用于在玻璃制造過程中施加跨帶張力的設(shè)備和方法
【專利說明】用于在玻璃制造過程中施加跨帶張力的設(shè)備和方法
[0001 ]優(yōu)先權(quán)
[0002]本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C.§119要求2013年8月23日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)61/869133的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容構(gòu)成本發(fā)明的依據(jù)且以引用方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開總體涉及用于加工材料的帶的設(shè)備和方法，并且更具體地涉及橫跨玻璃帶的寬度產(chǎn)生張力的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0004]在用于制造玻璃板的典型的熔融下拉方法中，熔融玻璃被供應(yīng)至成形體，熔融玻璃作為單獨(dú)的玻璃流流過成形體上方。單獨(dú)的玻璃流在成形體的底部處再結(jié)合以形成具有卓越品質(zhì)的表面的玻璃帶。熱梯度和其它因素可以在橫跨玻璃帶的寬度方向上在帶中引起曲率。在一些情況下，該曲率是有幫助的，因?yàn)樗転椴Ａг黾觿偠?。然而，?dāng)這樣的曲率減小時(shí)，玻璃帶更容易加工，例如在切割和分離過程期間。
[0005]對(duì)于高速加工和平滑的帶運(yùn)動(dòng)來說，期望具有這樣一種機(jī)構(gòu):該機(jī)構(gòu)能以盡可能少的負(fù)面影響連續(xù)地張緊帶，同時(shí)使來自其它源的運(yùn)動(dòng)干擾最小化并使過程穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本文描述了一種用于在連續(xù)移動(dòng)的玻璃帶中施加張力的設(shè)備。例如，本文所述設(shè)備可以在旨在生產(chǎn)玻璃板的下拉玻璃制造過程中使用。例如，本文所述設(shè)備可以在熔融下拉過程中或其它過程中使用，其中，玻璃帶被從一個(gè)位置輸送至另一個(gè)位置，例如，薄的柔性玻璃帶的卷軸至卷軸加工。該設(shè)備包括相對(duì)的腳輪組件，其被構(gòu)造成接合玻璃帶的表面，從而將玻璃帶夾捏在相對(duì)的腳輪組件之間。腳輪組件在與玻璃帶的大體平面平行的方向上可旋轉(zhuǎn)，并且將張緊力在垂直于玻璃帶被拉延的方向(拉延方向)的方向上施加到玻璃帶。也就是說，腳輪組件產(chǎn)生橫跨玻璃帶的寬度的張力，該張力趨于使玻璃帶變平，從而減小玻璃帶中的曲率。例如，腳輪組件可以是彈簧加載的，使得當(dāng)與玻璃帶的表面接合時(shí)，源自彈簧的力被施加到玻璃帶。相對(duì)成對(duì)的腳輪組件可以被采用并沿著玻璃帶的相對(duì)的邊緣部分定位，從而在相對(duì)成對(duì)的腳輪組件之間橫跨玻璃帶的寬度在帶中產(chǎn)生張力。腳輪組件可具有多個(gè)自由度(旋轉(zhuǎn)軸線)，以允許控制張力和夾捏力。在一些實(shí)施例中，預(yù)設(shè)的張力或夾捏力可由控制器改變。因此，預(yù)設(shè)的張力或夾捏力可根據(jù)諸如帶厚度和帶曲率的拉延條件設(shè)定。
[0007]在一個(gè)方面，公開了一種用于制造玻璃板的設(shè)備，該設(shè)備包括:成形體，熔融玻璃從成形體拉延以生產(chǎn)連續(xù)移動(dòng)的玻璃帶;亥1J劃設(shè)備，其相對(duì)于拉延方向被定位在成形體下方;腳輪組件，其被定位在刻劃設(shè)備和移動(dòng)的玻璃帶之間并且被構(gòu)造成與移動(dòng)的玻璃帶接合，該腳輪組件包括:腳輪安裝構(gòu)件;腳輪，其可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到腳輪安裝構(gòu)件并且圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn);框架構(gòu)件，其可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到腳輪安裝構(gòu)件，腳輪安裝構(gòu)件圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn);第一力機(jī)構(gòu)，其被構(gòu)造成將第一力施加到腳輪安裝構(gòu)件，該第一力迫使腳輪安裝構(gòu)件圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn);并且其中，垂直于且穿過第一旋轉(zhuǎn)軸線的平面與第二旋轉(zhuǎn)軸線相交。
