TW201920015A - 用於在熱回火中致動玻璃的系統 - Google Patents
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Abstract
用於玻璃片的熱加強的設備包括：第一及第二氣體軸承及一載具，該等第一及第二氣體軸承具有跨一空隙彼此面對的第一及第二氣體軸承表面，該載具放置於該空隙旁邊及外部，該載具經結構化及/或裝設以用於該空隙旁邊及沿著該空隙的一方向上的動作。放置於該空隙內或可放置於該空隙內的框架裝設至該載具。該框架薄至足以在該空隙內乘坐於該等空氣軸承上，而不會接觸該等空氣軸承的該等表面。
Description
本申請案依專利法主張申請日為2017年8月31日的美國臨時申請案第62/552,627號之優先權利益，該申請案之內容全文以引用方式併入本文。
本揭示案相關於用於生產熱加強玻璃的設備，且更特定地相關於用於在熱回火處理及設備中致動玻璃的系統及設備。
無。
以下呈現本揭示案的簡化發明內容，以便提供詳細描述中所述一些示範實施例的基本理解。
在實施例中，用於玻璃片的熱加強的設備包括第一及第二氣體軸承及兩個線，該等第一及第二氣體軸承具有跨一空隙彼此面對的第一及第二氣體軸承表面，該兩個線經由該等氣體軸承表面之間的該空隙依張力串起。至少兩個載體構件，每一載體構件至少自一個線延伸至另一線，且被放置或可放置於該空隙內。
在實施例中，用於玻璃片的熱加強的設備包括：第一及第二氣體軸承及一載具，該等第一及第二氣體軸承具有跨一空隙彼此面對的第一及第二氣體軸承表面，該載具放置於該空隙旁邊及外部，經結構化及/或裝設以用於該空隙旁邊及沿著該空隙的一方向上的動作。放置於該空隙內或可放置於該空隙內的框架裝設至該載具。該框架薄至足以在該空隙內乘坐於該等空氣軸承上，而不會接觸該等空氣軸承的該等表面。該框架可接合至一載體或與該載體整合，該載體裝設至該載具。該設備可包括兩個載具，在該等氣體軸承的每一側上各有一個載具。
該設備的實施例進一步包括一賽道驅動及支撐於該賽道驅動上的複數個載具。在實施例中，獨立地致動支撐於該賽道驅動上的該等載具或支撐於該賽道驅動上的該等載具的子集。
在實施例中，該框架包括一夾鉗區域及一玻璃孔穴，該玻璃孔穴藉由複數個撓曲指部來結合至該夾鉗區域。
上述實施例為示範性，且可單獨提供或以與此處提供的任何一個或更多個實施例的任何組合來提供該等實施例，而不脫離本揭示案的範圍。此外，應理解前述一般描述及以下細節描述皆呈現本揭示案的實施例，且意圖提供概述或骨架以供描述及主張實施例時理解該等實施例的本質及特色。所附圖式被包含以提供該等實施例的進一步理解，且併入及構成本說明書的一部分。圖式圖示了本揭示案的多種實施例，且與描述一併服務以解釋該等實施例的原理及操作。
現在下文參考展示本揭示案的示範性實施例的所附圖式以更完整地描述方法及設備。儘可能地在圖式通篇中使用相同參考數字以參照相同或相似部件。然而，可以許多不同形式來體現本揭示案，且不應詮釋為限制此處所提出的實施例。
本揭示案包括可或較佳地整合進入熱回火設施的設計之玻璃物件致動設備及方法。一個實施例使用經由回火設施的氣體軸承系統的依張力串起的兩個線。該等線的每一端裝設於兩個載具上，可精確地控制該等載具在致動方向上的動作。放置該等線使得該等線的間隔較玻璃物件的寬度稍大，因而將玻璃限制為沿著兩個縱向邊緣。載體構件接合至該等線，使得該等載體構件限制玻璃物件剩餘的兩個邊緣。將兩個載具的動作同步以便以規定的加速度、速率、及位置來致動，使得玻璃物件以最小力自熱區移動至冷區，因而最小化玻璃中的變形量，而玻璃可在驟冷之前有所軟化。
在本揭示案的額外及目前較佳的實施例中，環繞玻璃的載體為裝設至載具的薄的框架，該載具在軸承系統外側且平行於軸承系統。也可使用兩個載具及載體，在軸承系統的每一側上各一個。載具可裝設於「賽道」驅動上且最好獨立地致動。
