KR20150093199A - 유리 시트 평탄화를 위한 장치 그리고 유리의 시트를 평탄화하는 방법 - Google Patents

유리 시트 평탄화를 위한 장치 그리고 유리의 시트를 평탄화하는 방법 Download PDF

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Abstract

유리 시트 스코어링 기계는 스코어링 장치, 평탄화 기구를 포함하는 평탄화 장치 그리고 스코어링 장치 및 평탄화 장치를 기능적으로 연결하는 스코어링 바 링키지를 포함한다. 평탄화 기구는 스코어링 장치가 유리 시트를 스코어링하기 전에 스코어링될 유리 시트의 일부에서 또는 그 근처에서 유리 시트와 접촉될 수 있다. 유리 시트로부터 유리 시트의 유리 비드를 분리하는 방법은 평탄화 기구로써 유리 시트를 평탄화하는 단계 그리고 스코어링 장치로써 유리 시트를 스코어링하는 단계를 포함한다.

Description

유리 시트 평탄화를 위한 장치 그리고 유리의 시트를 평탄화하는 방법{DEVICE FOR GLASS SHEET FLATTENING AND METHOD OF FLATTENING A SHEET OF GLASS}
관련출원에 대한 교차 -참조
본 출원은 2012년 12월 7일자로 출원된 미국 임시 출원 제61/734,623호의 우선권의 이익을 향유하고, 그 내용은 본 출원의 기초이고 아래에 충분히 기재되어 있는 것처럼 온전히 참조로 여기에 합체되어 있다.
기술 분야
본 명세서는 일반적으로 유리 시트를 평탄화하는 방법 및 장치에 그리고 더 구체적으로 스코어 헤드 조립체(score head assembly) 근처에서 얇은 유리 시트를 평탄화하는 장치에 관한 것이다.
연속 유리 리본은 용융 드로잉 공정(fusion draw process) 또는 다른 유사한 다운 드로잉 공정(down draw process) 등의 공정에 의해 형성될 수 있다. 용융 드로잉 공정은 다른 방법에 의해 제조된 유리 리본에 비해 우수한 평탄도 및 평활도를 보유한 표면을 갖는 연속 유리 리본을 가져온다. 용융 드로잉 공정에 의해 형성된 연속 유리 리본으로부터 절단된 개별의 유리 시트는 평판 디스플레이, 터치 센서, 광전 소자 및 다른 전자 분야를 포함하는 다양한 장치에서 사용될 수 있다.
연속 유리 리본은 용융 드로잉 공정에 의해 또는 다른 방법으로 형성되는 것과 무관하게 종종 유리 시트 비드(glass sheet bead)와 유리 시트의 중심 영역 사이의 온도 구배 등의 리본이 냉각될 때의 유리 내의 온도 구배로 인해 측면 방향으로 굴곡 또는 만곡된다. 유리 시트의 비틀림(distortion)은 얇은 중심 영역이 비드 부분보다 빠르게 냉각될 수 있으므로 유리 시트가 얇을 때에 예컨대 1 ㎜ 이하일 때에 악화될 수 있다. 유리 리본이 드로잉되어 유리 시트가 유리 리본으로부터 분리된 후에, 비드는 유리 시트가 스코어링되고 비드가 스코어링 라인을 따라 분리될 때에 흡인 장치로써 유리 시트를 지지함으로써 유리 시트로부터 절단된다. 흡인 장치는 국부적 시트 변형으로 인해 "불스-아이(bulls-eye)"와 같은 기계 응력장(mechanical stress field)을 생성할 수 있다. 이러한 응력장은 스코어 라인 근처에 위치될 수 있고 그에 따라 스코어링된 중간 크랙(median crack)으로부터 멀어지게 스코어 라인을 끌어당길 수 있고, 그에 의해 시트 파손을 유발한다. 스코어링 장치와 만곡된 유리 시트 사이의 접촉은 또한 유리 시트 내에 운동을 도입할 수 있고, 이것은 스코어링 장치의 상류로 전파되어 시트 내에 바람직하지 못한 응력 및 왜곡(warp)을 유발한다. 비드 제거를 위해 유리 시트를 스코어링할 때의 목적은 수직 비드 스코어링 기계 입구 그리고 유리 시트가 예컨대 흡인에 의해 지지되는 위치의 양쪽 모두에서 동시에 균일한 중간 벤트를 생성하는 것이다. 평탄한 시트 상에서, 중간 크랙 깊이는 스코어 휠에 안정된 힘을 인가함으로써 용이하게 제어될 수 있다. 그러나, 변형을 갖는 유리 상에서 스코어링할 때에는 안정된 힘을 사용하여 벤트 깊이를 제어할 수 없다. 클램핑은 시트의 길이 그리고 시트 운동을 저지하는 데 필요한 클램핑 노징(clamping nosing)의 마찰로 인해 스코어 라인을 평탄화하는 것에 대해서는 제한적인 영향을 갖는다.
따라서, 비드 스코어링 중에 유리 시트를 안정화하는 대체의 방법에 대한 필요성이 존재한다.
하나의 실시예에 따르면, 유리 시트 스코어링 기계는 스코어링 장치, 평탄화 기구를 포함하는 평탄화 장치 그리고 스코어링 장치 및 평탄화 장치를 기능적으로 연결하는 스코어링 바 링키지(scoring bar linkage)를 포함한다. 평탄화 기구는 스코어링 장치가 유리 시트를 스코어링하기 전에 스코어링될 유리 시트의 일부에서 또는 그 근처에서 유리 시트와 접촉될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 유리 시트를 스코어링하는 방법이 제공된다. 평탄화 기구를 포함하는 평탄화 장치 그리고 스코어링 장치가 유리 시트의 일단부에 또는 그 근처에 위치될 수 있다. 그 다음에 평탄화 기구는 평탄화 기구가 유리 시트와 이동 가능하게 접촉되도록 유리 시트를 향해 연장될 수 있다. 유리 시트의 대향 단부로 유리 시트의 길이를 따라 평탄화 장치를 이동시킴으로써 유리 시트의 일부가 평탄화될 수 있고, 유리 시트의 일부는 유리 시트의 대향 단부로 유리 시트의 길이를 따라 스코어링 장치를 이동시킴으로써 스코어링될 수 있다. 이동이 완료된 후에, 평탄화 기구는 평탄화 기구가 유리 시트와 더 이상 접촉되지 않도록 후퇴될 수 있다. 평탄화 장치 및 스코어링 장치가 그 다음에 유리 시트의 일단부에 또는 그 근처에 재위치될 수 있다. 이러한 방법의 실시예에 따르면, 평탄화 기구는 유리 시트의 일부가 스코어링되기 전에 유리 시트의 일부를 평탄화한다.
