KR20150090902A - 폭 변경의 유리 리본을 제조하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

길이 및 이 길이를 가로지르는 폭을 갖는 유리 웹을 공급하고; 유리 웹을 소스로부터 유리 웹의 길이를 따라 이송 방향의 목적지로 연속으로 이동시키며; 상기 유리 웹이 상기 소스에서 목적지로 이동됨에 따라 상기 유리 웹을 절단 영역에서 적어도 제1 및 제2유리 리본으로 절단하기 위한 방법 및 장치가 제공되며, 상기 제1유리 리본은 제1폭을 갖고, 상기 제2유리 리본은 제2폭을 가지며, 상기 제1 및 제2폭은 동일하지 않다.

Description

폭 변경의 유리 리본을 제조하기 위한 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR FABRICATING GLASS RIBBON OF VARYING WIDTHS}
본 출원은 35 U.S.C.§119 하에 2012년 11월 29일 출원된 미국 가출원 제61/731,164호를 우선권 주장하고 있으며, 상기 특허 문헌의 내용은 참조를 위해 본 발명에 모두 포함된다.
본 발명 개시는 유리 재료의 웹(web)으로부터 다양한 폭의 유리 리본을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
약 0.3 mm 이하로 측정되는 유리 웹과 같은 초박형 유리 웹의 연속 처리는 비교적 새로운 분야이며, 많은 도전이 이루어지고 있다. 그와 같은 웹을 생산하기 위한 기존의 프로세스는 유리 웹이 공급 롤과 권취 롤(take-up roll)간 연속 이송으로 운반되는 롤-투-롤(roll-to-roll) 기술을 채용하는 것을 포함한다. 평판 패널 디스풀레이용 유리와 같은 최종 제품, 또는 다른 제품들을 생산하기 위해, 그러한 유리 웹은 적절한 크기의 폭 및 길이로 절단되어야 한다. 그러나, 그러한 유리 웹을 절단하기 위한 기존의 접근방식은 연속 이송 시스템에서 폭을 임의적으로 절단하기 위한 능력을 제공하고 있지 않다.
따라서, 유리 재료의 웹으로부터 다양한 폭의 유리 리본을 제조하기 위한 새로운 방법 및 장치가 필요하다.
본 발명 개시는 연속 이송 동안 초박형 유리 웹을 다수의 웹(또는 리본) 폭으로 분리하는 것에 관한 것이다. 레이저 절단 기술은 이동 동안 웹 퓨전 비드(즉, 유리 웹의 주변 에지에 위치된 비드)를 제거하기 위해 유리 웹을 절단하도록 채용될 것이다. 게다가, 고객에게 전달된 최종 단품(piece part)은 에지 결함 및/또는 에지 코너 결함이 최소인 초미세 입자 없는 에지를 나타내야 한다. 비드 제거 후, 남아 있는 유리 웹은 여전히 전달된 고객용 최종 단품의 폭보다 꽤 넓고, 훨씬 광범위하다. 추가로, 고객들은 종종 각기 다른 리본 폭을 요구하며, 이에 따라 유리 웹은 다시 좀더 좁은 폭으로 절달되어야 한다.
따라서, (i) 프로세스 동안 높은 유리 이용, (ii) 연속 이송 프로세스의 효율적인 이용(즉, 중복 제거), 및 (iii) 다양한 리본 폭의 생성 능력을 포함하는 다수의 원하는 특징들을 동시에 달성해야 한다. 게다가, 상기한 특징들을 충족시키면서 상당한 제조비용의 감소 및 그 결과에 따른 시장 점유율을 증가시키는데, 실제로 그와 같은 특징들을 달성하는데 필요한 기술들은 종래 시스템에서는 이용가능하지 않다.
본원의 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따르면, 비대칭 분리 기술을 이용하여 연속의 이송 프로세스에서 각기 다른 폭의 적어도 2개의 리본이 동시에 절단될 수 있는 새로운 방법 및 장치가 개발되었다. 특히, 그러한 비대칭 폭의 2개의 리본으로의 유리 웹의 분리는 절단 요소 근처(예컨대, 레이저 근처) 영역(들)에서의 동일하지 않은 부하 및/또는 미세-동작(예컨대, 진동)으로 인해 잠재적인 스트레스 및 스트레인 변화를 야기할 것이다. 그러나, 그러한 높은 계수, 노치 감도(notch sensitivity) 및 취성(brittleness)으로 인해, 그러한 유리 웹은 절단 후 적절한 에지 특성(금(flaw)을 감소시키는 최소 강도)을 나타내기 위해 그 분리(절단 팁(tip))의 부근에서 매우 일정하면서 대칭의 스트레스 및 스트레인 필드(strain field)를 필요로 한다. 따라서, 유리 웹을 동일하지 않은 폭의 다수의 리본으로 분리하기 위해, 상기 연속 이송 및 지지 시스템은 레이저 분리의 영역(들)에 일정하면서 대칭의 스트레스 필드 및 스트레인 필드를 제공해야 한다. 본원의 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따라, 텐셔닝은 일정하면서 대칭의 스트레스 및 스트레인 필드를 달성하기 위해 각각의 유리 리본에서 조심스럽게 그리고 독립적으로 제어된다. 이러한 접근방식은 에지 및/또는 에지 코너 결함을 최소화하는 매우 미세한 입자 없는 에지를 제공한다.
