TWI651285B - 用於固定及保持玻璃製品的設備 - Google Patents

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TWI651285B TW104125683A TW104125683A TWI651285B TW I651285 B TWI651285 B TW I651285B TW 104125683 A TW104125683 A TW 104125683A TW 104125683 A TW104125683 A TW 104125683A TW I651285 B TWI651285 B TW I651285B
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    • C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
    • C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
    • C03C21/002—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions to perform ion-exchange between alkali ions
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Abstract

根據本文所述的一或多個實施例，一種設備可在處理期間固定及保持玻璃製品。該設備可包含一基底框架，該基底框架包含一底部支撐板及定位於底部支撐板上的複數個器皿夾持器。複數個器皿夾持器之每一器皿夾持器可包含複數個保留主體，該等複數個保留主體由線材段形成並在該等複數個保留主體之間界定器皿接收體積。每一保留主體可包含基底連接桿部、支座段、主體段、保留段及杠桿段中之一或多者。保留主體之支座段可形成器皿支座，該器皿支座定位於底部支撐板之上並大體平行於底部支撐板。根據另一實施例，一種總成可包含複數個卡槽設備。

Description

用於固定及保持玻璃製品的設備 相關申請案之交互參照
本申請案主張提交於2015年1月23日的標題為「Apparatus for Holding and Retaining Glass Articles」的美國臨時專利申請案第62/106,969號之優先權，該臨時專利申請案之全部內容以引用之方式併入本文中。
本說明書總體上係關於用於在處理期間固定玻璃製品的設備，且更具體而言，係關於用於在離子交換處理期間固定玻璃製品的卡槽設備。
歷史上，玻璃已因其氣密性、光學透明度及相對於其他材料的極佳化學穩定性而用作用於許多應用的較佳材料，該等應用包括食品飲料包裝、醫藥包裝、廚房及實驗室玻璃器皿以及窗口或其他結構特徵。
然而，對於許多應用而言，玻璃之使用受限於玻璃之機械效能。詳言之，玻璃斷裂為所關心的問題，尤其在食品包裝、飲料包裝及醫藥包裝領域中。斷裂可在食品、飲料及醫藥包裝工業中導致高成本，因為例如，填充管線之內的斷裂可需要丟棄相鄰未受損容器，因為該等相 鄰未受損容器可含有來自受損容器的碎片。斷裂亦可需要使填充管線減慢或停止，這使產品收得率降低。此外，非災難性斷裂(亦即，玻璃產生裂紋但不斷裂之情況)可導致玻璃包裝或容器之內容丟失其無菌性，這繼而可導致成本高的產品召回。
玻璃斷裂之一個根本原因係瑕疵在處理玻璃時及/或在後續填充期間引入玻璃之表面中。此等瑕疵可自各種來源引入玻璃之表面中，該等來源包括相鄰玻璃器皿件之間的接觸及玻璃與諸如操縱及/或填充儀器的儀器之間的接觸。若不重視來源，則此等瑕疵之存在可最終導致玻璃斷裂。
因此，需要替代性設備來用於在處理期間固定玻璃製品以減輕玻璃斷裂。
根據一個實施例，一種設備可在處理期間固定及保持玻璃製品。該設備可包含基底框架，該基底框架包含底部支撐板及定位於底部支撐板上的複數個器皿夾持器。複數個器皿夾持器中之每一器皿夾持器可包含複數個保留主體，該等複數個保留主體由線材段形成並在該等複數個保留主體之間界定器皿接收體積。每一保留主體可包含下者中之一或多者：基底連接桿部，其與底部支撐板接合；支座段，其與基底連接桿部鄰接，並定位於底部支撐板上方並大體平行於底部支撐板；主體段，其耦接至支座段並延伸遠離底部支撐板；保留段，其耦接至主體段；以 及杠桿段，其耦接至保留段。保留主體之支座段可形成器皿支座，該器皿支座定位於底部支撐板之上並大體平行於底部支撐板。
