(57)【要約】  移動しているガラス基板の厚さを計測することが可能なオンライン厚さ計測装置（ＯＬＴＧ）および方法ここに記載されている。好ましい実施の形態においては、ＯＬＴＧが、ガラス基板をそれぞれ捕捉しかつ安定させるためのＹ字状ガイドおよびガラス安定化ユニットを備えている。ＯＬＴＧはまた、レーザー光源および検知器を有するレーザー装置を備えている。レーザー光源は、移動しているガラス基板の前面に向けてビームを放射する。そして、検知器は、移動しているガラス基板の前面で反射した一方のビームと、移動しているガラス基板の背面で反射した他方のビームとの２本のビームを受光する。ＯＬＴＧはさらに、検知器より受光された２本のビームを解析して、移動しているガラス基板の厚さを測定するのに用いられる２本のビーム間の間隔を測定するプロセッサを備えている。
2008527380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動しているガラス基板の厚さを計測するためのオンライン厚さ計測装置であって、
前記移動しているガラス基板を捕捉しかつ安定させることができる少なくとも一つの手段と、
前記移動しているガラス基板に向けて１本のビームを放射できるレーザー光源と、
前記移動しているガラス基板の前面および背面で反射した２本のビームを受光できる検知器と、
該検知器により受光された前記２本のビームを解析して、前記移動しているガラス基板の厚さを測定するのに用いられる前記２本のビーム間の間隔を測定できるプロセッサと、
を備えていることを特徴とするオンライン厚さ計測装置。
【請求項２】
前記少なくとも一つの手段が、
前記移動しているガラス基板を捕捉するＹ字状ガイドと、
前記移動しているガラス基板を安定させる安定化ユニットと、
を備えていることを特徴とする請求項１記載のオンライン厚さ計測装置。
【請求項３】
前記安定化ユニットが、ベルトで駆動される複数のローラと、該複数のローラに取り付けられたエンコーダとを備えていることを特徴とする請求項２記載のオンライン厚さ計測装置。
【請求項４】
前記プロセッサは、前記エンコーダから受信した複数の信号を用いて、厚さ計測が行なわれた位置に対応する前記移動しているガラス基板上の位置を測定するものであることを特徴とする請求項３記載のオンライン厚さ計測装置。
【請求項５】
前記プロセッサに複数の信号を送信する一対の近接センサをさらに備え、前記プロセッサは、前記複数の信号を用いて、厚さ計測が行なわれた位置に対応する前記移動しているガラス基板上の位置を測定するものであることを特徴とする請求項１記載のオンライン厚さ計測装置。
【請求項６】
前記プロセッサに複数の信号を送信する一対の近接センサをさらに備え、前記プロセッサは、前記複数の信号を用いて、前記移動しているガラス基板の速度および幅を測定するものであることを特徴とする請求項１記載のオンライン厚さ計測装置。
【請求項７】
ガラス基板の厚さを計測する方法であって、
前記ガラス基板を搬送する工程と、
移動している前記ガラス基板を捕捉しかつ安定させる工程と、
前記移動しているガラス基板の厚さを計測する工程と、
を有してなり、
該移動しているガラス基板の厚さの計測する工程が、
前記移動しているガラス基板に向けて１本のビームを放射し、
前記移動しているガラス基板の前面および背面で反射した２本のビームを受光し、
検知器により受光された前記２本のビームを解析して、前記移動しているガラス基板の厚さの測定に用いられる、前記２本のビーム間の間隔を測定する、
ことによって実行されることを特徴とする、ガラス基板の厚さを計測する方法。
【請求項８】
前記移動しているガラス基板を捕捉しかつ安定させる工程が、
前記移動しているガラス基板を捕捉するＹ字状ガイドと、
前記移動しているガラス基板を安定させる安定化ユニットと、
によって実行されることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
バッチ材料を溶融して溶融ガラスを形成するための容器と、
前記溶融ガラスを受け取ってガラスシートを形成するための成形装置と、
前記ガラスシートを延伸するための牽引機と、
前記延伸されたガラスシートを裁断するための裁断機と、
前記裁断されたガラスシートを移動させるためのコンベアと、
移動している前記ガラスシート基板の厚さを計測するためのオンライン厚さ計測装置と、
を備えたガラス製造システムであって、
前記移動しているガラスシートを捕捉しかつ安定させるための少なくとも一つの手段と、
レーザー装置であって、前記移動しているガラス基板に向けて１本のビームを放射するためのレーザー光源、および前記移動しているガラス基板の前面および背面で反射した２本のビームを受光するための検知器を有するレーザー装置と、
前記検知器により受光された前記２本のビームを解析して、前記移動しているガラス基板の厚さを測定するのに用いられる前記２本のビーム間の間隔を測定するためのプロセッサと、
を備えていることを特徴とするガラス製造システム。
【請求項１０】
ガラスシートの製造方法であって、
バッチ材料を溶融して溶融ガラスを形成する工程と、
前記溶融ガラスを処理してガラスシートを形成する工程と、
