TWI693108B - 對多個製品進行邊緣塗覆的方法 - Google Patents

Abstract

一種邊緣塗覆的方法，包含準備一堆疊的步驟，該堆疊包括以間隔襯墊交錯的複數個物件。一層塗覆材料係形成在一塗覆滾筒的一表面上。將該堆疊的一周邊放置在相對於該塗覆滾筒的該表面的一選擇的塗覆間隙處，以及該塗覆材料從該塗覆滾筒的該表面被移轉至該堆疊中的該些物件的周圍邊緣。

Description

對多個製品進行邊緣塗覆的方法 【相關申請案的交叉引用】

本申請案依專利法主張於2014年12月2日提出申請的美國臨時專利申請案第62/086284號之優先權，該案的內容作為本文的依據，且以參考的方式整體上併入本案。

本領域係關於對經受弱化製程例如分離及加工的玻璃物件進行強化與保護的方法。更特定而言，本領域係關於透過塗佈保護塗層至玻璃邊緣以強化玻璃邊緣的製程。

在易碎材料中，如玻璃，破裂最初會發生在材料的裂隙或細微的裂縫，並接著迅速擴及至整個材料。材料的彎曲強度是拉伸應力下的最大臨界缺陷的函數。破裂應力與裂縫尺寸的關係式係由英國工程師Alan Arnold Griffith所推導出，並表示成如下：

其中σ為破裂應力，Y為依據破裂與樣本形狀的一常數，K _1C為臨界應力強度因子或破壞韌性，而c為玻璃中的裂縫尺寸。依據公式(1)，當裂縫尺寸減小或當臨界應力強 度因子減小時，破裂應力(亦即破裂所需的施加的應力)會增加。

玻璃已知為在其剛剛形成時強度極強。但，對於經成形之後的玻璃進行製程例如分離及加工時會導致裂隙，例如在玻璃的邊緣形成不同形狀、大小、及維度的缺口及破裂。這些裂隙使得玻璃易於破損，因為在當玻璃承受高壓力或針對裂隙的直接衝擊時，這些裂隙會變成破裂所形成的破壞點。為了提高玻璃對於衝擊傷害的抗性，可對有裂隙的邊緣塗佈一保護材料。保護的塗層會覆蓋這些裂隙，因而防止對裂隙的直接衝擊。

邊緣塗覆已證實能保護玻璃邊緣在使用公認的機械測試時免受衝擊、碰撞、及磨損。此保護主要受到在玻璃邊緣頂面的塗層厚度的控制。本案揭示一種在每一製程循環中塗覆數個零件的邊緣塗覆方法，以為了增加產量而不會犧牲塗覆性能。

在第一態樣中，該方法包含準備一堆疊，該堆疊由以間隔襯墊交錯的複數個物件所組成，在一塗覆滾筒的一表面上形成一層塗覆材料，將該堆疊的一周邊放置在相對於該塗覆滾筒的該表面的一選擇的塗覆間隙處，以及將該塗覆材料從該塗覆滾筒的該表面移轉至該堆疊中的該些物件的周圍邊緣。

在第二態樣中，方法如第一態樣所述，且該堆疊經準備而使得該些間隔襯墊凹入該堆疊之內。

在第三態樣中，方法如第二態樣所述，且該塗覆材料的黏滯性及每一間隔襯墊的厚度係經由選擇的，使得當移轉該塗覆材料時，流入該堆疊中的緊鄰的物件之間的空間內的該塗覆材料的溢流長度小於220微米。