다음과 같은 본원의 하나 또는 그 이상의 실시예들의 장점 및 이점을 포함한다: 운반 및 절단 동안 유리 웹의 진동이 감쇠되고, 그 절단 영역에 생성된 크로스 텐션(cross tension)이 감쇠되고, 에지 및/또는 에지 코너 결함을 감소시키면서 초미세의 입자가 없는 에지 품질이 달성되며, 가변 고객의 품질 및 치수화 요구가 달성될 수 있다.
하나 또는 그 이상이 실시예들에 따르면, 길이 및 이 길이를 가로지르는 폭을 갖는 유리 웹을 공급하고; 유리 웹을 소스로부터 유리 웹의 길이를 따라 이송 방향의 목적지로 연속으로 이동시키며; 상기 유리 웹이 상기 소스에서 목적지로 이동됨에 따라 상기 유리 웹을 절단 영역에서 적어도 제1 및 제2유리 리본으로 절단하기 위한 방법 및 장치를 제공하며, 상기 제1유리 리본은 제1폭을 갖고, 상기 제2유리 리본은 제2폭을 가지며, 상기 제1 및 제2폭은 동일하지 않다.
또한, 상기 제1유리 리본을 제1텐션으로 놓기 위해 상기 제1유리 리본에 제1힘을 인가하고; 상기 제2유리 리본을 제2텐션으로 놓기 위해 상기 제2유리 리본에 제2힘을 인가하기 위한 방법 및 장치를 제공하며, 상기 제1 및 제2힘은 동일하지 않다. 예컨대, 제1폭에 대한 제1힘의 비율은 제2폭에 대한 제2힘의 비율과 거의 동일하다.
또한, 절단 영역에서의 스트레스 및 스트레인이 제1 및 제2리본에서 대칭되도록 상기 제1힘 및 제2힘을 독립적으로 변경하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
추가로 또는 대안으로, 제1텐션 및 제2텐션을 모니터링하고; 제1텐션 및 제2텐션이 각각의 미리 규정된 한계 내에 있는지를 결정하며; 제1텐션 및 제2텐션이 각각의 미리 규정된 한계 내에 있다는 것을 보장하기 위해 상기 결정에 기초하여 제1힘 및 제2힘 중 적어도 하나를 변경하기 위한 방법 및 장치를 더 제공한다.
또한, 유리 웹을 절단 영역에서 절단하는 단계는 광 전송 장치를 이용하여 유리 웹의 연신 영역을 가열한 후, 이송 방향으로 금을 전파하기 위해 그 유리 웹의 가열된 부분을 냉각하여 제1 및 제2리본을 생성하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.
더욱이, 유리 웹을 절단 영역에서 밴딩하기 위한 방법 및 장치를 제공하며, 상기 밴딩은 볼록 및 오목 중 어느 하나이다.
다른 형태, 특징, 및 이점들은 수반되는 도면과 연계되어 취해진 본원의 설명으로부터 통상의 기술자에게 자명할 것이다.
설명의 목적을 위해, 이해될 수 있는 현재 바람직한 도면에 나타낸 형태가 있으나, 본원에 개시 및 기술된 실시예들은 나타낸 정확한 배열 및 수단으로 한정하진 않는다.
도 1은 유리 웹을 적어도 2개의 유리 리본으로 절단하기 위한 장치의 상부 개략도이고, 각 리본의 각각의 폭은 실질적으로 동일하지 않으며;
도 2는 장치(100)를 좀더 상세히 기술하는 측면 상승 개략도이고;
도 3a 및 3b는 각각의 텐션 조절기(tension adjuster)의 개략도이고, 전자는 댄서(dancer)를 도시하고, 후자는 진공 박스(vacuum box)를 도시하며;
도 4는 적어도 2개의 유리 리본을 생성하기 위해 광 전송 장치 및 냉각 유체 소스가 유리 웹에 금(fracture)을 전파하도록 동작하는 절단 메카니즘의 개략도이며;
도 5a 및 5b는 향상된 특성을 달성하기 위해 절단 영역에서 유리 웹을 처리하는 다른 대안 기술의 측단면도를 나타낸다.
도면과 관련하여 유사한 구성요소에는 유사한 참조부호를 나타냈으며, 도 1은 유리 웹(103)을 적어도 2개의 유리 리본(103A, 103B)으로 절단(나타낸 점선을 따라)하기 위한 장치(100)의 상부 개략도를 나타내고, 여기서 각 리본의 각각의 폭은 실질적으로 동일하지 않다. 도 2는 상기 장치(100)를 좀더 상세히 기술하는 측면 상승 개략도이다. 일반적으로, 상기 장치(100)는 소스로 유리 웹(103)을 동작시키고 연속으로 그 유리 웹(103)을 그 소스(102)로부터 상기 유리 웹(103)의 길이를 따라 이송 방향(화살표로 나타낸)의 목적지 영역으로 이동시킨다. 상기 소스(102)에서 목적지 영역으로 유리 웹(103)의 이송 동안, 상기 유리 웹(103)은 적어도 제1 및 제2유리 리본(103A, 103B)으로 절단 영역(147)에서 절단된다. 상기 유리 웹(103)은 길이(이송 방향의) 및 그 길이를 가로지르는 폭을 가지며, 상기 제1 및 제2유리 리본(103A, 103B)의 각각의 폭은 그 유리 웹(103)의 전체 폭 내에서 명확히 제한될 것이다. 다시 한번, 명확하게 상기 제1 및 제2유리 리본(103A, 103B)의 폭은 동일하지 않다.
