KR20150113949A - 유리 제조에서 사용되는 편향 제한부를 갖는 견인 롤 및 이를 포함하는 공정 - Google Patents
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Abstract
하나의 실시예에서, 다운-드로잉 공정에서 유리 시트를 드로잉하는 견인 롤은 샤프트 부재 그리고 샤프트 부재 상에 위치되는 가요성 커버 조립체를 포함한다. 가요성 커버 조립체는 샤프트 부재 상에 위치되는 적어도 1개의 트랙션 디스크 그리고 적어도 1개의 편향 제한 디스크를 포함한다. 적어도 1개의 트랙션 디스크는 환형 허브 그리고 환형 허브와 일체로 형성되는 복수개의 스프링 요소를 포함한다. 적어도 1개의 편향 제한 디스크는 각각의 편향 제한 디스크 상에 위치되는 적어도 1개의 편향 제한 요소를 포함한다. 적어도 1개의 편향 제한 요소는 복수개의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향 시에 적어도 1개의 트랙션 디스크의 적어도 일부와 결합되고, 그에 의해 복수개의 스프링 요소의 내향 반경 방향 편향을 제한한다.
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관련출원에 대한 교차
-참조
본 출원은 2012년 11월 13일자로 출원된 미국 출원 제13/675,662호의 35 U.S.C. § 120 하에서 우선권의 이익을 향유하고, 그 내용은 온전히 참조로 여기에서지지 및 합체된다.
본 명세서는 일반적으로 유리 시트의 제조에서 사용되는 견인 롤 더 구체적으로 유리 시트에 인장력(drawing force)을 인가하는 스프링 요소를 포함하는 견인 롤에 관한 것이다.
견인 롤은 유리의 개별 시트가 형성되는 유리의 리본 또는 웨브(ribbon or web)에 장력을 인가하기 위해 유리 시트의 제조에서 사용된다. 유리에 견인 롤에 의해 인가되는 장력의 크기는 예컨대 미국 특허 제3,338,696호 및 제3,682,609호에 기재된 것과 같은 오버플로 다운-드로잉 용융 공정(overflow down-draw fusion process)에서 또는 유사한 유리 제조 공정에서 유리가 용융 유리로부터 드로잉될 때에 유리의 공칭 두께를 제어하는 데 이용된다.
견인 롤은 일반적으로 그 외부 모서리에서 대개 유리 웨브의 바로 그 모서리에 형성되는 두꺼워진 비드(thickened bead)의 바로 내측의 영역에서 유리 웨브와 접촉되도록 설계된다. 견인 롤이 유리 웨브의 표면과 직접적으로 접촉되기 때문에, 유리의 표면에 대한 손상이 견인 롤 재료의 마모 특성으로 인해 일어날 수 있다. 예컨대, 유리 입자가 견인 롤의 표면 내에 박힐 수 있고 그에 의해 견인 롤이 유리와 접촉될 때에 유리에 대한 손상을 가져온다.
마찬가지로, 견인 롤은 견인 롤의 재료가 유리 드로잉 공정의 고온에서의 사용으로써 열화되면 입자상 물질을 방출할 수 있다. 이러한 입자상 물질은 연질 유리 내에 박힐 수 있고 그에 의해 유리 내에 결함을 형성한다. 추가로, 유리 드로잉 공정으로부터 발생되는 입자상 물질(예컨대, 파편, 먼지, 유리 조각 등)은 견인 롤의 표면 내에 박힐 수 있고 그에 의해 유리 웨브 내에 반복성 결함을 생성한다. 이들 기구 중 임의의 기구에 의해 유발되는 유리 웨브에 대한 손상은 드로잉 공정 중의 유리 시트의 제어 불가능한 및/또는 조기 파손을 가져올 수 있고 그에 의해 제조 효율을 감소시키고 비용을 상승시킨다.
추가로, 유리 드로잉 공정으로부터 발생되는 입자상 물질은 견인 롤이 유리 시트로부터 들뜨게 할 수 있고, 그에 의해 시트 그리고 또한 견인 롤 상에 인가되는 집중된 수직력을 가져오고, 이것은 견인 롤 재료 내에 영구 변형을 유발할 수 있다.
따라서, 유리 제조 공정에서 사용되는 견인 롤에 대한 대체의 설계가 필요하다.
여기에서 설명된 실시예는 견인 롤로써 드로잉되는 유리 시트의 조기 및/또는 제어 불가능한 파손의 발생을 감소시키는 유리 드로잉 공정에서 사용되는 견인 롤에 관한 것이다. 유리 드로잉 공정 중의 유리 시트의 조기 및/또는 제어 불가능한 파손을 완화시키는 견인 롤을 이용하여 유리 시트를 형성하는 방법이 또한 개시된다.
하나의 실시예에 따르면, 유리 시트의 조기 및/또는 제어 불가능한 파손을 감소시키는 견인 롤은 샤프트 부재 그리고 샤프트 부재 상에 위치되는 가요성 커버 조립체(compliant cover assembly)를 포함할 수 있다. 가요성 커버 조립체는 샤프트 부재 상에 위치되는 적어도 1개의 트랙션 디스크(traction disk) 그리고 적어도 1개의 편향 제한 디스크(deflection limiting disk)를 포함할 수 있다. 적어도 1개의 트랙션 디스크는 환형 허브(annular hub) 그리고 환형 허브와 일체로 형성되는 복수개의 스프링 요소를 포함할 수 있다. 복수개의 스프링 요소는 복수개의 스프링 요소의 각각의 스프링 요소의 단부가 복수개의 스프링 요소의 각각의 스프링 요소의 기부로부터 반경 방향으로 외향으로 위치되도록 환형 허브로부터 외향으로 돌출될 수 있다. 추가로, 적어도 1개의 편향 제한 디스크는 편향 제한 디스크 상에 위치되는 적어도 1개의 편향 제한 요소를 포함하고, 적어도 1개의 편향 제한 요소는 복수개의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향 시에 트랙션 디스크의 적어도 일부와 결합되고, 그에 의해 복수개의 스프링 요소의 내향 반경 방향 편향을 제한한다. 또 다른 실시예에서, 유리 시트의 조기 및/또는 제어 불가능한 파손을 감소시키는 견인 롤은 샤프트 부재 그리고 샤프트 부재 상에 위치되는 가요성 커버 조립체를 포함할 수 있다. 가요성 커버 조립체는 샤프트 부재 상에 위치되는 복수개의 트랙션 디스크 그리고 복수개의 편향 제한 디스크를 포함할 수 있다. 복수개의 트랙션 디스크의 각각의 트랙션 디스크는 인접한 트랙션 디스크로부터 회전 방향으로 오프셋될 수 있고, 복수개의 트랙션 디스크의 각각의 트랙션 디스크는 환형 허브 그리고 환형 허브와 일체로 형성되는 복수개의 스프링 요소를 포함할 수 있다. 복수개의 스프링 요소는 복수개의 스프링 요소의 각각의 스프링 요소의 단부가 복수개의 스프링 요소의 각각의 스프링 요소의 기부로부터 반경 방향으로 외향으로 위치되도록 환형 허브로부터 외향으로 돌출될 수 있다. 복수개의 편향 제한 디스크의 각각의 편향 제한 디스크는 각각의 편향 제한 디스크 상에 위치되는 적어도 1개의 편향 제한 요소를 포함하고, 적어도 1개의 편향 제한 요소는 복수개의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향 시에 적어도 1개의 트랙션 디스크의 적어도 일부와 결합되고, 그에 의해 복수개의 스프링 요소의 내향 반경 방향 편향을 제한한다.