前記ガラスシートを延伸する工程と、
前記延伸されたガラスシートを裁断する工程と、
前記裁断されたガラスシートを移動させる工程と、
前記移動しているガラスシートを捕捉しかつ安定させる工程と、
前記移動しているガラスシートの厚さを計測する工程と、
を有してなり、
該移動しているガラスシートの厚さを計測する工程が、
前記移動しているガラスシートに向けて１本のビームを放射し、
前記移動しているガラスシートの前面および背面で反射した２本のビームを受光し、
前記受光された前記２本のビームを解析して、前記移動しているガラス基板の厚さの測定に用いられる前記２本のビーム間の間隔を測定する、
ことによって実行されることを特徴とするガラスシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本願は、２００５年１月１１日付けで提出された「オンライン厚さ計測装置および移動しているガラス基板の厚さの計測方法」と題する米国特許出願第１１／０３４,１７２号の優先権を主張した出願であり、この出願の内容は全て本明細書に組み入れられる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、生産ライン上に設置された厚さ計測装置、すなわちオンライン厚さ計測装置（ＯＬＴＧ）と、移動しているガラス基板（ガラスシート）の厚さの計測方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
フラットパネルディスプレーのような装置に使用可能なガラス基板（例えばＬＣＤガラス基板）の製造者は、厚さのより一様なガラス基板を作成することができるようにガラス製造工程／システムの改良に絶え間なく努力している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
厚さの一様なガラス基板を作成するためには、製造者がガラス基板の厚さを製造時点で正確に測定することができるとすれば極めて有用であろう。もしこのことが可能であれば、製造者がこの厚さ情報を用いて、ガラス製造工程／システムをリアルタイムで調整しかつより良く制御して、厚さの一様なガラス基板を製造することが可能になる筈である。ガラス基板の製造時にガラス基板の厚さを計測することが可能なオンライン厚さ計測装置（ＯＬＴＧ）および方法が本発明の主題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、移動しているガラス基板の厚さの計測が可能なＯＬＴＧおよび方法に関するものである。好ましい実施の形態においては、上記ＯＬＴＧが、移動しているガラス基板をそれぞれ捕捉しかつ安定させるＹ字状ガイドおよび安定化ユニットを備えている。上記ＯＬＴＧはまた、レーザー光源および検知器を含むレーザー装置を備えている。レーザー光源は、移動しているガラス基板に向けて１本のビームを放射する。そして検知器は、２本のビームを受光するが、これら２本のビームのうちの１本は、移動しているガラス基板の前面で反射したビームであり、他方のビームは、移動しているガラス基板の背面で反射したビームである。上記ＯＬＴＧは、さらに、上記検知器が受光した２本のビームを解析して、次いで上記移動しているガラス基板の厚さの測定に用いられる２本のビーム間の間隔を測定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明をより完全に理解するために、添付図面を参照して、以下に詳細に説明する。
【０００７】
図１〜図１２を参照すると、本発明による、移動しているガラス基板１５５（ガラスシート１５５）の厚さを計測することが可能なＯＬＴＧ１０２および方法１２００が開示されている。ＯＬＴＧ１０２および方法１２００の説明に先立って、フュージョン法を用いてガラス基板１５５を作成し、かつＯＬＴＧ１０２を組み入れかつ方法１２００を用いることもできるガラス製造システムの一例について簡単に説明する。ここで説明されるガラス製造システム１００は、フュージョン法を用いてガラス基板１５５を製造しているが、このＯＬＴＧ１０２および方法１２００は、いかなる形式のガラス製造システムにも組み入れられかつ用いられることが可能なことを理解すべきである。したがって、本発明のＯＬＴＧ１０２および方法１２００は、そのような限定された態様であると解釈されるべきではない。
【０００８】
図１を参照すると、フュージョン法を用いてガラス基板１５５を製造する典型的なガラス製造システム１００が示されている。このガラス製造システム１００は、溶融容器１１０、精製容器１１５、混合容器１２０（例えば攪拌室１２０）、供給容器１２５（例えばボウル１２５）、成形容器１３５（例えばアイソパイプ１３５）、牽引ローラ・アセンブリ１４０、罫書き装置１５０、コンベア・システム１５２、およびＯＬＴＧ１０２を備えている。
【０００９】