[0008]腳輪組件還可包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接到第一力裝置并且被構(gòu)造成改變施加到腳輪安裝構(gòu)件的第一力。在一些實(shí)施例中，腳輪安裝構(gòu)件包括萬向節(jié)座和可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到萬向節(jié)座的本體部分，并且其中，本體部分圍繞第三旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)。第三旋轉(zhuǎn)軸線可以在移動(dòng)的玻璃帶上的一位置處與移動(dòng)的玻璃帶相交，腳輪被構(gòu)造成在該位置處與移動(dòng)的玻璃帶接合。例如，第三旋轉(zhuǎn)軸線可以與移動(dòng)的玻璃帶的表面以非零的角度相交。
[0009]在一些實(shí)施例中，腳輪安裝構(gòu)件可以被構(gòu)造成圍繞垂直于第二旋轉(zhuǎn)軸線的第四旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
[0010]該設(shè)備還可包括第二力機(jī)構(gòu)，其被構(gòu)造成將第二力施加到腳輪安裝構(gòu)件并且迫使腳輪安裝構(gòu)件圍繞第四旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。第二驅(qū)動(dòng)裝置可聯(lián)接到第二力機(jī)構(gòu)并且被構(gòu)造成改變第二力。
[0011]在一些實(shí)施例中，腳輪組件在接合位置和脫開位置之間相對(duì)于移動(dòng)的玻璃帶可移動(dòng)，其中，在接合位置中，腳輪與移動(dòng)的玻璃帶接觸，并且在脫開位置中，腳輪不與移動(dòng)的玻璃帶接觸。
[0012]在一些實(shí)施例中，框架構(gòu)件可以可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到基座構(gòu)件，該基座構(gòu)件被構(gòu)造成使框架構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，使得腳輪與玻璃帶接合和脫開。在其它實(shí)施例中，框架構(gòu)件可以聯(lián)接到線性滑動(dòng)件，該線性滑動(dòng)件被構(gòu)造成使框架構(gòu)件平移，使得腳輪與玻璃帶接合和脫開。
[0013]在另一方面，描述了一種拉延玻璃帶的方法，該方法包括:使來自成形體的熔融玻璃流動(dòng)以形成玻璃帶，該玻璃帶在拉延方向上移動(dòng);使玻璃帶與腳輪組件接合，該腳輪組件包括:腳輪安裝構(gòu)件；腳輪，其可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到腳輪安裝構(gòu)件并且圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn);框架構(gòu)件，其可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到腳輪安裝構(gòu)件，腳輪安裝構(gòu)件圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)；第一力機(jī)構(gòu)，其被構(gòu)造成將第一力施加到腳輪安裝構(gòu)件，該第一力迫使腳輪安裝構(gòu)件圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn);并且其中，接合造成腳輪安裝構(gòu)件抵抗第一力而圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，該第一力由此在遠(yuǎn)離玻璃帶的中心線的方向上在玻璃帶中形成張力。