또 다른 실시예에서, 유리 시트의 조기 및/또는 제어 불가능한 파손을 감소시키는 유리 시트를 형성하는 방법은 유리 배치 재료(glass batch material)를 용융시켜 용융 유리를 형성하는 단계 그리고 용융 유리를 유리 시트로 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 그 후에, 유리 시트의 적어도 제1 표면이 적어도 1개의 견인 롤과 접촉되어 하류 방향으로 유리 시트를 반송할 수 있다. 적어도 1개의 견인 롤은 샤프트 부재 그리고 샤프트 부재 상에 위치되는 가요성 커버 조립체를 포함할 수 있다. 가요성 커버 조립체는 샤프트 부재 상에 위치되는 복수개의 트랙션 디스크 그리고 복수개의 편향 제한 디스크를 포함할 수 있다. 복수개의 트랙션 디스크의 각각은 복수개의 스프링 요소의 각각의 단부가 복수개의 스프링 요소의 각각의 기부로부터 반경 방향으로 외향으로 위치되도록 환형 허브로부터 외향으로 돌출되는 복수개의 스프링 요소와 일체로 형성되는 환형 허브를 포함할 수 있다. 복수개의 편향 제한 디스크의 각각의 편향 제한 디스크는 각각의 편향 제한 디스크 상에 위치되는 적어도 1개의 편향 제한 요소를 포함하고, 적어도 1개의 편향 제한 요소는 복수개의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향 시에 적어도 1개의 트랙션 디스크의 적어도 일부와 결합되고, 그에 의해 복수개의 스프링 요소의 내향 반경 방향 편향을 제한한다. 본 발명의 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 1a는 여기에서 도시 및 설명된 1개 이상의 실시예에 따른 유리 시트를 형성하는 유리 드로잉 장치를 개략적으로 도시하고 있다.
도 1b는 유리 시트를 드로잉하는 데 사용되는 한 쌍의 양쪽 대향 견인 롤을 포함하는 드로잉 조립체의 단면도를 개략적으로 도시하고 있다.
도 2는 여기에서 도시 및 설명된 1개 이상의 실시예에 따른 복수개의 트랙션 디스크로부터 형성되는 견인 롤의 부분 분해도를 개략적으로 도시하고 있다.
도 3은 여기에서 도시 및 설명된 1개 이상의 실시예에 따른 도 2의 견인 롤의 트랙션 디스크를 개략적으로 도시하고 있다.
도 4는 도시의 목적을 위해 도 3의 트랙션 디스크의 환형 허브 그리고 단일의 스프링 요소를 개략적으로 도시하고 있다.
도 5는 트랙션 디스크의 스프링 요소가 복잡한 곡률 반경을 갖는 견인 롤을 위한 트랙션 디스크를 개략적으로 도시하고 있다.
도 6은 트랙션 디스크의 스프링 요소가 접촉 풋(contact foot)을 포함하는 견인 롤을 위한 트랙션 디스크를 개략적으로 도시하고 있다.
도 7은 트랙션 디스크의 스프링 요소가 림(rim)에 의해 접합되는 견인 롤을 위한 트랙션 디스크를 개략적으로 도시하고 있다.
도 8은 편향 제한 디스크에 축 방향으로 인접한 트랙션 디스크를 개략적으로 도시하고 있다.
도 9a 및 9b는 트랙션 디스크 및 편향 제한 디스크의 외부 반경 방향 영역의 분해 측면도 및 정면도를 각각 개략적으로 도시하고 있다.
도 10은 트랙션 디스크 및 편향 제한 디스크가 교대 방식으로 축 방향으로 조립되는 복수개의 트랙션 디스크 및 편향 제한 디스크를 개략적으로 도시하고 있다.
도 11은 2개의 편향 제한 디스크 사이에 반경 방향으로 위치되는 트랙션 디스크의 외부 반경 방향 영역의 분해 측면도를 개략적으로 도시하고 있다.
도 1b는 유리 시트를 드로잉하는 데 사용되는 한 쌍의 양쪽 대향 견인 롤을 포함하는 드로잉 조립체의 단면도를 개략적으로 도시하고 있다.
도 2는 여기에서 도시 및 설명된 1개 이상의 실시예에 따른 복수개의 트랙션 디스크로부터 형성되는 견인 롤의 부분 분해도를 개략적으로 도시하고 있다.
도 3은 여기에서 도시 및 설명된 1개 이상의 실시예에 따른 도 2의 견인 롤의 트랙션 디스크를 개략적으로 도시하고 있다.
도 4는 도시의 목적을 위해 도 3의 트랙션 디스크의 환형 허브 그리고 단일의 스프링 요소를 개략적으로 도시하고 있다.
도 5는 트랙션 디스크의 스프링 요소가 복잡한 곡률 반경을 갖는 견인 롤을 위한 트랙션 디스크를 개략적으로 도시하고 있다.
도 6은 트랙션 디스크의 스프링 요소가 접촉 풋(contact foot)을 포함하는 견인 롤을 위한 트랙션 디스크를 개략적으로 도시하고 있다.
도 7은 트랙션 디스크의 스프링 요소가 림(rim)에 의해 접합되는 견인 롤을 위한 트랙션 디스크를 개략적으로 도시하고 있다.
도 8은 편향 제한 디스크에 축 방향으로 인접한 트랙션 디스크를 개략적으로 도시하고 있다.
도 9a 및 9b는 트랙션 디스크 및 편향 제한 디스크의 외부 반경 방향 영역의 분해 측면도 및 정면도를 각각 개략적으로 도시하고 있다.
도 10은 트랙션 디스크 및 편향 제한 디스크가 교대 방식으로 축 방향으로 조립되는 복수개의 트랙션 디스크 및 편향 제한 디스크를 개략적으로 도시하고 있다.
도 11은 2개의 편향 제한 디스크 사이에 반경 방향으로 위치되는 트랙션 디스크의 외부 반경 방향 영역의 분해 측면도를 개략적으로 도시하고 있다.
유리 시트의 제조에서 사용되는 견인 롤 그리고 이것을 실시하는 유리 제조 공정의 다양한 실시예가 이제부터 상세하게 참조될 것이다. 가능하다면, 동일한 도면 부호가 동일 또는 유사한 부품을 표시하기 위해 도면 전체에 걸쳐 사용될 것이다. 유리 시트 재료는 일반적으로 유리 배치 재료를 용융시켜 용융 유리를 형성하고 그 후에 용융 유리를 유리 시트로 형성함으로써 형성될 수 있다. 예시의 공정은 플로트 유리 공정(float glass process), 슬롯 드로잉 공정(slot draw process) 및 용융 다운-드로잉 공정(fusion down-draw process)을 포함한다. 이들 공정의 각각에서, 1개 이상의 견인 롤이 유리 시트와 접촉되어 하류 방향으로 유리 시트를 반송하는 데 이용될 수 있다.
예컨대 도 1a를 참조하면, 용융 드로잉 기계가 용융 유리를 유리 시트로 형성하는 데 사용되는 용융 유리로부터 유리 시트 재료를 형성하는 예시의 유리 제조 장치(100)가 개략적으로 도시되어 있다. 유리 제조 장치(100)는 용융 용기(101), 정제 용기(fining vessel)(103), 혼합 용기(104), 전달 용기(108) 및 용융 드로잉 기계(FDM: fusion draw machine)(120)를 포함한다. 유리 배치 재료가 화살표 102에 의해 표시된 것과 같이 용융 용기(101) 내로 유입된다. 배치 재료가 용융되어 용융 유리(106)를 형성한다. 정제 용기(103)는 용융 용기(101)로부터 용융 유리(106)를 수용하고 기포가 용융 유리(106)로부터 제거되는 고온 처리 영역을 갖는다. 정제 용기(103)는 연결 튜브(105)에 의해 혼합 용기(104)에 결합된다. 즉, 정제 용기(103)로부터 혼합 용기(104)로 유동되는 용융 유리가 연결 튜브(105)를 통해 유동된다. 혼합 용기(104)는 결국 혼합 용기(104)로부터 전달 용기(108)로 유동되는 용융 유리가 연결 튜브(107)를 통해 유동되도록 연결 튜브(107)에 의해 전달 용기(108)에 결합된다.
