KR20130040232A - 유리 리본을 연속적으로 형성하는 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
녹은 유리로부터 시트 물질을 형성하는데 있어서, 형성 롤러 쌍들(41)은, 리본이 형성될 시에, 유리 리본(34)에서 곡선 형상을 만들어내기 위해 사용된다. 유리 리본이 나중에 분리될 시에, 리본의 곡선 부분들은 커버 시트들이 설치될 수 있는 컴퓨터 모니터 또는 텔레비전 등의 디스플레이 제품들의 에지 둘레를 감쌀 수 있는 곡선형 에지들(16)이 된다. 본 발명의 실시예들은 종래의 유리 형성 공정에서 사용되는 개별적인 유리 시트들의 작동하지 않은 재가열 및 재형상을 제거하기 위해 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 녹은 유리의 연속적으로 흐르는 리본을 형성하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 유리 시트 형성 공정에서 녹은 유리의 연속적으로 흐르는 리본에서의 곡면을 형성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
녹은 유리가 시트 형상으로 인발될 시에, 유리는 전달된 처음 두께에서 최종 시트 두께로 늘어지거나 약해지게 된다. 용융 공정 등의 오버플로우 하부 인발 공정(overflow downdraw process)에서, 녹은 유리는 형성 부재의 대향식 수렴 측면들(opposed converging sides)을 따라 아래로 흐르고, 루트 또는 하부 에지로부터 단일 유리 리본으로 인발되는데, 유리 시트의 평평하고, 균일한 두께를 확보하기 위해 큰 노력이 들어간다. 그 후, 최종적인 평평한 유리 시트들은 디스플레이 장치를 생산하기 위해 적절한 구성요소(예를 들면, 액정 물질 및 이에 관련된 전자 장치)와 결합된다. 그 후, 디스플레이 장치는 컴퓨터 모니터 또는 텔레비전 등의 최종 제품에 포함될 수 있다. 통상적으로, 디스플레이 장치는 구조적 완전성을 제공하는 프레임 또는 홈 및 가장 자리 내에 국한된다.
디스플레이 산업계의 최근 동향은 점차적으로 보다 얇은 장치를 향해 있다. 상기와 같은 일 예는 초기에 콜드 캐소드 형광등 조명(cold cathode fluorescent lighting)에 비해, 급격하게 얇아진 장치를 가능케 하는 텔레비전용 발광 다이오드 백라이트이다. 추가적인 단계는 제품 전체에 간단하고, 깨끗하고, 보다 만족스러운 미적 부분을 제공하기 위해, 디스플레이 둘레에 프레임을 현저하게 감소 또는 제거하기 시작했다. 이러한 유형의 제품을 생산하는 하나의 방법은 제품 앞면 둘레, 특히 제품의 에지 영역을 감싸는 면판 또는 커버 유리를 포함시키는 것이다.
과거에, 유리의 개별적인 시트 형상은 가열 및 가압 또는 가열 및 슬럼핑(slumping)을 통하여 전반적으로 만들어져 왔다. 즉, 유리의 개별적인 시트는 적절한 형성 온도로 가열되고, 그 후 최종 형상을 얻기 위해 가압된다. 대안적으로, 슬럼핑하는 동안, 시트는 성형, 가열 상태에 있게 되고, 중력을 통하여 원하는 형상으로 만들어질 수 있다. 상기와 같은 방법은 시트 기반에 의해 시트에서 취해지는 행동에 있어 제약이 있었으며, 다수의 유리 시트가 단일 단계(예를 들면, 다수의 성형품 사용) 중에 처리될 수 있는 동안, 공정은 연속적이고, 논-스톱 공정에 의해 달성될 수 있는 규모 경제의 손실(lack of an economy of scale)을 받게 된다.
본 발명의 목적은 유리 시트 형성 공정에서 녹은 유리의 연속적으로 흐르는 리본에서의 곡면을 형성하는 방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.
일 실시예에 따라서, 녹은 유리의 이동 리본을 연속적으로 형성하는 장치가 개시된다. 일 실시예에서, 녹은 유리의 이동 리본은 용융 하부인발 공정(fusion downdraw process) 등의 하부인발 유리 제조 공정에서 형성된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 녹은 유리는, 냉각될 시에, 유리질 탄성 물질을 만들 수 있는 점성 또는 점탄성 물질을 나타내기 위해 사용된다. 방법은 리본 생산 동안 녹은 유리 리본에 맞물리는 오프셋 형성 롤러 쌍들의 사용을 포함하고, 녹은 유리의 이동 리본에서 곡률을 만들어낸다. 이로써, 녹은 유리 리본을 만들어 내는 형성체(forming body)가 녹은 유리로 공급되는 한, 연속적인 녹은 유리 리본은 생산되고, 리본에 맞물리는 오프셋 형성 롤러들은 리본의 곡선 부분들을 형성한다. 유리 리본이 탄성 상태에 이르게 되면, 리본은 세로 방향 및 가로 방향 둘 다에서 절단될 수 있어서, 다양한 디스플레이 제품들에 대해 둘레를 감싼 면판의 제조에 사용될 수 있는 곡선형 표면, 특히 곡선형 에지들을 갖는 개별적인 유리 시트들을 생산할 수 있게 된다.