溶融容器１１０では、そこにガラスバッチ材料が矢印１１２で示されているように導入され、溶融されて、溶融ガラス１２６が形成される。精製容器１１５（例えば精製チューブ１１５）は、溶融ガラス１２６を溶融容器１１０から受け取り（この時点は図示されていない）、その内部で、溶融ガラス１２６から気泡が除去される高温処理区域を有する。精製容器１１５は、精製チューブを攪拌室に接続するチューブ１２２によって混合容器１２０（例えば攪拌室１２０）に接続されている。そして、混合容器１２０は、攪拌室をボウルに接続するチューブ１２７によって供給容器１２５に接続されている。供給容器１２５は、降下管１３０を通じて溶融ガラス１２６を取入れ口１３２から成形容器１３５（例えばアイソパイプ１３５）内に供給する。成形容器１３５は溶融ガラス１２６を受け取る開口部１３６を備え、溶融ガラス１２６は桶型容器１３７内に流入し、次いでオーバーフローして桶型容器１３７の両側面１３８ａおよび１３８ｂに沿って流下して、根元１３９と呼ばれる部位で一体に融合する。この根元１３９は、両側面１３８ａおよび１３８ｂが一緒になる部位であり、かつオーバーフローした溶融ガラス１２６の二つの壁が再会（例えば再融合）し、次いで牽引ローラ・アセンブリ１４０によって下方へ延伸されて、ガラス基板１５５が形成される部位である。罫書き装置１５０は、延伸されたガラス基板１５５を個々のガラス基板１５５に裁断し、これら個々のガラス基板１５５は、コンベア・システム１５２によってＯＬＴＧ１０２を通過して搬送される。この時点で、ガラス基板１５５の厚さが計測され、次いで所望のガラス基板１５５が包装され、顧客へ出荷される。
【００１０】
図２Ａ〜図２Ｃを参照すると、本発明によるＯＬＴＧ１０２の正面図、左側面図および平面図をそれぞれ示す三面図が描かれている。図示のように、ＯＬＴＧ１０２は、Ｙ字状ガイド２０４および安定化ユニット２０６を備えており、これらは、ガラスシート１５５がコンベア・システム１５２によって移動している間にガラスシート１５５を捕捉し安定させ機能をそれぞれ有する（図２Ｃ参照）。ＯＬＴＧ１０２はまた、レーザー光源２１０および検出器２１２を含むレーザー装置２０８を備えている。レーザー光源２１０は、移動しているガラス基板１５５の前面２１７に向かって１本のビーム２１４を放射する。そして、検出器２１２は、移動しているガラス基板１５５の前面２１７で反射し第１のビーム２１６ａを受光する。さらに検出器２１２は、移動しているガラス基板１５５の背面２１９で反射した第２のビーム２１６ｂを受光する（図２Ｂ参照）。ＯＬＴＧ１０２はさらに、２本のビーム２１６ａおよび２１６ｂを解析して２本のビーム２１６ａおよび２１６ｂの間の間隔「ｄ」を測定するプロセッサ２１８（コンピュータ２１８）を備えている。次に、プロセッサ２１８は、計測された間隔「ｄ」を用いて、移動しているガラス基板１５５の厚さ「ｔ」を測定する。好ましい実施の形態においては、プロセッサ２１８は、下記の式を用いて、移動しているガラス基板１５５の厚さ「ｔ」を測定する。すなわち、
ｔ＝ｄ／［２ｃｏｓθincidenceｔａｎ［ｓｉｎ−１（（ｎair／ｎglass）
×ｓｉｎθincidence）］］
ここで、
ｔは移動しているガラス基板１５５の厚さ、
ｄは検出器２１２によって受光されたビーム２１６ａ，２１６ｂ間の間隔、
ｎａｉｒは空気の屈折率、
ｎｇｌａｓｓはガラス基板１５５の屈折率、
θｉｎｃｉｄｅｎｃｅは移動しているガラス基板１５５の前面２１７と交差するビーム２１４の入射角である。
【００１１】
プロセッサ２１８がレーザー装置２０８とは独立したユニットである（図示のように）ことは認識されるべきである。あるいは、プロセッサ２１８がレーザー装置２０８の一部であってもよい（不図示）。あるいは、本発明はプロセッサ２１８に加えて、レーザー装置２０８の一部である、または一部ではない外部コンピュータを用いてもよい。
【００１２】
好ましい実施の形態においては、レーザー装置２０８はレーザー三角測量センサである。レーザーセンサ２０８は、正確な計測を可能にするために、ガラス基板１５５がレーザーセンサ２０８に対して垂直に配置されていることが必要であり、かつガラス基板１５５がレーザーセンサ２０８から約２８ｍｍ±２ｍｍ離れていることも必要である。ガラス基板１５５はレーザーセンサ２０８に対して正しく配置されることを確実にするために、安定化ユニット２０６の一部である一連の接触ホイール２２０へガラスシート１５５を案内するためにＹ字状ガイド２０４が用いられる。安定化ユニット２０６は、レーザーセンサ２０８がホイール２２０に可能な限り接近するように、ガラス基板１５５における水平方向の傾きを取り除く。このことは、ガラス基板１５５の垂直方向の傾きによる影響を最小にする。これにより、移動しているガラス基板１５５に対してレーザーセンサ２０８が正しく位置決めされ、レーザーセンサ２０８は正確な計測を行なうことができる。
【００１３】
本実施の形態においては、レーザーセンサ２０８が厚さを計測している間にガラス基板１５５上の位置を計測するのに用いられるエンコーダ２２２が安定化ユニット２０６に組み込まれている。このエンコーダ２２２は、安定化ユニット２０６の、ベルトで駆動される複数のホイールの一つに取り付けられている。プロセッサ２１８は、取り付けられたホイールの直径を知り、かつエンコーダ２２２からのカウント値を知ることによって、このカウント値を距離のｍｍでの値（例えば）に変換することができる。このような方法で、プロセッサ２１８は、ガラス基板１５５の幅方向の既知の位置における厚さ「ｔ」を測定することができる。それ故に、プロセッサ２１８は、厚さの計測値と、ガラス基板１５５上のその厚さが計測された対応位置とをそれぞれ包含する一連のデータ対を含むガラス基板１５５のプロファイルを作成することができる（図３参照）。
