KR20110009639A

KR20110009639A - 스코어링 개시 방법과 장치

Info

Publication number: KR20110009639A
Application number: KR1020100070895A
Authority: KR
Inventors: 아나톨리 아나톨리비흐 아브라모브; 조지 다비스 트레이클러; 나이유 조우
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2011-01-28
Also published as: US20110017713A1; TW201107257A; KR101589112B1; JP2011026193A; CN101962262A; TWI488823B; JP5727730B2; US20140041503A1; CN201890842U; US8592716B2; CN101962262B

Abstract

글래스 시트나 글래스 리본(13)의 면(114)에 흠집개시부(111)를 형성하는 방법과 장치가 제공된다. 레이저 광 빔(121) 및 냉각 노즐(119)에 의해 생성된 냉각 영역과 관련하여 흠집개시부(111)가 사용되어, 스코어 라인(115)을 시트나 리본(13)의 한 면(114)에 형성한다. 상기 흠집개시부(111)는 캐리지(14)를 이동지지하고 상기 캐리지(14)에 대해 역행 이동(19)을 가능하게 하는 기계적 스코어링 헤드(20)에 의해 형성되어, 상기 흠집개시부(111)를 형성하는데 이용되는 시간을 증대시킨다.

Description

스코어링 개시 방법과 장치{METHODS AND APPARATUS FOR INITIATING SCORING}

본 발명은 글래스 리본과 글래스 시트를 스코어링하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흠집개시부(initiation flaw)("흠집이 개시되는 부(initial flaw)"나, "크랙개시부(initiation crack)"나, 또는 "라인개시부(initiation line)"로도 알려져 있음)를 글래스 리본이나 시트에 기계적으로 형성하는 방법과 장치에 관한 것이다.

본 발명의 방법과 장치에 전형적으로 적용가능하고, 수직 방향으로 이동하는 글래스 리본에 대해서 아래에 기재되어 있으나, 이렇게 기재된 사항은 단지 예시를 위한 것으로서, 본 발명을 한정하려는 것이 아님을 알 수 있을 것이다. 이와 유사하게, 본 발명은 개별 글래스 시트의 스코어링을 포함하지만, 글래스 리본의 스코어링으로만 한정되는 것은 아니다.

글래스의 스코어링은 기계 공구를 사용하여 통상적으로 실시되었다. 그러나, 또 다른 실시예로서, 예를 들면, 0.6㎛ 파장의 CO₂ 레이저 조사와 같은 레이저 조사를 사용하여, 글래스를 가열하고 온도 구배를 통해 인장 응력을 발생시켰다. 글래스 스코어링용 레이저의 사용에 대해서는 "취성 재료의 절단 방법 및 장치(Method and apparatus for breaking brittle materials)"를 발명의 명칭으로 하는 미국특허문헌 제5,776,220호와, "레이저 스코어링에 있어서 중간 크랙 깊이의 제어(Control of median crack depth in laser scoring)"를 발명의 명칭으로 하는 미국특허문헌 제6,327,875호에 개시되어 있으며, 이들 두 특허문헌은 본 명세서에 통합되어 참조하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 스코어링 동안에, 중간 크랙(median crack)(또한 부분 통기구(vent)나 간단히 통기구로 알려짐)은 스코어 라인(115)을 따라서 글래스 시트나 리본(112)의 주 표면(114)에 형성된다. 통기구를 형성하기 위하여, 작은 흠집개시부(111)가 글래스면의 에지 중 어느 한 에지 근방에 형성되고, 이후 레이저 광 빔(121)을 조사하여 통기구가 형성되며, 상기 통기구는 글래스면을 가로지르는 풋프린트(footprint, 113)를 구비하고, 상기 풋프린트에 이어서 냉각 노즐(119)에 의해 발생된 냉각 영역이 뒤따른다. 레이저 광 빔에 의해 글래스를 가열하고 냉각제로 그 즉시 냉각하면 온도 구배와 이 온도 구배에 대응하는 응력장이 생성되며, 이는 흠집개시부의 촉진에 영향을 미쳐 통기구가 형성되게 된다.

본 명세서에 통합된 미국특허문헌 공개번호 제2008/0264994호(이하, '994라 함)에는 이동하는 글래스 리본을 레이저 스코어링하는 시스템이 개시되어 있으며, 여기서 이동 캐리지는 선형 트랙을 따라서 이동하며 상기 선형 트랙은 리본의 이동 방향과 교차하는 라인에 대해 각도(α)로 경사져 있다.

