(57)【要約】一実施の形態において、ガラスシートを延伸するための牽引ローラが、シャフト部材とブラシアセンブリとを備えている。ブラシアセンブリは、金属ワイヤから形成された複数のループを備えている。各ループは、隣接するループと重なり合い、さらに各ループは隣接するループと、平行でありかつ同心ではない。ブラシアセンブリは、複数のループがシャフト部材の表面から突出しかつ複数のループの各ループの面がシャフト部材の長軸に非平行になるように、シャフト部材に螺旋状に巻回されている。ブラシアセンブリは、平面に接触するための牽引ローラのカバーであって、このカバーが平面に接触するときに平面がブラシアセンブリの複数のループの少なくとも一部に対して接線の方向にあるようにこの平面と接触するためのカバーを形成している。この牽引ローラを組み込んだガラス製造プロセスも開示される。
2014524879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダウンドロープロセスでガラスシートを延伸するための牽引ローラであって、
シャフト部材、
金属ワイヤから形成された複数のループを備えているブラシアセンブリ、
を備え、
前記複数のループの各ループが、隣接するループと重なり合い、さらに前記各ループが前記隣接するループと、平行でありかつ同心ではなく、さらに、
前記ブラシアセンブリが、前記複数のループが前記シャフト部材の表面から突出しかつ前記複数のループの各ループの面が前記シャフト部材の長軸に非平行になるように、前記シャフト部材に螺旋状に巻回され、該ブラシアセンブリが、平面に接触するための前記牽引ローラのカバーであって、該カバーが前記平面に接触するときに該平面が前記ブラシアセンブリの前記複数のループの少なくとも一部に対して接線の方向にあるように該平面と接触するためのカバーを形成しているものであることを特徴とする牽引ローラ。
【請求項２】
ダウンドロープロセスでガラスシートを延伸するための牽引ローラであって、
シャフト部材、
ブラシアセンブリ、
を備え、該ブラシアセンブリが、
複数のループへと形成された単一の金属ワイヤであって、該複数のループの各ループが、隣接するループと重なり合い、さらに前記各ループが前記隣接するループと、平行でありかつ同心ではない、単一の金属ワイヤと、
溝を有する収容部材であって、前記複数のループが該収容部材の前記溝内で固定されている、収容部材と、
を含み、さらに、
前記ブラシアセンブリが、前記複数のループが前記シャフト部材の表面から突出しかつ前記複数のループの各ループの面が前記シャフト部材の長軸に非平行になるように、前記シャフト部材に螺旋状に巻回され、該ブラシアセンブリが、平面に接触するための前記牽引ローラのカバーであって、該カバーが前記平面に接触するときに該平面が前記ブラシアセンブリの前記複数のループの少なくとも一部に対して接線の方向にあるように該平面と接触するためのカバーを形成しているものであることを特徴とする牽引ローラ。
【請求項３】
前記複数のループの各ループの前記面が、前記ブラシアセンブリが前記シャフト部材の周囲に螺旋状に巻回されたときに、前記シャフト部材の前記長軸に垂直であることを特徴とする請求項１または２記載の牽引ローラ。
【請求項４】
前記シャフト部材と前記ブラシアセンブリとの間に位置付けられた、断熱層をさらに備えていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の牽引ローラ。
【請求項５】
前記シャフト部材と前記ブラシアセンブリとの間に位置付けられた、金属スリーブをさらに備えていることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の牽引ローラ。
【請求項６】
前記ブラシアセンブリが前記シャフト部材上で軸方向に圧縮されていることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の牽引ローラ。
【請求項７】
前記複数のループの各ループのループ直径が、約２．５ｃｍ以上かつ約５．０８ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の牽引ローラ。
【請求項８】
前記隣接するループ間の中心から中心までの間隔が、約０．２５ｃｍ以上かつ約１．３ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の牽引ローラ。
【請求項９】
ガラスシートを成形する方法において、
ガラスバッチ材料を溶解して溶融ガラスを形成するステップと、
前記溶融ガラスを前記ガラスシートに成形するステップと、
前記ガラスシートの少なくとも第１表面に少なくとも１つの牽引ローラで接触して、前記ガラスシートを下流方向に搬送するステップであって、このとき前記少なくとも１つの牽引ローラが、
シャフト部材、および、
金属ワイヤから形成された複数のループを備えているブラシアセンブリ、
を備えている、ステップと、