【００１４】
図３を参照すると、ＯＬＴＧ１０２から得られた厚さデータ３０２と、オフライン厚さ測定システムから得られた厚さデータ３０４とを示すグラフが描かれている。オフライン・システムは、生産ラインから取り出されたサンプルを必要とし、その厚さは破壊態様で測定される。オフライン計測装置は破壊試験であるため、ガラスシートの位置を制御するのに、より積極的な方法を用いることができ、さらに、測定は厚さデータおよびエンコーダの位置の正確性を高めるために、計測はスロースピードで行なわれる。好ましい実施の形態についての詳細な説明およびＯＬＴＧ１０２の別の実施の形態が図４〜図１１を参照して下記に説明されている。
【００１５】
１．ＯＬＴＧ１０２（オンライン厚さ計測装置１０２）の説明
１．１  目的および機能
ＯＬＴＧ１０２の主な目的は、ガラス基板１５５が包装され、かつ顧客に対し出荷される以前にガラス基板１５５の厚さプロファイルを計測することにある。ＯＬＴＧ１０２の他の目的は、ガラス基板１５５が生産コンベア上で移動しているときにガラス基板１５５の厚さを計測することにある。ＯＬＴＧ１０２は、それがガラス基板１５５の存在を検知すると、計測サイクルを自動的にスタートさせ、かつ実行する。この方法では、いかなる人手による取扱いも伴わずにガラス基板１５５が計測される。ガラス基板１５５が大型になるのにつれて、ガラス基板１５５の人手による取扱いおよび運搬が困難になるので、このことは重要である。
【００１６】
ＯＬＴＧ１０２から得られる計測データは、ガラス基板１５５の幅方向の特定位置におけるガラスの厚さ「ｔ」である。それ故に、ｆ（幅方向位置、ガラスの厚さ）によって特定された各データ対を備えた一連のデータ対であるガラスプロファイルを作成することが可能になる。本発明の利点は、ＯＬＴＧ１０２からの実際の厚さのフィードバックを用いることにより、ＦＤＭ（牽引ローラ・アセンブリ）１４０の速度を制御することが可能なことである（図１参照）。このことは、ガラスの厚さのより良い制御を可能にし、その他の工程変動を低減することができる。
【００１７】
１．２  動作原理
ＯＬＴＧ１０２は、ガラス基板１５５がレーザーセサ２０８の正面を通過するときにガラスの厚さ「ｔ」を計測することによって、ガラスプロファイルを得る。そして、レーザーセサ２０８は、レーザービーム２１４の反射および屈折を利用することによって、ガラスの厚さ「ｔ」を測定することができる（図２Ｂ参照）。
【００１８】
１．２．１  設定／動作基準
ガラス基板１５５は、このガラス基板１５５の頂部を掴みかつガラス基板１５５の残部を保持具から吊るしたコンベア・システム１５２上で移動する（図２Ａ参照）。ガラス基板１５５は、工程およびその他の環境的問題に左右されて、完全に垂直には吊り下がっていない。
【００１９】
１．２．２  計測手順
ガラス基板１５５がＯＬＴＧ１０２内に移動すると、ガラス基板１５５は「ガラス捕捉手段２０４」（例えば図４のＹ字状ガイド２０４参照）により捕捉されかつ安定化される。「ガラス捕捉手段２０４」内ではガラス基板１５５が、図１１に示されている２個の近接センサ２２４ａおよび２２４ｂ（例えばレーザー２２４ａおよび２２４ｂ）を通過する。センサ２２４ａおよび２２４ｂの目的は、移動しているガラス基板１５５の速度および幅の測定を可能にすることである。センサ２２４ａおよび２２４ｂはエンコーダ２２２（図２Ｃ参照）の代わりに使用することができる。
【００２０】
次に、ガラス基板１５５は、厚さ計測を行なうレーザーセンサ２０８の前面を通過する。レーザーセンサ２０８からの各計測値には、時間がマークされ、かつプロセッサ２１８（または他のコンピュータ）による計測後の処理のために記録される。
【００２１】
その後、センサ２２４ａおよび２２４ｂは、ガラス基板１５５がすでにレーザーセンサ２０８を通過したので厚さ計測は必要ないことを確認する。次に、プロセッサ２１８は記録されたデータを用いて、ガラス基板１５５の厚さプロファイルを算出する。
【００２２】
場合によって、次に基準となるガラス基板１５５（不図示）がピストン（不図示）によって所定位置に自動的に押出されて、レーザーセンサ２０８が狂っておらず正しく計測したことを確認する。
【００２３】
１．３  機器
１．３．１  ハードウエア構成部品
ＯＬＴＧ１０２の試作品に関し、機器のハードウエアは下記の通り。すなわち、
・レーザー三角測量センサ２０８
・カウンタ／タイマーカード
・入力／出力カード
・エンコーダカード
・運動駆動手段／コントローラ
・直線運動送り台
・工業用コンピュータ２１８
・ＲＳ−４８５インターフェースカード。
【００２４】
１．３．２  ソフトウエア構成部品
オペレーティング・システムとしてのＷｉｎｄｏｗｓ２０００（登録商標）を用いた試作コンピュータおよび特注ソフトウエア。展開のために、Ｖｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃ  ６．０もインストールされた。
