KR102342482B1 - 유리 제조 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

유리 제조 프로세스에서 하류측 장소에서 용융 재료의 유량을 제어하는 방법은 용융 재료의 유동 방향에 대해 하류측 장소로부터 상류측에 위치된 상류측 장소에서 용융 재료를 복수의 돌기를 포함하는 샤프트로 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 샤프트의 토크를 측정하는 단계, 상류측 장소에서 용융 재료의 레벨을 측정하는 단계, 및 측정된 토크 및 측정된 레벨에 기초하여 상류측 장소에서 용융 재료의 점도를 계산하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 게다가, 방법은 계산된 점도에 기초하여 유량을 추정하는 단계, 및 추정된 유량에 기초하여 하류측 장소에서 유량을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

유리 제조 장치 및 방법
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 그 내용이 본 명세서에 이하에 완전히 설명된 것처럼 그대로 참조로서 의지되어 있고 합체되어 있는, 2016년 8월 24일 출원된 미국 가출원 제62/378,950호의 우선권의 이익을 청구한다.
분야
본 개시내용은 일반적으로 용융 재료의 유량을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 유리 제조 프로세스를 포함하는 유리 제조 장치 내의 하류측 장소에서 용융 재료의 유량을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
유리 제조 프로세스를 포함하는 유리 제조 장치에서 유리를 제조하는 것이 공지되어 있다. 유리 제조 프로세스에서 용융 재료의 유량을 제어하는 것이 또한 공지되어 있다.
이하에는 상세한 설명에 설명된 몇몇 예시적인 실시예의 기본 이해를 제공하기 위해 본 개시내용의 개략화된 요약을 제시한다.
몇몇 실시예에서, 유리 제조 프로세스에서 하류측 장소에서 용융 재료의 유량을 제어하는 방법은 용융 재료의 유동 방향에 대해 하류측 장소로부터 상류측에 위치된 상류측 장소에서 용융 재료를 복수의 돌기를 포함하는 샤프트로 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 샤프트의 토크를 측정하는 단계, 상류측 장소에서 용융 재료의 레벨을 측정하는 단계, 및 측정된 토크 및 측정된 레벨에 기초하여 상류측 장소에서 용융 재료의 점도를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 계산된 점도에 기초하여 유량을 추정하는 단계, 및 추정된 유량에 기초하여 하류측 장소에서 유량을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 유량을 제어하는 단계는 추정된 유량을 미리결정된 유량에 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 유량을 제어하는 단계는 추정된 유량에 기초하여, 상류측 장소와 하류측 장소 사이에 위치된 중류측 장소에서 용융 재료의 온도를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 중류측 장소에서 용융 재료의 온도를 조정하는 단계는 하류측 장소에서 용융 재료의 유량을 조정할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 중류측 장소에서 용융 재료의 온도를 조정하는 단계는 하류측 장소에서 용융 재료의 조정된 유량을 제공할 수 있고, 방법은 조정된 유량에서 용융 재료로부터 유리 리본을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 용융 재료의 레벨을 측정하는 단계는 샤프트의 길이에 대한 용융 재료의 높이를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 샤프트의 토크를 측정하는 단계는 샤프트에 장착된 회전자를 고정자에 대해 회전하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 고정자는 회전자에 물리적으로 접촉하지 않고 회전자로부터 신호를 수신하도록 위치될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 회전자는 2개의 전기 비전도성 커넥터 사이에서 샤프트에 장착될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 회전자는 더블-플렉스 커플러가 회전자와 복수의 돌기 사이에 위치된 상태로 샤프트에 장착될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 유리 제조 프로세스에서 하류측 장소에서 용융 재료의 유량을 제어하는 방법은 유량에서 용융 재료로부터 유리 리본을 형성하는 단계 및 유리 리본이 형성되는 용융 재료의 유량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 용융 재료의 유동 방향에 대해 하류측 장소로부터 상류측에 위치된 상류측 장소에서 용융 재료의 점도를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 계산된 점도와 계산된 유량에 기초하여 유량을 추정하는 단계 및 추정된 유량에 기초하여 하류측 장소에서 용융 재료의 유량을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 유리 리본이 형성된 용융 재료의 유량을 계산하는 단계는 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 단계 및 유리 시트의 중량을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 유량을 추정하는 단계는 계산된 점도에 기초하여 제1 유량을 추정하는 단계 및 계산된 유량에 기초하여 제2 유량을 추정하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 유량을 제어하는 단계는 제1 추정된 유량 및 제2 추정된 유량을 미리결정된 유량에 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 유량을 제어하는 단계는 제1 추정된 유량 및 제2 추정된 유량에 기초하여 상류측 장소와 하류측 장소 사이에 위치된 중류측 장소에서 용융 재료의 온도를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 중류측 장소에서 용융 재료의 온도를 조정하는 단계는 제1 추정된 유량에 기초하는 제1 온도 조정 및 제2 추정된 유량에 기초하는 제2 온도 조정을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 온도 조정 및 제2 온도 조정은 유리 제조 프로세스 중에 상이한 시간에 수행될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 온도 조정 및 제2 온도 조정은 하류측 장소에서 용융 재료의 유량을 조정할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 온도 조정 및 제2 온도 조정은 하류측 장소에서 용융 재료의 조정된 유량을 제공할 수 있고, 방법은 조정된 유량에서 용융 재료로부터 유리 리본을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 방법은 상류측 장소에서 용융 재료를 복수의 돌기를 포함하는 샤프트로 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 샤프트의 토크를 측정하는 단계, 상류측 장소에서 용융 재료의 레벨을 측정하는 단계, 및 측정된 토크 및 측정된 레벨에 기초하여 상류측 장소에서 용융 재료의 점도를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 용융 재료의 레벨을 측정하는 단계는 샤프트의 길이에 대한 용융 재료의 높이를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 샤프트의 토크를 측정하는 단계는 샤프트에 장착된 회전자를 고정자에 대해 회전하는 단계를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 고정자는 회전자에 물리적으로 접촉하지 않고 회전자로부터 신호를 수신하도록 위치될 수 있다.
상기 실시예는 예시적이고, 본 개시내용의 범주로부터 벗어나지 않고 단독으로 또는 본 명세서에 제공된 임의의 하나 이상의 실시예와 임의의 조합으로 제공될 수 있다. 더욱이, 상기 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명의 모두는 본 개시내용의 실시예를 제시하고, 이들이 설명되고 청구된 바와 같은 실시예의 성질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 프레임워크를 제공하도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 첨부 도면은 실시예의 추가의 이해를 제공하도록 포함된 것이고, 이 명세서에 합체되어 그 부분을 구성한다. 도면은 본 개시내용의 다양한 실시예를 도시하고 있고, 명세서와 함께 본 발명의 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.
본 개시내용의 이들 및 다른 특징, 실시예 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 숙독할 때 더 이해될 수 있다.
도 1은 본 명세서에 개시된 실시예에 따른 예시적인 유리 제조 장치의 개략도를 도시하고 있다.
도 2는 용융 재료의 유량을 제어하는 방법을 포함하는 도 1의 유리 제조 장치의 대표부의 개략도를 도시하고 있다.
도 3은 예시적인 토크 센서를 포함하는 도 2의 도면 부호 3에 의해 식별된 유리 제조 장치의 영역의 개략도를 도시하고 있다.
방법이 이제 본 개시내용의 예시적인 실시예가 도시되어 있는 첨부 도면을 참조하여 이하에 더 완전히 설명될 것이다. 가능할 때마다, 동일한 도면 부호가 도면 전체에 걸쳐 사용되어 동일한 또는 유사한 부분을 나타낸다. 그러나, 본 개시내용은 다수의 상이한 형태로 구체화될 수도 있고 본 명세서에 설명된 실시예에 한정된 것으로서 해석되어서는 안된다.
