KR20200013059A - 견인력 측정에 의한 시트 분리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하기 위한 장치 및 방법은 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하기에 충분한 견인력을 유리 리본에 제공하는 파지 기구를 포함한다. 상기 파지 기구는 이 파지 기구가 유리 리본에 견인력을 제공하는 동안 복수의 힘 측정을 수행하는 적어도 하나의 힘 측정 장치를 포함한다.

Description

견인력 측정에 의한 시트 분리 장치 및 방법

본 출원은 35 U.S.C.§119 하에 2017년 6월 26일 출원된 미국 가출원 제62/524,842호를 우선권 주장하고 있으며, 상기 특허 문헌의 내용은 참조를 위해 본 발명에 모두 포함된다.

본 개시는 일반적으로 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 시트 분리 프로세스 동안 견인력(pulling force)을 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

텔레비전과, 전화 및 태블릿과 같은 휴대용 장치를 포함하는 디스플레이 애플리케이션을 위한 유리 시트와 같은 유리 제품의 제조에 있어서, 유리 시트는 연속으로 형성된 유리 리본으로부터 분리될 수 있다. 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 방법은 아치형으로 형성하기 위해 원하는 분리 라인을 따라 유리 리본을 스코어링하고 리본을 당기고, 그러한 당기는 힘(즉, 견인력)이 증가됨에 따라 증가하는 유리 내의 굽힘 응력을 생성하는 단계를 포함한다. 열팽창과 같은 다른 응력과 함께 굽힘 응력이 충분한 크기 및 방위인 경우, 스코어 라인을 따라 파단이 발생하여 유리 시트가 분리된다.

많은 변수가 유리 시트의 굽힘 및 유리 리본으로부터 유리 시트의 분리에 영향을 줄 수 있기 때문에, 그와 같은 변수는 분리 라인을 따라 유리 시트의 에지 품질을 포함하여 분리의 품질에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 유리 시트의 굽힘 및 분리에 영향을 미치는 하나 이상의 변수가 고려되지 않은 경우, 칩(chip), 핵클(hackle) 또는 도그 이어(dog ear)로 지칭되는 것과 같은 당업자에게 공지된 결함들이 발생할 수 있다. 따라서, 분리 프로세스 동안 유리에 가해지는 응력을 보다 완전히 이해하는 것이 바람직할 것이며, 이는 유리 시트의 굽힘 및 분리에 영향을 미치는 변수를 더 잘 이해하여 보다 양호하게 제어할 수 있게 하여 분리-관련 결함의 발생을 최소화할 수 있다

본 발명은 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하기 위한 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본원에 개시된 실시예는 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하기 위한 장치를 포함한다. 상기 장치는 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하기에 충분한 견인력을 유리 리본에 제공하도록 구성된 파지 기구(gripping tool)를 포함한다. 상기 파지 기구는 상기 파지 기구가 유리 리본에 힘을 제공하는 동안 복수의 힘 측정을 수행하도록 구성된 적어도 하나의 힘 측정 장치를 포함한다.

또한, 본원에 개시된 실시예는 유리 리본에 견인력을 제공하도록 구성된 파지 기구를 포함한다. 상기 파지 기구는 상기 파지 기구가 유리 리본에 힘을 제공하는 동안 복수의 힘 측정을 수행하도록 구성된 적어도 하나의 힘 측정 장치를 포함한다.

또한, 본원에 개시된 실시예는 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 파지 기구에 의해 유리 리본에 견인력을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 견인력은 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하기에 충분하며, 상기 파지 기구는 상기 파지 기구가 유리 리본에 견인력을 제공하는 동안 복수의 힘 측정을 수행하는 적어도 하나의 힘 측정 장치를 포함한다.

본원에 개시된 실시예들의 추가적인 특징 및 장점들은 다음의 상세한 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로는 그 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백하거나 또는 이하의 청구범위 및 첨부된 도면을 포함한 본원에 기술된 바와 같은 개시된 실시예들을 실시함으로써 인식될 것이다.

상술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 청구된 실시예들의 본질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 기초를 제공하도록 의도된 실시예들을 제공하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부의 도면들은 추가의 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 포함되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 그러한 도면들은 본 개시의 다양한 실시예를 도시하고, 상세한 설명과 함께 그 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.

본원 발명에 따르면, 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하기 위한 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 예시의 퓨전 다운 드로우 유리 제조 장치 및 프로세스의 개략도이고;
도 2는 예시의 유리 시트 분리 프로세스의 스테이지의 개략 측면도이고;
도 3은 예시의 유리 시트 분리 프로세스의 다른 스테이지의 개략 측면도이고;
도 4는 예시의 유리 시트 분리 프로세스의 또 다른 스테이지의 개략 측면도이고;
도 5는 예시의 유리 시트 분리 프로세스의 또 다른 스테이지의 개략 측면도이고;
도 6은 예시의 유리 시트 파지 기구의 개략 정면도이고;
도 7은 제1위치에 시트 신장 메카니즘을 갖는 예시의 유리 시트 파지 기구의 일부의 개략 하부 절단면도이고;
도 8은 제2위치에 시트 신장 메카니즘을 갖는 도 7의 예시의 유리 시트 파지 기구의 일부의 개략 하부 절단면도이고;
도 9는 제1위치에 힘 측정 장치를 포함하는 도 7의 예시의 유리 시트 파지 기구의 일부의 개략 하부 절단면도이고;
도 10은 제2위치에 힘 측정 장치를 포함하는 도 7의 예시의 유리 시트 파지 기구의 일부의 개략 하부 절단면도이고;
도 11은 제3위치에 힘 측정 장치를 포함하는 도 7의 예시의 유리 시트 파지 기구의 일부의 개략 하부 절단면도이고;
도 12는 제4위치에 힘 측정 장치를 포함하는 도 7의 예시의 유리 시트 파지 기구의 일부의 개략 측부 절단면도이며;
도 13은 파지 기구가 유리 리본에 견인력을 제공하는 동안 시간의 함수로서 측정된 스트레인을 나타내는 차트이다.