【００２５】
２．０  設計
下記の項目はＯＬＴＧ１０２の各態様についての詳細な説明である。
【００２６】
２．１  制約
ガラス基板１５５を取り扱うために、ガラス基板１５５の底部にはＯＬＴＧ１０２が利用することが可能な品質を問わない領域がある。この品質を問わない領域は、一般にガラス基板１５５の底部における２０ｍｍである。
【００２７】
製造時には、一般にガラス基板１５５が左右に揺れる速度でコンベア１５２上を移動する。これに加えて、ガラス基板１５５は処理によって自然に傾いて、垂直に吊り下がっていないことがある。これらの全てはＯＬＴＧ１０２によって対処される。
【００２８】
正確な厚さ計測を実現するためには、満足する必要のあるレーザーセンサ２０８の仕様がある。例えば、好ましい三角測量用レーザーセンサ２０８の計測領域は２８ｍｍ±２ｍｍである。そして、ガラス基板１５５の傾きは１°を超えてはならない。
【００２９】
２．２  ガラスの捕捉
ガラス基板１５５を「捕捉」するための静的方法と動的方法との二つの基本的な方法についてここで説明する。
【００３０】
静的方法は図４（図２Ｃも参照のこと）に示されている。一つの実施の形態において、Ｙ字状ガイド２０４は、ガラス基板１５５を所定位置に導くことができる一対の金属製案内板を備えている。これら一対の金属製案内板は、ガラス基板１５５に向かって跳ね返らないように比較的長く、かつ厚くなければならない。
【００３１】
動的方法は図５に示されている。一つの実施の形態において、ガイド５０２は、ガラス基板１５５を所定位置に向かって押すために、センサ５０４ａおよび５０４ｂと、２対の空気圧シリンダ５０６ａおよび５０６ｂを利用している。動作時には、ガラス基板１５５が第１のセンサ５０４ａを起動させて、このセンサ５０４ａが第１の対のシリンダ５０６ａを閉じかつガラス基板１５５を途中まで押す。次に、ガラス基板１５５が第２のセンサ５０４ｂを起動させて、このセンサ５０４ｂが第２の対のシリンダ５０６ｂを閉じかつガラス基板１５５が「ガラス安定化ユニット２０６」（ここには図示されていないが、図２Ｃおよび図１１を参照のこと）へ送られる以前にガラス基板１５５を確保する。
【００３２】
２．３  ガラスの安定化
２．１項で説明されているように、ガラス基板１５５がレーザーセンサ２０８の前面に正確に配置されることを確実にするために、図６および図７に示されているように（図２Ｃも参照のこと）、「ガラス安定化ユニット２０６」の使用が可能である。一般的に、ガラス安定化ユニットが長い程、かつホイール２０２の数が多い程良い。
【００３３】
２．４  レーザーセンサの配置
ガラス基板１５５の自然の傾きのために、ガラス基板１５５は、レーザー三角測量センサ２０８の許容可能な視野の外に出たり、および／または仕様の限界を超えたりすることがある。この問題に対処するために、レーザーセンサ２０８は可能な限り「ガラス安定化ユニット２０６」の複数のホイール２２０に近接して配置されなければならない。これにより、複数のホイール２２０は基準点として機能し、ガラス基板１５５がこの位置から遠くへは離れないことを前提にできる。
【００３４】
再び図３を参照すると、ＯＬＴＧ１０２からの厚さ計測値３０２は、従来のオフライン厚さ計測装置によって行なわれた厚さ計測値３０４と比較してより多くのノイズを含んでいる。このことの主な原因は、従来のオフライン厚さ計測装置（より遅い速度で計測するように設定できる）は、約５〜１０位置の内部平均値を採るように設定されているからである。一方、ＯＬＴＧ１０２は、ガラスの速度が速いので平均値を採らない。
【００３５】
製造工程に応じて、レーザーセンサ２０８を水平に、または垂直に取り付けることによってノイズを最少にすることができる。図６Ａ（平面図）および図６Ｂ（側面図）においては、レーザーセンサ２０８が水平に取り付けられて、ガラス基板１５５をより多くの位置で安定にする複数のホイール２２０の近接配置を可能にしている。好ましい実施の形態においては、水平に取り付けられたレーザーセンサ２０８は、複数のホイール２２０の約２３ｍｍ上方に配置されることになる。
【００３６】
別の選択肢は、図７Ａ（平面図）および図７Ｂ（側面図）に示されているように、レーザーセンサ２０８を垂直に取り付けることである。垂直に取り付けられたレーザーセンサ２０８は、水平面上ではホイール２２０により近づけることができるが、複数のホイール２２０が、水平に取り付けられたレーザーセンサ２０８と比較した場合に、より遠くに離れることになる。
【００３７】
２．５  ガラスの速度および長さの計測
２．５．１  エンコーダ法
この方法は図２Ｃおよび図８に示されており、ここではガラス基板１５５に沿って回転するエンコーダホイール２２２が、ガラス基板１５５の幅方向に沿って行われる厚さ計測の位置を求めるのに用いられる。図から明らかなように、エンコーダホイール２２２は、「ガラス安定化ユニット２０６」の複数のホイール２２０のうちの一つに取り付けることができる。
【００３８】
エンコーダ法を用いる場合に、位置計測の信頼性に影響を与え得る二つの主な要因は、（１）ガラス基板１５５がＯＬＴＧ１０２に入る速度、および（２）「ガラス安定化ユニット２０６」からガラス基板１５５に加えられる圧力である。