본 발명의 도 2 및 도 3에는 상기 미국특허문헌 '994의 시스템이 개략적으로 도시되어 있다. 상기 도면에 있어서, 글래스 리본에는 부재번호 13이 부여되었고, 이송 캐리지에는 부재번호 14가 부여되었고, 선형 트랙에는 부재번호 15가 부여되었고, 트랙용 지지 구조부(지지 프레임)에는 부재번호 11이 부여되었고, 그리고 예를 들면, 용융 인발기(fusion draw machine)와 같은 리본 생산 기기에는 부재번호 9가 부여되었다. 상기 미국특허문헌 '994에 기재된 바와 같이, 고정된 기준 프레임(예를 들면, 도 2의 xyz 기준 프레임)에서 보았을 경우에, 글래스 리본은 벡터(16)의 방향으로 속도(S_글래스)로 이동하고, 캐리지는 벡터(17)의 방향으로 속도(S_캐리지)로 이동하며, 여기서 S_글래스, S_캐리지, 및 각도(α)는 아래와 같은 식을 만족한다:

S_캐리지 = S_글래스/sin α

이와 같이, 상기 캐리지는 리본과 속도가 맞춰지거나, 보다 상세하게, 리본의 이동 방향과 평행한 방향인 캐리지의 속도 성분의 크기는 속도 S_글래스와 동일하다. 결론적으로, 리본에서 보았을 경우에, 상기 캐리지는 벡터(18) 방향으로 간단하게 이동하는데, 이를 달리 표현하면, 상기 캐리지는 리본의 이동 방향에 수직한 라인(7)을 따라서 리본을 가로질러 이동하는 것이며, 이 속도 S_스코어는 아래 식에 의해 주어진다:

S_스코어 = S_캐리지 cos α

상기 미국특허문헌 '994에 개시된 바와 같이, 레이저 광 빔을 발하는 발광 장치와, 냉각 유체(예를 들면, 물)의 스트림을 제공하는 노즐은 상기 캐리지와 연결되고, 상기 캐리지가 선형 트랙을 따라서 이동함에 따라, 리본 폭을 가로지르는 통기구를 함께 형성한다. 또한 흠집개시부를 글래스 리본에 형성하기 위하여 기계적 스코어링 헤드(예를 들면, 스코어링 휠)가 상기 캐리어와 연결된다.

도 4는 미국특허문헌 '994의 특징적인 발명을 개략적으로 도시한 도면으로서, 상기 도 4에서 부재번호 21, 22, 및 23은 스코어링 처리 개시시의 (1) 냉각 유체의 풋프린트, (2) 레이저 광 빔의 풋프린트, 및 (3) 흠집개시부의 위치를 각각 나타내고 있으며, 부재번호 31 및 32는 스코어링 처리 개시가 완료되고 기계적 스코어링 헤드가 더 이상 리본과 접촉하지 않게 된 후 어느 정도 시간이 지난 이후의, 냉각 유체의 풋프린트의 위치와 레이저 광 빔의 풋프린트의 위치를 각각 나타낸 것이다.

상기 미국특허문헌 '994에 개시된 바와 같이, 긴 흠집개시부가 만들어지는 것을 피하기 위하여, 기계적 스코어링 헤드가 글래스 리본과 접촉하는 시간을 줄일 필요가 있다. 이 결과, 상기와 같은 구성은 기계적 스코어링 헤드가 고속으로 상기 리본의 표면 쪽으로 또는 상기 표면에서 멀리 이동해야만 하는 것을 의미한다. 이처럼 상기 기기가 고속으로 이동될 수 있을지라도, 일반적으로 요구되는 기기는 복잡하고 고가이다.

본 발명은 기계적 스코어링 헤드를 사용하여 흠집개시부를 형성하는 장치와 방법에 관한 것으로서, 스코어 처리된 면 쪽으로의 및/또는 상기 면에서 멀어지는 쪽으로의 상기 스코어링 헤드의 이동 속도를 감소시켜서 상기 기계적 스코어링 헤드가 사용될 수 있다.

본 발명의 제 1 특징에 따르면, 본 발명의 방법은 레이저 광 빔(121)을 사용하여, 양의 방향(예를 들면, 도 5에서 양의 y축선 방향)과 음의 방향(예를 들면, 도 5에서 음의 y축선 방향)을 형성하는 라인(7)을 따라서, 글래스면(114)을 스코어링 하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은:

(a) 시간 간격(T) 동안에 글래스면(114)과 접촉하는 기계적 스코어링 헤드(20)를 사용하여, 흠집개시부(111)를 글래스면(114)의 라인(7)에 따른 제 1 위치(23)에 형성하는 단계;

(b) (i) 라인(7)과 평행하고, (ⅱ) 고정된 기준 프레임(예를 들면, 도 5의 xyz 좌표 시스템)에서 보았을 경우 양의 방향(예를 들면, 도 5에서 양의 y축선 방향)인 성분(18)으로 이동하도록 발광 장치를 이송하는 단계; 및

(c) 상기 발광 장치와 일렬로 배치되고, 상기 라인(7)의 일부를 가로지르는 냉각 유체를 배출하는 노즐 (119)을 이송하는 단계를 포함하며,

적어도 일부의 시간 간격(T) 동안에, 기계적 스코어링 헤드(20)는 (i) 상기 라인(7)과 평행하고, (ⅱ) 발광 장치와 이동하는 기준 프레임에서 보았을 경우에 음의 방향(예를 들면, 도 5에서 음의 y축선 방향)인 이동 성분(19)을 포함한다. 상기 발광 장치는 상기 라인(7)의 일부를 가로지르는 레이저 광 빔(121)을 발한다.