在另一實施例中，一種總成可固定及保持玻璃製品。該總成可包含複數個卡槽設備。卡槽設備中之每一者可包含基底框架，該基底框架包含底部支撐板及定位於底部支撐板上的複數個器皿夾持器。複數個器皿夾持器之每一器皿夾持器可包含複數個保留主體，該等複數個保留主體由線材段形成並在該等複數個保留主體之間界定器皿接收體積。每一保留主體可包含：基底連接桿部，其與底部支撐板接合；支座段，其與基底連接桿部鄰接，並定位於底部支撐板上方並大體平行於底部支撐板；主體段，其耦接至支座段並延伸遠離底部支撐板；保留段，其耦接至主體段；以及杠桿段，其耦接至保留段。保留主體之支座段可形成器皿支座，該器皿支座定位於底部支撐板之上並大體平行於底部支撐板。
本文所述的用於固定及保持玻璃製品的設備之其他特徵及優勢將在以下詳述中闡述，且在部分程度上，熟習此項技術者將根據該描述而容易明白該等特徵及優勢，或藉由實踐本文(包括後續實施方式、發明申請專利範圍以及隨附圖式)所述的實施例來認識該等特徵及優勢。
應理解，前述的一般描述及以下詳述描述各種實施例，且意欲提供用於理解所請求標的之性質及特徵的 概述或框架。隨附圖式係納入來提供對各種實施例的進一步理解，且併入本說明書中並構成本說明書之一部分。圖式例示本文所述的各種實施例，且與說明書一起用於解釋所請求標的之原理及操作。
F‧‧‧箭頭字母
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
Z‧‧‧方向
+Z‧‧‧方向
-Z‧‧‧方向
100‧‧‧卡槽設備/第一卡槽設備
101‧‧‧卡槽設備/第二卡槽設備/下卡槽設備
102‧‧‧基底框架
104‧‧‧側面構件
106‧‧‧側面構件
108‧‧‧側面構件
110‧‧‧側面構件
112‧‧‧底部支撐板
114‧‧‧堆疊組件
116‧‧‧接收構件
118‧‧‧突片
120‧‧‧器皿夾持器
122‧‧‧保留主體
124‧‧‧基底連接桿部
125‧‧‧器皿接收體積
126‧‧‧支座段
128‧‧‧下段
130‧‧‧杠桿段
132‧‧‧保留段
134‧‧‧連接段
135‧‧‧主體段
136‧‧‧保留主體對
500‧‧‧製程流程圖
502‧‧‧步驟
504‧‧‧步驟
506‧‧‧步驟
508‧‧‧步驟
510‧‧‧步驟
512‧‧‧步驟
514‧‧‧步驟
516‧‧‧步驟
518‧‧‧步驟
520‧‧‧步驟
602‧‧‧卡槽裝載機
606‧‧‧運送帶
608‧‧‧卡匣
610‧‧‧卡匣裝載機
612‧‧‧卡匣移送裝置
614‧‧‧離子交換貯槽
616‧‧‧熔融鹽浴
618‧‧‧清洗貯槽
622‧‧‧噴嘴
624‧‧‧去離子水
900‧‧‧玻璃製品
902‧‧‧主體區段
904‧‧‧頸部區段
906‧‧‧開口
908‧‧‧軸環
912‧‧‧曲面區域
914‧‧‧底部區段
916‧‧‧側壁
918‧‧‧底部邊緣
1000‧‧‧玻璃管存料
第1圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之裝載有玻璃製品的卡槽設備之透視圖；第2圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之裝載有玻璃製品的堆疊卡槽設備之透視圖；第3圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之玻璃製品之橫截面視圖；第4圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之處於卸載狀態中的器皿夾持器之透視圖；第5圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之處於裝載狀態中的器皿夾持器之透視圖；第6A圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之處於保持位置中的器皿夾持器之透視側視圖；第6B圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之處於開放位置中的器皿夾持器之透視側視圖； 第7圖係根據本文所示及所述的一或多個實施例之用於利用卡槽設備來離子交換加強玻璃製品之方法的流程圖；以及第8圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之第7圖之流程圖的方法步驟。
現將詳細參考用於在處理期間固定及保持玻璃製品的卡槽設備之實施例，該等實施例之實例例示在隨附圖式中。在任何可能的情況下，整個圖式中將使用相同元件符號來指代相同或相似部件。第1圖示意性描繪用於在處理期間固定及保持玻璃製品的設備之一個實施例。卡槽設備一般包含基底框架，該基底框架包含底部支撐板及定位於底部支撐板上的複數個器皿夾持器。複數個器皿夾持器中之每一器皿夾持器可包含複數個保留主體，該等複數個保留主體由線材段形成並在該等複數個保留主體之間界定器皿接收體積。在一些實施例中，每一保留主體可包含下者中之一或多者：基底連接桿部，其與底部支撐板接合；支座段，其與基底連接桿部鄰接，且定位於底部支撐板上方並大體平行於底部支撐板；主體段，其耦接至支座段並延伸遠離底部支撐板；保留段，其耦接至主體段；及/或杠桿段，其耦接至保留段。保留主體之支座段可形成器皿支座，該器皿支座定位於底部支撐板之上並大體平行於底部支撐板。