在第四態樣中，方法如第一至第三態樣中任一者所述，且移轉該塗覆材料包括，在該堆疊與該塗覆滾筒之間的相對旋轉。

在第五態樣中，方法如第一至第四態樣中任一者所述，且該方法更包括，在移轉該塗覆材料之前，對該堆疊的一邊緣輪廓進行特徵化的步驟。

在第六態樣中，方法如第一至第五態樣中任一者所述，且對該堆疊的該邊緣輪廓進行特徵化包括，使用一位移感應器來追蹤該堆疊中的每一物件的周圍邊緣的步驟。

在第七態樣中，方法如第一至第四態樣中任一者所述，且形成該塗覆材料層的步驟包括，當旋轉該塗覆滾筒時，將該塗覆滾筒浸入一個該塗覆材料的池的步驟。

在第八態樣中，方法如第一至第七態樣中任一者所述，且形成該塗覆材料層的步驟包括，對在該塗覆滾筒的該表面上的該塗覆材料的厚度進行控制的步驟。

在第九態樣中，方法如第一至第八態樣中任一者所述，且該方法更包括，當移轉該塗覆材料時，保持在該堆疊的該周邊與該塗覆滾筒的該表面之間的該選擇的塗覆間隙的步驟。

在第十態樣中，方法如第一至第九態樣中任一者所述，該塗覆材料係一可固化塗覆材料，且該方法更包括將移轉至該些物件的該些周圍邊緣的該塗覆材料固化的步驟。

在第十一態樣中，方法如第一至第十態樣中任一者所述，該堆疊包含多於二個物件，且該堆疊中的至少二個該物件的該些周圍邊緣從該塗覆滾筒的該表面同時地接受到該塗覆材料。

在第十二態樣中，方法如第一至第十態樣中任一者所述，且該堆疊中的所有的物件的該些周圍邊緣從該塗覆滾筒的該表面同時地接受到該塗覆材料。

在第十三態樣中，方法如第一至第十二態樣中任一者所述，且準備該堆疊的步驟包括，將該些物件的該些周圍邊緣對齊於該堆疊的該周邊的步驟。

在第十四態樣中，方法如第一至第十三態樣中任一者所述，且該可固化塗覆材料包含一硬式塗覆材料。

在第十五態樣中，方法如第一至第十四態樣中任一者所述，且該可固化塗覆材料包含二氧化矽粒子。

應當理解的是，以上的一般性描述及以下的詳細描述都是示例性的，並且旨在提供用於理解所請求保護的本發明的性質和特徵。所包括的圖式是提供本發明的進一步理解，並且被併入以構成本說明書的一部分。所附圖式圖示出本發明的各種實施方式，且與說明書一起用來解釋本發明的原理和操作。

200‧‧‧堆疊

200A‧‧‧經塗覆的堆疊

202‧‧‧物件

202A‧‧‧周長邊緣

204‧‧‧間隔襯墊

204A‧‧‧周長邊緣

210‧‧‧真空夾盤

212‧‧‧移動裝置

212A‧‧‧旋轉致動器

212B‧‧‧垂直支撐

230‧‧‧LVDT感應器

232‧‧‧支架

234‧‧‧安裝塊

236、238‧‧‧可旋轉連桿

270‧‧‧容器

272‧‧‧塗覆材料

273‧‧‧馬達

274‧‧‧塗覆滾筒

274A‧‧‧表面

275‧‧‧紫外線輻射源

276‧‧‧刮刀/開口

280‧‧‧間隔襯墊

280A‧‧‧間隔襯墊

282‧‧‧塗覆材料

284‧‧‧狹窄空間

300‧‧‧對齊夾具

302‧‧‧旋鈕

304‧‧‧棘輪停止器

L‧‧‧軸向中軸

R1‧‧‧旋轉軸

R2‧‧‧旋轉軸

以下是所附圖式中圖式的說明。圖式非必要按比例繪製，並且某些特徵和附圖的某些視圖為了清楚和簡要的目的，係以誇大的比例或圖示來繪示。

圖1顯示出包括以間隔襯墊交錯的物件的一堆疊。

圖1A顯示出可用來形成圖1的堆疊的一對齊夾具的上視圖。

圖2顯示出耦接至一移動裝置的圖1的堆疊。

圖3顯示出圖1的堆疊的邊緣輪廓的特徵。

圖4A顯示出具有一滾輪塗覆器的圖1的堆疊的塗覆。

圖4B為堆疊與滾輪塗覆器的前視圖。

圖5顯示出在經塗覆的堆疊上的塗覆材料的固化。

圖6A顯示出在具有薄間隔襯墊的堆疊的塗覆中的毛細作用。

圖6B顯示出在具有厚間隔襯墊的堆疊的塗覆中的無毛細作用。

圖6C係顯示出塗覆材料的溢流長度為間隔襯墊厚度的函數的一圖表。

圖7A顯示出單部分(single-part)塗覆的製程能力指數。

圖7B顯示出多部分(multi-part)塗覆的製程能力指數。

在一例示的實施例中，一種塗覆物件的周圍邊緣的方法包括，形成以間隔襯墊交錯的該些物件的一堆疊。每一物件可由易碎材料製成。在特定實例中，每一物件係由玻璃或玻璃陶瓷製成。每一物件具有一周圍邊緣，其中用語「周圍邊緣」用來意指沿著物件周邊的邊緣表面。該些物件的該些周圍邊緣會因為例如分離及加工等製程而具有裂縫。一般而言，該堆疊會具有至少二個物件及至少一個間隔襯墊。在該堆疊中有越多的物件，則平均單位生產時間可越短，亦稱為節拍時間(Takt Time)。在一些例子中，堆疊可具有超過十個物件。

