KR20130023128A - 유리의 이동하는 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 기기 및 방법 - Google Patents

유리의 이동하는 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 기기 및 방법 Download PDF

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Abstract

유리 리본이 용융된 유리-성형 재료로부터 인발됨에 따라 상기 유리 리본의 중량 변화를 보상하기 위한 방법과 상기 유리 리본의 중량 변화를 보상하기 위한 기기가 개시되어 있다. 유리 리본 중량이 증가함에 따라, 중량 보상 장치에 의해 상기 유리 리본에 가해진 힘이 감소하도록, 중량 보상 기기는 유리 리본의 중량에 반비례하는 힘을 상기 유리 리본에 가하도록 구성된다.

Description

유리의 이동하는 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 기기 및 방법{Apparatus and Method for Separating a Glass Sheet from a Moving Ribbon of Glass}
본 발명은 유리의 이동하는 리본으로부터 유리 시트를 절단하거나 분리하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 분리 사이클 동안에 유리 리본의 가변 중량을 보상함으로서 상기 유리 리본의 안정적인 정위(orientation)를 보장하는 것에 관한 것이다.
융합-인발 공정(fusion-draw process)과 같은 하향 인발 공정은 유리가 성형 몸체로부터 하강함에 따라 점성의 유리-성형 재료로부터 탄성의 고체 상태로 변하는 유리의 연속의 리본을 만든다. 유리 리본의 길이가 커짐에 따라, 절단 기기가 상기 유리 리본으로부터 유리 시트를 절단(분리)하는 어느 한 시기에, 상기 유리 시트의 길이 만큼 리본을 짧게 한다. 리본을 짧게 하는 것 외에도, 상기 리본의 중량은 분리된 유리 시트의 중량만큼 감소한다.
디스플레이 패널의 제조에 사용되는 유리 시트를 만들도록 사용된 전형적인 하향인발 공정에 있어서, 다음의 디스플레이 패널의 일부, 리본의 소위 품질 영역(quality area)을 형성하는 리본의 부분 사이의 접촉을 최소화하는 것이 중요하다. 결론적으로, 접촉이 감소되고, 전형적으로 이후 제거될 리본의 엣지에서만 행해진다. 따라서, 유리 리본이 인발 기기에 의해서만 적당하게 구속된다. 더욱 상세하게는, 유리 시트가 분리되는 상기 유리 리본의 자유 단부가 절단 기기와 결합되지 않을 때, 상류 지지부로부터 자유롭게 매달려있다. 유리 시트가 리본의 자유 단부로부터 절단될 때, 유리 시트가 제거됨에 따라 발생하는 급격한 중량 감소는 새롭게 형성된 자유 단부가 새로운 형상으로 복귀될 수 있게 한다. 이러한 급격한 형상 변화는 리본을 통해 상류로 전파될 수 있고 인발 공정을 교란시킬 수 있다. 예를 들면, 상류 인장 롤에 의해 만들어진 리본 상의 인장력이 분쇄될 수 있고, 유리 리본이 유리 전이 온도 범위를 통과함에 따라 상기 유리 리본이 점성의 액체로부터 고체로 전이되어 상기 유리 리본에 스트레스가 유도될 수 있다. 리본의 중량 변화를 보상하기 위한 방법 및 기기가 공정 불일치의 원인을 최소화하거나 제거할 수 있다.
연속으로 이동하는 유리 리본, 예를 들면, 저장부로부터의 용융된 유리의 연속의 하향 인발에 의해 형성된 유리 리본과 같은, 유리 리본의 형상은 시간에 따라 변한다. 즉, 유리 리본의 길이가 증가 됨에 따라, 유리 리본의 중량은 증가한다. 결론적으로, 유리 리본은, 유리 시트가 유리 리본으로부터 제거될 때까지, 시간 내내 길이방향으로 평탄화되는 경향이 있다. 유리 리본의 일부가 자유롭게 매달리기 때문에, 유리 시트가 상기 유리 리본으로부터 제거될 때, 상기 유리 시트의 중량이 또한 제거되고, 그리고 상기 유리 리본을 길이방향으로 평탄화하기 위한 힘이 급격하게 감소되거나 또는 제거된다. 유리 리본의 최종적인 이동은 상기 유리 리본으로의 교란을 야기하며, 이러한 교란은 유리 시트가 상기 유리 리본으로부터 분리되는 상기 유리 리본의 상류 부분을 파손시킬 수 있다. 예를 들면, 이들 교란은 리본이 점성의 액체 상태로부터 탄성의 고체로 변하는 유리 리본의 부분에 위치한 유리 리본에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 하나의 잠재적인 효과는 스트레스를 멈추게 할 수 있다는 것이다. 다른 효과는 유리 리본에 가해진 인장력의 중단을 포함한다.
본 명세서에 있어서 아래 기재된 실시예에 따른, 기기 및 방법이 기재되어 있고, 본 발명에 있어서 시간 내내 리본 중량의 상기 변화는 중량 보상 기기에 의해 보상된다.
일 실시예에 있어서, 유리 시트 성형 방법은 길이 및 자유 단부를 갖는 연속으로 이동하는 유리 리본을 형성하기 위해 하향인발 공정에 있어서 성형 몸체로부터 용융된 유리를 유동시키는 단계, 제1 중량 보상 기기로써 상기 연속으로 이동하는 유리 리본을 결합하는 단계, 및 상기 제1 중량 보상 기기로써 상기 연속으로 이동하는 유리 리본에 하항력을 가하는 단계를 포함하도록 개시되어 있고, 상기 유리 리본의 길이는 시간의 함수로 변하며, 상기 제1 중량 보상 기기에 의해 가해진 힘은 상기 유리 리본의 길이가 증가함에 따라, 중량 보상 장치에 의해 가해진 힘이 감소하도록 상기 유리 리본의 길이 크기에 반비례한다. 스코어는, 이후 연속으로 이동하는 유리 리본과 유리 시트를 형성하도록, 스코어에서 분리된 상기 연속으로 이동하는 유리 리본의 일부에 형성될 수 있다. 선행 단계는 이후 다음의 유리 시트를 형성하도록 반복될 수 있으며, 이 경우 중량 보상 기기는 왕복운동하는 방식으로 계속 유리 리본과 결합하고 하향력을 상기 유리 리본에 가하여, 상기 유리 리본과 분리되고, 정 위치(home position)로 상향 이동하고 다른 하나의 사이클을 개시하도록 유리 리본과 재결합한다.