본 발명의 제 2 특징에 따르면, 본 발명의 방법은 흠집개시부(111)를 글래스면(114)에 형성하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은:

(a) 캐리지(14)를 제 1 방향(예를 들면, 도 5에서 양의 y축선 방향)의 이동 성분(18) 방향으로 글래스면(114)에 대해 이동시키는 단계; 및

(b) 상기 (a) 단계 중 일부 동안에, 기계적 스코어링 헤드(20)를 제 1 방향(예를 들면, 도 5에서 양의 y축선 방향)과 반대인 방향(예를 들면, 도 5에서 음의 y축선 방향)으로 캐리지(14)에 대해 이동시키는 단계;

상기 (b) 단계의 적어도 일부 동안에, 상기 방법은 기계적 스코어링 헤드(20)를, 글래스면(114) 쪽으로, 상기 글래스면(114)에 멀어지는 쪽으로, 또는 상기 글래스면(114) 쪽으로 및 멀어지는 쪽으로 이동시키는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 제 3 특징에 따르면, 본 발명의 장치는 흠집개시부(111)를 글래스면(114)에 형성하는 장치에 관한 것으로서, 상기 장치는:

(a) xyz 좌표 시스템과 연관되고, 상기 xyz 좌표 시스템의 xy평면에 배치되며, 0도가 아닌 각도로 x축선과 교차하는 선형 트랙(15);

(b) 상기 선형 트랙(15)을 따르는 캐리지(14)가 상기 xyz 좌표 시스템의 y축선을 따르는 적어도 성분(18)을 포함하도록, 상기 선형 트랙(15) 상에 이동가능하게 장착된 캐리지(14); 및

(c) 캐리지(14)에 대한 기계적 스코어링 헤드(20)가 (i) xyz 좌표 시스템의 y축선을 따르는 상기 캐리지의 이동 성분(18) 방향과 반대 방향으로 상기 y축선을 따르는 적어도 한 이동 성분(19), 그리고 (ⅱ) xyz 좌표 시스템의 z-축선 방향의 적어도 한 이동 성분을 포함하도록, 캐지리(14) 상에 이동가능하게 장착된 기계적 스코어링 헤드(20)를 포함한다.

본 명세서의 여러 특징을 설명하기 위해 사용한 상기 부재번호는 단지 이해를 돕기 위한 것으로서, 본 발명을 한정하려는 것이 아님을 알 수 있을 것이다. 보다 상세하게는, 상기 기재한 사항과 아래 기재된 본 발명의 상세한 설명은 본 발명의 특징이 보다 용이하게 이해될 수 있도록 단지 예시적으로 기재된 것이다.

본 발명의 또 다른 특징과 장점이 아래 본 발명의 상세한 설명에 기재되어 있고, 이와 같이 기재된 사항은 당업자에게 명확하며, 당업자라면 본 명세서에 기재된 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명이 보다 용이하게 파악될 수 있도록 도면이 첨부되었고, 이들 도면은 본 발명의 명세서에 통합되어 있다. 본 발명의 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 여러 특징이 서로 연관되어 예시적으로 사용되었다는 것을 알 수 있을 것이다.

도 1은 글래스 시트의 레이저 스코어링을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 미국특허문헌 공개번호 제2008/0264994호에 따른 레이저 스코어링 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 캐리지의 이동을 보다 상세하게 도시한 도면이다.
도 4는 스코어링 처리 개시되고 어느 정도 시간이 지난 후의, 냉각 유체, 레이저 광 빔, 및 흠집개시부의 위치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 글래스 리본, 캐리지, 및 기계적 스코어링 헤드의 이동을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 기계적 스코어링 헤드의 이동을 보다 상세하게 도시한 도면이다.
도 7은 기계적 스코어링 헤드를 역행 이동하게 하는 대표적인 기기를 도시한 사시도이다.
도 8은 스코어링 헤드가 캐리지에 고정된 피벗을 중심으로 회전하여 기계적 스코어링 헤드가 역행 이동되는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에 도시한 바와 같은 역행 이동을 가능하게 하는 피벗을 사용하는 대표적인 기기의 사시도이다.

상기 기재한 바와 같이, 대표적인 일 실시예로서, 본 발명은 기계적 스코어링 장치를 사용하여 이동하는 글래스 리본에 흠집개시부를 형성하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 기계적 스코어링 장치는 현재 공지되고 계속 계량되어 다양한 구조와 구성을 취할 수 있다. 그러나 일단 그 구성이 취해진다면, 기계적 스코어링 장치는 글래스 리본의 표면과 접촉하고 흠집개시부를 형성하는 기계적 스코어링 헤드를 포함한다. 대표적인 구성에는 기구에 부착되는 텅스텐 카바이드 또는 다이아몬드로 만들어진 인덴터(indenter)나 스코어 휠이 포함되며, 상기 기구는 예를 들면, 표면 위치 변화(예를 들면, 글래스면의 수직면에 수직한 한 방향으로의 변화)에 상관없이 스코어링 힘을 글래스면에 실질적으로 일정하게 유지시키는 에어 실린더이다.

