KR20240033243A - 에지 롤러 기하학 구조에서의 차이들을 완화하기 위한 방법들 및 장치들 - Google Patents

에지 롤러 기하학 구조에서의 차이들을 완화하기 위한 방법들 및 장치들 Download PDF

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KR20240033243A
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리차드 마이클 마스트라고스티노
시예드 지샨 리즈비
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코닝 인코포레이티드
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03B17/00—Forming molten glass by flowing-out, pushing-out, extruding or drawing downwardly or laterally from forming slits or by overflowing over lips
    • C03B17/06—Forming glass sheets
    • C03B17/068—Means for providing the drawing force, e.g. traction or draw rollers
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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Abstract

유리 제조 방법은 다량의 용융 재료로부터 유리 리본을 성형하는 단계를 포함한다. 상기 유리 리본은 제1 표면과 제2 표면을 포함한다. 상기 방법은 상기 제1 표면을 제1 에지 롤러와 접촉시키고, 상기 제2 표면을 제2 에지 롤러와 접촉시키는 단계; 및 상기 제1 에지 롤러를 제1 회전 속도로 회전시키고, 상기 제2 에지 롤러를 제2 회전 속도로 회전시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 제1 에지 롤러에 인가되는 토크를 나타내는 제1 토크 신호 및 상기 제2 에지 롤러에 인가되는 제2 토크를 나타내는 제2 토크 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 제1 토크 신호와 상기 제2 토크 신호의 토크 합산 신호의 변화에 대응하기 위해 시간-의존적 방식으로 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 변조하는 단계를 포함한다.

Description

에지 롤러 기하학 구조에서의 차이들을 완화하기 위한 방법들 및 장치들
본 출원은 2021년 7월 9일 출원된 미국 예비출원 일련번호 제63/220,110호의 35 U.S.C.§119 하의 우선권의 이익을 주장하며, 그 내용은 전체로서 참조로 본 명세서에 통합된다.
본 명세서는 일반적으로 유리 리본들을 제조하는 장치들 및 방법들에 관한 것이다.
유리 성형 장치들은 LCD 디스플레이 등에 사용되는 유리 시트와 같은 다양한 유리 제품들을 성형하는 데 일반적으로 사용된다. 이러한 유리 시트들은 연속적인 유리 리본을 형성하기 위해 성형 웨지 위로 용융 유리를 하향 유동시키는 다운드로우 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 다운드로우 공정에서는, 상기 연속적인 유리 리본에 당기는 힘을 제공하거나, 리본에 장력을 가하거나, 유리 리본을 안내하기 위해 다양한 롤러들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 에지 롤러들은 연속적인 유리 리본의 에지들을 조이고 유리 리본을 안내할 수 있다. 이러한 에지 롤러들은 유리 리본의 대향하는 표면들과 접촉하도록 쌍으로 배열될 수 있다. 에지 롤러들이 대응하는 형상들을 가지지 않는 경우, 그 사이의 이격 거리는 시간의 함수에 따라(예를 들어, 에지 롤러가 회전함에 따라) 변할 수 있으며, 이는 유리 시트들의 두께 변화로 이어질 수 있다. 이러한 두께 변화로 인해 유리 시트가 고화질 디스플레이들과 같은 특정 응용 분야들에 대해서는 적합하지 않을 수 있다.
본 개시의 제1 양태는 유리 제조 방법을 포함하며, 상기 방법은 다량의 용융 재료로부터, 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 유리 리본을 성형하는 단계; 상기 제1 표면을 제1 에지 롤러와 그리고 상기 제2 표면을 제2 에지 롤러와 접촉시키는 단계; 상기 제1 에지 롤러를 제1 회전 속도로 회전시키고 상기 제2 에지 롤러를 제2 회전 속도로 회전시키는 단계; 상기 제1 에지 롤러에 인가되는 토크를 나타내는 제1 토크 신호 및 상기 제2 에지 롤러에 인가되는 제2 토크를 나타내는 제2 토크 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 토크 신호 및 상기 제2 토크 신호의 토크 합산 신호를 생성하는 단계; 및 상기 토크 합산 신호의 변화들에 대응하기 위해 시간-의존적 방식으로 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 변조하는 단계를 포함한다.
본 개시의 제2 양태는 제1 양태에 따른 방법을 포함하며, 여기서 시간-의존적 방식으로 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 상기 변조하는 단계는, 식, ωT = A * sin(θ1,2 + Φ)+ ωN 을 사용하여 목표 회전 속도 ωT을 계산함으로써 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 주기적으로 변조하는 단계를 포함하며, 여기서 A는 변조 진폭이고, θ1,2는 상기 제1 에지 롤러 또는 상기 제2 에지 롤러의 각도 위치이며, Φ는 변조 위상이고, ωN은 상기 제1 에지 롤러와 상기 제2 에지 롤러의 목표 회전 속도이다.
본 개시의 제3 양태는 제1 내지 제2 양태에 따른 방법을 포함하며, 상기 각도 위치를 나타내는 롤 위치 신호와 상기 토크 합산 신호 사이의 시간 지연을 결정하는 단계, 및 상기 시간 지연을 위상 각도로 변환시키는 단계에 의해 상기 변조 위상을 결정하는 단계를 더 포함한다.
본 개시의 제4 양태는 제1 내지 제3 양태에 따른 방법을 포함하며, 상기 변조 위상을 결정하는 단계 이전에, 상부 차단 주파수 및 하부 차단 주파수를 포함하는 대역 통과 필터를 사용하여 상기 토크 합산 신호를 필터링하는 단계를 더 포함하며, 여기서 ωN은 상기 상부 차단 주파수와 상기 하부 차단 주파수 사이에 있다.
본 개시의 제5 양태는 제1 내지 제4 양태에 따른 방법을 포함하며, 상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러의 하류의 상기 유리 리본의 두께를 감지하는 단계, 및 상기 유리 리본의 상기 두께에 기초하여 상기 변조 진폭 A를 결정하는 단계를 더 포함한다.
본 개시의 제6 양태는 제1 내지 제5 양태에 따른 방법을 포함하며, 상기 변조 진폭 A를 결정하는 단계는, 상기 변조 진폭 A에 대한 제1 값을 사용하여 상기 제1 각속도 및 상기 제2 각속도를 주기적으로 변조하는 단계, 상기 제1 값이 상기 유리 리본의 두께 변화들의 감소의 결과를 가져왔는지 결정하는 단계, 및 상기 제1 값이 상기 유리 리본의 두께 변화들의 감소의 결과를 가져온 경우, 상기 두께 변화들의 감소가 더 이상 관찰되지 않을 때까지 상기 변조 진폭 A를 증가시키는 단계를 더 포함한다.
본 개시의 제7 양태는 제1 내지 제6 양태에 따른 방법을 포함하며, 상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러는 상기 제1 에지 롤러와 상기 제2 에지 롤러 사이의 이격 거리가 상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러의 회전에 따라 주기적으로 변하도록 상이한 단면 형상들을 포함한다.
본 개시의 제8 양태는 제1 내지 제7 양태에 따른 방법을 포함하며, 상기 토크 합산 신호는, 상기 토크 합산 신호가 평균 토크 값보다 클 때 상기 이격 거리가 평균 거리보다 더 크도록 상기 이격 거리에 대한 대용물로서 역할을 한다.
본 개시의 제9 양태는 제1 내지 제8 양태에 따른 방법을 포함하며, 상기 토크 합산 신호의 변화들에 대응하기 위해 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 변조하는 단계는, 상기 이격 거리가 증가하고 있는 시간 주기들 동안 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도 중의 적어도 하나를 감소시키는 단계, 및 상기 이격 거리가 감소하고 있는 시간 주기들 동안 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도 중의 적어도 하나를 증가시키는 단계를 포함한다.
본 개시의 제10 양태는 제1 내지 제9 양태에 따른 방법을 포함하며, 상기 토크 합산 신호의 변화들에 대응하기 위해 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 변조하는 단계는, 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도가 변조되지 않을 때 달성되는 상기 유리 리본의 이동 윈도우 두께 범위를 감소시킨다.
본 개시의 제11 양태는 유리 제조 방법을 포함하며, 상기 방법은: 다량의 용융 재료로부터, 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 유리 리본을 성형하는 단계; 상기 제1 표면을 제1 에지 롤러와 그리고 상기 제2 표면을 제2 에지 롤러와 접촉시키는 단계로서, 상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러는 상기 제1 에지 롤러와 상기 제2 에지 롤러 사이의 이격 거리가 상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러가 회전되는 속도들에 따라 주기적으로 변하도록 상이한 단면 형상을 포함하는, 상기 접촉시키는 단계; 상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러를 제1 회전 속도 및 제2 회전 속도로 각각 구동시키는 단계; 상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러에 인가되는 전체 토크를 나타내는 토크 합산 신호를 생성하는 단계; 상기 토크 합산 신호와, 상기 제1 회전 위치 및 상기 제2 회전 위치 중의 하나 이상을 나타내는 전기 롤 위치 신호 사이의 시간 지연을 결정하는 단계; 및 상기 시간 지연, 상기 제1 회전 위치, 및 상기 제2 회전 위치에 기초하여 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 갱신하는 단계를 포함한다.
본 개시의 제12 양태는 제11 양태에 따른 방법을 포함하며, 상기 갱신하는 단계는 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 시간-의존적 방식으로 변조하는 단계를 포함한다.
본 개시의 제13 양태는 제11 내지 제12 양태에 따른 방법을 포함하며, 상기 변조하는 단계는 다음 식, ωT = A * sin(θ1,2 + Φ)+ ωN 을 사용하여 목표 회전 속도 ωT을 계산함으로써 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 주기적으로 변조하는 단계를 포함하며, 여기서 A는 변조 진폭이고, θ1,2는 상기 제1 에지 롤러 또는 상기 제2 에지 롤러의 각도 위치이며, Φ는 상기 시간 지연으로부터 결정된 변조 위상이고, ωN은 상기 제1 에지 롤러와 상기 제2 에지 롤러의 목표 회전 속도이다.
본 개시의 제14 양태는 제11 내지 제13 양태에 따른 방법을 포함하며, 상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러의 하류의 상기 유리 리본의 두께를 감지하는 단계, 및 상기 유리 리본의 상기 두께에 기초하여 상기 변조 진폭 A를 결정하는 단계를 더 포함한다.