실시예는 연속으로 이동하는 유리 리본과 이동하는 앤빌 기기(traveling anvil machine)를 결합하는 단계를 더 포함하며, 상기 이동하는 앤빌 기기는 스코어링 장치와 백킹 바(backing bar)를 포함한다. 바람직하게는, 이동하는 앤빌 기기는 연속으로 이동하는 유리 리본에 하항력을 가하지 않는다. 부가적으로, 본 발명의 방법은 또한 스코어 아래에서 로봇과 유리 리본을 결합하는 단계를 포함하고, 상기 로봇은 상기 스코어를 가로질러 상기 유리 리본을 구부려서 연속으로 이동하는 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 크랙을 만든다.
바람직하게는, 제1 중량 보상 기기는 연속으로 이동하는 유리 리본의 제1 엣지 부와 결합하여, 상기 유리 리본의 내부 품질 영역을 피할 수 있다. 품질 영역은 유리 제조 공정을 통해 계속되며, 디스플레이 패널, 발광 패널 등과 같은 다음의 최종 제품에 사용가능한 유리 리본의 영역이다. 유리 리본의 엣지 부가 전형적으로 절결되어 버려지거나, 또는 유리 제조 공정에서 컬릿(cullet)으로 사용될 수 있다.
특정 실시예에 있어서 연속으로 이동하는 유리 리본이 제2 중량 보상 기기와 결합된다. 제2 중량 보상 기기는 바람직하게는 제2 엣지 부 상의 유리 리본과 결합한다. 여러 실시예에 있어서 제2 중량 보상 기기는 제1 중량 보상 기기와 독립적으로 제어되어, 상기 제2 중량 보상 기기에 의해 유리 리본에 가해진 하항력이 상기 제1 중량 보상 기기에 의해 가해진 힘과 상이하다.
다른 일 실시예에 있어서, 유리 시트 성형 방법이 자유 단부를 갖는 연속으로 이동하는 유리 리본을 형성하기 위하여 하향인발 공정에 있어서 성형 몸체로부터 용융된 유리를 유동시키는 단계 및 제1 중량 보상 기기와 상기 유리 리본을 결합하는 단계; 상기 유리 리본을 스코어링 하는 단계; 그리고 상기 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 단계를 포함하여 개시되어 있고, 상기 유리 리본은 속도 벡터(V)로 이동하고 시간 변화 자유 중량을 포함하며, 상기 제1 중량 보상 기기는 자유 중량의 크기에 반비례하는 제1 힘을 상기 유리 리본에 가한다. 분리하는 단계는 예를 들면, 유리 리본과 결합된 로봇으로써 유리 리본에 굽힘력을 가하는 단계를 포함할 수 있다. 여러 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은 유리 리본의 속도 벡터(V)와 동일한 속도 벡터로 이동하는 백킹 바와 유리 리본을 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제1 중량 보상 기기는 결합 장치를 포함하고 결합 단계는 엑츄에이터를 상기 결합 장치로부터 유리 리본 쪽으로 연장시키는 단계와 상기 엑츄에이터와 결합된 흡입 컵과 상기 유리 리본을 접촉시키는 단계를 포함한다. 중량 보상 장치에 의해 가해진 힘은 여러 경우에 있어서 주어진 시간에서 자유 중량 보다 더 클 수 있다.
본 발명의 방법은 유리 리본을 제2 중량 보상 기기와 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제2 중량 보상 기기는 제1 중량 보상 기기와 동일한 크기의 힘을 가할 필요는 없지만, 상기 제1 중량 보상 기기에 의해 가해진 힘과 상이한 힘을 유리 리본에 가할 수 있다.
다른 일 실시예에 있어서, 유리 시트를 만드는 기기는 용융된 유리로부터 유리 리본을 성형하기 위한 성형 몸체; 상기 유리 리본에 힘을 가하기 위한, 선형 구동 유닛; 상기 선형 구동 유닛과 결합된 구동 모터; 그리고 상기 선형 구동 유닛과 결합되는 중량 보상 기기, 및 상기 유리 리본과 접촉하기 위한 흡입 컵을 포함한 결합 장치;를 포함하도록 개시되어 있고, 상기 중량 보상 기기는 상기 유리 리본의 길이에 반비례하는 하항력을 상기 유리 리본에 가하도록 구성된다. 결합 장치는 흡입 컵을 상기 유리 리본 쪽으로 또는 상기 유리 리본으로부터 멀리 이동시키도록 구성된 엑츄에이터를 포함할 수 있다. 여러 실시예에 있어서, 본원발명의 기기는 복수의 중량 보상 기기를 포함할 수 있다. 성형 몸체는 바람직하게는 용융된 유리를 수용하기 위해 성형 몸체의 상부 표면에 형성된 채널과, 루트에서 연결되고 수렴하는 성형 표면을 포함한다. 채널 벽부를 오버플로하는 용융된 유리는 성형 몸체의 루트에서 다시 합쳐지거나 또는 융합하는 별도의 유동처럼 수렴하는 성형 표면 상을 유동한다.
본원발명의 부가적인 특징과 장점은 아래 기재된 상세한 설명에 설명되어 있고, 당업자라면 상기 상세한 설명으로부터 또는 아래 기재된 상세한 설명, 청구범위, 뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함한 본 명세서에 개시된 바와 같은 본 발명을 실시함으로써 용이하게 파악될 수 있을 것이다.
