기 제 2 측면과 결합하고,
   (ii) (II) 단계 이후에, 상기 유리 시트 제조 방법은 상기 유리 시트의 상부 엣지를 노출시키도록 분리된 유리 시트로부터 멀리 상기 노우징을 이동시키는 단계를 포함하는 유리 시트 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 노우징은 만곡된 횡방향 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 유리 시트 제조 방법.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 노우징은 상기 스코어 라인에 평행한 축선을 중심으로 회전가능한 것을 특징으로 하는 유리 시트 제조 방법.
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