글래스 리본이 매우 얇고 플렉시블하기 때문에, 예를 들어, 디스플레이용 기판 생산에 사용되는 글래스 리본의 두께는 0.7밀리미터 이하이고, 앤빌(anvil)(또한 노우징(nosing)으로 알려짐)은 기계적 스코어링 헤드와 마주한 글래스 리본의 한 면에 수직으로 위치하여 작업시 스코어링 헤드에 대한 정지부(stop)로 사용될 수 있다. 도 5의 트랙(15)과 같이 경사지거나 리본 이동 방향에 평행한 선형 트랙 상에 앤빌이 장착될 수 있다. 흠집개시부가 단지 리본(아래 참조)의 작은 마찰 폭을 이루기 때문에, 짧은 앤빌이 사용될 수 있으며, 리본의 전체 폭에 걸쳐서 뻗어있는 앤빌이 여러 경우에 있어서 바람직할지라도, 예를 들면, 이 경우 리본의 전체 폭에 걸친 기계적 스코어링이 레이저 스코어링을 위해 백업 시스템으로 사용될 것이다.

일반적으로, 보다 길거나 보다 짧은 흠집부가 필요에 따라 사용될 수 있지만, 흠집개시부가 대략 3-5 밀리미터 범위에 속하는 길이를 갖는다. 전형적으로, 필요에 따라 상이한 간격이 다시 사용된다면, 흠집부가 글래스 리본의 한 에지의 대략 60밀리미터 근방에 위치된다. 물론, 스코어링의 속도가 상황에 따라 결정되며, 대표적인 값으로는 750밀리미터/초가 일반적이다. 이러한 스코어링 속도에 대하여, 스코어링 헤드와 리본의 표면 사이가 7밀리세컨드 접촉하면 5밀리미터의 흠집부가 발생한다. 상기 미국특허문헌 '994와 관련하여 상기 기재한 바와 같이, 짧은 접촉 기간이 가능하지만 일반적으로 글래스 리본의 표면과 접촉 및 비접촉하는 기계적 스코어링 헤드를 신속하게 이동시킬 수 있는 복잡하고 고가인 기기가 사용될 필요가 있다.

도 5 및 도 6에는 스코어 처리될 면 쪽으로 그리고 상기 처리될 면에 멀어지는 쪽으로 스코어링 헤드를 보다 저속으로 이동시키기 위한, 글래스 리본, 캐리지, 및 기계적 스코어링 헤드의 이동 조합이 개략적으로 도시되어 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 도 5 및 도 6에 도시된 부재번호 16 및 17은 고정된 기준 프레임(예를 들면, 프레임(11)과 관련된 것으로 여겨지는, 도 5에 도시된 xyz 기준 프레임)에서 보았을 경우의 글래스 리본과 캐리지의 이동을 각각 나타내고, 부재번호 18은 이동하는 리본에서 보았을 경우의 캐리지의 이동을 나타낸다.

도 5 및 도 6에 도시된 부재번호 19는 이동하는 캐리지에서 보았을 경우의 기계적 스코어링 헤드(20)의 추가 이동(이후 "역행이동(retrograde)" 또는 "조정(regulating)" 이동이라 함)을 나타낸다. 이러한 추가 이동(19)은 특히, 글래스 리본에서 보았을 경우 캐리지 이동 방향과 반대방향이며, 이를 달리 표현하면, 상기 추가 이동(19)(이동하는 캐리지에서 보았을 경우)은 이동(18)(글래스 리본에서 보았을 경우)과 반대방향이다. 이 결과, 글래스 리본에서 보았을 경우, 기계적 스코어링 헤드(캐리지가 아님)가 보다 느린 속도로 리본을 가로질러 이동하는데, 이를 달리 표현하면, 상기 스코어링 헤드가 이동(18 및 19)량 사이의 차이와 동일한 속도로 이동한다. 이와 달리, 수평방향으로 이동하는 기계적 스코어링 헤드에서 보았을 경우, 리본은 상기 헤드를 지나서 보다 천천히 수평방향으로 이동한다. 이와 같이 보다 천천히 이동한다는 것은 필요에 따라, 기계적 스코어링 헤드가 흠집개시부를 형성하기 위해 리본 쪽으로 그리고 상기 리본에서 멀어지도록 이동하는데 시간이 더 필요하다는 것을 의미한다.