유리 시트는 통상적으로 용융 재료를 성형체로 유동함으로써 제조되고, 여기서 유리 리본이 플로트(float), 슬롯 드로우(slot draw), 다운-드로우(down-draw), 퓨전 다운-드로우(fusion down-draw), 업-드로우(up-draw), 프레스 롤(press roll) 또는 임의의 다른 성형 프로세스를 포함하는 다양한 리본 성형 프로세스에 의해 형성될 수도 있다. 이들 프로세스 중 임의의 것으로부터 유리 리본은 이어서 이후에 분할되어, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 디스플레이 용례, 조명 용례, 광 발전 용례 또는 고품질 유리 시트의 사용으로부터 이익을 얻는 임의의 다른 용례를 포함하는 원하는 용례로 추가의 가공을 위해 적합한 하나 이상의 유리 시트를 제공할 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 유리 시트는 액정 디스플레이(LCDs), 전기영동 디스플레이(EPD), 유기 발광 다이오드 디스플레이(OLEDs), 플라즈마 디스플레이 패널(PDPs) 등을 포함하는, 다양한 디스플레이 용례에 사용될 수 있다.
도 1은 유리 리본(103)을 가공하고, 제조하고, 형성하기 위한 예시적인 유리 제조 장치(101)를 개략적으로 도시하고 있다. 유리 제조 장치(101)는, 몇몇 실시예에서 본 명세서에 개시된 유리 제조 장치(101)의 특징들 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있는 유리 제조 프로세스(100)를 제공하도록 동작할 수 있다. 예시의 목적으로, 유리 제조 장치(101) 및 유리 제조 프로세스(100)는 퓨전 다운-드로우 장치 및 프로세스로서 예시되어 있지만, 업-드로우, 플로트, 프레스 롤링, 슬롯 드로우 등을 포함하는 다른 유리 제조 장치 및/또는 유리 제조 프로세스가 몇몇 실시예에서 제공될 수도 있다. 도시된 바와 같이, 유리 제조 장치(101)는 저장빈(storage bin)(109)으로부터 배치 재료(batch material)(107)를 수용하도록 배향된 용융 용기(105)를 포함할 수 있다. 배치 재료(107)는 모터(113)에 의해 동력구동되는 배치 전달 디바이스(batch delivery device)(111)에 의해 도입될 수 있다. 선택적인 제어기(115)가, 화살표(117)에 의해 지시된 바와 같이, 배치 전달 디바이스(111)가 원하는 양의 배치 재료(107)를 용융 용기(105) 내로 도입할 수 있도록 모터(113)를 작동하도록 동작될 수 있다. 유리 용융 프로브(119)가 수직관(standpipe)(123) 내의 용융 재료(121)의 레벨을 측정하고 측정된 정보를 통신 라인(125)을 경유하여 제어기(115)에 통신하는데 사용될 수 있다.
유리 제조 장치(101)는 용융 재료(121)의 유동 방향에 대해 용융 용기(105)로부터 하류측에 위치되고 제1 연결 도관(129)을 경유하여 용융 용기(105)에 결합된 청징 용기(fining vessel)(127)를 또한 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 용융 재료(121)는 용융 용기(105)로부터 제1 연결 도관(129)을 경유하여 청징 용기(127)에 중력 이송될 수도 있다. 예를 들어, 중력은 용융 용기(105)로부터 청징 용기(127)로 제1 연결 도관(129)의 내부 경로를 통해 용융 재료(121)를 구동할 수도 있다. 청징 용기(127) 내에서, 기포는 다양한 기술에 의해 용융 재료(121)로부터 제거될 수도 있다.
유리 제조 장치(101)는 용융 재료(121)의 유동 방향에 대해 청징 용기(127)로부터 하류측에 위치될 수도 있는 혼합 챔버(131)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 혼합 챔버(131)는 혼합 챔버(131) 내에서 용융 재료(121)를 혼합하기 위한 복수의 돌기(151)(예를 들어, 교반 블레이드)를 포함하는 샤프트(150)를 포함할 수 있다. 혼합 챔버(131)는 용융 재료(121)의 균질한 조성을 제공하여, 이에 의해 청징 용기(127)를 나오는 용융 재료(121) 내에 그렇지 않으면 존재할 수도 있는 불균질부를 감소하거나 제거하는데 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 청징 용기(127)는 제2 연결 도관(135)을 경유하여 혼합 챔버(131)에 결합될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 용융 재료(121)는 청징 용기(127)로부터 제2 연결 도관(135)을 경유하여 혼합 챔버(131)에 중력 이송될 수도 있다. 예를 들어, 중력은 청징 용기(127)로부터 혼합 챔버(131)로 제2 연결 도관(135)의 내부 경로를 통해 용융 재료(121)를 구동할 수도 있다.
유리 제조 장치(101)는 용융 재료(121)의 유동 방향에 대해 혼합 챔버(131)로부터 하류측에 위치될 수도 있는 전달 용기(133)를 더 포함할 수 있다. 전달 용기(133)는 유리 성형기(140) 내로 이송될 용융 재료(121)를 조정할 수 있다. 예를 들어, 전달 용기(133)는 용융 재료(121)의 일관적인 유동을 조정하여 유리 성형기(140)에 제공하기 위한 어큐뮬레이터 및/또는 유동 제어기로서 기능할 수 있다. 도시된 바와 같이, 혼합 챔버(131)는 제3 연결 도관(137)을 경유하여 전달 용기(133)에 결합될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 용융 재료(121)는 혼합 챔버(131)로부터 제3 연결 도관(137)을 경유하여 전달 용기(133)에 중력 이송될 수도 있다. 예를 들어, 중력은 혼합 챔버(131)로부터 전달 용기(133)로 제3 연결 도관(137)의 내부 경로를 통해 용융 재료(121)를 구동할 수도 있다.
또한 도시된 바와 같이, 전달 파이프(139)가 유리 제조 장치(101)의 유리 성형기(140)로 용융 재료(121)를 전달하도록 위치될 수 있다. 유리 성형기(140)는 성형 용기(143)의 하부 에지(예를 들어, 루트(145))로부터 유리 리본(103) 내로 용융 재료(121)를 드로잉할 수도 있다. 예시된 실시예에서, 성형 용기(143)는 전달 용기(133)의 전달 파이프(139)로부터 용융 재료(121)를 수용하도록 배향된 입구(141)를 구비할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 성형 용기(143)는 입구(141)로부터 용융 재료(121)를 수용하도록 배향된 홈(trough)을 포함할 수 있다. 성형 용기(143)는 성형 웨지의 대향 단부들 사이로 연장하고 루트(145)에서 결합하는 한 쌍의 하향으로 경사진 수렴면부를 포함하는 성형 웨지를 더 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 용융 재료(121)는 입구(141)로부터 성형 용기(143)의 홈 내로 유동할 수 있다. 용융 재료(121)는 이어서 대응 둑(weir) 위로 그리고 대응 둑의 외부면 위로 하향으로 동시에 유동함으로써 홈으로부터 오버플로우할 수 있다. 용융 재료(121)의 각각의 스트림은 이어서 성형 웨지의 하향 경사진 수렴면부를 따라 유동하여 성형 용기(143)의 루트(145)로부터 드로잉 제거되고, 여기서 유동은 수렴하여 유리 리본(103) 내로 융합한다. 유리 리본(103)은 이어서 유리 리본(103)의 제1 수직 에지(147a)와 유리 리본(103)의 제2 수직 에지(147b) 사이로 연장하는 유리 리본(103)의 폭("W")을 갖고 루트(145)로부터 융합 드로잉 제거될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 유리 리본(103)의 제1 주표면과 대향하는 제2 주표면 사이에 형성된 유리 리본(103)의 두께는, 예를 들어, 약 40 마이크로미터(㎛) 내지 약 3 밀리미터 (mm), 예를 들어, 약 40 마이크로미터 내지 약 2 밀리미터, 예를 들어, 약 40 마이크로미터 내지 약 1 밀리미터, 예를 들어, 약 40 마이크로미터 내지 약 내지 약 0.5 밀리미터, 예를 들어, 약 40 마이크로미터 내지 약 400 마이크로미터, 예를 들어, 약 40 마이크로미터 내지 약 300 마이크로미터, 예를 들어, 약 40 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터, 예를 들어, 약 40 마이크로미터 내지 약 100 마이크로미터, 또는, 예를 들어, 약 40 마이크로미터일 수 있지만, 다른 실시예에서 다른 두께가 제공될 수도 있다. 