상기 유리 웹(103)이 고객 주문을 충족시키는데 필요한 폭보다 종종 넓기 때문에, 그리고 다수의 고객들이 다른 폭 재료를 요구함에 따라, 상기 장치(100)는 유리 리본(103A, 103B)을 그와 같은 각기 다른 폭으로 절단할 수 있도록 동작가능하다. 더욱이, 그러한 유리 리본(103A, 103B)의 특정 폭은 배치-투-배치(batch-to-batch)로부터 조절됨으로써, 그러한 동일한 기본 장치(100)를 이용하여 각기 다른 고객을 위한 재료를 생산한다. 더욱이 본원에 개시된 바와 같이, 상기 장치(100)는 이에 따라 다음의 다수의 바람직한 특징들을 동시에 달성할 수 있다. 즉 (i) 프로세스 동안 높은 유리 이용, (ii) 연속 이송 장치(100)의 효율적인 이용(즉, 중복 제거), 및 (iii) 리본 폭의 가변성.
상기 유리 웹(103)은 성형 웨지(forming wedge)를 갖는 트로프(trough)가 용융 유리가 그 트로프를 넘쳐 유동되어 그 성형 웨지의 대향의 측면들 아래로 유동되게 하는 다운 드로우(down draw) 유리 형성 장치(나타내지 않음)와 같은 광범위한 소스들에 의해 제공되며, 그러한 각각의 유동은 이후 그것들이 성형 웨지에서 드로우됨에 따라 실질적으로 함께 융합된다. 이러한 퓨전 다운 드로우(fusion down draw) 공정은 절단을 위한 장치(100)의 이송 메카니즘으로 도입되는 유리 웹(103)을 생성한다.
그러한 유리 웹(103)은 통상 한 쌍의 대향 에지부(201, 203)들 및 이 대향 에지부(201, 203)들간 확장하는 중심부(205)를 포함한다. 상기 다운 드로우 퓨전 공정으로 인해, 유리 리본의 에지부(201, 203)들은 통상 유리 웹(103)의 중심부(205)의 두께보다 큰 두께의 대응하는 비드(bead)를 갖는다. 그러한 비드는 본원에 기술된 절단 기술 또는 또 다른 기존의 방식을 이용하여 제거될 것이다.
추가로 또는 대안으로, 유리 웹(103)의 소스는 코일형 스풀(102; coiled spool)을 포함하며, 유리 웹(103)은 예컨대 퓨전 다운 드로우 공정 다음에 상기 코일형 스풀(102) 상에 제일먼저 권취된다. 통상, 상기 코일형 스풀(102)은 유리 웹(103)의 특성에 맞추기 위해 비교적 낮은 밴딩 스트레스(bending stress)를 제공하도록 비교적 큰 직경으로 제공된다. 일단 감기면, 상기 유리 웹(103)은 그 코일형 스풀(102)로부터 풀리지 않은채 장치(100)의 이송 메카니즘으로 도입된다.
상기 장치의 목적지 영역은 각각의 유리 리본(103A, 103B)을 축적하기 위한 소정의 적절한 메카니즘을 포함한다. 도 2에 나타낸 예에 있어서, 상기 목적지 영역은 유리리본(103A, 103B)의 하나를 각각 받아 권취하는 제1 및 제2스풀(104A, 104B)을 포함한다. 또 다시, 상기 스풀(104A, 104B)들은 각각의 유리 리본(103A, 103B)의 특성에 맞추기 위해 적절한 굴곡 반경을 제공하도록 비교적 큰 직경으로 제공된다.
상기 장치(100)는 유리 웹(103)을 소스(102)에서 이송 방향의 목적지 스풀(104)로 연속으로 이동시키기 위해 협력하는 다수의 개별 요소들을 갖춘 이송 메카니즘을 포함한다. 이러한 이송 기능은 에지부(201, 203), 절단 동작으로부터 생성된 에지, 또는 유리 웹(103)의 중심부(205)의 측면(청결한)의 바람직한 특성을 저하시키지 않고 달성될 수 있다. 요컨대, 그러한 이송 기능은 개별 유리 리본(103A, 103B)의 바람직한 특성을 저하시키지 않고 달성된다.
특히, 상기 장치(100)는 유리 웹(103) 및 유리 리본(103A, 103B)을 소스(102)에서 목적지 스풀(104)로 시스템을 통해 안내하기 위해 다수의 비접촉 지지 부재(106, 108), 롤러 등을 포함한다. 그러한 비접촉 지지 부재(106, 108)는 각각의 작업편의 바람직한 방향의 운반을 달성하기 위해 평탄 및/또는 굴곡질 것이다. 그러한 각각의 비접촉 지지 부재(106, 108)는 유리 웹(103) 및 유리 리본(103A, 103B)이 손상이나 파손 없이 시스템을 통해 적절하게 운반되는 것을 보장하기 위해 유체 바(fluid bar) 및/또는 저마찰 표면을 포함한다. 주어진 비접촉 지지 부재(106, 108)가 유체 바를 포함할 때, 그와 같은 요소는 그와 같은 비접촉 지지를 위한 에어 쿠션(air cushion)을 생성하기 위해 유리웹(103) 및/또는 유리 리본(103A, 103B)의 관련 표면에, 정압 유체 스트림(공기와 같은)을 제공하도록 구성된 다수의 통로 및 포트, 및/또는 부압 유체 스트림을 제공하도록 구성된 다수의 통로 및 포트를 포함한다. 정압 및 부압 유체 스트림의 조합은 시스템을 통한 이송 동안 유리 웹(103) 및 유리 리본(103A, 103B)을 안정화시킬 것이다.