圖1顯示一例示的堆疊200，堆疊200具有以間隔襯墊204交錯的物件202。該些物件202係安排在堆疊200內，使得該些物件202的周圍邊緣202A對齊於堆疊200的周邊。物件202與間隔襯墊204係安排在堆疊200中的間隔的層中，使得在任二個緊鄰的物件202 之間沒有物理的接觸。在一實施例中，藉由表面張力，物件202與間隔襯墊204被一起固持在該堆疊200內。在其他實施例中，可使用其他的措施來進一步固定堆疊200，例如用夾持的。

在任二個緊鄰的物件202之間會使用一或多個間隔襯墊204。該些間隔襯墊204可用適型材料製成，使得間隔襯墊204的形狀相符於緊鄰的物件202的形狀。該些間隔襯墊204較佳係以不會刮傷或損傷物件202的表面的材料所製成。例如，該些間隔襯墊202可用聚合物材料製成，例如丁烯橡膠、矽樹脂、PU橡膠、或天然橡膠。除了高分子材料，該些間隔襯墊202可用其他材料製成，例如磁性黏著劑材料、靜電黏著劑材料及類似者。

在一實施例中，該些間隔襯墊204經選擇在寬度上小於物件202，其允許相對於該些物件202而設置該些間隔襯墊204，使得該些間隔襯墊204的周圍邊緣204A凹入堆疊200之內。這會避免該些間隔襯墊204干涉該些物件202的周圍邊緣202A的塗覆。所取用的間隔襯墊204的寬度，為間隔襯墊202在橫向於堆疊200的軸向中軸L的方向上的最大的尺寸。在該些物件202之間的該些間隔襯墊204的厚度可經選擇以達到所需的塗覆性能。該些間隔襯墊204的厚度決定了在緊鄰的物件202之間的沿著堆疊200的軸向中軸L的空間。

在一實施例中，堆疊200係在一對齊夾具的幫助下而形成。參照圖1A，進行對齊堆疊可包括，將一第一物件202放置於一對齊夾具300的量規中，並且將旋鈕302與對齊夾具300的棘輪停止器304調節至適當的堆疊尺寸。將間隔襯墊204放置於物件202的表面上，且將另一物件202放置於該些間隔襯墊204上。重複這樣的間隔襯墊204與物件202的放置，直到堆疊200具有所需數量的物件202。最後，鬆開棘輪停止器304以釋放堆疊200。此對齊程序會形成一堆疊200，其中該些物件的該些周圍邊緣202會對齊(或切齊)於堆疊200的周邊，如此該些周圍邊緣可同時地進行加工處理。可使用其他合適的用以堆疊該些物件的方法。

在一實施例中，該方法可包括將堆疊200耦接至一移動裝置，其中該移動裝置可支撐堆疊200，並且在該方法剩餘的步驟期間，對堆疊200提供任何所需的移動。例如，圖2顯示一真空夾盤210固持住堆疊200，真空夾盤210係耦接至一移動裝置212，移動裝置212能提供垂直、水平及旋轉運動中的至少一者。可使用其他除了真空之外的方式將堆疊200耦接至一移動裝置。

在一實施例中，該方法可包括對堆疊200的邊緣輪廓進行特徵化(或測量出)。針對此特徵化可適用各種不同方法。在一實施例中，使用一線性可變位移變換(LVDT)感應器對該邊緣輪廓進行特徵化。圖3顯示以 安裝於支架232上的LVDT感應器230的測量設定的一例，支架232係藉由可旋轉連桿236、238而耦接至一安裝塊234。一彈力機構(未圖示)通常會將可旋轉連桿236、238向上偏斜。抓持堆疊200的移動裝置212係對向於該LVDT機構。為了對堆疊200的邊緣輪廓進行特徵化，堆疊200被帶動至與LVDT感應器230接觸，並且相對於LVDT感應器230而旋轉。移動裝置212的旋轉致動器部件212A對堆疊200提供旋轉運動。當堆疊200被旋轉時，LVDT感應器230會追蹤堆疊200的周邊。藉由將可旋轉連桿236、238向上偏斜的該彈力機構及堆疊200的垂直運動，而在堆疊200的旋轉期間，保持堆疊200與該LVDT感應器230之間的接觸。旋轉致動器212A係安裝於垂直支撐212B上，當堆疊200相對於LVDT感應器230旋轉時，垂直支撐212B能移動向上與向下，因此能致使堆疊200的垂直運動。LVDT感應器230包括設置於一系列的感應線圈之內的一鐵磁性鐵芯，並能產生依該鐵磁性鐵芯在該系列的感應線圈內的實體位置而成比例的電輸出。對堆疊200的邊緣輪廓進行特徵化可包括，對於堆疊200中的一選擇的物件或堆疊200中的所有物件的邊緣輪廓進行測量。同時，可使用其他方法來對堆疊200的邊緣輪廓進行特徵化，例如非接觸式、以光學為主的方法。

