[发明专利]玻璃拉制工艺中主动的边缘滚轮控制

说明书

要求享有在先提交的美国申请的权益

本申请要求享有于2010年1月8日提交的美国临时申请第61/293,364号的权益。该文件的内容以及此处提及的出版物、专利和专利文件的全部公开内容以引用方式纳入。

技术领域

本发明涉及通过主动改变由与玻璃带接触的边缘滚轮向该玻璃带施加的力来控制通过玻璃拉制操作而制成的玻璃带中的应力的装置和方法。

背景技术

形成薄板玻璃的一个方法是拉制工艺（drawing proces s），其中从玻璃液容器中拉出玻璃带。这可通过例如上拉工艺（例如Foucault或Colburn）或下拉工艺（例如流孔或熔融）来实现，在上拉工艺中带从容器中被向上拉制,在下拉工艺中带通常从成形主体被向下拉制。一旦带形成，就从该带中切割出个体玻璃板。

在常规的下拉工艺（例如熔融下拉工艺）中，玻璃液被成形为容纳在拉制腔内的玻璃带，所述拉制腔室由围绕所述带的罩（shroud）限定。所述罩用于在所述罩限定的且围绕所述带的区域中维持一致的热环境等。成对的辊（roller）穿透所述罩并夹捏带边缘。所述辊（或滚轮（roll））可被用于向所述带施加牵引力、向所述带施加横贯张力，或者仅用于引导所述带。据此，可通过电机向所述滚轮施加旋转力，或者所述滚轮可自由轮转（freewheeling）且通过下降的带向所述辊施加旋转力。在任一情况下，滚轮都旋转。生产滚轮机构通常允许滚轮从玻璃接触区域水平和/或竖直移动。这适应了滚轮的几何公差、运行中的偏移（run out）和公差变化以及玻璃厚度的正常可变性。此外，生产滚轮机构通常允许滚轮远离玻璃而移动，以用于维护接近、工艺重启以及其他实际考虑。然而，所述滚轮还必须适应所述带的边缘处的厚度变化，或者所述边缘滚轮自身的直径变化。在生产运行期间阻碍所述边缘滚轮相对于所述带横向自由运动的摩擦力可导致力循环，该力循环表现出带中的不期望的扰动或应力变化，该扰动或应力变化在该玻璃从粘性材料转变成弹性材料时可冻结到该玻璃内。

发明内容

用于下拉玻璃制造系统的滚轮驱动系统的改进带来了显著改善的属性、更长的工艺寿命（且在由该工艺产生的玻璃带刚性较小的情况下将是尤其有益的拉制），这意味着更宽的平台以及更薄和更长的带。对带的粘弹性区域（visco-elastic area）中的张力进行规定从而减少这些力的循环的能力，可为带属性（尤其是带的翘曲和应力）带来显著的益处。

待解决的一个问题是目前的滚轮系统限定夹捏力（pinch force），该力将滚轮压到一起，并导致它们产生跨拉（跨越所述带的）张紧（或压缩）效应。所述夹捏力可因各种摩擦机械问题随着设备设置而变化，且可随着滚轮磨损、或因热环境变化、或随着由环境中的外来颗粒（例如玻璃颗粒）导致的设备干扰而变化。

夹捏力变动导致由所述滚轮产生的横跨拉制张力（cross-draw tension）发生变化。一致的滚轮张力对于所述带的形状和应力是重要的，且分立的玻璃板或块稍后将从所述带中分离。

另一个问题是目前的滚轮系统显示出发生在滚轮对旋转中的力循环。该旋转可变性表现为张力和牵引力的循环（当滚轮被驱动时）。此外，该滚轮对循环在各个滚轮对之间相互作用。来自该力循环的效应影响到玻璃（导致翘曲和应力变化），还对工艺稳定性做出贡献。例如，力的改变可导致带形状“骤变（pop）”。即，立刻改变。

滚轧力循环（roll force cycling）的主导来源是所述带的对立侧的滚轮对之间的机械偏移。这可由每个滚轮的不圆而导致、由轴承的偏移而导致，如果滚轴（axle）不是直的且彼此平行的，或者在滚轮的圆周上滚轮材料可压缩性或其他性质有差别。由于滚轮对已经偏移，滚轮安装机构必须允许滚轴在滚轮旋转时移动分开。尽管试图使夹捏力变化最小化，但是该夹捏力循环进而导致跨拉张力（且当被驱动时导致牵引力）以循环模式改变。

为了避免该循环效应，可以要么消除滚轮偏移（这有实践限制）、消除摩擦以允许滚轮移动，要么（通过施加偏置力以抵消循环摩擦力）自动抵消摩擦效应。

此外，在分立的板被从带中移除时，滚轧力循环源自可变的牵引负荷。例如，带重量的改变对滚轧力具有可辨别的影响。而且，在所述板被从分离处理设备切掉时，力的改变被观察到。这是由被施加以分离所述板的力引起的，以及简单地由来自移除板重量的力变化引起的。这些板循环力不同于上述滚轮旋转效应。所述板循环力与所述滚轮系统相互作用，并影响产品。