전달 용기(108)는 다운커머(downcomer)(109)를 통해 FDM(120) 내로 용융 유리(106)를 공급한다. FDM(120)은 입구(110), 형성 용기(111) 그리고 적어도 1개의 드로잉 조립체(150)가 위치되는 포위부(122)를 포함한다. 도 1a에 도시된 것과 같이, 다운커머(109)로부터의 용융 유리(106)는 형성 용기(111)로 이어지는 입구(110) 내로 유동된다. 형성 용기(111)는 접촉되어 드로잉 조립체(150)에 의해 하류 방향(151)을 드로잉되고 그에 의해 연속 유리 시트(148)를 형성하기 전에 2개의 수렴 측면이 합류되는 루트(root)에서 융합되기 전에 트로프(trough)(113) 내로 유동되고 그 다음에 2개의 수렴 측면(114a, 114b)으로부터 넘쳐서 아래로 진행되는 용융 유리(106)를 수용하는 개구(112)를 포함한다.
도 1b를 참조하면, 드로잉 조립체(150)의 단면도가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1b에 도시된 것과 같이, 드로잉 조립체(150)는 일반적으로 양쪽 대향 측면 상에서 유리 시트(148)와 접촉되는 한 쌍의 대향된 견인 롤(200a, 200b)을 포함한다. 따라서, 유리 시트(148)는 견인 롤(200a, 200b) 사이에서 접촉된다는 것이 이해되어야 한다. 견인 롤(200a, 200b)은 작동형[즉, 견인 롤(200a, 200b)이 능동적으로 회전되고 그에 따라 하류 방향(151)으로 유리 시트(148)를 반송하는 인장력을 부여함] 또는 수동형[즉, 견인 롤(200a, 200b)이 유리 시트(148)와 접촉되고 유리 시트가 다른 견인 롤에 의해 하류 방향(151)으로 드로잉될 때에 유리 시트를 안정화시킴]이다.
견인 롤(200a, 200b)은 유리 시트를 형성하기 위해 용융 드로잉 기계를 이용하는 장치와 연계하여 사용되는 것으로 여기에서 설명되었지만, 견인 롤은 유리 배치 재료가 용융되어 용융 유리를 형성하고 용융 유리가 그 다음에 유리 시트로 형성되어 견인 롤로써 드로잉되는 유사한 공정에서 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예컨대 그리고 제한 없이, 여기에서 설명된 견인 롤은 또한 업-드로잉 공정(up-draw process), 슬롯-드로잉 공정, 플로트-드로잉 공정 그리고 다른 유사한 유리 드로잉 공정과 연계하여 이용될 수 있다. 견인 롤은 또한 케인(cane) 및 튜빙(tubing)의 드로잉에서 사용될 수 있다.
위에서 간략하게 설명된 것과 같이, 전술된 공정에서 사용되는 견인 롤은 유리 시트와 직접적으로 접촉되고 그에 따라 유리의 표면에 대한 손상이 종래의 견인 롤의 마모 특성으로 인해 일어날 수 있다. 예컨대, 유리 입자가 종래의 견인 롤의 표면 내에 박힐 수 있고 그에 의해 견인 롤이 유리와 접촉될 때에 유리에 대한 손상을 가져온다. 마찬가지로, 종래의 견인 롤은 고온에서의 장기간 사용으로써 열화되어 입자상 물질을 방출할 수 있다. 이러한 입자상 물질은 연질 유리 내에 박힐 수 있고, 그에 의해 유리 내에 결함을 형성한다. 발생원과 무관하게, 이러한 결함 및/또는 손상은 유리 드로잉 공정 중의 유리 시트의 조기 및/또는 제어 불가능한 파손으로 이어질 수 있고 그에 의해 제조 효율을 감소시키고 비용을 상승시킨다. 여기에서 설명된 견인 롤은 유리 시트와 접촉시키기 위해 스프링 요소를 이용한다. 스프링 요소는 고온에서 안정적인 재료로부터 형성되고 그에 따라 견인 롤은 장기간 사용 후에 쉽게 열화되거나 입자상 물질을 방출하지 않는다. 더욱이, 견인 롤은 입자상 물질이 견인 롤의 표면 내로 박히는 대신에 견인 롤의 본체 내에 쉽게 포위될 수 있도록 스프링 요소들 사이의 개방 구조로써 형성된다.
도 2를 이제부터 참조하면, 유리 제조 공정에서 사용되는 예시의 견인 롤(200)이 개략적으로 도시되어 있다. 견인 롤(200)은 일반적으로 샤프트 부재(202) 그리고 샤프트 부재(202) 상에 위치되는 가요성 커버 조립체(208)를 포함한다. 가요성 커버 조립체(208)는 샤프트 부재(202) 상에 위치되고 가요성 커버 조립체의 접촉 표면(209)을 형성하는 복수개의 트랙션 디스크(210)를 포함한다. 도 2에 도시된 견인 롤(200)의 실시예는 복수개의 트랙션 디스크를 포함하지만, 가요성 커버 조립체(208)는 단일의 트랙션 디스크로부터 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
샤프트 부재(202)는 하나의 단부 상에 나사산(224)을 포함할 수 있고 한편 대향 단부에는 견부(222)가 형성된다. 트랙션 디스크(210)는 견부에 대해 위치될 수 있고, 너트 또는 예컨대 테이퍼 핀(taper pin) 등의 또 다른 적절한 체결구로써 샤프트 부재 상에 고정될 수 있다. 견부(222)는 또한 프레임 또는 견인 롤(200)을 능동적으로 회전시키는 기구에 견인 롤(200)을 고정하는 것을 용이하게 할 수 있다. 여기에서 설명된 일부 실시예에서, 샤프트 부재(202)는 도 2에 도시된 것과 같이 가요성 커버 조립체(208)의 트랙션 디스크(210) 내에 형성되는 대응하는 키웨이(keyway)(250)와 결합되는 키(key)(225)를 추가로 포함한다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 샤프트 부재에는 트랙션 디스크 내에 형성되는 대응하는 키와 결합되는 키웨이가 형성된다. 키와 키웨이 사이의 상호 작용은 견인 롤(200)이 회전될 때에 트랙션 디스크(210)가 샤프트 부재(202) 상에서 회전되는 것을 방지한다.
도 3 및 4를 이제부터 참조하면, 견인 롤(200)의 가요성 커버 조립체에서 사용되는 트랙션 디스크(210)가 개략적으로 도시되어 있다. 여기에서 설명된 실시예에서, 트랙션 디스크(210)는 일반적으로 환형 허브(206) 그리고 복수개의 스프링 요소(204)를 포함한다. 복수개의 스프링 요소(204)는 환형 허브(206)와 일체로 형성되고, 도 3에 도시된 것과 같이 환형 허브(206)로부터 반경 방향으로 외향으로 돌출된다. 도 4에 가장 잘 도시된 것과 같이, 각각의 스프링 요소(204)는 기부(214)와 단부(212) 사이에서 연장된다. 구체적으로, 각각의 스프링 요소(204)는 스프링 요소의 단부(212)가 기부(214) 및 환형 허브(206)로부터 반경 방향으로 외향으로 위치되도록 기부(214)에서 환형 허브(206)에 일체로 부착된다. 도 3에 도시된 트랙션 디스크(210)의 실시예에서, 환형 허브(206) 그리고 복수개의 스프링 요소(204)는 실질적으로 동일 평면 상에 있다.
각각의 트랙션 디스크(210)의 스프링 요소(204)는 환형 허브(206)에 대해 탄성적으로 굴곡되고 그에 의해 견인 롤이 유리 시트의 표면과 접촉되어 가압되고 그에 의해 유리 시트에 인장력을 인가할 때에 스프링 요소(204)가 환형 허브(206)에 대해 탄성적으로 변위되도록 설계된다. 결과적으로, 스프링 요소(204)는 유리 시트에 인장력을 제공하면서 유리 시트를 손상시키지 않는다.