추가의 특징 및 장점이 후속되는 상세한 설명 내에 기재될 것이고, 부분적으로 그 설명으로부터 통상의 기술자에게 용이하게 명확해지거나 후속되는 상세한 설명, 특허청구범위 그리고 또한 첨부 도면을 포함하는 여기에서 설명된 실시예를 실시함으로써 인식될 것이다.
위의 일반적인 설명 그리고 다음의 상세한 설명의 양쪽 모두는 다양한 실시예를 설명하고, 청구된 주제의 성격 및 특징을 이해하는 개관 또는 뼈대를 제공하도록 의도된다는 것이 이해되어야 한다. 첨부 도면은 다양한 실시예의 추가의 이해를 제공하도록 포함되고, 본 명세서 내로 합체되어 그 일부를 구성한다. 도면은 여기에서 설명된 다양한 실시예를 도시하고, 상세한 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 동작을 설명하도록 기능한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유리 제조 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 드로잉 공정에 의해 형성되는 유리 리본의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수직 비드 스코어링 기계의 개략 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 평탄화 장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 후행 평탄화 휠을 포함하는 평탄화 장치의 개략도이다.
도 6a-6c는 본 발명의 실시예에 따른 평탄화 휠의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유리 시트로부터 유리 시트의 유리 비드를 분리하기 위해 수직 비드 스코어링 기계를 사용하는 유리 제조 시스템의 개략도이다.
그 예가 첨부 도면에 도시되어 있는 실시예가 이제부터 상세하게 참조될 것이다. 가능하다면, 동일한 도면 부호가 동일 또는 유사한 부품을 표시하기 위해 도면 전체에 걸쳐 사용될 것이다.
도 1은 공동(39) 내에 용융 유리(도시되지 않음)를 수용하는 형성 구조물(37)을 채용하는 실시예에 따른 용융 공정을 도시하고 있다. 형성 구조물(37)은 루트(root)(41)를 포함할 수 있고, 여기에서 형성 구조물의 2개의 수렴 측면으로부터의 용융 유리가 합류되어 연속 유리 리본(15)을 형성한다. 다른 형성 기술이 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 루트를 떠난 후에, 리본이 우선 모서리 롤러(27) 그리고 그 다음에 견인 롤(29)을 횡단한다. 리본이 드로잉에 의해 아래로 이동됨에 따라, 유리가 도 1에 도시된 그 유리 전이 온도 영역(GTTR: glass transition temperature region)(31)을 통과한다. GTTR 위의 온도에서, 유리는 기본적으로 점성 액체처럼 거동한다. GTTR 아래의 온도에서, 유리는 기본적으로 탄성 고체처럼 거동한다. 유리가 높은 온도로부터 그 GTTR를 통해 냉각됨에 따라, 유리는 점성 거동으로부터 탄성 거동으로의 급격한 전이를 나타내지 않는다. 그 대신에, 유리의 점성이 점차로 증가되고, 점성 및 탄성 응답의 양쪽 모두가 현저한 점탄성 영역을 통과하고, 결국 유리는 탄성 고체로서 거동한다.
GTTR이 가공될 유리의 특정한 조성에 따라 변화될 수 있지만, 대표적인 수치로서, GTTR의 상한은 약 850℃ 이하일 수 있고, GTTR의 하한은 약 650℃ 이상일 수 있다. 본 발명의 실시예에서, GTTR의 하한은 약 700℃ 이상일 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 모서리 롤러(27)가 GTTR 위의 위치에서 연속 유리 리본(15)과 접촉될 수 있고 그 동안에 견인 롤(29)이 GTTR 내에 위치될 수 있다. 견인 롤은 또한 요구에 따라 GTTR 아래에 위치될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 모서리 롤러는 수냉 또는 공랭될 수 있다. 모서리 롤러의 온도는 유리의 온도보다 낮다. 이러한 낮은 온도의 결과로서, 모서리 롤러는 유리의 온도를 국부적으로 하강시킬 수 있다. 이러한 냉각은 리본의 박화(thinning)를 감소시킬 수 있다. 견인 롤(29)은 또한 일반적으로 이들 롤이 접촉되는 유리보다 차가울 수 있지만, 이들 롤이 인발체의 더욱 아래에 위치될 수 있기 때문에, 온도 차이는 모서리 롤러(27)에서보다 작을 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연속 유리 리본(15)을 도시하고 있다. 도 2에 도시된 것과 같이, 리본은 외부 모서리(19a, 19b), 중심선(17) 그리고 모서리(19a, 19b)로부터 중심선(17)을 향해 내향으로 연장될 수 있는 비드 부분(21a, 21b)을 포함할 수 있다. 비드 부분의 최대 두께 부분은 라인(23a)[라인(23b)]을 따라 존재할 수 있고, 비드 부분의 내부 크기는 라인(25a)[라인(25b)]을 따라 존재하는 것으로 간주될 수 있고, 여기에서 리본의 최종 두께가 먼저 1.05*tcenter를 초과하여 상승되고, 여기에서 tcenter는 중심선을 따른 리본의 최종 두께이다. 1.05*tcenter의 두께가 품질 또는 근접 품질 두께인 것으로 간주될 수 있다. 그 후에, 두께는 유리의 열 팽창 계수(CTE: coefficient of thermal expansion)를 기초로 하여 유리가 냉각됨에 따라 약간 감소될 수 있다. 비드 부분(21a, 21b)이 도 2에서 대칭인 것으로서 도시되어 있지만, 본 발명의 실시예에서, 이들 비드 부분은 상이한 폭을 가질 수 있고, 그 최대 두께 부분의 위치는 2개의 비드에 대해 상이할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예에서, 최대 두께 부분이 비드 부분의 중심에 있을 필요는 없다.