일 실시예에서, 하부인발 유리 제조 공정에서 사용될 수 있는 바와 같이, 녹은 유리의 연속적인 이동 리본을 형성하는 장치는 녹은 유리의 이동 리본을 생산하는 형성체, 및 3 개의 리본 치수를 갖는 형상을 제공하기 위해 녹은 유리의 리본이 흘러가는 방향에 대해 형성체의 하류에 배치된 오프셋 형성 롤러 쌍이 포함되어 개시된다. 오프셋 형성 롤러 쌍은 녹은 유리의 이동 리본의 제 1 측면에 인접하게 위치하여 접촉된 제 1 형성 롤러(shaping roller) 및 유리 리본의 제 2 측면에 인접하게 위치하여 접촉된 제 2 형성 롤러를 포함한다. 제 1 및 제 2 대향식 오프셋 형성 롤러들은 서로 측 방향으로 오프셋되어 있고, 제 1 롤러가 녹은 유리의 이동 리본에 접촉하는 제 1 롤러의 접촉 표면은 제 2 롤러가 녹은 유리의 이동 리본에 접촉하는 제 2 롤러의 접촉 표면을 지나 연장되어, 녹은 유리의 이동 리본의 곡률이 만들어진다. 제 1 및 제 2 형성 롤러들이 서로 통과하거나 겹쳐지는 방향으로 제 1 및 제 2 형성 롤러들을 각각 위치시키는 것은 롤러들이 리본의 곡률을 제공하도록 한다. 바람직하게, 제 1 및 제 2 형성 롤러들에 의해 접촉된 녹은 유리의 이동 리본의 점성은 약 1x105 내지 1x107 포아즈의 범위 내에 속한다.
일부 실시예들에서, 복수의 오프셋 형성 롤러 쌍들(offset shaping roller pairs)은 녹은 유리의 이동 리본과 접촉한다. 복수의 오프셋 형성 롤러 쌍들은 예를 들면, 형성체의 루트에 대해 서로 다른 수직 방향의 위치에 있을 수 있다. 대안적으로, 복수의 오프셋 형성 롤러 쌍들은 단일 수평 평면을 따라 위치할 수 있다. 즉, 롤러 쌍들은 형성체 루트에 대해 수직으로 변위될 수 있고, 이때 제 1 형성 롤러 쌍은 형성체 루트로부터 제 1 수직 거리에 위치하는 반면, 제 2 형성 롤러 쌍은 형성체 루트로부터 제 2 거리에 위치한다.
주어진 형성 롤러 쌍의 제 1 형성 롤러의 중심점과 제 2 형성 롤러의 중심점 간의 거리는 제 1 또는 제 2 형성 롤러의 길이 보다 큰 것이 바람직하다. 게다가, 제 1 및 제 2 형성 롤러들의 가장 가까운 말단들 간의 거리는 제 1 또는 제 2 형성 롤러의 길이보다 짧은 것이 바람직하다.
또 다른 실시예에 따라서, 물질의 이동 리본을 형성하는 방법이 개시되고, 상기 방법은 제 1 및 제 2 주요 표면들을 가지며, 점탄성부 및 탄성부를 포함한 물질의 이동 리본을 형성하는 단계, 점탄성부의 리본 물질의 제 1 주요 표면을 제 1 형성 롤러에 접촉시키는 단계, 및 점탄성부의 리본 물질의 제 2 주요 표면을, 제 1 형성 롤러로부터 측 방향으로 오프셋된 제 2 형성 롤러에 접촉시키는 단계를 포함한다. 제 1 및 제 2 형성 롤러들은 오프셋 형성 롤러 쌍을 형성하고, 오프셋 형성 롤러 쌍에 의해 리본과의 접촉은 리본의 제 1 곡률을 만들어낸다. 제 1 및 제 2 형성 롤러들의 가장 가까운 말단들 간의 거리는 제 1 또는 제 2 형성 롤러의 길이보다 짧은 것이 바람직하다. 주어진 롤러 쌍의 제 1 형성 롤러의 중심점과 제 2 형성 롤의 중심점 간의 거리는 제 1 또는 제 2 형성 롤러의 길이보다 큰 것이 바람직하다. 리본 물질은 예를 들면, 유리 물질을 포함할 수 있다. 리본 물질은 유리-세라믹 또는 플라스틱, 예를 들면 열가소성 물질을 포함할 수 있다. 리본 물질은 금속을 포함할 수 있다. 바람직하게, 제 1 및 제 2 형성 롤러들에 의해 접촉되는 리본 물질의 점성은 약 1x105 내지 1x107 포아즈의 범위 내에 속한다. 각각의 제 1 및 제 2 형성 롤러들은 플랜지를 포함할 수 있다. 플랜지들의 에지들 간의 근접성으로 인해, 스코어 라인은, 형성 롤러들 간의 유리가 플랜지에 의해 집어지고 얇아지는 리본에서 형성된다.
일부 실시예들에서, 복수의 곡률은 리본에 접촉하는 복수의 오프셋 형성 롤러 쌍들에 의해 리본 물질에서 유도된다.
리본이 형성되면, 리본은 제 1 곡률을 갖는 물질의 시트를 형성하기 위해 분리될 수 있다. 분리는 종래 수단에 의해, 예를 들면, 기계 장치로 리본을 스코어링하여 굽히는 방식("스코어 및 스냅"(score and snap)) 또는 레이저 스코어링 및/또는 컷팅에 의해 실행될 수 있다. 예를 들면, 리본은 물질 시트를 형성하기 위해 그의 폭을 가로질러 분리될 수 있고, 시트는 하나 이상의 곡선형 에지를 갖는 물질의 서브-시트를 만들기 위해 제 1 곡률을 따라 분리될 수 있다. 이러한 서브-시트들은 커버 유리 또는 면판을 형성하기 위해 추가로 처리될 수 있는데, 예를 들면, 마무리 작업에 의해 처리될 수 있다(예를 들면 컷팅된 에지의 글라이딩(grinding) 또는 폴리싱(polishing)).
