TW201024192A - Gas-ejecting bearings for transport of glass sheets - Google Patents

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Description

201024192 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於運送玻璃>5之方法以及裝置，該玻璃片 例如使用作為液晶顯示器(LCD)製造中之基板。更特別地 ，本發明侧於奴玻璃#而不會機械翻玻璃狀主要 表面。 【先前技術】
製造液晶顯示器基板的處理過程包括數個步驟，在這期 間玻璃片必須在不會傷害到玻璃片主表面的條件下被支樓 和運送，尤其不會損傷聰示||元件譬如薄膜電晶體和色彩 遽波器形成其上的_片品質表面。例如，在基板製造處理 』間，玻璃片需要切割成適當大小邊緣研磨沖洗和包裝 運送，或者提供到顯示器製造商。在執行這些步驟時，不只 站之間運送，在有些情況下在-個步驟期間玻 璃片也需要轉動(旋轉）。 女當玻璃片的大小從1公尺長度成長到大於2公尺，而沒 碼月。 以及因而減少玻璃片橫向運動亦 本發明藉由提供非__撕 =表:射_譬如空氣_穩= 的玻 正 即玻螭片和傳輸方向 201024192 交的方向移動而解決這個問題。以此種方式，可以高速安 全地傳送大而薄的玻璃片。 【發明内容】 依據第一項，本發明提供以實質上垂直的方向運送玻 璃片（13)的方法，該方法包括： (a) 提供可移動的運送帶(2)，其設計用來接觸玻璃片（13) 的邊緣並以運送速度移動玻璃片（13); (b) 提供非接觸的軸承⑶，其設計用來射出氣體(4〇)到 ® 玻璃片（13)主表面的一部份;和 ⑹以移動的運送帶(2)接觸玻璃片（13)的邊緣以運送速 度移動玻璃片（13)，一方面從非接觸的轴承(3)射出氣體 (40)到玻璃片（13)主表面的一部份； 其中： (i)非接觸的軸承⑶包括多個流孔(22)，其射出氣體到 玻璃片（13)主表面的一部份， (π)由充氣部份提供氣體至流孔(22)，該充氣部份在壓 力Pplenum下操作， (iii) 多個流孔具有最中央流孔(26)，以及 (iv) 在水平方向計算最中央流孔(26)與每一最近鄰近 流孔(28)間之中點(27)處靜壓力滿足下列關係：
Pmidpoint/Pplenum$0.05。 依據本發明第二項，其提供非接觸軸承(3)以使用於運 送玻璃片（13),軸承(3)具有多個流孔(22)之前端表面(2〇) ’前端表面(20)面對玻璃片（13)以及流孔(22)射出氣體(40) 201024192 朝向玻璃片（13)之主要表面於使用軸承(3)期間，其中： (a) 流孔(22)分佈於前端表面(2〇)上以形成至少一列（ 21〇,22〇,230，240，250)，其在轴承(3)細期則旨向為水平 地;以及 (b) 流孔(22)具有平均水平間距p，其滿足下列關係： 40SPS75,其中P單位為mm;以及 (c) 流孔(22)具有平均尺寸D〇,其滿足下列關係： 2.0^D〇^3.8, 0 其中D〇單位為mm。 本發明上述各項簡單說明所使用之參考數目只作為方 便S資者以及並不預期以及並不應該視為限制本發明之範圍 。更特別地，人們瞭解先前一般說明以及下列詳細說明只 是本發明之範例以及預期提供概念或架構以瞭解本發明之 原理以及特性。 