상기 일반적인 설명과 아래 기재된 설명은 바람직한 실시예이며, 청구된 바와 같은 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해 제공되었음을 알 수 있을 것이다. 첨부된 도면은 본 발명의 이해를 더욱 돕기 위한 것으로서 본 명세서의 일부를 이루고 있음을 알 수 있을 것이다. 도면은 발명의 여러 실시예를 나타내고 있으며, 발명의 원리 및 작동을 설명하기 위해 사용되었다.
도 1은 일례의 유리 제조 시스템의 단면도이고;
도 2는 인장 롤 하류의 상기 유리 제조 시스템의 구성요소를 도시한 도 1의 상기 유리 제조 시스템의 단면도이고;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동하는 앤빌 기기와 중량 보상 기기의 정면도이고;
도 4는 유리 리본 길이가 증가함에 따라 연속으로 이동하는 유리 리본의 다양한 길이방향 형상의 엣지의 도면이고;
도 5는 도 3의 중량 보상 기기에 의해 가해진 힘과 이동을 제어하기 위한 구성요소를 도시한 도 2의 기기의 정면도이며;
도 6a - 도 6f는 유리 리본의 엣지로부터 보았을 경우의 일례의 유리 리본 절단 사이클의 단계를 도시한 도면이다.
아래 상세한 설명에 있어서, 단지 설명을 하기 위한 것으로서, 특정 상세한 사항을 개시하고 있는 일례의 실시예가 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해 설명되어 있다. 그러나, 본 발명의 특징을 이해하고 있는 당업자라면 본 발명이 본 명세서에 개시된 특정 상세한 사항과 관련된 여러 실시예로 실시될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 더욱이, 잘 알려진 장치, 방법 및 재료에 대한 기재는 본 발명의 기재를 명확하게 하기 위해 생략되어 있을 수 있다. 최종적으로, 가능하다면, 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지시하도록 사용되었다.
도 1에는 용융 노(12), 정제 용기(14), 교반 용기(16), 수용 용기(18), 다운커머(20), 입구(22) 및 성형 몸체(24)를 포함한, 유리 시트 성형용 융합 유리 제조 시스템(10)의 일례의 실시예가 도시되어 있고, 상기 성형 몸체로부터 얇고, 용융된 유리-성형 재료의 연속으로 이동하는 리본(26)이 하강한다. 유리 제조 시스템(10)은 용융기-대-정제 용기 연결 관(28), 정제 용기-대-교반 용기 연결 관(30), 및 교반 용기-대-수용 용기 연결 관(32)을 포함하는, 용융된 유리-성형 재료를 이송하기 위한 다양한 여러 용기나 또는 도관을 더 포함한다. 용융 노 및 성형 몸체가 알루미나나 또는 지르코니아로 이루어진 세라믹 벽돌과 같은, 세라믹 재료로 전형적으로 형성되는 한편, 다양한 용기 및 이들 사이의 파이프는 플래티늄이나 또는 상기 플래티늄 합금을 종종 포함한다. 아래 기재가 도 1에 도시된 시스템과 같은, 일례의 융합 하향인발 시스템 및 공정에 관한 것일지라도, 본 발명이 당업자에게 잘 알려진 단일의 면의 오버플로 공정 또는 슬롯 인발 공정과 같은 하향인발 유리 제조 공정의 여러 변경에 동일하게 적용가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 1의 일례의 융합 공정에 따라, 용융 노(12)에는 화살표 38로 지시된 바와 같이, 뱃치(batch) 재료(36)가 제공되어 상기 노(12)를 충전하고 유리-성형 재료(이후 용융된 유리(40))를 만들기 위해 상기 노에 의해 용융된다. 용융된 유리(40)가 용융 노-대-정제 용기 연결 관(28)을 통해 용융 노(12)로부터 정제 용기(14)로 이송된다. 용융된 유리는 정제 용기(14) 내의 노의 온도를 초과하는 온도로 가열되고, 게다가 용융된 유리 내에 수용된 다원자가의(multivalent) 산화물 재료는 용융된 유리를 통해 상승하는 산소를 배출한다. 산소의 이러한 고-온도의 배출은 뱃치 재료의 용융에 의해 발생된 용융된 유리 내의 가스의 작은 거품의 제거에 도움이 된다.
용융된 유리는, 이후 정제 용기(14)로부터, 정제 용기-대-교반 용기 연결 관(30)을 통해, 회전하는 교반기가 밀도(consistency) 까지도 보장하도록, 용융된 유리를 혼합하고 균질화하는 교반 용기(16)로 유동한다. 교반 용기(16)로부터 균질화된 용융된 유리가 이후 교반 용기-대-수용 용기 연결 관(32)을 통해 유동하고, 수용 용기(18)에 수집되어, 다운커머(20) 및 입구(22)를 통해, 용융된 유리가 유리 리본으로 성형되는 성형 몸체(24)로 나아가게 된다.
성형 몸체(24)는 상기 성형 몸체의 하부나 또는 루트(46)에서 수렴하는, 도 2에 가장 잘 도시된 한 쌍의 수렴하는 성형 표면(44)과 상기 성형 몸체의 상부 표면에 위치된 개방 채널(42)을 포함한다. 성형 몸체에 공급된 용융된 유리가 개방 채널로 유동하고 상기 개방 채널의 벽부를 오버플로하여, 수렴하는 성형 표면 위를 유동하는 2개의 별도의 용융된 유리의 유동으로 분리된다. 용융된 유리의 별도의 유동이 루트에 도달할 때, 이들 유동이 다시 합쳐지거나 융합하여, 성형 몸체의 루트로부터 하강하는 점성의 용융된 유리의 단일의 유리 리본(26)을 형성한다. 유리 리본(26)은 상기 유리 리본이 하강하고 상기 유리 리본이 점성의 액체로부터 탄성의 고체 상태로의 변이되는 유리 전이 온도 범위를 통과함에 따라 냉각된다. 반대로 대항하여 회전하는 쌍으로 배치된 인장 롤(48)은 리본의 엣지를 따라서 점성의 유리 리본과 접촉하여 상기 리본을 하향 방향으로 인발하는데 도움이 된다. 인장 롤(48)이 예를 들면 적당한 모터에 의해 구동되는 동안에, 부가적인 구동 또는 피구동 롤이 또한 리본의 폭을 감소시키도록 작동하는 자연적으로 발생하는 표면 인장 효과에 반하여, 상기 리본을 가이드하고 상기 리본의 폭을 유지하는데 도움이 되도록 상기 리본의 엣지와 접촉할 수 있다.