본 발명의 실시예에서, 연속 유리 리본(15)의 횡단-드로잉 두께 프로파일은 불균일하고, 여기에서 유리의 비드 부분이 중심보다 두꺼울 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 유리의 비드 부분은 2배 이상만큼 중심보다 두꺼울 수 있다. 이것은 비드 부분 내의 국부 최대치를 포함하는 온도 프로파일을 가져올 수 있고, 리본 길이의 대부분에 대해, 비드는 중심선에 비해 비교적 더 뜨거울 수 있다. 비드 부분 내의 높은 온도는 리본 및 최종 유리 제품 내에 바람직하지 못한 응력 그리고 바람직하지 못한 형상을 유발할 수 있다. 이들 응력은 비드 제거 중에 사용되는 스코어링 공정에 악영향을 미칠 수 있는 리본의 형상의 비틀림을 가져올 수 있다. 아래에서 개시되는 장치 및 방법은 리본으로부터 제거되도록 비드 부분을 스코어링할 때에 비드 부분 내의 안정된 형상을 제공한다.
도 3을 이제부터 참조하면, 평탄화 장치(310) 및 스코어링 장치(320)를 갖는 수직 비드 스코어링 기계(VBS: vertical bead scoring machine)(300)의 하나의 실시예가 그 측면으로부터 개략적으로 도시되어 있다. 평탄화 장치(310) 및 스코어링 장치(320)를 갖는 VBS(300)는 여기에서 도시 및 설명된 유리 시트의 비드 부분을 분리하는 방법의 1개 이상의 실시예와 연계하여 사용될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, VBS(300)는 평탄화 장치(310) 및 스코어링 장치(320)를 연결하는 스코어링 바 링키지(330)를 또한 포함한다. VBS는 유리 반송 경로를 생성하고 스코어링 중에 유리 시트를 지지하도록 위치되는 노징(345)을 또한 포함할 수 있다. 예컨대, 노징은 유리 시트(340)가 노징(345)과 평탄화 장치(310) 사이에 그리고 노징(345)과 스코어링 장치(320) 사이에 형성된 유리 반송 경로(346) 내로 삽입될 수 있도록 위치될 수 있다. 유리 시트가 유리 반송 경로 내에 존재할 때에, 스코어링 장치(320) 또는 평탄화 장치(310)는 유리 시트가 평탄화 장치(310)와 노징 사이에 밀착되도록 유리 시트에 힘을 인가할 수 있고, 그에 의해 평탄화 및/또는 스코어링 공정 중에 유리 시트를 평탄화 및 지지한다. 본 발명의 실시예에서, 유리 반송 경로(346)는 수직으로 배향될 수 있다. 그러나, 대체 실시예에서, VBS(300)는 도 3에 도시된 것과 상이한 스코어링 링키지로써 또는 심지어 예컨대 평탄화 장치(310) 및 스코어링 장치(320)가 별개의 장치일 때에 스코어링 링키지 없이 구성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 3을 계속하여 참조하면, 평탄화 장치(310)는 일반적으로 지지 프레임(311), 평탄화 휠(312), 작동기(313) 및 활주 기구(314)를 포함한다. 평탄화 휠(312)의 회전 축은 도 3에 도시된 것과 같이 수평으로 배향될 수 있다. 그러나, 다른 구성의 평탄화 장치가 가능하다는 것이 이해되어야 한다.
지지 프레임(311)은 임의의 적절한 강성 또는 반강성 재료로부터 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 지지 프레임(311)은 강철 또는 알루미늄 등의 금속으로 제조될 수 있다. 다른 실시예에서, 지지 프레임(311)은 플라스틱 또는 중합체로 제조될 수 있다. 지지 프레임(311)은 작동기(313) 및/또는 활주 기구(314) 중 적어도 하나를 지지하는 브래킷일 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에 도시된 것과 같이, 지지 프레임(311)은 예컨대 볼트 또는 리벳에 의해 스코어링 바 링키지(330)에 부착될 수 있고, 그에 의해 지지 프레임(311)이 스코어링 장치(320)와 함께 수직 방향으로(즉, +/- y-방향으로) 이동되게 한다. 그러나, 지지 프레임(311) 및 스코어링 장치(320)는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않으면서 다른 기구에 의해 수직 방향으로 동시에 이동될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
평탄화 장치(310)는 측면 방향(즉, +/- x-방향)으로 평탄화 휠(312)을 이동시키는 작동기(313)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 실시예는 저마찰 공기 실린더로서의 작동기(313)를 도시하고 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서, 작동기는 유압 실린더, 공압 실린더, 모터 구동 선형 작동기 또는 측면 방향으로 평탄화 휠(312)을 이동시키는 데 사용되는 유사한 선형 작동기를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 실시예에서, 작동기(313)는 샤프트(430)에 기계 결합되는 피스톤(410)을 가질 수 있는 저마찰 공기 실린더로서 도시되어 있다. 샤프트(430)는 저마찰 공기 실린더(313)로 공급되는 공기 또는 압축 유체의 양을 제어함으로써 연장 또는 후퇴될 수 있다. 하나의 실시예에서, 작동기(313)는 에어포트 코포레이션(Airpot Corporation)에 의해 제조된 1 인치 행정 길이 및 16 ㎜ 보어를 갖는 에어펠 저마찰 실린더(Airpel low friction cylinder)이다. 그러나, 다른 유사한 저마찰 실린더가 또한 유리 시트를 능동적으로 평탄화하는 데 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 브래킷(420)이 스코어링 바 링키지(330)에 저마찰 공기 실린더(313)를 연결할 수 있다. 저마찰 공기 실린더(313)의 제1 단부가 지지 프레임(311)의 기부에 견고하게 부착될 수 있다. 저마찰 공기 실린더(313)의 제2 단부(예컨대, 샤프트 단부)는 지지 프레임(311)에 이동 가능하게 부착되는 평탄화 휠(312)에 부착될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 평탄화 휠 기구는 저마찰 공기 실린더(313)에 평탄화 휠(312)을 연결하는 지지 구조물(450)을 포함할 수 있다. 지지 구조물(450)은 활주 기구(314)를 포함할 수 있고, 스코어링 장치(320), 노징(345) 및 유리 반송 경로(346)에 대해 요구 위치에 평탄화 휠(312)을 위치시키는 임의의 구성으로 되어 있을 수 있다. 도 4에 도시된 것과 같이, 활주 기구(314)는 지지 프레임(311)에 활주 가능하게 부착될 수 있고, 평탄화 휠(312)에 연결될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 활주 기구(314)는 작동기(313)가 연장 또는 후퇴될 때에 측면 방향(즉, 도 3의 +/- x-방향)으로 이동되고, 그에 의해 유리 반송 경로(346)(도 3에 도시됨)에 대해 요구 위치로 평탄화 휠(312)을 이동시킨다. 예컨대, 지지 프레임(311)이 볼록 부분을 포함할 수 있고, 활주 기구(314)는 지지 프레임(311)의 볼록 부분을 수용하도록 구성되는 오목 부분을 포함할 수 있다. 활주 기구가 측면 방향으로 이동될 때에, 활주 기구가 지지 프레임의 볼록 부분에 의해 지지 및/또는 안내될 수 있다.