더 구체적으로, 각각의 트랙션 디스크의 스프링 요소(204)는 약 2 lbf/㎜ 내지 약 2000 lbf/㎜(약 8.9 N/㎜ 내지 약 8896.4 N/㎜) 또는 심지어 약 5 lbf/㎜ 내지 약 1500 lbf/㎜(약 22.2 N/㎜ 내지 약 6672.3 N/㎜)의 범위 내의 반경 방향 스프링 상수[즉, 환형 허브(206)로부터 반경 방향 돌출부를 따른 스프링 상수]를 가질 수 있다. 이들 범위 내에 속하는 스프링 상수는 유리 시트를 손상시키지 않을 정도로 충분히 가요성이고 동시에 유리 시트의 표면에 대해 충분한 견인력을 제공할 정도로 강성인 견인 롤을 제조하여 견인 롤로써 유리 시트를 드로잉하는 것을 용이하게 한다.
위에서 언급된 것과 같이, 유리 조각 또는 다른 입자상 물질 등의 파편이 다운-드로잉 공정 중에 견인 롤과 접촉될 수 있다. 파편이 견인 롤의 가요성 커버 조립체의 접촉 표면 내에 박히고 그에 의해 견인 롤로써 드로잉되는 유리 시트를 손상시키는 것을 방지하기 위해, 트랙션 디스크(210)의 스프링 요소(204)는 파편이 가요성 커버 조립체의 접촉 표면들 사이에 접촉될 때에 스프링 요소가 접선 방향으로 및/또는 축 방향으로 변위될 정도로 축 방향 및 접선 방향으로 충분히 가요성이고, 그에 의해 파편은 스프링 요소들 사이를 통과하고 그에 의해 파편이 견인 롤을 완전히 통과되게 하거나 가요성 커버 조립체의 표면으로부터 멀어지게 가요성 커버 조립체 내에 포위되게 하고, 그에 의해 유리 시트에 대한 손상을 완화시킨다. 여기에서 설명된 견인 롤의 실시예에서, 스프링 요소(204)는 일반적으로 롤 경사 각도(즉, 수평에 대한 롤의 장축의 각도)를 설정하는 것을 용이하게 할 정도로 충분히 낮은 축 방향 스프링 상수(즉, 도 3에 도시된 좌표 축의 +/- z-방향으로의 스프링 상수)를 갖는다. 예컨대, 축 방향 스프링 상수는 약 0.25 lbf/㎜ 내지 약 150 lbf/㎜(약 1.1 N/㎜ 내지 약 667.2 N/㎜) 또는 심지어 약 5 lbf/㎜ 내지 약 75 lbf/㎜(약 22.2 N/㎜ 내지 약 333.6 N/㎜)의 범위 내에 있을 수 있다. 접선 방향 스프링 상수(즉, 화살표 240의 방향으로의 스프링 상수)는 일정한 시트 속도를 유지하는 것을 방해할 수 있는 스프링 요소의 단부에서의 과도한 편향을 방지할 정도로 충분히 높아야 한다. 여기에서 설명된 실시예에서, 접선 방향 스프링 상수는 약 2 lbf/㎜ 내지 약 75 lbf/㎜(약 8.9 N/㎜ 내지 약 333.6 N/㎜) 또는 심지어 약 5 lbf/㎜ 내지 약 50 lbf/㎜(약 22.2 N/㎜ 내지 약 222.4 N/㎜) 내에 있을 수 있다.
도 2-4를 이제부터 참조하면, 여기에서 설명된 견인 롤의 실시예에서, 트랙션 디스크(210)의 스프링 요소(204)는 원주 방향으로의 인접한 스프링 요소(204)의 기부들 사이의 간격(G)이 약 0.01 ㎜ 이상이도록 환형 허브 상에 형성된다. 이러한 간격은 파편이 가요성 커버 조립체(208)의 접촉 표면(209) 내에 박히는 대신에 원주 방향으로 인접한 스프링 요소(204) 사이를 통과하게 할 정도로 충분하다. 일부 실시예에서, 간격(G)은 약 0.05 ㎜ 이상일 수 있다.
원주 방향으로의 스프링 요소(204)의 두께(T)는 일반적으로 트랙션 디스크(210)가 형성되는 재료의 종류 그리고 또한 스프링 요소의 요구 스프링 상수에 의존한다. 여기에서 설명된 실시예에서, 스프링 요소(204)의 두께(T)는 대체로 약 0.25 ㎜ 내지 약 3.00 ㎜의 범위 내에 있다. 일부 실시예에서, 스프링 요소(204)의 두께(T)는 약 0.25 ㎜ 내지 약 1.5 ㎜일 수 있다. 그러나, 스프링 요소(204)는 트랙션 디스크(210)가 제조되는 재료의 종류 및/또는 스프링 요소의 요구 스프링 상수에 따라 다른 두께를 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 스프링 요소(204)의 두께(T)는 도 4에 도시된 것과 같이 기부(214)와 단부 사이에서 불균일할 수 있고 반면에 다른 실시예(도시되지 않음)에서 스프링 요소(204)의 두께는 기부(214)와 단부(212) 사이에서 균일할 수 있다.
도 2-4를 계속하여 참조하면, 여기에서 설명된 견인 롤(200)의 실시예에서, 트랙션 디스크(210)의 환형 허브(206)는 일반적으로 약 18 ㎜ 내지 약 75 ㎜의 범위 내의 외경(d)을 갖고 한편 트랙션 디스크의 외경(D)은 약 60 ㎜ 내지 약 200 ㎜의 범위 내에 있다. 따라서, 견인 롤(200)의 가요성 커버 조립체가 또한 약 60 ㎜ 내지 약 200 ㎜의 범위 내의 외경을 갖는다는 것이 이해되어야 한다.
스프링 요소(204)의 축 방향 두께(t)(즉, 도 3에 도시된 좌표 축의 +/- z-방향으로의 두께) 그리고 환형 허브(206)의 두께는 대체로 약 0.50 ㎜ 내지 약 105 ㎜의 범위 내에 있다. 더욱이, 주어진 재료에 대해, 스프링 요소(204)의 축 방향 두께(t)는 스프링 요소(204)의 축 방향 스프링 상수를 조정하기 위해 증가 또는 감소될 수 있다. 일부 실시예에서, 환형 허브(206)의 축 방향 두께는 스프링 요소(204)의 축 방향 두께보다 클 수 있다. 이들 실시예에서, 환형 허브(206)는 트랙션 디스크(210)가 샤프트 부재(202) 상에 고정될 때에 축 방향으로 인접한 스프링 요소(204) 사이의 요구 간격을 성취하는 데 이용된다. 따라서, 트랙션 디스크(210)는 축 방향으로 인접한 스프링 요소들 사이의 요구 간격을 성취하기 위해 상이한 두께를 갖는 환형 허브를 갖도록 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
여기에서 설명된 견인 롤(200)의 실시예에서, 스프링 요소(204)는 견인 롤이 유리 기판의 평면형 표면에 대해 가압될 때에 요구 기계 응답(즉, 요구 탄성 변형 및 응력)을 성취하기 위해 특정한 외형을 갖도록 형성될 수 있다. 예컨대, 도 2-4는 스프링 요소의 단부들이 유리 시트의 평면형 표면과 결합될 때에 스프링 요소가 환형 허브의 중심을 향해 반경 방향으로 내향으로 탄성적으로 편향되도록 단부(212)와 기부(214) 사이에서 만곡되는 스프링 요소를 갖는 트랙션 디스크(210)로부터 구성되는 견인 롤(200)의 하나의 실시예를 도시하고 있다. 일부 실시예에서, 스프링 요소(204)의 곡률 반경(R)은 단부(212)와 기부(214) 사이에서 일정하다. 이들 실시예에서, 곡률 반경(R)은 약 10 ㎜ 내지 약 80 ㎜ 또는 심지어 약 10 ㎜ 내지 약 40 ㎜일 수 있다. 이들 실시예에서의 스프링 요소(204)는 일반적으로 이들 스프링 요소가 유리 시트의 표면과 접촉될 때에 스프링 요소(204)가 용이하게 굴곡되도록 견인 롤의 다운-드로잉 회전 방향과 반대인 방향으로 만곡된다. 예컨대, 도 1b의 견인 롤(200a)은 시계 방향으로의 다운-드로잉 회전 방향을 갖고 한편 스프링 요소(204)는 반시계 방향으로 만곡된다.