리본으로부터 유리 시트를 분리하기 위하여, 도 2에 도시된 이동하는 앤빌 기기(TAM)(50)이 사용된다. 전형적인 배치에 있어서 그리고 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, TAM(50)은 앤빌 또는 백킹 바(52) 및 스코어링 장치(54)를 포함한다. 스코어링 장치(54)는 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같은 스코어링 휠(56)을 포함하며, 상기 스코어링 휠은 유리 리본(26)과 접촉하고 상기 유리 리본의 폭이나, 또는 폭의 일부를 가로질러 유리 리본의 제1 주 표면(58)에 대해 외력을 가하여, 스코어 라인(60)을 만든다. 명칭이 암시하는 바와 같이, 앤빌 또는 백킹 바(52)는 리본의 제2 주 표면(62)(스코어 라인이 만들어진 면의 반대쪽 리본의 면)에 대항력을 제공하여, 스코어링 휠이 폭-방향이나 또는 유리 리본을 가로질러 측방향으로 이동함에 따라 상기 유리 리본의 이동을 최소화한다. 따라서, 작동 중에, 백킹 바는 스코어가 형성되는 유리 리본의 면과 마주한 상기 리본의 표면이나 면에서 유리 리본과 접촉한다. 절단 작동이 발생하지 않는 이러한 시간 동안에, 스코어링 장치(54) 및 백킹 바(52)는 유리 리본으로부터 후퇴될 수 있다.
유리 리본(26)이 스코어링 공정 동안에 이동하기 때문에, TAM(50)은 유리 리본과 같이 이동하여 유리 리본의 엣지(64)에 수직한 스코어 라인(60)의 형성을 용이하게 한다. 즉, 리본은 인장 롤의 회전 속도로 부분적으로 표시된 스칼라 크기(속도)와 방향을 갖는 특정 속도 벡터(V)로 이동한다. 이해를 더욱 돕기 위하여, 여러 실시예에 있어서, 방향이 예를 들면, 하나 이상의 세트의 롤을 오프셋함으로써(offsetting) 상이할 수 있을지라도, V의 방향으로 수직 하향이라는 것을 알 수 있을 것이다.
스코어링 공정 동안에 TAM(50)과 유리 리본(26)의 상대 이동이 없다는 것을 보장하기 위하여, 상기 TAM(50)은 리본의 속도 벡터(V)와 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 속도 벡터(S)로 나타난 속도 및 방향으로 이동하도록 구성된다. 따라서, 스코어링 장치(54)가 리본의 폭을 가로질러 이동함에 따라, 유리 리본의 이동 방향에 있어서 리본의 하향 이동과 TAM(이에 따른 스코어링 휠, 또는 다른 스코어링 구성요소)의 하향 이동 사이의 속도 차이가 실질적으로 없다. 더욱 정확하게 말하자면, 스코어링 장치(54)는 리본 이동 방향을 가로지른 스코어 라인을 만들 수 있다.
스코어 라인이 완성될 때, 로봇(66)은 리본의 이송 방향에 대해 스코어 라인 하류에서 상기 리본 부분을 복수의 흡입 컵(68)과 결합하고, 상기 리본의 주 표면에 수직한 방향으로 상기 리본에 굽힘 모우멘트를 가한다. 바람직하게는, 로봇(66)은 백킹 바(52)로써 접촉되는 동일한 주 표면, 즉 제2 주 표면(62) 상에서 유리 리본과 접촉한다. 로봇(66)에 의해 유도된 굽힘 모우멘트가 스코어 라인(60)을 가로지른 인장 스트레스를 만들며, 상기 인장 스트레스는 상기 스코어 라인에 크랙이 형성되게 한다. 크랙은 유리 리본의 두께를 통해 전파하여, 상기 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리한다. 백킹 바(52), 및 사용될 수 있는 임의의 부가적인 접촉 노우징 바는 이후 유리 리본과 분리되고 TAM(50)은 다른 한 절단 사이클의 준비를 위해 그 개시 위치로 상류로 이동한다. 백킹 바 외에도, TAM(50)은 백킹 바와 같은 유리 시트의 동일면(제1 주 표면(58)) 상에, 또는 백킹 바와 마주한 유리 시트의 면(제2 주 표면(62)) 상에서, 유리 리본 상류나 또는 백킹 바의 하류와 접촉하는 하나 이상의 안정화 바(노우징 바)를 포함하여, 상기 백킹 바 또는 노우징 바 아래의 이동이 유리 리본의 점성의 탄성 구역으로 상향 전파되는 것을 더욱 방지한다. 설명하기 위한 것으로서, 절단 사이클 동안에 리본 이동 방향에서의 TAM의 이동 범위는 이후 TAM 스트로크라 할 것이다. 이에 따라, 본 발명에서 임의로 선택된 바와 같이, 절단 사이클은 유리 시트가 유리 리본(26)으로부터 제거되고 TAM(50)이 그 스트로크의 상부로 이동한 직후에 개시된다. TAM 스트로크가 리본으로부터 분리될 유리 시트의 길이와 동일할 필요는 없지만 상기 유리 시트의 길이보다 짧을 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