도 3을 재차 참조하면, 평탄화 휠(312)은 양의 x-방향으로 작동기(313)의 샤프트(430)를 연장시킴으로써 노징(345)을 향한 방향으로(도 3에 도시된 좌표 축 상에서 양의 x-방향으로) 이동될 수 있다. 평탄화 휠(312)은 마찬가지로 음의 x-방향으로 작동기(313)를 이동시킴으로써 음의 x-방향으로 이동될 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 스코어링 장치(320)는 스코어 헤드(321)를 포함할 수 있다. 스코어 휠 터릿(score wheel turret)(322)이 스코어 헤드(321)의 단부에 위치될 수 있고, 유리 반송 경로(346) 내에 위치될 수 있고 유리 시트의 비드 부분에 인접한 위치에서 유리 시트(340)를 스코어링할 수 있는 스코어링 휠(323)을 포함한다. 스코어링 휠(323)의 회전 축은 도 3에 도시된 것과 같이 수평으로 배향될 수 있다. 스코어 휠 터릿(322)은 스코어 휠 터릿(322)이 회전되는 피벗(324)과 함께 다수개의 스코어링 휠(323)(5개가 도 3에 도시됨)을 포함할 수 있다. 스코어 휠 터릿(322)은 피벗(324)에 대한 스코어 휠 터릿(322)의 미리 결정된 회전에 의해 상이한 스코어링 휠(323)이 유리 반송 경로(346) 내에 위치되게 하도록 구성될 수 있다. 그러나, 다른 실시예는 예컨대 스코어링 장치가 단일의 스코어 휠을 포함할 때에 스코어 휠 터릿(322)을 포함할 필요는 없다. 따라서, 다른 구성의 스코어링 장치가 고려될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 3에 도시된 실시예에서, 스코어링 장치(320)는 스코어링 휠 또는 스코어링 포인트 등의 기계 스코어링 기구를 포함한다. 대체예에서, 스코어링 장치(320)는 레이저 스코어링 기구를 포함할 수 있다. 스코어링 장치(320)는 +/- y-방향으로 스코어링 장치(320)를 횡단하도록 동작 가능한 작동기(도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 스코어링 장치는 또한 스코어링 장치(320)가 +/- y-방향으로 횡단될 때에 +/- x-방향으로 스코어링 장치를 위치시키는 것을 용이하게 하는 작동기(도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 스코어링 장치(320)는 스코어링 장치 구체적으로 스코어링 휠(323)이 도 3에 도시된 것과 같이 노징(345)에 직접적으로 대향되고 유리 반송 경로(346) 내에 위치되도록 x-방향으로 위치될 수 있다. 따라서, 스코어링 장치(320)는 유리 시트가 노징(345) 상에 지지될 때에 유리 시트(340)를 스코어링하는 데 이용될 수 있고 그에 의해 노징에 대향되는 유리 시트의 표면 내에 스코어링 라인을 도입시킨다는 것이 이해되어야 한다.
평탄화 휠은 유리 시트(340)의 스코어링 전에 유리 시트(340)의 시트의 일부를 평탄화하는 임의의 적절한 기하 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 평탄화 휠(312)은 원통형일 수 있고, 약 0.50 인치 내지 약 1.50 인치의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 평탄화 휠(312)의 직경은 약 0.75 인치 내지 약 1.25 인치 또는 심지어 1.00 인치일 수 있다. 평탄화 휠(312)은 약 0.25 인치 내지 약 1.00 인치의 폭을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 평탄화 휠은 약 0.33 인치 내지 약 0.75 인치 또는 심지어 0.50 인치의 폭을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 평탄화 휠은 90의 쇼어 A 경도(Shore A hardness)를 가질 수 있다. 그러나, 다른 쇼어 A 경도를 갖는 평탄화 휠이 또한 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일반적으로, 휠의 경도는 유리 시트의 두께를 기초로 하여 변화될 수 있다.