선택적으로, 다수의 측면 가이드(나타내지 않음)는 이송 방향에 대해 원하는 측면 위치로 유리 웹(103)을 지향시키는 것을 돕기 위해 유리 리본(103A, 103B) 및/또는 유리 웹(103)의 에지부(201, 203)에 가깝게 채용될 것이다. 예컨대, 상기 측면 가이드는 유리 웹(103)의 대향 에지부(201, 203)의 대응하는 어느 하나 및/또는 유리 리본(103A, 103B)의 하나 또는 그 이상의 에지부를 체결하도록 구성된 롤러를 이용하여 실시될 것이다. 대응하는 측면 가이드들에 의해 에지부(201, 203)에 인가된 대응하는 힘은 유리 웹(103)이 장치를 통해 운반됨에 따라 적절한 측면 방위로 유리 웹(103)을 이동 및 정렬시킬 것이다.
상기 장치(100)는 유리 웹(103)이 예컨대 비접촉 지지 부재(108)를 통과함에 따라 절단 영역(147)에서 유리 웹(103)을 절단 또는 분리하도록 동작하는 절단 메카니즘(120)을 더 포함한다. 이후 본원에 더 상세히 기술되는 바와 같이, 상기 절단 메카니즘(120)은 단일의 절단 또는 동시 다수의 절단을 행할 수 있다. 그러나, 그러한 절단 공정의 특성은 결과의 제1 및 제2유리 리본(103A, 103B; 및/또는 더 많은 리본)이 각기 다른 폭, 즉 비대칭 분리를 나타낸다는 것이다.
적절한 보상 없이, 비대칭 폭의 2개의 유리 리본(103A, 103B)으로의 유리 웹(103)의 분리는 절단 영역(147)에서의 잠재적인 동일하지 않은 부하 및/또는 미세-동작(예컨대, 진동)으로 인해 잠재적인 스트레스 및 스트레인 변화(strain variation)를 이끌 것이다. 그러나, 그러한 높은 계수, 노치 감도(notch sensitivity) 및 취성(깨지기 쉬움; brittleness)으로 인해, 그러한 유리 웹(103)은 절단 후 적절한 에지 특성(최소 금(fracture))을 나타내기 위해 절단 영역(147)에서 매우 일정하면서 대칭(symmetric)의 스트레스 및 스트레인 필드(strain field)를 필요로 한다. 따라서, 유리 웹을 동일하지 않은 폭의 다수의 리본으로 분리하기 위해, 상기 장치(100)는 상기 절단 영역(147)에 일정하면서 대칭의 스트레스 필드 및 스트레인 필드를 제공하도록 동작하는 텐셔닝 메카니즘(tensioning mechanism)을 포함한다. 본원의 하나 또는 그 이상의 실시예들에 따르면, 텐셔닝은 일정하면서 대칭의 스트레스 및 스트레인 필드를 달성하기 위해 각각의 유리 리본(103A, 103B)에서 조심스럽게 그리고 독립적으로 제어된다. 이러한 접근방식은 에지 및/또는 에지 코너 결함을 최소화하는 매우 미세한 입자 없는 에지를 제공한다.
이하 상세히 기술되는 바와 같이, 그러한 텐셔닝 메카니즘은 (i) 제1유리 리본을 제1텐션으로 놓기 위해 그 제1유리 리본(103A)에 제1힘(F1)을 인가하고, (ii) 제2유리 리본을 제2텐션으로 놓기 위해 그 제2유리 리본(103B)에 제2힘(F2)을 인가하도록 동작한다. 특히, 상기 제1 및 제2힘(F1, F2)은 동일하지 않다. 게다가, 하나 또는 그 이상의 실시예들에서, 제1유리 리본(103A)의 제1폭에 대한 제1힘(F1)의 비율은 제2유리 리본(103B)의 제2폭에 대한 제2힘(F2)의 비율과 대략 동일하다. 각각의 폭이 동일하지 않을 정도에서, 상기 비율에 대한 유착은 각기 다른 힘(F1, F2)의 인가를 필요로 한다. 더욱이, 상기 텐셔닝 메카니즘은 절단 영역(147)에서 스트레스 및 스트레인이 대칭되도록 상기 제1힘(F1) 및 제2힘(F2)을 독립적으로 변경하도록 동작한다.
텐셔닝 메카니즘에 의해 제공된 기능을 좀더 충분히 평가하기 위해, 텐션은 통상 PLI(pounds per linear inch)로 측정된다는 것을 염두해 두자. 만약 주어진 유리 웹(103)에서 PLI를 알고 있고 유리 웹(103)에 인가된 총 텐션을 산출하기를 원한다면, 인치의 유리 웹(103)의 폭을 PLI에 곱한다. 반대로, 만약 그 유리 웹(103)에 인가된 텐션의 총 파운드를 알고 있고 PLI를 계산하기를 원한다면, 인치의 유리 웹의 폭으로 유리 웹(103)에 걸친 텐션의 총 파운드를 나눈다.