相較於自熱區致動玻璃物件至冷區的方法使用以下任一者：(a)來自玻璃的一側的接觸推動器，(b)藉由傾斜氣體浮選軸承系統的重力致動，(c)藉由減低或增加逃離氣體浮選軸承系統兩端的氣體的氣體壓力致動，或(d)接觸玻璃的側面驅動滾筒，該玻璃傾斜成與驅動滾筒重力接觸(由用於商業玻璃生產的熱回火系統的兩個領先製造商所使用的方法)，此處描述的方法及設備：
(1)同時抓住玻璃的前端及尾端，使得在玻璃的路程中可精確地控制玻璃的加速度、速率、及位置。此特徵使施加在軟化玻璃上的起始及暫停力能夠最小化且分散於儘可能地大的接觸面積上，因而最小化玻璃部件的變形。
(2)使用限制構件(兩個線或框架的兩個側面)同時抓住玻璃的側面，該限制構件以與玻璃相同的速度沿著移動，使得限制構件及玻璃側面之間本質上沒有相對動作。此特徵本質上消除(或至少最小化)熱回火處理期間發生的對玻璃邊緣的摩擦接觸損壞。
(3)因為玻璃沿著玻璃的四個邊緣完全被限制且不會取決於該部件的長寬比來輔助玻璃的引導，此處描述的方法及設備使該部件能夠在熱回火處理中而致動，使得玻璃的最短維度在致動方向上(若需要)。此特徵使玻璃物件能夠儘快自熱區致動進入冷區的完全浸沒。縮短該部件可完全浸沒於冷區中的時間可導致較高的回火層級(較大的回火應力)、改良的回火均勻性、及減低該部件在該部件的前區域開始收縮時(在尾區域之前)所經歷的邊緣應力(歸因於固有的材料熱尺寸行為)。
(4)在具有在熱回火機器內獨立地致動多個玻璃物件的能力的實施例中，熱回火系統的每一區中所耗費的停留時間可為獨立的及可變的。此對於處理控制及最佳化而言為重要的；例如，一個運輸框架可獨立地停駐於回火機器的熱區中以允許該部件上至完全溫度(通常為熱回火系統的限速步驟)，同時獨立地致動第二運輸框架先至驟冷區接著至卸載站以允許卸載機械手拾起玻璃並置於卸載運輸帶上。此每一運輸帶之間的獨立性使該部件能夠以較高速率處理且具有可對每一個別部件裁製的較高層級的尖端控制。
第1圖展示本揭示案的實施例的等角視圖，其中經由熱回火系統依張力串起兩個線，如美國專利第9,296,638號中所述。第2圖展示第1圖中所展示的系統的等角視圖，其中為了清晰而移除了頂部軸承及充氣部。
參考第1及2圖，在相對的氣體軸承表面之間垂直地限制玻璃物件，使得玻璃物件與軸承表面沒有造成機械接觸。放置該等線使得在相對的軸承之間基本上垂直地居中，且使得該等線的側向間隔較玻璃物件的寬度稍大。該等線接合至兩個載具，該等載具可選地接合至可客製化或商業化建立的精確滑動系統。選擇滑動系統(若存在)的線長度及動程長度，使得玻璃物件可自裝載氣體軸承運輸至卸載氣體軸承。
第3圖展示第1及2圖中所展示的實施例的特寫等角視圖。兩個框架裝設至該等線，使得其邊緣及玻璃物件的前及尾邊緣之間有一小間隙。
第4圖展示第1至3圖中所展示的實施例的特定特徵的一個替代實施例的特寫末端視圖。在此實施例中，兩個框架具有建入該等框架的末端中的凹陷以與線銜接並保持框架垂直地置中至該等線的中央線。使用該等線上的張力以提供線側及框架末端之間的接觸預負載，且框架被框架的接觸表面之間的摩擦力限制於前進方向上。
因為玻璃熱回火系統中的熱區軸承可通常達到大於攝氏620度且最高至攝氏890度或更高，線及框架由耐受該等溫度的材料製成。線及框架也由能夠承受在自熱區致動至冷區時所經歷的相當大的熱震的材料製成。為了此理由，線及框架皆較佳地由在此範圍的溫度內保持相對硬性及阻抗氧化的金屬製成。示範性的材料為多種不鏽鋼合金、英高鎳(Inconel)合金、Hasteloy合金、Waspaloy等等。
在本揭示案的額外實施例中，接合框架至線的替代方法可包含焊接、銅焊等等。在實施例中，小步階凹陷可被加工進入線，使得框架鎖進凹陷的肩部。
第5圖展示根據本揭示案的額外實施例的致動系統的等角視圖，其中藉由連接至外側載具的框架來控制待回火的玻璃物件的動作。第6圖展示第5圖中所展示的揭示案的等角視圖，其中為了清晰而移除了頂部軸承及充氣部。第7圖展示第6圖中所展示的框架系統的特寫等角視圖。
參考第5至7圖，在氣體軸承組之間垂直地限制玻璃物件，使得玻璃物件與軸承表面沒有造成機械接觸。框架本質是薄的且導致低的彎曲硬性，使得氣體軸承作用以垂直地使框架居中。限制環繞玻璃的其他邊緣的框架，使得在上方及下方軸承之間基本上垂直地居中，且使得側向間隔較待運輸的玻璃物件的寬度稍大。框架接合至外側載體，該載體可最好接合至可客製化建立或商業採購的精確滑動系統。