本發明其他特性及優點揭示於下列說明，以及部份可 _ 由說明清楚瞭解，或藉由實施下列說明以及申請專利範圍 以及附圖而明瞭。所包含附圖在於提供更進一步瞭解本發 明，以及在此加入作為發明說明書之一部份。附圖顯示出 本發明不同的實施例及隨同詳細說明以解釋本發明之原理 及操作。 【實施方式】 如以上所討論的，本發明提供非接觸射出氣體軸承以 運送玻璃片。軸承射出氣體(譬如空氣)到玻璃片主表面的 一部份。射出的氣體最好是空氣雖然如果需要的話也可 201024192 使用其他氣體。 玻璃片最好可適合用在平板顯示器譬如液晶顯示器的 基板製造上。目前，平板顯示器製造商可提供的最大基板 疋Gen 10基板，尺寸是3000mmx3000mmx0.7mm。這裡描述的 非接觸轴承可以和這種基板一起使用，也可以和未來發展 的更大型基板，以及過去發展的較小型基板一起使用。 圖1及2顯示的是使用非接觸可用來射出氣體的轴承3 〇 來運送玻璃片13的裝置10代表性實施範例。如圖中所示， 轴承3陣列是由支擇31承載。料支撐再由平台49支撐此 平台包括腳輪7用來輸送裝置到製造工廠的不同定點。 在任何特定應用使用的非接觸轴承個數以及各個軸承 的長度都是根據所要運送玻璃片的大小而定，譬如在Gen 10基板的例子較佳的實施範例使用大約1〇個轴承，每個轴 承長度約1·5公尺。當然也可依需要使用較多或較少的轴 承，以及較長和較短的轴承。例如，假使要運送的玻璃片是 〇 相對於橫向的直式定向就可使用較多的軸承。一般而言， 當使用軸承陣列時，軸承最好有範圍在50_150公釐範圍的 垂直高度，而軸承間垂直間隔最好在200_400公釐範圍。軸 承之水平範圍能夠藉由串聯多個軸承段達成每一段長度 在200-600mm範圍内。 非接觸軸承可只使用於片狀物之一側(參閱圖2中實線 )或可配置於片狀物兩侧(參閱圖2中實線及虛線)，其決定 於要進行片狀物之操作。例如，可在基板製造處理過程中 使用轴承作為片狀物支撐以及運送於切割為特定尺寸片 201024192 狀物旋轉，片狀物運送，片狀物研磨，及片狀物乾燥步驟。 這些範例以及軸承其他應用可參考美國第2007/0271756銳 公告專利中。 如圖1及2所示，假如射出氣體轴承配置於玻璃片之兩 側’支#31可以在垂直方向固定軸承或偏離垂直的一角度 ，譬如離垂直1-20度範圍的角度，假如射出氣體轴承只使用 於玻璃片之一側，可偏離垂直1〇度。（如這裡使用的”實質 0 上垂直指向Π一詞是指離垂直〇到20度範圍之間的指向）。 對於軸承在玻璃片兩側上，一般最好是垂直指向;對於轴承 在玻璃片一侧上,一般最好是偏離垂直1〇度指向。 如圖1及2所示，平台49包括像是V型或U型皮帶的運送 帶2以嚙合玻璃片13的底部邊緣。例如，運送帶利用電動馬 達(未顯不出）以所需的運送速度驅動玻璃片。運送速度是 ^據特定的應用而定。運送速度最好是等於或大於15公尺 /刀鐘。例如，運送速度可以是在15到6〇公尺/分鐘的範圍， φ例如在40_60公尺/分鐘範圍，雖然可使用較慢的速度譬如 降到7公尺/分鐘的速度，以及較高速度，如果需要的話。 圖3顯示代表氣體射出轴承3中央區段的前端表面2〇( 面對玻璃片表面）。如同圖中看到的前端表面包括多個流 孔22在這個例子安排成五列210,220,230,240,250，每-列 ^相同數目的流孔，而且相鄰列的流孔是水平偏移。而且 固圖中，流孔有均勻的大小(即均勻的直徑D。）。這種 執行ΐ是很成功的，但如果需要的話也可以使用很 夕化的安排。