상술한 텐셔닝 기능을 달성하기 위해, 하나 또는 그 이상의 실시예는 제1 및 제2텐셔닝 메카니즘(130, 140)을 제공하며, 각각의 제1 및 제2텐셔닝 메카니즘은 (i) 제1텐션 및 제2텐션 중 하나를 모니터하고, (ii) 그 제1텐션 및 제2텐션이 각각의 미리 규정된 한계 내에 있는지를 결정하며, (iii) 제1텐션 및 제2텐션이 각각의 미리 규정된 한계 내에 있다는 것을 보장하기 위해 상기 결정에 기초하여 제1힘(F1) 및 제2힘(F2) 중 적어도 하나를 변경하도록 동작한다. 파선으로 도 2에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 각각의 제1 및 제2텐셔닝 메카니즘(130, 140)은 각각의 유리 리본(103A, 103B)에서의 텐션을 감지하기 위한 하나 또는 그 이상의 수단 및 만약 그와 같은 텐션이 미리 규정된 범위 밖에 있으면 그와 같은 텐션을 변경하기 위한 수단을 포함한다.
간접 텐션 모니터링 및/또는 직접 텐션 모니터링과 같이 유리 리본(103A, 103B)에서의 텐션을 모니터하기 위해 소정 다수의 특정 메카니즘이 채용된다. 간접 텐션 모니터링의 예는 압력 탭 센서로 압력을 측정하여 텐션 레벨을 계산하는 것을 제공하며, 여기서 상기 센서는 연관된 유리 리본(103A, 103B) 아래에 제공된 에어 쿠션의 압력을 수신한다. 직접 텐션 모니터링의 예는 하나 또는 그 이상의 비접촉 지지 부재(106, 108), 지지 롤러의 지지 샤프트 등과 같이 상기 장치(100)의 하나 또는 그 이상의 지지 구조 상의 부하를 측정하는 것을 제공한다. 그와 같은 부하는 상업적으로 이용가능한 부하 셀을 이용하여 측정될 것이다. 직접 텐션 모니터링의 또 다른 예는 소스 스풀(102) 및 목적지 스풀(104)의 각각의 구동 스핀들 상의 하나 또는 그 이상의 토오크(torque)를 측정하고 그로부터 텐션을 계산하는 것을 제공한다. 소정 다수의 다른 전자 센서들이 각각의 유리 리본(103A, 103B)에서의 텐션을 계산하기 위해 상술한 요소들과 협력하여 또는 단독으로 사용될 수 있다.
상술한 센서들로부터 수신된 소정 다수의 입력에 기초하여 각각의 유리 리본(103A, 103B)에서의 각각의 텐션의 계산은 감지된 양을 필요한 텐션으로 변환하기 위한 적절한 알고리즘의 소프트웨어 프로그램을 구동시키는 적절한 계산 장비(나타내지 않음)를 이용하여 달성될 것이다. 그와 같은 계산 장비는 상업적으로 이용가능한 또는 주문형 디지털 회로와 같은 소정 공지 기술의 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 펌웨어 프로그램을 실행하도록 동작가능한 소정 공지의 프로세서, 프로그램가능 판독 전용 메모리(PROM), 프로그램가능 어레이 로직 장치(PAL) 등과 같은 하나 또는 그 이상의 프로그램가능 장치 또는 시스템을 이용하여 실시될 것이다. 더욱이, 본원의 다양한 실시예들은 이송 및/또는 분배를 위한 적절한 저장 매체 또는 미디어(플로피 디스크(들), 메모리 칩(들) 등)에 저장되는 소프트웨어 및/또는 펌웨어 프로그램(들)에 의해 실시될 것이다.
하나 또는 그 이상의 실시예들에 있어서, 상기 텐셔닝 메카니즘(130, 140)은 각각의 제1 및 제2텐션을 인가하기 위해 각각의 제1 및 제2스풀(104A, 104B)에 독립적으로 가변가능한 회전 토오크를 인가하도록 동작하는 각각의 스풀 구동 메카니즘을 포함한다. 이와 관련하여, 각각의 유리 리본(103A, 103B)에서의 감지된 텐션은 그와 같은 텐션이 수용가능한 값의 범위 내에 있는지를 결정하기 위해 하나 또는 그 이상의 임계치와 비교된다. 만약 그러한 하나 또는 그 이상의 텐션이 수용가능한 값의 범위 내에 없으면, 상기 텐셔닝 메카니즘(130, 140)은 그 텐션을 범위 내로 되돌리기 위해 상기 하나 또는 그 이상의 연관된 스풀(104A, 104B)에 대한 구동 토오크를 증가 또는 감소시킨다. 이와 관련하여, 주어진 유리 리본(103A, 103B) 중 어느 하나에 소정 레벨의 텐션을 제공하는데 필요한 토오크는 주어진 리본을 가로질러 측정된 총 텐션을 목적지 스풀(104)의 롤 반경을 곱한 것이라는 것을 알아야 한다. 따라서, 목적지 스풀(104)의 샤프트를 구동시키는 토오크는 일정한 텐션을 유지하기 위해 롤이 목적지 스풀(104) 상에서 크기가 증가됨에 따라 롤 직경에 대해 선형 비율로 감소시켜야 한다. 추가로, 상기 유리 웹(103)이 소스 스풀(102)로부터 풀린다는 사실은 각 유리 리본(103A, 103B)에서의 텐션에 영향을 줄 것이다.