該方法包括對堆疊200中的該些物件的周圍邊緣202塗佈一防護塗層。圖4A與4B顯示以盛裝塗覆 材料272的容器270及旋轉塗覆滾筒274來設定塗層的一例。馬達273對塗覆滾筒274提供所需的轉動。塗覆材料272被塗覆滾筒274提取並以一刮刀/開口276來計量(亦即，在塗覆滾筒274的表面274A上的塗覆材料272的層厚度係由刮刀/開口276來控制)。為了對堆疊200中的該些物件的周圍邊緣202進行塗覆，堆疊200的周邊係放置於緊鄰於塗覆滾筒274的表面274A。在一實施例中，在塗覆製程期間，在堆疊200的周邊與該塗覆滾筒的表面274之間的縫隙，於此稱作「塗覆間隙」，會等於或小於在該塗覆滾筒274的表面上的塗覆材料272的厚度。在一實施例中，堆疊200的旋轉軸R1係對齊並平行於塗覆滾筒274的旋轉軸R2。當堆疊200與塗覆滾筒274相對彼此作旋轉時，堆疊200中的該些物件的周圍邊緣202會被塗覆上塗覆材料272。為了保持在塗覆滾筒274與堆疊200之間的所需的塗覆間隙，根據所測量出的堆疊200的邊緣輪廓的資料，堆疊200會被垂直的移動(或沿著橫向於旋轉軸R1、R2的一方向移動)。堆疊200中的該些物件的每個周圍邊緣的一部分或全長會被塗覆有塗覆材料272。塗覆滾筒274的全長(沿著旋轉軸R2所測的)會稍微大於堆疊200的全長，如此堆疊200中的所有物件的全部周圍邊緣會被同時的塗覆。可替代地，若塗覆滾筒274短於堆疊200，則堆疊200會被部分地塗覆。一般而言，在每次塗覆滾筒274經過時，複數個物件的周圍邊緣會被塗覆。

在一例子中，塗覆材料272為一可固化塗覆材料。如圖5所示，在此情況下，該方法可包括，使用例如一紫外線輻射源275或一熱源來固化塗佈在經塗覆的堆疊200A的周邊的塗覆材料272。為了要避免衝擊破壞，硬式(耐衝擊的)塗覆材料通常較佳地適用於邊緣保護。硬式塗覆材料的例子包括，但非限於，丙烯酸樹脂、環氧樹脂、及透明的聚亞醯胺樹脂。軟式塗覆材料如矽樹脂亦可用於邊緣保護。在一實施例中，可在塗覆材料中添加二氧化矽粒子，以調整該塗覆材料對於物件的熱膨脹係數(CTE)的比，例如若物件係由玻璃製成的。

在對塗覆材料200進行固化後，經塗覆的堆疊200A會再返回至圖3的測量設定，或者不同的測量設定，以對經塗覆的邊緣輪廓進行特徵化。作為計算結果的測量資料的可用來判定該邊緣塗覆是否為均勻的，並且用來判定該塗覆參數需要何種調整。在任何額外的測量之後，經塗覆的堆疊可被分開，且可對該些經邊緣塗覆的物件進行進一步的磨光製程。

包含在堆疊200中的該些間隔襯墊(圖1中的204)的厚度，應在考量塗覆材料的黏滯性與毛細作用下而作選擇。圖6A圖示當間隔襯墊280太薄時所發生的毛細作用，亦即，顯示出塗覆材料282上升至由該些物件202之間的薄間隔襯墊280所形成的狹窄空間284內。此毛細作用會導致塗覆材料溢流至該些物件的非邊緣表面，導致非邊緣表面上的不均勻的或不需要的塗覆。相 較之下，圖6B顯示該些物件202之間的較厚的間隔襯墊280A的無毛細作用。