절단 사이클의 개시시에, 리본은 성형 몸체(24)의 루트(46)와 관련하여 최소 길이이거나 거의 최소 길이이어서, 소정 길이의 유리 시트(70)가 바로 제거된다(도 6d 및 6e 참조). 부가적으로, 주어진 기준점에 대한 유리 리본의 중량이 또한 최소이다. 예를 들면, 인장 롤(48)이 유리 리본(26)의 자유 단부(72)와 상기 접촉점 사이의 최저 접촉점이라면, 상기 유리 리본의 상기 길이에 대한 유리 리본의 중량이 최소이다. 리본의 중량을 지지할 수 있는 인장 롤보다 아래에 위치된 부가적인 롤이 존재할 수 있으므로, 단지 예를 들자면, 기준점과 같은 인장 롤의 사용은 임의적이며 설명을 위해 본 발명에 사용되었다. 실제로, 리본의 길이는 성형 몸체의 루트와 같은 임의의 기준점과 관련이 있을 수 있다. 유리 리본(26) 사이의 길이에 따른 임의의 지점에서 그리고 성형 몸체(24)의 루트(46) 및 연속으로 이동하는 유리 리본의 자유 단부(72)를 포함하여 상기 유리 리본과 접촉하는 구조체가 있고, 리본의 중량이나, 또는 중량의 일부를 지지할 수 있다고 충분히 여겨지며, 유리 리본의 자유 단부와 구조체 사이의 거리가 상기 유리 리본의 치수와 상기 유리 리본을 성형하는 유리의 밀도에 기초한 중량을 나타낸다. 유리 리본이 성형 몸체로부터 계속해서 재생되고, 이에 따라 연속으로 하향 이동하기 때문에, 선택된 기준점 아래 그리고 유리 리본의 자유 단부에서 종결하는 상기 유리 리본의 길이, 이후 리본의 "자유 길이"(FL)가 절단 간격 동안에 연속으로 증가한다. 그리고 자유 길이가 증가하고 상기 자유 길이와 관련된 중량, 이후 "자유 중량(FW)이 연속으로 증가한다. 즉, 절단 사이클의 개시 시 자유 길이와 자유 중량이 최소이고, 유리 시트가 유리 리본으로부터 분리될 때까지 실질적으로 계속하여 증가하며, 이때 자유 길이와 자유 중량은 각각 최소로 복귀한다. 연속으로 이동하는 유리 리본으로부터 유리 시트의 분리 직전 시, 자유 길이 및 자유 중량은 최대이다(단지 설명하자면, 리본의 자유 길이와 접촉하는 로봇에 의해 추정된 임의의 하중이나 또는 중량이 고려되지 않는다). 자유 길이는 유리 시트가 리본으로부터 분리되는 순간에 최소이고, 상기 유리 시트가 상기 리본으로부터 분리되기 전에 최대이다. 따라서, 자유 길이(FL)는 Lmin + DL로 나타내어지며, 상기 식에서 Lmin는 자유 길이의 최소 길이이고, DL은 상기 자유 길이의 변화이며, 유리 리본으로부터 분리될 유리 시트의 길이이다. 이와 유사하게, 자유 중량(FW)은 Wmin + DW으로 나타내어지며, 상기 식에서 Wmin는 자유 길이의 최소 중량이고, DW는 자유 중량의 중량 변화이며, 또한 유리 리본으로부터 분리될 유리 시트의 중량이다. 이에 따라, DWmax 및 DLmax는 각각 자유 중량(DW)의 최대 변화이고 자유 길이(DL)의 최대 변화이다.
자유 길이 및 자유 중량이 증가함에 따라, 유리 리본의 형상이 일정하게 변한다. 예를 들면, 유리 리본은 구부러짐을 나타내거나 또는 비틀림을 나타낼 수 있다. 자유 중량이 증가함에 따라, 유리 리본의 길이를 따라서 적어도 길이방향으로, 자유 중량이 증가되는 결과로서, 리본이 평탄화되는 경향이 있다. 즉, 리본이 성형 몸체로부터 하강함에 따라, 상기 리본이 상기 리본의 길이를 따라서, 또는 상기 리본의 폭을 횡단하여, 또는 상기 길이를 따라 그리고 상기 폭을 횡단하여 많은 복잡한 형상을 가져서, 상기 리본이 전반적으로 평탄하지 않은 형상을 갖는다. 끊임없이 증가하는 자유 중량은 적어도 리본의 길이를 따라서 리본의 비평탄한 형상을 감소시키는 경향을 갖는다. 그러나, 리본의 탄성부에 위치한 상기 리본의 자유 길이는 자유 중량의 결과로서 특히 길이방향 형상을 유지한다. 자유 중량이 급격히 제거될 때, 유리 리본이 자유 길이를 갖게 되지 않는 형상을 취할 수 있을 것이다. 이러한 사항은 도 4에 보다 용이하게 나타내어져 있음을 알 수 있을 것이며, 상기 도 4는 단일의 절단 사이클의 다양한 단계 동안에 리본의 엣지로부터 보여지는 유리 리본의 길이방향 형상을 나타낸다. 도 4에 따르면, 곡선(74)은 절단 사이클의 개시시 유리 리본의 형상을 나타내고: 자유 길이(FL) 및 자유 중량(FW)은 최소이다(DL 및 DW은 0이다). 점선은 스코어 라인(60)의 위치를 나타낸다. 자유 길이(FL) 및 자유 중량(FW)이 증가함에 따라, 리본에서, 곡선 78 및 80으로 지시한 바와 같이, 각각 평탄화가 개시된다. 최종적으로, 유리 시트가 스코어 라인(60)에서 분리되기 직전에, 자유 길이 및 자유 중량이 곡선 82로 나타난 바와 같이 최대이고 유리 리본이 가장 평탄하게 된다. 그러나, 자유 길이의 적어도 일부가 리본의 탄성 구역 내에 위치하기 때문에, 자유 길이가 최대일 때 자유 길이에 저장되고 자유 중량 이하 중량의 상당한 에너지가 있다. 유리 리본(유리 시트(70))의 자유 단부(72)와 스코어 라인(60) 사이의 리본의 부분이 제거될 때, 상기 유리 리본에서의 위치 에너지가 배출되고 상기 유리 리본이 곡선(74)의 위치로 되돌아 온다. 알 수 있는 바와 같이, 이러한 급격한 형상 변화는 인발 공정에 상류 분열을 야기시킬 수 있다.