[0014]在一些實(shí)施例中，穿過且垂直于第一旋轉(zhuǎn)軸線的平面在接合之后相對(duì)于拉延方向形成角度α。角度α可以例如在從約O度至約10度、從約O度至約5度的范圍內(nèi)，或者在從約O度至約3度的范圍內(nèi)。
[0015]第一力機(jī)構(gòu)可聯(lián)接到第一驅(qū)動(dòng)裝置，其中，該方法還可包括利用第一驅(qū)動(dòng)裝置改變第一力。
[0016]在一些實(shí)施例中，腳輪安裝構(gòu)件包括萬向節(jié)座和本體部分，并且其中，本體部分聯(lián)接到萬向節(jié)部分并且相對(duì)于萬向節(jié)座圍繞第三旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)。
[0017]腳輪組件還可包括第二力機(jī)構(gòu)，其被構(gòu)造成施加第二力以使腳輪安裝構(gòu)件圍繞垂直于第二旋轉(zhuǎn)軸線的第四旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
[0018]腳輪組件還可包括聯(lián)接到第二力機(jī)構(gòu)的第二驅(qū)動(dòng)裝置，該方法還包括使用第二驅(qū)動(dòng)裝置改變第二力。
[0019]該方法還可包括改變第二力以改變由腳輪抵靠玻璃帶施加的法向力。
[0020]該方法還可包括改變第一力以改變玻璃帶中的側(cè)向張力。
[0021]在一些實(shí)施例中，該方法還可包括響應(yīng)于玻璃帶中的側(cè)向張力中的變化而改變第二力。
[0022]各種實(shí)施例的附加的特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的詳細(xì)描述中闡述，并且部分地將根據(jù)該描述而對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見，或者通過實(shí)踐本文所述實(shí)施例而被了解，其中包括隨后的詳細(xì)描述、權(quán)利要求以及附圖。附圖是為了提供對(duì)各實(shí)施例的進(jìn)一步了解而包括的，并且被并入本說明書中且構(gòu)成其一部分。
【附圖說明】
[0023]圖1是玻璃制造系統(tǒng)的實(shí)施例的橫截面正視示意圖；
[0024]圖2是圖1的玻璃制造系統(tǒng)中使用的類型的成形體的側(cè)視圖；
[0025]圖3是圖1的玻璃制造系統(tǒng)中使用的類型的成形體的前視圖；
[0026]圖4是圖1的玻璃制造系統(tǒng)中使用的類型的成形體和切割設(shè)備的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0027]圖5A和圖5B分別是簡單的旋轉(zhuǎn)腳輪組件的俯視圖和側(cè)視圖；
[0028]圖6是根據(jù)本公開的腳輪組件的實(shí)施例；
[0029]圖7是根據(jù)本公開的腳輪組件的另一個(gè)實(shí)施例；
[0030]圖8是圖6中描繪且顯示與玻璃帶接合的類型的一對(duì)腳輪組件的側(cè)視圖，其中，玻璃帶被夾捏在腳輪組件之間；
[0031 ]圖9A-9C是根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的腳輪組件的實(shí)施例的三個(gè)等軸視圖；
[0032]圖10是根據(jù)本文所述實(shí)施例的腳輪組件的另一個(gè)實(shí)施例的前視圖；
[0033]圖11是玻璃拉延設(shè)備的一部分的前視圖，該設(shè)備包括定位在刻劃設(shè)備上方的第一組腳輪組件和定位在刻劃設(shè)備下方的選配的第二組腳輪組件，第一腳輪組件和選配的第二腳輪組件布置成接合來自玻璃拉延設(shè)備的拉延的玻璃帶；
[0034]圖12是圖8A-8C中描繪且顯示與玻璃帶接合的類型的一對(duì)腳輪組件的側(cè)視圖，其中，玻璃帶被夾捏在腳輪組件之間；
[0035]圖13是圖9A-9C的腳輪組件的前視圖，示出了相對(duì)于拉延方向傾斜成一角度的腳輪組件；