게다가, 유리 리본(103)은 이들에 한정되는 것은 아니지만, 세라믹, 유리-세라믹, 소다-석회 유리, 보로실리케이트 유리, 알루미노-보로실리케이트 유리, 알칼리-함유 유리, 무알칼리 유리, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 다양한 조성물을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 유리 제조 장치(101)는 유리 분리기(149)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 유리 분리기(149)는 유리 성형기(140)로부터 하류측에 위치되고 유리 리본(103)으로부터 유리 시트(104)를 분리하도록 배향될 수 있다. 다양한 유리 분리기(149)가 본 개시내용의 실시예에서 제공될 수도 있다. 예를 들어, 스코어 라인을 따라 유리 리본(103)을 스코어링하고 이어서 파단할 수 있는 이동식 앤빌 기계(traveling anvil machine)가 제공될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 유리 분리기(149)는 유리 리본(103)의 제1 수직 에지(147a)와 유리 리본(103)의 제2 수직 에지(147b) 사이의 유리 리본(103)의 폭("W")에 평행한 분리 경로를 따라 유리 리본(103)으로부터 유리 시트(104)를 분리하도록 동작할 수 있는 레이저, 스크라이브, 도구, 로봇 등을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 개시내용에 있어서, 상류측 장소(201), 중류측 장소(202), 및 하류측 장소(203)는 용융 재료(121)의 유동 방향에 대해 유리 제조 장치(101)의 다양한 영역을 식별하는데 사용된다. 상류측 장소(201), 중류측 장소(202), 및 하류측 장소(203)는 특정 영역에 위치될 수 있는 유리 제조 장치(101)의 대응 구성요소 뿐만 아니라 그 특정 영역에서 발생할 수 있는 유리 제조 프로세스(100)의 대응 프로세스를 포함할 수 있다. 상류측 장소(201), 중류측 장소(202), 및 하류측 장소(203)의 상대 공간 장소의 도시는 도식적 표현을 위한 것이고, 달리 주지되지 않으면, 장소의 공간적 위치의 한정을 부여하도록 의도된 것은 아니다. 이에 따라, 용어 상류측, 중류측, 및 하류측은, 용융 재료(121)가 상류측 장소(201)로부터, 중류측 장소(202)로, 그리고 하류측 장소(203)로 유리 제조 장치(101)를 통해 이동할 때, 유리 제조 프로세스(100) 내의 프로세스 장소에 대해 해석되어야 한다. 즉, 하류측 장소(203)는 용융 재료(121)의 유동 방향에 대해 상류측 장소(201)의 하류측에 위치되고, 중류측 장소(202)는 용융 재료(121)의 방향에 대해 상류측 장소(201)와 하류측 장소(203) 사이에 위치된다.
따라서, 상류측 장소(201)에서 임의의 하나 이상의 프로세스는 중류측 장소(202)에서 임의의 하나 이상의 프로세스에 앞서 그리고 하류측 장소(203)에서 임의의 하나 이상의 프로세스에 앞서 발생할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 마찬가지로, 하류측 장소(203)에서 임의의 하나 이상의 프로세스는 상류측 장소(201)에서 임의의 하나 이상의 프로세스 후에 그리고 중류측에서 임의의 하나 이상의 프로세스 후에 발생할 수 있다. 유사하게, 중류측 장소(202)에서 임의의 하나 이상의 프로세스는 상류측 장소(201)에서 임의의 하나 이상의 프로세스 후에 그리고 하류측 장소(203)에서 임의의 하나 이상의 프로세스 전에 발생할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 유리 리본(103)은 유리 제조 프로세스(100)에서 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 표현하는, 단위 시간당 형성된 유리의 질량 또는 중량에 대응하는 비율로 형성될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 유리 성형기(140)로부터 유동하고(예를 들어, 성형 용기(143)의 루트(145)로부터 유동함) 유리 리본(103)으로 성형되는 용융 재료(121)의 유량은 유리 제조 프로세스(100)에서 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 규정할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 인자가 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량에 기여할 수도 있다. 예를 들어, 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량은 용융 재료(121)의 점도에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 게다가, 용융 재료(121)의 점도는 용융 재료(121)의 온도 뿐만 아니라 용융 재료(121)의 재료 조성에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 저점성 용융 재료(121)는 예를 들어, 고점성 용융 재료(121)보다 하류측 장소(203)에서 더 높은 용융 재료(121)의 유량을 제공할 수 있고, 이 고점성 용융 재료는 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 비교적 더 낮은 유량을 제공할 수 있다. 이에 따라, 용융 재료(121)의 점도를 제어함으로써, 본 개시내용의 특징부들은 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 제어할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 유리 제조 프로세스(100)에서 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 제어하는 것은 유리 리본(103)의 특성을 제어할 수 있다. 예를 들어, 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 제어하는 것은 유리 리본(103)의 두께, 유리 리본(103)의 폭("W"), 유리 리본(103)의 폭("W")을 가로지르는 두께의 편차, 유리 리본(103)의 온도, 유리 리본(103) 내의 응력, 유리 리본(103)의 광학 품질, 뿐만 아니라 유리 리본(103)의 다른 파라미터 및 속성 중 임의의 하나 이상을 제어할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 소정 시간 기간에 걸친 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 일관적인(예를 들어, 일정한) 유량은 예를 들어, 동일한 시간 기간에 걸쳐 비일관적인(예를 들어, 변동하는, 변화하는) 유량에서 유동하는 용융 재료(121)로 형성된 유리 리본(103)보다 적은 응력 집중을 포함하는 균일한 두께를 갖는 유리 리본(103)을 제공할 수 있다. 이에 따라, 몇몇 실시예에서, 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량의 변화는 유리 리본(103)의 품질 특성에 영향을 미칠 수 있고, 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 제어하는 것은 유리 리본(103)의 바람직하지 않은 특성을 감소시키고 유리 리본(103)의 품질을 향상시킬 수 있다.
더욱이, 용융 재료(121)의 유량의 가변성은 유량 자체가 증가함에 따라 증가할 수 있는 것이 관찰되었다. 즉, 비교적 더 낮은 유량에 대해, 유량의 가변성은 더 적은 것으로 관찰되었고, 반면에 비교적 더 높은 유량에 대해, 유량의 가변성은 더 큰 것으로 관찰되었다. 따라서, 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량의 더 큰 가변성은 유리 리본(103)의 두께, 유리 리본(103)의 폭("W"), 유리 리본(103)의 폭("W")을 가로지르는 두께의 편차, 유리 리본(103)의 온도, 유리 리본(103) 내의 응력, 유리 리본(103)의 광학 품질, 뿐만 아니라 유리 리본(103)의 다른 파라미터 및 속성 중 임의의 하나 이상의 더 큰 가변성을 유발할 수 있기 때문에, 더 높은 유량은 이 상관성을 악화시킬 수 있고, 본 발명을 위해 제공된 제어 없이, 점점 더 열악한 품질의 유리 리본(103)을 생성할 수 있다. 이에 따라, 유량에서 제조된 유리 리본(103)의 품질을 향상시키는 것에 추가하여, 본 개시내용의 특징부들은 유리 제조 프로세스(100)의 더 높은(예를 들어, 증가된) 유량을 제공하기 위해 유리 제조 장치(101)에 또한 채용될 수 있다. 증가된 유량은 상당한 시간에 걸쳐 유리 리본(103)의 더 높은 출력을 생성할 수 있고, 따라서 비용을 감소시키고 프로세스 효율을 향상시킨다.