하나 또는 그 이상의 실시예들에 있어서, 제1 및 제2텐셔닝 메카니즘(130, 140)은 주어진 하나 또는 그 이상의 유리리본(103A, 103B)에서의 텐션을 증가 또는 감소시키도록 동작하는 하나 또는 그 이상의 텐션 조절기를 추가로 또는 선택적으로 포함한다. 예로서, 상기 제1텐셔닝 메카니즘(130)은 절단 영역(147)과 제1스풀(104A)간 각각의 이송 경로에 배치된 제1텐션 조절기를 포함한다. 추가로 또는 선택적으로, 상기 제2텐셔닝 메카니즘(140)은 절단 영역(147)과 제2스풀(104B)간 각각의 이송 경로에 배치된 제2텐션 조절기를 포함한다. 각각의 텐션 조절기는 각각의 제1 및 제2텐션을 독립적으로 변경하도록 동작한다.
도 3a 및 3b와 관련하여, 제1 및 제2텐션 조절기는 예컨대 댄서 및/또는 진공 박스를 이용하여 공지의 소정 적절한 기술에 의해 실시될 것이다. 그러한 기술된 예시의 댄서 어셈블리(250)는 한 쌍의 롤러(252, 254), 가중 댄서 롤러(256; weighted dancer roller), 및 센서(258)를 포함한다. 그러한 센서(258)는 가중 댄서 롤러(256)의 위치(이러한 경우 수직 위치)를 모니터하고, 제어 시스템(예컨대, 계산 장치 등)은 그 위치가 적절한 텐션을 나타내는 한계 내에 있는지를 결정한다. 만약 그 위치가 한계 내에 있지 않으면, 상기 제어 시스템은 한계 내로 그 가중 댄서 롤러(256)의 위치를 이동시키기 위해 스풀(104)에 대한 구동 토오크의 증가 또는 감소를 명령한다. 상기 가중 댄서 롤러(256)가 유리 웹의 표면 품질을 보호하기 위해 공기 베어링과 같은 비접촉 장치인 것이 바람직하다.
그러한 기술된 예시의 댄서 어셈블리(260)는 한 쌍의 롤러(252, 254), 엑추에이터(262), 진공 콘트롤(266)을 포함한다. 그러한 진공 콘트롤(266)은 부하 셀 롤러 등과 같은 센서(나타내지 않음)를 통해 그 텐션의 표시를 수신하고, 상기 진공 콘트롤(266)은 그 텐션이 한계 내에 있는지를 결정한다. 만약 그 텐션이 한계 내에 있지 않으면, 상기 진공 콘트롤(266)은 진공 박스(264) 내의 진공의 증가 또는 감소를 명령함으로써, 엑추에이터(262)가 텐션을 증가 또는 감소시켜 동일한 한계 내에서 이동하게 한다.
도 4와 관련하여, 하나 또는 그 이상의 실시예들에 있어서, 절단 메카니즘(120)은 유리 웹(103)의 연신(elongated) 영역을 가열하기 위한 광 전송 장치, 및 이송 방향으로 금을 전파하기 위해 유리 웹(103)의 그 가열된 부분에 냉각제를 인가하여 제1 및 제2유리 리본(103A, 103B)을 생성하도록 동작하는 냉각 유체 소스를 포함한다. 상기 광 전송 장치는, 비록 다른 방사선 소스가 채용될 수 있을 지라도, 레이저와 같은 방사선 소스를 포함할 것이다. 상기 광 전송 장치는, 하나 또는 그 이상의 편광기, 빔 확장기, 빔 성형 장치 등과 같이, 광 빔(169)을 성형하고, 그 방향 및/또는 강도를 조절하기 위한 다른 요소들을 더 포함할 것이다. 바람직하게, 상기 광 전송 장치는 레이저 빔(169)이 입사되는 위치에 유리 웹(103)을 가열하는데 적절한 파장, 파워, 및 형태를 갖는 레이저 빔(169)을 생성한다.
크게 연신된 형태의 레이저 빔(169)이 더 효과적이라는 것을 알아냈다. 그러한 레이저 빔(169)의 타원형 자국의 경계는 빔 강도가 그 피크치의 1/e2로 감소되는 지점으로 결정될 것이다. 그러한 타원형 자국은 실질적으로 단축(minor axis)보다 긴 장축(major axis)에 의해 규정된다. 몇몇 실시예들에 있어서, 예컨대 그러한 장축은 단축보다 적어도 약 10배 길다. 그러나, 연신의 방사선 가열 영역(227)의 그러한 길이 및 폭은 원하는 분리의 속도, 원하는 초기 크랙 크기, 유리 리본의 두께, 파워 등에 따라 좌우되며, 그 방사선 영역의 길이 및 폭은 필요에 따라 변경될 것이다.