[0036]圖14是玻璃拉延設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例的前視圖，該設(shè)備包括定位在刻劃設(shè)備上方的第一組腳輪組件和定位在刻劃設(shè)備下方的選配的第二組腳輪組件，第一腳輪組件和選配的第二腳輪組件布置成接合來自玻璃拉延設(shè)備的拉延的玻璃帶；
[0037]圖15是坐標(biāo)圖，示出了對(duì)與連續(xù)移動(dòng)的玻璃帶接合的一組腳輪組件的側(cè)向(寬度方向)形狀的建模影響；以及
[0038]圖16是使用本文所述腳輪組件的卷軸至卷軸過程的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]現(xiàn)在將詳細(xì)參照本文所述實(shí)施例，其示例在附圖中示出。在任何可能的情況下，在所有附圖中將使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同或類似的部件。
[0040]在典型的下拉過程中，熔融玻璃被從成形體拉延成玻璃帶。這樣的下拉過程包括:槽拉或熔融下拉過程，在槽拉過程中，熔融玻璃被從熔融玻璃的貯存器拉延通過狹槽;在熔融下拉過程中，供應(yīng)至設(shè)置在成形體的上表面中的槽的熔融玻璃溢出槽，并且沿著成形體的收斂的成形表面向下流動(dòng)。單獨(dú)的流在成形體的底部處再接合以形成玻璃帶。諸如再拉延過程的其它過程可依賴于玻璃的預(yù)成形體的軟化并隨后拉延至更薄的尺寸。如本文所用，下拉過程應(yīng)被解釋為表示利用在向下方向上從軟化狀態(tài)拉延玻璃的用于制造玻璃板的任何方法，并且包括但不限于熔融過程、狹槽拉延過程或再拉延過程。為此，以舉例的方式，下文將更詳細(xì)地描述熔融過程，并且應(yīng)當(dāng)理解，本公開的教導(dǎo)可以用于實(shí)踐其它玻璃制造過程，包括但不限于槽拉和再拉延。
[0041]在圖1中示出的示例性熔融玻璃制造設(shè)備10中，由箭頭12表示的坯料被進(jìn)料至熔爐14并且在第一溫度1\熔融以形成熔融玻璃16。第一溫度!^取決于特定的玻璃組成，但作為非限制性示例，對(duì)于可用于液晶顯示器的玻璃來說，IV^以超出1500°C。熔融玻璃通過連接導(dǎo)管18從熔爐14流至精煉導(dǎo)管(精煉器)20。熔融玻璃通過連接導(dǎo)管24從精煉器20流至攪拌容器22以混合并均質(zhì)化，并且通過連接導(dǎo)管26從攪拌容器22流至遞送容器28并且隨后至下降管30。熔融玻璃可接著通過入口 34從下降管30導(dǎo)向至成形體32。如在以剖視圖示出成形體32的圖2中最清楚所見，成形體32包括:槽36，其接納來自入口 34的熔融玻璃的流；以及外部收斂的成形表面38，其沿著線在成形體的底部邊緣處會(huì)合在根部40處。在圖1中描繪的熔融下拉過程的情況中，遞送至槽36的熔融玻璃作為單獨(dú)的流流過成形體32的收斂的成形表面38，玻璃流在根部40處接合在一起或熔合，以形成玻璃帶42。玻璃帶被牽拉輥44從根部40向下拉延。然后，帶可以被冷卻并分離，以形成各個(gè)玻璃板46，如下文將更詳細(xì)地描述的。
[0042]圖3示出了圖1的成形體32的前視圖，并且也包括牽拉輥44和玻璃刻劃設(shè)備48的圖示。牽拉輥44布置成相對(duì)的對(duì)并且反轉(zhuǎn)。也就是說，鄰近玻璃帶的第一側(cè)定位的各個(gè)牽拉輥在與從第一牽拉輥橫跨且鄰近玻璃帶的第二側(cè)定位的牽拉輥相對(duì)的方向上旋轉(zhuǎn)。玻璃帶被定位在相對(duì)成對(duì)的牽拉輥之間，使得牽拉輥在玻璃帶的邊緣部分處接觸并夾捏玻璃帶。反轉(zhuǎn)的牽拉棍由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)并且在玻璃帶上施加向下的力，從而在拉延方向50上從成形體拉延玻璃帶。牽拉輥也幫助支撐玻璃帶的重量，因?yàn)樵诜蛛x循環(huán)的至少一部分期間在牽拉輥下方的那部分玻璃帶可能不被支撐。在沒有合適的夾捏力的情況下，牽拉輥可能不能夠施加足夠的向下牽拉力，或者不能夠抵抗重力而支撐在牽拉輥下方的那部分玻璃帶。
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