將具體參考隨附圖式在本文中進一步詳述用於在處理期間固定及保持玻璃製品的設備之各種實施例。
如本文所述，在處理及/或填充期間的玻璃製品之斷裂係產品損耗之源，並可導致製程無效率並增加成本。加強玻璃製品可幫助減輕斷裂。可使用包括化學回火及熱回火的各種技術來加強玻璃製品。例如，化學回火可用來通過將一層壓縮應力引入玻璃製品之表面中來加強玻璃製品。藉由將玻璃製品浸沒在熔融鹽浴中而引入壓縮應力。當來自玻璃的離子由來自熔融鹽之相對較大離子取代時，壓縮應力在玻璃之表面中誘發。在化學回火期間，可機械操控諸如玻璃容器的玻璃製品來填充及清空玻璃製品中的熔融鹽。
雖然化學回火改良玻璃製品之強度，但在加強製程期間機械操控玻璃製品可將瑕疵引入玻璃之表面中。例如，特別當玻璃製品及固定物最初浸沒在熔融鹽浴之中時及/或當將固定物及玻璃製品自熔融鹽浴抽出並旋轉以清空玻璃製品中之熔融鹽時，玻璃製品與用來在處理期間保持玻璃製品的固定物之間的接觸可將瑕疵引入玻璃中。具體而言，當玻璃製品浸沒時，其可具有浮力並因此相對於固定物而得以向上推進。此外，在離子交換製程完成之後，將固定物及玻璃器皿自熔融鹽浴抽出並將固定物旋轉以清空玻璃器皿中之含有在玻璃器皿之內部體積內的熔融鹽。當固定物旋轉時，玻璃器皿可突然與固定物 碰撞。玻璃器皿與固定物之間的此鈍力影響可將瑕疵引入玻璃之表面中。
大多數情況下，瑕疵很淺且包含在該玻璃中所誘發的表面壓縮應力之層內。此表面壓縮應力防止瑕疵變為裂紋。然而，在極個別情況下，瑕疵可延伸穿過表面壓縮應力之層，這可導致玻璃製品之斷裂。
此外，用來在離子交換處理期間固定及保持玻璃製品的固定物通常由金屬材料形成以便能夠承受熔融鹽浴之高溫。此類固定物可具有大的熱質量，該大的熱質量可藉由改變熔融鹽浴之溫度而不利影響離子交換製程。固定物亦趨向於具有大的表面區域，該大的表面區域增加固定物與熔融鹽之間的接觸，這可導致來自熔融鹽的離子擴散進入固定物中，降低製程效能。
本文所述的用於在處理期間固定及保持玻璃製品的卡槽設備減輕將瑕疵引入保持在該等卡槽設備中的玻璃製品中。本文所述的卡槽設備亦具有相對低的熱質量及表面區域，該相對低的熱質量及表面區域在卡槽設備用來藉由離子交換來有助於加強含有在該等卡槽設備中的玻璃製品時減輕離子交換效能之劣化。
現參考第1圖，其示意性描繪用於在處理期間固定及保持玻璃製品900的卡槽設備100之一個實施例。卡槽設備100一般包括基底框架102，其中複數個器皿夾持器120附著至基底框架102。器皿夾持器120大體界定器皿接收體積125，其中諸如玻璃容器的玻璃製品 900可在處理期間接收並保持在器皿接收體積125中。基底框架102一般由能夠承受高溫之材料形成，該等高溫諸如在離子交換製程期間在熔融鹽浴中所經歷的溫度。在本文所述的實施例中，基底框架102係由金屬材料形成，該金屬材料諸如在受鹽浴接觸時抗腐蝕的不銹鋼或其他相似金屬或金屬合金。
基底框架102一般包括底部支撐板112並亦可包括側面構件104、106、108、110。底部支撐板112可為托盤形狀(諸如第1圖所示大體矩形)並支撐自底部支撐板112之頂部表面延伸的複數個器皿夾持器120。側面構件104、106、108、110可位於基底框架102之邊緣上。例如，對於第1圖所示矩形形狀底部支撐板112而言，側面構件104及106在長度方向(亦即，第1圖所描繪坐標軸之+/-Y方向)上與彼此相對，且側面構件108、110在寬度方向(亦即，第1圖所描繪坐標軸之+/-X軸方向)上與彼此相對。側面構件104、106、108、110大體在底部支撐板112之上延伸。例如，在一些實施例中，側面構件104、106、108、110可大體垂直於底部支撐板112。然而，應理解，側面構件104、106、108、110不需要垂直於底部支撐板112。例如，側面構件104、106、108、110可相對於底部支撐板112而具有小於或大於90度之角度，只要側面構件104、106、108、110大體在底部支撐板112之上延伸(亦即，第1圖所描繪坐標軸之+Z方向)。使用包括而不限於機械緊固件、熔接或類 似方式之習知緊固技術可將側面構件104、106、108、110與底部支撐板112形成為一體或附接至底部支撐板112。