도 6a-6c의 실시예에 도시된 것과 같이, 평탄화 휠은 1개 이상의 o-링(610)을 포함할 수 있다. 평탄화 휠(312) 상에 포함된 o-링의 개수는 특정하게 제한되지 않고, 본 발명의 실시예에서, 평탄화 휠은 도 6a에 도시된 것과 같이 1개의 o-링(610), 도 6b에 도시된 것과 같이 2개의 o-링(610) 또는 도 6c에 도시된 것과 같이 3개의 o-링(610)을 포함할 수 있다. 단일의 o-링을 갖는 평탄화 휠이 스코어 라인의 위치 위에 o-링을 위치시킴으로써 유리 시트의 스코어 라인을 평탄화할 수 있다. 2개의 o-링을 갖는 평탄화 휠이 2개의 o-링 사이에 스코어 라인을 위치시킴으로써 스코어 라인의 양쪽 측면 상의 영역을 평탄화할 수 있다. 3개의 o-링을 갖는 평탄화 휠이 3개의 o-링의 중간에 스코어 라인을 위치시킴으로써 스코어 라인 그리고 스코어 라인의 양쪽 측면 상의 영역을 평탄화할 수 있다. o-링은 임의의 적절한 기하 형상을 가질 수 있다. 예컨대, o-링은 다양한 실시예에서 둥근형 또는 정사각형일 수 있다. 둥근형 o-링은 유리 시트(340)와 최소 접촉 그에 따라 최소 마찰을 제공할 수 있다. 정사각형 o-링은 유리 시트(340)와 최대 접촉 그에 따라 최대 마찰을 제공할 수 있다. 따라서, o-링 기하 형상은 평탄화 휠(312)과 유리 시트(340) 사이의 요구 마찰에 따라 선택될 수 있다. 평탄화 휠에 대해 위에서 설명된 것과 같이, o-링의 경도는 o-링이 접촉되는 유리 시트의 두께를 기초로 하여 선택될 수 있다.
도 3에 도시된 VBS(300)는 여기에서 더 상세하게 설명될 유리 시트로부터 유리 시트의 비드를 분리하는 방법과 연계하여 사용하는 데 적절한 VBS의 하나의 실시예이다. 그러나, 다른 실시예의 VBS가 또한 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예컨대, 도 5에 도시된 것과 같이 2개의 평탄화 휠을 갖는 VBS가 사용될 수 있다.
도 5에 도시된 것과 같이, 평탄화 장치는 후행 평탄화 휠(510)을 포함할 수 있다. 후행 평탄화 휠은 스코어링 휠(323) 및 평탄화 휠(312)에 선형으로 위치될 수 있다. 지지 빔(511)이 후행 평탄화 휠(510) 및 평탄화 휠(312)을 연결할 수 있다. 후행 평탄화 휠(510)과 평탄화 휠(312) 사이의 거리는 약 10 ㎜ 이상일 수 있다. 예컨대, 일부 실시예에서, 후행 평탄화 휠(510)과 평탄화 휠(312) 사이의 거리는 약 10 ㎜ 이상 그리고 100 ㎜ 이하일 수 있다. 후행 평탄화 휠(510)과 평탄화 휠(312) 사이의 간격은 동작되는 유리 시트의 두께를 기초로 하여 조정 가능하다. 후행 평탄화 휠(510)은 x-방향 및 y-방향의 양쪽 모두의 방향으로 평탄화 휠(312)과 협력하여 이동될 수 있다. 후행 평탄화 휠(510)은 평탄화 장치(310) 대신에 스코어링 장치(320)의 대향측 상에 위치된다. 이와 같이, 후행 평탄화 휠(510)은 유리 시트가 스코어링된 후에 유리 시트(340)의 평탄성을 유지한다. 후행 평탄화 휠의 구성은 벤딩 모멘트가 유리 시트로부터 비드를 분리하도록 인가되기 전에 스코어 라인 상의 표면 장력을 방지하도록 변화될 수 있고, 이것은 아래에서 추가로 논의될 것이다. 예컨대, 후행 평탄화 휠은 스코어링으로 인해 전개되는 중간 크랙 상의 국부 인장을 생성하도록 스코어라인의 양쪽 또는 단일 측면 상에 위치될 수 있다. 그러나, 다른 롤러 옵션이 가능하다는 것이 이해되어야 한다. 예컨대, 매우 얇은 유리의 경우에, 압축 응력이 제어 불가능한 크랙 전파를 저지하거나 지연시키도록 평탄화 및 후행 평탄화 휠을 사용하여 유리 표면 상에 생성될 수 있다. 어느 경우에나, 유리 표면에 부여되는 인장 또는 압축은 평탄화 휠 그리고 또한 평탄화 휠과 백업 노징 기하 형상 및 경도를 갖는 후행 평탄화 휠 사이의 상호 작용에 의해 제어된다.
유리 시트로부터 유리 비드를 분리하는 벤딩 모멘트는 임의의 적절한 기구에 의해 인가될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 클램프 바(clamp bar)(도시되지 않음)가 VBS의 일부로서 설치될 수 있다. 도 2를 재차 참조하면, 클램프 바는 유리 시트의 얇은 중심 지점과 접촉되지 않으면서 유리 비드 상의 어떤 지점에서 예컨대 각각 19a, 19b와 25a, 25b 사이에서 유리 시트와 접촉되도록 위치될 수 있다. 클램프 바는 유리 시트의 전체 길이 또는 그 임의의 부분을 덮을 수 있다. 클램프 바가 유리 시트 상에 위치되면, 이들 바가 유리 시트로부터 유리 비드를 분리하는 벤딩 모멘트를 제공하도록 이동될 수 있다. 일부 실시예에서, 클램프 바는 예컨대 0.3t 유리 시트 등의 얇은 유리 시트에서 사용될 수 있다. 클램프 바는 유리 시트의 표면이 단일의 평면 내에 있도록 상부로부터 저부까지 유리 시트의 전체 모서리를 클램핑한다. 클램프 바가 상당히 왜곡된 유리 시트에서 사용될 때에, 불균일성(즉, 왜곡 또는 비틀림)의 포켓이 남아 있을 수 있고 불균일성의 영역 내에 국부화 스코어링 문제를 유발하고 이것은 파손으로 이어질 수 있다. 평탄화 롤러의 사용은 이러한 문제에 대응한다.