다른 실시예에서, 스프링 요소(204)는 복잡한 곡률을 가질 수 있다. 예컨대, 일부 실시예에서, 각각의 스프링 요소의 곡률 반경은 스프링 요소(204)의 기부(214)로부터 스프링 요소(204)의 단부(212)로 증가될 수 있다. 다른 실시예에서, 스프링 요소의 곡률 반경은 스프링 요소의 기부(214)로부터 스프링 요소(204)의 단부(212)로 감소될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 스프링 요소(204)는 스프링 요소의 상이한 세그먼트가 상이한 반경을 갖고 및/또는 상이한 방향으로 만곡되는 복잡한 곡률을 갖도록 형성될 수 있다. 예컨대, 도 5는 스프링 요소가 하부 부분(227)[즉, 환형 허브(206)에 가장 근접한 스프링 요소의 부분] 및 상부 부분(226)을 갖는 트랙션 디스크(234)의 일 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 각각의 스프링 요소(204)의 하부 부분(227)은 제1 곡률 반경을 갖고 반시계 방향으로 만곡되고 한편 스프링 요소(204)의 상부 부분(226)은 제2의 상이한 곡률 반경을 갖고 시계 방향으로 만곡된다. 이들 실시예에서, 스프링 요소의 상부 부분(226)은 일반적으로 견인 롤의 다운-드로잉 회전 방향과 반대인 방향으로 만곡된다. 따라서, 도 5에 도시된 트랙션 디스크(234)의 실시예에서, 견인 롤의 다운-드로잉 방향은 반시계 방향으로 되어 있을 것이다.
도 6을 이제부터 참조하면, 트랙션 디스크(230)의 또 다른 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 트랙션 디스크(230)는 각각의 스프링 요소(204)의 단부(212) 상에 형성되는 접촉 풋(216)을 포함하는 스프링 요소(204)를 갖도록 형성된다. 접촉 풋(216)은 스프링 요소(204)와 트랙션 디스크(230)로써 드로잉되는 유리 시트의 표면 사이의 접촉 면적을 증가시킨다. 스프링 요소(204)와 유리 시트의 표면 사이의 접촉 면적을 증가시키는 것은 샤프트 부재로부터의 더 큰 토크가 유리 시트에 부여되게 하는 트랙션 디스크와 유리 시트 사이의 마찰을 증가시키고 그에 의해 스프링 요소(204)의 탄성을 감소시키지 않으면서 유리 시트 상에 인가되는 다운-드로잉 힘을 증가시키고 그에 의해 다운-드로잉 공정 중의 유리 시트에 대한 손상에 대한 잠재성을 완화시킨다.
위에서 언급된 것과 같이, 트랙션 디스크에는 트랙션 디스크가 샤프트 부재 상에서 회전되는 것을 방지하는 키웨이가 형성될 수 있다. 도 6에 도시된 트랙션 디스크(230)의 실시예에서, 키웨이(250)는 환형 허브(206) 내에 형성되는 구멍이다. 키웨이(250)는 샤프트 부재에 부착되는 대응하는 키(도시되지 않음)를 수용하고 그에 의해 샤프트 부재 상에서의 트랙션 디스크(230)의 회전을 방지하도록 성형된다.
도 7을 이제부터 참조하면, 트랙션 디스크(232)의 또 다른 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 트랙션 디스크(232)는 림(218)을 포함한다. 림(218)은 동일한 트랙션 디스크 상에서 인접한 스프링 요소의 단부에 복수개의 스프링 요소의 각각의 스프링 요소의 단부를 접합한다. 이러한 실시예에서, 림(218)은 스프링 요소와 트랙션 디스크(232)로써 드로잉되는 유리 시트의 표면 사이의 접촉 면적을 증가시킨다. 림(218)으로써 스프링 요소(204)와 유리 시트의 표면 사이의 접촉 면적을 증가시키는 것은 더 큰 토크가 유리 시트에 인가되게 하는 트랙션 디스크와 유리 시트 사이의 마찰을 증가시키고 그에 의해 유리 시트 상에 인가되는 다운-드로잉 힘을 증가시킨다. 더욱이, 트랙션 디스크(232)의 만곡된 스프링 요소(204)는 림이 환형 허브(206)에 대해 변위되게 하고 그에 의해 다운-드로잉 공정 중의 유리 시트에 대한 손상에 대한 잠재성을 완화시킨다.
도 3-7에 도시된 트랙션 디스크는 약 900℃까지 도달될 수 있는 유리 다운-드로잉 공정 중에 만나는 고온에서 그 기계적 특성을 유지하는 재료로부터 형성될 수 있다. 적절한 재료는 금속, 세라믹, 금속 매트릭스 복합재 및 미네랄계 재료를 제한 없이 포함한다. 예컨대, 트랙션 디스크는 르네(Rene) 41, 헤인즈(Haynes) 282, 인코넬(Inconel) 718 또는 유사한 니켈계 합금을 제한 없이 포함하는 니켈계 합금으로부터 형성될 수 있다. 적절한 세라믹 재료의 예는 실리콘 질화물, 실리콘 탄화물, 알루미나, 붕소 탄화물, 시알론(SIALON) 또는 유사한 세라믹 재료를 제한 없이 포함한다. 적절한 미네랄 재료는 금운모 운모 등의 벌크 운모 재료를 제한 없이 포함한다. 도 3-9에 도시된 트랙션 디스크는 예컨대 전기-방전 기계 가공(EDM: electro-discharge machining), 레이저 금속 소결 또는 물 제트 기계 가공 기술 등의 종래의 기계 가공 기술을 사용하여 형성될 수 있다.
트랙션 디스크가 형성되면, 트랙션 디스크에는 트랙션 디스크의 내산화성 및 내마모성을 개선하는 재료가 코팅될 수 있다. 예컨대, 트랙션 디스크에는 트랙션 디스크의 내산화성 및/또는 내마모성을 개선하는 스텔라이트(stellite) 6, 스텔라이트 12 또는 다른 유사한 코팅 재료가 코팅될 수 있다.
트랙션 디스크에 추가하여, 여기에 개시된 것과 같은 견인 롤은 샤프트 부재 상에 위치되는 적어도 1개의 편향 제한 디스크를 추가로 포함한다. 각각의 편향 제한 디스크는 편향 제한 디스크 상에 위치되는 적어도 1개의 편향 제한 요소를 포함할 수 있다. 적어도 1개의 편향 제한 요소는 복수개의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향 시에 트랙션 디스크의 적어도 일부와 결합될 수 있고, 그에 의해 복수개의 스프링 요소의 내향 반경 방향 편향을 제한한다.
복수개의 스프링 요소의 내향 반경 방향 편향을 제한하는 것은 예컨대 유리 드로잉 공정으로부터 발생되는 입자상 물질에 의해 견인 롤이 유리 시트를 들뜨게 하고 그에 의해 시트 그리고 또한 견인 롤 상에 인가되는 집중된 수직력을 가져올 때에 스프링 요소를 영구적으로 변형시킬 가능성을 최소화하는 것을 돕는다.
도 8은 편향 제한 디스크(260)에 축 방향으로 인접한 트랙션 디스크(230)의 예시 실시예를 도시하고 있다. 트랙션 디스크(230)는 도 6에 도시된 실시예와 유사하고, 스프링 요소는 각각의 스프링 요소(204)의 단부(212) 상에 형성되는 접촉 풋(216)을 포함한다. 편향 제한 디스크(260)는 편향 제한 디스크(260) 상에 원주 방향으로 위치되고 편향 제한 디스크(260)의 표면에 대해 축 방향으로 외향으로 연장되는 복수개의 핀(262)을 포함한다. 핀(262)은 편향 제한 요소로서 작용한다. 구체적으로, 핀(262)은 각각의 스프링 요소(204)의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향 시에 접촉 풋(216)과 결합되고, 그에 의해 각각의 스프링 요소(204)의 내향 반경 방향 편향을 제한한다.