여전히 또 다른 실시예에서, 곡선형 에지를 갖는 유리 시트를 형성하는 방법이 개시되고, 상기 방법은 제 1 및 제 2 주요 표면들을 가지며, 점탄성부 및 탄성부를 포함한 물질의 이동 리본을 형성하는 단계, 점탄성부의 리본 물질의 제 1 주요 표면을 제 1 형성 롤러에 접촉시키는 단계, 및 점탄성부의 리본 물질의 제 2 주요 표면을, 제 1 형성 롤러로부터 측 방향으로 오프셋된 제 2 형성 롤러에 접촉시키는 단계를 포함한다. 제 1 및 제 2 형성 롤러들은 오프셋 형성 롤러 쌍을 형성하고, 오프셋 형성 롤러 쌍에 의해 리본과의 접촉은 리본의 제 1 곡률을 만들어낸다. 리본 물질은 제 1 곡률을 가진 유리 시트를 형성하기 위해 탄성부의 리본의 폭을 가로질러 분리될 수 있다. 그 다음, 유리 시트는 하나 이상의 곡선형 에지들을 가진 서브-시트들을 생산하기 위해 제 1 곡률을 따라 분리될 수 있다. 바람직하게, 제 1 및 제 2 형성 롤러들의 가장 가까운 말단들 간의 거리는 제 1 또는 제 2 형성 롤러의 길이보다 짧다. 제 1 및 제 2 형성 롤러들에 의해 접촉되는 리본 물질의 점성은 약 1x105 내지 1x107 포아즈의 범위 내에 속하는 것이 바람직하다.
일부 실시예들에서, 각각의 제 1 및 제 2 형성 롤러들은 플랜지를 포함하고, 스코어 라인(score line)은 플랜지들에 의해 리본에서 형성되고, 이때 상기 플랜지들은 리본을 집어 얇게 한다.
일부 실시예들에서, 복수의 곡률들은 리본 물질을 복수의 오프셋 형성 롤러 쌍들에 접촉시킴으로써 리본에 형성될 수 있다. 복수의 오프셋 형성 롤러 쌍들은 형성체의 루트에 대해 서로 다른 수직 방향의 장소에 위치할 수 있다.
본 발명의 추가적인 특징 및 이점은 다음의 상세한 설명에서 기술될 것이고, 다음의 상세한 설명, 청구항 및 첨부된 도면을 포함하여 본원에서 기술된 바와 같이, 이와 같은 설명은 기술 분야의 통상의 기술자에게 부분적으로 손쉽게 명확해질 수 있거나, 기술 분야의 통상의 기술자라면 본 발명을 시행함으로써 인식될 것이다. 첨부된 도면은 본 발명의 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되고, 이러한 명세서의 일부에 병합되고 그 일부를 구성하기도 한다. 이해하여야 하는 바와 같이, 본 명세서 및 도면에서 개시된 본 발명의 다양한 특징은 일부 및 모든 조합으로 사용될 수 있다.
도 1은 텔레비전 디스플레이 등의 장치의 일부의 에지 도면으로서, 장치 에지-온(device edge-on)을 도시하며, 이때 둘레를 감싼 면판(wrap-around faceplate)이 부분적으로 벗어나는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 예시의 용융 하부인발 유리 제조 장치의 측면도이다.
도 3은 도 2의 용융 하부인발 장치의 단면도이다.
도 4a는 위에서 바라본 유리 시트(유리 리본 단면)와 맞물리는 복수의 오프셋 형성 롤러 쌍들의 위에서 아래로 바라본 도면(top down view)이다.
도 4b는 도 4a의 중심 형성 롤러 쌍을 확대한 도면이다.
도 5는 유리의 연속적인 이동 리본과 맞물리는 도 3의 오프셋 형성 롤러들의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 유리 제조 장치로 형성된 유리 리본의 단면도로서(리본 폭을 가로지른 단면으로 도시), 길이 방향으로 리본을 컷팅하기 위한 위치를 도시한 도면이다.
도 7은 나타난 컷팅 위치에서 도 6의 리본 부분을 컷팅 또는 분리함으로써, 생산된 유리의 2 개의 부분들(서브-시트들)을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 여러 개의 오프셋 형성 롤러들을 확대한 도면으로서, 롤러들이 아치 곡선형(curved arcuate shape)을 만들기 위해 유리 리본과 맞물리고, 롤러들 상의 플랜지들이 리본 분리를 용이하게 하도록 아치 곡선형으로 얇아진 부분을 만들어내는 것을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 여러 개의 오프셋 형성 롤러들을 확대한 또 다른 도면으로서, 롤러들이 아치 곡선형을 만들기 위해 유리 리본과 맞물리고, 롤러들 상의 플랜지들이 리본 분리를 용이하게 하도록 아치 곡선형으로 얇아진 부분을 만들어내는 것을 도시한 도면이다.
도 10은 유리 없이 도시된 도 8 및 9의 오프셋 형성 롤러 쌍의 또 다른 확대 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 예시의 용융 하부인발 유리 제조 장치의 측면도이다.
도 3은 도 2의 용융 하부인발 장치의 단면도이다.
도 4a는 위에서 바라본 유리 시트(유리 리본 단면)와 맞물리는 복수의 오프셋 형성 롤러 쌍들의 위에서 아래로 바라본 도면(top down view)이다.
도 4b는 도 4a의 중심 형성 롤러 쌍을 확대한 도면이다.
도 5는 유리의 연속적인 이동 리본과 맞물리는 도 3의 오프셋 형성 롤러들의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 유리 제조 장치로 형성된 유리 리본의 단면도로서(리본 폭을 가로지른 단면으로 도시), 길이 방향으로 리본을 컷팅하기 위한 위치를 도시한 도면이다.
