TWI682907B - 具有減少的機械應力的可撓式玻璃帶的連續製程 - Google Patents

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庫瓦關坦納任拉
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梅茲蓋瑞艾德華
米勒艾瑞克李
摩斯凱薩琳伊麗莎白
崔西伊安大衛
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Abstract

提供一種使用一玻璃製程設備的可撓式玻璃帶連續製程方法,該玻璃帶具有不大於0.35毫米的厚度。該方法包含提供該玻璃製程設備,該玻璃製程設備具有至少三個製程區域,包含一第一製程區域、一第二製程區域與一第三製程區域。該可撓式玻璃帶從該第一製程區域連續餽入,通過該第二製程區域至該第三製程區域。該可撓式玻璃帶通過該第一製程區域、第二製程區域與第三製程區域每一者的速率係使用一整體控制裝置而控制。該第二製程區域具有用於該可撓式玻璃帶的一運送路徑,通過具有曲率半徑從大約100英吋至大約400英吋的切割區域。

Description

具有減少的機械應力的可撓式玻璃帶的連續製程 【相關申請】
本發明申請案根據專利法主張於2015年5月18日申請之美國臨時申請案第62/163035號的優先權,該案內容於此以參考方式將其整體整合。
本發明與可撓式玻璃帶連續製程的設備與方法有關,且特別是與具有減少的機械應力之可撓式玻璃帶的方法有關。
玻璃製程設備通常被用於形成各種玻璃產品,像是液晶顯示器玻璃片。在可撓式電子應用中的玻璃基板也變的更薄及更輕。具有低於0.5毫米的玻璃基板,像是小於0.35毫米、像是0.1毫米或更薄的玻璃基板,對於某些顯示應用來說是令人合意的,特別是在像是膝上電腦、手持裝置等等的可攜式電子裝置中。
可撓式玻璃基板,像是在顯示裝置製造中使用的玻璃基板通常係以片狀形式製程。所述製程可能包含例如將薄膜電子沈積在該基板上。片狀形式處理與連續製程相比之下具有相對慢的製程速度,因為玻璃片必須被個別的運送、夾持、處理及移除。在帶狀形式中可 撓式玻璃的連續製程可以提供相對快的製造速度。對於薄型玻璃基板而言一項優勢為由該薄帶所提供的可撓性使其能夠在利用該材料捲筒的製程中使用。
本發明概念與可撓式玻璃帶的連續製程有關。可撓式玻璃帶的連續製程包含在許多製程步驟之中的連結,像是成形、切割、排存等等。於此呈現的是一種改良式雷射邊緣/卷邊去除的製程,其藉由減少由於運送幾何與捲筒移動相對於該雷射分離裝置之驅動應力所形成之機械應力分佈強度的方式,保持穩健的邊緣分離。
為了使在裂縫尖端處(在該玻璃捲筒彼此分離的點部分處)機械應力與應力變化最小而於操縱該運送路徑與幾何時的重要考量包含(i)捲筒卷邊部分的剛性、(ii)捲筒進入雷射分離區域的殘餘應力與形狀,以及(iii)卷邊切邊運送路徑。成形製程的固有特性為在該來源捲筒中的非均勻性,其在該玻璃帶本身中產生機械應力。該來源捲筒的卷邊部分可能明顯厚於該產品部分(舉例而言,最多到12Y)。該來源捲筒可有橫跨捲筒的殘餘應力與形狀。為了使在該裂縫尖端處的機械應力影響最小,運用空氣軸承曲率平衡貢獻至裂縫尖端應力的殘餘應力與卷邊剛性。如果強迫該捲筒依循過小的半徑時,該捲筒的卷邊部分將無法如同該捲筒本身般相符於具有相同曲率的空氣軸承支撐件,造成對該裂縫尖端驅動應力的捲筒轉動。如果強迫該捲筒依循過大的半徑 時,由該殘餘應力所引致的形狀將無法被調節,且將在裂縫尖端造成額外的應力。在平坦支撐的限制下,殘餘應力將不具有機械應力釋放的偏好方向,並將在該捲筒表面中造成隨機扭曲,而在裂縫尖端處驅動應力變化。除此之外,離開該切割區域之卷邊切邊的運送必須保持新成形邊緣的分離,同時使額外的機械應力最小化。這可以透過垂直分離與水平分離的組合達成。除了提供有利的運送路徑幾何外,必須提高穩定性以使應力變化最小化。舉例而言,用於將該卷邊捲筒分離成為多數部分的製程傾向驅動進入至該卷邊的移動,其可能轉移至該分離區域,並提高在裂縫尖端處的機械應力。此垂直與水平的捲筒干擾,可以透過例如像是夾持具、剛性空氣軸承或皮帶的裝置應用,於該切割區域中或繞著該切割區域進行機械減緩。
根據第一態樣,提供一種使用一玻璃製程設備的可撓式玻璃帶連續製程方法,該玻璃帶具有不大於0.35毫米的厚度。該方法包含連續餽入該可撓式玻璃帶通過該玻璃製程設備,該玻璃製程設備具有至少三個製程區域,包含一第一製程區域、一第二製程區域與一第三製程區域。使用一整體控制裝置控制該可撓式玻璃帶通過該第一製程區域、第二製程區域與第三製程區域每一者的餽入速率。該第二製程區域具有用於該可撓式玻璃帶的一運送路徑,通過具有曲率半徑從大約100英吋至大約400英吋(254公分至1016公分)的切割區域。
根據第二態樣,其提供於第一態樣的方法中,其中該曲率半徑大約為250英吋(635公分)。
根據第三態樣,其提供於第一態樣或第二態樣的方法中,進一步包括當該可撓式玻璃帶移動通過該切割區域內一切割裝置時,分離該可撓式玻璃帶的邊緣,形成連接至該可撓式玻璃帶上游部分的一種邊緣切邊連續帶。
根據第四態樣,其提供於第三態樣的方法中,其中該邊緣切邊具有一運送路徑係與該可撓式玻璃帶中心部分的運送路徑不同。
根據第五態樣,其提供於第一態樣至第四態樣任一者的方法中,其中該運送路徑具有一上游部分,其為該切割區域的上游,該上游部分包括一曲率半徑係與該切割區域的曲率半徑不同。
根據第六態樣,其提供於第五態樣的方法中,其中該上游部分的曲率半徑至少大約為72英吋(183公分)。
根據第七態樣,其提供於第一態樣至第六態樣任一者的方法中,其中該運送路徑具有一下游部分,其為該切割區域的下游,該下游部分包括一曲率半徑係與該切割區域的曲率半徑不同。
根據第八態樣,其提供於第七態樣的方法中,其中該下游部分的曲率半徑至少大約為72英吋(183公分)。
根據第九態樣,其提供於第一態樣至第八態樣任一者的方法中,進一步包括利用至少一驅動輥對穩定該切割區域內的可撓式玻璃帶。
根據第十態樣,其提供於第一態樣至第九態樣任一者的方法中,其中該可撓式玻璃帶進一步包括一懸伸部分,其自由地延伸超過該切割區域中的一最外側空氣軸承。
根據第十一態樣,該懸伸部分自由地延伸超過該切割區域中的該最外側空氣軸承大約1英吋至大約4英吋的距離。
根據第十二態樣,一種玻璃製程設備係進行具有不大於0.35毫米的厚度之可撓式玻璃帶的製程,其包含於第一製程區域中的一成形設備。該成形設備經配置以在該第一製程區域中形成該可撓式玻璃帶。一邊緣切邊設備係提供於一第二製程區域之一切割區域中。該邊緣切邊設備經配置以在當該可撓式玻璃帶移動通過該切割區域內一切割裝置時,分離該可撓式玻璃帶的邊緣,形成連接至該可撓式玻璃帶上游部分的一種邊緣切邊連續帶。該第二製程區域具有用於該可撓式玻璃帶的一運送路徑通過該切割區域的一運送路徑,該運送路徑具有曲率半徑從大約100英吋至大約400英吋(從大約254公分至大約1016公分)的切割區域。
根據第十三態樣,其提供於第十二態樣的方法中,其中該曲率半徑大約為250英吋(635公分)。