現在參考第1及2圖，在本文所述的實施例中，側面構件104、106、108、110中之一或多者可具有堆疊組件114，該等堆疊組件114允許兩個或兩個以上卡槽設備100堆疊在彼此之上。例如，在第1及2圖中，堆疊組件114自側面構件108、110之頂部及底部突出。堆疊組件114可各包含接收構件116及突片118。在第1及2圖所示實施例中，突片118自側面構件108、110之下部突出，且接收構件116自側面構件108及110之上部突出。第一卡槽設備100之突片118可插入第二、下卡槽設備101之接收構件116中。例如，突片118向-Z方向突出並由下卡槽設備101之接收構件116接收，其中接收構件相對於下卡槽設備101而沿+Z方向突出。突片118及接收構件116可經協同佈置以提供用於支撐兩個或兩個以上卡槽設備100、101之堆疊。在此種堆疊組態中，兩個卡槽設備100、101可藉由開放空間分隔，以使得下卡槽設備101之器皿夾持器120的頂部不接觸到上卡槽設備100之底部支撐板112。
側面構件104、106、108、110可允許諸如熔融鹽的處理液體自離子交換浴自由流動至直接接觸到緊固在卡槽設備100中之玻璃製品900。例如，側面構件104、106、108、110可具有之高度小於玻璃製品900 之高度，或在側面構件104、106、108、110中可存在孔徑。
在一個實施例中，每一器皿夾持器120可成形及經調整尺寸以牢固地保持成形為小瓶之玻璃製品900。在此種實施例中，如第3圖所示，玻璃製品900可一般包括：主體區段902；頸部區段904，其位於主體區段902之上；以及開口906。主體區段902利用底部區段914及側壁916大體上圍繞玻璃製品900之內部體積910。頸部區段904一般使主體區段902與開口906連接。開口906可由軸環908圍繞。主體區段902可具有曲面底部邊緣918及相鄰於頸部區段904之曲面區域912。一般而言，頸部區段904、主體區段902及軸環908可具有大體環形形狀橫截面並各包含外部直徑。在一個實施例中，軸環之直徑(dc)大於頸部區段之直徑(dn)，且主體區段之直徑(db)大於軸環之直徑(dc)。雖然本文所述的卡槽設備之一些實施例適合於保持小瓶形狀玻璃製品，但應理解，本文所思及之其他實施例亦適合於保持玻璃製品，該等其他實施例諸如具有多種形狀之容器。
現參考第4及5圖，器皿夾持器120各包括保留主體122，該等保留主體122經定位來界定其中可接收玻璃製品900之器皿接收體積125。保留主體122係定位於器皿接收體積125之相對側上的離散獨立結構，以使得可將保留主體122定位在定位於器皿接收體積125中的玻璃製品900之任一側面上，據此將玻璃製品900緊固在 器皿接收體積125中。在本文所述的實施例中，保留主體122係由成形線材段形成。如本文所使用「線材段」係描述保留主體122之形狀，而不對線材段之材料進行限制。自線材段形成保留主體122減少卡槽設備100中的材料之總量，這繼而減少卡槽設備100之熱質量及表面區域，據此改良離子交換效能。此外，自一或多個線材段形成保留主體122產生籃狀開放結構，該結構允許來自熔融鹽浴之熔融鹽在將卡槽設備100浸沒時容易與玻璃製品之全部表面相互作用，同時亦允許卡槽設備100在自熔融鹽浴抽出之後容易排放熔融鹽。
在本文所述的實施例中，保留主體122係由線材存料形成，該線材存料不含有可將瑕疵引入玻璃中的拐角及/或邊緣。詳言之，保留主體122係由線材存料形成，該線材存料在徑向橫截面中大體上為環形或卵形。雖然各種直徑的線材存料可用來形成保留主體122，但線材存料之直徑一般小於約5mm，諸如小於約2.5mm，小於約2.0mm，小於約1.3mm或甚至小於或等於約1mm。在本文所述的實施例中，器皿夾持器120係由適於在高溫下使用的線材存料形成。例如，器皿夾持器120可以但不僅限於由英高鎳(Inconel)、赫史特合金(Hastelloy)及其他相關鎳蒙克合金、各種等級的高溫/腐蝕環境相容鋼合金或其他相似材料形成，該等材料可以線材或薄條帶形態利用且對熔融鹽浴環境不敏感或展示出受限靈敏度，且該等材料能夠在重複熱循環之後保持彈簧回火性 質。在本文所述的實施例中，使用電腦數字控制(computer-numeric-control；CNC)線材彎曲機或用於將線材存料成型為所需形狀之相似設備來將線材存料成型為所需形狀。可通過包括對薄片材存料進行衝壓加工及使用成型模具之製程來達成相似幾何形狀，以便形成持留體積。
一般而言，保留主體122經定位來形成器皿接收體積125，其中玻璃製品900可在處理期間牢固地定位於器皿接收體積125中。在一個實施例中，如第4圖所示，每一保留主體122包括基底連接桿部124、支座段126、主體段135、保留段132、下段128及杠桿段130。保留主體122可利用諸如環形線材段之連接段134而附接至其他保留主體122。兩個保留主體122可經由連接段134而附接，形成保留主體對136。