기계적 스코어링 헤드가 글래스 리본의 표면과 접촉하는 총 시간 간격 내내 역행 이동(19)이 발생할 필요가 없다는 것을 알 수 있을 것이다. 오히려, 역행 이동은 상기 시간 간격 중 일부 시간에서만 발생할 수 있다. 또한, 역행 이동의 양은 시간 내내 일정할 필요는 없지만, 예를 들면, 기계적 스코어링 헤드가 흠집개시부를 형성하는 동안에 증가하거나, 일정하거나, 감소할 수도 있다. 더욱이, 역행 이동은, 기계적 스코어링 헤드가 글래스면과 접촉하기 전에 및/또는 상기 스코어링 헤드가 상기 글래스면 외측으로 이동한 후에 개시될 수 있다. 글래스면과 스코어링 헤드를 접촉시키는 여러 다양한 방법과 이들 방법에 대한 조합이 또한 필요에 따라 사용될 수 있으며, 적어도 일부의 시간 간격(T)에 대하여 스코어링 헤드가 흠집개시부를 형성하는 동안에, 헤드는 (i)　스코어 라인에 평행하고 (ⅱ) 캐리지와 같이 이동하는 기준 프레임에서 보았을 경우, 레이저에 의해 스코어 라인이 형성된 방향과 반대 방향인 성분 방향(예를 들면, 도 5에서, 상기 성분 방향은 상기 라인(7)의 음의 방향임)으로 이동한다는 것을 의미한다.

이동하는 트레인으로부터 고정판(stationary billboard) 상에 (세장형 라인에 마주한) 점을 찍어야 한다는 문제점을 고려한다면 역행 이동(19)의 효과가 이해될 수 있을 것이다. 만약에 트레인 뒤쪽에 점 찍는 작업을 한다면, 점을 찍을 사람과 고정판 사이의 상대속도는 감소된다. 실제로, 점을 찍을 사람이 트렌인의 전방 이동 속도와 동일한 속도로 트레인 뒤쪽에서 작업한다면, 고정판은 점을 용이하게 찍을 수 있게 고정판은 정지상태를 유지할 것이다. 이와 유사하게, 흠집개시부가 생성될 때 캐리지의 리본 이동에 대해 기계적 스코어링 헤드가 후방 이동한다면, 이동하는 캐리지로부터 흠집개시부가 글래스 리본에 보다 용이하게 만들어진다.

역행 이동 S_역행이동의 크기는 S_스코어의 값과, 흠집개시부의 길이와, 흠집개시부를 만드는 소정의 시간 간격에 따라 결정된다. 상기 기재한 바와 같이, 750mm/sec의 스코어링 속도와 5밀리미터 길이의 흠집개시부에 대하여, 역행 이동이 없을 때 흠집개시부를 만드는데 사용되는 시간은 대략 7밀리세컨드이다. 예를 들어, S_역행이 _동를 500mm/sec로 설정하면, 이용 시간은 20밀리세컨드로 증가하는 한편, S_역행이동 를 725mm/sec로 설정하면, 이용 시간은 200밀리세컨드가 된다.

캐리지(14)는, 기계적 스코어링 헤드 및 상기 스코어링 헤드와 관련된 구성요소의 역행 이동이 가능하도록, 충분히 길어야한다. 예를 들면, 5mm 흠집부에 대하여, S_역행이동가 500mm/sec이라면, 캐리지 상에서 10밀리미터의 거리만큼 역행 이동하는 한편, S_역행이동가 725mm/sec이라면, 145밀리미터의 거리만큼 역행 이동한다. 흠집개시부가 만들어지는 동안 이동한 거리에 더하여, 캐리지를 따르는 거리가 기계적 스코어링 헤드를 S_역행이동로 가속 및 감속으로 결정된다. 따라서, S_역행이동에 대해 선택된 특정 값이 1) 캐리지의 필요한 거리, 2) 기계적 스코어링 헤드를 S_역행이동로 가속 및 감속하는데 필요한 상기 기기의 비용과 복잡도, 그리고 3) 역행 이동 사용에 의한 이용 시간 동안에, 기계적 스코어링 헤드를 글래스 리본 쪽으로 그리고 상기 글래스 리본으로부터 멀리 이동시키는데 필요한 상기 기기의 비용과 복잡도를 감안하여 선택된다.