第8圖展示根據本揭示案的實施例的系統的圖解平面視圖，其中玻璃運輸系統包含在連續橢圓形或「賽道」路徑中前進的致動器，使得連續的、高速的操作為可能的。參考第8圖，在本系統目前較佳的實施例中，致動器、或致動器總數量的子集獨立於彼此繞著「賽道」驅動來移動。在該等實施例中，例如，運輸系統可具有托板，藉由線性電馬達(作為獨立致動的範例)來獨立致動每一托板。獨立致動每一托板或每一組托板的能力使在熱回火系統的每一區中所耗費的停留時間可為獨立的及可變的。此對於處理控制及最佳化而言為需要的；例如，一個運輸框架可獨立地停駐於回火機器的熱區中以允許該部件上至完全溫度(通常為熱回火系統的限速步)，同時獨立地致動第二運輸框架先至驟冷區接著至卸載站以允許卸載器(例如機械手或人工操作員)拾起玻璃。此每一運輸帶致動器之間或每一組致動器之間的獨立性使該部件能夠以較高速率處理且具有可對每一個別部件裁製的較高層級的尖端控制。
在實施例中，第8圖中所展示的系統也可為連續橢圓形狀的簡單皮帶驅動，每一托板剛性地連接致該皮帶，然而，皮帶的致動動作將相互依存地輸送每一托板且不會致能相同層級的部件速率最佳化及尖端控制。
根據如第8圖中所進一步代表的實施例，兩個回火機器可與單一線性馬達傳輸系統組合。此雙系統使玻璃部件能夠以較高速率的速度來處理，且設施的資本費用(僅使用一個傳輸系統)將更佳地最佳化以最大化收益。
第9圖展示本揭示案的框架的實施例，其中使用薄壁的撓曲指部來分離夾鉗區域(夾鉗區域處框架由相關聯致動器或致動系統來維持)及框架區域(環繞玻璃的區域)，該等撓曲指部允許框架以設計的框架部分上的最小應力成長及收縮。此設計的附加好處在於：該等指部充當「機械保險絲」；在高速致動期間機器內的玻璃變黏的情況下，該等指部將自框架撕開且防止大的力被導入多個機器構件。
可由固體力學所屬領域具有通常知識者來設計第9圖中所展示的框架設計的指部。可簡單藉由將金屬的熱膨脹係數(CTE)乘上自框架中點至框架邊緣的距離乘上溫度的升幅，來估計歸因於熱差異的位移。在此情況中，大約為0.092”。指部在部件邊緣將經歷的是該位移。可將指部模型化為簡單懸臂束以便計算該指部的應力。例如，可見Warren C. Young所著Roark’s Formulas for Stress and Strain第6版第101頁，摘錄如下。
在試算表中實作該等公式，摘錄如下，其中束的高度為0.040”。經計算的應力大約為27.6 ksi。
執行了第9圖中所展示的框架的經計算的有限元素分析(經受熱條件而使框架區域達到攝氏700度，同時夾鉗側區域為攝氏25度)，包含溫度分佈、位移、及應力。所得到的應力幾乎整體被限於指部區域且為足夠小的強度(大約27 ksi)以保持低於最常見的不鏽鋼的降服強度(大約34 ksi)。
第10圖展示本揭示案的實施例上下文的有用框架的另一實施例，其中使用薄壁的撓曲指部來分離框架的夾鉗區域及框架區域，該等撓曲指部允許框架以設計的框架部分上的最小應力成長及收縮。在此設計中，該等撓曲指部具有自在中央平面及最靠近中央平面處的中央區域中的最厚變化至最薄(在離中央平面最遠時)的厚度。此設計的優點為最大化強健性(框架承受多種力的能力)同時保持應力在每一個別指部約為相同。將先前所揭露公式實作成針對第12圖中所展示的20個指部計算的表格。最大指部具有高度0.295”且最小指部具有高度0.038”。如所見，在每一情況中經計算的應力大約為18 ksi。
執行了第10圖中所展示的框架的經計算的有限元素分析(經受熱條件而使框架區域達到攝氏700度，同時夾鉗側區域為攝氏25度)，包含溫度分佈、位移、及應力。結果展示每一指部達到大約20.7 ksi)的最大應力，而遠低於最常見的不鏽鋼片金屬的降服強度。
應理解多種所揭露的實施例可涉及與特定實施例連接而描述的特定特徵、元件、或步驟。亦應理解：儘管相關於一個特定實施例來描述，特定特徵、元件或步驟可互換或以多種未圖示的組合或順序而與替代的實施例組合。