이에 따라, 도 3에는 가변 자유 중량을 보상하기 위한 중량 보상 기기(84)가 도시되어 있으며, 연속으로 이동하는 유리 리본의 형상을 안정화시킨다. 중량 보상 기기(84)는 유리 리본(26)과 접촉해 결합하는 결합 장치(86)와 컨베이어(88)를 포함하고, 상기 컨베이어를 따라서 결합 장치(86)가 연속으로 이동하는 유리 리본의 속도 벡터(V)와 동일하거나 실질적으로 동일한 속도 벡터(U)로 이동한다. 속도 벡터(U)가 하향 방향으로만 도시되어 있음을 알 수 있을 것이다. 결합 장치가 상향 이동하도록 결합 장치(86)의 방향이 역전될 때, 상향 이동이 발생할 때의 속도가 속도 벡터(U)를 포함한 스칼라 속도보다 상당히 더 빠를 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 아래 기재된 바와 같이, 결합 장치(86)가 리본과 결합될 때, 하항력이 리본(26) 상에 전개됨으로서 속도 벡터(V)의 속도 성분과 약간 상이한 속도로 이동될 수 있다. 이러한 속도 차이는 리본의 자유 중량이 변함에 따라 변할 것이다. 아래 기재가 단일의 중량 보상 장치에 관한 것이지만, 다중 중량 보상 장치가 사용될 수 있다. 예를 들면, 2개의 중량 보상 장치가 유리 리본의 각각의 측면 엣지 부에 하중을 가하도록 사용될 수 있다.
결합 장치(86)는 예를 들면, 유리 리본의 유리 보다 매우 연질인 탄성 재료로 형성된 흡입 컵(90)을 포함하여 최소의 손상으로 흡입 컵과 유리 리본 사이의 접촉이 초래될 수 있다. 유리 리본의 주 표면 쪽으로 또는 상기 주 표면으로부터 멀리 흡입 컵을 각각 후퇴시키거나 전진시키도록 구성된 엑츄에이터(92)와 흡입 컵(90)이 연결될 수 있다. 엑츄에이터(92)는 예를 들면, 가압된 공기 공급원(도시 생략)과 유체 연통된 공압식 실린더를 포함할 수 있다. 선택적으로, 엑츄에이터(92)는 유압식 실린더나 또는 전기 솔레노이드를 포함할 수 있다.
흡입 컵(90)은 진공원(도시 생략)과 연결되어, 진공이 상기 흡입 컵에 공급되고 상기 흡입 컵이 유리 리본과 접촉할 때 상기 흡입 컵이 상기 유리 리본을 파지한다. 바람직하게는, 흡입 컵(90)은 품질 영역 외측에서, 유리 리본의 엣지가 이후 제거되기 때문에, 상기 리본의 엣지에서 유리 리본과 접촉한다.
결합 장치(86)는 바람직하게는 또한 유리 리본과 결합 장치 사이의 토오크(Tq)를 측정하는 로드 셀(load cell, 도시 생략)을 포함한다.
결합 장치(86)는 컨베이어(88)와 결합된다. 컨베이어(88)는 레일 즉, 선형 구동 유닛(94)과 구동 모터(96)를 포함한다. 구동 모터(96)는 예를 들면, 서보모터일 수 있다. 구동 모터(96)는 선형 구동 유닛(94)과 연결되고 제어 유닛(98)에 의해 지시되는 바와 같이 이들은 함께 이동 및 토오크 제어를 결합 장치(86)에 제공한다(도 5 참조). 제어 유닛(98)은 연산 장치, 예를 들면, 인발 설비로부터의 처리 인풋을 수신하고 구동 모터(96)를 통해 선형 구동 유닛(94)의 구동 속도를 변경시키는 제어 시그널을 송출하는 일반적인 목적의 컴퓨터 또는 여러 정보 처리 장치일 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(98)은 예를 들면, 제어 라인(100)을 통해 제어 유닛(98)에 제공되고 인장 롤에 통합된 엔코더로부터 얻어진 인장 롤의 회전 속도(또는 선택적으로 연속으로 이동하는 유리 리본과 접촉하는 하나 이상의 여러 롤의 회전 속도)를 수신하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛(98)은 이후 인장 롤의 회전 속도로부터 연속으로 이동하는 리본의 선형 속도를 산출할 수 있다. 그러나, 기술상 공지된 바와 같이 유리 리본의 선형 속도를 얻기 위한 여러 방법이 사용될 수 있다.
제어 유닛(98)은 유리 리본의 선형 속도에 기초한 자유 중량 증가율을 결정하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성은 예를 들면, 공지된 유리 조성, 및 유리 리본 폭과 자유 길이의 치수에 대해 알려진, 유리 밀도에 기초하여, 결정될 수 있다. 따라서, 제어 유닛(98)은 자유 중량의 변화율을 산출하고 이에 따라 선형 구동 유닛(94)에 가해질 구동 토오크와 이에 따른 유리 리본 상의 중량 보상 기기에 의해 가해진 하항력(F)을 산출하여 최대 자유 중량을 에뮬레이트(emulate)할 수 있다. 즉, 제어 유닛(98)은, 최대 자유 중량으로부터 유도된 힘을 에뮬레이트하는 유리 리본 상에 하항력을 가하기 위하여, 처리 인풋 및 내측 소프트웨어에 의하여 제어 라인(102)을 통해 중량 보상 기기(84)로 시그널을 제공하도록 구성된다. 이러한 하향력(F)은 예를 들면, 리본 속도(V)의 속도 성분 보다 약간 더 큰 속도에서, 컨베이어(88)에 연결된, 결합 장치(86)를 이동시킴으로서 적용될 수 있다. 자유 중량이 최소일 때, 중량 보상 기기(84)는 유리 시트에 대한 소정의 길이에 기초한 유리 리본에 하향력을 가하여, 리본이 자유 길이(이에 따라 자유 중량)가 최대가 되는 리본처럼 리본은 작용한다(즉, 형상을 추정한다). 연속으로 이동하는 유리 리본의 자유 길이가 증가함에 따라, 중량 보상 기기(84)에 의해 유리 리본에 가해진 하항력은 점진적으로 감소한다. 자유 중량이 최대일 때, 중량 보상 기기에 의해 적용된 힘은 최소이다. 이에 따라, 순간 자유 중량의 조합과, 힘(F)의 순간값이 합쳐져 유리 리본의 형상이 절단 사이클을 통해 실질적으로 일정하게 유지된다.