根據第十四態樣,其提供於第十二態樣或第十三態樣的方法中,其中該可撓式玻璃帶的一中心部分具有該運送路徑,而該邊緣切邊連續帶具有位於該邊緣切邊設備下游的一不同運送路徑。
根據第十五態樣,其提供於第十二態樣至第十四態樣任一者的方法中,其中該運送路徑包括一上游部分,其為該切割區域的上游,該上游部分包括一曲率半徑係與通過該切割區域之運送路徑的曲率半徑不同。
根據第十六態樣,其提供於第十五態樣的方法中,其中該上游部分的曲率半徑至少大約為72英吋(183公分)。
根據第十七態樣,其提供於第十二態樣至第十六態樣任一者的方法中,其中該運送路徑具有一下游部分,其為該切割區域的下游,該下游部分包括一曲率半徑係與通過該切割區域之運送路徑的曲率半徑不同。
根據第十八態樣,其提供於第十七態樣的方法中,其中該上游部分的曲率半徑至少大約為72英吋(183公分)。
根據第十九態樣,其提供於第十二態樣至第十八態樣任一者的方法中,進一步包括至少一驅動輥對,其經配置以穩定該切割區域內的可撓式玻璃帶。
根據第二十態樣,其提供於第十二態樣至第十九態樣任一者的方法中,其中該切割裝置包括雷射。
根據第二十一態樣,其提供於第十二態樣至二十態樣任一者的方法中,進一步包括使用一高剛性空氣軸承穩定通過該切割區域的可撓式玻璃帶。
根據第二十二態樣,其提供於第十二態樣至二十一態樣任一者的方法中,其中在捲筒部份之間於該裂縫尖端下游725毫米的位置處的側向分離,係受控制為0.2毫米或小於0.2毫米。
其他的特徵和優點將在以下詳細描述中闡述,從該敘述或由實施在所撰敘述與附圖中示例之本發明,以及如該等申請專利範圍所定義,其部分對於本領域技術人員而言係為顯而易見。要瞭解的是,前述一般敘述與以下詳細敘述兩者僅為示例,並預期提供瞭解該申請專利範圍之本質與特徵的概觀或架構。
包含該等伴隨圖式以提供對於本發明原則的進一步瞭解,且其被整合於此申請書之中並構成此申請書的一部分。該等圖式描繪一或多個具體實施例,並與該敘述一起說明各種具體實施例的原則與操作。要瞭解的是,在此申請書與附圖中所揭示之本發明各種特徵可以任何或全體組合方式使用。
10‧‧‧玻璃製造設備
14‧‧‧熔融容器
16‧‧‧精煉容器
18‧‧‧混合容器
20‧‧‧輸送容器
22‧‧‧成形設備
24‧‧‧拉引設備
26‧‧‧箭頭
28‧‧‧熔融玻璃
30‧‧‧降液管
32‧‧‧入口
34‧‧‧開口
36‧‧‧水槽
38‧‧‧部分玻璃帶部分
40‧‧‧部分玻璃帶部分
42‧‧‧根部
46‧‧‧可撓式玻璃帶
50‧‧‧驅動短柱輥對
52‧‧‧驅動短柱輥對
54‧‧‧前側短柱輥
56‧‧‧後側短柱輥
58‧‧‧前側傳輸機構
60‧‧‧前側馬達
62‧‧‧後側傳輸機構
64‧‧‧後側馬達
70‧‧‧整體控制裝置
72‧‧‧記憶體
74‧‧‧處理器
76‧‧‧短柱輥
100‧‧‧玻璃製程設備
102‧‧‧第一邊緣
104‧‧‧第二邊緣
106‧‧‧中間部分
108‧‧‧黏合帶
110‧‧‧第一寬表面
112‧‧‧第二寬表面
114‧‧‧卷邊
116‧‧‧卷邊
120‧‧‧玻璃帶運送系統
122‧‧‧側向引導件
124‧‧‧側向引導件
126‧‧‧玻璃帶行進方向
128‧‧‧軋輥
130‧‧‧力量
132‧‧‧力量
140‧‧‧切割區域
142‧‧‧彎曲軸
144‧‧‧彎曲目標部分
150‧‧‧側向引導件
152‧‧‧側向引導件
154‧‧‧力量
156‧‧‧力量
170‧‧‧邊緣切邊設備
172‧‧‧光學傳送設備
174‧‧‧雷射
176‧‧‧圓形偏振器
178‧‧‧波束擴展器
180‧‧‧波束成形設備
182‧‧‧雷射波束
184‧‧‧鏡體
186‧‧‧鏡體
188‧‧‧鏡體
192‧‧‧冷卻流體傳送設備
194‧‧‧冷卻劑噴嘴
196‧‧‧冷卻劑來源
198‧‧‧聯繫導管
200‧‧‧冷卻劑噴流
202‧‧‧冷卻區域
204‧‧‧輻射區域
206‧‧‧邊緣
208‧‧‧邊緣
210‧‧‧邊緣切邊
212‧‧‧邊緣切邊
215‧‧‧自由迴路
217‧‧‧進入位置
219‧‧‧離開位置
221‧‧‧自由迴路
223‧‧‧進入位置
225‧‧‧離開位置
247‧‧‧迴路感測器
266‧‧‧迴路感測器
270‧‧‧捲筒
272a‧‧‧驅動輥對
272b‧‧‧驅動輥對
274a‧‧‧驅動輥對
274b‧‧‧驅動輥對
276a‧‧‧驅動輥對
276b‧‧‧驅動輥對
280‧‧‧空氣軸承組件
282‧‧‧空氣軸承組件
284‧‧‧空氣軸承
288‧‧‧空氣軸承
290‧‧‧箭頭
292‧‧‧空氣軸承
294‧‧‧空氣軸承
296‧‧‧斜坡頂表面
298‧‧‧上游端
300‧‧‧空氣軸承頂表面
302‧‧‧下游端
304‧‧‧箭頭
306‧‧‧可撓式玻璃捲筒
308‧‧‧切割區域
310‧‧‧裂縫尖端
312‧‧‧可撓式玻璃帶
314‧‧‧裂縫尖端
320‧‧‧運送路徑P上游部分
321‧‧‧箭頭
322‧‧‧運送路徑P下游部分
330‧‧‧平坦部分
334‧‧‧運送路徑P'下游部分
340‧‧‧懸伸部分
342‧‧‧空氣軸承
344‧‧‧箭頭
1600‧‧‧皮帶
1602‧‧‧軋輥
1604‧‧‧軋輥
1606‧‧‧箭頭
1608‧‧‧碎玻璃斜槽
1610‧‧‧感測器
1612‧‧‧箭頭
1614‧‧‧箭頭
A‧‧‧製程區域
B‧‧‧製程區域
B21‧‧‧緩衝區
B22‧‧‧緩衝區
C‧‧‧製程區域
DO‧‧‧距離
P‧‧‧運送路徑
P'‧‧‧運送路徑
R‧‧‧半徑
R1‧‧‧曲率半徑
R2‧‧‧曲率半徑
R3‧‧‧曲率半徑
T1‧‧‧卷邊厚度
T2‧‧‧中心部分厚度
第1圖為一可撓式玻璃成形方法與設備之具體實施例的示意圖;第2圖為根據在此敘述之一或多個具體實施例,第1圖之可撓式玻璃成形方法與設備的示意詳細圖; 第3圖為根據在此敘述之一或多個具體實施例,一邊緣切邊方法與設備之具體實施例的示意平面圖;第4圖為根據在此敘述之一或多個具體實施例,第3圖之邊緣切邊方法與設備的示意側視圖;第5圖為一玻璃製程設備具體實施例的示意平面圖,在超過該可撓式玻璃帶寬度一半處係可以包含第1圖的可撓式玻璃成形設備、第3圖的邊緣切偏設備以及一玻璃捲繞設備;第6圖為根據在此敘述之一或多個具體實施例,第3圖之邊緣切邊方法與設備的立體等角視圖;第7圖為根據在此敘述之一或多個具體實施例,於第6圖邊緣切邊方法與設備中使用之一高剛性軸承組件的立體圖;第8圖為根據在此敘述之一或多個具體實施例,第6圖之邊緣切邊方法與設備的側視圖;第9圖描述一可撓式玻璃捲筒的誇大示意形狀,其係沿著平坦運送路徑運送,並具有示例卷邊厚度以及殘餘應力;第10圖描述對於具有示例卷邊厚度及殘餘應力之可撓式玻璃帶而言,模擬應力對於曲率半徑R的圖形;第11圖描述一誇大示意位移圖形,其顯示具有示例厚度剖面但不具有殘餘應力之可撓式玻璃帶的卷 邊滾動效果,以描述當彎曲超過一定義曲率半徑時的卷邊剛性效果;第12圖為根據在此敘述之一或多個具體實施例,用於該可撓式玻璃帶之運送路徑P的圖形描繪;第13圖描述模擬來自該可撓式玻璃帶邊緣側向分離之裂縫尖端開口應力;第14圖描述根據在此敘述之一或多個具體實施例具有一懸伸部分的可撓式玻璃帶,其被運送通過第6圖的邊緣切邊方法與設備;第15圖描述在該可撓式玻璃帶上方與下方表面處對於懸伸距離的模擬應力;第16圖為根據在此敘述之一或多個具體實施例,與第6圖中類似之邊緣切邊方法與設備的立體等角視圖;而第17圖為根據在此敘述之一或多個具體實施例,第16圖之邊緣切邊方法與設備的側視圖。