냉각 유체 소스(181)는 노즐 등을 통해 냉각 유체, 바람직하게 유체의 제트(jet)의 인가에 의해 유리 웹(103)의 가열된 부분을 냉각하도록 작동한다. 그러한 노즐 등의 형태는 특정 처리 조건의 필요에 따라 변경될 것이다. 상기 냉각 유체는 물을 포함하나, 유리 웹(103)을 손상시키지 않는 소정의 다른 적절한 냉각 유체 또는 혼합물이 채용될 수 있다. 바람직하게 상기 냉각 유체는 냉각 영역(319)을 형성하도록 유리 웹(103)의 표면으로 전달되며, 그러한 냉각 영역(319)은 금(유발된 균열(crack)에 의해 시작된)을 전파하도록 상기 연신의 방사선 영역(227)을 넘어 뻗어나갈 것이다. 상기 가열 및 냉각의 조합은 절단에 의해 생성된 에지(들)에서의 원하지 않는 잔류 스트레스, 미세-균열 또는 다른 불규칙성을 최소화 또는 제거하면서 각각의 유리 리본(103A, 103B)을 생성하도록 유리 웹(103)을 효과적으로 분리한다.
하나 또는 그 이상의 실시예들에 따르면, 상기 절단 메카니즘(120)은 다수의 동시 절단을 행하기 위해 유리 웹(103)을 가로질러 배열된 다수의 가열/냉각 장치를 포함할 것이다. 각각의 가열/냉각 장치의 위치는 유리 리본의 폭에 따라 특정한 고객의 요구조건을 충족시키기 위해 조절될 수 있다. 그러나, 그와 같은 폭의 조절과 함께, 마찬가지로 텐셔닝 메카니즘은 각각의 절단 영역에서 원하지 않는 스트레스 및/또는 스트레인이 없도록 각각의 유리 리본에 적절한 텐션을 인가하도록 조정한다.
이제 향상된 특성들을 달성하기 위해 절단 영역에서 유리 웹(103)을 처리하는 다른 대안 기술의 측단면도를 나타내는 도 5a 및 5b를 참조한다. 특히, 장치(100)는 볼록하거나 또는 오목하게 유리 웹(103)을 구부리도록 작동하는 절단 영역(147)의 밴딩 지지 부재 149 또는 밴딩 지지 부재 401을 포함한다. 상기 절단 영역(147) 내의 유리 웹(103)의 밴딩은 절단 과정 동안 유리 웹(103)을 안정화시키는 것을 돕는다. 그와 같은 안정화는 그러한 절단 과정 동안 유리 웹(103)의 프로파일을 뒤틀리게 하거나 또는 교란시키는 것을 방지할 수 있게 한다. 그러한 절단 영역(147)에서의 유리 웹(103)의 구부러진 타겟 세그먼트를 제공하는 것은 또한 그 절단 영역(147)에 걸쳐 웹의 강도를 증가시킬 수 있다.
제공될 경우, 절단 지지 부재(149, 401) 어느 것이든 그 대향 면들을 접촉하지 않고 유리 웹(103)을 지지하기 위한 상술한 비접촉 절단 지지 기술을 포함할 것이다. 특히, 채용된 절단 지지 부재(149, 401) 어느 쪽이든 그와 같은 비접촉 지지를 위한 에어 쿠션(307)을 생성하기 위해 유리 웹(103) 및/또는 유리 리본(103A, 103B)의 연관된 표면에 정압 유체 스트림(공기와 같은)을 제공하도록 구성된 통로 및 포트(303), 및/또는 부압 유체 스트림을 제공하도록 구성된 다수의 통로 및 포트(309)를 포함하는 다수의 도관(301)을 포함할 것이다. 정압 및 부압 유체 스트림의 조합은 시스템에 걸친 이송 동안 유리 웹(103) 및 유리 리본(103A, 103B)을 안정화시킬 것이다.
비록 본원의 개시가 특정 실시예들을 참조하여 기술되었을 지라도, 이들 실시예들은 본원 실시예들의 원리 및 적용을 설명하기 위한 것일 뿐이라는 것을 알아야 한다. 따라서, 본 출원의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 많은 변형이 기술된 실시예들로 이루어짐과 더불어 다른 배열들이 도출될 수 있다는 것을 알아야 한다.