본 개시의 제15 양태는 제11 내지 제14 양태에 따른 방법을 포함하며, 상기 변조 진폭 A에 대한 제1 값을 사용하여 상기 제1 각속도 및 상기 제2 각속도를 주기적으로 변조하는 단계; 상기 제1 값이 상기 유리 리본의 두께 변화들의 감소의 결과를 가져왔는지 결정하는 단계; 및 상기 제1 값이 상기 유리 리본의 두께 변화들의 감소의 결과를 가져온 경우, 상기 두께 변화들의 감소가 더 이상 관찰되지 않을 때까지 상기 변조 진폭 A를 증가시키는 단계를 더 포함한다.
본 개시의 제16 양태는 제11 내지 제15 양태에 따른 방법을 포함하며, 상기 토크 합산 신호는, 상기 토크 합산 신호가 평균 토크 값보다 클 때 상기 이격 거리가 평균 거리보다 더 크도록 상기 이격 거리에 대한 대용물로서 역할을 한다.
본 개시의 제17 양태는 제11 내지 제16 양태에 따른 방법을 포함하며, 상기 갱신하는 단계는 상기 제1 회전 속도를 증가시키는 단계를 포함한다.
본 개시의 제18 양태는 유리 제조 장치를 포함하며, 상기 장치는, 다량의 용융 재료로부터 유리 리본을 성형하도록 구성된 성형 본체로서, 상기 유리 성형 본체는 이를 따라 상기 유리 리본이 성형될 수 있는 상기 성형 본체로부터 연장되는 인발 경로를 정의하는, 상기 성형 본체; 상기 인발 경로의 양측에 위치된 한 쌍의 에지 롤러들을 포함하는 에지 롤러 조립체로서, 상기 한 쌍의 에지 롤러들은 제1 단면 형상을 포함하는 제1 에지 롤러 및 제2 단면 형상을 포함하는 제2 에지 롤러를 포함하며, 상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러가 상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러가 회전하는 속도들에 따라 변하는 이격 거리 만큼 서로로부터 이격되도록 상기 제1 단면 형상은 상기 제2 단면 형상과 다른, 상기 에지 롤러 조립체; 상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러에 기계적으로 결합되며, 상기 제1 에지 롤러가 제1 회전축을 중심으로 제1 회전 속도로 회전하도록 그리고 상기 제2 에지 롤러가 제2 회전축을 중심으로 제2 회전 속도로 회전하도록 구성된 하나 이상의 구동 유닛으로서, 상기 하나 이상의 구동 유닛은 상기 제1 에지 롤러에 인가되는 제1 토크를 나타내는 제1 토크 신호 및 상기 제2 에지 롤러에 인가되는 제2 토크를 나타내는 제2 토크 신호를 생성하도록 더 구성되는, 상기 하나 이상의 구동 유닛; 및 상기 하나 이상의 구동 유닛에 통신 가능하게 결합된 제어기로서, 상기 제어기는, 상기 제1 토크 신호 및 상기 제2 토크 신호로부터 토크 합산 신호를 생성시키도록; 그리고 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도가 상기 가변적 이격 거리에 반비례하도록 상기 토크 합산 신호를 이용하여 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 변조하도록 동작 가능한, 상기 제어기;를 포함한다.
본 개시의 제19 양태는 제18 양태에 따른 장치를 포함하며, 상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러의 하류의 상기 유리 리본의 두께를 감지하도록 구성된 두께 센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 유리 리본의 상기 두께에 기초하여 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 변조하도록 동작 가능하다.
본 개시의 제20 양태는 제18 내지 제19 양태에 따른 장치를 포함하며, 상기 제어기는 상기 토크 합산 신호와, 상기 하나 이상의 구동 유닛에 의해 생성된 전기 롤 위치 신호 사이의 시간 지연에 기초하여 계산된 변조 위상을 이용하여 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 주기적으로 변조하도록 동작 가능하며, 상기 전기 롤 위치 신호는 상기 제1 에지 롤러 또는 상기 제2 에지 롤러 중의 적어도 하나의 회전 위치를 나타낸다.
이러한 장치 및 방법들에 사용하기 위한 유리 리본 및 교체 가능한 가열 카트리지를 제조하기 위한 장치 및 방법들의 추가적인 특징들 및 이점들은 다음의 상세한 설명에 기재될 것이며, 부분적으로는 해당 설명으로부터 당업자에게 쉽게 명백해지거나, 또는 청구범위가 이어지는 상세한 설명뿐만 아니라 첨부된 도면들을 포함하여, 본 명세서에 기술된 실시예들을 실행함으로써 인식될 것이다.
전술한 일반적인 설명과 다음의 상세한 설명은 모두 다양한 실시예를 설명하고, 청구된 주제의 성격과 특성을 이해하기 위한 개요 또는 뼈대를 제공하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다. 첨부 도면들은 다양한 실시예의 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되었으며, 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면들은 본 명세서에 기술된 다양한 실시예를 예시하며, 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 명세서에 도시되고 기술된 하나 이상의 실시예에 따른, 유리 제조 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1의 선 2-2를 통한 단면으로 유리 제조 장치를 개략적으로 도시한다.
도 3a는 본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예에 따른, 도 2의 선 3-3을 통한 단면으로 유리 제조 장치를 개략적으로 도시한다.
도 3b는 본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예에 따른, 도 1 내지 3a에 도시된 유리 제조 장치의 에지 롤러 쌍의 에지 롤러들 사이의 이격 거리의 플롯을 개략적으로 도시한다.
도 4a는 본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예에 따른, 유리 제조 장치의 에지 롤러 쌍의 에지 롤러들에 제공된 토크들의 토크 합산 신호의 플롯을 도시한다.
도 4b는 본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예에 따른, 도 4a에 도시된 토크 합산 신호의 플롯의 주기 영역 변환을 도시한다.
도 5a는 본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예에 따른, 토크 합산 신호를 필터링하는 데 사용되는 대역 통과 필터의 저주파 통과 필터 부분의 주파수 영역 플롯을 도시한다.
도 5b는 본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예에 따른, 토크 합산 신호를 필터링하는 데 사용되는 대역 통과 필터의 고주파 통과 필터 부분의 주파수 영역 플롯을 도시한다.
도 6a는 본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예에 따른, 유리 제조 장치의 에지 롤러 쌍의 에지 롤러들에 제공되는 토크들의 필터링되지 않은 토크 합산 신호의 플롯이다.
도 6b는 본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예에 따른, 도 4a 및 4b에 도시된 대역 통과 필터를 사용하여 도 6a의 토크 합산 신호를 필터링함으로써 생성된 필터링된 토크 합산 신호의 플롯을 도시한다.
도 7은 본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예에 따른, 전기 롤러 위치 신호 위에 중첩된 토크 합산 신호를 포함하는 플롯을 도시한다.
도 8은 본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예에 따른, 유리 제조 장치의 에지 롤러들의 회전 속도들을 변조하는 방법의 흐름도를 도시한다.
도 9는 본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예에 따른, 도 8의 방법 동안 회전 속도들을 조절하는데 사용될 수 있는 변조 위상 및 변조 진폭을 결정하는 방법의 흐름도를 도시한다.
도 10은 본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예에 따른, 에지 롤러들의 회전 속도들을 변조하기 위해 복수의 변조 진폭들을 사용하여 생성된 유리 리본의 두께 플랩핑 추세의 플롯을 도시한다.
이제, 에지 롤러들의 쌍들과 연관된 토크 합산 신호의 변화에 대응하기 위해 에지 롤러들의 회전 속도들을 시간-의존적 방식으로 변조하는 유리 리본 제조 장치들 및 방법들의 실시예들에 대한 참조가 상세히 이루어질 것이며, 그 예들이 첨부 도면들에 도시된다. 가능하다면, 동일하거나 유사한 부품들을 지칭하기 위해 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호들이 사용된다. 본 개시의 유리 리본을 제조하기 위한 장치들은 다량의 용융된 재료로부터 유리 리본을 형성하기 위한 유리 형성 본체 및 유리 형성 본체로부터 하류에 위치된 복수의 에지 롤러들을 포함할 수 있다. 복수의 에지 롤러는 유리 리본의 대향하는 표면들과 접촉하도록 위치된 제1 에지 롤러 및 제2 에지 롤러를 포함하는 에지 롤러 쌍을 포함할 수 있다. 하나 이상의 구동 유닛은 제1 및 제2 에지 롤러를 제1 및 제2 회전 속도로 회전시킬 수 있고, 제1 및 제2 에지 롤러에 인가되는 토크들을 나타내는 토크 신호를 생성할 수 있다. 제1 에지 롤러는 제1 및 제2 에지 롤러 사이의 이격 거리가 시간의 함수에 따라 변할 수 있도록 단면 형상이 제2의 에지 롤러와 다를 수 있고, 이는 시간의 함수에 따라 변하는 토크 신호들을 야기할 수 있다. 제어기는 토크 신호들을 수신하고 토크 합산 신호를 생성할 수 있다. 제어기는 토크 합산 신호의 변동에 대응하기 위해 하나 이상의 구동 유닛에 의해 제1 및 제2 에지 롤러가 회전되는 회전 속도들을 변조할 수 있다. 이러한 시간-의존적 변조는 제1 및 제2 에지 롤러 사이의 이격 거리의 가변성을 감소시키고 유리 리본의 두께 변화를 감소시킬 수 있다. 결과적으로, 본 명세서에 설명된 장치들을 통해 생산된 유리 시트들은 시간-의존적 롤러 속도 변조 없이 생산된 것보다 더 균일한 벽 두께를 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어 "두께 플래핑(thickness flapping)"은 유리 리본이 다운드로우 공정(예를 들어, 퓨전 드로우 공정, 슬롯 드로우 공정)을 사용하여 형성되는 동안 유리 리본의 에지 근처에서 인발(draw) 방향으로 주기적 두께 변화를 지칭한다.
이제 도 1을 참조하면, 유리 리본(12)과 같은, 유리를 제조하기 위한 장치(10)의 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 상기 장치(10)는 일반적으로 저장 빈(18)으로부터 뱃치 재료(16)를 수용하도록 구성된 용융 용기(15)를 포함한다. 뱃치 재료(16)는 모터(22)에 의해 구동되는 뱃치 전달 장치(20)에 의해 용융 용기(15)에 도입될 수 있다. 선택적인 제어기(24)는 모터(22)를 활성화하기 위해 제공될 수 있고, 용융 유리 레벨 프로브(28)는 스탠드파이프(30) 내의 유리 용융물 레벨을 측정하고 측정된 정보를 제어기(24)에 전달하는 데 사용될 수 있다.