여러 실시예에 있어서, 인장 롤(또는 유리 리본과 접촉하는 여러 롤)이 토오크 값을 제어 유닛(98)에 공급하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 인장 롤에서 전개된 토오크(Tq)는 산출된 길이에 기초한 중량(리본의 속도에 기초한 것)이 아닌 리본의 실제 현 (순간) 중량을 결정하는데 사용될 수 있다. 더욱이, 제어 유닛(98)은 제어 라인(104)을 통한 TAM(50)의 작동과 제어 라인(106)을 통한 로봇(66)의 작동을 제어하도록 사용될 수 있다.
도 6a 내지 도 6f를 살펴보면, 중량 보상 기기(84)의 작동은 유리 시트가 연속으로 이동하는 유리 리본으로부터 바로 제거되고 TAM 및 중량 보상 기기가 그들의 각각의 초기 위치에 있을 때 임의로 개시되는 총 절단 사이클을 통하도록 기재되어 있다. TAM 및 중량 보상 기기의 작동을 나타내기 위하여, 절단 사이클의 개시 시에 TAM(50)의 위치는 이후 개시 위치(108)라 할 것이며, 상기 개시 위치는 상기 TAM 스트로크의 상부에서의 TAM(50)의 최상의 상류 위치이고; 결합 장치(86)의 위치를 정 위치(110)라 할 것이며, 이 정 위치는 결합 장치의 최상의 상류 위치이다. 타이밍과 관련하여, 절단 사이클의 개시시 시간은 시간 t1으로 임의로 지시될 것이다.
설명하기 위한 목적으로서, TAM(50) 및 결합 장치(86)의 복귀 이동 시간은 무시가능하다고 여겨질 것이다. 실제로, 이는 제한된 복귀 이동 시간에 대해 허용가능하다. 즉, 예를 들면, TAM이 복귀 운동 동안에 장치의 총 스트로크 내내 이동하도록 한정된 양의 시간을 취하는 한편, 설명을 위한 목적으로서, 이러한 복귀 이동 시간, 및 (총 속도가 되는 시간에 영향을 미치는) 관성이 무시될 수 있다고 여겨진다.
시간 t1 개시 시에 그리고 도 5 및 도 6a를 살펴보면, 중량 보상 기기(84)의 결합 장치(86)가 유리 리본(26)과 결합되고, 상기 유리 리본(26)의 속도 벡터(V)와 실질적으로 동일한 속도 벡터(U)로 하향 이동한다. 더욱 정확하게 말하자면, 엑츄에이터(92)가 기동되어, 흡입 컵(90)을 유리 리본(26) 쪽으로 연장한다. 진공이 흡입 컵(90)에 가해진다. 흡입 컵(90)이 유리 리본(26)과 접촉할 때, 상기 흡입 컵(90)이 상기 유리 리본(26)과 결합하여, 하향력(F)은 상기 흡입 컵(90)이 접촉되지 않거나 또는 위치가 변하지(미끄러짐) 않으면서 상기 유리 리본에 가해질 수 있다. 제어 유닛(98)에 의해 제어되는 구동 모터(96)는 선형 구동 유닛(94)을 통해 결합 장치(86)를 하향 이동시킨다. 동시에, 결합 장치(86)와 통합된 로드 셀이 결합 장치에 의해 겪게 되는 토오크(Tq)를 감지하고 토오크의 크기를 제어 라인(102)을 통해 제어 유닛(98)에 제공한다. 토오크(Tq)는 제어 유닛(98)에 의해 동등의 하향력(F)으로 변환되고, 상기 제어 유닛은 이후 결합 장치에 의해 가해진 하향력(F)이 소정의 값, 예를 들면 DW과 동일하도록 구동 모터(96)를 제어한다. 바람직하게는, 자유 길이가 최소인 시간 t1에서의 하향력(F)은 DWmax과 동일하거나 또는 거의 동일하다. 즉, 중량 보상 기기(84)가 자유 중량(즉, DW)의 변화를 보상하기 위하여, 중량 보상 기기는 DL = 0이고 DLmax에서 최소 힘일 때, 최대 힘을 가한다. 바람직한 실시예에 있어서, DWmax는 유리 리본으로부터 제거될 유리 시트의 중량이다. 즉, 유리 리본의 길이가 공정(예를 들면, 소비자 명세)에 의해 결정되기 때문에, 유리 시트의 중량이 결정되고 알려지거나 또는 적어도 추정된다. 그러나, DWmax는 제거될 유리 시트의 소정의 중량 이상이거나 또는 여러 경우에 있어서 상기 소정의 중량 이하일 수 있다. 이러한 사항은, 예를 들면, 이전 유리 시트와 상이한 길이를 갖는 유리 시트를 만들도록 공정이 변경되지만, 그러나 중량 보상 기기에 의해 적용된 하중이 변하지 않을 때, 발생할 수 있다. 연속으로 이동하는 유리 리본이 하향 이동함에 따라, 자유 길이와, 이에 따른 DW가 증가하고 제어 유닛(98)은 구동 모터(96)를 제어하여 결합 장치(86)에 의해 적용된 하중이 비례적으로 감소된다. 부가적으로, TAM(50)이 유리 리본(26)의 단일의 면에 대항해 배치되도록 도시되어 있는 반면, 실제로, 상기 TAM(50)이나, 또는 상기 TAM의 부분이 상기 유리 리본의 양면에 배치될 수 있다. 백킹 바가 스코어링 장치와 마주하여 배치되는 동안에, 스코어링이 유리 리본의 하나의 면에서 발생하기 때문에, 이러한 구성은 자명할 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같은 시간 t2 개시 시에 또한 도 5를 살펴보면, 유리 리본 자유 길이가 DL 만큼 계속 성장하고 스코어 라인 위치(114)가 TAM(50)의 위치에 가깝게 된다. 충분한 길이의 유리 리본이 TAM(50)을 통과할 때 상기 TAM(50)은 인접한 의도된 스코어 라인 위치(114)에 위치하며, TAM(50)은 유리 리본(26)과 결합한다. 위치(116)는 다음 유리 시트를 만들기 위한 다음의 (향후) 스코어링 위치를 나타낸다.