몇몇 실시예에서, 유리 제조 프로세스(100)에서 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 제어하는 방법은 하류측 장소(203)로부터 상류측에 위치된 상류측 장소(201)에서(예를 들어, 혼합 챔버(131) 내에서) 복수의 돌기(151)를 포함하는 샤프트(150)로 용융 재료(121)를 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3은 혼합 챔버(131)를 포함하는 도 2에서 도면 부호 3에 의해 식별되어 있는 유리 제조 장치(101)의 상류측 장소(201)의 부분을 개략적으로 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 유리 제조 장치(101)는 예시적인 토크 센서(220) 및 예시적인 레벨 센서(230)를 포함할 수 있다. 토크 센서(220)는 회전자(219) 및 고정자(218)를 포함할 수 있고, 회전자(219)는 고정자(218)에 대해 이동하도록 구성될 수 있다. 고정자(218)에 대한 회전자(219)의 상대 이동은 샤프트(150) 상의 토크(221)를 규정할 수 있고, 이 토크 센서(220)는 본 개시내용의 임의의 하나 이상의 방법을 수행하기 위해 동작하도록 구성된(예를 들어, "프로그램된", "인코딩된", "설계된" 그리고/또는 "제조된") 임의의 하나 이상의 제어기 및 제어 디바이스(예를 들어, 프로그램 가능 논리 제어기)에 통신할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 토크 센서(220)는 무선 토크 센서(220)일 수 있고, 여기서 회전자(219) 및 고정자(218)는 서로 무선으로(예를 들어, 물리적 접촉 없이) 서로 통신할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 회전자(219)는 고정자(218)에 신호를 무선 통신하도록 배열된 안테나를 포함할 수 있고, 고정자(218)는 회전자(219)로부터 신호를 무선으로 수신하도록 배향된 수신기를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 무선 토크 센서(220)는 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 샤프트(150)에 연결되고 서로 물리적으로 접촉하는 기계적 구성요소를 포함할 수 있는 인라인 토크 센서를 포함하는 다른 토크 센서에 비교할 때, 샤프트(150) 상의 토크(221)의 더 높은 정확도의 신호 취득을 제공할 수 있다. 다른 비-무선 토크 센서의 기계적 구성요소들 사이의 물리적 접촉은 마찰을 생성할 수 있고, 따라서 샤프트(150) 상의 토크를 측정하기 위한 토크 센서의 정확성 및 세밀화 능력을 감소시킬 수 있다. 그러나, 무선 토크 센서(220)의 회전자(219) 및 고정자(218)는 서로 물리적 접촉하지 않기 때문에, 무선 토크 센서(220)는 이동부들 사이의 마찰을 갖지 않는다. 이에 따라, 마찰의 효과는 무선 토크 센서(220)를 채용할 때 제거될 수 있기 때문에, 더 높은 세밀화의 레벨을 갖는 더 정확한 토크 측정이 따라서 얻어질 수 있다.
부가적으로, 몇몇 실시예에서, 무선 토크 센서(220)는 비교적 더 높은 정확성의 검출 및 더 세밀한 토크 측정에 대응하는 더 높은 신호 정확성 및 더 세밀한 신호 분해능을 제공할 수 있다. 따라서, 인라인 토크 센서에 비교할 때, 무선 토크 센서(220)는 더 높은 정확성을 갖고 토크의 더 작은 편차를 검출할 수 있다. 토크의 검출된 더 작은 편차는 용융 재료(121)의 대응적으로 더 높은 정확성의 점도 결정을 계산하는데 채용될 수 있고, 이는 마찬가지로 대응적으로 더 높은 정확성을 갖고 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 제어하도록 채용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 회전자(219)는 예를 들어, 토크 센서(220)의 최대 동작 온도가 초과되지 않는 것을 보장하기 위해 회전자(219)의 온도를 측정하기 위한 열전쌍을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 고정자(218)는 예를 들어, 강한 비중단된 신호(정확한 토크 측정을 표현함)가 회전자(219)로부터 고정자(218)로 통신되는 것을 보장하기 위해 회전자(219)로부터 고정자(218)로 통신된 신호의 품질을 측정할 수 있는 신호 품질 검출기를 포함할 수 있다. 주지된 바와 같이, 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 제어하는 것은 유리 리본(103)의 바람직하지 않은 특성을 감소시키고 유리 리본(103)의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 혼합 챔버(131)는 용융 재료 격납 영역(165)을 형성하는 내부면(162)을 갖는 벽(161)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 샤프트(150)는 혼합 챔버(131)의 용융 재료 격납 영역(165) 내로 연장할 수 있고, 복수의 돌기(151)는 용융 재료 격납 영역(165) 내에서 용융 재료(121) 내에 위치될 수 있다. 샤프트(150)를 이동함으로써, 복수의 돌기(151)는 대응적으로 이동하여 혼합 챔버(131) 내에서 용융 재료(121)를 혼합할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 샤프트(150)는 상부 샤프트(150a) 및 하부 샤프트(150b)를 포함할 수 있다. 상부 샤프트(150a)는 모터, 액추에이터, 또는 다른 디바이스(도시 생략)에 의해 구동될(예를 들어, 회전될, 교반될) 수 있고, 상부 샤프트(150a)로부터 하부 샤프트(150b)로 이동을 전달하여 복수의 돌기(151)를 용융 재료(121) 내에서 이동시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상부 샤프트(150a)는, 상부 샤프트(150a)를 결합할 수 있는 상부 커플러(153) 및 하부 샤프트(150b)를 결합할 수 있는 하부 커플러(154)를 포함하는 기계적 연결부로 하부 샤프트(150b)에 연결될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상부 커플러(153)는 상부 샤프트(150a)를 토크 센서(220)의 회전자(219)에 결합할 수 있고, 하부 커플러(154)는 하부 샤프트(150b)를 회전자(219)에 결합할 수 있다. 이에 따라, 상부 샤프트(150a)가 구동될(예를 들어, 회전될) 때, 회전자(219) 및 하부 샤프트(150b)는 마찬가지로 회전할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상부 전기 비전도성 커넥터(155)가 상부 샤프트(150a)와 회전자(219) 사이, 상부 커플러(153)와 회전자(219) 사이, 및/또는 상부 커플러(153)와 상부 샤프트(150a) 사이에 위치되어, 상부 샤프트(150a)로부터 회전자(219)에 전달될 수도 있는 전기 신호 및 간섭으로부터 회전자(219)를 전기적으로 격리할 수 있다. 유사하게, 하부 전기 비전도성 커넥터(156)가 복수의 돌기를 포함하는 하부 샤프트(150b)와 회전자(219) 사이, 하부 커플러(154)와 회전자(219) 사이, 및/또는 하부 커플러(154)와 하부 샤프트(150b) 사이에 위치되어, 하부 샤프트(150b)로부터 회전자(219)에 전달될 수도 있는 전기 신호 및 간섭으로부터 회전자(219)를 전기적으로 격리할 수 있다.
상부 전기 비전도성 커넥터(155)와 하부 전기 비전도성 커넥터(156) 사이의 샤프트(150) 상에 토크 센서(220)의 회전자(219)를 위치시킴으로써, 회전자(219)는 전기 신호 및 간섭으로부터 전기적으로 격리될 수 있다. 예를 들어, 유리 제조 장치(101)의 전기 구성요소 및 전기 구성요소로부터의 전기 신호가 회전자(219)와 상호작용할 수 있는 장소에 위치된 다른 전기 구성요소들은 토크 센서(220)의 동작과 간섭할 수도 있어, 회전자(219)와 고정자(218) 사이의 통신 신호를 열화하고 그리고/또는 토크 센서(220)의 토크(221) 측정의 정확성을 감소시킨다. 이에 따라, 상부 전기 비전도성 커넥터(155)와 하부 전기 비전도성 커넥터(156) 사이에서 샤프트(150) 상에 토크 센서(220)의 회전자(219)를 위치시키는 것은 더 정확하고 신뢰적인 토크 측정을 제공할 수 있고, 이는 이어서 용융 재료(121)의 더 정확하고 신뢰적인 점도의 계산을 제공할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 예를 들어, 용융 재료(121) 내에서 이동하는 동안, 하부 샤프트(150b)의 기계적 진동 및 다른 운동은 회전자(219)와 고정자(218) 사이의 오정렬을 유발할 수 있다. 회전자(219)와 고정자(218) 사이의 오정렬은 회전자(219)와 고정자(218) 사이의 통신 신호의 강도를 감소시킬 수 있고, 또한 덜 정확한 토크 측정을 야기할 수 있다. 이에 따라, 몇몇 실시예에서, 하부 커플러(154)는 하부 샤프트(150b)와 회전자(219) 사이의 오정렬을 보상할 수 있는 더블-플렉스 커플러를 포함할 수 있다. 예를 들어, 더블-플렉스 커플러는 샤프트(150)의 축을 따른 축방향에서 회전자(219)의 변위를 감소시킬 수 있는 제1 축방향 자유도 뿐만 아니라 축방향에 수직인 반경방향에서 변위를 감소시키기 위한 제2 반경방향 자유도를 포함하는 2개의 자유도를 갖는 커플러를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 더블-플렉스 커플러는 회전자(219)로의 하부 샤프트(150b)의 기계적 진동 및 다른 운동의 전달을 감소시키고 그리고/또는 제거할 수 있어, 따라서 회전자(219)와 고정자(218) 사이의 통신 신호 강도를 향상시킬 뿐만 아니라 토크 측정의 정확성을 향상시킨다.