상기 장치(10)는 또한 용융 용기(15) 하류에 위치하고, 제1 연결 튜브(36)를 통해 용융 용기(15)에 결합된 청징 튜브(fining tube)와 같은 청징 용기(38)를 포함할 수 있다. 혼합 용기(42)는 또한 청징 용기(38)의 하류에 위치할 수 있다. 전달 용기(46)는 혼합 용기(42)의 하류에 위치할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제2 연결 튜브(40)는 청징 용기(38)를 혼합 용기(42)에 연결하고, 제3 연결 튜브(44)는 혼합 용기(42)를 전달 용기(46)에 연결한다. 추가로 예시된 바와 같이, 다운코머(downcomer)(48)는 전달 용기(46)로부터 성형 용기(60)의 입구(50)로 유리 용융물을 전달하도록 위치된다. 도 1에 개략적으로 도시된 실시예들에서, 용융 용기(15), 청징 용기(38), 혼합 용기(42), 전달 용기(46) 및 성형 용기(60)는 상기 장치(10)를 따라 직렬로 위치될 수 있는 다양한 유리 처리 스테이션들의 예이다.
용융 용기(15)는 전형적으로 내화성(예를 들어, 세라믹) 벽돌과 같은 내화성 재료로 제조된다. 상기 장치(10)는 일반적으로 백금-로듐, 백금-이리듐 및 이들의 조합과 같은 백금 또는 백금-함유 금속들로 제조되지만 몰리브덴, 팔라듐, 레늄, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐, 루테늄, 오스뮴, 지르코늄 및 이들의 합금 및/또는 이산화지르코늄과 같은 내화성 금속을 포함할 수도 있는 구성요소들을 추가로 포함할 수 있다. 백금-함유 구성요소들은 제1 연결 튜브(36), 청징 용기(38), 제2 연결 튜브(40), 스탠드파이프(30), 혼합 용기(42), 제3 연결 튜브(44), 전달 용기(46), 다운코머(42), 및 입구(50) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 성형 용기(60)는 또한 내화성 재료로 제조될 수 있고, 유리 용융물을 유리 리본(12)으로 형성하도록 설계된다.
도 2는 도 1의 선 2-2를 따른 장치(10)의 단면 사시도이다. 도시된 바와 같이, 성형 용기(60)는 성형 웨지(62)의 대향 단부(64a, 64b)들 사이에서 연장되는 한 쌍의 하향 경사진 성형 표면 부분(66a, 66b)들을 포함하는 성형 웨지(62)를 포함한다. 상기 하향 경사진 성형 표면 부분(66a, 66b)들은 바닥 에지, 이후에는 루트(70)를 형성하도록 인발 방향(68)을 따라 수렴된다. 용융 유리(17)는 대향 단부(64a, 64b)들 사이에서 연장되는 홈통(trough)을 채우고, 하향 경사진 성형 표면 부분(66a, 66b)들 위로 하향 연장되고, 유리 리본(120을 형성하도록 루트(70)에서 수렴할 수 있다. 인발 평면(72)은 루트(70)를 통해 연장된다. 유리 리본(12)은 인발 평면(72)을 따라 인발 방향(68)으로 인발될 수 있다. 인발 평면(72)은 루트(70)를 통해 수직으로 연장되어 성형 용기를 양분한다. 그러나, 대안적인 구성에서는 인발 평면(72)이 루트(70)를 통해 수직으로 연장되지 않을 수 있다는 것을 이해해야 한다. 도 1 및 도 2는 일반적으로 유리 성형 장치 및 성형 용기의 일 실시예를 도시하지만, 본 개시의 측면은 다양한 다른 성형 용기 구성과 함께 사용될 수 있다는 것도 이해되어야 한다.
이제 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 장치(10)는 또한 성형 용기(60)의 루트(70)로부터 유리 리본을 인발하기 위한 적어도 하나의 에지 롤러 조립체를 포함한다. 예를 들어, 상기 장치(10)는 제1 및 제2 에지 롤러 조립체(130a, 130b)를 포함하는 것으로 도시되어 있다(도 1 참조). 제1 에지 롤러 조립체(130a)는 유리 리본(12)이 성형 웨지(62)의 루트(70)로부터 인발될 때 유리 리본(12)의 제1 에지와 맞물리도록 구성된 제1 쌍의 에지 롤러(132)들을 포함한다. 제2 에지 롤러 조립체(130b)는 유리 리본(12)이 성형 웨지(62)의 루트(70)로부터 인발될 때 유리 리본(12)의 다른 제2 에지와 맞물리도록 구성된 제2 쌍의 에지 롤러(134)들을 포함한다. 제1 및 제2 에지 롤러 조립체(130a, 130b)는 성형 웨지(62)의 루트(70)로부터 유리 리본(12)을 인발하는 데 도움을 준다. 예를 들어, 제1 및 제2 에지 롤러 조립체(130a, 130b)는 하향 경사진 성형 웨지 부분(66a, 66b)의 반대 표면들에서 인발되는 용융 유리(17)의 에지 부분들의 적절한 융합 및 원하는 에지 특성을 제공할 수 있다. 특정 실시예들에서, 제1 및 제2 에지 롤러 조립체(130a, 130b)는 루트(70)로부터 인발되는 유리의 점성 영역 내의 다양한 위치들에 위치될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서 제1 및 제2 에지 롤러 조립체(130a, 130b)는 루트(70) 바로 아래 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 및 제2 에지 롤러 조립체(130a, 130b)는 유리 리본(60)의 조성 및 생산 공정의 기타 요인들(예를 들어 일발 속도, 유리 리본 두께 등)에 의존할 수 있는 루트(70) 아래의 거리에 위치된다.
도 2 및 도 3a는 제1 에지 롤러 조립체(130a)의 일 실시예를 도시한다. 제2 에지 롤러 조립체(130b)(도 1 참조)는 일부 실시예에서 제1 에지 롤러 조립체(130a)와 구조가 실질적으로 동일할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 에지 롤러 조립체(130a)는 제1 에지 롤러 쌍(132)을 포함한다. 제1 에지 롤러 쌍(132)은 제1 에지 롤러(132a) 및 제2 에지 롤러(132b)를 포함한다. 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)는 유리 리본(12)이 성형 웨지(62)의 루트(70)로부터 인발될 때 유리 리본(12)의 제1 주 표면(110a) 및 제2 주 표면(110b)에 각각 동시에 맞물리도록 구성된다. 제1 에지 롤러 조립체(130a)는 제1 에지 롤러(132a)에 기계적으로 결합된 제1 샤프트(136)와 제2 에지 롤러(132b)에 기계적으로 결합된 제2 샤프트(138)를 포함한다. 제1 및 제2 샤프트(136, 138)는 실질적으로 원통형 형상이고 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b) 사이에서 인발 방향(68)에 수직인 방향(예를 들어, 도 2에 도시된 좌표축의 x 방향)으로 선형으로 연장된다. 실시예들에서, 제1 및 제2 샤프트(136, 138)는 유리 리본(12)을 포함하는 하우징(미도시)을 통해 연장될 수 있다. 하우징은 상기 장치(10)의 구성요소(예를 들어, 도 1에 도시된 하나 이상의 구동 유닛(137), 제어기(150))를 차폐할 수 있고 유리 리본 주변의 제어된 환경을 유지하는 데 도움이 된다. 제1 및 제2 샤프트(136, 138)에 대한 대안적인 형태가 고려되며 본 개시의 범위 내에 있다. 예를 들어, 실시예들에서, 제1 및 제2 샤프트(136, 138)는 적어도 부분적으로 인발 방향(68)으로(예를 들어, 도 2에 도시된 x축에 대해 일정 각도로) 연장될 수 있다.
실시예들에서, 제1 및 제2 샤프트(136, 138)는 하나 이상의 구동 유닛(137)에 의해 회전 가능하게 구동된다. 하나 이상의 구동 유닛(137)은 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)에 기계적으로 결합되어, 에지 롤러(132a)가 제1 회전축(140a)을 중심으로 제1 회전 속도(ω1)로 회전하고, 제2 에지 롤러(132b)는 제2 회전축(140b)을 중심으로 제2 회전 속도(ω2)로 회전하도록 할 수 있다. 실시예에서, 제1 및 제2 회전 속도(ω1, ω2)는 동일하고 서로 반대이다(예를 들어, 제1 에지 롤러(132a)는 시계 방향으로 회전할 수 있고 제2 에지 롤러(132b)는 반시계 방향으로 회전하여 제1 에지 롤러 조립체(130a)가 유리 리본(12)을 인발 방향(68)으로 안내한다). 실시예들에서, 제1 및 제2 회전 속도(ω1, ω2)는 유리 리본의 원하는 인발 속도에 대응하도록 선택된다.
실시예에서, 하나 이상의 구동 유닛(137)은 제1 및 제2 회전축(140a, 140b)을 중심으로 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)를 회전시키도록 구성된 적절한 구동 메커니즘(예를 들어, 전기 또는 유압 모터와 같은 적절한 모터, 또는 다른 적절한 액추에이터)을 포함한다. 하나 이상의 구동 유닛(137)은 다양한 형태를 취할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 실시예들에서, 제1 및 제2 샤프트(136, 138)는 단일 구동 유닛이 회전 구동 샤프트와 같은 단일 기계적 출력으로 제1 및 제2 샤프트(136, 138) 모두를 회전시키도록 기계적으로 연결된다. 실시예들에서, 변속기 등은 하나 이상의 구동 유닛(137)의 기계적 출력을 제1 및 제2 샤프트(136, 138)에 기계적으로 연결하여 원하는 방향 세트로 제1 및 제2 샤프트(136, 138)를 회전시킬 수 있다. 하나 이상의 구동 유닛(137)은 제1 샤프트(136)에 기계적으로 결합된 제1 구동 유닛 및 제2 샤프트(138)에 기계적으로 결합된 제2 구동 유닛을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 각각의 구동 유닛은 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b) 중 하나를 개별적으로 회전시킬 수 있다.