を含み、
前記複数のループの各ループが、隣接するループと重なり合い、さらに前記各ループが前記隣接するループと、平行でありかつ同心ではなく、さらに、
前記ブラシアセンブリが、前記複数のループが前記シャフト部材の表面から突出しかつ前記複数のループの各ループの面が前記シャフト部材の長軸に非平行になるように、前記シャフト部材に螺旋状に巻回され、前記少なくとも１つの牽引ローラの前記複数のループの少なくとも一部が、該少なくとも１つの牽引ローラが前記ガラスシートの前記第１表面に接触するときに、前記ガラスシートの前記第１表面に対して接線の方向にあることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの牽引ローラが第１牽引ローラと第２牽引ローラとを含み、前記第１牽引ローラの前記ブラシアセンブリが第１方向に螺旋状に巻回され、かつ前記第２牽引ローラの前記ブラシアセンブリが、前記第１方向とは反対の第２方向に螺旋状に巻回され、
前記第１牽引ローラが、前記ガラスシートの前記第１表面に、前記ガラスシートの第１側面エッジのすぐ近傍で接触し、さらに、
前記ガラスシートが前記下流方向に延伸されるときに、該下流方向を横断する張力を前記第１牽引ローラおよび前記第２牽引ローラで前記ガラスシートに与えるよう、前記第２牽引ローラが、前記ガラスシートの前記第１表面に、前記ガラスシートの第２側面エッジのすぐ近傍で接触することを特徴とする請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、一般にガラスシートの製造に使用される牽引ローラに関し、より具体的には、ガラス製造プロセスで使用される、ワイヤループブラシアセンブリを備えた牽引ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
牽引ローラは、板ガラスの製造において、個々の板ガラスを形成するためのガラスリボンまたはガラスウェブに張力を与えるために使用される。特許文献１および特許文献２に記載されているオーバーフロー・ダウンドロー・フュージョンプロセスや、あるいは類似のガラス製造プロセスなどで、ガラスを溶融ガラスから延伸するときに、牽引ローラからガラスに加えられる張力の量を利用してガラスの公称厚さは制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第３，３３８，６９６号明細書
【特許文献２】米国特許第３，６８２，６０９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
牽引ローラは、一般に、ガラスウェブの外側エッジの、通常ガラスウェブのまさにエッジ位置に形成される肉厚のビードのすぐ内側のエリア内で、ガラスウェブに接触するように設計される。牽引ローラはガラスウェブの表面と直接接触するため、牽引ローラ材料の摩耗特性により、ガラス表面に損傷が生じる可能性がある。例えば、ガラス粒子が牽引ローラの表面に埋め込まれて、牽引ローラがガラスに接触したときにガラスに損傷をもたらすことがある。
【０００５】
同様に、牽引ローラの材料がガラス延伸プロセスの高温での使用で劣化した場合、牽引ローラが粒子状物質を落とす可能性がある。この粒子状物質が柔らかいガラスに埋め込まれることによって、ガラスに欠陥が形成され得る。同様に、ガラス延伸プロセスにより生成された粒子状物質（例えば、破片、埃、ガラスのかけらなど）が牽引ローラの表面に埋め込まれて、ガラスウェブに繰返し欠陥を生じさせる可能性がある。こういった機構のいずれかで生じたガラスウェブの損傷で、ガラスが廃棄されることになり得、そのため製造効率が低下し、コストが増加し得る。
【０００６】
従って、ガラス製造プロセスで使用される牽引ローラの代わりの設計が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本書で説明する実施形態は、牽引ローラで延伸されるガラスシートに欠陥が生じるのを低減させる、ガラス延伸プロセスで使用される牽引ローラに関する。さらに、ガラスシートに欠陥が生じるのを抑制する牽引ローラを用いて、ガラスシートを成形する方法を開示する。
【０００８】
一実施の形態によれば、ガラスシートに欠陥が生じるのを低減する牽引ローラは、シャフト部材と、金属ワイヤから形成された複数のループを備えているブラシアセンブリとを備えている。複数のループの各ループは、隣接するループと重なり合っていてもよく、さらに各ループは隣接するループと、平行でありかつ同心ではない。ブラシアセンブリは、複数のループがシャフト部材の表面から突出しかつ複数のループの各ループの面がシャフト部材の長軸に非平行になるように、シャフト部材に螺旋状に巻回され得る。ブラシアセンブリは、平面に接触するための牽引ローラのカバーであって、このカバーが平面に接触するときに平面がブラシアセンブリの複数のループの少なくとも一部に対して接線の方向にあるようにこの平面と接触するためのカバーを形成している。