몇몇 실시예에서, 혼합 챔버(131) 내의 용융 재료(121)의 레벨(231)은 예를 들어, 샤프트(150) 상의 토크(221)를 적어도 부분적으로 규정할 수 있다. 즉, 샤프트(150) 상의 토크(221)는 샤프트(150)가 회전하게 하는 샤프트(150) 상의 회전력을 표현할 수 있기 때문에, 토크(221)는 샤프트(150) 및 복수의 돌기(151)가 회전하는 용융 재료(121)의 레벨(231)의 변화에 대해 변화할 수 있다. 이에 따라, 샤프트(150) 상의 토크(221) 및 용융 재료(121)의 레벨(231)의 모두를 측정함으로써, 용융 재료(121)의 점도의 더 정확한 계산이 결정될 수 있고, 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량의 대응적으로 더 정확한 제어가 제공될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 레벨 센서(230)는, 혼합 챔버(131)의 용융 재료 격납 영역(165) 내의 샤프트(150)의 길이에 대한 용융 재료(121)의 레벨(231)을 측정하기 위한 프로브, 광학 센서, 전기 센서, 및 임의의 다른 센서 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다.
도시되지는 않았지만, 몇몇 실시예에서, 용융 재료 격납 영역(165)의 상부는 용융 재료 격납 영역(165)을 밀봉하기 위해 덮개로 캡핑될 수도 있다. 마찬가지로, 몇몇 실시예에서, 혼합 챔버(131)는 제어된 분위기를 제공하고 혼합 챔버(131)를 외부 교란으로부터 보호하기 위해 하우징(도시 생략) 내에 위치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 연결 도관(135)은 제2 연결 도관(135)으로부터 혼합 챔버(131)로 용융 재료(121)를 제공할 수 있고, 제3 연결 도관(137)은 혼합 챔버(131)로부터 제3 연결 도관(137)으로 용융 재료(121)를 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 유리 제조 장치(101)는 혼합 챔버(131)의 용융 재료 격납 영역(165)을 통해 용융 재료(121)를 유동하는 것, 및 용융 재료(121)가 혼합 챔버(131)의 용융 재료 격납 영역(165)을 통해 유동함에 따라 용융 재료(121)를 혼합하는 것을 포함할 수 있는 유리 제조 프로세스(100)를 제공하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 샤프트(150) 및 복수의 돌기(151)는 혼합 챔버(131)의 용융 재료 격납 영역(165) 내에서 이동하여(예를 들어, 회전하여) 용융 재료(121)를 혼합할 수 있다. 용융 재료(121)가 혼합되는 동안, 비교적 더 낮은 점도를 갖는 용융 재료(121)에 대응할 수 있는 더 낮은 측정된 토크에 비교할 때 더 높은 측정된 토크가 더 높은 점도를 갖는 용융 재료(121)에 대응할 수 있다는 이해를 갖고, 토크 센서(220)는 샤프트(150) 상의 토크(221)를 측정할 수 있다.
부가적으로, 몇몇 실시예에서, 용융 재료 격납 영역(165)은 용융 재료(121)가 고정 또는 비고정 상태로 유지될 수 있는 컨테이너, 용융 재료(121)가 그를 통해 유동할 수 있는(예를 들어, 용융 재료(121)의 부가의 처리 없이) 통로, 및 용융 재료(121)의 부가의 처리 및 상호작용이 발생할 수 있는(예를 들어, 혼합, 가열, 냉각 등) 컨테이너 또는 통로 중 임의의 하나 이상을 형성할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 용융 재료 격납 영역(165)은 용융 재료(121)의 자유면을 포함할 수 있는데, 여기서 혼합 챔버(131)의 내부 영역의 부분은 용융 재료(121)에 의해 점유되지 않을 수도 있다. 대안적으로, 혼합 챔버(131)의 내부 영역은 용융 재료(121)로 완전히 점유될 수 있고, 몇몇 실시예에서, 용융 재료 격납 영역(165)은 용융 재료 격납 영역(165)의 전체 주연부 주위에 용융 재료(121)를 맞접할 수 있다. 따라서, 유리 제조 장치(101)의 혼합 챔버(131)에 관하여 본 명세서에 개시되었지만, 본 개시내용의 방법 및 장치는 유리 제조 장치(101) 및 유리 제조 프로세스(100) 내의 임의의 하나 이상의 장소에서 용융 재료(121)의 점도를 측정하도록 채용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 마찬가지로, 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 제어하는 것으로서 본 명세서에 개시되었지만, 본 개시내용의 방법 및 장치는 유리 제조 장치(101) 및 유리 제조 프로세스(100) 내의 임의의 하나 이상의 장소에서 용융 재료(121)의 유량을 제어하도록 채용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 2를 재차 참조하면, 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 제어하는 방법은 샤프트(150)의 토크(221)를 측정하는 단계 및 상류측 장소(201)에서 용융 재료(121)의 레벨(231)을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 토크 센서(220)는 샤프트(150) 상의 토크(221)를 측정할 수 있고, 레벨 센서(230)는 상류측 장소(201)에서 혼합 챔버(131) 내의 용융 재료(121)의 레벨(231)을 측정할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 측정된 토크(221)는 유량 추정기(225)에 제공되기 전에 노이즈, 고조파, 및 다른 전기 간섭을 제거하기 위해 선택적 필터(222)를 통해 처리될 수 있다. 유사하게, 측정된 레벨(231)은 유량 추정기(225)에 제공되기 전에 노이즈, 고조파, 및 다른 전기 간섭을 제거하기 위해 선택적 필터(232)를 통해 처리될 수 있다. 유량 추정기(225)는 용융 재료(121)의 측정된 토크(221) 및 측정된 레벨(231)에 기초하여 상류측 장소(201)에서 용융 재료(121)의 점도를 계산할 수 있다. 유량 추정기(225)는 이어서 계산된 점도에 기초하여 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량(화살표(240)에 의해 표현됨)을 추정할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 추정된 유량(240)은 유체의 점도에 유체의 유량을 상관하는 임의의 하나 이상의 유동 방정식(예를 들어, 하겐-푸아죄유의 법칙(Hagen-Poiseuille law))에 의해 결정될 수 있고, 여기서 점도는 용융 재료(121)의 측정된 토크(221) 및 측정된 레벨(231)에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 추정된 유량(240)은 실험 데이터, 하나 이상의 전달 함수, 및 유체의 점도의 함수로서 유체의 유량의 추정치를 제공하는 임의의 다른 계산에 기초하여 결정될 수 있다.
