用于在玻璃制造过程中施加跨带张力的设备和方法
【专利说明】用于在玻璃制造过程中施加跨带张力的设备和方法
[0001 ]优先权
[0002]本申请根据35U.S.C.§119要求2013年8月23日提交的美国临时申请序列号61/869133的优先权，其全部内容构成本发明的依据且以引用方式并入本文。
技术领域
[0003]本公开总体涉及用于加工材料的带的设备和方法，并且更具体地涉及横跨玻璃带的宽度产生张力的设备和方法。
【背景技术】
[0004]在用于制造玻璃板的典型的熔融下拉方法中，熔融玻璃被供应至成形体，熔融玻璃作为单独的玻璃流流过成形体上方。单独的玻璃流在成形体的底部处再结合以形成具有卓越品质的表面的玻璃带。热梯度和其它因素可以在横跨玻璃带的宽度方向上在带中引起曲率。在一些情况下，该曲率是有帮助的，因为它能为玻璃带增加刚度。然而，当这样的曲率减小时，玻璃带更容易加工，例如在切割和分离过程期间。
[0005]对于高速加工和平滑的带运动来说，期望具有这样一种机构:该机构能以尽可能少的负面影响连续地张紧带，同时使来自其它源的运动干扰最小化并使过程稳定。
【发明内容】
[0006]本文描述了一种用于在连续移动的玻璃带中施加张力的设备。例如，本文所述设备可以在旨在生产玻璃板的下拉玻璃制造过程中使用。例如，本文所述设备可以在熔融下拉过程中或其它过程中使用，其中，玻璃带被从一个位置输送至另一个位置，例如，薄的柔性玻璃带的卷轴至卷轴加工。该设备包括相对的脚轮组件，其被构造成接合玻璃带的表面，从而将玻璃带夹捏在相对的脚轮组件之间。脚轮组件在与玻璃带的大体平面平行的方向上可旋转，并且将张紧力在垂直于玻璃带被拉延的方向(拉延方向)的方向上施加到玻璃带。也就是说，脚轮组件产生横跨玻璃带的宽度的张力，该张力趋于使玻璃带变平，从而减小玻璃带中的曲率。例如，脚轮组件可以是弹簧加载的，使得当与玻璃带的表面接合时，源自弹簧的力被施加到玻璃带。相对成对的脚轮组件可以被采用并沿着玻璃带的相对的边缘部分定位，从而在相对成对的脚轮组件之间横跨玻璃带的宽度在带中产生张力。脚轮组件可具有多个自由度(旋转轴线)，以允许控制张力和夹捏力。在一些实施例中，预设的张力或夹捏力可由控制器改变。因此，预设的张力或夹捏力可根据诸如带厚度和带曲率的拉延条件设定。
[0007]在一个方面，公开了一种用于制造玻璃板的设备，该设备包括:成形体，熔融玻璃从成形体拉延以生产连续移动的玻璃带;亥1J划设备，其相对于拉延方向被定位在成形体下方;脚轮组件，其被定位在刻划设备和移动的玻璃带之间并且被构造成与移动的玻璃带接合，该脚轮组件包括:脚轮安装构件;脚轮，其可旋转地联接到脚轮安装构件并且围绕第一旋转轴线可旋转;框架构件，其可旋转地联接到脚轮安装构件，脚轮安装构件围绕第二旋转轴线可旋转;第一力机构，其被构造成将第一力施加到脚轮安装构件，该第一力迫使脚轮安装构件围绕第二旋转轴线旋转;并且其中，垂直于且穿过第一旋转轴线的平面与第二旋转轴线相交。
[0008]脚轮组件还可包括驱动机构，该驱动机构联接到第一力装置并且被构造成改变施加到脚轮安装构件的第一力。在一些实施例中，脚轮安装构件包括万向节座和可旋转地联接到万向节座的本体部分，并且其中，本体部分围绕第三旋转轴线可旋转。第三旋转轴线可以在移动的玻璃带上的一位置处与移动的玻璃带相交，脚轮被构造成在该位置处与移动的玻璃带接合。例如，第三旋转轴线可以与移动的玻璃带的表面以非零的角度相交。
[0009]在一些实施例中，脚轮安装构件可以被构造成围绕垂直于第二旋转轴线的第四旋转轴线旋转。
[0010]该设备还可包括第二力机构，其被构造成将第二力施加到脚轮安装构件并且迫使脚轮安装构件围绕第四旋转轴线旋转。第二驱动装置可联接到第二力机构并且被构造成改变第二力。