도 9a 및 9b는 트랙션 디스크(230) 및 편향 제한 디스크(260)의 외부 반경 방향 영역의 분해 측면도 및 정면도를 각각 도시하고 있고, 트랙션 디스크(230)의 스프링 요소(204)는 간극(A)이 핀(262)의 반경 방향 외향 표면과 접촉 풋(216)의 반경 방향 내향 표면 사이에 존재하도록 미응력 또는 미편향 상태에 있다. 접촉 풋(216)으로의 힘의 충분한 인가 시에, 스프링 요소(204)는 접촉 풋(216)의 반경 방향 내향 표면이 핀(262)의 반경 방향 외향 표면과 결합될 때까지 반경 방향으로 내향 방향으로 편향되고, 이러한 시점에서 스프링 요소(204)가 반경 방향으로 내향으로 계속하여 편향되게 하는 상당한 추가의 힘이 인가될 때에도 스프링 요소(204)의 반경 방향 내향 편향이 종료된다.
도 10은 복수개의 트랙션 디스크(230) 및 편향 제한 디스크(270)의 대체의 예시 실시예를 도시하고 있고, 트랙션 디스크(230) 및 편향 제한 디스크(270)는 복수개의 편향 제한 디스크(270)의 각각이 복수개의 트랙션 디스크(230) 중 2개의 트랙션 디스크 사이에 축 방향으로 위치되도록 교대 방식으로 축 방향으로 조립된다. 임의의 특정한 양에 제한되지 않지만, 복수개의 편향 제한 디스크의 각각의 편향 제한 디스크와 복수개의 트랙션 디스크의 각각의 트랙션 디스크 사이의 축 방향 간격(S)(도 10에 도시되지 않음)은 0.0 ㎜≤S≤25 ㎜이도록 되어 있을 수 있다.
도 11은 2개의 편향 제한 디스크(270') 사이에 반경 방향으로 위치되는 트랙션 디스크의 외부 반경 방향 영역의 분해 측면도를 도시하고 있고, 편향 제한 디스크(270')는 도 10에 도시된 것들과 동일하지만, 외부 반경 방향 경사 표면(272')을 갖는다. 편향 제한 디스크는 접촉 풋(216')까지 연장되는 스프링 요소(204)를 포함하고, 접촉 풋(216')은 도 10에 도시된 것과 동일하지만, 외부 반경 방향 경사 표면(266')을 갖는다. 접촉 풋(216')은 [길이(C)에 의해 표시된] 트랙션 디스크의 환형 허브의 표면과 트랙션 디스크에 가장 근접한 적어도 1개의 편향 제한 디스크(270')의 표면 사이의 축 방향 거리보다 큰 정도까지 [길이(B)에 의해 표시된 것과 같이] 적어도 1개의 방향으로 축 방향으로 연장된다. 접촉 풋(216')으로의 힘의 충분한 인가 시에, 스프링 요소(204)는 접촉 풋(216')의 반경 방향 내향 대면 표면이 적어도 1개의 편향 제한 디스크(270')의 반경 방향 외향 대면 표면과 접촉될 때까지 반경 방향 내향 방향으로 편향되고, 그에 의해 [길이(D)에 의해 표시된] 미리 결정된 양에 의해 각각의 스프링 요소(204)의 내향 반경 방향 편향을 제한한다.
도 8-11은 복수개의 스프링 요소의 각각의 스프링 요소가 각각의 스프링 요소의 단부와 일체로 형성되는 접촉 풋을 포함하는 실시예를 도시하고 있지만, 도 8-11에서 구체화된 개념은 또한 도 7에 도시된 것과 같이 림이 단일의 트랙션 디스크 상의 인접한 스프링 요소의 단부에 복수개의 스프링 요소의 각각의 스프링 요소의 단부를 접합하는 실시예에 적용될 수 있다.
예컨대, 도 8, 9a 및 9b에 도시된 실시예와 유사한 방식으로, 적어도 1개의 편향 제한 요소는 적어도 1개의 편향 제한 디스크의 표면에 대해 축 방향으로 외향으로 연장되는 핀을 포함할 수 있고, 핀은 각각의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향 시에 림과 결합되고, 그에 의해 각각의 스프링 요소의 내향 반경 방향 편향을 제한한다.
대체예에서, 도 10 및 11에 도시된 실시예와 유사한 방식으로, 림은 환형 허브의 표면과 적어도 1개의 편향 제한 디스크의 표면 사이의 축 방향 거리보다 큰 정도까지 적어도 1개의 방향으로 축 방향으로 연장될 수 있다. 림의 반경 방향 내향 대면 표면이 그 다음에 각각의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향 시에 적어도 1개의 편향 제한 디스크의 반경 방향 외향 대면 표면과 결합될 수 있고, 그에 의해 각각의 스프링 요소의 내향 반경 방향 편향을 제한한다.
(도 8-11에 도시된 것들 등의) 편향 제한 디스크가 제조될 수 있는 재료는 예컨대 금속, 세라믹, 금속 매트릭스 복합재 및 미네랄계 재료를 포함한다. 예컨대, 트랙션 디스크는 르네 41, 헤인즈 282, 인코넬 718 또는 유사한 니켈계 합금을 제한 없이 포함하는 니켈계 합금으로부터 형성될 수 있다. 편향 제한 디스크는 또한 강철 또는 예컨대 300 시리즈 스테인리스강을 포함하는 강철계 합금으로부터 형성될 수 있다. 적절한 세라믹 재료의 예는 실리콘 질화물, 실리콘 탄화물, 알루미나, 붕소 탄화물, 시알론 또는 유사한 세라믹 재료를 제한 없이 포함한다. 적절한 미네랄 재료는 금운모 운모 등의 벌크 운모 재료를 제한 없이 포함한다.
복수개의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향은 스프링 요소가 제조되는 재료, 스프링 요소의 기하 형상 또는 구성 그리고 견인 롤이 전형적으로 동작될 것으로 예상되는 환경(예컨대, 온도 등)을 포함하지만 이들에 제한되지 않는 다수개의 인자에 의존할 수 있다. 일반적으로 말하면, 미리 결정된 양은 바람직하게는 스프링 요소의 반경 방향 내향 편향을 제한하여 그 항복점을 넘어 스프링 요소를 변형시키지 않고 그에 의해 스프링 요소의 소성 변형이 실질적으로 일어나지 않도록 선택되어야 한다.
어떤 예시 실시예에서, 복수개의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향은 스프링 요소의 단부와 기부 사이의 반경 방향 거리의 1% 내지 25% 예컨대 1% 내지 10%의 범위 내에 있다. 어떤 양호한 실시예에서, 복수개의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향은 예컨대 0.1 내지 10 ㎜ 예컨대 0.25 내지 5 ㎜의 범위 내에 있을 수 있다.
도 2 및 10을 재차 참조하면, 개별의 트랙션 디스크(210)는 각각의 트랙션 디스크(210)의 키웨이(250)가 샤프트 부재(202) 상에 형성된 키(225)와 결합되도록 샤프트 부재(202) 상으로 조립된다. 도 2에 도시된 견인 롤(200)의 실시예에서, 트랙션 디스크(210)가 견부(222)에 대해 위치되고, 너트(도시되지 않음)가 샤프트 부재의 나사산(224) 상으로 나사 결합되어 샤프트 부재(202) 상에 트랙션 디스크를 고정하고 그에 의해 견인 롤의 가요성 커버 조립체(208)를 형성한다. 일부 실시예에서, 각각의 트랙션 디스크는 인접한 트랙션 디스크들 사이의 축 방향 간격(S)(즉, 도 2에 도시된 좌표 축의 z-방향으로의 간격)이 약 0.0 ㎜ 내지 약 25 ㎜ 또는 심지어 약 0.0 ㎜ 내지 약 25 ㎜이도록 샤프트 부재 상에 위치된다. 일부 실시예에서, 인접한 트랙션 디스크들 사이의 축 방향 간격(S)은 약 0.75 ㎜ 내지 약 6 ㎜일 수 있다. 인접한 트랙션 디스크들 사이의 축 방향 간격(S)은 단일의 트랙션 디스크 상의 스프링 요소들 사이의 (도 3에 도시된) 간격(G)과 연계하여 파편이 가요성 커버 조립체의 표면에 박히는 대신에 가요성 커버 조립체(208) 내로 침투되어 가요성 커버 조립체를 통과되게 하고 그에 의해 다운-드로잉 공정 중의 유리 시트에 대한 손상을 방지한다.