作為代表性的例子，氣體射出軸承可包 201024192 〇 括大於或小於五列的流孔各個不同的列可以有不同個數 的流孔，相鄰列的流孔可交錯排列，能夠是垂直對齊，因此 流孔的大小和有些或所有流孔間的水平間隔(間距)可以有 不同值。或者，流孔不一定需要是圓形的，在那種情況下流 孔的大小不再是流孔的直徑，而是其最大賊面的尺寸广 在使用期間，軸承3的流孔連接到加壓的氣體來源。命 如可使贿浦讓加觀體從貯存_充氣部份將氣體分配 到各個流孔。絲部份關雜承面整體軸例如流孔 能夠為充氣部份中空箱之—個表面上之洞孔。可加以變化 ，充氣部份能雜軸承分離以及賊經由管倾供 如可f曲管件連接至軸承後絲面上流孔之人口端。在後 者方式中，選擇管件長度應避免較大_力降。各式各樣 業界可取得的裝備是熟悉此徽術的人所知的可用來提供 加壓的乳體。或者，如果需要的話也可建構專屬裝置。 上在使用期間，從軸承射出的充份氣體形成支撐玻璃片 的遵墊，使其不會接觸軸承的前端表面。在靜定條件下由 氣體護墊產生之力量僅需要來平衡玻璃片上之重力。在動 2件下，玻璃片與軸承間之相互作用為較複雜。開始時， 乳體在分離位置處即在多個流孔之位置處由輛承喷出。盆 在轴林端產生壓力分佈,其包含多個_鱗之"帳蓮支、 柱，在每-流孔處-個波峰。當玻璃移動在這些帳蓬支柱 璃片傾向變形(如先前所說明，即玻璃片能夠視為 ^機械躲，残衛生崎況）。跡人_至玻璃片内 ，其促使接觸氣體軸承之表面。除此，移動破璃片拖沓沿著 201024192 玻璃片之氣體，其產生負壓力。此負壓力傾向拉引破璃朝 向軸承面，其將使振動_惡化。除此顧片本身並不平 坦，例如其呈現出弯曲，波浪狀，扭曲，或其他不平坦表面特 性，因而提供玻璃片與軸承間潛在接觸之另一來源。 使用圖4及5示意顯示之裝置種類，進行試驗以決定是 否％夠制氣體軸承航之分佈及尺相克服玻璃片與射 出氣體軸承間之接觸_。在該圖中，玻璃片代號為以玻 璃片輸送器為2,射出氣體轴承為3,力量轉換器為14，位置 感測器為15,轉換器/感測器支撑為18,到達轉換器以及感 測器之引線為17,以及記錄機器以及感測器輸出之裝置 為16。 在這些試驗令，流孔間具有不同距離(間距)以及不同 流孔尺寸之轴承對玻璃片呈現出振動值之影響進行測試， s玄玻璃片通過不同充氣部份壓力以及不同運送速度之軸承 。由這些試驗決定出： ⑻在水平方⑽玻則移财向流關之間距為成功 地運送玻璃片之主要變數。 (b) 與水平間距比較，垂直方向之間距為較不重要。 (c) 一般’一旦選擇水平間距，垂直間距能夠在水平間距 之0.5至1·〇倍範圍内。 (d) 當玻璃片運送速度增加時水平間距需要減小。 ⑹較高充氣部份壓力傾向較高"帳蓬支柱"，其將導致較 南的振動值。 (f)流孔尺寸亦為成功地運送玻璃片之主要變數。 201024192 (g) 如表1所示，對於已知水平間距以及運送速度當流孔 尺寸增加時，玻璃飄浮即玻璃片與軸承面之距離增加以及 再減小。 (h) 如表1所示，對於已知水平間距以及運送速度當流孔 尺寸增加時，最大波峰至波峰振動隨著流孔尺寸實質上單 ^ 調地增加。 表1數據使用厚度為〇.7mm LCD玻璃基板得到。氣體軸 ❹承面為50〇mm長以及15〇咖高以及具有5行氣體流孔其偏移 如圖3 ^所不。水平間距為50咖以及垂直間距為30mm。氣 體為工氣，充氣部份壓力為3QQ帕斯卡，以及運送速度為㈤ 公尺/分鐘。 進行計算機模擬以測定出當參數變化時由軸承產生之 壓力刀佈。所執行的計算是使用業界可取得的流體動力學