[0011]在一些实施例中，脚轮组件在接合位置和脱开位置之间相对于移动的玻璃带可移动，其中，在接合位置中，脚轮与移动的玻璃带接触，并且在脱开位置中，脚轮不与移动的玻璃带接触。
[0012]在一些实施例中，框架构件可以可旋转地联接到基座构件，该基座构件被构造成使框架构件旋转，使得脚轮与玻璃带接合和脱开。在其它实施例中，框架构件可以联接到线性滑动件，该线性滑动件被构造成使框架构件平移，使得脚轮与玻璃带接合和脱开。
[0013]在另一方面，描述了一种拉延玻璃带的方法，该方法包括:使来自成形体的熔融玻璃流动以形成玻璃带，该玻璃带在拉延方向上移动;使玻璃带与脚轮组件接合，该脚轮组件包括:脚轮安装构件；脚轮，其可旋转地联接到脚轮安装构件并且围绕第一旋转轴线可旋转;框架构件，其可旋转地联接到脚轮安装构件，脚轮安装构件围绕第二旋转轴线可旋转；第一力机构，其被构造成将第一力施加到脚轮安装构件，该第一力迫使脚轮安装构件围绕第二旋转轴线旋转;并且其中，接合造成脚轮安装构件抵抗第一力而围绕第二旋转轴线旋转，该第一力由此在远离玻璃带的中心线的方向上在玻璃带中形成张力。
[0014]在一些实施例中，穿过且垂直于第一旋转轴线的平面在接合之后相对于拉延方向形成角度α。角度α可以例如在从约O度至约10度、从约O度至约5度的范围内，或者在从约O度至约3度的范围内。
[0015]第一力机构可联接到第一驱动装置，其中，该方法还可包括利用第一驱动装置改变第一力。
[0016]在一些实施例中，脚轮安装构件包括万向节座和本体部分，并且其中，本体部分联接到万向节部分并且相对于万向节座围绕第三旋转轴线可旋转。
[0017]脚轮组件还可包括第二力机构，其被构造成施加第二力以使脚轮安装构件围绕垂直于第二旋转轴线的第四旋转轴线旋转。
[0018]脚轮组件还可包括联接到第二力机构的第二驱动装置，该方法还包括使用第二驱动装置改变第二力。
[0019]该方法还可包括改变第二力以改变由脚轮抵靠玻璃带施加的法向力。
[0020]该方法还可包括改变第一力以改变玻璃带中的侧向张力。
[0021]在一些实施例中，该方法还可包括响应于玻璃带中的侧向张力中的变化而改变第二力。
[0022]各种实施例的附加的特征和优点将在随后的详细描述中阐述，并且部分地将根据该描述而对本领域的技术人员将显而易见，或者通过实践本文所述实施例而被了解，其中包括随后的详细描述、权利要求以及附图。附图是为了提供对各实施例的进一步了解而包括的，并且被并入本说明书中且构成其一部分。
【附图说明】
[0023]图1是玻璃制造系统的实施例的横截面正视示意图；
[0024]图2是图1的玻璃制造系统中使用的类型的成形体的侧视图；
[0025]图3是图1的玻璃制造系统中使用的类型的成形体的前视图；
[0026]图4是图1的玻璃制造系统中使用的类型的成形体和切割设备的横截面侧视图；
[0027]图5A和图5B分别是简单的旋转脚轮组件的俯视图和侧视图；
[0028]图6是根据本公开的脚轮组件的实施例；
[0029]图7是根据本公开的脚轮组件的另一个实施例；
[0030]图8是图6中描绘且显示与玻璃带接合的类型的一对脚轮组件的侧视图，其中，玻璃带被夹捏在脚轮组件之间；
[0031 ]图9A-9C是根据本文所公开的实施例的脚轮组件的实施例的三个等轴视图；
[0032]图10是根据本文所述实施例的脚轮组件的另一个实施例的前视图；
[0033]图11是玻璃拉延设备的一部分的前视图，该设备包括定位在刻划设备上方的第一组脚轮组件和定位在刻划设备下方的选配的第二组脚轮组件，第一脚轮组件和选配的第二脚轮组件布置成接合来自玻璃拉延设备的拉延的玻璃带；