이제 본 개시의 바람직한 실시예들에 대한 참조가 이루어질 것이며, 그러한 예들은 첨부 도면에 도시되어 있다. 가능할 때마다, 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분을 지칭하기 위해 동일한 참조번호가 사용될 것이다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예들로 한정되지 않는다.

범위는 본원에서 "약" 하나의 특정 값 및/또는 "약" 다른 특정 값으로 표현될 수 있다. 그와 같은 범위가 표현될 때, 다른 실시예는 하나의 특정 값 및/또는 다른 특정 값을 포함한다. 유사하게, 예를 들어 선행에 "약"을 사용하여 값들이 근사치로 표현될 때, 특정 값은 다른 실시예를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 각각의 범위의 끝점은 다른 끝점과 관련하여 그리고 다른 끝점과 무관하게 중요하다는 것이 추가로 이해될 것이다.

본원에 사용되는 방향 용어(예를 들어, 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽, 앞, 뒤, 상부, 하부)들은 도시된 도면을 참조하기 위해 이루어졌을 뿐 절대적인 방위를 의미하도록 의도되지는 않는다.

달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 본원에 제시된 임의의 방법은 그 단계들이 특정 순서로 수행될 것을 요구하는 것으로 해석되지 않고, 또 임의의 장치의 특정 방위가 요구되는 것으로 해석되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 실제로 그 단계에 뒤 따르는 순서를 인용하지 않거나, 또는 임의의 장치 청구항이 실제로 개별 구성 요소에 대한 순서 또는 방위를 인용하지 않거나, 또는 단계들이 특정 순서로 제한되는 것으로, 또는 장치의 구성 요소에 대한 특정 순서 또는 방위가 인용되는 것으로 청구항 또는 상세한 설명에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 경우, 어떤 식으로든 순서 또는 방위를 추론하려는 의도는 없다. 이것은 단계의 배열, 동작 흐름, 구성 요소의 순서, 또는 구성 요소의 방위에 관한 논리의 문제; 문법적 구성 또는 구두점에서 파생된 일반 의미 및; 본 명세서에서 설명된 실시예들의 수 또는 타입을 포함하는 해석을 위한 소정의 가능한 비-표현적 근거를 유지한다.

본원에 사용된 바와 같이, 단수 형태 "하나", "한" 및 "그러한"은 문맥 상 명백하게 다르게 나타내지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "하나의" 구성 요소에 대한 언급은 문맥 상 명백하게 다르게 나타내지 않는 한, 둘 이상의 그와 같은 구성 요소를 갖는 측면을 포함한다.

본원에 사용된 용어 "진공 소스"는 이 진공 소스와 유체 연통하는 장치, 시스템 또는 구성 요소에서 적어도 부분 진공을 생성할 수 있는 소스를 지칭한다.

도 1에는 예시의 유리 제조 장치(10)가 나타나 있다. 일부의 예에 있어서, 유리 제조 장치(10)는 용융 용기(14)를 포함할 수 있는 유리 용융로(12)를 포함할 수 있다. 용융 용기(14) 외에, 유리 용융로(12)는 원료를 가열하여 원료를 용융 유리로 전환하는 가열 요소(예컨대, 연소 버너 또는 전극)와 같은 하나 이상의 추가 요소를 옵션으로 포함할 수 있다. 다른 예에 있어서, 유리 용융로(12)는 용융 용기 부근에서 손실된 열을 감소시키는 열 관리 장치(예컨대, 절연 요소)를 포함할 수 있다. 다른 예에 있어서, 유리 용융로(12)는 원료의 유리 용융물로의 용융을 용이하게 하는 전자 장치 및/또는 전자기계 장치를 포함할 수 있다. 또한, 유리 용융로(12)는 지지 구조(예컨대, 지지 섀시, 지지 부재 등) 또는 다른 요소들을 포함할 수 있다.

유리 용융 용기(14)는 내화성 세라믹 재료와 같은 내화성 재료, 예를 들어 알루미나 또는 지르코니아를 포함하는 내화성 세라믹 재료로 구성된다. 일부의 예에 있어서, 유리 용융 용기(14)는 내화성 세라믹 브릭으로 구성될 수 있다. 유리 용융 용기(14)의 특정 실시예들이 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.

일부의 예에 있어서, 유리 용융로는 유리 기판, 예를 들어 연속 길이의 유리 리본을 제조하기 위해 유리 제조 장치의 요소로서 통합될 수 있다. 일부의 예에 있어서, 본 개시의 유리 용융로는 슬롯 드로우 장치, 플로트 배스 장치, 퓨전 프로세스와 같은 다운-드로우 장치, 업-드로우 장치, 프레스-롤링 장치, 튜브 드로잉 장치 또는 본원에 개시된 관점으로부터 이익을 얻을 수 있는 임의의 다른 유리 제조 장치를 포함하는 유리 제조 장치의 요소로서 통합될 수 있다. 예를 들어, 도 1은 개별 유리 시트로의 후속 처리를 위해 유리 리본을 퓨전 드로잉하기 위한 퓨전 다운-드로우 유리 제조 장치(10)의 요소로서 유리 용융로(12)를 개략적으로 도시한다.