亦應理解：此處所使用的用語「該」、「一(a)」或「一(an)」意指「至少一個」且不應限制為「僅有一個」，除非有明白地相反指示。因此，例如，參考「一組件」包含具有兩個或更多個該等組件的實施例，除非上下文清楚指示反之。
此處範圍可表示為自「約」一個特定值及/或至「約」另一特定值。當表示如此的範圍時，實施例包含自該一個特定值及/或至該另一特定值。類似地，當表示數值為近似值時，藉由使用先行詞「約」，應理解特定值形成另一態樣。進一步應理解：每一範圍的端點相對於另一端點皆為重要的，且獨立於另一端點。
除非明白陳述，不意圖將此處任何提出的任何方法詮釋為需要將該等方法之步驟依特定順序來執行。據此，當方法請求項並未真實描述該方法的步驟所遵循的順序、或並未在請求項或說明書中特別陳述該等步驟限制於特定順序時，並不意圖推斷任何特定順序。
儘管可使用過渡性片語「包括」來揭露特定實施例的多種特徵、元件、或步驟，應理解暗示了替代的實施例，包含可使用過渡性片語「組成」、「主要由…組成」來描述的該等實施例。因此，例如，對包括A+B+C的設備的暗示的替代實施例包含由A+B+C組成的設備的實施例及主要由A+B+C組成的設備的實施例。
發明所屬領域具有通常知識者明顯知悉：可對本揭示案進行多種修改及變化，而不遠離本揭示案的精神及範疇。因此，意圖將本揭示案覆蓋所提供的本揭示案的修改及變化，該等修改及變化落於所附申請專利範圍及其等效物內。
無
可在參考所附圖式閱讀時進一步理解本揭示案的該等及其他特徵、實施例、及優點：
第1圖展示本揭示案的實施例的等角視圖；
第2圖展示第1圖中所展示的系統的等角視圖；
第3圖展示第1及2圖中所展示的實施例的特寫等角視圖；
第4圖展示第1至3圖中所展示的實施例的特定特徵的一個替代實施例的特寫末端視圖；
第5圖展示根據本揭示案的額外實施例的致動系統的等角視圖；
第6圖展示第5圖中所展示的揭示案的等角視圖，其中為了清晰而移除了頂部軸承及充氣部；
第7圖展示第6圖中所展示的框架系統的特寫等角視圖；
第8圖展示根據本揭示案的實施例的系統的圖解平面視圖，其中玻璃運輸系統包含在連續橢圓形或「賽道」路徑中前進的致動器；
第9圖展示本揭示案的框架的實施例；及
第10圖展示本揭示案的框架的另一實施例。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
Claims (7)
- 一種用於玻璃片的熱加強的設備，該設備包括： 第一及第二氣體軸承，具有跨一空隙彼此面對的第一及第二氣體軸承表面；兩個線，該兩個線經由該等氣體軸承表面之間的該空隙依張力串起；及至少兩個載體構件，每一載體構件至少自一個線延伸至另一線，每一載體構件可放置於該空隙內。
- 一種用於玻璃片的熱加強的設備，該設備包括： 第一及第二氣體軸承，具有跨一空隙彼此面對的第一及第二氣體軸承表面；一載具，該載具放置於該空隙旁邊及外部，經結構化及/或裝設以用於該空隙旁邊及沿著該空隙的一方向上的動作； 一框架，該框架放置於該空隙內且裝設至該載具，該框架薄至足以在該空隙內乘坐於該等空氣軸承上，而不會接觸該等空氣軸承的該等表面。
- 如請求項2所述之設備，其中該框架接合至一載體或與該載體整合，該載體裝設至該載具。
- 如請求項2及3之任一項所述之設備，其中該設備包括兩個載具，在該等氣體軸承的每一側上各有一個載具。
- 如請求項2及3之任一項所述之設備，其中該設備包括一賽道驅動以支撐複數個載具。
- 如請求項5所述之設備，其中該複數個載具為獨立地致動。
- 如請求項2所述之設備，其中該框架包括一夾鉗區域及一玻璃孔穴，該玻璃孔穴藉由複數個彈性延伸構件來結合至該夾鉗區域。
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| WO2019046767A1 (en) | 2019-03-07 |
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