다양한 방식으로 기계적 스코어링 헤드의 역행 이동이 행해진다. 도 7에는 일 실시예가 기재되어 있으며, 이 일 실시예에서 기계적 스코어링 헤드(20)는 레일(42)을 포함한 플랫폼(40)에 의해 지지되고, 상기 레일에 의해 상기 스코어링 헤드가 흠집개시부를 형성하도록 글래스 리본의 표면 쪽으로 또는 상기 표면에서 멀어지도록 이동될 수 있다. 플랫폼(40)은 레일(44) 상에 이동가능하게 장착되고, 캐리지(14)는 플랫폼(40)의 세장부(50)와 결합하는 휠(48)을 구동시키는 서보 모터와 같은 모터(46)를 포함한다. 예를 들면, 휠(48)에는 기어면이 형성되며, 상기 기어면은 세장부(50) 상에 형성되고 상기 기어면과 대응하는 기어 스트립과 결합된다. 모터(46)가 기동되어 이동가능한 플랫폼(40)과 이에 따른 스코어링 헤드(20)가 캐리지(14)에 대하여 역행 이동/조정 이동이 가능하게 되는데, 이를 달리 표현하면, 모터(46)가 기동되어 플랫폼(40)이 도 7의 우측으로 이동하게 됨에 따라 캐리지(14)가 좌측(도 7의 화살표 18 및 19 참조)으로 이동하게 된다. 2개의 레일(44)이 도 7에 도시되어 있지만, 필요하다면 플랫폼(40)이 선형 역행 이동하도록 단일의 레일이 사용될 수 있다.

도 8에는 기계적 스코어링 헤드가 역행 이동하는 또 다른 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 이 경우, 스코어링 헤드(20)는 축선(62)을 중심으로 회전(피벗)하는 아암(60)에 의해 지지되며, 상기 축선(62)은 캐리지에 대해 고정된다. 도 8에서, 이러한 회전은 화살표 64로 도시되었다.

축선(62)이 글래스 리본(13)의 이동방향과 평행하고, 이에 따라 글래스 리본에서 보았을 경우에 캐리지의 이동 방향과 반대인 성분(소정의 역행이동 성분)이 되도록, 이동하는 캐리지에서 보았을 경우 축선(62)을 중심으로 한 아암(60)의 회전에 의해 스코어 헤드(20)가 이동하게 되는데, 이를 달리 표현하면, 도 8에 있어서, 이동하는 리본에서 보았을 경우 캐리지의 이동을 나타낸 벡터(18)와 반대방향인 성분이 되도록, 상기 캐리지에서 보았을 경우 회전(64)에 의해 스코어 헤드(20)가 이동하게 된다.

아암이 축선(62)을 중심으로 회전함에 따라, 스코어링 헤드는 또한 글래스 리본의 표면에 수직한 방향의 이동 성분을 포함한다. 스코어링 헤드가 리본의 표면과 결합할 때 상기 기재한 이동이 가능하고 실질적으로 일정한 스코어링 힘이 가해질 수 있도록, 에어 실린더(66)나 이 에어 실린더와 유사한 일정한 가압 장치에 아암(60)이 설치되며, 상기 일정한 가압 장치에 의해, 상기 아암의 효과적인 길이가, 리본과 스코어링 헤드의 접촉에 기초하여 변할 수 있다. 도 8의 시스템에 의해 발생된 흠집개시부의 길이는 (1) 아암(60)의 완전히 펼쳐진 길이 그리고 축선(62)과 리본 표면 사이의 거리(상기 길이와 거리는 스코어링 헤드와 리본 사이의 최초 및 최종 접촉각을 함께 형성함), (2) 축선(62)을 중심으로 한 아암의 회전 속도 그리고 리본에 대한 캐리지의 수평 이동 속도에 따라 결정되고, 이들 속도는 스코어 헤드가 리본의 면과 접촉하는 동안에 상기 리본의 면을 따라서 얼마나 멀리 이동하는가를 결정한다.

도 9에는 도 8의 회전 시스템의 대표적인 실시예가 도시되어 있으며, 상기 도 8의 구성요소에 대응하는 도 9의 구성요소에는 동일한 부재번호가 사용되었다. 이러한 실시예는 아암(60)을 회전시키기 위한 모터와, 시스템을 캐리지에 부착하기 위한 장착 구조부(70)를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 관성 모우멘트가 작은 보다 균형이 잡힌 구조가 가능하도록 아암(60)이 축선(62)을 넘어 뻗어있다.

상기 기재한 사항으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 흠집개시부를 형성하기 위해 기계적 스코어링 헤드가 글래스면과 접촉 및/또는 비접촉하는데 이동하는 시간이 증가될 수 있는 장치 및 방법을 제공한다. 따라서 본 발명은 이어서, 깨끗하고 강성을 갖는 에지와, 글래스 조성 및 두께에 대한 무연관성과, 리본 이동의 간섭의 최소화라는 장점을 제공할 수 있는 레이저 스코어링을 용이하게 한다. 더욱이, 트랙각(α)을 증가시킴으로써, 깊은 통기 스코어링이나 몸체의 완전 절단을 가능하게 하는 레이저 스코어링이 감소된 스코어링 속도에서 행해질 수 있다. 더욱이, 캐리지의 위쪽에 위치한 별도의 스코어링 헤드와 마주하여, 상기 캐리지 상에 장착된 기계적 스코어링 헤드에 의해 흠집개시부가 형성되기 때문에, 시스템은 스코어 라인의 총 길이에 대해 기계적 스코어링을 가할 수 있으며, 상기 스코어 라인은 레이저 스코어링을 위한 백업으로 사용되어 강건한 절단 처리 공정을 가능하게 한다.