상기 유리 제조 장치(10; 예컨대, 퓨전 다운-드로우 장치(10))는 유리 용융 용기(14)에 대해 상류에 위치된 상류 유리 제조 장치(16)를 옵션으로 포함할 수 있다. 일부의 예에 있어서, 일부 또는 전체 상류 유리 제조 장치(16)는 유리 용융로(12)의 일부로서 통합될 수 있다.

기술된 예에 나타낸 바와 같이, 상류 유리 제조 장치(16)는 저장통(18), 원료 전달 장치(20) 및 상기 원료 전달 장치에 연결된 모터(22)를 포함할 수 있다. 저장통(18)은 화살표(26)로 표시된 바와 같이 유리 용융로(12)의 용융 용기(14)로 공급될 수 있는 일정량의 원료(24)를 저장하도록 구성될 수 있다. 원료(24)는 통상적으로 하나 이상의 유리 형성 금속 산화물 및 하나 이상의 개질제를 포함한다. 일부의 실시예에 있어서, 원료 전달 장치(20)는 이 원료 전달 장치(20)가 미리 결정된 양의 원료(24)를 저장통(18)으로부터 용융 용기(14)로 전달하도록 모터(22)에 의해 동력을 공급받을 수 있다. 다른 예에 있어서, 모터(22)는 용융 용기(14)로부터 하류로 감지된 용융 유리의 레벨에 기초하여 제어된 속도로 원료(24)를 도입하기 위해 원료 전달 장치(20)에 동력을 공급할 수 있다. 용융 용기(14) 내의 원료(24)는 이후 용융 유리(28)를 형성하기 위해 가열될 수 있다.

유리 제조 장치(10)는 또한 유리 용융로(12)에 대해 하류에 위치된 하류 유리 제조 장치(30)를 옵션으로 포함할 수 있다. 일부의 예에 있어서, 하류 유리 제조 장치(30)의 일부는 유리 용융로(12)의 일부로서 통합될 수 있다. 일부의 예에 있어서, 이하 기술된 제1연결 도관(32) 또는 하류 유리 제조 장치(30)의 다른 부분들은 유리 용융로(12)의 일부로서 통합될 수 있다. 제1연결 도관(32)을 포함하는 하류 유리 제조 장치의 요소들은 귀금속으로 형성될 수 있다. 적합한 귀금속은 백금, 이리듐, 로듐, 오스뮴, 루테늄 및 팔라듐으로 이루어진 금속 그룹으로부터 선택된 백금족 금속 또는 이들의 합금을 포함한다. 예를 들어, 유리 제조 장치의 하류 요소들은 약 70 내지 약 90 중량%의 백금 및 약 10 내지 약 30 중량%의 로듐을 포함하는 백금-로듐 합금으로 형성될 수 있다. 그러나, 다른 적합한 금속은 몰리브덴, 팔라듐, 레늄, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐 및 이들의 합금을 포함할 수 있다.

하류 유리 제조 장치(30)는 용융 용기(14) 하류에 위치하고 상기 언급된 제1연결 도관(32)을 통해 용융 용기(14)에 결합 된, 정제 용기(34)와 같은 제1컨디셔닝(conditioning)(즉, 처리) 용기를 포함할 수 있다. 일부의 예에 있어서, 용융 유리(28)는 제1연결 도관(32)을 통해 용융 용기(14)로부터 정제 용기(34)로 중력에 의해 공급될 수 있다. 예를 들어, 중력은 용융 유리(28)가 용융 용기(14)로부터 정제 용기(34)로 제1연결 도관(32)의 내부 통로를 통과하게 할 수 있다. 그러나, 다른 컨디셔닝 용기는 용융 용기(14)의 하류, 예를 들어 용융 용기(14)와 정제 용기(34) 사이에 위치될 수 있음을 이해해야 한다. 일부의 실시예에 있어서, 컨디셔닝 용기는 용융 용기와 정제 용기 사이에 채용될 수 있으며, 여기서 1차 용융 용기로부터의 용융 유리는 용융 프로세스를 계속하기 위해 추가로 가열되거나, 또는 정제 용기로 들어가기 전에 용융 용기 내의 용융 유리의 온도보다 낮은 온도로 냉각된다.

기포는 다양한 기술에 의해 정제 용기(34) 내의 용융 유리(28)로부터 제거될 수 있다. 예를 들어, 원료(24)는 가열될 때 화학적 환원 반응을 겪고 산소를 방출하는 산화 주석과 같은 다가 화합물(즉, 청징제)을 포함할 수 있다. 다른 적합한 청징제는 비소, 안티몬, 철 및 세륨을 제한없이 포함한다. 정제 용기(34)는 용융 용기 온도보다 높은 온도로 가열되어, 용융 유리 및 청징제를 가열한다. 청징제(들)의 온도-유도된 화학 환원에 의해 생성된 산소 기포는 정제 용기 내의 용융 유리를 통해 상승하며, 여기서 용융로에서 생성된 용융 유리의 가스는 청징제에 의해 생성된 산소 기포로 확산 또는 합체될 수 있다. 이어서, 확대된 가스 기포는 정제 용기에서 용융 유리의 자유 표면으로 상승한 후, 정제 용기 밖으로 배출될 수 있다. 그러한 산소 기포는 정제 용기에서 용융 유리의 기계적 혼합을 추가로 유도할 수 있다.