도 7은 나타난 컷팅 위치에서 도 6의 리본 부분을 컷팅 또는 분리함으로써, 생산된 유리의 2 개의 부분들(서브-시트들)을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 여러 개의 오프셋 형성 롤러들을 확대한 도면으로서, 롤러들이 아치 곡선형(curved arcuate shape)을 만들기 위해 유리 리본과 맞물리고, 롤러들 상의 플랜지들이 리본 분리를 용이하게 하도록 아치 곡선형으로 얇아진 부분을 만들어내는 것을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 여러 개의 오프셋 형성 롤러들을 확대한 또 다른 도면으로서, 롤러들이 아치 곡선형을 만들기 위해 유리 리본과 맞물리고, 롤러들 상의 플랜지들이 리본 분리를 용이하게 하도록 아치 곡선형으로 얇아진 부분을 만들어내는 것을 도시한 도면이다.
도 10은 유리 없이 도시된 도 8 및 9의 오프셋 형성 롤러 쌍의 또 다른 확대 도면이다.
다음의 상세한 설명에서, 제한되지 않은 설명 목적을 위해 상세한 특정 설명을 개시한 예시의 실시예들은 본 발명의 전반적인 이해를 제공하기 위해 설명된다. 그러나, 본원의 이익을 갖는 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 수 있는 바와 같이, 본 발명은 본원에서 개시된 상세한 특정 설명으로부터 벗어난 다른 실시예들에서 실시될 수 있다. 게다가, 공지된 장치, 방법 및 물질의 설명은 본 발명의 설명을 애매하게 하지 않도록 생략될 수 있다. 최종으로, 적용가능한 곳마다, 동일 참조 번호는 동일 소자를 의미한다.
도 1에 도시된 것은, 디스플레이 제품을 포함한 디스플레이 장치(14)의 앞면(시청자 측면)에 맞추어질 수 있는, 둘레를 감싼 커버(wrap-around cover) 또는 면판 유리(12)의 위치를 나타낸, 텔레비전 또는 컴퓨터 모니터 등의 디스플레이 제품(10)의 에지부이다. 둘레를 감싼다는 것(wrap-around)이란 커버 유리의 곡선형 에지부(16)가 유리 커버 판의 다수의 표면의 평면으로부터 벗어난 곳을 의미한다. 적절한 디스플레이 제품 상에 위치될 시에, 커버 유리의 곡선형 에지부(16)는 디스플레이의 두께의 적어도 일부 둘레에서 감싸지거나 접어진다. 최종 결과물은 매끄러워지고, 디스플레이 앞면은 미학적으로도 양호하게 된다. 상기와 같은 커버 유리 시트의 제조는 다음에서 다루어진다.
도 2 및 3은 예시적인 용융 하부인발 공정에 따른 점성 물질로부터 유리 리본을 인발시키는 장치(20)를 도시한다. 점성 물질은 녹은 유리 물질이 바람직하지만, 그러나, 일부 실시예들에 따라서, 유리-세라믹 물질 또는 플라스틱 물질일 수 있다. 다음 설명은 녹은 유리 물질의 정황에서 나타날 것이다.
장치(20)는, 형성체에 배치된 상부 채널 또는 트로프(trough)(24)를 갖는 형성체(22)를 포함한다. 형성체(22)는 수렴 형성 표면(26a) 및 수렴 형성 표면(26b)을 포함하고, 상기 수렴 형성 표면들은 하부 에지(28)에서 수렴된다. 하부 에지(28)는, 녹은 유리(30)가 형성체(22)로부터 인발되는 인발 라인(draw line)을 나타낸다. 하부 에지(28)는 또한 루트(root)(28)를 의미할 수도 있다. 녹은 유리(30)는 주입구(31)를 통하여 트로프(24)로 공급되고, 녹은 유리가 트로프의 상부 에지 상에 흘러 수렴 형성 표면들(26a, 26b) 아래로 흐르도록 트로프에 넘쳐 흐르고, 이 경우에는 녹은 유리 2 개가 별개로 흐른다. 이러한 별개로 흐르는 2 개의 녹은 유리는 형성체 루트에서 재결합되거나 용융되고, 유리의 단일 리본(31)으로서 루트로부터 이동 방향(32)을 따라 아래로 이어진다. 이에 따라, 공정은 때때로 용융 공정을 의미하기도 하거나, 용융 하부인발 공정이라고도 한다. 형성체(22)의 형성 표면에 접촉하는 녹은 유리의 이러한 부분들은 루트(28)로부터 인발된 용융 리본의 내부 내에 위치되어, 이들이 형성체를 나갈 시에, 리본의 외부 표면은 순정 상태(pristine condition)를 이루게 된다.