실시예에서, 제1 및 제2 에지 롤러 조립체(130a, 130b)에 더하여, 상기 장치(10)는 하나 이상의 풀(pull) 롤러 조립체(도시되지 않음)를 포함한다. 하나 이상의 풀 롤러 조립체는 유리 리본(12)의 두께(166)를 결정하기 위해 유리 리본(12)의 제1 및 제2 주 표면(110a, 110b)들과 접촉하여 유리에 장력을 인가할 수 있다. 제1 및 제2 에지 롤러 조립체(130a, 130b)는 상기 풀 롤러 조립체에 의해 가해지는 장력으로 인해 발생하는 유리 리본(12)의 폭(예를 들어, 도 1의 좌표축에 도시된 +/- X 방향으로의)의 변화에 대응할 수 있다. 제1 및 제2 에지 롤러 조립체(130a, 130b)는 유리 리본(12)의 온도보다 낮은 온도로 냉각되어 유리 리본(12)의 에지들을 냉각시켜 루트(70) 아래의 측면 수축을 줄이는 데 도움을 줄 수 있다. 제1 및 제2 에지 롤러 조립체 (130a. 130b)는 또한 경사진 성형 표면 부분(66a, 66b)들 위로 이동하는 용융 유리(17)의 다양한 흐름을 융합하는 데 도움을 줄 수 있다. 실시예들에서, 제1 및 제2 에지 롤러 조립체(130a, 130b) 중의 하나 이상의 에지 롤러는 유리 리본(12)의 미끄러짐을 방지하고 잠재적으로 추가 냉각을 제공하기 위해 도톨도톨한(knurled) 표면을 포함한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예들에서, 상기 장치(10)는 유리 리본(12)의 두께(166)를 감지하도록 배향된 두께 센서(160)를 포함할 수 있다. 두께 센서(160)는 유리 리본(12)의 중앙 부분(예를 들어, 제1 및 제2 에지 롤러 조립체(130a, 130b)과 정렬되도록 도시되며, 두께 센서(160)는 유리 리본(12) 내의 임의의 위치에서 두께(166)를 측정하도록 위치될 수 있다. 예를 들어, 두께 센서(160)는 하향 인발 방향(예를 들어, 도면들에 도시된 좌표축의 -Z 방향)으로 제1 에지 롤러 조립체(130a) 아래의 위치에서 두께를 측정하도록 위치될 수 있다. 두께 센서(160)는 유리 리본(12)의 다양한 위치에서 두께(166)를 측정하기 위해 이동 가능할 수 있다.
두께 센서(160)는 구현 형태에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 두께 센서(160)는 두께(166)를 측정하기 위해 제1 및 제2 주 표면(110a, 110b)과 접촉하는 고체 프로브들을 포함할 수 있다. 다른 예들에서, 두께 센서는 제1 및 제2 주 표면(110a, 110b)에 충돌하는 유체 흐름으로부터의 피드백(예: 압력 피드백)에 기초하여 유리 리본(12)의 두께(166)를 감지하기 위해 유체(예를 들어, 가스)를 사용할 수 있다. 또 다른 예들에서, 두께 센서(160)는 음향 센서를 포함할 수도 있다. 도시된 실시예들에서, 두께 센서(160)는 측정 위치(170)에서 유리 리본(12)에 입사되는 레이저 빔을 방출하는 레이저 센서이다. 레이저 빔의 제1 부분은 제1 주 표면(110a)으로부터 반사될 수 있고, 레이저 빔의 제2 부분은 유리 리본을 통해 투과되어 제2 주 표면(110b)에서 반사될 수 있다. 반사된 광은 두께 센서들에 의해 검출될 수 있고, 제1 및 제2 주 표면(110a, 110b)에서 반사된 신호들 사이의 차이들이 두께(166)를 측정하는 데 사용될 수 있다. 단일의 두께 센서(160)가 도 1 및 도 2에 도시된 반면에, 상기 장치(10)의 특정 실시예들은 다양한 위치들에서 동시에 두께(166)를 측정하기 위한 복수의 두께 센서를 포함할 수 있다.
실시예들에서, 두께 센서(160)는 상기 장치(10)의 제어기(150)에 통신 가능하게 결합된다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 두께의 측정은 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 제1 및 제2 회전 속도(ω1,ω2)들을 변조하기 위해 제어기(150)에 의해 사용된 변조 진폭 A를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 두께 센서(160)에 의한 측정은, 변조 진폭 A가 조절되어야 하는지를 결정하기 위하여 특정 변조 진폭 A가 미리 결정된 측정 기간(예를 들어, 10분, 30분, 60분) 동안 두께(166)의 가변성을 감소시키는지 여부를 결정하는 데 사용될 수 있다.
도 1, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)는 단면 형상이 서로 다를 수 있다. 도 3a에 도시된 예에서, 예시의 목적을 위해 제1 에지 롤러(132a)는 실질적으로 타원 형상인 제1 단면 형상(142a)을 포함하는 것으로 도시되어 있는 반면, 제2 에지 롤러(132b)는 실질적으로 원형 형상인 제2 단면 형상(142b)을 포함하도록 도시되어 있다. 이러한 변화하는 단면들은 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 마모 및/또는 가공 오류로 인해 발생할 수 있다. 결과적으로, 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)는 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)가 회전함에 따라 가변적인 이격 거리(144)만큼 서로(인발 방향(68)에 수직인 방향으로) 분리될 수 있다. 가변적인 이격 거리(144)는 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b) 각각의 회전 위치에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)가 제1 및 제2 회전축(140a, 140b)(도 2 참조)을 중심으로 회전함에 따라, 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b) 각각의 회전 위치는 제1 및 제2 회전 속도(ω1,ω2)들에 따른 시간 함수로 변한다. 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)가 회전함에 따라, 인발 방향(68)에 수직인 방향(예를 들어, 도 3에 도시된 +/- y 방향)으로 서로 가장 근접한 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 부분들이 변할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 회전 속도(ω1,ω2)의 크기가 동일한 경우, 가변적인 이격 거리(144)는 제1 및 제2 회전 속도(ω1,ω2)의 함수로서 주기적으로 변할 수 있다. 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 도시된 단면 형상들은 단지 예일 뿐이다. 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 기계적 마모로 인해 롤러들은 복잡한 표면 프로파일들을 갖게 되어, 가변적인 이격 거리(144)는 도 3b에 도시된 것과 다른 방식으로 회전 위치의 함수로서 변할 수 있다.
도 3b는 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)가 동일한 회전 속도로 회전되는 예에서 가변적인 이격 거리(144)의 플롯(300)을 도시한다. 도 3b의 x축은 정규화된 시간(예를 들어, 회전 주기에를 갖는 비율로서)이고, y축은 정규화된 가변적인 이격 거리의 크기를 도시한다. 도시된 바와 같이, 가변적인 이격 거리(144)는 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 회전 속도(예를 들어, 하나 이상의 구동 유닛(137)에 의해 결정됨)에 대응하는 주기를 갖는 정현파에 따라 변한다. 일 예에서, 가변적인 이격 거리(144)는 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)가 복수의 주파수 성분을 갖는 함수에 따라 동일한 속도로 회전할 때 달라질 수 있으며, 상기 주파수 성분은 그 위에서의 대응하는 각도 위치들에서(예를 들어, 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)가 하나 이상의 구동 유닛(137)에 의해 작동되기 전에 초기에 어떻게 정렬되는지와 관련됨) 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b) 사이의 반경 방향 치수의 차이에 따라 변한다.
가변적인 이격 거리(144)로 인해, 제1 쌍의 에지 롤러(132)를 횡단하는 단위 시간당 유리 리본(12)에서의 용융 유리의 부피는 가변적인 이격 거리(144)의 크기의 함수로 변할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)가 상대적으로 서로 가까운 시간 간격 동안(예컨대, 도 3b에 도시된 시간 간격(304) 내에서), 제1 및 제2 에지 롤러(132a) 사이의 용융 유리(17)의 흐름은 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)가 상대적으로 더 멀리 떨어져 있을 때(예컨대, 도 3b에 도시된 시간 간격(302) 내에서)보다 더 큰 정도로 방해될 수 있다. 제1 쌍의 에지 롤러(132)를 통한 용융 유리(17)의 이러한 일정하지 않은 흐름은 유리 리본(12)의 두께 변화를 초래할 수 있다. 도 3a 및 도 3b와 관련하여 본 명세서에 기술된 예에서, 제1 쌍의 에지 롤러(132)에 의해 결합된 에지에 근접한 유리 리본(12)의 두께는 도 3b에 도시된 정현파에 따라 주기적으로 변할 수 있다. 두께 변화(두께 플랩핑)는 유리 리본(12)에서 절단된 유리 시트들이 고화질 디스플레이들에서의 사용과 같은 특정 응용 분야들에 적합하지 않게 만들 수 있다. 상기 장치(10)의 임의의 에지 롤러의 원형이 어긋나면(out-of-roundness) 궁극적으로 유리 리본의 두께 플랩핑(flapping)이 발생할 수 있다.
전술한 내용을 고려하여, 상기 장치(10)는 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 회전을 제어하기 위해 하나 이상의 구동 유닛(137)에 통신 가능하게 결합된 제어기(150)를 포함한다. 제어기(150)는 메모리(152)에 저장되고 프로세서(154)에 의해 실행되는 컴퓨터 판독 가능 명령들을 포함할 수 있다. 명령들은 본 명세서에 기술된 방법들에 따라서 제1 및 제2 에지 롤러 조립체(130a, 130b)의 작동을 제어하기 위해 어드레싱 계획(scheme)에 따라 프로세서(154)에 의해 액세스 가능할 수 있다. 메모리(152)는 하나 이상의 구동 유닛(137)에 의해 생성된 토크 신호들을 활용하는 피드백 제어 계획을 사용하여 제1 및 제2 에지 롤러 조립체(130a, 130b)를 작동시키도록 구성된 하나 이상의 제어 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 구동 유닛(137)이 제1 및 제2 샤프트(136, 138) 모두를 회전시키도록 구성된 단일 구동 유닛을 포함하는 실시예들의 경우, 단일 구동 유닛은 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)에 생성되고 전달되는 전체 토크를 나타내는 토크 신호를 생성할 수 있다. 하나 이상의 구동 유닛(137)이 한 쌍의 구동 유닛을 포함하고, 각각의 구동 유닛이 제1 및 제2 샤프트(136, 138) 중 하나를 개별적으로 회전시키도록 구성되는 실시예에서, 각 구동 유닛은 생성된 그리고 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b) 각각으로 개별적으로 전달된 토크를 나타내는 토크 신호를 생성할 수 있다. 메모리(152)에 저장된 제어 모듈들은 프로세서(154)가 하나 이상의 구동 유닛(137)을 통해 생성된 토크 신호를 분석하고 토크 신호를 이용하여 제1 및 제2 각속도(ω1, ω2)를 제어하게 할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 도 1 내지 도 3b와 관련하여 본 명세서에 설명된 장치(10)의 제어기(150)에 의해 수신된 토크 합산 신호의 플롯을 도시한다. 도 4a는 토크 합산 신호(예를 들어, 하나 이상의 구동 유닛(137)을 통해 제1 및 제2 샤프트(136, 138)에 인가되는 토크의 합산을 나타냄)의 시간 영역 플롯(time domain plot)(400)을 도시한다. 도 4b는 도 4b에 도시된 토크 합산 신호의 주기 영역(period-domain)(초 단위) 변환 플롯(402)을 도시한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 토크 합산 신호는 12.5초(s)의 주기를 포함하는 지배적인 주기 성분(404)을 포함한다. 토크 합산 신호의 주요 주기 성분(404)은 이 예에서 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 회전 주기와 일치한다. 이론에 얽매이지 않고, 토크 합산 신호의 주기성은 가변적 이격 거리(144)(도 3a 참조)에 의해 발생되는 것으로 믿어진다. 가변적 이격 거리(144)가 감소할 때(또는 평균 또는 중간 값보다 작을 때), 유리 리본(12)과의 마찰로 인해 프로그램된 속도로 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 회전을 유지하기 위해 하나 이상의 구동 유닛(137)에 의해 상대적으로 더 큰 토크가 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)에 인가되는 것으로 믿어진다(예를 들어, 가변적 이격 거리(144)가 최소값인 경우와 비교하여). 가변적 이격 거리(144)가 증가할 때(또는 중간값 또는 평균값보다 큰 경우), 가변적 이격 거리(144)가 감소하는 경우보다 더 적은 토크가 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)에 인가되는 것으로 믿어진다(예를 들어, 가변적 분리 거리(144)가 최대값인 경우와 비교하여). 이격 거리가 클수록 용융 유리(17)와의 마찰이 줄어들 수 있으며, 공칭(nominal) 회전 속도를 유지하는 데 더 적은 토크가 필요하다.
