TWI472491B - 玻璃強化爐、其工作方法及玻璃強化系統之操作方法 - Google Patents

Description

玻璃強化爐、其工作方法及玻璃強化系統之操作方法

本發明係有關一種強化設備，尤指一種具有自適性角度調整機構的玻璃強化爐、其工作方法及玻璃強化系統的操作方法。

普通玻璃因其耐衝擊強度低而容易破碎，且破碎後的玻璃會形成尖銳的邊緣，從而對人體或其他物件造成傷害。緣此，現在電子產品及建築物所使用的玻璃大多為強化玻璃(亦稱為安全玻璃)。

一般來說，強化玻璃是利用離子交換法以改變玻璃表面所含有的成分，並於冷卻時利用玻璃表面與內層的不同收縮力使內、外層之間產生很強的應力。據此，強化玻璃的耐衝擊強度可達一般玻璃的數倍(例如9至15倍)之多。

傳統玻璃鋼化爐，在高溫強化過程中，鋼化爐的零件和承載玻璃治具大多有些微的變形，導致後續玻璃於進行鋼化程序時會與地面產生傾斜角；再者，超薄玻璃在高溫強化的過程中，會因質量重力作用而產生翹曲形變(玻璃規格越大，重力作用也越大)，使平整度之變化更加明顯，從而影響建築物的美觀性與電子產品的良率。

有鑒於此，本發明人依據多年從事超薄玻璃之相關產品的製造開發及設計經驗，探討如何改善超薄玻璃強化後所產生的翹曲形變，在經無數次試作樣品及改良後，終於得到一種確具實用性之本發明。

本發明的主要目的在於提供一種玻璃強化爐及玻璃強化系統之操作方法，能夠通過控制玻璃與地面的角度以改善玻璃的翹曲度，從而提高產品良率。

根據本發明之一實施例，所述玻璃強化爐包括一爐體，用以容置一載有複數玻璃的載具；一底座，其活動地設置於該爐體內，用於放置該載有複數玻璃的載具；以及一角度調整模組，其連接於該底座的周緣，用於調整該底座相對於水平面的傾斜角度。

本發明另提供一種玻璃強化爐之工作方法，包括以下步驟：放置一載有複數玻璃的載具於該爐體的底座上；以及對該些玻璃進行強化作業，且過程中持續以連接於該底座周緣的角度調整模組調整該底座相對於水平面的傾斜角度。

本發明又提供一種玻璃強化系統之操作方法，包括以下步驟：首先，提供一玻璃強化爐，一鄰設於該玻璃強化爐的預熱冷卻爐及一設置於該玻璃強化爐及該預熱冷卻爐上方的懸吊裝置；接著，以該懸吊裝置將一載有複數待強化之玻璃的載具吊至該預熱冷卻爐的內部，並對該些玻璃進行預熱程序。

隨後，以該懸吊裝置將該載具及該些玻璃吊至該玻璃強化爐的內部，並對該些玻璃進行強化程序，過程中持續透過該角度調整模組控制該底座相對於水平面的傾斜角度；再來，以該懸吊裝置將該載具及該些玻璃吊出，並判斷該些玻璃是否滿足平整度的要求，若無則重複前一步驟，若有則執行下一步驟；及最後，以該懸吊裝置將該載具及該些 玻璃吊至預熱冷卻爐的內部，並對該些玻璃進行冷卻程序。

綜上所述，本發明之玻璃強化爐可通過角度調整模組控制底座相對於水平面的傾斜角度(即控制玻璃相對水平面的傾斜角度)，以解決玻璃翹曲的問題，使玻璃強化後的翹曲度能得到有效的改善。再者，本發明之玻璃強化系統之操作方法可藉由重複對該些玻璃進行強化程序，以測試出各種玻璃應用在所述玻璃強化爐時的最佳傾斜角度，從而使強化後的各種玻璃具有較佳的平整度。