在以下詳細敘述中,為了說明目的且非用於限制,設定揭示特定細節的示例具體實施例以提供對揭示發明各種原則的完整瞭解。然而,該領域一般技術人員將可理解的是,在利用本揭示發明的優點下,本揭示發明係可在與於此揭示之特定細節所不同之其他具體實施例中實作。此外,省略對於已知裝置、方法與材料的 敘述,以不干擾本揭示發明各種原則的敘述。最後,盡可能使用的特定參考元件符號指示相同或類似的部分。
可如在此以從「大約」一特定數值及/或到「大約」另一特定數值的方式表示範圍。當表示所述範圍時,另一具體實施例係包含從該一特定數值及/或到該其他特定數值。同樣的,當利用先行詞「大約」的使用將數值表示為近似值時,要瞭解到該特定數值係形成另一具體實施例。要進一步瞭解的是,每一個範圍的該等端點都與該另一端點顯著相關,並與該另一端點獨立。
在此使用的方向性用詞-例如上、下、右、左、前、後、頂部、底部-係只針對於如繪示之圖式進行參考,並不預期隱示絕對方向。
除非另外明確陳述,否則於此設定的任何方法並不以任何方式限制為需要以特定順序實行其步驟。據此,當一方法請求項並不實際敘述由其步驟所依循的順序,或是其並未具體陳述於將該等步驟限制為一特定順序的請求項或敘述中時,在任何方面都不預期推斷其順序。這適用於用於解釋的任何可能的非明示基礎上,包含:相對於步驟或操作流程佈置的邏輯事項;從文法組織或標點符號推衍的明瞭意義;在申請書中敘述之具體實施例的數量與類型。
當在此使用時,除非上下文明確指示,否則用詞「一」、「一個」及「該」包含複數參考。因此, 舉例而言,對於一「元件」的參考包含具有二或多於二個所述元件的態樣,除非在上下文明確指示。
於此敘述之具體實施例概與可撓式玻璃帶的連續製程有關,其包含一可撓式玻璃捲筒之卷邊邊緣的連續分離。為了保持連續受控制的裂縫傳播,使機械應力強度與變化最小化可能是重要的,因此雷射可以控制裂縫速度以與該捲筒速度相符。於此揭示的是一種雷射分離製程,其減少在切割區域處於可撓式玻璃捲筒中的機械應力與應力變化,以改良可撓式玻璃捲筒的受控制裂縫傳播製程能力。
雖然玻璃一般被認為是脆性材料,不具可撓性且容易劃傷、碎裂及斷裂,但具有薄橫斷面的玻璃實際上相當具有可撓性。在長薄頁片或帶中的玻璃可被捲繞或從捲筒展開,很像是紙或是塑膠薄膜。
當玻璃帶行進通過玻璃製造設備時保持玻璃帶的側向對齊可能因為玻璃製造設備各種元件的不對齊而變的複雜。進一步的,存在於製造環境中或在製程與處理設備中的不穩定性、擾動、振動與時變影響,可能造成玻璃帶間歇性或延長的不對準情形發生。缺乏對準可能造成高剛性玻璃捲筒跨捲筒傾斜及側向震盪。在極端情形中,玻璃帶的不穩定性、擾動、振動與時變影響可能導致斷裂。
某些玻璃帶係利用從玻璃帶進行加厚邊緣卷邊連續分離的方式加以製程。在卷邊去除製程期間,該 等加厚邊緣卷邊係從該玻璃帶分離,並向下運送至與該產品玻璃帶為不同的替代路徑。該等加厚卷邊在該玻璃帶從該等加厚邊緣卷邊分離的分離點處於該玻璃帶上傳予應力。玻璃帶與經分離加厚邊緣卷邊之間的相對角度影響在該分離點處的應力。在卷邊分離製程中造成玻璃帶側向變化的不對準情形,可能造成在裂縫尖端或分離點(在一裂縫被傳播通過玻璃,以將玻璃從另一部分分離的點位置)處的應力變化,潛在造成玻璃帶破裂或不佳的邊緣分離性質,像是劣化的邊緣強度與邊緣損傷。在某些具體實施例中,可能在卷邊分離之後於該切割邊緣處保持至少大約100MPa,像是至少200Mpa的邊緣強度。
於此敘述的設備與方法引進捲筒穩定性與雷射分離製程的機械隔絕,因此機械引致的應力不會對於利用雷射所引致以傳播裂縫尖端所需應力造成不利的影響。首先,可以在整體可撓性玻璃帶運送時使用多組夾緊驅動器與高剛性/真空空氣軸承,以管理捲筒張力、側向位置、與在裂縫尖端區域中的垂直位置。藉由壓力/真空空氣軸承,其意謂著該空氣軸承可以施加壓力、應用真空或在同時間施加壓力與真空兩者。第二,有利的是可以為卷邊/碎玻璃管理提供一分離的運送路徑,以隔絕因為因抵達設分離區域之碎玻璃生成所造成的振動。舉例而言,可以增加第二自由迴路以及提高整體的運送路徑半徑(其可以具有減少回至該裂縫尖端擾動傳輸的 效果)。第三,在該卷邊移除硬體每一側上該可撓式玻璃帶的懸伸距離可經選擇,以減少因為卷邊懸臂造成的彎曲應力。以下將更詳細敘述這些特徵的每一者。
參考第1圖,描繪一示例玻璃製造設備10,其整合融合製程以製造玻璃帶46。該玻璃製造設備10可為一玻璃製程設備100(第4圖)的一部分,該玻璃製程設備100將於以下更詳細敘述,於該玻璃製程設備100處於連續製程中成形一玻璃帶、沿著其邊緣分離,並接著進行捲繞。該玻璃製造設備10包含一熔融容器14、一精煉容器16、一混合容器18(例如,攪拌腔室)、一輸送容器20(例如,輸送碗)、一成形設備22與一拉引設備24。該玻璃製造設備10從批料材料生產連續玻璃帶46,首先利用將該等批料材料熔融並結合成為熔融玻璃,將熔融玻璃分佈成為初步形狀、在該玻璃冷卻而黏滯性增加而因此該玻璃帶46成為經歷黏彈性轉變且具有機械力性質時時對該玻璃帶46應用張力以控制該玻璃帶46的尺寸,以給與該玻璃帶46穩定的尺寸特徵。
操作時,用於成形玻璃的批料材料如以箭頭26指示引入至該熔融容器14,並經熔融以形成熔融玻璃28。該熔融玻璃28流至該精煉容器16之中,於其中從該熔融玻璃去除玻璃氣泡。熔融玻璃28從該精煉容器16流至該混合容器18之中,於混合容器18中熔融玻璃28經歷混合製程以使該熔融玻璃28均勻化。該熔融玻璃28從該混合容器18流至該輸送容器20,其將該熔融玻璃 28輸送通過一降液管30至一入口32處並進入該成形設備22之中。
第1圖描繪的成形設備22係用於一融合拉引製程中,以製造具有高表面品質及低厚度變化的可撓式玻璃帶46。該成形設備22包含接收該熔融玻璃28的開口34。該熔融玻璃28流至一水槽36之中,接著在該成形設備22根部42下方融合在一起之前,從該水槽36該等側部向下溢流為兩個部分玻璃帶部分38、40(參考第2圖)。仍為熔融玻璃28之該兩部分玻璃帶部分38、40於該成形設備22根部42下方的位置處重新結合(例如,融合)在一起,藉此形成可撓式玻璃帶46(也稱為玻璃帶或捲筒)。該可撓式玻璃帶46從該成形設備22由該拉引設備24朝下拉引。雖然於此繪示及敘述之成形設備22係實作一融合拉引製程,但應該瞭解到可以使用的其他成形設備例如包含狹縫拉引設備,但不限制於此。
如第1圖與第2圖所示,該拉引設備24可以包含複數個主動驅動短柱輥對50、52,其每一個都包含一前側短柱輥54與一後側短柱輥56。該前側短柱輥54係連接至一前側傳輸機構58,該前側傳輸機構58則連接至一前側馬達60。該前側傳輸機構58調節該前側馬達60的輸出速率與傳送至該前側短柱輥54的力矩。同樣的,該後側短柱輥56係連接至一後側傳輸機構62,該後側傳輸機構62則連接至一後側馬達64。該後側傳輸機構62 調節該後側馬達64的輸出速率與傳送至該後側短柱輥56的力矩。