도 6c에 도시된 바와 같이 시간 t3 개시 시에 또한 도 5를 살펴보면, 자유 길이, 및 이에 따른 자유 중량이 최대(DL = DLmax, DW = DWmax)로 도달하고, 중량 보상 기기(84)에 의해 적용된 하중이 최소에 도달하는(F이 최소임) 소정의 위치에 자유 단부(72)가 도달할 때, 결합 장치(86)가 유리 리본(26)과 분리되어 정 위치(110)로 복귀된다. 로봇(66)이 유리 리본(26)과 결합하고 스코어링 장치(54)가 유리 리본의 폭을 가로지른 스코어링을 개시하여, 스코어 라인(60)을 만든다. 로봇(66)이 스코어 라인(60) 아래에서 유리 리본(26)과 결합한다.
도 6d에 도시된 바와 같이 시간 t4 개시 시에, 로봇(66)이 스코어 라인(60)을 가로질러 굽힘력을 가한다. 굽힘력은 유리 리본을 통해 그리고 상기 유리 리본을 가로질러 전파하는 스코어 라인에서 크랙을 발생시키는 인장 스트레스로 나타나게 된다.
도 6e를 살펴보면 시간 t5 개시 시에, 결합 장치(86)가 유리 리본(26)과 결합되고 상기 유리 리본(26)의 속도 벡터(V)와 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 속도 벡터(U)로 이동한다. 한편, 로봇(66)은 분리된 유리 시트(70)를 제거한다.
최종적으로, 시간 t6 때 그리고 도 6f에 도시된 바와 같이, TAM(50)은 유리 리본(26)으로부터 분리되고 개시 위치(108)로 복귀하고 결합 장치(86)가 최대 하향력(F)을 제공한다.
당업자라면 본 발명에 있어서 특정 유리 인발 설비 및 작동에 대한 상기 기재한 순서와 타이밍이 필요에 따라 변경될 수 있고, 상기 순서는 단지 일례로 기재되어 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
당업자라면 본 발명에 대한 여러 변경 및 수정이 본 발명의 범주 및 사상 내에서 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 첨부된 청구범위의 범주 내에서 여러 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 유리 시트 성형 방법으로서,
    a) 길이 및 자유 단부를 갖는 연속으로 이동하는 유리 리본을 형성하기 위하여, 하향인발 공정에 있어서 성형 몸체로부터 용융된 유리를 유동시키는 단계;
    b) 상기 연속으로 이동하는 유리 리본을 제1 중량 보상 기기와 결합하는 단계;
    c) 상기 제1 중량 보상 기기로써 상기 연속으로 이동하는 유리 리본에 제1 하향력을 가하는 단계;
    d) 상기 연속으로 이동하는 유리 리본에 스코어를 형성하는 단계; 및
    e) 유리 시트를 형성하기 위하여 상기 스코어에서 상기 연속으로 이동하는 유리 리본의 일부를 분리하는 단계를 포함하며,
    상기 유리 리본의 상기 길이는 시간의 함수로 변하고, 상기 제1 중량 보상 기기에 의해 가해진 제1 힘은 상기 연속으로 이동하는 유리 리본의 길이가 증가함에 따라, 상기 중량 보상 장치로 가해진 힘이 감소하도록 상기 유리 리본의 상기 길이 크기에 반비례하는 유리 시트 성형 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    다음번 유리 시트를 형성하기 위하여, 단계 b) 내지 단계 e)를 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 성형 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 리본과 동일한 속도 및 방향으로 이동시키도록 구성된 이동하는 앤빌 기기와 상기 연속으로 이동하는 유리 리본을 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 성형 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스코어 아래에서 로봇과 상기 연속으로 이동하는 유리 리본을 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 성형 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 중량 보상 기기는 상기 연속으로 이동하는 유리 리본의 제1 엣지 부와 결합되는 것을 특징으로 하는 유리 시트 성형 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    제2 중량 보상 기기와 상기 연속으로 이동하는 유리 리본의 제2 엣지부를 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 성형 방법.
  7. 유리 시트 제조 기기로서,
    용융된 유리로부터 유리 리본을 성형하기 위한 성형 몸체; 및
    상기 유리 리본에 힘을 가하기 위한 중량 보상 기기를 포함하고,
    상기 중량 보상 기기는;
    선형 구동 유닛;
    상기 선형 구동 유닛과 연결된 구동 모터; 및
    상기 선형 구동 유닛과 연결되고, 상기 유리 리본과 접촉하기 위한 흡입 컵을 포함한 결합 장치를 포함하고,
    상기 중량 보상 기기는 상기 유리 리본의 길이에 반비례하는 하항력을 상기 유리 리본에 가하도록 구성된 유리 시트 제조 기기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 결합 장치는 상기 흡입 컵을 상기 유리 리본 쪽으로 또는 상기 유리 리본으로부터 멀리 이동시키도록 구성된 엑츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 제조 기기.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 유리 시트 제조 기기는 복수의 중량 보상 기기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 제조 기기.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 성형 몸체는 용융된 유리를 수용하기 위해 상기 성형 몸체의 상부 표면에 형성된 채널과, 루트에서 합쳐지는 수렴하는 성형 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 시트 제조 기기.
KR1020120092409A 2011-08-23 2012-08-23 유리의 이동하는 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 기기 및 방법 KR20130023128A (ko)

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