하류측 장소(203)에서 추정된 유량(240)을 제공함으로써, 본 개시내용의 유량 추정기(225)는 예상적이라는 것이 이해되어야 한다. 즉, 유량 추정기(225)는 예를 들어, 그 점도가 계산되었던 상류측 장소(201)에서 용융 재료(121)가 상류측 장소(201)로부터 유리 제조 프로세스(100)를 통해(예를 들어, 임의의 외부 개입 없이) 하류측 장소(203)로 계속되면 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량이 어느 것일지를 결정할 수 있다. 특히, 추정된 유량(240)은 유리 리본(103)이 하류측 장소(203)에서 형성되기 전에 결정된다. 따라서, 유량 추정기(225)는 유리 리본(103)이 계산된 점도 및 대응 유량을 갖는 용융 재료(121)로 형성되었으면 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 예측된 유량이 어느 것일지를 추정할 수 있다. 유량 추정기(225)의 예상적 성질은 따라서 이들이 발생하기 전에 유리 제조 프로세스(100) 내의 미래의 발생을 예측할 수 있다. 이에 따라, 필요하다면, 바람직하지 않은 이벤트가 발생하기 전에 보정 작용이 취해질 수 있다. 예를 들어, 추정된 유량(240)은 피드포워드 제어부(245)에 제공될 수 있다. 피드포워드 제어부(245)는 추정된 유량(240)에 기초하여 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 제어할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 유량을 제어하는 단계는 추정된 유량(240)을 제1 미리결정된 유량(246)에 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 방법은 유량에서 용융 재료(121)로부터 유리 리본(103)을 형성하는 단계 및 유리 리본(103)이 형성되었던 용융 재료(121)의 유량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도면 부호 250에 의해 표현된 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 유리 리본(103)이 형성되었던 용융 재료(121)의 유량을 계산하는 단계는 유리 리본(103)으로부터 유리 시트(104)를 분리하는 단계 및 유리 시트(104)의 중량을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 측정된 토크(221) 및 측정된 레벨(231)과 함께, 유리 시트(104)의 측정된 중량(250)은 유량 계산기(253)에 제공되기 전에 노이즈, 고조파, 및 다른 전기 간섭을 제거하도록 선택적 필터(251)를 통해 처리될 수 있다. 유량 계산기(253)는 유리 리본(103)이 형성되었던 용융 재료(121)의 유량(화살표(254)에 의해 표현됨)을 계산할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 센서는 유리 리본(103)이 형성되었던 용융 재료(121)의 계산된 유량(254)을 결정하도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 유리 리본(103)은 스풀 상에 롤링될 수 있고, 스풀의 후속의 중량이 측정되고 유량 계산기(253)에 의해 사용되어 용융 재료(121)의 계산된 유량(254)을 결정할 수 있다.
하류측 장소(203)에서 계산된 유량(254)을 제공함으로써, 본 개시내용의 유량 계산기(253)는 반응적이라는 것이 이해되어야 한다. 즉, 유량 계산기(253)는 예를 들어, 그 유량에서 용융 재료(121)로부터 형성된 유리 리본(103)의 특성에 기초하여, 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 실제 유량이 어느 것이었는지를 결정할 수 있다. 따라서, 유량 계산기(253)의 반응적 성질은 이들이 발생한 후에 유리 제조 프로세스(100) 내에서의 발생을 검출할 수 있다. 이에 따라, 필요하다면, 바람직하지 않은 이벤트가 발생한 후에만 보정 작용이 취해질 수 있다. 예를 들어, 계산된 유량(254)은 피드백 제어부(255)에 제공될 수 있다. 피드백 제어부(255)는 계산된 유량(254)에 기초하여 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 제어할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 유량을 제어하는 것은 계산된 유량(254)을 제2 미리결정된 유량(256)에 비교하는 것을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 피드포워드 제어부(245)를 포함하는 예상적 유량 추정기(225) 및 피드백 제어부(255)를 포함하는 반응적 제2 유량 추정의 특징부는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 피드포워드 제어부(245)로부터의 피드포워드 신호(247)가 합산 제어부(265)에 제공될 수 있다. 유사하게, 몇몇 실시예에서, 피드백 제어부(255)로부터의 피드백 신호(257)가 합산 제어부(265)에 제공될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 피드포워드 신호(247)는 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 제어하도록 단독으로 채용될 수도 있다. 부가적으로, 몇몇 실시예에서, 피드백 신호(257)는 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 제어하도록 단독으로 채용될 수도 있다. 더욱이, 몇몇 실시예에서, 피드포워드 신호(247) 및 피드백 신호(257)는 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 제어하도록 함께 채용될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 피드포워드 신호(247) 및 피드백 신호(257)는 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 계속 제어하도록 반복 프로세스에서 계속 임의의 1회 이상 채용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 피드포워드 신호(247)는 피드백 신호(257)가 결정될 수도 있을 때와 동시에 또는 상이한 시간에 결정될 수 있다. 예를 들어, 유리 제조 프로세스(100)의 동작 중에, 피드포워드 신호(247)는 피드백 신호(257)와 동일한 또는 상이한 간격에 결정될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 피드포워드 신호(247)는 예상적이기 때문에, 피드포워드 신호(247)는 피드백 신호(257)보다 더 빈번히 결정될 수도 있어 유리 제조 프로세스(100) 내에서 더 짧은 기간 변경을 보상한다. 역으로, 피드백 신호(257)는 반응적이기 때문에, 피드백 신호(257)는 피드포워드 신호(247)보다 덜 빈번히 결정될 수도 있어 유리 제조 프로세스(100) 내에서 더 긴 기간 변화를 보상한다. 몇몇 실시예에서, 피드포워드 신호(247) 및 피드백 신호(257)의 모두를 함께 채용함으로써, 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량의 제어는 단지 피드백 신호(257)만을 채용하는 방법 또는 단지 피드포워드 신호(247)만을 채용하는 방법보다 더 정확할 수 있다. 이에 따라, 몇몇 실시예에서 피드포워드 제어부(245) 및 피드백 제어부(255)의 모두를 채용하는 본 개시내용의 방법 및 장치는 용융 재료(121)의 점도의 더 정확한 제어를 제공할 수 있어, 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량의 더 정확한 제어 및 향상된 품질의 유리를 생성한다.
몇몇 실시예에서, 제3 미리결정된 유량(266)이 또한 합산 제어부(265)에 제공될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 피드포워드 신호(247) 및 피드백 신호(257) 중 하나 또는 모두는 제3 미리결정된 유량(266)에 비교될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 피드포워드 신호(247)와 피드백 신호(257) 중 어느 하나 또는 모두가 피드포워드 제어부(245)에서 제1 미리결정된 유량(246) 및 피드백 제어부(255)에서 제2 미리결정된 유량(256)에 각각 이미 비교되어 있으면, 피드포워드 신호(247) 및 피드백 신호(257)는 또한 합산 제어부(265)로 전달될 때 제3 미리결정된 유량(266)에 비교되지 않을 것이다. 그러나, 피드포워드 신호(247)와 피드백 신호(257) 중 어느 하나 또는 모두가 피드포워드 제어부(245)에서 제1 미리결정된 유량(246) 및 피드백 제어부(255)에서 제2 미리결정된 유량(256)에 각각 미리 비교되어 있지 않으면, 합산 제어부(265)에 전달되기 전에, 피드포워드 신호(247) 및 피드백 신호(257)는 이어서 일단 피드포워드 신호(247)와 피드백 신호(257)가 합산 제어부(265)에 전달되면 제3 미리결정된 유량(266)에 비교될 수 있다. 제3 미리결정된 유량(266)은 특정 속성을 갖는 유리 리본(103)이 형성될 수 있는 원하는 유량에 대응할 수 있다. 제3 미리결정된 유량(266)은 피드포워드 제어부(245)에 제공된 제1 미리결정된 유량(246) 및 피드백 제어부(255)에 제공된 제2 미리결정된 유량(256)과 동일할(예를 들어, 동등할) 수 있다. 몇몇 실시예에서, 미리결정된 유량은 일정한 값일 수 있다. 게다가, 몇몇 실시예에서, 미리결정된 유량은 예를 들어 유량에서 형성된 유리 리본(103)의 대응 속성을 변화하도록 변경될 수 있다. 예를 들어, 유리 제조 장치(101) 및 유리 제조 프로세스(100)는 비용, 효율, 고객 수요, 및 다른 고려사항에 적어도 부분적으로 기초하여 지시될 수도 있는 임의의 하나 이상의 특성 속성을 갖는 하나 이상의 유리 리본을 형성하도록 채용될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 피드포워드 제어부(245)로부터의 추정된 유량(240)과 제1 미리결정된 유량(246) 사이의 비교는 용융 재료(121)의 유량을 제어하기 위한 특정 방식을 지시할 수 있다. 마찬가지로, 몇몇 실시예에서, 피드백 제어부(255)로부터의 계산된 유량(254)과 제2 미리결정된 유량(256) 사이의 비교는 용융 재료(121)의 유량을 제어하기 위한 특정 방식을 지시할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 피드포워드 제어부(245)로부터의 추정된 유량(240), 피드백 제어부(255)로부터의 계산된 유량(254), 및 제3 미리결정된 유량(266)(예를 들어, 합산 제어부(265)에서) 사이의 비교는 용융 재료(121)의 유량을 제어하기 위한 특정 방식을 지시할 수 있다. 이에 따라, 화살표(270)에 의해 표현된 바와 같이, 유량 제어 신호(270)는 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 제어하도록 제공될 수 있다. 유량 제어 신호(270)는 피드포워드 제어부(245)로부터의 피드포워드 신호(247) 및 피드백 제어부(255)로부터의 피드백 신호(257) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 피드포워드 신호(247)가 용융 재료(121)의 유량을 제어하도록 단독으로 채용되면, 유량 제어 신호(270)는 피드포워드 제어부(245)로부터의 피드포워드 신호(247)를 포함할 수 있다. 