【００３９】
ガラス基板１５５の速度はエンコーダのカウント値全体に影響を与える。図９は、エンコーダ２２２からの全体のカウント値がガラス基板１５５の速度の関数であったことを示す、実施された実験からの結果を示すグラフである。この変動を生じ得るのは次の三つの誤差点すなわち、（１）ガラス基板１５５がガラス安定化ユニット２０６に入るときおよびバウンス、（２）ガラス基板１５５に沿った滑り、（３）ガラス基板１５５が安定化ユニット２０６に入った後のホイール２２０のモーメントがあると思われる。各条件がどの程度上記変動に寄与するかは不明であるが、エンコーダのカウント値に１２０００（距離に換算して約５０ｍｍ）の差があることは特筆すべきである。
【００４０】
他の問題は、ガラス基板１５５に加えられるホイール２２０の圧力により、エンコーダ２２２からのカウント値が変わり得ることである。このことは図１０に示されたグラフから分かる。ここでは、圧力の差がホイール２２０上のＯリングを変形させることがあり、これは転じて、ホイール２２０の直径全体およびその結果得られるエンコーダのカウント値を変化させる。
【００４１】
２．５．２  近接センサ法
ガラス基板１５５の幅方向に沿って行なわれた厚さ計測位置の測定のための別の方法では、図１１に示されているように、２個の近接センサ２２４ａおよび２２４ｂならびに正確なタイマ１１０２を用いている。センサ２２４ａおよび２２４ｂは、ガラス基板１５５の前縁をそれぞれ検知し得る態様で離れて配置されている。タイマ１１０２は、ガラス基板１５５がセンサ２２４ａおよび２２４ｂの前面を通過する時点の測定に用いられる。
【００４２】
ガラスの速度は、既知の距離ｄをガラス基板１５５が移動するのに要する時間ｔを知ることによって測定される。ガラス基板１５５の長さを求めるために、１個のセンサ２２４ａまたは２２４ｂがガラス基板１５５の後縁を検知するのにも用いられる。次にこの速度に、ガラス基板１５５が２２４ａまたは２２４ｂを通過するのに要する時間を乗算することによって長さが算出される。
【００４３】
この方法が適正に働くための一つの判定基準は、ガラス基板１５５の速度が比較的一定である必要があることである。そして、考慮しなければならない三つの事項は、（１）ガラス基板１５５の前縁を検知するセンサ２２４ａおよび２２４ｂの再現性、（２）コンベア１５２の速度の一貫性、および（３）システムのハードウエアの応答時間である。
【００４４】
この方法を実施するのに必要な精度レベルの発想を得るための典型的な不確定性計算は下式で与えられる。数値（例えば、ビーム幅、システム反応時間等）の調整を除き、長さの等式は本質的に下記のようになる。すなわち、
Ｌ＝Ｔ２１ｔＶ    および    Ｖ＝ｄ１２／（ｔ２−ｔ１）＝ｄ１２／Δｔ２１
簡単にするため、パラメータはほぼ下記の通り。すなわち、
ｄ１２：第１および第２のセンサ２２４ａおよび２２４ｂの間の間隔（１３５ｍｍ）
Δｔ２１：ガラス基板１５５の前縁が第１の近接センサ２２４ａから第２の近接センサ２２４ｂまで行くのに要する時間（０．２４３秒）
Ｔ２１ｔ：ガラス基板の前縁から後縁までが第２の近接センサ２２４ｂの前面を通過するのに要する時間（２．７秒）
これらの数値を公称値として用いると、ガラスの長さ１５００ｍｍを得る。すなわち、
Ｌ＝Ｔ２１ｔＶ＝（２．７）×１３５ｍｍ／０．２４３秒＝１５００ｍｍ
２．５．３  コンベア速度の一貫性
正確性のレベルを向上させるために、コンベア１５２によりガラス基板１５５を取り扱う材料は厳しく吟味されなければならない。前述のように、ＯＬＴＧ１０２を適正に働かすためには、各ガラス基板１５５が比較的一定の速度でＯＬＴＧ１０２を通過する必要があることが一つの必須条件である。たとえガラス基板１５５間では速度が変化してもよいとしても。
【００４５】
３．０  計測ループ
３．１  タイミング
ＯＬＴＧ１０２が計測モードにあるときの典型的な計測ループについて下記に説明する。
【００４６】
計測ループは、プロセッサ２１８内の１００％のＣＰＵ時間を第１の速度センサ２２４ａの監視に供して、ガラス基板１５５の前縁を検知することから始まる。このことは、プログラム・スレッドに対し最も高いプライオリティを割り当てることによって行なわれる。これは、上述のように綿密なタイミングが重要になるからである。プロセッサ２１８はまた、予期したよりも短い高さを備えたガラス基板１５５が通過した場合に第２の速度センサ２２４ｂも監視する。
【００４７】
入来するガラス基板１５５の前縁を第１の速度センサ２２４ａが検知すると、プロセッサ２１８内のハードウエア・タイマ／カウンタ・カードにより時間が記録される。次に、プロセッサ２１８内のＣＰＵの１００％が第２の速度センサ２２４ｂの監視に費やされて、ガラス基板１５５の前縁を検知する。第２の速度センサ２２４ｂがガラス基板１５５の前縁を検知したとき、再び時間が記録される。
【００４８】