리본(34)이 형성체 루트(28)를 빠져나갈 시에, 이는 점성 액체 상태로부터 점탄성 상태를 통하여 최종 탄성 상태로 변화된다. 리본은 통상적으로, 리본의 각 길이 방향 에지(38)에 위치한 엇 회전식 에지 롤러들(counter-rotating edge rollers)(36) 사이에서 점성 또는 점탄성 상태로 맞물리게 된다. 녹은 유리의 점성은 1x105 내지 1x107 포아즈(Poise)인 것이 바람직하다. 에지 롤러들(36)은 모터들(미도시)에 의해 구성되거나 구동되지 않을 수 있다. 구동된 에지 롤러들(36)은, 예를 들면, 중력을 보충하고 유리 리본에 당김력(pulling force)을 가하는데 도움을 주기 위해 사용된다. 양쪽의 구동 및 비-구동 에지 롤러들은 리본 폭의 수축 또는 가늘어짐(attenuation)을 감소시킴으로써, 리본의 폭을 유지시키는 기능을 한다. 대향식 에지 롤러들(opposing edge rollers)(36)은 루트(28)에 대해 수직 방향으로 동일한 장소에 위치하고(그 결과 예를 들면, 대향식 에지 롤러 쌍 중 하나의 에지 롤러의 회전 축을 통과하는 수평면은 또한 에지 롤러 쌍의 다른 에지 롤러의 회전 축을 통과함), 서로 직접 마주하여, 그 결과 대향식 에지 롤러 쌍의 하나의 롤러 위치는, 에지 롤러 쌍의 다른 엇 회전식 롤러의 위치에 대해 리본을 가로질러 반영된다(mirrored). 수평 방향으로, 대향식 에지 롤러들(36)은, 대향식 에지 롤러 쌍의 각 롤러가 대향식 에지 롤러 쌍의 다른 롤러에 직접 마주하도록 동일하게 위치한다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 형성체(22)로부터 이동 방향(32)을 따라 내려오는 유리 리본(34)은 도 4a, 4b 및 5에 도시된 엇 회전식 형성 롤러들(40)에 의해 더 맞물리게 된다. 형성 롤러들은 형성 롤러 쌍(41)을 형성하고, 리본의 각 표면(42) 및 표면(44) 상에 오프셋 방식으로 위치하고, 즉, 리본의 2 개의 주요 표면 영역에 인접하여 위치한다. 즉, 제 1 형성 롤러는 리본의 표면(42)에 인접하게 위치하여 제 1 방향으로 선회되는 반면, 제 2 형성 롤러는 리본의 표면(44)에 인접하게 위치하여 마주하는 방향으로 선회된다. 각 형성 롤러는 샤프트(46)를 포함한다. 복수의 형성 롤러들(40) 및 형성 롤러 쌍들(41)이 사용될 수 있다. 도 4a 및 4b에서 개별적인 샤프트들을 갖는 것으로 도시되었지만, 이동 리본(34)의 주어진 측면 상에 배치된 각 형성 롤러(40)는, 각 형성 롤러의 회전 축이 루트(28)로부터 등거리로 떨어져 위치하는 경우, 단일의 공통 축(도 5 참조)에 연결될 수 있다. 형성 롤러들은 구동 에지 롤러들과 유사한 방식으로 구동될 수 있지만, 그러나 구동이 되지 않을 수도 있다. 제 1 형성 롤러 쌍의 형성 롤러는 제 1 형성 롤러의 접촉 표면을 따라 리본의 제 1 표면(42)에 접촉하는 반면, 제 2 롤러는 제 2 형성 롤러들의 접촉 표면을 따라 리본의 제 2 표면(44)에 접촉한다. 그러나, 상술된 에지 롤러들과는 달리, 형성 롤러 쌍의 형성 롤러들은 측 방향(수평 방향)으로 지그재그로 되어 있거나(staggered) 오프셋되어 있다. 이러한 오프셋은 도 4b를 참조할 시에 이해하기가 보다 편할 것이다.
도 4a는 리본의 단면 폭을 가로질러 아래로 내려다본 도면이며, 점선(48)은 리본의 중심선을 관통하는 에지-온에서 보이는 가상 평면을 나타낸다. 도 4a로부터 중심 형성 롤러 쌍을 바라볼 시에, 도 4b의 형성 롤러 쌍(41)은 제 1 형성 롤러(40a) 및 제 2 형성 롤러(40b)로 구성되고, 제 1 형성 롤러(40a)는 리본 중심선(48)의 일 측면 상에 위치하는 반면, 제 2 형성 롤러(40b)는 제 1 형성 롤러로부터 중심선(48)의 마주한 측면에 위치한다. 게다가, 유리 리본에 접촉하는, 제 1 형성 롤러(40a)의 접촉 표면(43a)은 유리 리본에 접촉하는 제 2 형성 롤러(40b)의 접촉 표면(43b)과 겹쳐지거나 상기 접촉 표면(43b)을 넘어 연장되어, 리본 중심선을 따라 유리 리본의 영역에 형성된 "S" 곡선형이 형성될 수 있다. 다르게 말하면, 도 4a를 참조하면, 리본이 제 1 및 제 2 주요 표면들(42 및 44)을 갖는 수직 평면에 의해 나타난다고 하면, 평면의 제 1 표면 근방에 위치한 형성 롤러 쌍의 제 1 형성 롤러는 화살표(50)로 나타난 바와 같이 평면의 마주하는 제 2 표면을 향한 방향으로 이동하는 반면, 평면의 제 2 주요 표면 근방에 위치한 쌍 중 다른 형성 롤러는 화살표(52)로 나타난 바와 같이, 제 1 주요 표면을 향한 방향으로 이동한다. 이로써, 롤러들의 접촉 표면들은 서로 반대 방향으로 통과하고 δ 만큼 겹쳐지게 된다(도 9 참조). 녹은 유리 물질의 리본이 점성(또는 점탄성)이기 때문에, 형성 롤러 쌍에 의해 가해진 대향력에 응답하여 제공되며, 직접 대향하는 힘에 의해 발생된 리본의 수평 방향의 변위는 이러한 힘 근방에서 리본이 "S" 형을 이루도록 한다. 바람직하게, 형성 롤러들에 의해 접촉된 리본의 점성은 약 1x105 포아즈 내지 약 1x107 포아즈의 범위에 속한다. 물론, 도 4a 및 4b에 도시된 리본의 중심선 근방에 오프셋 형성 롤러들을 측 방향(가로 방향)으로 위치시키는 것은 단지 예일 뿐, 오프셋 형성 롤러들의 위치는 곡률이 필요한 곳에 따라서, 리본의 폭을 가로지른 다른 위치에 있을 수 있다. 그러나, 중심선 근방에 제 1 오프셋 형성 롤러들의 쌍을 위치시키는 것은 일반적으로 동일한 폭을 갖는 2 개 유리의 개별적인 부분을 만들어 내는 중심선에서 리본의 분리를 나중에 가능케 한다. 특히, 리본의 "S" 형상 부분이 곡선의 변곡점에서 분리되는 경우, 2 개의 별개의 유리 부분들은 거의 동일한 에지 곡선을 가진다. 도 4a 및 4b의 예에서, 리본 중심선(48)은 중심 "S" 곡선의 변곡점과 일치한다.