【０００９】
別の実施形態において、ガラスシートに欠陥が生じるのを低減する牽引ローラは、シャフト部材とブラシアセンブリとを備えている。ブラシアセンブリは、複数のループへと形成された単一の金属ワイヤを含み得、この複数のループの各ループは、隣接するループと重なり合い、さらに各ループは隣接するループと、平行でありかつ同心ではない。ブラシアセンブリは、溝を有する収容部材をさらに含み得る。複数のループを、この収容部材の溝内で固定してもよい。ブラシアセンブリは、複数のループがシャフト部材の表面から突出しかつ複数のループの各ループの面がシャフト部材の長軸に非平行になるように、シャフト部材に螺旋状に巻回され得る。ブラシアセンブリは、平面に接触するための牽引ローラのカバーであって、このカバーが平面に接触するときに平面がブラシアセンブリの複数のループの少なくとも一部に対して接線の方向にあるようにこの平面と接触するためのカバーを形成している。
【００１０】
さらに別の実施形態において、欠陥が低減されたガラスシートを成形する方法は、ガラスバッチ材料を溶解して溶融ガラスを形成するステップと、溶融ガラスをガラスシートに成形するステップとを含み得る。ガラスシートの少なくとも第１表面に少なくとも１つの牽引ローラで接触して、ガラスシートを下流方向に搬送してもよい。少なくとも１つの牽引ローラは、シャフト部材とブラシアセンブリとを含み得る。ブラシアセンブリは、金属ワイヤから形成された複数のループを含み得る。複数のループの各ループは、隣接するループと重なり合っていてもよく、さらに各ループは隣接するループと、平行でありかつ同心ではない状態で配向され得る。ブラシアセンブリは、複数のループがシャフト部材の表面から突出しかつ複数のループの各ループの面がシャフト部材の長軸に非平行になるように、シャフト部材に螺旋状に巻回され得る。牽引ローラの複数のループの少なくとも一部は、牽引ローラがガラスシートの第１表面に接触するときに、ガラスシートの第１表面に接し得る。
【００１１】
本開示のさらなる特徴および利点は以下の詳細な説明の中に明記され、ある程度は、その説明から当業者には容易に明らかになるであろうし、あるいは、以下の詳細な説明、請求項、さらに添付の図面を含め、本書において説明された実施形態を実施することにより認識されるであろう。
【００１２】
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方は、種々の実施形態を説明したものであること、そして請求される主題の本質および特徴を理解するための概要または構成を提供するよう意図されているものであることを理解されたい。添付の図面は、種々の実施形態のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれかつその一部を構成する。図面は本書において説明する種々の実施形態を示し、そしてその説明とともに、請求される主題の原理および動作の説明に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本書で図示および説明する１以上の実施形態による、ガラスシートを成形するためのガラス延伸装置の概略図
【図１Ｂ】ガラスシートの延伸に使用される延伸アセンブリの断面の概略図
【図２】本書で図示および説明する１以上の実施形態による、ワイヤループから形成された牽引ローラの断面の概略図
【図３】本書で図示および説明する１以上の実施形態による、図２の牽引ローラの断面を示した概略図
【図４Ａ】本書で図示および説明する別の実施形態による、図２の牽引ローラの断面を示した概略図
【図４Ｂ】本書で図示および説明する別の実施形態による、図２の牽引ローラの断面を示した概略図
【図５Ａ】本書で図示および説明する１以上の実施形態による、図２の牽引ローラに含まれるブラシアセンブリの、複数のワイヤループの構造を示した概略図
【図５Ｂ】本書で図示および説明する１以上の実施形態による、図２の牽引ローラに含まれるブラシアセンブリを形成する、金属ワイヤの複数のループを示した概略図
【図５Ｃ】牽引ローラのシャフト部材に据え付ける前の、図２の牽引ローラのワイヤブラシアセンブリを示した概略図
【図５Ｄ】本書で図示および説明する１以上の実施形態による、図５Ｃのブラシアセンブリの断面を示した概略図
【図６】個々の金属ワイヤ片から形成された個別のループを備えている、牽引ローラ用のブラシアセンブリを示した概略図
【図７】本書で説明する一実施の形態により構成された牽引ローラの対を利用した、ガラスシートの延伸を示した概略図