당업자라면 본 발명에 대한 여러 수정 및 변경이 본 발명의 범주 내에서 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 본 발명은 일차적으로, 이동하는 글래스 리본의 스코어링에 관한 것이지만, 본 명세서에 기재된 장치와 방법은 시트에 대해 이동하고, 발광 장치, 노즐, 및 기계적 스코어링 헤드를 지지하는 캐리지를 사용하는 개별 글래스 시트의 스코어링과 관련하여 사용될 수도 있다. 이와 같은 경우에, 각각의 시트가 안정적이라면, 보다 상세하게는 상기 각각의 시트가 스코어 라인에 수직한 어느 한 방향에서 안정적이라면, 도 5의 각도(α)는 0이 될 것이다. 이와 유사하게, 개별 시트 실시예와 리본 실시예에 대하여, 스코어링을 단지 한 방향으로만 행하고 다음 스코어링을 위해 리세팅하는 대신에, 상기 시스템은 스코어링이 양 이송 방향, 예를 들면, 도 5의 좌측으로부터 우측으로, 또는 우측으로부터 좌측으로 등으로 행해질 수 있도록 구성될 수 있다. 아래 기재된 본 발명의 청구범위의 범주내에서 본 발명의 실시예에 대한 여러 변경 및 수정이 가능하다.

7 스코어링이 발생하는 라인 9 글래스 리본 생산 기기
11 선형 트랙용 지지 프레임 13 글래스 리본
14 캐리지 15 선형 트랙
16 리본의 이동과, 캐리지 수직 이동 성분을 나타낸 벡터
17 캐리지의 이동을 나타낸 벡터
18 캐리지 수평 이동 성분을 나타낸 벡터
19 기계적 스코어링 헤드의 역행 이동을 나타낸 벡터
20 기계적 스코어링 헤드
21 스코어링 처리 개시시의 냉각 유체의 풋프린트의 위치
22 스코어링 처리 개시시의 레이저 광 빔의 풋프린트의 위치
23 스코어링 처리 개시시의 흠집개시부의 위치
31 스코어링 처리 이후의 냉각 유체의 풋프린트의 위치
32 스코어링 처리 이후의 레이저 광 빔의 풋프린트의 위치
40 플랫폼 42 레일
44 레일 46 모터
48 휠 50 플랫폼(40)의 세장부
60 아암 62 아암용 피벗 축선
64 아암의 회전을 나타낸 화살표
66 예를 들면, 에어 실린더와 같은 일정한 가압 장치
111 흠집개시부 112 글래스 시트 또는 글래스 리본
113 레이저 광 빔 풋프린트
114 글래스 시트 또는 글래스 리본의 주 표면
115 스코어 라인 119 냉각 노즐
121 레이저 광 빔