程售自 ANSYS，lnc.(Canonsburg,PA)公司，商標為 FLUENT 田然，也可使用其他非商業的程式來執行圖3到7的計算， φ 以及這裡討論的其他計算。 表2顯示出模擬之代表性一組轴承參數。對於，表2參 數，圖6⑽出在通過軸承最中央流孔_ 6中在零處流孔 )以及其最靠近流孔(即在_!〇及1〇處距離)之水平線上所 計算標準化魏力(即辑算雜力除輯算中所使用充 乳部份壓力)與標準化水平内部流孔距離(即離流孔距離除 以流孔間之間距）。如人們所看到，對應於表2情況12 3及 4之該圖曲線C1，C2，C3,及w實質上不同以及因而提供軸 承參數選擇之有效方法。 201024192 特別地，藉由比較圖6之曲線與使用圖4及5 中所顯示裝 置开/式所得到之振動數據，已決定出測定是否特別一組轴 承參數將產生可接受振動值之重要參數勒部流孔靜壓力 分佈。軸並不預期受何特定操作理論之限制，人們 相k減小振動值，由各別流孔產生之壓力需要與相鄰流孔 產生之壓力重疊。實際上，該重疊藉由計算水平方向轴承 最中央流孔及其每-最靠近相鄰流孔間之中點處靜壓力 ❽ PmidP〇int為最方便地數量化。假如靜壓力為至少5%充氣 4伤壓力’即Pmidpoint/Pplemmi 2 0.05於每一中點處，玻 璃片的振動值將令人滿意，同時假如靜壓力小於5%，則振動 值將過大。 在圖6中，中點對應於-0.5及+0.5位置處，以及能夠在 該圖中看到，情況1及2(曲線C1及C2)具有Pmidp〇int/Pp|_ 值為小於α〇5以及因而呈現出高的振動值，然而情況3及4( 曲線C3及C4)具有數值為等於或大於〇 05以及因而產生可 0 接受之振動值，情況3為優於情況4。 使用圖6中所顯示形式之曲線以及使用圖4及5中所顯 示形式裝置所得到振動數據，更進一步決定出產生可接受 計算内部流孔壓力值以及玻璃片相當低的振動值之軸承主 要特徵在於流孔具有平均水平間距在4〇-75mm範圍内以及 平均尺寸在2.0-3.8mm範圍内，其中在每一情況中平均值為 對所有轴承流孔計算。較優先地，平均水平間距在4〇_6〇mm 範圍内，以及最優先地在45-55mm範圍内(例如為5〇mm)。較 優先地，平均流孔尺寸在2.8-3.8mm範圍内，以及最優先地 201024192 在3.2-3.8mm範圍内(例如約為3 5mm)。對於這些每一範圍 ，範圍的端點值包含在該範圍内。 上述範圍之平均水平間距以及平均流孔尺寸參數發現 將提供有效運送玻璃片，並使玻璃片與軸承前端表面間之 間距變化為控制數值。㈣;^當糊非接觸射出氣體轴 承時，其(a)滿足 Pmjdpoint/pplenumg〇 〇5 標準，(b)具有 平均流孔尺寸在2.0至3_8mm範圍内，以及(c)具有平均水平 間距在40至75mm範圍内，其測試時運送角度為偏離垂直1〇 度以及運送速度在40-60公尺/分鐘範圍内，所使用玻璃片 模數為73GPa以及其尺寸為2米長，2米高以及〇 7圆厚在 軸承前端面上所有點處轴承之前端面與玻璃片間之平均間 隔在75G-125G微米顧内以及在轴承前端面上所有點處間 隔之平均波峰至波峰變化為不大於500微米。該相對於平 均間隔之有限變化係指在玻璃片輸送期間可忽略軸承接觸 任何部份玻璃片。 熟知此技術者瞭解本發明能夠作許多變化及改變而並 不會脫離本發明之精神及範圍。預期本發明含蓋本發明各 種變化及改變，其屬於下列申請專利範圍以及同等物範圍 内。 例如,本發明能夠由下列項目加以實施。 項目1:一種運送玻璃片的方法，該方法包括： (句提供可移動的運送帶，其設計用來接觸玻璃片的邊緣 並以運送速度移動玻璃片； (b)提供非接觸的轴承，其設計用來射出氣體到玻璃片主 12 201024192 表面的一部份;和 璃片的邊緣以運送速度移動 璃片，同時從非接觸的轴承射出氣體到玻璃片主表面的 一部份； 其中： ， （I)非接觸的軸承包括多個流孔其射出氣體到玻璃片主 表面的一部份， 〇 (11)由充氣部份提供氣體至流孔，該充氣部份在壓力