【図８】本書で説明する別の実施形態により構成された牽引ローラを利用した、ガラスシートの延伸を示した概略図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ここで、ガラスシートの製造で使用される牽引ローラ、および、この牽引ローラを組み込んだガラス製造プロセスの、種々の実施形態を詳細に参照する。可能な限り、図面を通じて、同じまたは同様の部分の参照に同じ参照番号を使用する。牽引ローラの一実施の形態が、図２に概略的に描かれている。この牽引ローラは概して、シャフト部材と、金属ワイヤから形成された複数のループを備えた、ブラシアセンブリとを含んでいる。ブラシアセンブリは、複数のループがシャフト部材の表面から突出しかつ複数のループの各ループの面がシャフト部材の長軸に非平行になるように、シャフト部材に螺旋状に巻回してもよい。ブラシアセンブリは、平面に接触するための牽引ローラのカバーであって、このカバーが平面に接触するときに平面がブラシアセンブリの複数のループの少なくとも一部に対して接線の方向にあるようにこの平面と接触するためのカバーを形成している。この牽引ローラ、さらにこの牽引ローラを用いてガラスシートを延伸する方法を、特に添付の図面を参照して本書でより詳細に説明する。
【００１５】
ガラスシート材料は、一般に、ガラスバッチ材料を溶解して溶融ガラスを形成し、その後溶融ガラスをガラスシートに成形して形成され得る。例示的なプロセスとして、フロートガラスプロセス、スロットドロープロセス、およびフュージョンダウンドロープロセスが挙げられる。これらの各プロセスでは、ガラスシートに接触してガラスシートを下流方向に搬送するために、１以上の牽引ローラが使用され得る。
【００１６】
例として図１Ａを参照すると、溶融ガラスからガラスシート材料を成形するための例示的なガラス製造装置１００が概略的に描かれている。ここでは溶融ガラスをガラスシートに成形するために、フュージョンドロー装置を使用している。ガラス製造装置１００は、溶解槽１０１、清澄槽１０３、混合槽１０４、送出槽１０８、およびフュージョンドロー装置（ＦＤＭ）１２０を備えている。ガラスバッチ材料が矢印１０２で示したように溶解槽１０１内に導入される。バッチ材料は溶解されて、溶融ガラス１０６が形成される。清澄槽１０３は溶解槽１０１から溶融ガラス１０６を受け入れる高温処理エリアを有し、この内部で溶融ガラス１０６から気泡が除去される。清澄槽１０３は接続管１０５を介して混合槽１０４に流動的に連結されている。すなわち、清澄槽１０３から混合槽１０４へと流れる溶融ガラスは接続管１０５を通って流れる。さらに混合槽１０４は、混合槽１０４から送出槽１０８へと流れる溶融ガラスが接続管１０７を通って流れるよう、接続管１０７を介して送出槽１０８に流動的に連結されている。
【００１７】
送出槽１０８は下降管１０９を介して溶融ガラス１０６をＦＤＭ１２０内に供給する。ＦＤＭ１２０はエンクロージャ１２２を備え、エンクロージャ１２２内には注入口１１０、成形槽１１１、および少なくとも１つの延伸アセンブリ１５０が位置付けられている。図１Ａに示したように、下降管１０９からの溶融ガラス１０６は、成形槽１１１に繋がる注入口１１０内に流れ入る。成形槽１１１の開口１１２が溶融ガラス１０６を受け入れると、この溶融ガラス１０６は、トラフ１１３内に流れ入った後に溢れ出て２つの合流側面１１４ａおよび１１４ｂを流れ落ち、この２側面が結合する底部で融合し、次いで延伸アセンブリ１５０が溶融ガラス１０６に接触してこれを下流方向１５１に延伸して、連続したガラスシート１４８が成形される。
【００１８】
図１Ｂを参照すると、延伸アセンブリ１５０の断面が概略的に描かれている。図１Ｂに示したように、延伸アセンブリ１５０は概して、ガラスシート１４８の対向する側面に接触する、対向する牽引ローラ２００ａ、２００ｂ対を備えている。従って、ガラスシート１４８は牽引ローラ２００ａ、２００ｂ間に当接することを理解されたい。牽引ローラ２００ａ、２００ｂは、動力が供給される（すなわち、牽引ローラ２００ａ、２００ｂを能動的に回転させて、ガラスシート１４８を下流方向１５１に搬送する延伸力を加える）ものでもよいし、あるいは受動的な（すなわち、牽引ローラ２００ａ、２００ｂはガラスシート１４８に接触し、ガラスシートが他の牽引ローラで下流方向１５１に延伸されているときにガラスシートを安定させる）ものでもよい。
【００１９】
ここまで牽引ローラ２００ａ、２００ｂを、フュージョンドロー装置を利用してガラスシートを成形する装置と併せて使用されるものとして説明してきたが、この牽引ローラは、ガラスバッチ材料を溶解して溶融ガラスを形成し、さらに溶融ガラスをガラスシートに成形して牽引ローラで延伸する、同様のプロセスで使用し得ることを理解されたい。例として、限定するものではないが、本書で説明する牽引ローラを、アップドロープロセス、スロットドロープロセス、フロートドロープロセス、および他の類似のガラス延伸プロセスと併せて利用することもできる。
【００２０】