도 7을 이제부터 참조하면, 예시의 유리 제조 시스템(700)의 하나의 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 유리 제조 시스템은 도 3에 도시된 것과 같은 VBS(300)을 이용한다. 유리 제조 시스템(700)은 용융 용기(710), 정제 용기(fining vessel)(715), 혼합 용기(720), 전달 용기(725), 융합 드로잉 기계(FDM: fusion draw machine)(741), 시트 분리 장치(761) 및 VBS(300)를 포함한다. 유리 배치 재료(glass batch material)가 화살표 712에 의해 표시된 것과 같이 용융 용기(710) 내로 유입된다. 배치 재료가 용융되어 용융 유리(726)를 형성한다. 정제 용기(715)는 용융 용기(710)로부터 용융 유리(726)를 수용하고 기포가 용융 유리(726)로부터 제거되는 고온 처리 영역을 갖는다. 정제 용기(715)는 연결 튜브(722)에 의해 혼합 용기(720)에 유체 결합된다. 혼합 용기(720)는 결국 연결 튜브(727)에 의해 전달 용기(725)에 유체 결합된다.
전달 용기(725)는 다운커머(downcomer)(730)를 통해 FDM(741) 내로 용융 유리(726)를 공급한다. FDM(741)은 입구(732), 형성 용기(735) 및 견인 롤 조립체(740)를 포함한다. 도 7에 도시된 것과 같이, 다운커머(730)로부터의 용융 유리(726)는 형성 용기(735)로 이어지는 입구(732) 내로 유동된다. 형성 용기(735)는 트로프(trough)(737) 내로 유동되고 그 다음에 루트(739)에서 융합되기 전에 2개의 측면(738a, 738b)으로부터 넘쳐서 아래로 진행되는 용융 유리(726)를 수용하는 개구(736)를 포함한다. 루트(739)는 2개의 측면(738a, 738b)이 모이는 곳이고 용융 유리(726)의 2개의 오버플로 벽이 견인 롤 조립체(740)에 의해 하향으로 드로잉되기 전에 재결합(예컨대, 재사용)되어 연속 유리 리본(15)을 형성하는 곳이다.
연속 유리 리본(15)이 견인 롤 조립체(740)로부터 배출될 때에, 용융 유리가 응고된다. 연속 유리 리본(15)의 모서리 및 중심에서의 용융 유리의 두께 차이로 인해, 연속 유리 리본의 중심이 연속 유리 리본의 모서리보다 빠르게 냉각 및 응고되고 그에 의해 연속 유리 리본(15)의 모서리로부터 중심으로의 온도 구배를 생성한다. 용융 유리가 냉각될 때에, 온도 구배는 응력이 유리 내에 전개되게 하고 이것은 결국 유리가 측면 방향으로(즉, 유리의 하나의 모서리로부터 다른 모서리의 방향으로) 굴곡 또는 만곡되게 한다. 따라서, 연속 유리 리본(15)은 측면 방향으로의 곡률 반경을 갖는다는 것이 이해되어야 한다.
도 7에 개략적으로 도시된 유리 제조 시스템(700)을 이제부터 참조하면, 견인 롤 조립체(740)는 시트 분리 장치(761)로 (이러한 시점에서 제조 공정에서 만곡된/굴곡된 형상을 갖는) 드로잉된 연속 유리 리본(15)을 전달한다. 연속 유리 리본(15)은 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 시트 분리 장치(761)로 전달된다. 시트 분리 장치의 구성은 특정하게 제한되지 않는다. 시트 분리 장치의 예시 실시예가 미국 특허 제8,146,385호에 개시되어 있고, 이것은 온전히 참조로 여기에 합체되어 있다.
캐리지가 그 다음에 VBS로 유리 시트를 전달하여 유리 시트로부터 유리 비드를 제거한다. 본 발명의 실시예에서, 도 3에 도시된 VBS가 유리 시트로부터 유리 비드를 제거하는 데 사용될 수 있다. VBS 내로 진입된 유리 시트는 냉각될 수 있고, 실온 내지 약 450℃ 또는 심지어 약 100℃ 내지 약 400℃의 온도를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 유리 시트는 유리 시트가 VBS 내로 진입될 때에 약 150℃ 내지 약 350℃ 또는 심지어 200℃ 내지 약 300℃의 온도를 가질 수 있다. 유리 시트(340)로부터 유리 시트의 비드를 분리하기 위해 VBS(300)를 사용하는 방법이 이제부터 도 3을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다.
유리 시트(340)는 예컨대 견인 롤러(도시되지 않음) 또는 상부-클램프 컨베이어(도시되지 않음) 등의 임의의 수용 가능한 기구에 의해 VBS(300)를 통해 견인될 수 있다. VBS(300) 내에 있으면, 스코어링 장치(320) 및 평탄화 장치(310)(즉, b-표면)에 대향되는 유리 시트(340)의 표면이 노징(345)에 의해 지지될 수 있다. 도 3에 도시된 것과 같이, 평탄화 휠(312)은 초기에 y-방향으로 유리 시트(340)의 상부에 또는 그 근처에 위치될 수 있다. 저마찰 공기 실린더(313) 및 저마찰 활주 기구(314)는 평탄화 휠(312)이 초기에 유리 시트와 접촉되지 않도록 후퇴될 수 있다. 스코어링 장치(320)는 도 3에 도시된 것과 같이 y-방향으로 유리 시트(340)의 상부 위에 위치될 수 있다. 유리 시트가 VBS(300) 내에 위치된 후에, 평탄화 장치의 샤프트가 연장되고, 그에 의해 활주 기구(314)가 양의 x-방향으로 이동되게 한다. 예컨대, 작동기(313)가 저마찰 공기 실린더(313)인 실시예에서, 샤프트는 저마찰 공기 실린더로 공기 압력을 공급함으로써 연장된다. 저마찰 공기 실린더는 그 행정의 대략 중간까지 연장될 수 있다. 저마찰 공기 실린더의 연장은 평탄화 휠(312)이 유리 시트(340)와 제거 가능하게 결합되게 한다. 평탄화 휠(312)에 의해 유리 시트(340)에 인가되는 압력은 유리의 조성 및 두께, 제거될 곡률 또는 비틀림의 양, 휠 기하 형상, 휠 경도, 시트 강성 그리고 요구 스코어링 영역(즉, 인장 또는 압축)에 따라 변화될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 평탄화 휠에 의해 인가되는 압력은 약 10 psi 내지 약 30 psi 또는 심지어 약 15 psi 내지 약 25 psi일 수 있다. 일부 실시예에서, 평탄화 휠(312)에 의해 유리 시트(340)에 인가되는 압력은 약 20 psi일 수 있다.