이와 같이, 하나 이상의 구동 유닛(137)에 의해 생성된 토크 신호는 가변적 이격 거리(144)의 크기에 대한 대용물(proxy)인 피드백 신호를 제공한다. 이런 견지에서, 도 1을 참조하면, 제어기(150)는 토크 신호들을 수신하고, 토크 신호로부터 토크 합산 신호를 생성하고(예를 들어, 각각의 에지 롤러와 연관된 별도의 토크 신호들이 하나 이상의 구동 유닛(137)에 의해 생성되는 경우), 토크 합산 신호의 변화에 대응하기 위해 시간-의존적 방식으로 제1 및 제2 회전 속도(ω1, ω2)를 변조할 수 있다. 예를 들어, 제어기(150)는 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b) 사이에서 전체의 당겨진 유리의 가변성을 감소시키기 위해 가변적인 속도들로 제1 및 제2 샤프트(136, 138)를 회전시키도록 하나 이상의 구동 유닛(137)의 작동을 제어할 수 있으며, 이는 유리 리본(12)의 두께 플랩핑의 감소를 이끌 수 있다.
실시예들에서, 제어기(150)는 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 제1 및 제2 회전 속도(ω1, ω2)를 주기적으로 변조한다. 실시예들에서, 제어기(150)는 식 (1)에 따라 제1 회전 속도(ω1) 및 제2 회전 속도(ω2)를 주기적으로 변조한다.
ωT = A * sin(θ1,2 + Φ)+ ωN (1)
여기서 ωT는 제1 회전 속도(ω1) 및 제2 회전 속도(ω2)와 관련된 목표 속도이고, A는 변조 진폭이고, θ1,2는 제1 에지 롤러(132a) 또는 제2 에지 롤러(132b)의 각도 위치이며, Φ는 변조 위상이고, ωN은 제1 에지 롤러(132a)와 제2 에지 롤러(132b)의 공칭 회전 속도(예를 들어, 유리 리본(12)의 인발(draw) 속도와 연관됨)이다.
실시예들에서, 제어기(150)는 식 (1)에서 값 θ1,2를 나타내는 롤 위치 신호를 수신하도록 구성된다. 예를 들어, 실시예들에서, 하나 이상의 구동 유닛(137)은 기준 위치들에 대해 상대적으로 제1 및 제2 샤프트(136, 138)들의 회전 위치(예를 들어, 0°에서 360° 바로 아래까지의 범위)에 비례하여 변화하는 전기 롤 위치 신호(예를 들어, 전압, 전류)를 출력하는 인코더를 포함한다. 하나 이상의 구동 유닛(137)의 인코더들에 의해 생성된 전기 롤 위치 신호는 제1 및 제2 회전 속도(ω1, ω2)의 함수로서 주기적으로 변할 수 있다. 실시예들에서, 제1 및 제2 회전 속도(ω1, ω2)는 공칭 회전 속도(ωN)(예를 들어, 임의의 변조 전)에 대응한다. 공칭 회전 속도(ωN)는 유리 리본(12)의 원하는 인발 속도와 연관된 미리 결정된 입력으로서 제어기(150)에 입력될 수 있다.
제1 에지 롤러(132a)와 제2 에지 롤러(132b) 각각의 각도 위치(θ1,2)는 가변적 이격 거리(144)의 크기를 결정할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 단면 형상에 따라, 각도 위치(θ1,2)들은 가변적 이격 거리(144)의 크기를 결정할 수 있다. 그러나, 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 단면 형상에 관한 정확한 기하학적 정보는 이용 불가능할 수 있다(예를 들어, 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)는 상기 장치(10)의 장기간 작동에 걸쳐 형상이 변할 수 있다). 따라서, 하나 이상의 구동 유닛(137)을 통해 생성된 전기 롤 위치 신호는, 가변적 이격 거리(144)의 변화들에 대응하기 위해 ωN을 변조하는 정도를 결정하기 위해 가변적 이격 거리(144)가 시간에 따라 변하는 정도를 결정하는 데 충분하지 않을 수 있다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 도 1, 도 3a, 도 3b, 4a 및 4b를 참조하면, 하나 이상의 구동 유닛(137)을 통해 생성된 토크 합산 신호의 주기적인 변화는 가변적 이격 거리(144)에 대한 대용물 역할을 할 수 있다. 가변적 이격 거리(144)의 크기는 토크 합산 신호의 평균 또는 중앙값을 기준으로 토크 합산 신호의 변화에 의해 추정될 수 있다. 따라서, 토크 합산 신호는 식 (1)에서 ωN을 변조하는 정도를 결정하는 데 사용될 수 있다.
식 (1)에서 변조 위상(Φ)은 제어기(150)가 제1 및 제2 각속도(ω1,ω2)를 특정 정도로 변조하는 타이밍을 결정할 수 있다. 가변적 이격 거리(144)의 크기가 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 회전 위치(θ1,2)에 의존하고, 위에서 논의한 바와 같이 이는 토크 합산 신호의 크기와 관련된다는 점을 고려하면, 변조 위상(Φ)은 기준 전자 롤 위치 신호와 토크 합산 신호 사이의 지연 시간에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 토크 합산 신호와 전자 롤 위치 신호 각각의 해당 주기들의 시작점들 사이의 시간 지연을 이용하여 식 (1)에서 변조 위상(Φ)을 결정할 수 있다. 이러한 시간 지연을 결정하는 예는 도 7을 참조하여 본 명세서에서 설명된다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 구동 유닛(137)을 통해 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)에 인가되는 토크를 나타내는 토크 합산 신호는 제1 및 제2 회전 속도(ω1,ω2)들에 관련된 주기에서 지배적인 주기 성분(404)에 더하여 복수의 주파수(또는 주기) 성분을 포함한다. 도시된 바와 같이, 토크 합산 신호는 또한 복수의 낮은 주기(또는 고주파수) 성분(406) 및 복수의 높은 주기(또는 저주파수) 성분(408)을 포함한다.
실시예들에서, 토크 합산 신호의 낮은 주기 성분(406) 및 높은 주기 성분(408)은, 전자 롤 위치 신호는 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 정확한 기하학적 구조와 무관하기 때문에(그리고 롤러들 사이의 기계적 상호 작용으로 인해 발생하는 성분들을 포함하지 않음), 하나 이상의 구동 유닛(137)의 인코더에 의해 생성된 전기 롤 위치 신호에 존재하지 않을 수 있다. 낮은 주기 성분(406) 및 높은 주기 성분(408)은 에지 롤러 형상의 반경방향 변화에 기인하지 않을 수 있다. 실시예에서, 낮은 주기 성분(406) 및 높은 주기 성분(408)은 기계적 및/또는 전기적 노이즈에 기인한다. 이와 같이, 낮은 주기 성분(406) 및 높은 주기 성분(408)은 토크 합산 신호와 전기 롤 위치 신호 사이의 측정된 위상 차이가 연속적인 회전 주기들 사이에서 변할 수 있기 때문에 본 명세서에 설명된 변조 위상(Φ)의 추정을 부정확하게 만들 수 있다. 따라서, 상기 장치(10)(도 1 참조)의 제어기(150)는 하나 이상의 구동 유닛(137)에 의해 생성된 토크 합산 신호를 필터링하기 위한 필터링 로직을 포함할 수 있다. 필터링 로직은, 통과할 제1 및 제2 회전 속도(ω1,ω2)들(예를 들어, 식 (1)의 공칭 회전 속도(ωN)에 대응하는)에 대한 목표들을 포함하는, 성분(404) 주변의 관심 스펙트럼 대역을 허용하는 대역 통과 필터를 구현할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 예시적인 실시예에 따른, 토크 합산 신호를 필터링하는 데 사용되는 대역 통과 필터의 저역 통과 필터 부분(500)과 대역 통과 필터의 고역 통과 필터 부분(504)의 주파수 도메인 플롯을 도시한다. 저역 통과 필터 부분(500) 및 고역 통과 필터 부분(504)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 토크 합산 신호의 복수의 저주기(low period) 성분(406) 및 고역(high period) 성분(408)을 필터링하는 데 사용될 수 있다. 이 예에서, 지배적인 주기 성분(404)(도 4b 참조)은 0.08Hz의 주파수에 대응하는 12.5s의 주기를 포함한다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 저역 통과 필터 부분(500)은 대략 0.09Hz의 차단 주파수(502)보다 높은 주파수를 갖는 신호 성분들을 필터링한다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 고역 통과 필터 부분(504)은 대략 0.02Hz의 차단 주파수(506)보다 낮은 주파수를 갖는 신호 성분들을 필터링한다. 이와 같이, 지배적인 주기 성분(404)(도 4b 참조)과 관련된 주파수는 도 5a 및 도 5b에 도시된 대역 통과 필터의 차단 주파수(502 및 506)들 사이에 놓이게 된다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 예에서, 저역 통과 필터 부분(500)과 관련된 차단 주파수(502)는, 본 예에서 고역 통과 필터 부분(504)의 차단 주파수(506)(예를 들어, 차단 주파수(506)와 지배적인 주기 성분(404)의 주파수 사이의 차이는 0.06Hz임)보다 지배적인 주기 성분(404)에 더 가깝다(예를 들어, 본 예에서 차단 주파수(502)와 지배적인 주기 성분(404)의 주파수 사이의 차이는 0.01Hz이다). 즉, 대역 통과 필터는 지배적인 주기 성분(404)과 연관된 주파수보다 0.01Hz 이상 더 큰 주파수들을 갖는 고주파 성분들을 필터링하도록 구성된다. 이러한 구성은 더 높은 주파수 성분들이 지배적인 주파수 성분(404)에 더 가깝기 때문에 유익할 수 있으며, 또한 더 낮은 주파수 성분들보다 더 큰 정도로 본 명세서에 설명된 변조 위상(Φ)의 정확도를 감소시키는 경향이 있을 수 있다. 차단 주파수(502, 506)들은 구성 가능한 매개변수이고, 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)에 대한 원하는 속도에 기초하여 선택될 수 있다. 실시예들에서, 차단 주파수(502, 506)들은 본 명세서에 설명된 변조 위상(Φ)을 결정하기 위한 일관된 결과를 생성하는 차단 주파수(502, 506)에 대한 값을 결정하기 위해 필터링된 토크 합산 신호들을 분석함으로써 결정된다. 사용된 특정 차단 주파수(502, 506)는 변할 수 있으며, 도 5a 및 도 5b에 도시된 것보다 상기 지배적인 주기 성분(404)과 다른 관계를 가질 수 있다.