上で簡単に説明したように、前述のプロセスで使用される牽引ローラはガラスシートに直接接触し、したがって牽引ローラ材料の摩耗特性により、ガラス表面に損傷が生じる可能性がある。例えば、ガラス粒子が牽引ローラの表面に埋め込まれて、牽引ローラがガラスに接触したときにガラスに損傷をもたらすことがある。同様に、牽引ローラが高温での長期使用で劣化して、粒子状物質を落とす可能性がある。この粒子状物質が柔らかいガラスに埋め込まれることによって、ガラスに欠陥が形成され得る。本書で説明する牽引ローラは、金属ワイヤループを利用してガラスシートに接触するため、高温での安定性がより高く、また容易に、長期使用後に劣化したりあるいは粒子状物質を落としたりすることがない。さらに、この牽引ローラはオープンループ構造であるため、粒子状物質は牽引ローラの表面に埋め込まれるのではなく、牽引ローラの本体内に容易に吸収することができる。
【００２１】
ここで図２および３を参照すると、ガラス製造プロセスで使用される例示的な牽引ローラ２００が概略的に描かれている。牽引ローラ２００は概して、ブラシアセンブリ２５０がその周囲に巻回されている、シャフト部材２０４を含んでいる。ブラシアセンブリは概して、シャフト部材の周囲に軟質のカバーを形成する、複数のワイヤループから形成されている。本書で説明する実施形態において、牽引ローラ２００のシャフト部材２０４の形状は概して円筒状であり、またシャフト部材２０４は、高温（すなわち、約７００℃より高く、あるいはさらには８００℃よりも高い温度）で機械的強度を損なうことなく使用するのに適した、金属材料から形成され得る。適切な材料としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケルベース合金、および高温用途で通常使用されている他の類似の材料が挙げられる。
【００２２】
図２に描いた牽引ローラ２００の例示的な実施形態において、シャフト部材２０４は一方の端部にねじ山２０５を含み、一方対向する端部は、シャフト部材２０４上でブラシアセンブリ２５０を保持するのを助ける、肩部２０３を備えて形成されている。肩部２０３はさらに、フレームに、または牽引ローラ２００を能動的に回転させるための機構に、牽引ローラ２００を固定する助けにもなり得る。
【００２３】
ここで図２、３、および５Ｂを参照すると、牽引ローラ２００は、シャフト部材２０４の周囲に螺旋状に巻き付けられて軟質の弾力性のあるカバーを形成する、ブラシアセンブリ２５０をさらに含んでいる。ブラシアセンブリ２５０は概して、複数のワイヤループ２１８を備えている。ブラシアセンブリ２５０の複数のループ２１８を、図５Ｂに「巻回されていない」状態で示す。図５Ｂに描かれているように、複数のワイヤループ２１８の各ループ２２０は隣接するループと重なり合っているが、隣接するループと同心ではない。さらに、各個々のループ２２０の面（すなわち、ループ２２０が含まれる面）は、隣接するループの面と概して平行である。ただし、直接隣接しているループは、概して互いに同一平面上にはない。いくつかの実施形態では、複数のループ２１８内のループ２２０のうち、同一平面上に存在するものはない。
【００２４】
さらに図５Ｂを参照すると、本書で説明する実施形態において、複数のループは各ループのループ直径Ｄが約２．５ｃｍから約５．０８ｃｍまでの範囲内となるように形成される。いくつかの実施形態では、複数のループ２１８の全てのループ２２０は同じ直径を有している。ただしブラシアセンブリは、直径の異なる複数のループで構成してもよいと意図されている。
【００２５】
上記のように、ブラシアセンブリ２５０の隣接するループは互いに重なり合っている。ループ間で重なり合っているため、牽引ローラを回転させると牽引ローラに均一な接触表面が与えられて、それにより牽引ローラがガラスシートの平面に延伸力を加えることが可能になる。一般に、隣接するループ間の中心から中心までの間隔Ｓは、少なくとも０．２５ｃｍである。例えば、複数のループのループ直径Ｄが約２．５ｃｍから約５．０８ｃｍまでの範囲内である本書で説明する実施形態では、隣接するループ間の中心から中心までの間隔Ｓは０．２５ｃｍ以上かつ約１．３ｃｍ以下である。
【００２６】
ブラシアセンブリ２５０の複数のループ２１８は、機械的性質の著しい損失を受けずに、および／またはガラス延伸プロセスを汚染しかつ牽引ローラを劣化させることになる酸化を受けずに、高温で使用するのに適している、金属ワイヤから形成されている。例えば、複数のループ２１８を形成するのに適した材料として、限定するものではないが、３０４ステンレス鋼、３１０ステンレス鋼、４３４ステンレス鋼、インコネル６２５ニッケルベース合金、Ｈａｙｎｅｓ２３０合金、８００ＨＴ合金、ＨＲ−１２０合金、ＰＭ２０００合金、Ｎｉｃｒｏｆｅｒ６０２ＣＡ合金、ＭＡ９５６合金、カンタル、Ｆｅｃｒａｌｌｏｙ鋼ＪＡ１３、ステライトシリーズ鋼、およびレアアースドープニッケルアルミニウム合金が挙げられる。ただし、他の金属材料も使用し得ることを理解されたい。
【００２７】
あるいは、またはさらには、金属ワイヤの酸化を抑制する１以上のコーティングまたは表面処理（すなわち、酸化防止コーティング）で金属ワイヤをコーティングしてもよく、この金属ワイヤによれば、高温に露出された後の牽引ローラの劣化が防止される。適切なコーティングとして、限定するものではないが、酸化アルミニウム、ジルコニア、および／または、高温での金属材料の酸化を防止する類似のコーティングが挙げられる。