請參閱圖1A及1B，其中圖1A顯示本發明第一實施例之玻璃強化爐之一操作狀態的側視示意圖，圖1B顯示本發明第一實施例之玻璃強化爐之另一操作狀態的側視示意圖。所述玻璃強化爐10適於容置一載有複數玻璃20的載具30，並對該些玻璃20進行強化作業，包括一爐體11、一底座12、一角度調整模組13及一萬向軸承14。

根據本發明之第一實施例，爐體11包含有一內膽111、一蓋設於內膽111的蓋體112、一設置於該內膽111外的一殼體113，內膽111外壁與殼體113之間設置有加熱組件及溫控裝置(如保溫棉等)；萬向軸承14的一側固設於爐體的底部，更具體地，固設於內膽111的底部，且萬向軸承14的另一側活動地連接於底座12，用意在於使底座12可放置載有複數玻璃20的載具30，並可帶動載具30一併作特定角度之旋轉動作，為便於後續說明，萬向軸承14連接於底座12的一側簡稱為活動側；角度調整模組13連接於底座12的周緣，用以調整底座12相對於水平面P的傾斜 角度θ。

在本具體實施例中，所述玻璃強化爐10為一直吊式玻璃強化爐，可方便容置一載具30於其內，且載具30內承載有複數垂直排列之待強化的玻璃20(承載多少玻璃需看載具和內膽的設計尺寸)。再者，玻璃強化爐10之內膽111存置有化學藥劑；載具30例如吊籃可分離地載置於懸吊裝置(圖未示)，並可藉由懸吊裝置將載具30吊至內膽111內部的底座12上，以對玻璃20進行強化作業。

請配合參閱圖2，所述角度調整模組13包括多個角度調整部件13A，其數量可依實際需求而有所調整，而在本實施例中，角度調整部件13A的數量為二。另外，底座12呈矩狀且具有兩相鄰的第一側邊121與另兩相鄰的第二側邊122；其中第一側邊121與爐體11的側壁面具有第一間距d1，第二側邊122則與爐體11的側壁面具有第二間距d2。

在本實施例中，第一間距d1需大於第二間距d2，適以使二角度調整部件13A可分別連接於底座12之第一側邊121，二角度調整部件13A的其中之一可控制底座12於第一方向(例如X方向)傾斜，而二角度調整部件13A的其中另一可控制底座12於第二方向(例如Y方向)傾斜。藉此，角度調整模組13能控制底座12相對於水平面P的傾斜角度θ。

復參閱圖1A及1B，以下將詳述每一角度調整部件13A的具體特徵。所述角度調整部件13A包括一動力機構131、一連接於動力機構131的作動機構132及一連接於作動機構132的連動機構133。

動力機構131固設於爐體11的外部且具有一動力輸入部1311及一可轉動地螺桿1312，其中動力輸入部1311係與螺桿1312相連接，以提供一第一方向轉動及一第二方向轉動的動力令螺桿1312進行轉動，如：順時針轉動及逆時針轉動。在本實施例中，動力輸入部1311可以是一減速電機，但不在此限；所述減速電機是指電機和減速機直聯的集成體，其中螺桿1312係連接於減速機；所述減速電機具有設計簡化、空間節省、使用壽命長、噪音低、扭矩和負載能力高等優點，不僅可以完成簡單驅動，還能夠實現複雜定位控制。

作動機構132固設於爐體11的外部且具有一支點結構1321及一可偏擺翹升動作的槓桿柄1322；其中槓桿柄1322的重心位置可活動地設置於支點結構1321上，且槓桿柄1322的一端係與螺桿1312相連接，以能經螺桿1312驅動而進行翹翹板運動。

連動機構133包括一萬向節1331及一連桿1332；其中萬向節1331固設於底座12的二第一側邊121的其中之一，連桿1332的一端可活動地連接於萬向節1331，而另一端突伸出蓋體112並連接於槓桿柄1322。在本實施例中，角度調整模組13的二萬向節1331係分別固設於底座12的二第一側邊121。