Claims (20)

  1. 길이 및 이 길이를 가로지르는 폭을 갖는 유리 웹을 공급하는 단계;
    유리 웹을 소스로부터 유리 웹의 길이를 따라 이송 방향의 목적지로 연속으로 이동시키는 단계; 및
    상기 유리 웹이 상기 소스에서 목적지로 이동됨에 따라 상기 유리 웹을 절단 영역에서 적어도 제1 및 제2유리 리본으로 절단하는 단계를 포함하며,
    상기 제1유리 리본은 제1폭을 갖고, 상기 제2유리 리본은 제2폭을 가지며, 상기 제1 및 제2폭은 동일하지 않은, 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1유리 리본을 제1텐션으로 놓기 위해 상기 제1유리 리본에 제1힘을 인가하는 단계; 및
    상기 제2유리 리본을 제2텐션으로 놓기 위해 상기 제2유리 리본에 제2힘을 인가하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제1 및 제2힘은 동일하지 않은, 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    제1폭에 대한 제1힘의 비율은 제2폭에 대한 제2힘의 비율과 동일한, 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    절단 영역에서의 스트레스 및 스트레인이 제1 및 제2리본에서 대칭되도록 상기 제1힘 및 제2힘을 독립적으로 변경하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    제1텐션 및 제2텐션을 모니터링하는 단계;
    제1텐션 및 제2텐션이 각각의 미리 규정된 한계 내에 있는지를 결정하는 단계; 및
    제1텐션 및 제2텐션이 각각의 미리 규정된 한계 내에 있다는 것을 보장하기 위해 상기 결정에 기초하여 제1힘 및 제2힘 중 적어도 하나를 변경하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    유리 웹을 연속으로 이동시키는 단계, 모니터링하는 단계, 및 변경하는 단계는 유리 시트를 접촉하지 않고 수행되는, 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    소스는 비교적 얇은 유리 웹의 소스 스풀이고, 목적지는 제1유리 리본을 받아 권취하기 위한 제1스풀 및 제2유리 리본을 받아 권취하기 위한 제2스풀을 포함하는, 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    소스는 다운 드로우된 유리 웹의 소스인, 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    유리 웹을 절단 영역에서 절단하는 단계는 광 전송 장치를 이용하여 유리 웹의 연신 영역을 가열한 후, 이송 방향으로 금을 전파하기 위해 그 유리 웹의 가열된 부분을 냉각하여 제1 및 제2리본을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    유리 웹을 절단 영역에서 밴딩하는 단계를 더 포함하며, 상기 밴딩은 볼록 및 오목 중 어느 하나인, 방법.
  11. 길이 및 이 길이를 가로지르는 폭을 갖는 유리 웹을 공급하도록 동작하는 소스 장치;
    유리 웹을 소스 장치로부터 유리 웹의 길이를 따라 이송 방향의 목적지로 연속으로 이동시키 위한 이송 메카니즘; 및
    상기 유리 웹이 상기 소스 장치에서 목적지로 이동됨에 따라 상기 유리 웹을 절단 영역에서 적어도 제1 및 제2유리 리본으로 절단하도록 동작하는 절단 메카니즘을 포함하며,
    상기 제1유리 리본은 제1폭을 갖고, 상기 제2유리 리본은 제2폭을 가지며, 상기 제1 및 제2폭은 동일하지 않은, 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    (i) 상기 제1유리 리본을 제1텐션으로 놓기 위해 상기 제1유리 리본에 제1힘을 인가하고; (ii) 상기 제2유리 리본을 제2텐션으로 놓기 위해 상기 제2유리 리본에 제2힘을 인가하도록 동작하는 텐셔닝 메카니즘을 더 포함하며,
    상기 제1 및 제2힘은 동일하지 않은, 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    제1폭에 대한 제1힘의 비율은 제2폭에 대한 제2힘의 비율과 동일한, 장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    텐셔닝 메카니즘은 절단 영역에서의 스트레스 및 스트레인이 제1 및 제2리본에서 대칭되도록 상기 제1힘 및 제2힘을 독립적으로 변경하도록 동작하는, 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    텐셔닝 메카니즘은:
    제1텐션 및 제2텐션을 모니터링하고;
    제1텐션 및 제2텐션이 각각의 미리 규정된 한계 내에 있는지를 결정하며;
    제1텐션 및 제2텐션이 각각의 미리 규정된 한계 내에 있다는 것을 보장하기 위해 상기 결정에 기초하여 제1힘 및 제2힘 중 적어도 하나를 변경하도록 동작하는, 장치.
  16. 청구항 11에 있어서,
    소스 장치는 비교적 얇은 유리 웹의 소스 스풀이고;
    목적지는 제1유리 리본을 받아 권취하기 위한 제1스풀 및 제2유리 리본을 받아 권취하기 위한 제2스풀을 포함하는, 장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    (i) 상기 제1유리 리본을 제1텐션으로 놓기 위해 상기 제1유리 리본에 제1힘을 인가하고; (ii) 상기 제2유리 리본을 제2텐션으로 놓기 위해 상기 제2유리 리본에 제2힘을 인가하도록 동작하는 텐셔닝 메카니즘을 더 포함하며,
    상기 텐셔닝 메카니즘은 각각의 제1 및 제2텐션을 인가하기 위해 각각의 제1 및 제2스풀에 독립적으로 가변가능한 회전 토오크를 인가하도록 동작하는 스풀 구동 메카니즘을 포함하는, 장치.
  18. 청구항 17에 있어서,
    절단 영역과 제1 및 제2스풀간 각각의 이송 경로에 각각 배치된 제1 및 제2텐션 조절기를 더 포함하며,
    각각의 텐션 조절기는 각각의 제1 및 젠2텐션을 독립적으로 변경하도록 동작하고,
    상기 제1 및 제2텐션 조절기는 하나 또는 그 이상의 댄서 및 진공 박스를 포함하는, 장치.
  19. 청구항 10에 있어서,
    절단 메카니즘은:
    유리 웹의 연신 영역을 가열하기 위한 광 전송 장치; 및
    이송 방향으로 금을 전파하기 위해 유리 웹의 가열된 부분에 냉각제를 인가하도록 구성된 냉각 유체 소스를 포함하여, 제1 및 제2리본을 생성하는, 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    절단 영역에서 유리 웹을 볼록하거나 오목하게 구부리도록 동작하는 절단 영역의 밴딩 지지 부재를 더 포함하는, 장치.
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