【００２８】
複数のワイヤループの形成には、種々の直径の金属ワイヤを使用することができる。いくつかの実施形態において、金属ワイヤの直径は約０．２５ｍｍ以上である。例えば、金属ワイヤの直径は約０．２５ｍｍ以上かつ約１．５ｍｍ以下でもよい。この範囲内の直径を有するワイヤを使用すると、十分に軟質の牽引ローラを形成することができ、ガラスの表面を損傷することなくガラスシートに接触することができると考えられる。１つの特定の実施形態において、金属ワイヤの直径は約０．５ｍｍである。
【００２９】
図５Ａ〜５Ｄを参照すると、一実施の形態では、複数のループは単一の金属ワイヤから形成され得る。例えば複数のループ２１８は、単一の金属ワイヤ３０１を成形マンドレル３００の周囲に巻き付けてばね状のコイル構造を生成することにより形成してもよい。その後、成形マンドレル３００をばね状コイル構造から取り外し、さらに図５Ｂに示したように個々のループを、各ループ２２０が重なり合いかつ隣接するループと同心にならないように、コイルの長軸に垂直な方向へと傾斜させる。一実施の形態では、支持ワイヤ３０３を複数のループ２１８内に通して挿入することで、ループに構造上の支持を与えるとともに、牽引ローラの組立中にループの相対配向を維持することができる。
【００３０】
その後、複数のループ２１８を収容部材２３０内に位置付けて、図５Ｃおよび５Ｄに示したようにブラシアセンブリ２５０を形成する。具体的には収容部材２３０は、塑性的に変形可能な金属材料から形成され、かつ図５Ｃおよび５Ｄに示したように、複数のループ２１８がその中に位置付けられる中心溝２３４を備えている。このとき、複数のループ２１８が収容部材内で固定され、かつ収容部材が複数のループ２１８の互いに対する相対的な位置付けおよび配向を維持するように、収容部材２３０の側面壁を複数のループ２１８に対して圧着する。
【００３１】
図５Ｃおよび５Ｄでは、ブラシアセンブリ２５０を、収容部材を備えているものとして描いているが、他の実施形態ではブラシアセンブリ２５０を、収容部材を備えずに形成し得ることを理解されたい。
【００３２】
ここで図６を参照すると、別の実施形態では、ブラシアセンブリ２５０を個々の金属ワイヤから形成してもよい。例えば各ループ２２０は、個別の円形または半円形の金属ワイヤから形成され得る。その後、個々のループ夫々を、ループ２２０が所望の重なり合いと相対配向とを有するように、上述の収容部材２３０などの収容部材内に位置付けてもよい。収容部材２３０をその後、ループを収容部材内で固定してブラシアセンブリ２５０を形成するように圧着してもよい。
【００３３】
再び図２を参照するが、ブラシアセンブリ２５０が前述のいずれかの技術を用いて形成されると、ブラシアセンブリ２５０がシャフト部材２０４の周囲で軟質のカバーを形成するように、ブラシアセンブリ２５０をシャフト部材２０４の周囲に巻き付ける。本書で説明する実施形態において、ブラシアセンブリ２５０は、シャフト部材２０４の周囲に螺旋状に巻回されて、シャフト部材２０４の周囲にカバーを形成する。カバーは、図２に描いたように、シャフト部材２０４の軸の長さに沿って延在する。より具体的には、ブラシアセンブリ２５０は図２に描いたように、複数のループの各ループ２２０がシャフト部材２０４の表面から突出し、かつ各ループの面がシャフト部材２０４の長軸２５１に非平行になるように、シャフト部材２０４の周囲に巻き付けられる。いくつかの実施形態において、各ループの面はシャフト部材２０４の長軸２５１に実質的に垂直でもよい。ブラシアセンブリ２５０の各ループ２２０がこの配向にある（すなわち、シャフト部材の長軸２５１に非平行である）状態で、各ループ２２０の中心はシャフト部材２０４の長軸２５１と同軸でない軸上に位置する。例えば図２に示したように、ブラシアセンブリ２５０の少なくとも１つのループの中心は、シャフト部材２０４の長軸２５１と同軸でない軸２５３上に位置する。
【００３４】
図４Ａを参照すると、いくつかの実施形態では、ブラシアセンブリ２５０をシャフト部材２０４に螺旋状に巻回する前に、ブラシアセンブリ２５０とシャフト部材２０４との間に断熱層２３１を位置付けてもよい。断熱層２３１は、例えば、剛性のセラミック断熱材などの剛性の断熱材料から形成してもよい。適切な材料としては、限定するものではないが、Ｒａｔｈ−ＵＳＡで製造されている真空成形アルミナ繊維断熱材ＫＶＳ １７４／１０００、または類似の材料が挙げられる。断熱層２３１を使用すると、牽引ローラ２００を介したガラスシート表面からの熱の損失が最小限に抑えられ、その結果、ガラスシートに生じると潜在的にガラスシートを損傷させる可能性のある温度勾配が低減する。
【００３５】