如第4及5圖所示，保留主體122附接至彼此以形成保留主體對136。在一個實施例中，每一器皿夾持器120包含四個保留主體122，該四個保留主體122經佈置成兩個保留主體對136，其中保留主體對136彼此線性對稱。連接段134將保留主體122緊固至彼此，其中在一個實施例中，兩個附接的保留主體122及連接段134自單一線材段而形成為整體。保留主體對136可定位於器皿接收體積125之相對側上，其中玻璃製品900可固定於該器皿接收體積125中。應理解，本文所述的器皿夾持器120不限於彼等包含連接的保留主體122之器皿夾持器 120。另外，在其他實施例中，可利用附接或未附接至彼此的各種數量的保留主體122。
現在參考第3至5圖，基底連接桿部124可定位成靠近固定玻璃製品900之底部區段914。基底連接桿部124可支撐保留主體122之其他部分並可附著至基底框架102，以使得該基底連接桿部124與底部支撐板112接合。基底連接桿部124一般可發源自底部支撐板112、器皿接收體積125之下方。在一個實施例中，基底連接桿部124與底部支撐板112形成約90°。
基底連接桿部124附接至支座段126。支座段126可與基底連接桿部124鄰接，且定位於底部支撐板112上方並大體平行於底部支撐板112。因而，支座段126可與底部支撐板112間隔分開。支座段126大體形成器皿支座，其定位於底部支撐板112之上並大體平行於底部支撐板112。器皿支座可界定器皿接收體積125之底部。底部支撐基部之間的空間可足以允許流體在固定玻璃製品900下方流動，以使得固定在器皿接收體積125中的玻璃製品之底部區段914可受流體接觸。在一個實施例中，相鄰保留主體122之支座段126為互相平行，以使得它們形成平坦表面。
支座段126可附接至保留主體122之下段128。下段128可經成形以在器皿接收體積125中形成突出區域。器皿接收體積之由下段封閉的直徑可大於器皿接收體積之由主體段封閉的直徑。例如，下段128可相對於 器皿接收體積125而為凸狀形狀。下段128可經成形以使得其避免與固定在器皿接收體積125中的玻璃製品900之底部邊緣918接觸。可能需要避免器皿夾持器120與玻璃製品900之底部邊緣918的接觸，因為在底部邊緣918處的可由與器皿夾持器120在該區域中接觸所導致的刮痕或其他損壞相對於玻璃製品900之其他區域可為不合需要的，因為玻璃製品900之底部邊緣918可為在豎向壓力施加至玻璃製品900時具有高應力之區域。然而，在一些實施例中，支座段126可直接耦接至主體段135。
下段128可附接至保留主體122之主體段135。主體段135可延伸遠離底部支撐板112，且在一個實施例中，可大體垂直於底部支撐板112。如第5圖所示，主體段135可大體上成筆直且其輪廓配合固定在器皿接收體積125中的玻璃製品900之側壁916。主體段135可形成籃狀或籠狀組態，該組態抑制玻璃製品900在由X-Y平面方向界定之水平方向上運動。
主體段135附接至保留主體122之保留段132。保留段132可一般經成形以在器皿接收體積125中形成凹入區域。器皿接收體積之由保留段132封閉的直徑可小於器皿接收體積之由主體段135封閉的直徑。例如，凹入區域可相對於固定在器皿接收體積125中的玻璃製品900而凹入。保留段132可相對於器皿接收體積125而為凹狀形狀。例如，保留段132之輪廓可符合頸部區段904及位於固定玻璃製品900之主體區段902頂部處的 曲面區域912。每一保留主體122之保留段132之間的距離可大於固定玻璃製品900之頸部區段904的直徑。因而，玻璃製品900藉由器皿夾持器120而緊固在器皿接收體積125中，以使得玻璃製品900在由Z軸方向界定的垂直移動方面受限。例如，當將玻璃製品900相對於其在第5圖中之位置而倒置時，保留段132將接觸玻璃製品900之主體區段902之曲面區域912且玻璃製品900將被保持在器皿接收體積125中。
保留段132可耦接至杠桿段130。杠桿區段可一般延伸遠離底部支撐板112，且相對保留主體122之杠桿段130可遠離彼此延伸。任何兩個杠桿段130可藉由連接段134連接以形成保留主體對136。
現在參考第6A及6B圖，器皿夾持器120可在開放位置(如第6B圖所示)與保持位置(如第6A圖所示)之間過渡。在開放位置中，器皿接收體積125增加且玻璃製品900可自由移進及移出器皿夾持器120。在保持位置中，器皿接收體積125減小且玻璃製品900由器皿夾持器120牢固地固定，如上所述。例如，當器皿夾持器120處於保持位置中時，相對保留主體122之保留段132之間的距離小於固定玻璃製品900之主體區段902的直徑。因而，玻璃製品900由器皿夾持器120緊固，以使得玻璃製品900在垂直移動方面受限。然而，當處於開放位置中時，相對保留主體122之保留段132之間的距離大於固定玻璃製品900之主體區段902的直徑。因此，在開放位置 中，玻璃製品900相對於向上垂直移動(Z方向)而未經緊固。