該複數個短柱輥對50、52的操作可由一整體控制裝置70(例如,一可編程邏輯控制器或PLC)針對各種條件進行控制,例如包含對該可撓式玻璃帶46施加的力矩與該短柱輥50、52的旋轉速率,但不限制於此。當該可撓式玻璃帶46仍為黏彈性狀態時,由該複數個短柱輥對50、52施加至該可撓式玻璃帶46的拉引力造成該可撓式玻璃帶46拉動或延伸,藉此利用隨著該可撓式玻璃帶46沿著該拉引設備24轉移時,控制在該拉引與跨拉引方向一或兩者中對該可撓式玻璃帶46所施加之張力,控制該可撓式玻璃帶46的尺寸,同時也對該可撓式玻璃帶46施予移動。
該整體控制裝置70可以包含儲存於記憶體72中並由一處理器74所執行之多數電腦可讀指令,除了其他事情以外,其可以決定由該短柱輥對50、52提供至該可撓式玻璃帶46的拉引張力與速度,舉例而言,利用任何提供反餽至該整體控制裝置70的適宜感測器。進一步的,該等電腦可讀指令可以鑑於來自該等感測器的反餽允許參數的修改,像是該短柱輥對50、52的力矩與速度。做為一實例,可以提供與該整體控制裝置70通訊的短柱輥76,以指示旋轉速率。該短柱輥76隨著該可撓式玻璃帶46的旋轉速率可以由該整體控制裝置70使用以 決定該可撓式玻璃帶46藉此而移動之可撓式玻璃帶46的外來線性餽入速率。
當該可撓式玻璃帶46被拉引通過該拉引設備24時,該玻璃具有冷卻機會,因此在該玻璃中可能形成應力。具有該複數個短柱輥對50、52的玻璃製造設備100可以改善在該玻璃帶46經歷黏彈性轉換的區域中,跨拉引張力及/或朝下拉引張力的控制與一致性。此區域可被定義為「定型區域」,應力與平坦性被設置於該玻璃帶46之中。包含該複數著主動驅動短柱輥對50、52的玻璃製造設備100與傳統設計的製造設備相比之下,可以在可撓式玻璃帶46製造時提供改良,傳統設計的製造設備整合沿著該可撓式玻璃帶46完整寬度延伸的多數軋輥。然而,在某些情況中,可以運用沿著該可撓式玻璃帶46完整寬度延伸的多數軋輥的製造設備。
該整體控制裝置70可以使用該拉引設備24以設定該玻璃製程設備100(第4圖)的整體主要速度,同時也使該可撓式玻璃帶46成形。參考第3圖,如以上所指出,該玻璃製造系統10可為該玻璃製程設備100的一部分。該可撓式玻璃帶46係被描述為正運送通過該玻璃製程設備100,其另一部分則由第3圖所描繪。該可撓式玻璃帶46可以連續形式從該玻璃製造系統10(第1圖)運送通過該玻璃製程設備100。該可撓式玻璃帶46包含沿著該可撓式玻璃帶46長度延伸的一對相對第一與第二邊緣102及104,以及於該第一與第二邊緣102及104 之間延展的中間部分106。在某些具體實施例中,該第一與第二邊緣102及104可以覆蓋於一壓敏黏合帶108中,壓敏黏合帶108係用於保護及遮蔽該第一與第二邊緣102及104避免接觸。當該彈性玻璃帶46移動通過該設備100時,該黏合帶108可被應用於該第一與第二邊緣102及104的一或兩者。在其他具體實施例中,可以不使用該黏合帶108,或是在移除該等邊緣卷邊之後應用該黏合帶108。在該第一與第二邊緣102及104之間也延展一第一寬表面110與一相對第二寬表面112,其形成該中間部分106的部分。
在該可撓式玻璃帶46係利用一下拉式融合製程形成的具體實施例中,該第一與第二邊緣102及104可以包含具有厚度T1的卷邊114及116,其大於該中心部分106內的厚度T2。該中心部分106可能是「超薄」,其具大約為0.35毫米或小於0.35毫米的有厚度T2,舉例而言,大約為0.01-0.05毫米、大約為0.05-0.1毫米、大約為0.1-0.15毫米及大約為0.15-0.35毫米,然而在其他實例中也可以形成具有其他厚度的可撓式玻璃帶46。
該可撓式玻璃帶46係利用一玻璃帶運送系統120運輸通過該設備100,該玻璃帶運送系統120由該整體控制裝置70控制。提供側向引導件122及124以引導該可撓式玻璃帶46的方向於相對於該機器或可撓式玻璃帶46行進方向126的正確側向位置中。舉例而 言,如示意圖繪示,該等側向引導件122及124可以包含多數軋輥128,其與該第一與第二邊緣102及104接合。可以利用該等側向引導件122及124對該第一與第二邊緣102及104施加相對力量130及132,協助將該可撓式玻璃帶46偏移及對準於該行進方向126中需要的側向方向中。
該玻璃製程設備100可以進一步包含一切割區域140,其位於一彎曲軸142下游,該可撓式玻璃帶46可以關於該彎曲軸142彎曲。在一實例中,該設備100可以包含一切割支架元件,其經配置以在該切割區域140中彎曲該可撓式玻璃帶46,以提供具有一彎曲定向的彎曲目標部分144。將該目標部分144於該切割區域140內彎曲可以協助使該可撓式玻璃帶46最大相符於該支架,藉此使在切割處理期間該可撓式玻璃帶46的機械應力最小化。所述將該可撓式玻璃帶46對該支架彎曲可以協助避免在從該可撓式玻璃帶46中心部分106分離該第一與第二邊緣102及104之至少之一的步驟期間,避免該可撓式玻璃帶46的屈曲與干擾。
在該切割區域140中提供該彎曲目標部分144可以增加在該切割區域140整體中,該可撓式玻璃帶46的跨方向性剛性。因此,如第3圖所示,選擇性的側向引導件150、152可以在該切割區域140內於一彎曲條件下與該可撓式玻璃帶46接合。利用增加的跨捲筒剛性,當隨著該可撓式玻璃帶46通過該切割區域140而 側向對齊時,由該側向引導件150、152所施加的力量154及156係因此較不可能屈曲或是干擾該玻璃帶剖面的穩定性。
如以上所說明,於該切割區域140內於一彎曲定向中提供該彎曲目標部分144可以協助使該捲筒最大相符於該支架,藉此協助使在切割處理期間於該可撓式玻璃帶46中的機械應力最小化。所述相符情況可以協助避免在分離該第一與第二邊緣102及104之至少之一的步驟期間,避免該可撓式玻璃帶的屈曲與干擾。此外,該彎曲目標部分144的彎曲定向可以增加該彎曲目標部分144的剛性,以允許該彎曲目標部分144的側向方向的選擇性細微調整。因此,該可撓式玻璃帶46在分離該第一與第二邊緣102及104之至少之一的步驟期間,可以有效的進行適當的側向定向,而不需要與該中心部分106的第一與第二寬表面接觸。
該設備100可以進一步包含寬範圍的邊緣切邊設備,其經配置以連續形式將該第一與第二邊緣102及104從該可撓式玻璃帶46的中心部分106分離。在一實例中,如第4圖所示,一示例邊緣切邊設備170可以包含用於輻射照射的光學傳送設備172,並因此加熱該彎曲目標部分144的面朝上表面的一部分。在一實例中,光學傳送設備172可以包括一切割裝置,像是所描述的雷射174,然而在進一步實例中也可以提供其他的輻射 源。該光學傳送設備172可以進一步包含一圓形偏振器176、一波束擴展器178與一波束成形設備180。
該光學傳送設備172可以進一步包括重新引導來自該輻射來源(例如,雷射174)之輻射波束(例如,雷射波束182)的光學元件,像是鏡體184、186與188。該輻射來源可以包括所述雷射174,其經配置以放射具有適合在該波束入射至該可撓式玻璃帶46上的位置處加熱該可撓式玻璃帶46之波長與功率的雷射波束。在一具體實施例中,雷射174可以包括CO2雷射,然而在進一步實例中也可以使用其他的雷射形式。