도 4a를 따르면, 2 개의 추가적인 오프셋 형성 롤러 쌍들은 리본 에지들 근방(바로 내부를 향하여)에서 맞물리게 되고, 이로 인해, 리본의 각 외부 에지 근방에서 "S" 형 곡선부를 만들어 낸다. 다시, 각 에지 "S" 형 곡선의 변곡점(점선, 54, 56)을 통하여 길이 방향으로 분리시키는 것은 중심선 근방에서 만들어진 곡선과 유사한 리본의 에지에서 곡선 부분들을 만들어낸다. 형성체로부터 수직 방향으로 아래를 향하여 리본이 이동할 시에, 리본을 측 방향으로(리본의 폭을 가로지름) 분리시키는 것은 별개의 유리 시트들(58)을 만들어낸다. 즉, 리본의 에지들 근방에서 리본의 중심선 근처에서 맞물리는 도 4a의 3 개의 오프셋 형성 롤러 쌍들은 리본의 최소 3 개의 "S" 형 곡선을 만들어 낸다. 유리의 분리 시트들을 만들어내기 위해 리본이 리본의 폭을 가로질러 분리되며, 각 유리의 분리 시트가 각 "S" 형 곡선의 변곡점(또는 라인)을 따라 분리될 시에, 최종물은 시트들의 에지에서 2 개의 곡선부들을 포함한 유리의 2 개의 시트들(즉, 서브-시트들(sub-sheets))이며, 이때 상기 2 개의 시트들 둘 다는 각 개별적인 서브-시트(sub-sheet)에 대해 동일한 방향으로 만곡된다. 본원에서 개시된 것에 기반하여 명백해져야 하는 바와 같이, 추가적인 오프셋 형성 롤러 쌍들은 곡선형 에지들을 갖는 추가적인 유리 시트들을 만들어내기 위해 사용될 수 있다(비록 크기가 작다 할지라도, 리본 크기가 동일하다고 추정할 수 있음).
특히, 도 4a에 도시된 바와 같이, 중심선(48)의 좌측에 제 1 표면(42)은 형성 동작 동안 순정 상태로 되어 있다. 즉, 리본의 좌측부의 에지 형상은 오목부(도면을 볼 때 아래를 향한 에지들)를 포함하고, 이로써, 선들(48 및 54) 간의 표면(42)은 최종적인 유리 시트의 앞면(시청자 측면)을 형성할 것이다. 이러한 표면은 "하부" 롤러들에 의해 표시가 없어지고(unmarked), 그리고 "상부" 롤러들에 의해 접촉된 시트 부분은 분리될 것이다. 여기서, 상부 및 하부는 임의적인 것이지만, 그러나 마주하는 방향으로 되어 있고, 본 설명의 정황에서 도면의 배향에 따라 도시되어야 하며, 상부는 도면의 상부를 향한 방향에 대응하고, 하부는 도면의 하부를 향한 방향에 대응한다. 이와 유사하게, 선들(48 및 56) 간의 표면(44)의 우측부가 순정 상태로 되어 있고, 이때에는 "하부" 롤러들에 의해 접촉되지 않는다. 리본의 양쪽 부분에서, 서브-시트들로 분리된 후의 유리부들의 시청자 측면은 형성 공정 동안 접촉되지 않은 상태로 되어 있고, 단지 장치 상에서 또는 후 측면(시청자 측면에 마주함) 상에서 형성 롤러들에 의해 접촉된다.
도 5는 도 2의 형성체로부터 내려가는 리본의 일부의 사시도이며, 형성 롤러들은 리본의 이동 방향(32)에 대해 형성 롤러들의 상류 및 하류에 위치한 에지 롤러들의 쌍들 사이에 배치된다. 또한 도시된 바와 같이, 스코어 라인은 리본의 폭을 가로질러 측 방향으로 진행하고(일반적으로 리본의 이동 방향(32)과는 수직을 이룸), 점선(57)으로 나타난다.
길이 방향으로 예를 들면 라인들(48, 54 및 56)을 따라 리본을 분리하거나, 리본의 폭(스코어 라인 57)을 가로질러 리본을 분리하는 것은 접촉 스크라이빙(contact scribing)(예를 들면, 카바이드 휠(carbide wheel) 또는 다이아몬드)를 통하여 달성될 수 있거나, 레이저로 스코어링 및/또는 컷팅함으로써 달성될 수 있다. (예를 들면, 리본의 굽힘력을 가함으로써) 스코어 라인(57)을 따라 리본을 분리하는 것은 유리 시트(58)를 형성한다.
도 6은 유리 시트가 개별적인 서브-시트들로 분리될 수 있는 추가적인 위치를 도시하는 유리 시트(58)의 폭을 가로지른 단면도이다. 도 6에 따라서, 유리 시트(58)(또는 대안적으로, 리본(34))는 형성 롤러 쌍들에 의해 형성된 곡률을 따라서 길이 방향으로 스코어링될 수 있다(도 5 참조).