在一個實施例中，器皿夾持器120之形狀可經由向下垂直施加力(在第6B圖中由箭頭字母「F」所描繪)而允許開放位置與保持位置之間的過渡。在此種組態中，保留主體122可由能夠在向下力施加至其處時彈性變形的材料構成。因而，器皿夾持器120可在向下力施加至保留主體122時移動至開放狀態。器皿夾持器可在力釋放時自然移動回到保持位置。在另一實施例中，器皿夾持器120可自然偏置處於開放狀態並可在力作用於器皿夾持器120上時移動至保持狀態。例如，定位於器皿夾持器之上的卡槽設備100之構件在器皿夾持器120上接觸該器皿夾持器120可將器皿夾持器120移動至保持位置中。例如，在一個實施例中，可用工具來打開器皿夾持器120中之一或多者。該工具可包含機械閂鎖元件，該等機械閂鎖元件將工具以與器皿夾持器120之陣列精確對準之方式緊固至卡槽設備100。在閂鎖就位時，每一工具具有楔狀特徵件，該等楔狀特徵件接觸杠桿段130並迫使杠桿段130分開，該分開之程度為使得保留段132經定位來足夠遠離彼此以允許玻璃製品900之間隙。
在一個實施例中，保留主體122之位於保留段132之上的杠桿段130相對於主體段135而非平行。位於器皿夾持器120之頂部附近的此「對角線」形狀杠桿段130允許向下力F轉化為打開保留主體122之移動，其中 保留主體122之保留段132互相移開以允許固定在器皿接收體積125中的玻璃製品900之主體區段902自由經過保留段132。彈性變形可出現在保留主體122之下段128處。例如，下段128之形狀可允許彈性變形，該彈性變形在向下力施加至連接段134時允許保留段132之水平移動(在Y軸之方向上)。
現在共同參考第1、2、7及8圖，玻璃製品900可於固定在卡槽設備100之器皿夾持器120中之同時藉由離子交換加強。第7圖含有用於藉由離子交換來加強玻璃製品900的方法之製程流程圖500，且第8圖示意性描繪該流程圖所述製程。在第一步驟502中，使用習知成形及成型技術將由可離子交換玻璃組成物形成的玻璃管存料1000最初成形為玻璃製品900(尤其為所描繪實施例中的玻璃小瓶)。在步驟504中，使用機械卡槽裝載機602將玻璃製品900裝載至卡槽設備100中。卡槽裝載機602可為機械抓取裝置，諸如卡鉗或類似物，該機械抓取裝置能夠一次抓取多個玻璃製品900。替代地，抓取裝置可使用真空系統來抓取玻璃製品900。卡槽裝載機602可耦接至機器人臂或能夠將卡槽裝載機602相對於玻璃製品900及卡槽設備100而進行定位的其他類似裝置。卡槽裝載機602將個別玻璃製品900定位於每一器皿夾持器120之器皿接收體積125中。可操作卡槽裝載機602以施加向下力，以便將器皿夾持器120移至開放組態中以用於裝載。
在下一步驟506中，使用諸如運送帶606、高架起重機或類似物的機械運送器將裝載有玻璃製品900之卡槽設備100移送至卡匣裝載區域。其後，在步驟508中，將複數個卡槽設備100(描繪出一個)裝載至卡匣608中。雖然第8圖僅描繪一個卡槽設備100，但應瞭解，卡匣608經構造以固定複數個卡槽設備100，以使得可同時處理大量玻璃製品900。使用卡匣裝載機610將每一卡槽設備100定位於卡匣608中。卡匣裝載機610可為諸如卡鉗或類似物的機械抓取裝置，該機械抓取裝置能夠每次抓取一或多個卡槽設備100。替代地，抓取裝置可使用真空系統來抓取卡槽設備100。卡匣裝載機610可耦接至機器人臂或能夠將卡匣裝載機610相對於卡匣608及卡槽設備100而進行定位的其他類似裝置。
在下一步驟510中，將含有卡槽設備100及玻璃製品900之卡匣608移送至離子交換平臺並裝載至離子交換貯槽614中以有助於化學強化玻璃製品900。使用卡匣移送裝置612將卡匣608移送至離子交換平臺。卡匣移送裝置612可為諸如卡鉗或類似物的機械抓取裝置，該機械抓取裝置能夠抓取卡匣608。替代地，抓取裝置可使用真空系統來抓取卡匣608。可使用諸如高架起重機或類似物的頂上軌道系統將卡匣移送裝置612及附接的卡匣608自卡匣裝載區域自動運送至離子交換平臺。替代地，可使用機器人臂將卡匣移送裝置612及附接的卡匣608自卡匣裝載區域運送至離子交換平臺。在另一實施例中， 可使用運送器將卡匣移送裝置612及附接的卡匣608自卡匣裝載區域運送至離子交換平臺，並在其後，使用機器人臂或高架起重機將該卡匣移送裝置612及該附接的卡匣608自運送器移送至離子交換貯槽614。