하류 유리 제조 장치(30)는 용융 유리를 혼합하기 위한 혼합 용기(36)와 같은 다른 컨디셔닝 용기를 더 포함할 수 있다. 혼합 용기(36)는 정제 용기(34)의 하류에 위치될 수 있다. 혼합 용기(36)는 균질한 유리 용융 조성물을 제공하기 위해 사용될 수 있으며, 이에 의해 정제 용기를 빠져 나가는 미세한 용융 유리 내에 존재할 수 있는 화학적 또는 열적 불균일 코드를 감소시킨다. 도시된 바와 같이, 정제 용기(34)는 제2연결 도관(38)에 의해 혼합 용기(36)에 결합될 수 있다. 일부의 예에 있어서, 용융 유리(28)는 제2연결 도관(38)을 통해 정제 용기(34)로부터 혼합 용기(36)로 중력에 의해 공급될 수 있다. 예를 들어, 중력은 용융 유리(28)가 정제 용기(34)로부터 혼합 용기(36)로 제2연결 도관(38)의 내부 통로를 통과하게 할 수 있다. 혼합 용기(36)가 정제 용기(34)의 하류에 도시되어 있지만, 혼합 용기(36)는 정제 용기(34)로부터 상류에 위치될 수 있음에 유의해야 한다. 일부 실시예에 있어서, 하류 유리 제조 장치(30)는 다수의 혼합 용기, 예를 들어 정제 용기(34)로부터 상류의 혼합 용기 및 정제 용기(34)로부터 하류의 혼합 용기를 포함한다. 이들 다수의 혼합 용기는 동일한 디자인일 수 있거나, 또는 상이한 디자인일 수 있다.

하류 유리 제조 장치(30)는 혼합 용기(36)로부터 하류에 위치될 수 있는 전달 용기(40)와 같은 다른 컨디셔닝 용기를 더 포함할 수 있다. 전달 용기(40)는 용융 유리(28)가 하류 성형 장치 내로 공급되도록 컨디셔닝할 수 있다. 예를 들어, 전달 용기(40)는 출구 도관(44)을 통해 성형체(42)로 용융 유리(28)의 일정한 유동을 조절 및/또는 제공하기 위한 어큐뮬레이터(accumulator) 및/또는 유동 제어기로서 작용할 수 있다. 나타낸 바와 같이, 혼합 용기(36)는 제3연결 도관(46)에 의해 전달 용기(40)에 결합될 수 있다. 일부의 예에 있어서, 용융 유리(28)는 제3연결 도관(46)에 의해 혼합 용기(36)로부터 전달 용기(40)로 중력에 의해 공급될 수 있다. 중력은 혼합 용기(36)로부터 전달 용기(40)로 제3연결 도관(46)의 내부 통로를 통해 용융 유리(28)를 몰아부친다.

하류 유리 제조 장치(30)는 상기 언급된 성형체(42) 및 입구 도관(50)을 포함하는 성형 장치(48)를 더 포함할 수 있다. 출구 도관(44)은 용융 유리(28)를 전달 장치(40)로부터 성형 장치(48)의 입구 도관(50)으로 전달하도록 위치될 수 있다. 예를 들어, 출구 도관(44)은 입구 도관(50)의 내부 표면 내에 안착되고 그로부터 이격됨으로써, 출구 도관(44)의 외부 표면과 입구 도관(50)의 내부 표면 사이에 위치된 용융 유리의 자유 표면을 제공할 수 있다. 퓨전 다운 드로우 유리 제조 장치에서 성형체(42)는 성형체의 상부 표면에 위치된 트로프(52) 및 성형체의 하부 에지(56)를 따라 드로우 방향으로 수렴되는 수렴 성형 표면(54)을 포함할 수 있다. 전달 용기(40), 출구 도관(44) 및 입구 도관(50)을 통해 성형체 트로프에 전달된 용융 유리는 트로프의 측벽을 넘쳐 흘러 용융 유리의 개별 유동으로서 수렴 성형 표면(54)들을 따라 하강한다. 용융 유리의 개별 유동은, 유리가 냉각되어 유리의 점도가 증가됨에 따라 유리 리본의 치수를 제어하기 위해, 중력, 에지 롤(72) 및 풀링 롤(82)과 같은 유리 리본에 신장력을 가함으로써 하부 에지(56)로부터 드로우 또는 유동 방향(60)으로 드로우되는 단일의 유리 리본(58)을 생성하기 위해 하부 에지(56) 아래 및 그 하부 에지를 따라 결합된다. 따라서, 유리 리본(58)은 점성-탄성 전이를 거쳐 유리 리본(58)에 안정적인 치수 특성을 제공하는 기계적 특성을 얻는다. 유리 리본(58)은, 일부의 실시예에서, 유리 리본의 탄성 영역에서 유리 분리 장치(100)에 의해 개별 유리 시트(62)로 분리될 수 있다. 로봇(64)은 파지 기구(65)를 사용하여 개별 유리 시트(62)를 컨베이어 시스템으로 전송할 수 있으며, 이때 개별 유리 시트가 추가로 처리될 수 있다.