需說明的是，所述動力機構131的動力輸入部1311及作動機構132的支點結構1321可固設於爐體11的外部並接地(圖未示)；或者，所述兩者可固設於自爐體11延伸成型的支撐結構上(圖未示)。

在一較佳的實施態樣中，角度調整模組13的二萬向 節1331係分別固設於底座12的二第一側邊121的中央處，而萬向軸承14的活動側係連接於底座12的重心位置，以使連桿1332能更容易帶動底座12傾斜。

更詳細地說，所述矩狀之底座12具有兩相對的第一內角θ1和另兩相對的第二內角θ2；其中兩相對的第一內角θ1可定義出一第一對角線D1，而另兩相對的第二內角θ2可定義一第二對角線D2，第一對角線D1與第二對角線D2的交界處具有一中心點C，其係為底座12的重心位置，萬向軸承14的活動側即連接於底座12的中心點C處。

綜上所述，動力輸入部1311能夠提供動力令螺桿1312進行轉動以驅動槓桿柄1322偏擺翹升或下降，以帶動連桿1332往內膽111的底部的方向或蓋體112的方向位移，並藉萬向節1331與萬向軸承14控制底座12相對於水平面P的傾斜角度θ；較佳地，所述傾斜角度θ介於0至10度之間，能夠使玻璃20強化後的翹曲度能得到有效的改善，但所述傾斜角度θ並不以此為限，可根據玻璃的尺寸進行調整。

請參閱圖3A及3B以下將以浮法玻璃20’進行強化為實施例作說明。浮法玻璃20’包含一錫面21及一空氣面22，且在強化之前，已就各浮法玻璃20’的錫面21和空氣面22作區分並作統一朝向放入一載具內，並將該載具置於該底座12上。為便說明，圖3A及3B僅繪了單片的浮法玻璃20’及角度調整模組13等主要部件。當進行高溫化學強化離子交換的過程中(即玻璃中的納離子與化學溶液中的鉀離子交換的過程中)，由於浮法玻璃20’的空氣面22具備多孔性而導致空氣面22比錫面21的離子交換更活躍，因此 空氣面22的強度比錫面21的強度高、應力層更深，此時會造成浮法玻璃20’產生翹曲形變，且強化過程中各零件和治具的些微變形亦將加劇浮法玻璃20’的翹曲形變；此時角度調整模組13即可控制底座12相對於水平面P的傾斜角度θ，浮法玻璃20’亦將相對於水平面P產生傾斜，進而依靠浮法玻璃20’自身所受的重力作用改善翹曲形變，使強化後的浮法玻璃20’不致產生明顯的翹曲形變，以確保浮法玻璃20’的平整性。

請參閱圖1A、4及5，其中圖4為應用本發明第一實施例之玻璃強化爐的玻璃強化系統，圖5為所述玻璃強化系統之操作方法的流程示意圖。所述玻璃強化系統包括一玻璃強化爐10、一鄰設於玻璃強化爐10的預熱冷卻爐40及一設置於玻璃強化爐10及預熱冷卻爐40上方的懸吊裝置50。其中玻璃強化爐10的具體特徵可參考前述之內容，故在此不予贅述。

預熱冷卻爐40鄰設於玻璃強化爐10且包括一本體41、一活動蓋42、一外殼43，其中本體41上形成有一開口(未標示)，活動蓋42可前、後滑動以開啟或封閉開口，另外，本體41的外壁與外殼43之間設有加熱元件及溫控裝置(圖未示)，用於設定預熱冷卻爐40的溫度，使之執行預熱程序或冷卻程序；懸吊裝置50可活動地設置於玻璃強化爐10和預熱冷卻爐40的上方，用於將一載有複數待強化之玻璃20的載具30懸吊至玻璃強化爐10或預熱冷卻爐40的內部。強化爐10與預熱冷卻爐40的數量可依實際需要進行調整。再者，所述玻璃強化系統1之操作方法包括以下步驟： 首先，執行步驟S10，提供玻璃強化爐10、預熱冷卻爐40及懸吊裝置50，其中玻璃強化爐10和預熱冷卻爐40的具體特徵如上所述。接著，執行步驟S12，以懸吊裝置50將一載有複數待強化之玻璃20的載具30吊至預熱冷卻爐40的內部並關閉活動蓋42，且以預熱冷卻爐40對該些玻璃20執行預熱程序。