一旦卡匣移送裝置612及附接的卡匣608處於離子交換平臺處，則可將含有在離子交換平臺中之卡匣608及玻璃製品900視情況預熱，之後將卡匣608及玻璃製品900浸沒在離子交換貯槽614中。在一些實施例中，可將卡匣608預熱至大於室溫的溫度及小於或等於離子交換貯槽614中的熔融鹽浴之溫度。例如，可將玻璃製品900預熱至自約300℃至500℃之溫度。然而，應瞭解，由於本文所述的卡槽設備100之相對低的熱質量，預熱步驟為可選擇的。
離子交換貯槽614含有熔融鹽浴616，諸如熔融鹼金屬鹽，諸如KNO3、NaNO3及/或它們的組合。在一個實施例中，熔融鹽浴為100%熔融KNO3，其保持在大於或等於約350℃及小於或等於約500℃之溫度。然而，應瞭解，具有各種其他組成及/或溫度之熔融鹼金屬鹽浴亦可用來有助於玻璃製品之離子交換。
在步驟512中，在離子交換貯槽614中離子交換加強玻璃製品900。具體而言，玻璃製品浸沒在熔融鹽中並在那裡固定足夠長的時間以達成玻璃製品900中所需壓縮應力及層深度。隨著將玻璃製品900浸沒之同時，玻璃製品900最初具有正浮力，因為空氣自玻璃製品之內 部體積中逸出並由熔融鹽所取代。當玻璃製品900由於正浮力而上升時，玻璃製品藉由器皿夾持器120之保留段132而垂直保持在適當位置上，同時處於保持位置中。此外，器皿夾持器120之籃狀開放結構允許熔融鹽浴接觸玻璃製品之全部表面，改良在玻璃製品之表面中誘發的壓縮應力之均勻性。
在一個實施例中，可將玻璃製品900固定在離子交換貯槽614中一段足夠長的時間以達成達至約100μm的具有至少約300MPa或甚至350MPa壓縮應力之層深度。該固定時間段可小於30小時或甚至小於20小時。然而，應理解，玻璃製品固定在貯槽614中之時間段可取決於玻璃容器之組成、熔融鹽浴616之組成、熔融鹽浴616之溫度及所需層深度以及所需壓縮應力而改變。
在玻璃製品900經離子交換加強之後，使用卡匣移送裝置612連同機器人臂或高架起重機將卡匣608及玻璃製品900自離子交換貯槽614移除。在自離子交換貯槽614進行移除期間，卡槽設備100之器皿夾持器120的籃狀開放結構允許卡槽設備之內的熔融鹽自每一卡槽設備而容易排放。在將卡匣608自離子交換貯槽614移除之後，卡匣608及玻璃製品900懸掛於離子交換貯槽614上方，且卡匣608圍繞水平軸旋轉，以使得將留在玻璃製品900中之任何熔融鹽清空倒回離子交換貯槽614。當卡匣608旋轉時，藉由器皿夾持器120將玻璃製品900保持在該等玻璃製品900在器皿接收體積125中之位置上。其 後，卡匣608旋轉回到其初始位置上，且允許在清洗玻璃製品之前將玻璃製品冷卻。
然後，使用卡匣移送裝置612將卡匣608及玻璃製品900移送至清洗平臺。如上所述，可使用機器人臂或高架起重機來執行此移送，或替代地，使用諸如運送帶或類似物的自動運送器來執行此移送。在下一步驟514中，將卡匣608及玻璃製品900降低進入含有水浴620之清洗貯槽618中，以自玻璃製品900之表面移除任何過量鹽。可使用機器人臂、高架起重機或耦接至卡匣移送裝置612的類似裝置將卡匣608及玻璃製品900降低進入清洗貯槽618中。類似於鹽浴浸沒，玻璃製品藉助浸沒在清洗貯槽618中而最初具有正浮力。當玻璃製品900由於正浮力而上升時，玻璃製品藉由器皿夾持器120之保留段132而垂直保持在適當位置上，同時處於保持位置中。
然後，將卡匣608及玻璃製品900自清洗貯槽618抽出，懸掛於清洗貯槽618上方，且將卡匣608圍繞水平軸旋轉，以使得將留在玻璃製品900中之任何清洗水清空倒回清洗貯槽618。當卡匣608旋轉時，藉由器皿夾持器120將玻璃製品900保持在該等玻璃製品900在器皿接收體積125中之位置上。在一些實施例中，可在卡匣608及玻璃製品900移動至下一處理平臺之前執行多次該清洗操作。
在一個特定實施例中，將卡匣608及玻璃製品900浸漬於水浴中至少兩次。例如，可將卡匣608浸漬於 第一水浴中且隨後浸漬於第二不同水浴中，以確保將全部剩餘鹼金屬鹽自玻璃製品之表面移除。可將來自第一水浴之水送至廢水處理或送至蒸發器。
在下一步驟516中，使用卡匣裝載機610將卡槽設備100自卡匣608移除。其後，在步驟518中，使用卡槽裝載機602將玻璃製品900自卡槽設備100卸載並移送至洗滌平臺。可利用卡槽裝載機602以將器皿夾持器120過渡至開放狀態。在步驟520中，使用自噴嘴622發射的去離子水624之噴射流來洗滌玻璃製品。去離子水624之噴射流可與壓縮空氣混合。
視情況，在步驟521(未在第8圖中描繪)中，將玻璃製品900移送至檢查平臺，在檢查平臺中對玻璃製品檢查瑕疵、碎片、褪色及類似項。
雖然已在本文所示及所述的卡槽設備與諸如玻璃小瓶之玻璃容器一起使用，但應理解，卡槽設備可用來固定及保持各種其他類型的玻璃製品，包括而不限於Vacutainers®、藥筒、注射器、安瓿、瓶類、燒瓶、藥瓶、管、燒杯、小瓶或類似物，包括圓形形態玻璃製品及非圓形形態玻璃製品。