도 2는 예시적인 유리 시트 분리 프로세스의 스테이지의 개략적인 측면도를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 유리 분리 장치(100)는 스코어링 메카니즘(102) 및 노징(104; nosing)을 포함하고, 여기서 스코어링 메카니즘(102) 및 노징(104)은 유리 리본(58)의 대향 측면들에 위치된다. 도 2에 도시된 스테이지에 있어서, 스코어링 메카니즘(102)은 유리 리본(58)을 가로 방향으로 이동하고 그 유리 리본(58)을 가로 질러 가로 방향 스코어 라인을 제공한다. 또한, 스코어링하는 동안의 체결이 당업계에 공지되어 있고 일반적으로 실시될 지라도, 도 2에 도시된 스테이지에서, 파지 기구(65)는 유리 리본(58)과 아직 체결되지 않았다.

스코어링 메카니즘(102)이 스코어 휠(score wheel)을 포함하는 메카니즘과 같은 기계적인 스코어링 메카니즘으로서 도 2에 도시되어 있지만, 본원의 실시예들은, 예를 들어 레이저 스코어링 메카니즘과 같은 다른 타입의 스코어링 메카니즘을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 스코어링 메카니즘(102)이 스코어 휠을 포함할 때, 스코어 휠은 볼 베어링 피봇 상에 장착될 수 있고, 그 볼 베어링 피봇은 샤프트에 고정되고, 그 샤프트는 선형 액츄에이터(공기 실린더) 상에 장착되어 스코어 휠을 유리 리본(58) 쪽으로 이동시킴으로써, 상기 유리 리본의 측면을 가로 질러 드로우되고 스코어링될 수 있다.

노징(104)은 실리콘 고무와 같은 탄성 재료를 포함할 수 있다. 특정 예시의 실시예에 있어서, 노징(104)은, 예를 들어 미국 특허 제8,051,681호에 개시된 바와 같이 유리 리본(58)의 구부러진 형상을 갖는 순응형 노징일 수 있으며, 그 전체 개시 내용은 본원에 참고로 포함된다. 노징(104)은 또한, 예를 들어 미국 특허 제8,245,539호에 개시된 바와 같이 유리 리본(58)과 노징간 체결을 향상시키기 위해 진공 소스(도시되지 않음)와 유체 연통될 수 있며, 그 전체 개시 내용은 본원에 참고로 포함된다.

도 3은 예시의 유리 시트 분리 프로세스의 다른 스테이지의 개략 측면도를 나타내며, 여기서 스코어링 메카니즘(102)은 유리 리본(58)과 분리되고, 파지 요소(66)들을 포함하는 파지 기구(65)는 유리 리본(58)을 체결하기 위해 로봇(64)에 의해 활성화된다. 파지 요소(66)는, 예를 들어 실리콘 고무와 같은 탄성 재료를 포함할 수 있고, 특정 예시의 실시예에서, 유리 리본(58)과 파지 요소들(66; 이하 진공 컵이라고 부르는 진송 소스와 유체 연통하는 컵형 재료를 포함하는 파지 요소들) 간 체결을 향상시키기 위해 진공 소스(도시하지 않음)와 유체 연통될 수 있는 컵형 탄성 재료를 포함할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 파지 요소(66)를 포함하는 파지 기구(65)는 유리 리본(58)에 견인력을 제공하지만, 그러한 견인력은 유리 리본(58)을 드로우 방향 또는 유동 방향(60)으로부터 실질적으로 구부리기에 충분하지 않다. 그러나, 도 4는 예시의 유리 시트 분리 프로세스의 또 다른 스테이지의 개략 측면도를 나타내며, 여기서 파지 기구(65)는 로봇(64)에 의해 더 활성화되어, 드로우 방향 또는 유동 방향(60)으로부터 멀리 노징(104) 아래로 확장되는 유리 리본(58)의 일부를 구부리기 시작하기에 충분한 견인력을 제공한다. 그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 그 견인력은 아직 유리 리본(58)의 나머지로부터 노징(104) 아래로 확장되는 유리 리본(58)의 일부를 실질적으로 분리하기에 충분하지 않다.

도 5는 예시의 유리 시트 분리 프로세스의 또 다른 단계의 개략적인 측면도를 도시하며, 여기서 파지 기구(65)가 로봇(65)에 의해 더 활성화되어, 유리 리본(58)의 나머지로부터 노징(104) 아래로 확장되는 유리 리본(58; 즉, 유리 시트)의 일부를 분리하기에 충분한 견인력을 제공한다. 이후, 그러한 유리 시트는, 예를 들어 추가 처리를 위해 컨베이어 시스템으로 전송될 수 있다.

도 6은 예시의 유리 시트 파지 기구(65)의 개략 정면도를 도시한다. 파지 기구(65)는 각각 4개의 코너 영역, 즉 A, B, C, 및 D를 포함하며, 그 각각의 코너 영역은 파지 요소(66)를 포함한다. 도 6에 도시되 바와 같이, 파지 기구(65)는 총 6개의 파지 요소에 대해 코너 영역 A 및 C에서의 파지 요소들 간 파지 요소(66) 및 코너 영역 B 및 D에서의 파지 요소들 간 파지 요소(66)를 더 포함한다. 그러나, 본원에 개시된 실시예들은 임의의 패턴 또는 배열로 임의의 수의 파지 요소를 포함하는 파지 기구를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 특정 실시예들에 있어서, 파지 기구(65)는 총 4개의 파지 요소에 대해 코너 영역 A, B, C, D에만 파지 요소를 포함할 수 있다. 또한, 파지 기구(65)는 코너 영역 A 및 C에서의 파지 요소들 간 하나 이상의 파지 요소 및 코너 영역 B 및 D에서의 파지 요소들 간 하나 이상의 파지 요소(즉, 코너 영역 영역 A와 C 간 복수의 파지 요소의 열 및 코너 영역 B와 D 간 복수의 파지 요소의 다른 열)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 그러한 파지 기구(65)는 파지 기구(65)의 중앙에 위치한 파지 요소를 포함할 수 있다.