저마찰 공기 실린더(313)가 연장되고 평탄화 휠이 유리 시트와 이동 가능하게 결합된 후에, VBS는 음의 y-방향으로 이동될 수 있고, 그에 의해 유리 시트(340)가 스코어링 휠(323)에 의해 스코어링되기 전에 평탄화 휠(312)이 유리 시트(340)의 일부와 결합되게 한다. 위에서 언급된 것과 같이, 본 발명의 실시예에서, 스코어링 장치(320) 및 평탄화 장치(310)는 스코어링 바 링키지(330)에 의해 연결될 수 있다. 이와 같이, 스코어링 장치(320) 및 평탄화 장치(310)는 동일한 속도로 그리고 일정한 상대 위치에서 유리 시트를 따라 진행된다. 유리 시트의 평탄화가 스코어링 터치다운 전에 일어나고, 스코어링 휠(323)이 유리 시트로부터 제거될 때까지 스코어링 전체에 걸쳐 능동 상태로 남아 있고, 그에 의해 스코어링 작업 전체에 걸쳐 유리 시트의 평탄화 영역을 제공한다. 평탄화 휠(312)이 스코어링 휠(323)에 앞서 유리 시트와 접촉되게 하는 것은 유리 비드에서 또는 그 근처에서 유리 시트 내의 임의의 곡률을 평탄화할 수 있고, 이것은 스코어링 휠이 유리 시트 내의 균일한 벤트를 유지하게 한다. 그에 제한되지 않지만, 벤트는 어떤 깊이까지 그 표면을 개방시키는 시트 표면 내에 형성되는 만입 라인으로서 정의될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 벤트 라인은 표면 압축 층의 깊이와 동일하지만 유리 시트 내에 파단을 유발할 깊이 미만인 벤트 깊이까지 유리 시트의 표면 내로 연장될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 벤트는 유리 시트의 일단부로부터 유리 시트의 타단부까지 수직 방향으로 연장될 수 있다.
평탄화 휠(312) 및 스코어링 장치(323)가 유리 시트의 높이의 전체를 횡단한(즉, y-방향으로 유리 시트의 저부에 도달된) 후에, 저마찰 공기 실린더(313)가 후퇴되고, 그에 의해 평탄화 휠(312)이 유리 시트(340)와 더 이상 접촉되지 않도록 활주 기구(314) 및 평탄화 휠(312)이 음의 x-방향으로 이동되게 한다. 마찬가지로, 스코어링 휠(323)은 스코어링 휠이 유리 시트와 더 이상 접촉되지 않도록 후퇴될 수 있다. 스코어링 장치(320) 및 평탄화 장치(310)가 그 다음에 유리 시트와 접촉되지 않으면서 유리 시트(340)의 상부에서 또는 그 근처에서 그 최초 위치로 양의 y-방향으로 이동될 수 있다. 유리 시트가 그 다음에 VBS로부터 제거될 수 있고, 새로운 유리 시트가 VBS 내로 진입될 수 있다.
VBS(300)는 임의의 적절한 기구에 의해 y-방향으로 이동될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 평탄화 장치(310) 및 스코어링 장치(320)는 전기-기계 작동기, 공압 실린더, 유압 실린더 또는 전기 모터에 의해 y-방향으로 이동될 수 있다. 대체예에서, VBS(300)는 로봇 암 등의 로봇 장치로써 위치될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, y-방향으로의 평탄화 장치(310) 및 스코어링 장치(320)의 이동 그리고 저마찰 공기 실린더의 연장 및 후퇴는 예컨대 VBS 및 유리 분리 장치가 공통의 제어기 또는 서로 동기화되는 별개의 제어기로써 제어될 때에 연속 유리 리본으로부터의 개별의 유리 시트의 분리와 동기화될 수 있다는 것이 인식되어야 한다.
유리 시트로부터 유리 시트의 비드를 분리하는 방법은 약 1.00 ㎜ 미만 또는 심지어 약 0.75 ㎜ 미만의 두께를 갖는 유리 리본과 연계하여 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 유리 시트의 두께는 약 0.50 ㎜ 미만 또는 심지어 약 0.30 ㎜ 미만일 수 있다. 본 발명의 실시예에서 설명된 VBS(300) 및 방법이 임의의 두께의 유리 시트에서 사용될 수 있지만, 얇은 유리 시트에서 VBS 및 방법을 사용하는 것은 높은 수율(즉, 유리 파단의 낮은 발생)을 제공할 수 있다. 예컨대, 0.3t 유리 등의 얇은 유리를 사용할 때의 전형적인 수율은 약 30%이다. 여기에서 설명된 VBS 및 방법을 사용한 수율은 약 80% 이상 심지어 최대 90%의 수율을 가져온다. 그러나, 여기에서 설명된 기술은 또한 1.00 ㎜ 초과의 두께를 갖는 유리 시트와 연계하여 사용하는 데 적절할 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다.
여기에서 설명된 방법은 용융 드로잉 공정 또는 유사한 다운 드로잉 공정으로써 제조된 유리 시트 등의 유리 시트로부터 유리 시트의 비드를 분리하는 데 사용될 수 있다. 스코어링 중의 유리 리본의 응력, 변형 및 잠재적 파손이 여기에서 설명된 것과 같이 유리 시트를 스코어링하기 전에 유리 시트와 평탄화 휠을 결합함으로써 상당히 완화되거나 제거될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 여기에서 설명된 방법은 유리 시트 내에서의 파손의 발생을 감소시키고 그에 의해 폐기물을 감소시키고 유리 제조 시스템의 처리량을 개선하는 데 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 다양한 변형 및 변화가 청구된 주제의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 여기에서 설명된 실시예에 대해 수행될 수 있다는 것이 통상의 기술자에게 분명할 것이다. 이와 같이, 본 명세서는 여기에서 설명된 다양한 실시예의 변형 및 변화가 첨부된 특허청구범위의 범주 그리고 그 등가물 내에 속하면 이러한 변형 및 변화를 포함하도록 의도된다.