現在應理解，本文所述的卡槽設備可用來在處理期間固定及保持玻璃製品。自線材段形成卡槽設備之器皿夾持器減輕使瑕疵引入保持在卡槽設備之內的玻璃製品中並在整個階段的處理中牢固地固定玻璃製品。以此方式形成器皿夾持器亦減少卡槽設備之熱質量及表面區 域，這在卡槽設備用來藉由離子交換而有助於加強含有在該等卡槽設備中之玻璃製品時改良離子交換效能。
熟習此項技術者將明白的是，可在不脫離所請求標的之精神及範疇的情況下對本文所述的實施例做出各種修改及變化。因此，本說明書意欲覆蓋本文所述的各種實施例之修改及變化，前提是此等修改及變化在隨附發明申請專利範圍及其等效物之範疇內。

Claims (20)

  1. 一種用於在處理期間固定及保持玻璃製品的設備，該設備包含：一基底框架，其包含一底部支撐板；複數個器皿夾持器，其定位於該底部支撐板上，其中該等複數個器皿夾持器中之每一該器皿夾持器包含複數個保留主體，該等複數個保留主體由線材段形成並在該等複數個保留主體之間界定一器皿接收體積，其中每一該保留主體包含：一基底連接桿部，其與該底部支撐板接合；一支座段，其與該基底連接桿部鄰接，且定位於該底部支撐板上方並大體平行於該底部支撐板；一主體段，其耦接至該支座段並延伸遠離該底部支撐板；一保留段，其耦接至該主體段；以及一杠桿段，其耦接至該保留段，其中該等保留主體之該等支座段形成一器皿支座，該器皿支座定位於該底部支撐板之上並大體平行於該底部支撐板。
  2. 如請求項1所述之設備，其中該等相對保留主體之該等杠桿段遠離彼此延伸。
  3. 如請求項1所述之設備，其中該器皿接收體積之由該保留段封閉的一直徑小於該器皿接收體積之由該主體段封閉的一直徑。
  4. 如請求項1所述之設備，其中每一保留主體進一步包含一下段，該下段定位於該支座段與該主體段之間，其中該器皿接收體積之由該下段封閉的一直徑可大於該器皿接收體積之由該主體段封閉的該直徑。
  5. 如請求項1所述之設備，其中每一保留主體之該支座段與該底部支撐板間隔分開。
  6. 如請求項1所述之設備，其中每一保留主體利用一連接段而附接至一相鄰保留主體以形成保留主體對。
  7. 如請求項6所述之設備，其中該連接段為一環形線材段。
  8. 如請求項1所述之設備，其中每一器皿夾持器包含四個該等保留主體。
  9. 如請求項8所述之設備，其中該等四個保留主體中之每一者附接至另一保留主體，以使得每一器皿夾持器包含兩個該等保留主體對。
  10. 如請求項9所述之設備，其中該兩個保留主體對彼此線性對稱。
  11. 如請求項9所述之設備，其中該等保留主體對定位於該器皿接收體積之相對側上。
  12. 如請求項1所述之設備，其中該器皿夾持器在一向下力施加至該等保留主體時移動至一開放位置。
  13. 一種用於固定及保持玻璃製品的總成，該總成包含複數個卡槽設備，該等卡槽設備中之每一者包含：一基底框架，其包含一底部支撐板；複數個器皿夾持器，其定位於該底部支撐板上，其中該等複數個器皿夾持器中之每一該器皿夾持器包含複數個保留主體，該等複數個保留主體由線材段形成並在該等複數個保留主體之間界定一器皿接收體積，其中每一該保留主體包含：一基底連接桿部，其與該底部支撐板接合；一支座段，其與該基底連接桿部鄰接，且定位於該底部支撐板上方並大體平行於該底部支撐板；一主體段，其耦接至該支座段並延伸遠離該底部支撐板；一保留段，其耦接至該主體段；以及一杠桿段，其耦接至該保留段，其中該等保留主體之該等支座段形成一器皿支座，該器皿支座定位於該底部支撐板之上並大體平行於該底部支撐板。
  14. 如請求項13所述之總成，其中該等相對保留主體之該等杠桿段遠離彼此延伸。
  15. 如請求項13所述之總成，其中該器皿接收體積之由該保留段封閉的一直徑小於該器皿接收體積之由該主體段封閉的一直徑。
  16. 如請求項13所述之總成，其中每一保留主體進一步包含一下段，該下段定位於該支座段與該主體段之間，其中該器皿接收體積之由該下段封閉的一直徑可大於該器皿接收體積之由該主體段封閉的該直徑。
  17. 如請求項13所述之總成，其中每一保留主體之該支座段與該底部支撐板間隔分開。
  18. 如請求項13所述之總成，其中每一保留主體利用一連接段而附接至一相鄰保留主體以形成保留主體對。
  19. 如請求項13所述之總成，其中每一器皿夾持器包含四個該等保留主體。
  20. 如請求項13所述之總成，其中該器皿夾持器在一向下力施加至該等保留主體時移動至一開放位置。
TW104125683A 2015-01-23 2015-08-06 用於固定及保持玻璃製品的設備 TWI651285B (zh)

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