Pplenum下操作， (丨丨i)多個流孔具有最中央流孔，以及 (iv)在水平方向計算最中央流孔與每一最近鄰近流孔間 之中點處靜壓力Pm丨dp〇|nt關係為·
Pmidpoint/Ppienumg〇 〇5。 項目2·項目1之方法，其中PPl_m等於300帕斯卡。 項目3.項目1之方法，其中流孔平均水平間距在4〇_75m ©圍内。 項目4·項目1之方法，其巾流孔平均水傾距在4G-60mm範 圍内。 2目5·項目1之方法，其巾流孔平均水平間距在45·55γτίγτί範 圍内。 j目6.項目1之方法，其中流孔平均尺寸在2.0-3_8mm範圍 内0 $目7:項目1之方法，其中流孔平均尺寸在2 8 3—範圍 13 201024192 項目8:項目，之方法，其中流孔平均尺寸在3238咖 内。 闲 項目9:項目！之方法，其中流孔平均垂直間距與流孔平均 水平間距的比值在0.5-1 ·〇範圍内。 項目、I0·項目1之方法，其中該方法更進一步具有下列特徵·· ' 胃運喊璃片之模數為73Gpa以及其尺寸為2米長，2米高 ，及OJmrri厚時，對於⑴運送速度等於4〇公尺/分鐘⑼、％ ❺鐘投射至破璃片-側，以及(iii)玻璃片偏離垂直之角度 為1〇度情況下，在前端面上所有點處轴承前端面與玻^片 間之平均間隔在75〇_125〇微米範圍内以及在前端面上所有 點處間隔平均波峰至波峰變化為不大於500微来。 項目11_項目10之方法，其中運送速度等於6〇公尺/分鐘。 項目12:-種使用於運送玻璃片的非接觸轴承其包含且有 多個流孔之前端表面,前端表面面對玻璃片以及流孔射出 氣體朝向麵片之主要表面於使用軸承期間其中： ❹（顺齡胁前絲©上_敍少—列，其柿承使 用期間指向為水平的;以及 (b)流孔具有平均水平間距ρ，其滿足下列關係 40^P^75, 其中P單位為mm;以及 ⑹流孔具有平均尺寸D。，其滿足下列關係： 2.0^D〇^3.8, 其中D〇早位為mm。 項目13:項目12之軸承，其中4〇$ρ$6〇β 201024192 項目U··項目12之輛承 項目15··項目12之細^ SP$55。 項目16··項目12之耗承^ 2 8SD〇‘3.8。 項目17:項目，之方法或項3.^D63.8。 以及3.2迎。分8。—項12之轴承，其中45SPS55 項目18:項目，之方法或項 (丨)流孔分佈於前端表面 ’、 用期間指向為水平地;以及场成至少兩列，其在軸承使 及嫩_與_物較比值在〇 5 表1 流孔尺寸（mm) 飄浮(mm) 振動(mm) 2 0.81 0.39 3 1.15 0.36 3.5 1.39 0.43 4 1.28 0.51 4.5 1.23 0.58 5 1.17 0.69 ❿ 表2 流孔直徑 (mm) 間距(mm) 空氣軸承尺寸 (mm X mm) 玻璃上力 量(N) 壓力(Pa) 氣體流量 (Liter/s) 情況1 3.5 100 500x150 0.483 6.44 1.737 情況2 2.5 100 500x150 0.296 3.95 1.135 情況3 3.5 50 275x150 0.498 12.1 1.741 情況4 3.0 50 275x150 0.3154 7.65 1.220 15 201024192 【圖式簡單說明】 非接璃片運送襄置之示意圖，其採用-個陣列 ° ® 12為側視圖。 :、、非接卿域體軸承之雜前端面的示意圖。 ㈣_ 4及5疋使轉接觸射岐體的軸承來運送玻璃片的 裝置示4圖用以測試各種參數的效應。圖4為前視圖以及 圖5為侧視圖。