도 7은 제1위치에 시트 신장 메카니즘을 갖는 예시의 유리 시트 파지 기구(65)의 일부의 개략적인 하부 절단면도를 도시한다. 시트 신장 메카니즘은 파지 요소 장착 블록(68)에 장착된 파지 요소 커넥터(67; 예컨대, 조임 너트) 및 진공 피팅(69)과 유체 연통하는 상기 파지 요소 장착 블록(68)을 장착하는 이동식 슬라이드 플레이트(73) 및 시트 신장 실린더(74)를 포함한다. 파지 요소(66; 예컨대, 진공 컵)는 파지 요소 커넥터(67)에 장착되어 파지 요소 커넥터와 유체 연통하고, 진공 피팅(69)은 진공 소스(도시하지 않음)와 유체 연통하여, 파지 요소 커넥터(67), 파지 요소 장착 블록(68), 진공 피팅(69)을 통해 진공 소스와 파지 요소(66) 간 유체 연통을 허용한다. 또한, 파지 기구(65)는 아암(71), 장착 블록(70), 및 단부면(72)을 포함한다.

도 8은 제2위치에 시트 신장 메카니즘을 갖는 도 7의 예시의 유리 시트 파지 기구의 일부의 개략적인 하부 절단면도를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 시트 신장 실린더(74)는 화살표 M으로 표시된 방향으로 슬라이드 플레이트(73)의 측면 이동 및 파지 요소 장착 블록(68), 진공 피팅(69), 파지 요소 커넥터(67), 및 파지 요소(66)의 대응 이동을 활성화시킨다. 파지 기구의 대향 측면 상의 시트 신장 메카니즘은, 예를 들어 화살표 M으로 표시된 방향과 반대 방향으로 대응하여 이동할 수 있다. 시트 신장 메카니즘의 측면 이동은 파지 요소(66)들에 의해 체결된 유리 시트의 평탄화를 증가시킬 수 있다. 그와 같은 측면 이동은, 예를 들어 유리 시트가 유리 리본(58)으로부터 분리된 후에 발생할 수 있거나, 또는 파지 기구(65)가 유리 리본(58)을 초기에 체결할 때(예컨대, 도 3에 도시한 바와 같이)와 드로우 방향 또는 유동 방향으로부터 멀리 노징(104) 아래로 확장되는 유리 리본(58)의 일부를 구부리기 시작하기에 충분한 견인력을 파지 기구(65)가 제공할 때(도 4에 도시한 바와 같이)의 사이에서 발생할 수 있다.

파지 기구(65)가 유리 리본(58)에 견인력을 제공함에 따라(예컨대, 도 3-5에 도시된 바와 같이), 이는 유리 리본(58)에 굽힘 응력을 유도하고 그러한 유리 리본(58)에 대한 견인력 또는 힘의 측정은 시트 분리 프로세스 동안 유리 리본(58)에 의해 경험되는 굽힘 응력에 관한 정량적 정보를 제공한다. 본원에 개시된 실시예들에 따라 견인력 측정이 달성될 수 있으며, 여기서 파지 기구(65)가 유리 리본(58)에 견인력을 제공하는 동안 파지 기구(65)는 복수의 견인력 측정을 수행하도록 구성된 적어도 하나의 힘 측정 장치를 포함한다.

도 9는 제1위치에 힘 측정 장치(75a)를 포함하는 도 7의 예시의 유리 시트 파지 기구의 일부의 개략적인 하부 절단면도를 도시한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 힘 측정 장치(75a)는 파지 요소(66)와 파지 요소 장착 블록(68) 사이에 위치한다. 힘 측정 장치(75a)는, 예를 들어 오메가 엔지니어링(Omega Engineering)으로부터 입수 가능한 소형 로우-프로파일(low-profile) 관통-구멍 압축 로드 셀과 같이 파지 요소 커넥터(67)를 원주로 둘러싸는 링 타입 로드 셀일 수 있다.

도 10은 제2위치에 힘 측정 장치(75b)를 포함하는 도 7의 예시의 유리 시트 파지 기구의 일부의 개략적인 하부 절단면도를 도시한다. 도 10에 도시한 바와 같이, 힘 측정 장치(75b)는 슬라이드 플레이트(73)와 파지 요소 장착 블록(68) 사이에 위치한다. 힘 측정 장치는, 예를 들어 트랜듀서 테크닉스(Transducer Techniques)로부터 입수 가능한 MLP 시리즈 로우-프로파일 범용 로드 셀과 같은 신장 또는 압축 모드에서 동작 가능한 소형 로우-프로파일 범용 로드 셀일 수 있다.

도 11은 제3위치에 힘 측정 장치(75b)를 포함하는 도 7의 예시의 유리 시트 파지 기구의 일부의 개략적인 하부 절단면도를 도시한다. 도 11에 도시한 바와 같이, 힘 측정 장치(75b)는 아암 장착 블록(70)의 위치에 위치하며, 이와 관련하여 아암 장착 블록(70)의 위치 상에 또는 그 위치 내에 위치될 수 있다. 도 10에 도시된 힘 측정 장치(75b)와 같이, 힘 측정 장치(75b)는, 예를 들어 트랜듀서 테크닉스로부터 입수 가능한 MLP 시리즈 로우-프로파일 범용 로드 셀과 같은 신장 또는 압축 모드에서 동작 가능한 소형 로우-프로파일 범용 로드 셀일 수 있다.