도 2에 도시된 견인 롤(200)의 실시예에서, 개별의 트랙션 디스크(210)는 트랙션 디스크가 키(225) 상에 위치될 때에 각각의 트랙션 디스크가 인접한 트랙션 디스크로부터 회전 방향으로 오프셋되도록 키잉되고 그에 따라 축 방향으로 인접한 트랙션 디스크의 스프링 요소는 서로 정렬되지 않는다. 그러나, 다른 실시예에서, 개별의 트랙션 디스크(210)는 축 방향으로 인접한 트랙션 디스크의 스프링 요소가 서로 정렬되도록 동일하게 키잉될 수 있다.
도 1b 및 11을 이제부터 참조하면, 다운-드로잉 유리 형성 공정 중에, 드로잉 조립체(150)의 견인 롤(200a, 200b)은 스프링 요소(204)의 적어도 단부(212)가 유리 시트와 접촉되도록 제1 평면형 표면(149) 및 제2 평면형 표면(152) 상에서 유리 시트(148)와 각각 접촉된다. 각각의 스프링 요소가 유리 시트의 표면과 접촉될 때에, 스프링 요소가 환형 허브(206)의 중심을 향해(즉, 화살표 350의 방향으로) 반경 방향으로 내향으로 편향되고, 그에 의해 샤프트 부재로부터 유리 시트(148)로 토크를 전달하고 그에 의해 하류 방향(151)으로 유리 시트를 드로잉한다. 예컨대, 도 11에 도시된 것과 같이, 견인 롤은 반시계 방향(153)으로 회전된다. 스프링 요소(204a, 204c)는 유리 시트(148)의 표면(149)과 접촉되지 않고 그에 따라 스프링 요소(204a, 204c)는 편향되지 않는다. 그러나, 스프링 요소(204b)가 유리 시트(148)의 표면(149)과 접촉 상태로 회전될 때에, 회전 샤프트 부재가 견인 롤을 통해 유리 시트 상에 토크를 인가하고 그에 의해 하류 방향(151)으로 유리를 드로잉할 때에, 스프링 요소가 환형 허브(206)의 중심을 향해 반경 방향으로 내향으로 편향된다.
도 11을 계속하여 참조하면, 입자(300) 등의 파편 또는 다른 입자상 물질이 유리 시트(148)의 표면(149) 상에 존재하는 경우에, 유리 시트(148)가 하류 방향(151)으로 드로잉될 때에 입자(300)와 접촉되는 스프링 요소(204)는 입자(300)에 의해 반경 방향으로 내향으로 편향되고 그에 의해 유리 시트(148)의 표면(149)에 대한 입자(300)의 점 하중을 감소시키고 결과적으로 유리 시트에 대한 손상을 완화시킨다. 더욱이, 유리 시트(148)의 표면에 대한 입자(300)의 임의의 점 하중이 입자의 크기에 따라 단일의 스프링 요소 또는 국부 그룹의 바로 인접한 스프링 요소에 제한된다. 결과적으로, 스프링 요소의 잔여부는 유리 시트와 접촉 상태로 유지되고, 유리 시트에 인장력을 계속하여 부여한다.
여기에서 설명된 견인 롤은 유리 시트를 드로잉 및/또는 안내하기 위해 유리 제조 공정에서 사용될 수 있다는 것이 이제 이해되어야 한다. 구체적으로, 트랙션 디스크의 스프링 요소는 유리 시트의 표면에 대한 손상을 부여하지 않으면서 유리 시트가 접촉될 수 있는 매끄러운 탄성 접촉 표면을 제공한다. 견인 롤이 고온에서 사용되는 데 적절한 재료로부터 구성되기 때문에, 견인 롤은 고온에서의 장기간 사용으로써 쉽게 열화되거나 유리 드로잉 공정을 오염시킬 수 있는 입자상 물질 및/또는 파편을 방출하지 않는다. 나아가, 트랙션 디스크의 스프링 요소는 스프링 요소들 사이 내로 입자상 물질을 포위하는 것을 용이하게 할 정도로 축 방향, 반경 방향 및 접선 방향으로 충분히 탄성이다.
여기에서 설명된 견인 롤의 스프링 요소는 롤의 반경 방향 순응을 증가시키고 그에 의해 유리 시트에 더 균일한 인장력을 제공한다. 더욱이, 스프링 요소는 또한 유리 시트에 부여되는 접촉 압력 및 전단력을 감소시키면서 롤 표면의 증가된 접촉 면적을 제공한다. 특히, 스프링 요소는 유리 시트의 표면 상에서의 입자-유도 점 하중을 완화시키거나 제거하고 결국 유리 시트의 크래킹 및/또는 돌발 파단을 감소시킨다.
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 이러한 변형 및 변화가 첨부된 특허청구범위의 범주 그리고 그 등가물 내에 속하면 여기에서 설명된 다양한 실시예의 변형 및 변화를 포함하도록 의도된다.
Claims (24)
- 다운-드로잉 공정에서 유리 시트를 드로잉하는 견인 롤에 있어서,
샤프트 부재와;
샤프트 부재 상에 위치되는 가요성 커버 조립체로서, 가요성 커버 조립체는 샤프트 부재 상에 위치되는 적어도 1개의 트랙션 디스크 그리고 샤프트 부재 상에 위치되는 적어도 1개의 편향 제한 디스크를 포함하는, 가요성 커버 조립체
를 포함하고, 적어도 1개의 트랙션 디스크는,
환형 허브와;
환형 허브와 일체로 형성되는 복수개의 스프링 요소로서, 복수개의 스프링 요소는 복수개의 스프링 요소의 각각의 스프링 요소의 단부가 복수개의 스프링 요소의 각각의 스프링 요소의 기부로부터 반경 방향으로 외향으로 위치되도록 환형 허브로부터 외향으로 돌출되는, 복수개의 스프링 요소
를 포함하고,
적어도 1개의 편향 제한 디스크는 편향 제한 디스크 상에 위치되는 적어도 1개의 편향 제한 요소를 포함하고, 적어도 1개의 편향 제한 요소는 복수개의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향 시에 트랙션 디스크의 적어도 일부와 결합되고, 그에 의해 복수개의 스프링 요소의 내향 반경 방향 편향을 제한하는,
견인 롤. - 다운-드로잉 공정에서 유리 시트를 드로잉하는 견인 롤에 있어서,
샤프트 부재와;
샤프트 부재 상에 위치되는 가요성 커버 조립체로서, 가요성 커버 조립체는 샤프트 부재 상에 위치되는 복수개의 트랙션 디스크 그리고 복수개의 편향 제한 디스크를 포함하고, 복수개의 트랙션 디스크의 각각의 트랙션 디스크는 인접한 트랙션 디스크로부터 회전 방향으로 오프셋되는, 가요성 커버 조립체
를 포함하고, 복수개의 트랙션 디스크의 각각의 트랙션 디스크는,
환형 허브와;
환형 허브와 일체로 형성되는 복수개의 스프링 요소로서, 복수개의 스프링 요소는 복수개의 스프링 요소의 각각의 스프링 요소의 단부가 복수개의 스프링 요소의 각각의 스프링 요소의 기부로부터 반경 방향으로 외향으로 위치되도록 환형 허브로부터 외향으로 돌출되는, 복수개의 스프링 요소
를 포함하고,
복수개의 편향 제한 디스크의 각각의 편향 제한 디스크는 각각의 편향 제한 디스크 상에 위치되는 적어도 1개의 편향 제한 요소를 포함하고, 적어도 1개의 편향 제한 요소는 복수개의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향 시에 적어도 1개의 트랙션 디스크의 적어도 일부와 결합되고, 그에 의해 복수개의 스프링 요소의 내향 반경 방향 편향을 제한하는,
견인 롤. - 제1항에 있어서, 복수개의 스프링 요소의 각각은 약 2 lbf/㎜ 내지 약 2000 lbf/㎜의 범위 내의 반경 방향 스프링 상수를 갖고, 가요성 커버 조립체가 유리 시트의 평면형 표면과 결합될 때에, 복수개의 스프링 요소의 적어도 일부가 환형 허브의 중심을 향해 반경 방향으로 내향으로 편향되고, 그에 의해 유리 시트에 대한 손상을 방지하는, 견인 롤.