[0034]图12是图8A-8C中描绘且显示与玻璃带接合的类型的一对脚轮组件的侧视图，其中，玻璃带被夹捏在脚轮组件之间；
[0035]图13是图9A-9C的脚轮组件的前视图，示出了相对于拉延方向倾斜成一角度的脚轮组件；
[0036]图14是玻璃拉延设备的另一个实施例的前视图，该设备包括定位在刻划设备上方的第一组脚轮组件和定位在刻划设备下方的选配的第二组脚轮组件，第一脚轮组件和选配的第二脚轮组件布置成接合来自玻璃拉延设备的拉延的玻璃带；
[0037]图15是坐标图，示出了对与连续移动的玻璃带接合的一组脚轮组件的侧向(宽度方向)形状的建模影响；以及
[0038]图16是使用本文所述脚轮组件的卷轴至卷轴过程的立体图。
【具体实施方式】
[0039]现在将详细参照本文所述实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的附图标记来表示相同或类似的部件。
[0040]在典型的下拉过程中，熔融玻璃被从成形体拉延成玻璃带。这样的下拉过程包括:槽拉或熔融下拉过程，在槽拉过程中，熔融玻璃被从熔融玻璃的贮存器拉延通过狭槽;在熔融下拉过程中，供应至设置在成形体的上表面中的槽的熔融玻璃溢出槽，并且沿着成形体的收敛的成形表面向下流动。单独的流在成形体的底部处再接合以形成玻璃带。诸如再拉延过程的其它过程可依赖于玻璃的预成形体的软化并随后拉延至更薄的尺寸。如本文所用，下拉过程应被解释为表示利用在向下方向上从软化状态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过程、狭槽拉延过程或再拉延过程。为此，以举例的方式，下文将更详细地描述熔融过程，并且应当理解，本公开的教导可以用于实践其它玻璃制造过程，包括但不限于槽拉和再拉延。
[0041]在图1中示出的示例性熔融玻璃制造设备10中，由箭头12表示的坯料被进料至熔炉14并且在第一温度1\熔融以形成熔融玻璃16。第一温度!^取决于特定的玻璃组成，但作为非限制性示例，对于可用于液晶显示器的玻璃来说，IV^以超出1500°C。熔融玻璃通过连接导管18从熔炉14流至精炼导管(精炼器)20。熔融玻璃通过连接导管24从精炼器20流至搅拌容器22以混合并均质化，并且通过连接导管26从搅拌容器22流至递送容器28并且随后至下降管30。熔融玻璃可接着通过入口 34从下降管30导向至成形体32。如在以剖视图示出成形体32的图2中最清楚所见，成形体32包括:槽36，其接纳来自入口 34的熔融玻璃的流；以及外部收敛的成形表面38，其沿着线在成形体的底部边缘处会合在根部40处。在图1中描绘的熔融下拉过程的情况中，递送至槽36的熔融玻璃作为单独的流流过成形体32的收敛的成形表面38，玻璃流在根部40处接合在一起或熔合，以形成玻璃带42。玻璃带被牵拉辊44从根部40向下拉延。然后，带可以被冷却并分离，以形成各个玻璃板46，如下文将更详细地描述的。
[0042]图3示出了图1的成形体32的前视图，并且也包括牵拉辊44和玻璃刻划设备48的图示。牵拉辊44布置成相对的对并且反转。也就是说，邻近玻璃带的第一侧定位的各个牵拉辊在与从第一牵拉辊横跨且邻近玻璃带的第二侧定位的牵拉辊相对的方向上旋转。玻璃带被定位在相对成对的牵拉辊之间，使得牵拉辊在玻璃带的边缘部分处接触并夹捏玻璃带。反转的牵拉棍由马达驱动并且在玻璃带上施加向下的力，从而在拉延方向50上从成形体拉延玻璃带。牵拉辊也帮助支撑玻璃带的重量，因为在分离循环的至少一部分期间在牵拉辊下方的那部分玻璃带可能不被支撑。在没有合适的夹捏力的情况下，牵拉辊可能不能够施加足够的向下牵拉力，或者不能够抵抗重力而支撑在牵拉辊下方的那部分玻璃带。
[0043