도 12는 제4위치에 힘 측정 장치(75c)를 포함하는 도 7의 예시의 유리 시트 파지 기구의 일부의 개략적인 측부 절단면도를 도시한다. 도 12에 도시한 바와 같이, 힘 측정 장치(75c)는 아암(71) 상에 또는 그 아암 내에 위치한다. 힘 측정 장치(75c)는, 예를 들어 트랜듀서 테크닉스에서 입수 가능한 TBS 시리즈 풀 브릿지 박막 빔 센서 또는 오메가 엔지니어링(Omega Engineering)에서 입수 가능한 풀 브릿지 박막 빔 로드 셀과 같은 파지 요소(66) 상에 견인력 또는 푸싱력(pushing force)과 아암(71)의 굴곡을 상관시키도록 보정된 박막 빔 센서일 수 있다. 도 12가 특정 위치에서의 힘 측정 장치(75c)를 도시하고 있지만, 힘 측정 장치(75c)는 아암(71)의 굴곡이 파지 요소(66)에 대한 견인력 또는 푸싱력과 크게 상관 관계가 있는 임의의 위치에 장착될 수 있다. 그와 같은 상관 관계는, 예를 들어 힘 측정 장치(75c)와 같이 아암(71)의 반대 측면으로 절단부(76)를 만들어서 힘 측정 장치의 위치에서 또는 그 근처에서 아암(71) 내의 스트레인의 정도를 증가시킴으로써 향상될 수 있다.

힘 측정 장치(예컨대, 75a, 75b, 75c)를 위치시킬 때, 힘 측정 장치가 온도에 민감할 수 있으므로, 열 소스, 특히 유리 리본 (58)으로부터 방출되는 열로부터 장치를 적절하게 보호하도록 주의를 기울여야 한다. 또한, 비교적 낮은 온도 민감성 힘 측정 장치를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 또한, 유리 조각 및 기타 물질로부터 장치를 적절히 보호하기 위해 주의를 기울여야 한다.

본원에 개시된 실시예들은 파지 기구(65)의 각각의 파지 요소(66)가 도 9-12에 도시된 힘 측정 장치(75a, 75b 및 75c)와 같은 대응하는 힘 측정 장치와 연관되는 것을 포함한다. 예를 들어, 본원에 개시된 실시예들은 파지 기구(65)가 4개의 코너 영역(예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이)을 포함하고, 각각의 코너 영역은 파지 요소(66) 및 대응하는 힘 측정 장치를 포함하는 것을 포함한다. 본원에 개시된 실시예들은 또한 파지 기구(65)가 소정 수의 복수의 파지 요소를 포함하고 각각의 파지 요소(66)가 대응하는 힘 측정 장치와 연관되는 것을 포함한다.

본원에 개시된 실시예들은 시트 신장 메카니즘이 없고 파지 요소 장착 블록(68)이 예를 들어 아암 장착 블록(70)에 직접 부착되거나 또는 파지 요소 장착 블록(68)이 아암(71)에 직접 부착되는 것을 포함한다.

도 9-12에 도시된 힘 측정 장치(75a, 75b, 75c)들과 같은 적어도 하나의 힘 측정 장치는, 파지 기구(65)가 유리 리본(58)에 견인력을 제공하는 동안 적어도 2개와 같은 견인력 측정, 바람직하게 적어도 5개와 같은 견인력 측정, 보다 바람직하게 적어도 10개와 같은 견인력 측정, 보다 더 바람직하게 적어도 100개와 같은 견인력 측정, 심지어 보다 더 바람직하게 적어도 1000개의 견인력 측정과 같은 복수의 힘 측정을 수행할 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 실시예들은 파지 기구(65)가 임의의 수의 복수의 파지 요소(66)를 포함하고 2개 이상의 파지 요소(66)가 대응하는 힘 측정 장치들과 연관되는 것을 포함하며, 여기서 각각의 힘 측정 장치는 파지 기구가 유리 리본(58)에 견인력을 제공하는 동안 복수의 힘 측정을 수행한다.

도 13은, 도 6에 도시된 파지 기구(65)와 유사하게, 파지 기구가 유리 리본에 견인력을 제공하는 동안 시간의 함수로서 측정된 스트레인을 나타내는 차트이다. 도 13에 나타낸 데이터를 생성하기 위해, 파지 기구는 이 파지 기구의 대향하는 아암 상에 위치된 박막 빔 센서를 구비하고 측정된 아암의 굴곡을 알려진 견인력과 상관시키도록 보정된다. 도 13으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 파지 기구가 유리 리본에 힘을 제공하여 유리판을 구부릴 때, 유리 시트가 유리 리본으로부터 분리될 때, 그리고 로봇이 유리 시트를 유리 리본으로부터 멀리 이동시켰을 때의 포인트들을 명확하게 식별할 수 있다.