隨後，執行步驟S14，開啟活動蓋42，以懸吊裝置50將該載具30及該些玻璃20吊至玻璃強化爐10的內部並關閉蓋體112，以玻璃強化爐10對該些玻璃20進行強化程序，過程中持續透過角度調整模組13調整底座12相對於水平面P的傾斜角度θ。

為達上述之目的，動力輸入部1311具有一旋轉編碼器(圖未示)，而玻璃強化爐10設有一控制面板(圖未示)，其中旋轉編碼器與螺桿1312聯用，且控制面板電性連接於旋轉編碼器；據此，旋轉編碼器可將螺桿1312的旋轉位置或旋轉量轉換成訊號並回饋至控制面板，由於螺桿1312的旋轉位置或旋轉量可計算出對應的傾斜角度θ，因此操作者可經由控制面板以持續控制角度調整模組13。

再來，執行步驟S16，開啟蓋體112，以懸吊裝置50將該載具30及該些玻璃20吊出，並判斷該些玻璃20是否滿足平整度要求，若無則重複前一步驟，若有則執行下一步驟。最後，執行步驟S18，開啟蓋體112，以懸吊裝置50將該載具30及其玻璃20吊至預熱冷卻爐40的內部並關閉活動蓋42，且以預熱冷卻爐40對該些玻璃20進行冷卻程序。判斷玻璃20是否滿足平整度要求可通過人工檢驗，亦 可借由輔助取像系統作判斷。

如此即對該些玻璃20完成整套的預熱、強化及冷卻流程。值得一提的是，所述玻璃強化系統1之操作方法的步驟S14可被重複執行，藉以測試出各種類的玻璃20應用於本發明的玻璃強化爐10時的最佳傾斜角度θ，且後續重復生產過程即可以各種類的玻璃對應的最佳傾斜角度θ進行預設置；再者，透過重複執行步驟S14或預設置的最佳傾斜角度θ能讓強化後的各種玻璃20滿足平整度的要求，從而產品的良率。

〔第二實施例〕

請參閱圖6，其顯示本發明第二實施例之玻璃強化爐的俯視示意圖，並配合參閱圖1A及1B，本實施例的玻璃強化爐10與第一實施例的不同之處在於，為能於一次強化程序中強化更多的玻璃20，因此將爐體11和底座12的體積相對擴大，以放置更大型的載具30及更多的玻璃20；另外，角度調整模組13包括四組角度調整部件13A。

在本具體實施例中，四角度調整部件13A的其中之二同時連接於底座12的一第一側邊121，而四角度調整部件13A的其中另二同時連接於底座12的另一第一側邊121。據此，所述玻璃強化爐10能夠依產能需求而於一次強化程序中強化更多的玻璃20，並確保強化後之玻璃20的平整性。

綜上所述，相較於習知玻璃強化(鋼化)爐，本發明的玻璃強化爐具有下列優點：

1、本發明玻璃強化爐可通過角度調整模組控制底座相對於 水平面的傾斜角度(即控制玻璃相對地面的傾斜角度)，以解決玻璃翹曲度的問題，使玻璃強化後的翹曲度能得到徹底和有效的改善。

2、如上所述，本發明玻璃強化爐可改善浮法玻璃在高溫化學強化離子交換的過程中(即玻璃中的納離子與化學溶液中之鉀離子交換的過程中)，由於浮法玻璃之空氣面具備多孔性而導致空氣面比錫面的離子交換更活躍所造成的翹曲形變，從而確保浮法玻璃的平整性。