次に、ガラスの厚さの計測がなされ得たとレーザーセンサ２０８の読みが記録される。レーザーセンサ２０８がオンになると、レーザーセンサ２０８は、１９．２ｋｂｐのＲＳ−４８５（例えば）を介して厚さ計測データを連続的にプロセッサ２１８へ送出する。ガラス基板１５５の前縁によって第２の速度センサ２２４ｂが始動された後、プロセッサ２１８はレーザーセンサ２０８からのすべてのデータを記録する。記録されたデータのすべてが必ずしも有効になるとは限らないことに注目すべきである。というのは、ガラス基板１５５が第２のセンサ２２４ｂからレーザーセンサ２０８まで移動している時間に遅れがあるからである。
【００４９】
厚さ計測データがプロセッサ２１８によって捕捉されるので、ガラス基板１５５がＯＬＴＧ１０２を通過したか否かを見るのは別のセンサ（不図示）がチェックすることができる。これはガラス基板１５５の後縁を監視することによってなされる。このセンサ（不図示）がガラス基板１５５の後縁を検知すると、プロセッサ２１８は、レーザーセンサ２０８から送られるデータの記録を停止し、データの後処理に入る。そして、プログラム・スレッドは通常の優先順位になって、オペレーティング・システムに対し、「ハウスキーピング」タスク（例えば、ネットワーク・モニタリング、ファイル・アップデート等）を実行する機会を与える。
【００５０】
すべてのデータが処理され、かつデータがドライブに書き込まれると、プロセッサ２１８は、参照ルーチンを実行することができる（随意的）。このルーチンにおいては、プロセッサ２１８が先ず、すべての近接センサ２２４ａおよび２２４ｂをモニターすることによって、ＯＬＴＧ１０２を通過するガラス基板１５５が無いことを確認するための二重チェックを行なう。次に、レーザーセンサ２０８の読込みのためにピストン（不図示）が参照用ガラス基板１５５を所定位置に配置する。レーザーセンサ２０８は読込みを行ないかつデータを較正ファイルに記録する。次に、ＯＬＴＧ１０２が次のガラス基板１５５を計測のために通過させる準備するために、ピストンが参照用ガラス基板１５５を引っ込める。参照読込みルーチンの間、第１のセンサ２２４ａは、ガラス基板１５５が予期せずにＯＬＴＧ１０２に到来するか否かを見るために連続的にモニターされる。
【００５１】
プロセッサ２１８が計測サイクルのスタートにループバックするのに先立って、約１０秒がループに加算されて、プログラムが高いスレッド・プライオリティに入る以前に、オペレータがマウスを動かしたり、プログラムを停止させたりすることを可能にする。この１０秒の値は、次のガラス基板１５５が１４秒以内には到達しないことを前提にしている。
【００５２】
プログラムがハイプライオリティに入らなければならないときでもオペレータのインタラクションを可能にするときのタイミングを処理する一つの方法は、第１の近接センサ２２４ａの前に１個の近接センサ（不図示）を備えることである。この近接センサ（不図示）は、プログラムが依然として通常プライオリティにあるときにガラス基板１５５を検知するために監視されることができる。そのセンサがガラス基板１５５を検知すると、プログラムはハイプライオリティに入り、第１の速度センサ２２４ａをモニターする。このようにして、適当な時間にハイプライオリティに入る。
【００５３】
３．２  異常データ
レーザーセンサ２０８は、特にもし内部平均を採らない場合には、誤った計測値（すなわち、極端に厚い、または薄い、または厚さゼロ）を報告する可能性がある。これに対処するため、データにはフィルタがかけられて、異常データが除去される。例えば、ＯＬＴＧ１０２は、現在の厚さの読みを前回の読みと比較することによって異常値を濾過することができる。
【００５４】
３．３  ノイズ濾過
ＯＬＴＧ１０２は移動しているガラス基板１５５の厚さを計測するので、厚さプロファイルは、従来のオフライン厚さ計測装置に比較してノイズが多い（図３参照）。この厚さデータを平滑化するのに用いることができる一つの可能性ある技法は、ローパス・フィルタを適用することである。
【００５５】
ここで図１２を参照すると、移動しているガラス基板１５５の厚さ「ｔ」を計測するための本発明による好ましい方法１２００の基本的ステップを示すフローチャートが示されている。ガラス製造システム１００はガラス基板１５５を作成するのに用いられ、このガラス基板１５５は先ずステップ１２０４において、コンベア１５２によってＯＬＴＧ１０２へ移動している。ステップ１２０４においては、ＯＬＴＧ１０２が、特にＹ字状ガイド２０４（または動力学的ガイド５０２）および安定化ユニット２０６が、移動しているガラス基板１５５を捕捉しかつ安定させる。ステップ１２０６においては、ＯＬＴＧ１０２が、特にレーザーセンサ２０８およびプロセッサ２１８が、移動しているガラス基板１５５の厚さ「ｔ」を測定する。これを達成するため、レーザーセンサ２０８は、移動しているガラス基板１５５に向かってビーム２１４を放射し、次いで移動しているガラス基板１５５の前面および背面でそれぞれ反射した２本のビーム２１６ａおよび２１６ｂを受光する。次に、受光したビーム２１６ａおよび２１６ｂをプロセッサ２１８が解析して、ビーム２１６ａと２１６ｂとの間の間隔「ｄ」を測定し、この間隔「ｄ」が、移動しているガラス基板１５５の厚さ「ｔ」を測定するのに用いられる（図２Ｂ参照）。プロセッサ２１８は、下記の等式を用いることによって、移動しているガラス基板１５５の厚さを測定する。すなわち、