본원에 개시된 실시예들은 굽힘 및 분리 프로세스 동안 유리 리본에 의해 경험되는 응력 뿐만 아니라, 예를 들어 칩, 핵클, 또는 도그 이어와 같은 분리 관련 결함에 영향을 줄 수 있는 요소들과 같은 유리 리본으로부터 유리 시트의 분리의 품질에 영향을 미치는 요소들을 더 잘 이해할 수 있다. 그와 같은 요소는, 예를 들어 유리 리본을 초기에 체결할 때, 파지 기구의 위치 및 방위, 노징의 위치, 풀링 롤의 위치, 파지 기구가 유리 리본을 구부릴 수 있는 최대 범위 및 이러한 굽힘이 발생하는 비율을 포함한다. 따라서, 본원에 개시된 실시예들은 파지 기구가 먼저 유리 리본과 체결되는 동안의 힘 및 유리 리본이 스코어링되는 동안의 힘을 포함하는 복수의 힘 측정을 분석하는 것을 포함하고, 여기서 그와 같은 분석은 유리 리본으로부터 유리 시트의 분리 품질에 영향을 미치는 요소의 향상된 이해 및 제어를 제공할 수 있다.

상기 실시예들이 퓨전 다운 드로우 프로세스를 참조하여 설명되었지만, 그와 같은 실시예들은 플로트 프로세스, 슬롯 드로우 프로세스, 업-드로우 프로세스, 튜브 드로잉 프로세스, 및 프레스-롤링 프로세스와 같은 다른 유리 성형 프로세스에도 적용 가능하다는 것을 이해해야 한다.

본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 개시의 실시예에 대한 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 개시는 수반된 청구범위 및 그 등가물의 범위 내에 있는 한 그러한 수정 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (23)

1. 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하기 위한 장치로서, 상기 장치는:
   유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하기에 충분한 견인력을 유리 리본에 제공하도록 구성된 파지 기구를 포함하며,
   상기 파지 기구는 상기 파지 기구가 유리 리본에 견인력을 제공하는 동안 복수의 힘 측정을 수행하도록 구성된 적어도 하나의 힘 측정 장치를 포함하는, 유리 시트 분리 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   파지 기구는 복수의 파지 요소를 포함하는, 유리 시트 분리 장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   각각의 파지 요소는 진공 컵을 포함하는, 유리 시트 분리 장치.
4. 청구항 2 또는 3에 있어서,
   파지 기구는 4개의 코너 영역을 포함하며, 각각의 코너 영역은 파지 요소를 포함하는, 유리 시트 분리 장치.
5. 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
   2개 이상의 파지 요소는 대응하는 힘 측정 장치들과 연관되는, 유리 시트 분리 장치.
6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 힘 측정 장치는 로드 셀을 포함하는, 유리 시트 분리 장치.
7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
   파지 기구는 시트 신장 메카니즘을 포함하는, 유리 시트 분리 장치.
8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유리 시트 분리 장치는 스코어링 메카니즘을 더 포함하는, 유리 시트 분리 장치.
9. 유리 리본에 견인력을 제공하도록 구성된 파지 기구로서,
   상기 파지 기구는 상기 파지 기구가 유리 리본에 견인력을 제공하는 동안 복수의 힘 측정을 수행하도록 구성된 적어도 하나의 힘 측정 장치를 포함하는, 파지 기구.
10. 청구항 9에 있어서,
    파지 기구는 복수의 파지 요소를 포함하는, 파지 기구.
11. 청구항 9 또는 10에 있어서,
    각각의 파지 요소는 진공 컵을 포함하는, 파지 기구.
12. 청구항 10 또는 11에 있어서,
    파지 기구는 4개의 코너 영역을 포함하며, 각각의 코너 영역은 파지 요소를 포함하는, 파지 기구.
13. 청구항 10 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
    2개 이상의 파지 요소는 대응하는 힘 측정 장치들과 연관되는, 파지 기구.
14. 청구항 9 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 힘 측정 장치는 로드 셀을 포함하는, 파지 기구.
15. 청구항 9 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
    파지 기구는 시트 신장 메카니즘을 포함하는, 파지 기구.
16. 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리하는 방법으로서, 상기 방법은:
    파지 기구에 의해 유리 리본에 견인력을 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 견인력은 유리 리본으로부터 유리 시트를 분리할 수 있고, 상기 파지 기구는 상기 파지 기구가 유리 리본에 견인력을 제공하는 동안 복수의 힘 측정을 수행하는 적어도 하나의 힘 측정 장치를 포함하는, 유리 시트 분리 방법.
17. 청구항 16에 있어서,
    파지 기구는 복수의 파지 요소를 포함하는, 유리 시트 분리 방법.
18. 청구항 16 또는 17에 있어서,
    각각의 파지 요소는 진공 컵을 포함하는, 유리 시트 분리 방법.
19. 청구항 17 또는 18에 있어서,
    파지 기구는 4개의 코너 영역을 포함하며, 각각의 코너 영역은 파지 요소를 포함하는, 유리 시트 분리 방법.
20. 청구항 17 내지 19 중 어느 한 항에 있어서,
    2개 이상의 파지 요소는 대응하는 힘 측정 장치들과 연관되는, 유리 시트 분리 방법.
21. 청구항 20에 있어서,
    상기 유리 시트 분리 방법은 복수의 힘 측정을 분석하는 단계를 더 포함하는, 유리 시트 분리 방법.
22. 청구항 16 내지 21 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 힘 측정 장치는 로드 셀을 포함하는, 유리 시트 분리 방법.
23. 청구항 16 내지 22 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리 시트 분리 방법은 시트 신장 메카니즘에 의해 유리 리본을 신장시키는 단계를 더 포함하는, 유리 시트 분리 방법.

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