도 7은 나타난 스코어 라인들을 따라 길이 방향으로 리본을 컷팅 또는 분리시킴으로써 얻어진 2 개의 서브-시트들의 단면도를 도시한다. 서브 시트들(58a 및 58b) 둘 다는 일반적으로 평평한 단면 형상을 가지지만, 곡선형 에지부들(16)을 포함한다. 명확해져야 하는 바와 같이, 에지 부분들은 형성 롤러들 그 자체의 형상에 따른 다른 형상들일 수 있다. 예를 들면, 에지 부분들은 실질적으로 평평할 수 있지만, 유리 시트의 평평한 내부 부분에 대해 각이져 있다. 일반적으로, 에지 부분들은 최종적인 유리 시트의 내부 부분(에지 부분들 내부)의 평면 내에 있지 않은 것으로 보일 수 있다.
또 다른 실시예에서, 도 8-10에 도시된 바와 같이, 오프셋 형성 롤러 쌍(40)의 각 형성 롤러(40)는 플랜지(flange)(60)를 포함하고, 하나의 형성 롤러 상의 플랜지는 리본을 집기 위해 쌍들 중 다른 형성 롤러 상의 플랜지와 연동하며, 2 개의 플랜지들에 매우 근접하여, 플랜지들(예를 들면, 굴곡 라인을 따름) 간의 유리는 얇아진다. 리본의 얇은 부분(62)(도 9에 가장 잘 도시됨)은 스코어 라인으로서 기능하고, 유리 시트(58)를 나중에 분리하는 것을 용이하게 하여 서브-시트들을 수직 방향 스코어 라인을 따라 분리시킨다. 도 10에 도시된 예시적인 실시예에서(유리 리본(34) 없이 도시됨), 형성 롤러 쌍(41)의 각 형성 롤러는 길이(L)가 동일하며(플랜지(60)를 포함하지 않음), 그리고 형성 롤러 쌍의 각 형성 롤러의 중심점(L/2) 간의 거리(D)는 형성 롤러 쌍의 어느 형성 롤더들의 길이(L)보다 크다(각 형성 롤러의 길이(L)가 동일하다고 가정). 일부 실시예들에서, 형성 롤러 쌍의 형성 롤러들의 가장 가까운 말단들, 즉, 서로 가장 가까운 롤러들의 말단 간의 거리(d)는 형성 롤러들 어느 길이(L)보다 짧다.
일부 실시예들에서, 추가적인 형성 롤러 쌍들은 제 1 형성 롤더들 쌍의 수직 방향과는 다른 수직 방향에서 포함될 수 있다. 추가적인 형성 롤러들은, 제 1 형성 롤러들에 의해 제공된 특정 형상이 변화가 필요한 경우에 바람직할 수 있다. 예를 들면, 동일한 방식으로 다이들(dies)의 진행은 압출 가공된 물체를 점진적으로 형성하기 위해 사용될 수 있고, 형성 롤러들의 진행은, 단일 형성 롤러 쌍과 함께 얻어지기에 어려울 수 있는 유리의 주어진 최종 형상을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 도 5에 따른 장치는, 예를 들면, 서로 다른 수직 방향 위치에서 다수의 형성 롤러 쌍들을 포함한다. 이 예에서, 제 1 수직 위치에서 3 개의 형성 롤러 쌍들이 도시되고, 서로 다른 수직 위치에서 3 개의 형성 롤러 쌍들이 도시된다. 예를 들면, 형성 롤러들은 도 4a-b 및 8-9에 도시된 바와 같이, 곡선형 에지들을 가질 수 있지만, (유리 이동 방향으로) 점진적인 형성 롤러들은 각 형성 롤러 에지에 대해 서로 다른 곡률 반경을 포함할 수 있고, 예를 들면 점차적으로 작아진다. 이와 유사하게, 형성체 루트(28)에 대해 다수의 수직 방향 위치 또는 하나의 수직 방향 위치에서, 형성 롤러 쌍들의 수평 방향 위치는 변화될 수 있고, 그 결과 형성 롤러들은 유리 리본에서 대칭적인 공간 형상을 생성하지 못한다. 즉, 형성 롤러 쌍들의 임의의 세트의 형성 롤러들을 분리시키는 수평 거리는 동일할 필요가 없지만, 향후에 만들어질 제품 필요성을 충족시키기 위해 변화될 수 있다. 게다가, 형성 롤러 쌍의 개별적인 형성 롤러들(예를 들면, 거리 "D") 간의 거리는 변화된 형상을 얻기 위해 변화될 수 있다. 주어진 수평 평면 내에 적어도 형성 롤러들을 위치시키는 것은 위치 선정 서보들(servos)을 포함함으로써 손쉽게 자동으로 이루어질 수 있고, 이로 인해, 위치 조정도 가능해진다. 하나 이상의 컴퓨터들은 위치 선정 서보들에 포함되고, 그 서보들에 연결될 수 있고, 그 결과, 자동화된 피드백 시스템은 형성 롤러들을 위치시키기 위해 사용될 수 있다.
강조되어야 하는 바와 같이, 본 발명의 상술된 실시예들, 특히 "바람직한" 실시예들은 단지 구현의 가능한 예이고, 단지 본 발명의 원리의 이해를 명료하게 설명하기 위함이다. 다수의 변화 및 변형은 본 발명의 원리 및 권리 범위로부터 실질적으로 일탈하지 않고, 본 발명의 상술된 실시예들로 만들어질 수 있다. 예를 들면, 앞선 설명이 유리 시트의 형상에 관한 것이기는 하지만, 본원에 기술된 장치 및 방법은 점성, 점탄성 상태를 포함하거나 변형 가능한 다른 물질 예를 들면 유리-세라믹 물질, 플라스틱 또는 일부 예에서, 금속까지도 적용될 수 있다. 상기와 같은 모든 변형 및 변화는 본원 및 본 발명의 권리 범위 내에 포함되며, 그리고 첨부된 청구항에 의해 보호될 수 있다.