再び図２を参照すると、一対の保持要素２０６ａ、２０６ｂを用いて、ブラシアセンブリ２５０をシャフト部材２０４に対して保持するのを助けてもよい。具体的には、ブラシアセンブリ２５０をシャフト部材２０４に巻回する前に、第１保持要素２０６ａを肩部２０３に押し付けてシャフト部材２０４に位置付ける。その後、ブラシアセンブリ２５０をシャフト部材２０４の周囲に螺旋状に巻回し、シャフト部材２０４の周囲にカバーを形成する。次いで、第２保持要素２０６ｂをシャフト部材２０４に位置付けてワッシャ２０７およびナット２３２で固定し、それによりブラシアセンブリ２５０をシャフト部材２０４上で、第１保持要素２０６ａと第２保持要素２０６ｂとの間で軸方向に圧縮する。ナット２３２を、ブラシアセンブリ２５０の圧縮が所望量に達するまで締めてもよい。ナット２３２を締めることによってブラシアセンブリ２５０をシャフト部材２０４上で軸方向に圧縮すると、牽引ローラの硬さが増し、一方ナット２３２を緩めると軸方向の圧縮が低下して牽引ローラは軟らかくなる。従って、ブラシアセンブリ２５０に加えられる軸方向の圧縮の量は、ナット２３２を緩めたり、あるいは締めたりすることで調整可能であることを理解されたい。
【００３６】
本書で使用する「軸方向の圧縮」という用語は、ブラシアセンブリの隣接するループを互いに対して圧縮するように、概してブラシアセンブリに軸方向に加えられる力の量を称する。軸方向の圧縮量が大きくなると、個々のループを弾性的に曲げることがより難しくなることによって、より硬い牽引ローラが生み出される。逆に、軸方向の圧縮量が小さくなると、個々のループを特に軸方向に弾性的に曲げることがより容易になることによって、より軟らかい牽引ローラが生み出される。より軟らかい牽引ローラによれば、ガラスの破片などの粒子状物質はブラシアセンブリの個々のループ間の中に容易に入り込み、個々のループ間で効果的に包み込まれて牽引ローラのループの空洞空間内に引き込まれ、牽引ローラの接触表面から離れる。しかしながらこの粒子状物質は、ループを静かにブラッシングすることによってその内部容積から容易に取り除くことができる。
【００３７】
ここで図４Ｂを参照すると、別の実施形態では、ブラシアセンブリ２５０を中空の金属スリーブ２３７の周囲に螺旋状に巻き付け、かつ機械的締結具および／または溶接によって金属スリーブに取り付けてもよい。その後シャフト部材２０４を、ブラシアセンブリ２５０を取り付けて備えている金属スリーブ２３７内に挿入してもよく、さらに金属スリーブ２３７をシャフト部材２０４に溶接してもよいし、あるいは他のやり方で取り付けてもよい。
【００３８】
上述したように、ブラシアセンブリ２５０を、複数のループ２１８の各ループ２２０がシャフト部材２０４の表面から突出しかつ各ループの面がシャフト部材２０４の長軸２５１に非平行になるように、シャフト部材２０４に対して位置付け、さらに牽引ローラ２００のカバー（すなわち、ブラシアセンブリ２５０）を平面に接触させると、複数のループの少なくとも一部が、この平面に対して接線の方向にある。例として図１Ｂを参照すると、ガラスシート１４８を下流方向１５１に延伸するために使用されている牽引ローラ２００ａ、２００ｂが描かれている。牽引ローラを回転させると、各ループ２２０が回転してガラスシート１４８の表面１４９に接触する。各ループ２２０がガラスシート１４８の表面１４９に接触するとき、ガラスシート１４８の表面１４９は個々のループ２２０に対して接線方向になる。
【００３９】
さらに、本書で説明する牽引ローラを使用して、ガラスシートを延伸方向に延伸すると同時にガラスシートに延伸方向を横断する方向の張力を与え、ガラスシートを平坦化することができる。例として図７を参照すると、ガラスシート１４８は、少なくとも１つの牽引ローラで下流方向１５１に延伸される。図７に示した実施形態では、２つの牽引ローラ２００ａ、２００ｃが、ガラスシートの対向する側面エッジ付近でガラスシートの第１表面に接触している。例えば、第１牽引ローラ２００ａはガラスシート１４８の第１表面に第１側面エッジ付近で接触し、一方第２牽引ローラ２００ｃはガラスシート１４８に第２側面エッジ付近で接触している。第１牽引ローラ２００ａのブラシアセンブリ２５０ａは第１方向に螺旋状に巻回されており、一方第２牽引ローラ２００ｃのブラシアセンブリ２５０ｃは、第１方向とは反対の第２方向に螺旋状に巻回されている。第１牽引ローラ２００ａおよび第２牽引ローラ２００ｃは夫々、第１牽引ローラ２００ａおよび第２牽引ローラ２００ｃに対向する、ガラスシート１４８の第２表面に接触する相補的牽引ローラを有し得る（例えば、相補的牽引ローラ２００ｂが第１牽引ローラ２００ａに対向している図１Ｂを参照されたい）。本書で説明する実施形態において、相補的牽引ローラは、本書で説明した螺旋状に巻回されたブラシアセンブリで構成してもよいし、あるいは従来のローラアセンブリ（すなわち、セラミックおよび／または複合材料のローラアセンブリ）で構成してもよい。相補的牽引ローラが、螺旋状に巻回されたワイヤブラシアセンブリを備えている実施形態では、この螺旋状に巻回されたブラシアセンブリを、その対応する牽引ローラと反対の方向に螺旋状に巻回されたものとしてもよい。例として図１Ｂを参照すると、相補的牽引ローラ２００ｂのブラシアセンブリは、第１牽引ローラ２００ａのブラシアセンブリと反対の方向に巻回されたものでもよい。