如第4圖中進一步繪示,該示例邊緣切邊設備170也可以包含一冷卻流體傳送設備192,其經配置以冷卻該彎曲目標部分144之面朝上表面的受熱部分。該冷卻流體傳送設備192可以包括一冷卻劑噴嘴194、一冷卻劑來源196與可以將冷卻劑運送至該冷卻噴嘴194的聯繫導管198。
在一實例中,一冷卻劑噴流200包括水,但可以是任何其他適宜的冷卻流體(例如,液體噴流、氣體噴流或其組合),其並不會弄髒、污染或傷害該可撓式玻璃帶46彎曲目標部分144的面朝上表面。該冷卻劑噴流200可以被傳送至該可撓式玻璃帶46的表面,以形成一冷卻區域202。如同所示,該冷卻區域202可以在一輻射區域204後方拖曳,以傳播一初始裂縫(第3圖)。
利用光學傳送設備172及冷卻流體傳送設備192進行加熱與冷卻的組合可以有料的將該第一與第二邊緣102及104從該中心部分106分離,同時將由其他分離技術可能形成之不想要的殘餘應力、微裂縫或是其他在該中心部分106相對邊緣206、208中的不規則性最小化或消除。此外,由於該彎曲目標部分144的彎曲定向係於該切割區域140內,可設置並使該可撓式玻璃帶46穩定以在該分離製程期間促成該第一與第二邊緣102及104的精確分離,藉此促成某些機械引致應力的形式最小化。又進一步,由於該面朝上凸支架表面的凸表面拓撲,邊緣切邊210及212的連續條可以被立即地從該中心部分106移離開,藉此降低該第一與第二邊緣102及104後續將與該第一與第二寬表面及/或該中心部分106高品質相對邊緣206、208接合(而因此造成傷害)的可能性。該中心部分106接著可以使用捲繞設備捲繞成為一捲筒270。在某些具體實施例中,取代在一滾筒上捲繞的方式,該邊緣切邊210、212可被運送至一適宜的處置區域(舉例而言,碎玻璃斜槽)。
參考第5圖,如同可被理解的,該等各種製程(例如,成形、邊緣分離與捲繞)可能在該可撓式玻璃帶46行進通過該玻璃製程設備100時,對該可撓式玻璃帶46引起不穩定性、擾動、振動與時變影響。為了減少任何不穩定性、擾動、振動與時變影響的上游及/或下游衝擊(包含可能對於裂縫尖端傳播有不利影響的機械 引致應力),該玻璃製程設備可被區分為許多個機械隔離的製程區域,每一個區域都與一或多於一個不同製程對應。在示意圖繪示的描述實例中,製程區域A包含一可撓式玻璃帶成形製程,製程區域B包含一可撓式玻璃帶切割製程(切割區域140),而製程區域C包含一可撓式玻璃帶捲繞製程,其中在該等製程區域內的製程可以與以上敘述之製程任一者相似。舉例而言,該玻璃帶成形製程可以包含上述的玻璃帶拉引製程,或可以包含一浮動成形製程。
在製程區域A與製程區域B之間可以提供一緩衝區域B21,用於該製程區域A與B之間的製程隔離。在該緩衝區域B21內,該可撓式玻璃帶46可被保持於一自由迴路215中,並分別在進入與離開位置217及219之間懸掛於一懸網中。舉例而言,位置217及219可以相距從大約1.5公尺至大約7.5公尺,以允許使用例如多數個碎玻璃斜槽及/或迴出減緩裝置。在這兩個位置217、219之間,該可撓式玻璃帶46並不被拉緊,但是而是依其本身的重量懸掛。舉例而言,在該可撓式玻璃帶46中的張力係由該可撓式玻璃帶46的重量所決定,並在該自由迴路215內可以不大於每毫米0.02牛頓(N/mm)(大約每線性英吋0.1磅(「pli」)),像是從大約0.002N/mm至大約0.02N/mm(0.01pli至大約0.1pli)。
該自由迴路形狀可根據該緩衝區域內的拉力與重力總額自我調整。藉由調整該自由迴路形狀,該自由迴路215可以容納較多或較少的可撓式玻璃帶46。該緩衝區B21可以做為製程區域A與B之間的錯誤累加器。該緩衝區B21可以容納錯誤,像是由於應變不相符與機械不對齊錯誤所造成之速度、扭曲或形狀變化而形成的路徑長度錯誤。在某些具體實施例中,可以提供一迴路感測器247(參考第4圖),像是一超音波或光學感測器以保持預先設定的迴路高度。在某些具體實施例中,可提供張力感測器(例如,應變計)以測量該可撓式玻璃帶46內的張力。某些具體實施例中,驅動軋輥提供的位置217、219可以具有一串聯力矩傳感器,用以測量該可撓式玻璃帶46內的張力。該等感測器提供即時資訊至該整體控制裝置70,其可以根據該資訊調整該等驅動軋輥的速度及/或張力。
在製程區域B與製程區域C之間可以提供另一緩衝區域B22,用於該製程區域B與C之間的製程隔離。在該緩衝區域B22內,該可撓式玻璃帶46可被保持於一自由迴路221中,並分別在進入與離開位置223及225之間懸掛於一懸網中。舉例而言,位置223及225可以相距從大約4公尺至大約12公尺,以允許使用例如多數個碎玻璃斜槽及/或迴出減緩裝置。在這兩個位置223、225之間,該可撓式玻璃帶46並不被拉緊,但是而是依其本身的重量懸掛。舉例而言,在該可撓式玻璃 帶46中的張力係由該可撓式玻璃帶46的重量所決定,並在該自由迴路221內可以不大於每毫米0.02N/mm(大約0.1磅pli),像是從大約0.002N/mm至大約0.02N/mm(0.01pli至大約0.1pli)。
該自由迴路221形狀可根據該緩衝區域B22內的拉力與重力總額自我調整。藉由調整該自由迴路形狀,該自由迴路221可以容納較多或較少的可撓式玻璃帶46。該緩衝區B22可以做為製程區域B與C之間的錯誤累加器。該緩衝區B22可以容納錯誤,像是由於應變不相符與機械不對齊錯誤所造成之速度、扭曲或形狀變化而形成的路徑長度錯誤。在某些具體實施例中,可以提供一迴路感測器266(參考第4圖),像是一超音波或光學感測器以保持預先設定的迴路高度。在某些具體實施例中,可提供張力感測器(例如,應變計)以測量該可撓式玻璃帶46內的張力。該等感測器提供即時資訊至該整體控制裝置70,其可以根據該資訊調整提供進入與離開位置位置之該等驅動軋輥的速度及/或張力。
參考第6圖,於該切割區域140內,可以使用多數驅動輥對272a 272b、274a 274b及276a 276b(例如,夾緊驅動軋輥)以進行該可撓式玻璃帶46的張力與位置控制。做為一實例,驅動輥對272a、272b可位於該切割區域140的上游,而驅動輥對274a、274b與驅動輥對276a、276b可位於該切割區域140的下游。在某些具體實施例中,驅動輥對274a、274b接合 該玻璃帶的邊緣102、104,而驅動輥對276a、276b接合該玻璃帶的中心部分106。該整體控制裝置70(第1圖)可以控制該等驅動輥對272a、272b、274a、274b、276a與276b的操作,以控制通過該切割區域140之可撓式玻璃帶46的張力與位置。可以使用不同於驅動軋輥的穩定化裝置,像是皮帶系統或是其他形式的軋輥系統。