Claims (24)

  1. 유리 시트 스코어링 기계이며,
    유리 시트를 스코어링하는 스코어링 장치와;
    평탄화 기구를 포함하는 평탄화 장치와;
    스코어링 장치 및 평탄화 장치를 연결하는 스코어링 바 링키지와;
    지지 노징으로서, 지지 노징은 유리 시트 스코어링 기계를 통한 유리 반송 경로에 의해 스코어링 장치 및 평탄화 장치로부터 대향으로 이격되어 위치되는, 지지 노징
    을 포함하는 유리 시트 스코어링 기계.
  2. 제1항에 있어서, 평탄화 기구 및 스코어링 장치는 수직 방향으로 선형으로 위치되는 유리 시트 스코어링 기계.
  3. 제1항에 있어서, 평탄화 기구와 스코어링 장치 사이의 거리가 약 10 ㎜ 이상인 유리 시트 스코어링 기계.
  4. 제1항에 있어서, 평탄화 장치는 평탄화 기구에 이동 가능하게 결합되는 작동기를 포함하고;
    평탄화 기구는 작동기가 후퇴 위치에 있을 때에 유리 반송 경로 내에 존재하지 않고;
    평탄화 기구는 작동기가 연장 위치에 있을 때에 유리 반송 경로 내에 존재하는,
    유리 시트 스코어링 기계.
  5. 제4항에 있어서, 작동기는 저마찰 공기 실린더인 유리 시트 스코어링 기계.
  6. 제5항에 있어서, 저마찰 공기 실린더는 행정을 포함하고, 저마찰 공기 실린더는 연장 위치에 있을 때에 행정의 대략 중간에 있는, 유리 시트 스코어링 기계.
  7. 제4항에 있어서, 작동기는 활주 기구를 거쳐 평탄화 기구에 이동 가능하게 결합되는 유리 시트 스코어링 기계.
  8. 제1항에 있어서, 평탄화 기구는 평탄화 휠인 유리 시트 스코어링 기계.
  9. 제8항에 있어서, 유리 반송 경로는 수직 방향으로 배향되고, 평탄화 휠의 회전 축이 수평 방향으로 배향되는, 유리 시트 스코어링 기계.
  10. 제8항에 있어서, 평탄화 휠은 약 0.5 인치 내지 약 1.5 인치의 직경을 갖는 유리 시트 스코어링 기계.
  11. 제8항에 있어서, 평탄화 휠은 약 0.25 인치 내지 약 1.00 인치의 폭을 갖는 유리 시트 스코어링 기계.
  12. 제8항에 있어서, 평탄화 휠은 그 원주부 상에 위치되는 1개 내지 3개의 o-링을 포함하는 유리 시트 스코어링 기계.
  13. 제12항에 있어서, 적어도 1개의 o-링이 둥근 형상을 갖는 유리 시트 스코어링 기계.
  14. 제12항에 있어서, 적어도 1개의 o-링이 정사각형 형상을 갖는 유리 시트 스코어링 기계.
  15. 제1항에 있어서, 후행 평탄화 기구를 추가로 포함하고, 후행 평탄화 기구는 평탄화 기구로부터 스코어링 장치의 대향측 상에 위치되는, 유리 시트 스코어링 기계.
  16. 제15항에 있어서, 후행 평탄화 기구와 평탄화 기구 사이의 거리가 약 10 ㎜ 이상인 유리 시트 스코어링 기계.
  17. 유리 시트로부터 비드를 제거하는 방법이며,
    유리 시트가 스코어링 장치 내에 위치될 때에 유리 시트의 일단부에서 또는 그 근처에서 평탄화 기구를 포함하는 평탄화 장치 그리고 스코어링 장치 내에 유리 시트를 위치시키는 단계와;
    평탄화 기구가 유리 시트와 이동 가능하게 접촉되고 유리 시트가 평탄화 기구와 지지 노징 사이에 밀착되도록 유리 시트를 향해 평탄화 기구를 연장시키는 단계와;
    유리 시트의 대향 단부로 유리 시트의 길이를 따라 평탄화 장치를 이동시킴으로써 유리 시트의 일부를 평탄화하는 단계와;
    유리 시트의 대향 단부로 유리 시트의 길이를 따라 스코어링 장치를 이동시킴으로써 유리 시트의 일부를 스코어링하는 단계
    를 포함하고,
    평탄화 기구는 유리 시트의 일부가 스코어링되기 전에 유리 시트의 일부를 평탄화하는,
    방법.
  18. 제17항에 있어서, 평탄화 기구가 유리 시트와 더 이상 접촉되지 않도록 평탄화 기구를 후퇴시키는 단계와;
    유리 시트의 일단부에 또는 그 근처에 평탄화 장치 및 스코어링 장치를 재위치시키는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 평탄화 장치는 유리 시트의 표면을 향해 평탄화 기구를 이동시키는 저마찰 공기 실린더를 작동시킴으로써 연장되는 방법.
  20. 제17항에 있어서, 연장, 평탄화, 스코어링, 후퇴 및 재위치 설정 단계는 타이밍 시퀀스 로직에 의해 제어되는 방법.
  21. 제17항에 있어서, 평탄화 기구가 연장될 때에 약 10 psi 내지 약 30 psi의 압력이 평탄화 기구에 의해 유리 시트에 인가되는 방법.
  22. 제17항에 있어서, 유리 시트의 온도가 실온 내지 약 450℃인 방법.
  23. 제17항에 있어서, 유리 시트는 1.00 ㎜ 이하의 두께를 갖는 방법.
  24. 제17항에 있어서, 평탄화 장치 및 스코어링 장치는 평탄화 장치로부터 스코어링 장치까지 연장되는 스코어링 바 링키지에 의해 동작 가능하게 연결되는 방법.
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