【００４０】
再び図７を参照するが、牽引ローラ２００ａおよび２００ｃがガラスシート１４８に接触してガラスシートを下流方向１５１に延伸すると、牽引ローラ２００ａ、２００ｃ夫々の螺旋状に巻回されたブラシアセンブリが互いに合わさって機能して、ガラスシート１４８に下流方向１５１を横断する張力を与える。具体的には、第１牽引ローラ２００ａの螺旋状に巻回されたブラシアセンブリ２５０ａは、ブラシアセンブリの巻回方向によって、矢印１７１で示したような力をガラスシート１４８に加える。同様に、第２牽引ローラ２００ｃの螺旋状に巻回されたブラシアセンブリ２５０ｃは、第１牽引ローラ２００ａで加えられる力に等しくかつこれと反対向きの、矢印１７２で示した方向の力をガラスシート１４８に加える。ガラスシート１４８上で、下流方向１５１を横断する方向に作用する正味の力はゼロであるが、第１牽引ローラ２００ａおよび第２牽引ローラ２００ｃがガラスシート１４８に下流方向１５１を横断する方向の張力をかけてガラスシート１４８を平坦化し、ガラスシートに生じ得る任意の撓みを取り除く。
【００４１】
図７では、第１牽引ローラ２００ａおよび第２牽引ローラ２００ｃを夫々、切株状のシャフト部材２０４ａ、２０４ｃ上に位置付けられたものとして描いているが、他の構造が考えられることを理解されたい。例えば図８は、第１牽引ローラ２００ａおよび第２牽引ローラ２００ｃが単一のシャフト部材２０４上に位置付けられ、かつ第１牽引ローラ２００ａおよび第２牽引ローラ２００ｃが、ガラスシートの対向する側面エッジのすぐ近傍でガラスシート１４８の第１表面に接触するように軸方向に離れている、一実施の形態を描いている。第１牽引ローラ２００ａのブラシアセンブリ２５０ａおよび第２牽引ローラ２００ｃのブラシアセンブリ２５０ｃは、上述したように、第１牽引ローラ２００ａがガラスシート１４８に矢印１７１で示した方向に横力を加え、かつ第２牽引ローラ２００ｃがガラスシート１４８に矢印１７２で示したように等しくかつ反対向きの横力を加えるように、互いに反対方向に巻回されている。これらの力は、ガラスシートを下流方向１５１に延伸するときにガラスシート１４８に張力をかけて、ガラスシートを平坦化する。
【００４２】
ここで、本書で説明した牽引ローラは、ガラス製造プロセスでガラスシートを延伸および／または誘導するために使用し得ることを理解されたい。具体的には、ブラシアセンブリの重なり合ったループが、ガラスシートの表面に損傷を与えることなくガラスシートに接触することができる、滑らかで弾力性のある表面を呈する。さらに牽引ローラを高温での使用に適した金属部品から構成するため、この牽引ローラは容易に、高温での長期使用で劣化することがないし、あるいはガラス延伸プロセスを汚染する可能性のある粒子状物質および／または破片を落とすことがない。さらに個々のワイヤループが、各ループの空洞空間内に粒子状物質を包み込みかつ吸収するのに十分な弾力性を有するため、ガラスシートの損傷が低減される。
【００４３】
さらに、複数の牽引ローラを使用することで、ガラスシートを下流方向に延伸すると同時に、下流方向を横断する方向の張力下にガラスシートを置くことができることも理解されたい。これは、反対に巻回されたブラシアセンブリを備えている牽引ローラを、ガラスシートの対向する側面エッジのすぐ近傍に位置付けて用いることで達成することができる。ガラスシートに加えられるこの方向の張力を利用すると、ガラスシートを延伸するときにガラスシートを平坦化することができ、それによりガラス延伸プロセスでさらなる寸法制御を実現することができる。
【００４４】
請求される主題の精神および範囲から逸脱することなく、本書において説明された実施形態の種々の改変および変形が作製可能であることは当業者には明らかであろう。すなわち、本書において説明される種々の実施形態の改変および変形が、添付の請求項およびその同等物の範囲内であるならば、本明細書はこのような改変および変形を含むと意図されている。
【符号の説明】
【００４５】
１０６    溶融ガラス
１４８    ガラスシート
１４９    表面
１５０    延伸アセンブリ
２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ    牽引ローラ
２０４、２０４ａ、２０４ｃ    シャフト部材
２１８    複数のワイヤループ
２２０    ループ
２３０    収容部材
２３１    断熱層
２３４    中心溝
２３７    金属スリーブ
２５０、２５０ａ、２５０ｃ    ブラシアセンブリ
２５１    長軸
３０１    金属ワイヤ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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