在該切割區域140的相對側處可以提供高剛性空氣軸承組件280及282(其中之一282係做為一實例繪示於第7圖中的近視圖,而該另一組件將具有一類似結構),以穩定該可撓式玻璃帶46,否則當該可撓式玻璃帶46於箭頭290方向行進時,阻尼的機械干擾會造成裂縫尖端處的應力變化。當在此使用時,用詞「高剛性空氣軸承」意指具有剛性至少大約0.01MPa/mm的空氣軸承,像是從大約0.01MPa/mm至大約0.1MPa/mm。參考第7圖,該等空氣軸承組件280與282可為任何適宜大小(例如,在8英吋與24英吋下,在該裂縫尖端每一側上有4英吋,於該裂縫尖端上游與下游為12英吋),並可以由多數個空氣軸承284、288、292及294所形成,其整體用於產生高壓區域,並預先承載真空情況,以在相對高空氣間隙及低空氣耗費時,仍可建立能夠垂直穩定該可撓式玻璃動力帶的高剛性點。該等空氣軸承292及294具有能夠促成將該可撓式玻璃帶46第一與第二邊緣102及104從該中心部分106 移除的幾何。在軸承組件282的具體實施例中,該空氣軸承292具有一種斜坡頂表面296,其可在一上游端298處與空氣軸承294的頂表面300齊平,並具有在該頂表面300下方延伸的下游端302,藉此在切割邊緣102從該中心部分106朝下分散時提供該切割邊緣102的運送路徑。在軸承組件280的具體實施例中,該空氣軸承294具有一種斜坡頂表面300,其可在一上游端298處與空氣軸承292的頂表面296齊平,並具有在該頂表面296下方延伸的下游端,藉此在切割邊緣104從該中心部分106朝下分散時提供該切割邊緣104的運送路徑。該等切割邊緣102、104的朝下分散係發生在從利用箭頭304所表示之雷射波束的下游不大於大約4英吋(10公分)的距離內,像是不大於大約2英吋(5公分)。在某些具體實施例中,該切割邊緣102及104從該中心部分106相距該裂縫尖端朝下分散的距離,可利用調整該等空氣軸承292及294的空氣壓力的方式進行微調。可以使用局部的夾緊軋輥系統及/或皮帶系統以使該可撓式玻璃帶46於造成機械應力變化的切割區域處的機械干擾最小化。雖然係以朝下分散的方式說明,但取而代之的是,該等軸承組件280、282(包含該等空氣軸承292及294的斜坡頂表面)可經配置是該等切割邊緣102、104從該中心部分106的行進面朝上分散。
參考第8圖至第11圖,已經發現到在該切割區域140中提供用於該可撓式玻璃帶46的非平坦凸形運 送路徑可能是較佳的,特別是針對超薄的玻璃捲筒。也已經發現到特定的運送路徑配置對於降低在裂縫尖端處的機械引致應力係為有利的,藉此使得熱引致的應力可以以一種受控制的方式傳播該裂縫,使其邊緣具有想要的強度。
參考第9圖,其為誇大描述,繪示當一可撓式玻璃捲筒306沿著一平坦運送路徑通過一切割區域308運送時,該可撓式玻璃捲筒306的形狀發生什麼事情。如同以上提及,從該玻璃捲筒306形成時,可能在該玻璃捲筒306內殘餘應力。這些殘餘應力的某些部分在一裂隙傳播通過該玻璃捲筒以將其分離成為兩個部分時獲得釋放。如第9圖示意描述,當該殘餘應力被釋放時,傾向造成該玻璃捲筒屈曲並採取其他非平面的配置。替代的或額外的,嘗試使具有某些非平面形狀的玻璃捲筒平坦化,可能同樣引致機械形變,在該玻璃帶被分成為兩部份之後造成應力。在任一情況中,當該殘餘應力被釋放時,該平坦支架並不能限制該玻璃捲筒,因此該玻璃捲筒部分採取一種不受控制的配置,而從該捲筒部分進行機械移動時於該裂縫尖端引致應力。而在該裂縫尖端310處的這些機械引致應力可能降低該裂縫傳播與邊緣品質的穩健性。據此,有利的是包含一種具有某些曲率的支架,以在該玻璃帶中引致某些剛性。由該曲率引致的剛性協助抵抗可能導致在該裂縫尖端處機械引致應力的不受控制形狀改變。一般而言,支架曲率半 徑越小,可以引致越高的剛性,而該玻璃帶抵抗形狀改變的能力越佳,舉例而言,來自於當該玻璃帶被分離而是放殘餘應力時。
然而,另一方面,由於每一部分剛性的差異,將該玻璃帶過度彎曲成為小半徑也具有不利影響,特別是當從該玻璃帶品質區域分離一卷邊部分時。更具體的,該等卷邊部分具有比該玻璃帶品質區域為厚的多較大厚度(而因此較具剛性)。據此,當該較厚的卷邊部分從該較薄的品質部分分離,且該分離點位在過於曲率半徑過小的支架上時,該較厚(較具剛性)的卷邊部分希望能伸直(由於其剛性)成為較大的曲率半徑。此卷邊部分朝向較大曲率半徑的機械移動可能在該裂縫尖端314處引致應力回來。因為該卷邊部分一般而言沿著其完整長度並不均勻(由於由該等軋輥在該玻璃帶成形時拉洞該玻璃帶所造成滾紋中的變化),因此剛性的差異量便非常難以預測,因此其難以針對在嘗試從移動至較大半徑控制該經分離卷邊時,於剛性中產生的差異進行補償。舉例而言,第11圖以誇大方式描述由於彎曲超過72英吋的曲率半徑時,對於一可撓式玻璃帶312(具有示例厚度剖面為例如200微米,且沒有來自於初次成形所造成的殘餘應力)的模擬卷邊軋輥位移影響,因此該卷邊部分的機械移動增加在裂縫尖端314處產生的應力,其可能干擾需要用於傳播該裂縫尖端而由該雷射所產生的所需熱引致應力。而當該熱引致應力被干擾時, 便形成較低的邊緣強度。據此,為了使由於卷邊剛度影響而在裂縫尖端處形成的應力最小化,該支架的曲率半徑不能過小。
第10圖描述對於一可撓式玻璃帶(具有200微米厚度)而言,在切割區域中於裂縫尖端處,Y軸模擬應力(裂縫尖端處的開口應力,亦即在破裂力學中的Mode I破裂分離模態,其中該開口模態包含正交於該裂縫平面的張力應力)對於X軸曲率半徑R的示例圖形。此圖顯示從連結第9圖(殘餘應力)與第11圖(捲筒,特別是卷邊的剛性)所描述之競爭效果下所得的機械引致應力。如同可見,在裂縫尖端處捲筒頂部與捲筒底部的應力在250英吋的曲率半徑R下,與例如72英吋的曲率半徑R下相比之下顯著較低(例如,在頂表面處張力小於2.5MPa而在底表面處壓力小於7.5MPa,如分別以空心三角形與空心菱形點所表示)。當曲率半徑越小,應力從在250英吋處的開始點,因為該卷邊在分離之後想要從該捲筒剩餘部分伸直的較大影響(因為如連結第11圖討論,該卷邊相比於該捲筒的剩餘部分具有較大的剛性)而傾向增加(參考第10圖中「概念趨勢分析」線的實心三角形與實心圓形資料點)。另一方面,隨著該支架曲率半徑變大,應力從在250英吋處的開始點,因為來自殘餘應力釋放之不受控制彎曲的較大影響結果,而傾向增加(如連結第9圖所討論)。因此,250英吋或250英吋附近為有利的曲率半徑R。雖然以上討論係連結 200微米厚度的中心部分,但對於100微米厚度中心捲筒部分的玻璃帶而言,有同樣的結果,亦即在半徑250英吋半徑下引致的應力將低於200微米厚度中心部分的應力。
回頭參考第8圖,該運送路徑係在一預先選擇距離上具有曲率半徑R。舉例而言,可以提供大於大約72英吋(183公分)的曲率半徑R,例如至少大約100英吋(254公分),像是至少大約150英吋(391公分),像是至少大約200英吋(508公分),像是250英吋(635公分)或是更大的曲率半徑。在某些具體實施例中,曲率半徑R可以從大約100英吋到大約400英吋(從大約254公分至大約1016公分),舉例而言,從大約200英吋到大約300英吋(從大約508公分至大約762公分),例如為大約250英吋(大約635公分)。
參考第12圖,描述用於該可撓式玻璃帶之運送路徑P的示意描繪。該雷射波束與裂縫尖端位置係以箭頭321表示。在此描繪實例中,運送路徑P可以包含位於切割區域140上游的上游部分320與位於切割區域140下游的下游部分322。在某些具體實施例中,上游部分320的曲率半徑R1係與下游部分322的曲率半徑R2相同。在其他具體實施例中,其個別曲率半徑R1、R2可以不同。切割區域140的曲率半徑R3可以與上游部分320曲率半徑R1及下游部分322曲率半徑R2不同,且為較大。做為一實例,曲率半徑R1、R2可以至少為大約 72英吋(大約183公分),而曲率半徑R3可以從大約200至大約300英吋(從大約508至大約762公分),像是大約250英吋(大約635公分)。