Claims

레이저 광 빔을 사용하여, 양의 방향과 음의 방향을 형성하는 라인을 따라 글래스면을 스코어링 하는 방법으로서,
(a) 상기 글래스면과 접촉하는 시간 간격(T) 동안에 기계적 스코어링 헤드를 사용하여, 흠집개시부를 상기 글래스면의 상기 라인 상의 제 1 위치에 형성하는 단계;
(b) (i) 상기 라인과 평행하고 (ⅱ) 고정된 기준 프레임에서 보았을 경우에, 양의 성분 방향으로 이동되도록, 발광 장치를 이송하는 단계; 및
(c) 상기 발광 장치와 일렬로 배치되고, 상기 라인의 일부를 가로질러 냉각 유체를 배출하는 노즐을 이송하는 단계를 포함하고,
상기 시간 간격(T) 중 적어도 일부 동안에, 기계적 스코어링 헤드는 (i) 상기 라인과 평행하고 (ⅱ) 상기 발광 장치와 이동하는 기준 프레임에서 보았을 경우에, 음의 방향인 이동 성분을 포함하고,
상기 발광 장치는 상기 라인의 일부를 가로지르는 레이저 광 빔을 발하는 것을 특징으로 하는 글래스면을 스코어링 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
총 시간 간격(T) 동안에, 상기 기계적 스코어링 헤드는 (i) 상기 라인과 평행하고, (ⅱ)　상기 발광 장치와 이동하는 상기 기준 프레임에서 보았을 경우에, 음의 방향인 이동 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 글래스면을 스코어링 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 글래스면은 개별 글래스 시트면인 것을 특징으로 하는 글래스면을 스코어링 하는 방법.
제 1 항에 있어서,:
(i) 상기 글래스면은 상기 라인과 수직한 방향으로 이동하는 글래스 리본의 한 면이고; 그리고
(ⅱ) 상기 발광 장치, 상기 노즐, 및 상기 기계적 스코어링 헤드는 상기 라인에 수직한 방향으로 이동하고 상기 글래스 리본과 속도가 맞춰지는 것을 특징으로 하는 글래스면을 스코어링 하는 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 글래스 리본은 수직방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 글래스면을 스코어링 하는 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 발광 장치, 상기 노즐, 및 상기 기계적 스코어링 헤드는, 상기 라인에 평행하지 않은 트랙을 따라서 이동하는 캐리지에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 글래스면을 스코어링 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 기계적 스코어링 헤드는 상기 발광 장치와 이동하는 기준 프레임에서 보았을 경우에 고정된 한 축선을 중심으로 피벗가능한 것을 특징으로 하는 글래스면을 스코어링 하는 방법.
흠집개시부를 글래스면에 형성하는 방법으로서,
(a) 제 1 방향의 이동 성분으로, 캐리지를 상기 글래스면에 대해 이동시키는 단계; 및
(b) 상기 (a) 단계 중 일부 동안에, 기계적 스코어링 헤드를 상기 제 1 방향과 반대 방향으로 상기 캐리지에 대해 이동시키는 단계를 포함하고,
상기 (b) 단계 중 적어도 일부 동안에, 상기 기계적 스코어링 헤드를 글래스면 쪽으로, 상기 글래스면에서 멀어지는 쪽으로, 또는 상기 글래스면 쪽으로 그리고 상기 글래스면에서 멀어지는 쪽으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흠집개시부를 글래스면에 형성하는 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 글래스면은 개별 글래스 시트면인 것을 특징으로 하는 흠집개시부를 글래스면에 형성하는 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 글래스면은 이동하는 글래스 리본면이고, 상기 (a) 단계와 (b) 단계 동안에, 상기 캐리지와 상기 기계적 스코어링 헤드는 상기 리본의 이동 속도와 맞춰지는 것을 특징으로 하는 흠집개시부를 글래스면에 형성하는 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 캐리지는 상기 (a) 단계 동안에 트랙을 따라서 이동하는 것을 특징으로 하는 흠집개시부를 글래스면에 형성하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 트랙은 상기 제 1 방향과 평행하지 않는 것을 특징으로 하는 흠집개시부를 글래스면에 형성하는 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 (b) 단계는 상기 캐리지와 이동하는 기계적 스코어링 헤드를 축선을 중심으로 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 흠집개시부를 글래스면에 형성하는 방법.
흠집개시부를 글래스면에 형성하는 장치로서,
(a) xyz 좌표 시스템과 연관되고, 상기 xyz 좌표 시스템의 xy 평면에 놓이며 0도가 아닌 각도로 x축선을 교차하는 선형 트랙;
(b) 상기 선형 트랙을 따르는 캐리지가 상기 xyz 좌표 시스템의 y축선을 따르는 적어도 하나의 이동 성분을 포함하도록, 상기 선형 트랙 상에 이동가능하게 장착된 캐리지; 및
(c) 상기 캐리지에 대한 상기 기계적 스코어링 헤드는 (i) 상기 xyz 좌표 시스템의 상기 y축선을 따라 상기 캐리지의 이동 성분의 방향과 반대 방향으로 상기 y축선을 따르는 적어도 하나의 이동 성분과, (ⅱ) 상기 xyz 좌표 시스템의 z-축선 방향으로 적어도 하나의 이동 성분을 포함하도록, 상기 캐리지 상에 이동가능하게 장착된 기계적 스코어링 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 흠집개시부를 글래스면에 형성하는 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 xyz 좌표 시스템의 상기 z-축선의 방향으로 상기 기계적 스코어링 헤드가 임의의 순서로 상기 z-축선의 양의 방향인 제 1 이동부와 z-축선의 음의 방향인 제 2 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 흠집개시부를 글래스면에 형성하는 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 선형 트랙을 따르는 상기 캐리지가 상기 xyz 좌표 시스템의 x축선을 따르는 이동 성분을 포함하도록, 상기 선형 트랙이 상기 xyz 좌표 시스템의 상기 y축선과 어느 한 각도로 교차하는 것을 특징으로 하는 흠집개시부를 글래스면에 형성하는 장치.
제 14 항에 있어서,
(i) 상기 기계적 스코어링 헤드를 지지하는 아암; 및
(ⅱ) 상기 아암을 상기 xyz 좌표 시스템의 상기 x축선과 평행한 축선을 중심으로 회전시키는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 흠집개시부를 글래스면에 형성하는 장치.
제 14 항에 있어서,
(a) 상기 y축선에 평행한 레일;
(b) 상기 레일에 장착되고, 상기 기계적 스코어링 헤드를 이송하는 플랫폼; 및
(c) 상기 플랫폼을 상기 레일에 따라 이동시키는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 흠집개시부를 글래스면에 형성하는 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 선형 트랙과 상기 x축선 사이의 교차각은 90°가 아닌 각도인 것을 특징으로 하는 흠집개시부를 글래스면에 형성하는 장치.
제 14 항에 있어서, 상기 선형 트랙과 x축선 사이의 교차각은 90°인 것을 특징으로 하는 흠집개시부를 글래스면에 형성하는 장치.