3、本發明玻璃強化系統的操作方法可藉由重複執行玻璃強化程序，以測試出各種類的玻璃應用於所述玻璃強化爐時的最佳傾斜角度；再者，透過重複執行玻璃強化程序，並利用角度調整模組控制底座相對於水平面的最佳傾斜角度，可使強化後的玻璃滿足平整度的要求，從而電子產品的良率。

以上所述者，僅為本發明一較佳實例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，故舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

1‧‧‧玻璃強化系統

10‧‧‧玻璃強化爐

11‧‧‧爐體

111‧‧‧內膽

112‧‧‧蓋體

113‧‧‧殼體

12‧‧‧底座

121‧‧‧第一側邊

122‧‧‧第二側邊

13‧‧‧角度調整模組

13A‧‧‧角度調整部件

131‧‧‧動力機構

1311‧‧‧動力輸入部

1312‧‧‧螺桿

132‧‧‧作動機構

1321‧‧‧支點結構

1322‧‧‧槓桿柄

133‧‧‧連動機構

20‧‧‧玻璃

20’‧‧‧浮法玻璃

21‧‧‧錫面

22‧‧‧空氣面

30‧‧‧載具

40‧‧‧預熱冷卻爐

41‧‧‧本體

42‧‧‧活動蓋

43‧‧‧外殼

50‧‧‧懸吊裝置

d1、d2‧‧‧間距

θ‧‧‧傾斜角度

θ1‧‧‧第一角度

θ2‧‧‧第二角度

C‧‧‧中心點

D1‧‧‧第一對角線

D2‧‧‧第二對角線

1331‧‧‧萬向節

1332‧‧‧連桿

14‧‧‧萬向軸承

P‧‧‧水平面

圖1A為本發明之第一實施例之玻璃強化爐之一操作狀態之側視示意圖；圖1B為本發明之第一實施例之玻璃強化爐之另一操作狀態之側視示意圖；圖2為本發明之第一實施例之玻璃強化爐之俯視示意圖；圖3A為本發明之變化實施例之玻璃強化爐之一操作狀態 之側視示意圖；圖3B為本發明之變化實施例之玻璃強化爐之另一操作狀態之側視示意圖；圖4為本發明之玻璃強化系統之操作示意圖；圖5為本發明之玻璃強化系統之操作流程圖；以及圖6為本發明之第二實施例之玻璃強化爐之俯視示意圖。

10‧‧‧玻璃強化爐

11‧‧‧爐體

111‧‧‧內膽

112‧‧‧蓋體

113‧‧‧殼體

12‧‧‧底座

13‧‧‧角度調整模組

13A‧‧‧角度調整部件

131‧‧‧動力機構

1311‧‧‧動力輸入部

1312‧‧‧螺桿

132‧‧‧作動機構

1321‧‧‧支點結構

1322‧‧‧槓桿柄

133‧‧‧連動機構

1331‧‧‧萬向節

1332‧‧‧連桿

14‧‧‧萬向軸承

20‧‧‧玻璃

30‧‧‧載具

Claims (16)