如以上指出,該可撓式玻璃帶46中心部分106的運送路徑P可以與從該中心部分106所分離之卷邊邊緣102及104(以破碎線表示)的運送路徑P’不同(參考第8圖)。舉例而言,該中心部分106的運送路徑P可以包含無限大曲率半徑的平坦部分330(位於具有半徑R3的部分之後),然而,該等邊緣102及104的運送路徑P’可不包含所述平坦部分。在某些具體實施例中,舉例而言,該運送路徑P可以包含具有曲率半徑R1的上游部分320、具有曲率半徑R3的切割區域140、該平坦部分330(其沿著從該上游部分320尾端至該下游部分322開始的行進方向量測時,可大約為4英吋長度,亦即大約10公分長度),以及具有曲率半徑R2的下游部分322。該運送路徑P’可以包含一上游部分332,其依循著該運送路徑P的上游部分320進入至該切割區域140,因為在此處還未有任何邊緣102及104從該中心部分106分離。一旦該等邊緣102及/或104係從該中心部分106分離之後,該運送路徑P’可以不包含一平坦部分,而因此即使其具有與該運送路徑P下游部分322為相同的半徑,例如半徑R2,仍可以沿著該運送路徑P’的下游部分334從該運送路徑P分散。也就是說,可以使用該平坦部分330使該路徑P相對於該路徑P’偏移,藉此該 中心部分106之該等分離邊緣與該等邊緣102、104並不會不利地對著彼此摩擦,而可能造成損傷。
在某些具體實施例中,可以利用額外或替代的方法(相對於以上所敘述的方法)運用該邊緣切邊210、212,以減少對於該中心部分106的不利摩擦。參考第17圖,在某些具體實施例中,該邊緣切邊210、212係被引導至一皮帶傳輸器上,其具有繞著多數軋輥1602、1604設置的皮帶1600。該等軋輥1602、1604的一或多個可由一馬達(未繪示)驅動,以在箭頭1604方向中移動該皮帶1600頂部分。該皮帶1600在箭頭1606方向中支撐及引導該邊緣切邊210、212直到其通過至該碎玻璃斜槽1608之中進行處置為止。在該皮帶1600被驅動的速度,相對於該玻璃帶46移動的速度,係可以沿著箭頭1612方向操縱該邊緣切邊的位置。舉例而言,如果該皮帶1600移動的比該玻璃帶46為慢,那麼該邊緣切邊210、212便傾向如第17圖所示的方向朝下及朝左移動。另一方面,如果該皮帶1600移動的比該玻璃帶46為快,那麼該邊緣切邊210、212便傾向如第17圖所示的方向朝上及朝右移動。在此方式中,可以相對於該中心位置106操縱該邊緣切邊的垂直位置,以避免該邊緣切邊210、212與該高品質相對邊緣206、208之間的摩擦,此摩擦可能導致該邊緣206、208的傷害及/或顆粒可能有害地沈積在該玻璃帶中心部分106的表面上。可以使用一感測器1610監測該邊緣切邊210、 212的位置,並將該位置回饋至一控制器,而接著可以隨需要調整該皮帶1600的移動速度。
第13圖描述Y軸模擬應力(裂縫尖端處的開口應力,亦即在破裂力學中的Mode I破裂分離模態,其中該開口模態包含正交於該裂縫平面的張力應力)對於X軸相離玻璃帶中心部分106的捲筒邊緣102、104的側向分離距離(毫米)的示例圖形。上方X軸的比例尺為相距該裂縫尖端下游305毫米位置處的分離距離,而下方X軸的比例尺為相距該裂縫尖端下游725毫米位置處的側向分離距離。在曲線上的該等資料點則相對應於該等X軸比例尺上的相同事件。也就是說,在該裂縫尖端下游305毫米位置處0.331毫米的側向分離距離與在該裂縫尖端下游725毫米處1.2毫米的分離距離相對應,其兩者都與在裂縫尖端處50MPa的應力相對應。此圖形與第10圖比較顯示來自將該等邊緣102、104側向移動離開該中央部分106的應力,可能快速地矮化由該支架曲率所引致的應力,然而兩者應力都應該受到控制以提供用於該裂縫尖端受控制傳播的最佳可能條件。做為實例,從該裂縫尖端下游305毫米位置處移動該等邊緣102、104 0.331毫米的距離,於該裂縫尖端處產生50MPa的應力。而如第10圖所示,此50MPa的應力係大於由該支架曲率所產生之應力的五到十倍。據此,重要的是控制該等邊緣的側向分離,因此其不會從該中心部分106移動的過遠。另一方面,如果沒有足夠的分離, 那麼該等邊緣將彼此摩擦而造成傷害。該等邊緣102、104相對於該中心部分106的位置可以適當地由例如以上所討論之驅動輥對所控制。根據一具體實施例,在該裂縫尖端下游725毫米位置處的側向分離可以有利的被控制為0.2毫米或小於0.2毫米,以保持來自側向分離的應力係與連接第9圖至第11圖所討論來自該玻璃帶剛性與殘餘應力的應力具有相同的數量級,並與如以下討論來自捲筒懸伸距離的應力具有相同的數量級。第13圖中的圖形係以200微米的中心部分厚度所產製。當該中心捲筒部分具有100微米的厚度時,該等應力係與200毫米厚度配置應力相似或較小。
在某些具體實施例中,該等邊緣102、104(及/或該邊緣切邊210、212)相對於該中心部分106的側向(水平)位置可由控制在該皮帶1600上該邊緣切邊210、212的位置而受到控制。參考第16圖,在該等邊緣切邊210、212從該中心部分106分離且在如以上連結第17圖所敘述透過該碎玻璃斜槽1608處置之前,該皮帶1600係支撐該邊緣切邊210、212。該皮帶1600接合該邊緣切邊210、212並以摩擦力進行支撐。因為該皮帶1600與該邊緣切邊210、212之間的摩擦接合,一旦該邊緣切邊已經與該皮帶接觸,將固定該邊緣切邊210、212相對於該中心部分106的水平位置。據此,藉由在該邊緣切邊210、212與該皮帶1600接觸之前,於箭頭1614方向中操縱該邊緣切邊210、212位置的方 式,可以進行該等邊緣側向分離的調整與控制,以能夠使其相對於該中心部分106位於適當的位置。更具體的,藉由如第16圖所示之方向在朝上及朝右方向中移動該邊緣切邊210的方式,該邊緣切邊210相對於中心部分106的側向位置可被調整以能夠產生較小的分離。另一方面,藉由如第16圖所示之方向在朝下及朝左方向中移動該邊緣切邊的210方式,該邊緣切邊210相對於中心部分106的側向位置可被調整以能夠產生較大的分離。一旦該邊緣切邊210、212與皮帶1600接觸並由皮帶1600所支撐,該邊緣切邊210、212與皮帶1600之間的摩擦力將維持所需要的側向分離。在某些具體實施例中,控制該側向分離的方法係為有利的,特別是當該玻璃帶的厚度使其難以利用該等驅動輥對控制時,亦即當該玻璃帶因為是如此的薄而因此缺乏剛性時,例如100微米或小於100微米。