도 1을 참조하면, 실시예들에서, 도 5a 및 도 5b와 관련하여 본 명세서에 설명된 대역 통과 필터와 같은, 대역 통과 필터들을 사용하여 하나 이상의 구동 유닛(137)에 의해 생성된 토크 신호들을 필터링하는 것은 토크 합산 신호 내에 위상 변위(phase shift)를 도입할 수 있다. 이러한 필터-유도된 위상 변위는 본 명세서에 설명된 방법들을 사용하여 생성된 변조 위상(Φ)의 정확도를 감소시킬 수 있다. 따라서, 실시예들에서, 메모리(152)는 대역 통과 필터와 연관된 필터-유도된 위상 변위를 보상하는 데 필요한 양만큼 필터링된 토크 합산 신호를 위상 변위시키도록 구성된 필터 보상 로직을 포함할 수 있다. 실시예들에서, 복수의 서로 다른 1차 주파수 성분들(예를 들어, 서로 다른 주파수들에서)을 포함하는 복수의 토크 합산 신호는 대역 통과 필터를 사용하여 필터링되고, 토크 합산 신호들 각각에 대한 위상 변위들은 확립된 필터링 이론 대수식(algebraic expression)들을 사용하여 결정된다. 지배적인 주기 성분(404)(도 4b 참조)과 관련된 주파수에 기초하여, 이러한 관계는 필터링된 토크 신호를 처리하는 데 사용되는 위상 변위를 계산하는 데 사용될 수 있다.
도 6a는 하나 이상의 구동 유닛(137)(도 1a 참조)에 의해 생성된 미가공(raw) 토크 합산 신호의 시계열 플롯(602)을 도시한다. 도 6b는 도 5a 및 도 5b와 관련하여 본 명세서에 설명된 대역 통과 필터에 의해 필터링되고 그리고 필터-유도된 위상 변위를 보상하기 위해 차후에 위상 변위된 도 6a에 도시된 미가공 토크 합산 신호를 나타내는 필터링된 토크 합산 신호의 시계열 플롯(604)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 필터링된 토크 합산 신호는 지배적인 주기 성분(404)(도 4b 참조)과 연관된 주기를 갖는 일반적으로 평활하고(smooth) 주기적인 신호이다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 필터링된 신호의 진폭은 지배적인 주기 성분(404)과 관련된 것보다 더 낮은 주파수를 가지고 주기적으로 변한다. 이론에 얽매이지 않고, 진폭의 이러한 주기적인 변화는 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)들 사이에서 기계적 상호 작용의 결과인 것으로 믿어진다. 도 6b에 도시된 필터링된 토크 합산 신호는 하나 이상의 구동 유닛(137)을 통해 생성된 전기 롤 위치 신호들로 시간 지연을 설정하기 위한 기준선을 제공한다.
도 7은 하나 이상의 구동 유닛(137)을 통해 생성된 미가공 토크 합산 신호(700), 필터링된 토크 합산 신호(702), 하나 이상의 구동 유닛(137)을 통해 생성된 전기 롤 위치 신호(704), 및 필터링된 토크 합산 신호(702) 및 전기 롤 위치 신호(704)의 대응하는 부분들과 연관된 시간 지연(706)의 오버레이를 포함하는 시계열 플롯(680)을 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 전기 롤 위치 신호(704)는, 신호의 진폭이 하나 이상의 구동 유닛(137)의 회전 위치가 0°일 때의 최소값으로부터 하나 이상의 구동 유닛(137)의 회전 위치가 360°바로 미만일 때의 최대값까지 변하는 톱니 함수(saw tooth function)를 포함한다. 최대값과 최소값 사이의 전이(전기 롤 위치 신호(704)에서 수직선으로 표시됨)는 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)(도 1 참조) 중 하나가 회전을 완료하는 시점을 나타낸다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 미가공 토크 합산 신호(700)는 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 회전 동안 하나 이상의 구동 유닛(137)에 의해 생성된 토크 신호들의 합산을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 미가공 토크 합산 신호(700)는 제1 에지 롤러(132a)를 제1 회전축(140a)을 중심으로 회전시키는 제1 구동 유닛에 의해 생성된 제1 토크 신호 및 제2 에지 롤러(132b)를 제2 회전축(140b)을 중심으로 회전시키는 제2 구동 유닛에 의해 생성된 제2 토크 신호의 합을 나타낼 수 있다. 필터링된 토크 합산 신호(702)는 도 5a 및 도 5b와 관련하여 본 명세서에 설명된 대역 통과 필터와 같은 대역 통과 필터를 사용하여 미가공 토크 합산 신호(700)를 처리함으로써 생성될 수 있다. 미가공 토크 합산 신호(700) 및 필터링된 토크 합산 신호(702)는 기준 값에 대해 상대적으로 정규화된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 필터링된 토크 합산 신호(702)와 전기 롤 위치 신호(704) 사이의 시간 지연(706)은 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b) 중 하나가 회전을 완료하는 제1 시점, 및 필터링된 토크 합산 신호(702)가 변화의 주기를 시작하는 제2 시점 사이의 차이를 계산함으로써 결정될 수 있다. 실시예들에서, 필터링된 토크 합산 신호(702)는 필터링된 토크 합산 신호(702)가 필터링된 토크 합산 신호(702)의 크기가 이를 중심으로 주기적으로 진동하는 평균값을 포함할 때 변화의 주기를 시작한다. 실시예들에서, 시간 지연(706)의 값은 도 4b에서 성분(404)에 도시된 바와 같이, 시간 지연(706)의 값을 지배적인 관심의 주파수로 곱함으로써 본 명세서에 설명된 변조 위상(Φ)으로 변환될 수 있다.
실시예들에서, 시간 지연(706)에 대한 값들은 전기 롤 위치 신호(704) 및 필터링된 토크 합산 신호(702) 각각의 복수의 연속적인 주기들에 대해 계산되고, 상기 값들의 평균은 본 명세서에서 설명된 변조 위상(Φ)을 계산하는 데 사용된다. 다수의 사이클들에 걸쳐 시간 지연(706)에 대한 복수의 값들을 평균화하면 시간 지연의 보다 정확한 추정, 및 따라서 변조 위상(Φ)을 계산하기 위해 시간 지연(706)의 단일 계산에 의존하는 실시예들보다 두께 플래핑을 더 크게 감소시키는 변조 위상(Φ)의 계산이 유리하게 이루어질 수 있다. 실시예들에서, 제어기(150)는 필터링된 토크 합산 신호(702), 및 특정 값들을 갖는 전기 롤 위치 신호(704)와 연관된 측정 시간들(예를 들어, 필터링된 토크 합산 신호(702)가 평균 또는 중앙 값을 포함할 때 및 전기 롤 위치 신호(704)가 최대 또는 최속 값을 포함할 때의 시간들)에 기초하여 자동으로 시간 지연(706)에 대한 값들을 계산한다.
도 8은 토크 합산 신호를 사용하여 유리 성형 장치의 에지 롤러들의 회전 속도들을 변조하는 방법(800)의 흐름도를 도시한다. 상기 방법(800)은 도 1 내지 도 3과 관련하여 본 명세서에 설명된 상기 장치(10)의 제어기(150)에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 상기 방법(8l00)의 설명을 돕기 위해 도 1 내지 3에 도시된 다양한 성분들에 대한 참조가 이루어질 것이다. 상기 방법(800)의 수행은 제1 및 제2 에지 롤러 조립체(130a, 130b)가 일정한 회전 속도로 작동되는 경우보다 더 균일한 두께(166)를 갖는 유리 리본(12)으로 결과될 수 있다. 본 명세서에서는 제1 에지 롤러 조립체(130a)가 참조되지만, 상기 방법(800)은 제2 에지 롤러 조립체(130b) 또는 상기 장치(10)의 임의의 다른 에지 롤러 조립체의 에지 롤러들의 회전을 제어하기 위해 수행될 수 있다.
블록 802에서, 제어기(150)는 유리 리본(12)의 양측에 배치된 에지 롤러들과 연관된 토크 신호들을 수신한다. 예를 들어, 제어기(150)는 본 명세서에 설명된 제1 에지 롤러 조립체(130a)의 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)들을 회전시키는 데 사용되는 하나 이상의 구동 유닛(137)에 의해 생성된 토크 신호들을 수신할 수 있다. 실시예들에서, 제어기(150)는 특정 에지 롤러 쌍과 연관된 단일 토크 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서, 단일 구동 유닛은 단일 토크 신호(토크 합산 신호를 나타냄)가 제어기(150)에 의해 수신되도록 제1 에지 롤러(132a)와 제2 에지 롤러(132b) 모두를 회전시키는 데 사용될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 제어기는 단일 구동 유닛으로부터 토크 신호를 수신하여 토크 합산 신호를 생성할 수 있다.
블록 804에서, 제어기(150)는 블록 802에서 수신된 토크 신호를 토크 합산 신호로 결합한다. 예를 들어, 별도의 구동 유닛들(예를 들어, 별도의 모터들)이 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)를 회전시키는 데 사용되는 실시예들에서, 토크 신호는 각 구동 유닛에 의해 생성될 수 있다. 각각의 개별 토크 신호는 제어기(150)에 의해 수신될 수 있고 제어기에 의해 토크 합산 신호로 결합될 수 있다. 토크 합산 신호는 도 5a 및 도 5b와 관련하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 대역 통과 필터를 사용하여 필터링될 수 있어, 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 목표 회전 속도와 연관된 미리 결정된 범위의 주파수 밖에 있는 주파수 성분들을 제거할 수 있다(예를 들어, 목표 회전 속도는 유리 리본(12)에 대한 원하는 인발 속도에 기초할 수 있다). 필터링 후에, 필터링된 토크 합산 신호는 대역 통과 필터와 연관된 미리 결정된 필터-유도 위상 변위에 기초하여 위상 변위될 수 있다. 필터링되고 위상 변위된 토크 합산 신호는 본 명세서에 설명된 바와 같이 변조 위상(Φ)을 결정하는 데 사용될 수 있다.