1. 一種玻璃強化爐，所述玻璃強化爐包括：一爐體，用以容置一載有複數玻璃的載具；一底座，其活動地設置於該爐體內，用於放置該載有複數玻璃的載具；以及一角度調整模組，其連接於該底座的周緣，用於調整該底座相對於水平面的傾斜角度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之玻璃強化爐，更包括一萬向軸承，其一側固設於該爐體的底部且另一側活動地連接於該底座。
3. 如申請專利範圍第2項所述之玻璃強化爐，其中該爐體具有一內膽、一蓋設於該內膽的蓋體、以及一設置於該內膽外的殼體；該萬向軸承之一側固設於該內膽的底部，且另一側活動地連接於該底座。
4. 如申請專利範圍第3項所述之玻璃強化爐，所述內膽外壁與所述殼體之間設置有加熱組件及溫控裝置。
5. 如申請專利範圍第1項所述之玻璃強化爐，其中該角度調整模組包括二角度調整部件，該底座呈矩狀且具有相鄰的兩側邊，該二角度調整部件分別連接於該底座的相鄰的兩側邊。
6. 如申請專利範圍第5項所述之玻璃強化爐，其中該角度調整模組的每一角度調整部件包括一動力機構、一作動機構及一連動機構，該動力機構設置於該爐體的外部且具有一可轉動的螺桿，該作動機構設置於該爐體的外部且具有一可偏擺翹升動作的槓桿柄，該槓桿柄的一端連接於該螺桿，該連動機構的一端活動地連接於該底座，該 連動機構的另一端連接於該槓桿柄的另一端。
7. 如申請專利範圍第6項所述之玻璃強化爐，其中該角度調整模組的每一動力機構更包括一動力輸入部，該動力輸入部與該螺桿相連接。
8. 如申請專利範圍第7項所述之玻璃強化爐，其中該動力輸入部具有一旋轉編碼器，且該旋轉編碼器與一控制面板電性連接。
9. 如申請專利範圍第6項所述之玻璃強化爐，其中該角度調整模組的每一作動機構更包括一支點結構，該槓桿柄可活動地設置於該支點結構上。
10. 如申請專利範圍第6項所述之玻璃強化爐，其中該角度調整模組的每一連動機構包括一萬向節及一連桿，該連桿的一端可活動地連接該萬向節，該連桿的另一端突伸出該蓋體且連接該槓桿柄，該角度調整模組的二萬向節分別固設於該底座的相鄰的兩側邊。
11. 如申請專利範圍第10項所述之玻璃強化爐，其中該角度調整模組的二萬向節分別固設於該底座的相鄰的兩側邊的中央處。
12. 如申請專利範圍第1項所述之玻璃強化爐，其中該傾斜角度介於1至10度之間。
13. 一種如申請專利範圍第1項所述之玻璃強化爐之工作方法，包括以下之步驟：放置一載有複數玻璃的載具於該爐體的底座上；以及對該些玻璃進行強化作業，過程中持續以連接於該底座周緣的角度調整模組調整該底座相對於水平面的傾斜角度。
14. 如申請專利範圍第13項所述之玻璃強化爐之工作方法，其中該角度調整模組包括二角度調整部件，該底座呈矩狀且具有相鄰的兩側邊，該二角度調整部件分別連接於該底座的相鄰的兩側邊，每一角度調整部件包括一動力機構、一作動機構及一連動機構，該動力機構設置於該爐體的外部且具有一可轉動的螺桿，該作動機構設置於該爐體的外部且具有一槓桿柄，該槓桿柄的一端連接於該螺桿，該連動機構的一端活動地連接於該底座，該連動機構的另一端突連接於該槓桿柄的另一端，其中該動力機構通過該螺桿驅動該槓桿柄偏擺翹升或下降，以帶動該連動機構運動，進而調整該底座相對於水平面的傾斜角度。
15. 如申請專利範圍第14項所述之玻璃強化爐之工作方法，其中該角度調整模組的每一作動機構更包括一支點結構，該槓桿柄可活動地設置於該支點結構上，以進行翹翹板運動。
16. 一種玻璃強化系統之操作方法，包括以下之步驟：提供一如申請專利範圍第1項所述之玻璃強化爐、一鄰設於該玻璃強化爐的預熱冷卻爐及一設置於該玻璃強化爐及該預熱冷卻爐上方的懸吊裝置；以該懸吊裝置將一載有複數待強化之玻璃的載具吊至該預熱冷卻爐的內部，並對該些玻璃進行預熱程序；以該懸吊裝置將該載具及該些玻璃吊至該玻璃強化爐的內部，並對該些玻璃執行強化程序，過程中持續透過該角度調整模組控制該底座相對於水平面的傾斜角度；以該懸吊裝置將該載具及該些玻璃吊出，並判斷該些玻 璃是否滿足平整度的要求，若無則重複前一步驟，若有則執行下一步驟；以及以該懸吊裝置將該載具及該些玻璃吊至該預熱冷卻爐的內部，並對該些玻璃進行冷卻程序。