參考第14圖,除了提供一種非平坦凸形運送路徑以外,針對該切割區域140中的可撓式玻璃帶46以及為了控制該等邊緣相距該玻璃帶中心部分的側向分離,可能也希望提供一種具有懸伸部分340的可撓式玻璃帶46。該懸伸部分340係為在該切割區域140中懸伸出空氣軸承342最外側邊緣距離Do的部分。該空氣軸承342可為與以上連結第6圖及第7圖所敘述之280或282類似的空氣軸承組件。在某些具體實施例中,該空氣軸承342包含可於箭頭344方向中移動的外側部分。因 此,該距離Do可由移動該空氣軸承外側部分之位置的方式加以調整。與以上針對於控制該邊緣切邊210、212相對於該皮帶1600所提到的相同,這種控制側向分離的方法是有利的,特別是當該玻璃帶的厚度使其難以利用驅動輥對控制時,亦即當該玻璃帶因為是如此的薄而因此缺乏剛性時,例如100微米或小於100微米。第15圖描述在該可撓式玻璃帶上方與下方表面處之機械引致應力對於懸伸距離的圖形。如同可見,該整體機械引致應力(頂部與底部應力組合)隨著從零懸伸距離起的增加懸伸距離而傾向減少(與張力相反,變得更加的壓縮,但在強度上增加),並在大約2英吋(大約5公分或50毫米)後相對快速增加。同樣的,在零懸伸距離Do處,可看到雖然捲筒頂部應力接近為零,但捲筒底部應力為20MPa(張力)。不希望受到理論的限制,可利用將該玻璃捲筒的較厚卷邊部分相對於較薄中心部分加以支撐及上推的方式,使該捲筒底部部分處於張力狀態。據此,當將一卷邊部分從該剩餘捲筒分離時,有利的是能具有一非零懸伸距離Do。當從該玻璃帶中心部分分離兩部分,或在該捲筒邊緣上不存在卷邊部分的其他情況中,懸伸距離Do變的較不重要。然而,當在該捲筒邊緣處存在卷邊部分時,於大約2英吋(5公分或50毫米)的懸伸距離Do處,存在有將機械引致應力(頂部與底部應力組合)最小化的位置點。舉例而言,利用2英吋(5公分)懸伸距離,在該可撓式玻璃帶裂縫尖端處的頂表面可以 具有小於大約5MPa的張應力,而該底表面可以具有小於大約10MPa的壓應力。參考第14圖,據此,可以有利的使用小於大約6英吋(大約15公分)的懸伸距離,像是從大約1至3英吋(大約2.5至大約7.5公分,大約25至75毫米)、像是大約2英吋(大約5公分,大約50毫米),以促成在該裂縫尖端之機械引致應力的最小化。第15圖的圖形係以200微米的中心捲筒部分厚度所產生。當該中心捲筒部分具有100微米的厚度時,其應力係與200微米的情況一樣於相同的懸伸距離Do處被最小化。然而,對於100微米的情況而言,隨著該捲筒懸伸距離Do在任一方向中遠離該最小情況的位置(大約60毫米的懸伸)時,應力的增加情況係比200微米的應力增加情況為大。
於此敘述的具體實施例在雷射切割區域中提供機械引致可撓式玻璃帶應力的較低基線,並因此增加雷射引致應力對於機械引致應力的訊號雜訊比。也就是說,理想的是使雷射引致應力傳播裂縫尖端,以使該等邊緣102、104從該中心部分106分離。當雷射引致應力受到機械引致應力干擾時,裂縫傳播產生較低強度的邊緣。據此,理想的是盡可能的使在該裂縫傳播時作用在裂縫尖端上的機械引致應力總量最小化。透過控制該可撓式玻璃帶中心(產品)部分與該等卷邊邊緣之位置的各種工具,可以提供整體可撓式玻璃帶的穩定性(以使機械引致應力最小化)。所提供的運送路徑幾何可以 使在該雷射切割製程下游處該可撓式玻璃帶的新生成邊緣與中心部份之間的接觸降低或最小化,其造成在該玻璃帶所需中心部分的邊緣中能保持較高的強度;而這可以利用使裂縫尖端處機械引致應力最小化的方法達成。
應該強調的是,本發明以上敘述的具體實施例,特別是任何「較佳」具體實施例都只是實作案的可能實例,只為了對本發明各種原則有清楚瞭解而設定。在實質上不背離本發明精神或範圍下,可以進行發明以上敘述具體實施例的許多變化與修改。預期所有所述修改與變化都於此由本揭示發明涵蓋的範圍與下述請求項所涵蓋。
140‧‧‧切割區域
320‧‧‧運送路徑P上游部分
321‧‧‧箭頭
322‧‧‧運送路徑P下游部分
330‧‧‧平坦部分
334‧‧‧運送路徑P'下游部分
P‧‧‧運送路徑
P'‧‧‧運送路徑
R1‧‧‧曲率半徑
R2‧‧‧曲率半徑
R3‧‧‧曲率半徑

Claims (15)

  1. 一種使用一玻璃製程設備的可撓式玻璃帶連續製程方法,該玻璃帶具有不大於0.35毫米的厚度,該方法包括以下步骤:連續餽入該可撓式玻璃帶通過該玻璃製程設備,該玻璃製程設備具有至少三個製程區域,包含一第一製程區域、一第二製程區域與一第三製程區域;及使用一整體控制裝置控制該可撓式玻璃帶通過該第一製程區域、第二製程區域與第三製程區域每一者的餽入速率;及其中該第二製程區域具有用於該可撓式玻璃帶的一運送路徑,通過具有曲率半徑從大約100英吋至大約400英吋的切割區域。
  2. 如請求項1所述之方法,進一步包括以下步骤:當該可撓式玻璃帶移動通過該切割區域內一切割裝置時,分離該可撓式玻璃帶的邊緣,形成連接至該可撓式玻璃帶上游部分的一種邊緣切邊連續帶。
  3. 如請求項2所述之方法,其中該邊緣切邊具有一運送路徑係與該可撓式玻璃帶中心部分的運送路徑不同。
  4. 如請求項1或請求項2所述之方法,其中該 運送路徑具有一上游部分,其為該切割區域的上游,該上游部分包括一曲率半徑係與該切割區域的曲率半徑不同。
  5. 如請求項1或請求項2所述之方法,其中該運送路徑具有一下游部分,其為該切割區域的下游,該下游部分包括一曲率半徑係與該切割區域的曲率半徑不同。
  6. 如請求項1或請求項2所述之方法,進一步包括以下步骤:利用至少一驅動輥對穩定該切割區域內的可撓式玻璃帶。
  7. 如請求項1或請求項2所述之方法,其中該可撓式玻璃帶進一步包括一懸伸部分,其自由地延伸超過該切割區域中的一最外側空氣軸承。
  8. 如請求項7所述之方法,其中該懸伸部分自由地延伸超過該切割區域中的該最外側空氣軸承大約1英吋至大約4英吋的距離。
  9. 如請求項6所述之方法,進一步包括以下步骤:控制該至少一驅動輥對,以能夠在捲筒部份之間於該裂縫尖端下游725毫米的位置處,保持0.2毫米或小於0.2毫米的側向分離。
  10. 一種玻璃製程設備,其進行的可撓式玻璃帶的製程,該玻璃帶具有不大於0.35毫米的厚度, 該設備包括:於第一製程區域中的一成形設備,該成形設備經配置以在該第一製程區域中形成該可撓式玻璃帶;於一第二製程區域之一切割區域中的一邊緣切邊設備,該邊緣切邊設備包括一切割裝置,其經配置以隨著該可撓式玻璃帶移動分離該可撓式玻璃帶的一邊緣;及其中該第二製程區域具有用於該可撓式玻璃帶通過該切割區域之一運送路徑,該運送路徑具有從大約100英吋至大約400英吋的曲率半徑。
  11. 如請求項10所述之玻璃製程設備,其中該可撓式玻璃帶的一中心部分具有該運送路徑,而該邊緣切邊連續帶具有位於該邊緣切邊設備下游的一不同運送路徑。
  12. 如請求項10所述之玻璃製程設備,其中該運送路徑包括一上游部分,其為該切割區域的上游,該上游部分包括一曲率半徑係與該切割區域之運送路徑的曲率半徑不同。
  13. 如請求項10所述之玻璃製程設備,其中該運送路徑具有一下游部分,其為該切割區域的下游,該下游部分包括一曲率半徑係與該切割區域之運送路徑的曲率半徑不同。
  14. 如請求項10至請求項13任一項所述之玻璃製程設備,進一步包括至少一驅動輥對,其經配置以穩定該切割區域內的可撓式玻璃帶。
  15. 如請求項14所述之玻璃製程設備,其中該至少一驅動輥對係經配置以在捲筒部份之間於該裂縫尖端下游725毫米的位置處,保持0.2毫米或小於0.2毫米的側向分離。
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