圖6為表2四種情況之圖3中所顯示轴承型式最中央流 孔的標準化靜壓力與標準化水平内部流孔距離之曲線圖。 【主要元件符號說明】 運送帶2;轴承3;腳輪7;裝置10;玻璃片13;力量 轉換器14;位置感測器15;輸出裝置16;引線17;支撐 18;前端表面20;流孔22;流孔列23,24,25;最中央流孔 26;中點27;最近鄰近流孔28;支撐31;氣體40;平台 49;列 210,220,230,240,250。
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Claims (1)

  1. 201024192 七、申請專利範圍 1 一種運送破璃片（13)的方法，該方法包括： ⑻提供可移動的運送帶(2)，其設計用來接觸玻璃片（13) 的邊緣並以運送速度移動玻璃片（13); (b)提供非接觸的轴承⑶，其設計用來射出氣體(4〇)到玻 * 璃片（13)主表面的一部份;和 ⑹以移動的運送帶(2)接觸玻璃片（13)的邊緣以運送速 ❹ 度移動玻璃片（13), —方面從非接觸的軸承(3)射出氣體 (40)到玻璃片（13)主表面的一部份； 其中： (丨)非接觸的軸承(3)包括多個流孔(22)，其射出氣體到 玻璃片（13)主表面的一部份， (N)由充氣部份提供氣體至流孔(22)，該充氣部份在壓 力Pplenum下操作， (Πι)多個流孔(22)，其具有最中央流孔(26)，以及 ❿（丨V)在水平方向計算最中央流孔(26)與每-最近鄰近流 孔(28)間之中點(27)處靜壓力？__滿足下列關係： Pmiclpoint/PplenumgO.05。 2·依據申請專聰_ 1項之枝射航(22)平均水平 間距(P)在40-75mm範圍内。 3·依據申請專利範圍第1項之方法，其中流孔㈣平均尺寸 (D〇)在 2_0-3.8mm 範圍内。 4.依據申請專利範圍第1項之方法其十 ⑴流孔(22)分佈於非接觸轴承(3)之前端表面㈣上以 17 201024192 形成至少兩列(210,220,230,240,250)，其在軸承(3)使用 期間指向為水平地;以及 ⑻流孔(22)平均垂直間距與流孔平均水平間距(p)之 比值在0.5與1.0之間。 5.種非接觸軸承⑶，其使用於運送玻璃片（13)中，轴承 ， 具有多個流孔(22)之前端表面(20),前端表面(2〇)面對玻 璃片（13)以及流孔(22)射出氣體(4〇)朝向玻璃片（13)之主 要表面於使用轴承⑶期間，其中： (a) 流孔(22)分佈於前端表面(2〇)上以形成至少一列（ 21〇’22〇,230，240，250)，其雜承(3)制綱指向為水平 地;以及 (b) 流孔(22)具有平均水平間距p，其滿足下列關係: 40^P^75, 其中P單位為mm;以及 (c) 流孔具有平均尺寸D〇,其滿足下列關係： e 2.0^D〇^3.8, 其中D〇單位為mm。
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