피드백 신호(257)가 용융 재료(121)의 유량을 제어하도록 단독으로 채용되면, 유량 제어 신호(270)는 피드백 제어부(255)로부터의 피드백 신호(257)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 피드포워드 신호(247)가 용융 재료(121)의 유량을 제어하도록 피드백 신호(257)와 함께 채용되면, 유량 제어 신호(270)는 피드포워드 제어부(245)로부터의 피드포워드 신호(247) 및 피드백 제어부(255)로부터의 피드백 신호(257)를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 피드포워드 신호(247) 및 피드백 신호(257)가 함께 채용될 수도 있는 경우에, 방법은 상류측 장소(201)에서 용융 재료(121)의 점도를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 계산된 점도(예를 들어, 유량 추정기(225)에서)에 기초하여 그리고 계산된 유량(254)에 기초하여(예를 들어, 유량 계산기(253)에서) 유량을 추정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 피드포워드 제어부(245)를 포함하는 유량 추정기(225) 및 피드백 제어부(255)를 포함하는 유량 계산기(253)의 모두로부터 추정된 유량(240)에 기초하여 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 유량을 추정하는 단계는 계산된 점도에 기초하여 제1 유량(예를 들어, 피드포워드 신호(247))을 추정하는 단계 및 계산된 유량(254)에 기초하여 제2 유량(예를 들어, 피드백 신호(257))을 추정하는 단계를 포함할 수 있다. 합산 제어부(265)에 도시된 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 유량을 제어하는 단계는 제1 추정된 유량(예를 들어, 피드포워드 신호(247)) 및 제2 추정된 유량(예를 들어, 피드백 신호(257))을 제3 미리결정된 유량(266)에 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 유량을 제어하는 단계는 상류측 장소(201)와 하류측 장소(203) 사이에 위치된 중류측 장소(202)에서 용융 재료(121)의 온도를 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 유리 제조 장치(101)는 중류측 장소(202)에서 용융 재료(121)의 온도를 조정하기 위한 온도 제어기(275)(예를 들어, 가열 시스템, 냉각 시스템)를 포함할 수 있다. 중류측 장소(202)에서 용융 재료(121)의 온도를 조정하는 단계는 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 조정할 수 있다. 예를 들어, 중류측 장소(202)에서 용융 재료(121)의 온도를 증가시키는 것은 용융 재료(121)의 점도를 감소시킬 수 있고, 이어서 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 증가시킬 수 있다. 역으로, 중류측 장소(202)에서 용융 재료(121)의 온도를 감소시키는 것은 용융 재료(121)의 점도를 증가시킬 수 있고, 이어서 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 감소시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, 중류측 장소(202)에서 온도가 조정되지 않으면, 용융 재료(121)의 점도는 유리의 점도가 상류측 장소(201)에서 계산되었을 때와 동일하게 유지될 수 있고, 이 경우에 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량은 또한 불변 유지될 것이고 추정된 유량(240)에 대응할 것이다. 몇몇 실시예에서, 중류측 장소(202)에서 용융 재료(121)의 온도를 조정하는 단계는 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 조정된 유량을 제공할 수 있고, 방법은 조정된 유량에서 용융 재료(121)로부터 유리 리본(103)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 유량을 제어하는 것은 제1 추정된 유량(예를 들어, 피드포워드 신호(247)) 및 제2 추정된 유량(예를 들어, 피드백 신호(257))에 기초하여 중류측 장소(202)에서 용융 재료(121)의 온도를 조정하는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 몇몇 실시예에서, 중류측 장소(202)에서 용융 재료(121)의 온도를 조정하는 것은 제1 추정된 유량(예를 들어, 피드포워드 신호(247))에 기초하는 제1 온도 조정 및 제2 추정된 유량(예를 들어, 피드백 신호(257))에 기초하는 제2 온도 조정을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 온도 조정 및 제2 온도 조정은 유리 제조 프로세스(100) 중에 상이한 시간에 수행될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 온도 조정 및 제2 온도 조정은 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 조정할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 온도 조정 및 제2 온도 조정은 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 조정된 유량을 제공할 수 있고, 방법은 조정된 유량에서 용융 재료(121)로부터 유리 리본(103)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 피드포워드 제어부(245)가, 추정된 유량(240)이 제1 미리결정된 유량(246) 초과인 것으로 판정하면, 피드포워드 제어부(245)는 전달되는 피드포워드 신호(247)를 유량 제어 신호(270)로서 사전작용적으로 온도 제어기(275)에 송신하여 중류측 장소(202)에서 용융 재료(121)의 온도를 감소시킬 수 있다. 용융 재료(121)의 온도를 감소시키는 것은 용융 재료(121)의 점도를 증가시킬 수 있고, 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 감소시킬 수 있다. 피드포워드 제어부(245) 및 온도 제어기(275)는 원하는 것 초과인 유량이 발생하기 전에 이 동작을 수행할 수 있고, 따라서 더 높은 품질의 유리 리본(103)이 형성될 수 있는 조정된 유량을 제공할 수 있다. 유사하게, 피드포워드 제어부(245)가, 추정된 유량(240)이 제1 미리결정된 유량(246) 미만인 것으로 판정하면, 피드포워드 제어부(245)는 피드포워드 신호(247)를 사전작용적으로 온도 제어기(275)에 송신하여 중류측 장소(202)에서 용융 재료(121)의 온도를 증가시킬 수 있다. 용융 재료(121)의 온도를 증가시키는 것은 용융 재료(121)의 점도를 감소시킬 수 있고, 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 증가시킬 수 있다. 피드포워드 제어부(245) 및 온도 제어기(275)는 원하는 것에 못미치는 유량이 발생하기 전에 이 동작을 수행할 수 있고, 따라서 더 높은 품질의 유리 리본(103)이 형성될 수 있는 조정된 유량을 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 피드포워드 제어부(245)가, 추정된 유량(240)이 제1 미리결정된 유량(246)의 허용 가능한 범위와 동일하거나 그 내에 있는 것으로 판정하면, 어떠한 작용도 취해지지 않을 수도 있고, 유리 제조 프로세스(100)는 중류측 장소(202)에서 용융 재료(121)의 온도를 조정하지 않고 계속될 수 있어 추정된 유량(240)과 동일한 유량을 하류측 장소(203)에서 제공할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 피드백 제어부(255)가, 계산된 유량(254)이 제2 미리결정된 유량(256) 초과인 것으로 판정하면, 피드백 제어부(255)는 피드백 신호(257)를 반작용적으로 온도 제어기(275)에 송신하여 중류측 장소(202)에서 용융 재료(121)의 온도를 감소시킬 수 있다. 용융 재료(121)의 온도를 감소시키는 것은 용융 재료(121)의 점도를 증가시킬 수 있고, 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 감소시킬 수 있다. 피드백 제어부(255) 및 온도 제어기(275)는 단지 원하는 것을 초과하는 유량이 발생한 후에만 이 동작을 수행할 수 있고, 따라서 더 높은 품질의 유리 리본(103)이 이후에 형성될 수 있는 조정된 유량을 제공할 수 있다. 유사하게, 피드백 제어부(255)가, 계산된 유량(254)이 제2 미리결정된 유량(256) 미만인 것으로 판정하면, 피드백 제어부(255)는 피드백 신호(257)를 반작용적으로 온도 제어기(275)에 송신하여 중류측 장소(202)에서 용융 재료(121)의 온도를 증가시킬 수 있다. 용융 재료(121)의 온도를 증가시키는 것은 용융 재료(121)의 점도를 감소시킬 수 있고, 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 유량을 증가시킬 수 있다. 피드백 제어부(255) 및 온도 제어기(275)는 단지 원하는 것에 못미치는 유량이 발생한 후에만 이 동작을 수행할 수 있고, 따라서 더 높은 품질의 유리 리본(103)이 이후에 형성될 수 있는 조정된 유량을 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 피드백 제어부(255)가, 계산된 유량(254)이 제2 미리결정된 유량(256)의 허용 가능한 범위와 동일하거나 그 내에 있는 것으로 판정하면, 어떠한 작용도 취해지지 않을 수도 있고, 유리 제조 프로세스(100)는 중류측 장소(202)에서 용융 재료(121)의 온도를 조정하지 않고 계속될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 온도 제어기(275)는 화살표(276)에 의해 도시된 바와 같이 중류측 장소(202)에서 용융 재료(121)를 가열하거나 냉각하기 위한 신호를 제공할 수 있다. 게다가, 화살표(277)에 의해 도시된 바와 같이, 온도 제어기(275)는 중류측 장소(202)에서 용융 재료(121)의 온도를 표현하는 신호를 수신할 수 있다. 따라서, 용융 재료(121)의 수신된 온도를 제공된 온도와 비교함으로써, 온도 제어기(275)는 원하는 점도에 대응하는 용융 재료(121)의 원하는 온도가 얻어질 때까지 중류측 장소(202)에서 온도를 독립적으로 조정할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 온도 제어기(275)는, 중류측 장소(202)에서 용융 재료(121)의 원하는 온도가 성취될 때까지 방법으로부터 유량 제어 신호(270)의 부가의 입력을 갖거나 갖지 않고, 연속적인 반복 프로세스에서 용융 재료(121)를 가열하거나 냉각하도록 동작할 수 있다. 이에 따라, 중류측 장소(202)에서 용융 재료(121)의 원하는 온도는 용융 재료(121)의 원하는 점도를 제공할 수 있고, 이 원하는 점도는 이어서 하류측 장소(203)에서 용융 재료(121)의 원하는 유량을 제공하여 원하는 품질을 갖는 유량에서 형성된 유리 리본(103)을 생성할 수 있다.