블록 806에서, 제어기(150)는 토크 합산 신호의 변화에 대응하기 위해 시간- 의존적 방식으로 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)들의 제1 및 제2 회전 속도(ω1, ω2)를 변조한다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 토크 합산 신호가 시간에 따라 증가하는 시간 간격들은 가변적 이격 거리(144)(도 3a 참조)가 감소하고 있음을 나타낼 수 있다. 이러한 시간 간격들 동안, 제어기(150)는 유리가 제1 에지 롤러 조립체(130a)를 통해 이동하는 속도를 유지하기 위해 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 회전 속도를 증가(예를 들어, 제1 및 제2 회전 속도(ω1, ω2)를 증가)시킬 수 있다. 시간에 따라 토크 합산 신호가 감소하는 시간 간격들은 가변적 이격 거리(도 3b 참조)가 증가하고 있음을 나타낼 수 있다. 그러한 시간 간격들 동안, 제어기(150)는 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 회전 속도를 감소(예를 들어, 제1 및 제2 회전 속도(ω1, ω2)를 감소)시킬 수 있다. 실시예들에서, 제어기(150)는 토크 합산 신호의 추세에 기초하여 제1 및 제2 회전 속도(ω1, ω2)를 미리 결정된 양(예를 들어, 룩업 테이블에 저장된)만큼 증가시키거나 감소시키는 제어 신호들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 토크 합산 신호가 미리 결정된 주기(예를 들어, 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)들의 회전 주기의 대략 1/4)에 걸쳐 임계 크기 만큼 증가하는 경우, 제어기(150)는 토크 합산 신호의 진폭 감소가 감지될 때까지 제1 및 제2 회전 속도(ω1, ω2)를 증가시킬 수 있다. 토크 합산 신호의 증가 또는 감소의 정도에 비례하여 제1 및 제2 회전 속도(ω1, ω2)가 변조되는 정도가 변할 수 있다. 제1 및 제2 회전 속도(ω1, ω2)의 변조는 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 회전 주기에 걸쳐 유리 리본 두께에 더 적은 영향을 미치는 가변적 이격 거리(144)(도 3a 참조)로 결과될 수 있다. 상기 변조는 형상이 완벽하게 둥글지 않은 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 영향들을 감소시킨다.
실시예들에서, 제어기(150)는 제1 및 제2 회전 속도(ω1, ω2)를 주기적으로 변조한다. 그러한 실시예들에서, 토크 신호들이 블록 802에서 제어기(150)에 의해 초기에 수신될 때, 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)는 공칭 목표 각속도 ωN에서 회전할 수 있다. 제1 및 제2 회전 속도(ω1, ω2)의 주기적인 변조는 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)가 그 각도 위치들(예를 들어, 본 명세서에 기술된 하나 이상의 구동 유닛(137)에 의해 생성된 전기 롤 위치 신호들에 의해 측정된 바와 같이)에 의존하는 속도로 회전되는 결과로 될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서, 제어기(150)는 하나 이상의 구동 유닛(137)이 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 각도 위치의 함수로서 변하는 각속도로 회전하게 한다. 토크 합산 신호가 평균값 위로 증가하는 그리고 아래로 감소하는 제1 및 제2 에지 롤러(132a, 132b)의 각도 위치들이 식별될 수 있고, 그리고 토크 합산 신호가 특정 각도 위치에서의 평균값과 다른 정도에 따라 제1 및 제2 회전 속도(ω1, ω2)가 공칭 목표 각속도 ωN 위로 또는 아래로 증가 또는 감소될 수 있다.
실시예들에서, 제어기(150)는 본 명세서의 식 (1)에 따라 주기적으로 제1 및 제2 회전 속도(ω1, ω2)를 주기적으로 변조한다. 그러한 실시예들에서, 제어기(150)는 도 9에 도시된 방법(900)을 수행하여, 본 명세서에 설명된 변조 진폭(A) 및 변조 위상(Φ) 매개변수들에 대한 값들을 생성할 수 있다. 블록 902에서, 제어기(150)는 전기 롤 위치 신호와 토크 합산 신호 사이의 시간 지연에 기초하여 식 (1)의 변조 위상 Φ를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어기(150)는 필터링되고 위상 변위된 토크 합산 신호, 및 도 7에 관하여 위에서 논의된 것과 유사한 절차를 사용하여 하나 이상의 구송 유닛(137)과 연관된 인코더를 통해 생성된 전기 롤 위치 신호를 사용하여 시간 지연을 계산할 수 있다(예를 들어, 전기 롤 위치 신호가 회전 주기의 시작을 나타내는 때와 토크 합산 신호가 평균 또는 중앙값일 때 사이의 시간 차이를 결정함으로써). 실시예들에서, 제어기(150)는 본 명세서에 기술된 바와 같이 계산된 변조 위상 Φ를 검증하는 검증 로직을 포함할 수 있다. 예를 들어, 추정된 변조 위상 Φ를 이용하여, 제어기는 추정된 변조 위상 Φ를 이용하여 이전에 측정된 토크 합산 신호를 위상 변위시킬 수 있다. 제어기(150)는 위상 변위된 토크 합산 신호를 전기 롤 위치(sig)와 비교하여 추정된 변조 위상 Φ가 허용 오차를 충족하는지 여부를 결정할 수 있다. 허용 오차가 충족되지 않으면, 토크 합산 신호와 전자 롤 위치 신호의 추가 사이클들을 측정하여 변조 위상 Φ를 다시 추정할 수 있다.
블록 904에서, 제어기(150)는 식 (1)에서 변조 진폭 A를 결정할 수 있다. 변조 진폭 A는 변조 진폭 A를 점진적으로 증가시키는 시행착오 기법을 사용하여 결정될 수 있다. 변조 진폭 A의 값이 일정하게 유지되는 시간 주기들 동안, 상기 제어기(150)는 두께(166)를 모니터링할 수 있다(예를 들어, 두께 센서(160)로부터의 측정값을 사용하여). 예를 들어, 제어기(150)는 두께(166)를 지속적으로 모니터링하고, 미리 결정된 측정 주기(예를 들어, 5초, 10초, 30초, 1분, 3분, 5분, 10분, 30분, 1시간, 2시간)에 걸쳐 유리 리본(12)의 두께 범위를 결정할 수 있다. 측정된 두께 범위는 이전의 변조 진폭 A와 관련하여 이전에 측정된 값과 비교될 수 있다. 두께 범위의 감소가 측정되면, 제어기는 변조 진폭 A를 미리 결정된 증분(예를 들어, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)만큼 증가시키고, 증가된 변조 진폭 A로 인해 두께 범위가 추가로 감소하는지 여부를 결정한다. 변조 진폭 A의 진폭에 대한 특정 값으로 인해 관찰되는 두께 범위가 증가하는 경우, 제어기(150)는 변조 진폭 A를 이전 값(예를 들어, 두께 범위에서의 감소가 관찰되는 변조 진폭 A에 대한 마지막 값)으로 감소시킬 수 있다. 제어기(150)는 두께 변화(또는 범위)의 감소가 더 이상 관찰되지 않을 때까지 고정된 또는 가변적 증분을 사용하여 변조 진폭 A를 점진적으로 증가시킬 수 있다. 변조 진폭 A를 업데이트하기 위해 제어기(150)에 의해 사용되는 증분은 관찰된 두께 변화의 감소 정도에 따라 달라질 수 있다.
실시예들
본 명세서에 기술된 실시예들은 다음 실시예들에 의해 더욱 명확해질 것이다. 도 10은 본 명세서의 식 (1)을 사용하여 에지 롤러들의 회전 속도들을 변조하는 동안의 실험 결과들의 플롯(1000)을 도시한다. 실험 결과는 Corning Lotus® NXT Glass를 제조하는 동안 달성되었다. 변조 위상 Φ는 도 7과 관련하여 본 명세서에 설명된 방법을 사용하여 결정되었다. 플롯(1000)의 선(1002)은 유리 리본의 측정된 두께의 이동 윈도우 범위(moving window range of thickness)를 나타낸다. 수직선들(1006, 1008, 1010, 1012, 1014, 1016, 1018, 1020)은 변조 진폭(A)이 도 9와 관련하여 본 명세서에 설명된 방법(900)에 따라 증가된 시점들을 나타낸다.
수직선(1006)의 왼쪽 기간 동안, 에지 롤러들의 회전 속도들은 변조되지 않았다. 도시된 바와 같이, 실질적으로 이 기간 전체에 걸쳐, 두께의 이동 윈도우 범위는 4 마이크로미터(㎛) 이상이었다. 수직선(1006)과 수직선(1008) 사이에서 변조 진폭 A는 0.3으로 설정되었다. 결과적으로, 이 시간 윈도우 내에서 두께의 이동 윈도우 범위는 4㎛ 미만이었다. 이에 따라, 수직선(1008)에서 변조 진폭 A는 0.5로 증가하여 두께의 이동 윈도우 범위가 더욱 감소하였다. 두께의 이동 윈도우 범위의 이러한 감소는 수직선(1012) 이후 변조 진폭이 0.9로 설정될 때까지 계속 관찰되었다. 수직선 0.9와 1.1 사이에서 두께의 이동 윈도우 범위는 3.0 ㎛ 미만인 것으로 측정되었으며, 이는 변조되지 않은 경우에 비해 상당한 개선을 나타낸다. 수직선(1014)에서 변조 진폭(A)이 1.1로 증가하면, 변조 진폭(A)이 0.9일 때의 두께의 이동 윈도우 범위보다 두께의 이동 윈도우 범위가 증가하였다. 수직선(1016)에서 변조 진폭(A)을 1.3으로 더 증가시키면 두께의 이동 윈도우 범위가 더 증가하게 된다. 이에 따라, 수직선(1018)에서는 변조 진폭(A)이 1.1로 감소하였으며, 변조 진폭(A)이 1.3일 때와 비교하여 다시 두께의 이동 윈도우 범위의 감소가 관찰되었다. 따라서, 변조 진폭(A)은 0.9로 더욱 감소하여, 초기의 최소의 두께의 이동 윈도우 범위가 관찰되었다. 이전 예는 변조 진폭(A)이 어떻게 결정되어 유리 리본의 두께 변화가 실질적으로 감소하는지를 보여준다.