ｔ＝ｄ／［２ｃｏｓθincidenceｔａｎ［ｓｉｎ−１（（ｎair／ｎglass）
×ｓｉｎθincidence）］］
ここで、
ｔは移動しているガラス基板１５５の厚さ、
ｄは検出器２１２によって受光されたビーム２１６ａおよび２１６ｂの間の間隔、
ｎａｉｒは空気の屈折率、
ｎｇｌａｓｓはガラス基板１５５の屈折率、
θｉｎｃｉｄｅｎｃｅは移動しているガラス基板１５５の前面２１７と交差するビーム２１４の入射角である。
【００５６】
下記は、さらなる特徴ならびに本発明のＯＬＴＧ１０２および方法１２００を用いる利点である。すなわち、
・ＯＬＴＧ１０２は、従来のオフライン厚さ計測装置が備えていない下記の利点を提供する。すなわち、
・工程フィードバックをリアルタイムで提供するので、ガラスの厚さの管理お            よびその他の工程変動の低減が可能になる
・サンプル損失がない
・計測データを得るのにさらなるガラス処理を要しない
・サンプリングなしの１００％計測。
【００５７】
・ガラス製造システム１００は典型的な例であって、他の形式および構成を有するガラス製造システムが、本発明のＯＬＴＧ１０２および方法１２００を組み込みかつ使用することが可能なことは言うまでもない。
【００５８】
・ＯＬＴＧ１０２は、移動しているガラス基板１５５の通路の内外に移動可能なように、滑動台上に取り付け可能である。これに加えて、ＯＬＴＧ１０２、特にレーザーセンサ２０８は、ガラスの高さの相違を考慮して、自動的に昇降可能なように取り付けることが可能である。
【００５９】
・「基板の厚さを計測するためのオンライン計測システムおよびその方法」と題する米国特許第６,５９０,２１１号が存在することに注目すべきである。この特許明細書においては、画像検知器を用いて焦点面におけるガラスの厚さを計測しており、これは本発明に用いられている技術とは別物である。
【００６０】
・ガラスシートは、液晶ディスプレー（ＬＣＤ）に用いられるガラスシートを製造する一つの技法であるフュージョン法により製造可能である。フュージョン法は、米国特許第３,３３８,６９６号および同第３,６８２,６０９号の各明細書に記載されており、これらの内容は引例として本明細書に組み入れられる。
【００６１】
本発明のいくつかの実施の形態が添付図面に示され、かつ上述の詳細な説明に記載されているが、本発明は、開示された実施の形態に限定されるものではなく、添付の請求項に記載されかつ定義された本発明の精神から離れることなしに種々の模様替え、変形および置換が可能なことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明によるＯＬＴＧを組み込むことが可能な典型的なガラス製造システムを示すブロック図
【図２Ａ】本発明によるＯＬＴＧの正面図
【図２Ｂ】本発明によるＯＬＴＧの左側面図
【図２Ｃ】本発明によるＯＬＴＧの平面図
【図３】ＯＬＴＧから得られた厚さデータと、従来のオフライン厚さ計測装置から得られた厚さデータとを示すグラフ
【図４】本発明によるＯＬＴＧにおけるガラス基板の静的な捕捉手段を示す図
【図５】本発明によるＯＬＴＧにおけるガラス基板の動的な捕捉手段を示す図
【図６Ａ】本発明によるＯＬＴＧにおいて水平に取り付けられたレーザーセンサを示す平面図
【図６Ｂ】本発明によるＯＬＴＧにおいて水平に取り付けられたレーザーセンサを示す側面図
【図７Ａ】本発明によるＯＬＴＧにおいて垂直に取り付けられたレーザーセンサを示す平面図
【図７Ｂ】本発明によるＯＬＴＧにおいて垂直に取り付けられたレーザーセンサを示す側面図
【図８】本発明によるＯＬＴＧにおいてガラス基板の計測位置の測定にエンコーダを用いた場合の平面図
【図９】ガラス基板の速度に対するエンコーダのカウント値の関係を示すグラフ
【図１０】ガラス基板に掛かるホイールの圧力に対するエンコーダのカウント値の関係を示すグラフ
【図１１】本発明によるＯＬＴＧにおいてガラス基板の計測位置の測定に近接センサを用いた場合の平面図
【図１２】本発明による、移動しているガラス基板の厚さを計測する好ましい方法の基本的なステップを示すフローチャート
【符号の説明】
【００６３】
１００    ガラス製造システム
１０２    ＯＬＴＧ（オンライン厚さ計測装置）
１５２    コンベア・システム
１５５    ガラス基板
２０４    Ｙ字状ガイド
２０６    ガラス安定化ユニット
２０８    レーザー装置（レーザーセンサ）
２１０    レーザー光源
２１２    検知器
２１４    放射ビーム
２１６ａ，２１６ｂ    反射ビーム
２１８    プロセッサ
２２０    接触ホイール
２２２    エンコーダ
２２４ａ，２２４ｂ    近接センサ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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2008527380.tif 000022
【国際調査報告】
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