다양한 개시된 실시예는 특정 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 요소 또는 단계를 수반할 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 특정 특징, 요소 또는 단계는 하나의 특정 실시예에 관련하여 설명되었지만, 다양한 예시되지 않은 조합 또는 치환으로 대안적인 실시예와 상호교환되거나 조합될 수도 있다는 것이 또한 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 사용될 때, 단수 표현의 용어는 "적어도 하나"를 의미하고, 명시적으로 반대로 지시되지 않으면 "단지 하나"에 한정되어서는 안된다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 예를 들어, "구성요소"의 언급은 문맥상 명백히 달리 지시되지 않으면, 2개 이상의 이러한 구성요소를 갖는 실시예를 포함한다.
범위는 "약" 하나의 특정값으로부터, 그리고/또는 "약" 다른 특정값까지로서 본 명세서에 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 실시예는 하나의 특정값으로부터, 그리고/또는 다른 특정값까지를 포함한다. 유사하게, 값이 선행사 "약"의 사용에 의해 근사치로서 표현될 때, 특정값은 다른 양태를 형성한다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 각각의 범위의 종단점은 다른 종단점에 관련하여, 그리고 다른 종단점에 독립적으로의 모두에 있어서 중요하다는 것이 또한 이해될 수 있을 것이다.
달리 명시적으로 언급되지 않으면, 본 명세서에 설명된 임의의 방법은 그 단계가 특정 순서로 수행되어야 하는 것을 요구하는 것으로서 해석되도록 의도된 것은 결코 아니다. 이에 따라, 방법 청구항이 그 단계로 이어지도록 순서를 실제로 상술하지 않거나 또는 단계가 특정 순서에 한정되는 것으로 청구범위 또는 상세한 설명에서 달리 구체적으로 언급되지 않으면, 임의의 특정 순서가 추론되는 것으로 의도된 것은 결코 아니다.
특정 실시예의 다양한 특징, 요소 또는 단계가 전형적인 어구 "포함하는"을 사용하여 개시될 수도 있지만, 전형적인 어구 "~로 이루어지는" 또는 "~으로 본질적으로 이루어지는"을 사용하여 기술될 수도 있는 것들을 포함하는 대안적인 실시예가 암시된다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 예를 들어, A+B+C를 포함하는 장치에 대한 암시된 대안적인 실시예는 장치가 A+B+C로 이루어지는 실시예 및 장치가 본질적으로 A+B+C로 이루어지는 실시예를 포함한다.
본 개시내용의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 본 개시내용에 대한 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것이 통상의 기술자들에게 명백할 것이다. 따라서, 본 개시내용은 첨부된 청구범위 및 이들의 등가물의 범주 내에 있으면 본 개시내용의 수정 및 변형을 커버하는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 유리 제조 프로세스에서 하류측 장소에서 용융 재료의 유량을 제어하는 방법이며,
    상기 용융 재료의 유동 방향에 대해 하류측 장소로부터 상류측에 위치된 상류측 장소에서 용융 재료를 복수의 돌기를 포함하는 샤프트로 혼합하는 단계;
    상기 샤프트의 토크를 측정하는 단계;
    상기 상류측 장소에서 용융 재료의 레벨을 측정하는 단계;
    상기 측정된 토크 및 측정된 레벨에 기초하여 상류측 장소에서 용융 재료의 점도를 계산하는 단계;
    상기 계산된 점도에 기초하여 하류측 장소에서 유량을 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 유량에 기초하여 하류측 장소에서 용융 재료의 유량을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 용융 재료의 유량을 제어하는 단계는 추정된 유량을 미리결정된 유량에 비교하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 용융 재료의 유량을 제어하는 단계는 추정된 유량에 기초하여 상류측 장소와 하류측 장소 사이에 위치된 중류측 장소에서 용융 재료의 온도를 조정하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 중류측 장소에서 용융 재료의 온도를 조정하는 단계는 하류측 장소에서 용융 재료의 조정된 유량을 제공하고, 상기 방법은 조정된 유량에서 용융 재료로부터 유리 리본을 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 용융 재료의 레벨을 측정하는 단계는 샤프트의 길이에 대한 용융 재료의 높이를 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 샤프트의 토크를 측정하는 단계는 샤프트에 장착된 회전자를 고정자에 대해 회전하는 단계를 포함하고, 고정자는 회전자에 물리적으로 접촉하지 않고 회전자로부터 신호를 수신하도록 위치되는, 방법.
  7. 유리 제조 프로세스에서 하류측 장소에서 용융 재료의 유량을 제어하는 방법이며,
    상기 용융 재료로부터 유리 리본을 형성하는 단계;
    상기 유리 리본의 특성에 기초하여 하류측 장소에서 용융 재료의 유량을 계산하는 단계;
    상기 용융 재료의 유동 방향에 대해 하류측 장소로부터 상류측에 위치된 상류측 장소에서 용융 재료를 복수의 돌기를 포함하는 샤프트로 혼합하는 단계;
    상기 샤프트의 토크를 측정하는 단계;
    상기 상류측 장소에서 용융 재료의 레벨을 측정하는 단계;
    상기 측정된 토크 및 측정된 레벨에 기초하여 상류측 장소에서 용융 재료의 점도를 계산하는 단계;
    상기 계산된 점도 및 계산된 유량에 기초하여 하류측 장소에서 유량을 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 유량에 기초하여 하류측 장소에서 용융 재료의 유량을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 유리 리본이 형성된 용융 재료의 유량을 계산하는 단계는 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 단계 및 유리 시트의 중량을 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 유량을 추정하는 단계는 계산된 점도에 기초하여 제1 유량을 추정하는 단계 및 계산된 유량에 기초하여 제2 유량을 추정하는 단계를 포함하고, 상기 유량을 제어하는 단계는 제1 추정된 유량 및 제2 추정된 유량을 미리결정된 유량에 비교하는 단계를 포함하는, 방법.
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