전술한 내용을 고려하여, 유리 제조 장치의 에지 롤러들의 구동 유닛들을 작동시키는 방법들이 도시되고 설명되었다. 토크 합산 신호에서 관찰된 변화들에 대응하기 위해 시간-의존적인 방식으로 에지 롤러들의 회전 속도를 변조하는 것은 서로 다른 단면 형상들을 갖는 에지 롤러들에 의해 발생되는 두께 플랩핑을 실질적으로 감소시키는 것으로 나타났다. 토크 합산 신호는 그들의 변화하는 단면 형상들로부터 결과되는 에지 롤러들 사이의 가변적 이격 거리에 대한 대용물로서 유익하게 역할을 하며, 이는 에지 롤러들의 회전 속도들이 에지 롤러들을 통한 유리의 유동을 유지하기 위해 공칭 목표 속도 이상으로 증가하거나 감소할 수 있는 시간 주기들을 나타내며, 그리하여 유리 리본의 두께 변화의 감소와 보다 균일한 두께를 갖는 유리 시트로 이어질 수 있다.
청구된 주제의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 명세서에 설명된 실시예들에 대해 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 명세서는 본 명세서에 설명된 다양한 실시예들의 수정 및 변형을 포괄하도록 의도되며, 그러한 수정 및 변형은 첨부된 청구범위 및 그 등가물들의 범위 내에 속한다.

Claims (20)

  1. 유리 제조 방법으로서, 상기 방법은
    다량의 용융 재료로부터, 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 유리 리본을 성형하는 단계;
    상기 제1 표면을 제1 에지 롤러와 그리고 상기 제2 표면을 제2 에지 롤러와 접촉시키는 단계;
    상기 제1 에지 롤러를 제1 회전 속도로 회전시키고 상기 제2 에지 롤러를 제2 회전 속도로 회전시키는 단계;
    상기 제1 에지 롤러에 인가되는 토크를 나타내는 제1 토크 신호 및 상기 제2 에지 롤러에 인가되는 제2 토크를 나타내는 제2 토크 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 토크 신호 및 상기 제2 토크 신호의 토크 합산 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 토크 합산 신호의 변화들에 대응하기 위해 시간-의존적 방식으로 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 변조하는 단계;를 포함하는 유리 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    시간-의존적 방식으로 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 변조하는 단계는, 다음 식을 사용하여 목표 회전 속도 ωT을 계산함으로써 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 주기적으로 변조하는 단계를 포함하며,
    ωT = A * sin(θ1,2 + Φ)+ ωN
    여기서 A는 변조 진폭이고, θ1,2는 상기 제1 에지 롤러 또는 상기 제2 에지 롤러의 각도 위치이며, Φ는 변조 위상이고, ωN은 상기 제1 에지 롤러와 상기 제2 에지 롤러의 목표 회전 속도인 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 각도 위치를 나타내는 롤 위치 신호와 상기 토크 합산 신호 사이의 시간 지연을 결정하는 단계; 및
    상기 시간 지연을 위상 각도로 변환시키는 단계;에 의해 상기 변조 위상을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 변조 위상을 결정하는 단계 이전에, 상부 차단 주파수 및 하부 차단 주파수를 포함하는 대역 통과 필터를 사용하여 상기 토크 합산 신호를 필터링하는 단계를 더 포함하며, 여기서 ωN은 상기 상부 차단 주파수와 상기 하부 차단 주파수 사이에 있는 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러의 하류의 상기 유리 리본의 두께를 감지하는 단계; 및
    상기 유리 리본의 상기 두께에 기초하여 상기 변조 진폭 A를 결정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 변조 진폭 A를 결정하는 단계는,
    상기 변조 진폭 A에 대한 제1 값을 사용하여 상기 제1 각속도 및 상기 제2 각속도를 주기적으로 변조하는 단계;
    상기 제1 값이 상기 유리 리본의 두께 변화들의 감소의 결과를 가져왔는지 결정하는 단계; 및
    상기 제1 값이 상기 유리 리본의 두께 변화들의 감소의 결과를 가져온 경우, 상기 두께 변화들의 감소가 더 이상 관찰되지 않을 때까지 상기 변조 진폭 A를 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러는 상기 제1 에지 롤러와 상기 제2 에지 롤러 사이의 이격 거리가 상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러의 회전에 따라 주기적으로 변하도록 상이한 단면 형상들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 토크 합산 신호는, 상기 토크 합산 신호가 평균 토크 값보다 클 때 상기 이격 거리가 평균 거리보다 더 크도록 상기 이격 거리에 대한 대용물로서 역할을 하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 토크 합산 신호의 변화들에 대응하기 위해 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 변조하는 단계는,
    상기 이격 거리가 증가하고 있는 시간 주기들 동안 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도 중의 적어도 하나를 감소시키는 단계; 및
    상기 이격 거리가 감소하고 있는 시간 주기들 동안 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도 중의 적어도 하나를 증가시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 토크 합산 신호의 변화들에 대응하기 위해 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 변조하는 단계는, 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도가 변조되지 않을 때 달성되는 상기 유리 리본의 이동 윈도우 두께 범위를 감소시키는 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
  11. 유리 제조 방법으로서,
    다량의 용융 재료로부터, 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 유리 리본을 성형하는 단계;
    상기 제1 표면을 제1 에지 롤러와 그리고 상기 제2 표면을 제2 에지 롤러와 접촉시키는 단계로서, 상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러는 상기 제1 에지 롤러와 상기 제2 에지 롤러 사이의 이격 거리가 상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러가 회전되는 속도들에 따라 주기적으로 변하도록 상이한 단면 형상을 포함하는, 상기 접촉시키는 단계;
    상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러를 제1 회전 속도 및 제2 회전 속도로 각각 구동시키는 단계;
    상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러에 인가되는 전체 토크를 나타내는 토크 합산 신호를 생성하는 단계;
    상기 토크 합산 신호와, 상기 제1 회전 위치 및 상기 제2 회전 위치 중의 하나 이상을 나타내는 전기 롤 위치 신호 사이의 시간 지연을 결정하는 단계; 및
    상기 시간 지연, 상기 제1 회전 위치, 및 상기 제2 회전 위치에 기초하여 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 갱신하는 단계;를 포함하는 유리 제조 방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 갱신하는 단계는 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 시간-의존적 방식으로 변조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 변조하는 단계는 다음 식을 사용하여 목표 회전 속도 ωT을 계산함으로써 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 주기적으로 변조하는 단계를 포함하며,
    ωT = A * sin(θ1,2 + Φ)+ ωN
    여기서 A는 변조 진폭이고, θ1,2는 상기 제1 에지 롤러 또는 상기 제2 에지 롤러의 각도 위치이며, Φ는 상기 시간 지연으로부터 결정된 변조 위상이고, ωN은 상기 제1 에지 롤러와 상기 제2 에지 롤러의 목표 회전 속도인 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러의 하류의 상기 유리 리본의 두께를 감지하는 단계; 및
    상기 유리 리본의 상기 두께에 기초하여 상기 변조 진폭 A를 결정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 변조 진폭 A에 대한 제1 값을 사용하여 상기 제1 각속도 및 상기 제2 각속도를 주기적으로 변조하는 단계;
    상기 제1 값이 상기 유리 리본의 두께 변화들의 감소의 결과를 가져왔는지 결정하는 단계; 및
    상기 제1 값이 상기 유리 리본의 두께 변화들의 감소의 결과를 가져온 경우, 상기 두께 변화들의 감소가 더 이상 관찰되지 않을 때까지 상기 변조 진폭 A를 증가시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 토크 합산 신호는, 상기 토크 합산 신호가 평균 토크 값보다 클 때 상기 이격 거리가 평균 거리보다 더 크도록 상기 이격 거리에 대한 대용물로서 역할을 하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 갱신하는 단계는 상기 제1 회전 속도를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 제조 방법.
  18. 유리 제조 장치로서, 상기 장치는,
    다량의 용융 재료로부터 유리 리본을 성형하도록 구성된 성형 본체로서, 상기 유리 성형 본체는 이를 따라 상기 유리 리본이 성형될 수 있는 상기 성형 본체로부터 연장되는 인발 경로를 정의하는, 상기 성형 본체;
    상기 인발 경로의 양측에 위치된 한 쌍의 에지 롤러들을 포함하는 에지 롤러 조립체로서, 상기 한 쌍의 에지 롤러들은 제1 단면 형상을 포함하는 제1 에지 롤러 및 제2 단면 형상을 포함하는 제2 에지 롤러를 포함하며, 상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러가 상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러가 회전하는 속도들에 따라 변하는 이격 거리 만큼 서로로부터 이격되도록 상기 제1 단면 형상은 상기 제2 단면 형상과 다른, 상기 에지 롤러 조립체;
    상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러에 기계적으로 결합되며, 상기 제1 에지 롤러가 제1 회전축을 중심으로 제1 회전 속도로 회전하도록 그리고 상기 제2 에지 롤러가 제2 회전축을 중심으로 제2 회전 속도로 회전하도록 구성된 하나 이상의 구동 유닛으로서, 상기 하나 이상의 구동 유닛은 상기 제1 에지 롤러에 인가되는 제1 토크를 나타내는 제1 토크 신호 및 상기 제2 에지 롤러에 인가되는 제2 토크를 나타내는 제2 토크 신호를 생성하도록 더 구성되는, 상기 하나 이상의 구동 유닛; 및
    상기 하나 이상의 구동 유닛에 통신 가능하게 결합된 제어기로서, 상기 제어기는,
    상기 제1 토크 신호 및 상기 제2 토크 신호로부터 토크 합산 신호를 생성시키도록; 그리고
    상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도가 상기 가변적 이격 거리에 반비례하도록 상기 토크 합산 신호를 이용하여 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 변조하도록 동작 가능한, 상기 제어기;를 포함하는 유리 제조 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1 에지 롤러 및 상기 제2 에지 롤러의 하류의 상기 유리 리본의 두께를 감지하도록 구성된 두께 센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 유리 리본의 상기 두께에 기초하여 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 변조하도록 동작 가능한 것을 특징으로 하는 유리 제조 장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 제어기는 상기 토크 합산 신호와, 상기 하나 이상의 구동 유닛에 의해 생성된 전기 롤 위치 신호 사이의 시간 지연에 기초하여 계산된 변조 위상을 이용하여 상기 제1 회전 속도 및 상기 제2 회전 속도를 주기적으로 변조하도록 동작 가능하며, 상기 전기 롤 위치 신호는 상기 제1 에지 롤러 또는 상기 제2 에지 롤러 중의 적어도 하나의 회전 위치를 나타내는 것을 특징으로 하는 유리 제조 장치.
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