Claims (15)
- 녹은 유리(34)의 연속적인 이동 리본을 형성하는 장치(20)에 있어서,
녹은 유리(34)의 이동 리본을 생산하는 형성체(22); 및
녹은 유리(34)의 리본의 이동 방향(32)에 대해 형성체(22)의 하류에 배치되며, 그리고 녹은 유리(34)의 이동 리본의 제 1 측면(42)에 인접하게 위치하여 접촉된 제 1 오프셋 형성 롤러(40a) 및 녹은 유리(34)의 이동 리본의 제 2 측면(44)에 인접하여 위치하여 접촉된 제 제 2 오프셋 형성 롤러(40b)를 포함한 오프셋 형성 롤러들(40)의 쌍(41)을 포함하며,
제 1 오프셋 형성 롤러(40a) 및 제 2 오프셋 형성 롤러(40b)는 측 방향으로 서로 오프셋되어 있고,
녹은 유리(34)의 이동 리본에 제 1 오프셋 형성 롤러(40a)가 접촉하는 제 1 오프셋 형성 롤러(40a)의 접촉 표면(43a)은, 녹은 유리(34)의 이동 리본에 제 2 오프셋 형성 롤러(40b)가 접촉하는 제 2 오프셋 형성 롤러(43b)의 접촉 표면(43b)을 지나 연장되어, 녹은 유리(34)의 이동 리본의 곡률이 만들어지는 이동 리본 형성 장치. - 청구항 1에 있어서,
이동 리본 형성 장치는, 녹은 유리(34)의 이동 리본에 접촉하는 복수의 오프셋 형성 롤러 쌍들(41)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 리본 형성 장치. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
복수의 오프셋 형성 롤러 쌍들(41)은 형성체(22)의 루트(28)에 대해 서로 다른 수직 방향으로 위치하는 것을 특징으로 하는 이동 리본 형성 장치. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
복수의 오프셋 형성 롤러 쌍들(41)은 단일 수평 평면을 따라 위치하는 것을 특징으로 하는 이동 리본 형성 장치. - 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 형성 롤러(40a)의 중심점과 제 2 형성 롤러(40b)의 중심점 간의 거리(D)는 제 1 형성 롤러(40a) 또는 제 2 형성 롤러(40b)의 길이(L)보다 긴 것을 특징으로 하는 이동 리본 형성 장치. - 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 형성 롤러(40a) 및 제 2 형성 롤러(40b)의 가장 가까운 말단들 간의 거리(d)는 제 1 형성 롤러(40a) 또는 제 2 형성 롤러(40b)의 길이(L)보다 짧은 것을 특징으로 하는 이동 리본 형성 장치. - 물질(34)의 이동 리본을 형성하는 방법에 있어서,
제 1 및 제 2 주요 표면들(42 및 44)을 가지며, 점탄성부 및 탄성부를 포함한 물질(34)의 이동 리본을 형성하는 단계;
점탄성부의 물질(34)의 이동 리본의 제 1 주요 표면(42)을 제 1 형성 롤러(40a)에 접촉시키는 단계; 및
점탄성부의 물질(34)의 이동 리본의 제 2 주요 표면(44)을, 제 1 형성 롤러(40a)로부터 측 방향으로 오프셋된 제 2 형성 롤러(40b)에 접촉시키는 단계를 포함하며,
제 1 및 제 2 형성 롤러들(40a, 40b)은 오프셋 형성 롤러 쌍(41)을 형성하고, 오프셋 형성 롤러 쌍(41)에 의해 리본 물질(34)과의 접촉은 리본(34)의 제 1 곡률을 만들어내는 이동 리본 형성 방법. - 청구항 7에 있어서,
복수의 곡률은 물질(34)의 이동 리본에 접촉하는 복수의 오프셋 형성 롤러 쌍들(41)에 의해 유도되는 것을 특징으로 하는 이동 리본 형성 방법. - 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
물질(34)의 이동 리본은 유리 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 리본 형성 방법. - 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 및 제 2 형성 롤더들(40a 및 40b) 각각은 플랜지(60)를 포함하고,
스코어 라인(62)은 제 1 및 제 2 형성 롤러들(40a, 40b)의 플랜지들(60)에 의해 물질(34)의 이동 리본에 형성되는 것을 특징으로 하는 이동 리본 형성 방법. - 청구항 7 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 및 제 2 형성 롤러들(40a 및 40b)에 의해 접촉되는 물질(34)의 이동 리본의 점성은 약 1x105 내지 1x107 포아즈의 범위 내에 속하는 것을 특징으로 하는 이동 리본 형성 방법. - 청구항 7 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
이동 리본 형성 방법은, 물질(34)의 이동 리본의 흐름 방향(32)에 대해 수직을 이루는 방향으로 물질(34)의 이동 리본을 분리시켜, 제 1 곡률을 가진 물질(58)의 시트를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 리본 형성 방법. - 청구항 12에 있어서,
이동 리본 형성 방법은, 곡선형 에지(16)를 가진 물질의 서브-시트들(58a, 58b)을 만들어내기 위해, 제 1 곡률을 따라 물질 시트(58)를 분리시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 리본 형성 방법. - 청구항 7 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 형성 롤러(40a) 및 제 2 형성 롤러(40b)의 가장 가까운 말단들 간의 거리(d)는 제 1 형성 롤러(40a) 또는 제 2 형성 롤러(40b)의 길이(L)보다 짧은 것을 특징으로 하는 이동 리본 형성 방법. - 청구항 7 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 형성 롤러(40a)의 중심점과 제 2 형성 롤러(40b)의 중심점 간의 거리(D)는 제 1 형성 롤러(40a) 또는 제 2 형성 롤러(40b)의 길이(L)보다 긴 것을 특징으로 하는 이동 리본 형성 방법.
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