- 제1항에 있어서, 복수개의 스프링 요소의 각각의 스프링 요소는 단부와 기부 사이에서 만곡되는 견인 롤.
- 제1항에 있어서, 복수개의 스프링 요소의 각각의 스프링 요소는 각각의 스프링 요소의 단부와 일체로 형성되는 접촉 풋을 추가로 포함하는 견인 롤.
- 제5항에 있어서, 상기 적어도 1개의 편향 제한 요소는 적어도 1개의 편향 제한 디스크의 표면에 대해 축 방향으로 외향으로 연장되는 핀을 포함하고, 핀은 각각의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향 시에 접촉 풋과 결합되고, 그에 의해 각각의 스프링 요소의 내향 반경 방향 편향을 제한하는, 견인 롤.
- 제1항에 있어서, 단일의 트랙션 디스크 상의 인접한 스프링 요소의 단부에 복수개의 스프링 요소의 각각의 스프링 요소의 단부를 접합하는 림을 추가로 포함하는 견인 롤.
- 제7항에 있어서, 상기 적어도 1개의 편향 제한 요소는 적어도 1개의 편향 제한 디스크의 표면에 대해 축 방향으로 외향으로 연장되는 핀을 포함하고, 핀은 각각의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향 시에 림과 결합되고, 그에 의해 각각의 스프링 요소의 내향 반경 방향 편향을 제한하는, 견인 롤.
- 제5항에 있어서, 상기 접촉 풋은 환형 허브의 표면과 적어도 1개의 편향 제한 디스크의 표면 사이의 축 방향 거리보다 큰 정도까지 적어도 1개의 방향으로 축 방향으로 연장되고, 접촉 풋의 반경 방향 내향 대면 표면이 각각의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향 시에 적어도 1개의 편향 제한 디스크의 반경 방향 외향 대면 표면과 결합되고, 그에 의해 각각의 스프링 요소의 내향 반경 방향 편향을 제한하는, 견인 롤.
- 제7항에 있어서, 상기 림은 환형 허브의 표면과 적어도 1개의 편향 제한 디스크의 표면 사이의 축 방향 거리보다 큰 정도까지 적어도 1개의 방향으로 축 방향으로 연장되고, 림의 반경 방향 내향 대면 표면이 각각의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향 시에 적어도 1개의 편향 제한 디스크의 반경 방향 외향 대면 표면과 결합되고, 그에 의해 각각의 스프링 요소의 내향 반경 방향 편향을 제한하는, 견인 롤.
- 제1항에 있어서, 복수개의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향은 스프링 요소의 단부와 기부 사이의 반경 방향 거리의 1% 내지 25%의 범위 내에 있는 견인 롤.
- 제2항에 있어서, 복수개의 편향 제한 디스크의 각각은 복수개의 트랙션 디스크 중 2개의 트랙션 디스크 사이에 축 방향으로 위치되는 견인 롤.
- 제12항에 있어서, 복수개의 편향 제한 디스크의 각각의 편향 제한 디스크와 복수개의 트랙션 디스크의 각각의 트랙션 디스크 사이의 축 방향 간격(S)이 0.0 ㎜≤S≤25 ㎜이도록 되어 있는 견인 롤.
- 제1항에 있어서, 적어도 1개의 트랙션 디스크는 복수개의 트랙션 디스크를 포함하고, 각각의 트랙션 디스크는 원주 방향으로 인접한 트랙션 디스크로부터 회전 방향으로 오프셋되는, 견인 롤.
- 제1항에 있어서, 가요성 커버 조립체는 금속 재료, 세라믹 재료 또는 미네랄 재료로부터 형성되는 견인 롤.
- 제1항에 있어서, 가요성 커버 조립체는 니켈계 합금으로부터 형성되는 견인 롤.
- 제1항에 있어서, 복수개의 스프링 요소의 각각은 약 0.25 lbf/㎜ 내지 약 150 lbf/㎜의 축 방향 스프링 상수를 갖는 견인 롤.
- 유리 시트를 형성하는 방법에 있어서,
유리 배치 재료를 용융시켜 용융 유리를 형성하는 단계와;
용융 유리를 유리 시트로 형성하는 단계와;
적어도 1개의 견인 롤과 유리 시트의 제1 표면을 접촉시켜 하류 방향으로 유리 시트를 반송하는 단계
를 포함하고, 적어도 1개의 견인 롤은,
샤프트 부재와;
샤프트 부재 상에 위치되는 가요성 커버 조립체
를 포함하고, 가요성 커버 조립체는,
샤프트 부재 상에 위치되는 복수개의 트랙션 디스크 그리고 복수개의 편향 제한 디스크로서, 복수개의 트랙션 디스크의 각각은 복수개의 스프링 요소의 각각의 단부가 복수개의 스프링 요소의 각각의 기부로부터 반경 방향으로 외향으로 위치되도록 환형 허브로부터 외향으로 돌출되는 복수개의 스프링 요소와 일체로 형성되는 환형 허브를 포함하는, 복수개의 트랙션 디스크 그리고 복수개의 편향 제한 디스크
를 포함하고,
복수개의 편향 제한 디스크의 각각의 편향 제한 디스크는 각각의 편향 제한 디스크 상에 위치되는 적어도 1개의 편향 제한 요소를 포함하고, 적어도 1개의 편향 제한 요소는 복수개의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향 시에 적어도 1개의 트랙션 디스크의 적어도 일부와 결합되고, 그에 의해 복수개의 스프링 요소의 내향 반경 방향 편향을 제한하는,
방법. - 제18항에 있어서, 복수개의 스프링 요소의 각각은 약 2 lbf/㎜ 내지 약 2000 lbf/㎜의 범위 내의 반경 방향 스프링 상수를 갖고, 가요성 커버 조립체가 유리 시트의 제1 표면과 접촉될 때에, 스프링 요소가 환형 허브의 중심을 향해 반경 방향으로 내향으로 편향되고, 그에 의해 유리 시트에 대한 손상을 방지하는, 방법.
- 제18항에 있어서, 복수개의 스프링 요소의 각각의 스프링 요소는 단부와 기부 사이에서 만곡되는 방법.
- 제18항에 있어서, 복수개의 스프링 요소의 각각의 스프링 요소는 각각의 스프링 요소의 단부와 일체로 형성되는 접촉 풋을 추가로 포함하는 방법.
- 제21항에 있어서, 상기 적어도 1개의 편향 제한 요소는 적어도 1개의 편향 제한 디스크의 표면에 대해 축 방향으로 외향으로 연장되는 핀을 포함하고, 핀은 각각의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향 시에 접촉 풋과 결합되고, 그에 의해 각각의 스프링 요소의 내향 반경 방향 편향을 제한하는, 방법.
- 제18항에 있어서, 단일의 트랙션 디스크 상의 인접한 스프링 요소의 단부에 복수개의 스프링 요소의 각각의 스프링 요소의 단부를 접합하는 림을 추가로 포함하는 방법.
- 제23항에 있어서, 적어도 1개의 편향 제한 요소는 적어도 1개의 편향 제한 디스크의 표면에 대해 축 방향으로 외향으로 연장되는 핀을 포함하고, 핀은 각각의 스프링 요소의 미리 결정된 양의 내향 반경 방향 편향 시에 림과 결합되고, 그에 의해 각각의 스프링 요소의 내향 반경 방향 편향을 제한하는, 방법.
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