作為圖示目的，圖6C顯示出對於1,500釐泊(cps)的塗覆材料的塗覆材料的溢流長度為間隔襯墊厚度的函數。溢流長度為塗覆材料流至玻璃表面(或在緊鄰的物件之間的空間內的塗覆材料圓柱的高度；見圖6A中的H)。當間隔襯墊為僅1.0毫米厚時，溢流長度會在250微米以上。圖6C顯示出間隔襯墊厚度的增加會減少溢流長度。

一般而言，較厚的間隔襯墊會具有相對低的毛細作用。以大量生產的角度來看，較薄的間隔襯墊將會允許在一次操作中堆疊較多的物件。希望達到的是能減少毛細作用，而減少製程的節拍時間。在一實施例中，小於220微米的塗覆溢流長度能在毛細作用與節拍時間兩者之間提供一較佳的折衷。

圖7A顯示出單部分塗覆的製程能力指數。在單部分塗覆的製程中，不會生產出堆疊的物件，且在每個製程循環中僅塗覆一個物件。圖7B顯示出將上述方法使用於多部分塗覆的製程能力指數。在多部分塗覆步驟中，會生產出一堆疊的物件，且在每個製程循環中塗覆一數個物件。從圖7A與7B的圖形中觀察可知，多部分的塗覆性能係與單部分的塗覆性能不相上下。多部分塗覆具有的製程能力指數為1.4165，而單部分塗覆具有的製程能力指數為1.4111。多部分塗覆的製程能力指數顯 示出每百萬的缺陷機會為約3,000件，此近似於單部分塗覆下的缺陷機會。因此，相較於單部分塗覆，以多部分塗覆能實質上減少製程節拍時間，而不會喪失任何實質上的塗覆性能。

儘管本發明已描述了關於有限數量的實施例，本領域的習知技藝者藉由本案的優點，將能理解以設計出不脫離本案所揭示的本發明的範圍的其它實施例。因此，本發明的範圍應僅由所附申請專利範圍來限定。

200‧‧‧堆疊

202‧‧‧物件

202A‧‧‧周長邊緣

204‧‧‧間隔襯墊

204A‧‧‧周長邊緣

L‧‧‧軸向中軸

Claims (9)

1. 一種邊緣塗覆的方法，該方法包含下列步驟：準備一堆疊，該堆疊包括以間隔襯墊交錯的複數個物件，該些間隔襯墊凹入該堆疊之內以定義在相鄰物件之間的空間，該些空間對該堆疊的一周邊是開放的，其中沿著該堆疊的一軸向中軸的每個空間的一尺寸是由定義該空間的該間隔襯墊的一厚度所定義；在一塗覆滾筒的一表面上形成一層塗覆材料；將該堆疊的該周邊放置在相對於該塗覆滾筒的該表面的一選擇的塗覆間隙處；以及將該塗覆材料從該塗覆滾筒的該表面移轉至該堆疊中的該些物件的周圍邊緣；其中該塗覆材料的一黏滯性及該些間隔襯墊的厚度經選擇以使得在該塗覆材料轉移的期間，將該塗覆材料因毛細作用而流入該些空間的一溢流長度控制在小於220微米。
2. 如請求項1所述之方法，其中準備該堆疊的步驟包含：將該些物件的該些周圍邊緣對齊於該堆疊的該周邊的步驟。
3. 如請求項1所述之方法，其中移轉該塗覆材料的步驟包含：在該堆疊與該塗覆滾筒之間的相對旋轉。
4. 如請求項3所述之方法，更包含：在移轉該塗覆材料之前，對該堆疊的一邊緣輪廓進行特徵化的步驟。
5. 如請求項3所述之方法，其中形成該層塗覆材料的步驟包含：當旋轉該塗覆滾筒時，將該塗覆滾筒浸入一個該塗覆材料的池，以及對在該塗覆滾筒的該表面上的該塗覆材料的厚度進行控制的步驟。
6. 如請求項1所述之方法，其中該塗覆材料係一可固化塗覆材料，且該方法更包含：將移轉至該些物件的該些周圍邊緣的該塗覆材料固化的步驟。
7. 如請求項1所述之方法，其中該堆疊包含多於二個物件，且其中該堆疊中的至少二個該物件的該些周圍邊緣從該塗覆滾筒的該表面同時地接受到該塗覆材料。
8. 如請求項1所述之方法，其中該可固化塗覆材料包含一硬式塗覆材料。
9. 如請求項1所述之方法，其中該可固化塗覆材料包含二氧化矽粒子。

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