(57)【要約】線刻バー並びにガラス板に線刻を入れるために線刻バーを用いるためのシステム及び方法が明細書に説明される。基本的に、線刻バーは線刻ホイールと、線刻ホイールがガラス板を横切って引かれている間の線刻ホイールとガラス板の間の力データの測定を可能にする力センサ（例えば、一軸力センサ、三軸力センサ）とを備える。コンピュータが測定された力データを収集し、次いで収集されたデータを解析して、ガラス板の線刻入れにともなう問題があるときにそれを識別及び予測する。例えば、コンピュータは収集された力データを解析し、ガラス板への線刻バーの押当てにともなう問題を識別でき、これはガラス板の無駄な破損またはチッピングの防止に役立ち得るであろう。
2006524178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
力センサを用い、前記力センサによって、線刻ホイールが１枚の材料を横切って引かれている間の、前記力センサの少なくとも１つの軸と１枚の材料の間の力データの収集が可能となることを特徴とする線刻バー。
【請求項２】
前記収集される力データが、
前記１枚の材料に関して前記力センサのＺ軸に沿って測定される法線力、
前記１枚の材料に関して前記力センサのＹ軸に沿って測定される転がり摩擦力、及び
前記１枚の材料に関して前記力センサのＸ軸に沿って測定される力、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の線刻バー。
【請求項３】
前記力センサが圧電型三軸力センサであることを特徴とする請求項１に記載の線刻バー。
【請求項４】
コンピュータが前記収集される力データを解析し、前記１枚の材料の線刻入れにともなう問題を識別することを特徴とする請求項１に記載の線刻バー。
【請求項５】
システムにおいて、
線刻バーを支持し、前記線刻バーの線刻ホイールを材料シートに押し当て、前記材料シートを横切って引く線刻バーホルダ、及び
力センサ及び前記線刻バーに付帯する少なくとも１つの電荷増幅器とインターフェースし、前記線刻ホイールが前記材料シートを横切って引かれている間に、前記力センサの少なくとも１つの軸にともなう力データを収集する、コンピュータ、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項６】
前記収集されるデータが、
前記材料シートに関して前記力センサのＺ軸に沿って測定される法線力、
前記材料シートに関して前記力センサのＹ軸に沿って測定される転がり摩擦力、及び
前記材料シートに関して前記力センサのＸ軸に沿って測定される力、
を含むことを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記力センサが圧電型三軸力センサであることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
１枚の材料に線刻を入れるための方法において、
線刻バー内に組み込まれた線刻ホイールを前記１枚の材料に押し当てる工程、
前記線刻ホイールを前記１枚の材料を横切って引く工程、及び
前記線刻ホイールが前記１枚の材料を横切って引かれている間に、コンピュータ及び力センサ及び前記線刻バーに付帯する少なくとも１つの電荷増幅器を用いて前記力センサの少なくとも１つの軸に関係する力データを収集する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記コンピュータが、
前記１枚の材料に関して前記力センサのＺ軸に沿って測定される法線力、
前記１枚の材料に関して前記力センサのＹ軸に沿って測定される転がり摩擦力、及び
前記１枚の材料に関して前記力センサのＸ軸に沿って測定される力、
を含む力データを収集することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記力センサが圧電型三軸力センサであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線刻バーから延びる線刻ホイールが１枚のガラスを横切って引かれている間に、力センサの少なくとも１つの軸から力データを収集できるように力センサを用いる線刻バーに関する。
【背景技術】
【０００２】
工業において、線刻が入れられたガラス板を所望の形状に容易に割ることができるようにガラス板に線刻を入れるために、線刻ホイールを備える線刻バーが用いられている。ガラス板に線刻を入れるため、ガラス板に傷をつくるように、線刻バー、詳しくは線刻ホイールをあらかじめ定められた線刻力の下でガラス板を横切って引くために線刻バーホルダが用いられる。この傷の存在により、ガラス板を所望の形状に容易に割ることが可能になる。残念ながら、工業で現在用いられる従来の線刻バー及び線刻バーホルダは、これらと協働して線刻ホイールとガラス板の間の線刻力の測定を可能にする測定器を有しない。しかし、これまでは、動いていない線刻バーとガラス板の間に手でボタン型力センサがおかれ、次いで動いていない線刻ホイールとガラス板の間の法線力が測定されていた。容易に理解され得るように、動いていない線刻バーとガラス板の間への力センサの手配置では、静止位置でしか線刻力を測定することができない。したがって、今日の工業では、線刻バーが動的位置にあり、ガラス板を横切って引かれている間は、線刻力を測定することができないから、ガラス板の実際の線刻中に問題がある場合にそれを予測または識別できない。したがって、線刻バーがガラス板を横切って引かれている間の線刻力の測定及び収集を可能にする態様で力センサを用いる線刻バーが必要とされている。この必要及びその他の必要は本発明の線刻バー、システム及び方法によって満たされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、線刻バーがガラス板を横切って引かれている間の線刻力の測定及び収集を可能にする態様で力センサを用いる、線刻バーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、線刻バーと、この線刻バーを用いてガラス板に線刻を入れるためのシステム及び方法を含む。基本的に、線刻バーは線刻ホイールと、線刻ホイールがガラス板を横切って引かれている間の線刻ホイールとガラス板の間の力データの測定を可能にする力センサ（例えば、一軸力センサ、三軸力センサ）とを備える。コンピュータが測定された力データを収集し、次いで、収集されたデータを解析し、ガラス板の線刻にともなう問題がある場合にそれを識別及び予測する。例えば、コンピュータは収集された力データを解析し、ガラス板への線刻バーの適用にともなう問題を識別することができ、これはガラス板の無駄な破損またはチッピングの防止に役立ち得るであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
添付図面とともになされる以下の詳細な説明を参照することにより、本発明のさらに完全な理解を得ることができる。
【０００６】
図１〜７を参照すれば、本発明にしたがう、線刻バー２００と、この線刻バー２００を用いてガラス板１０２に線刻を入れるためのシステム１００及び方法４００が開示されている。本明細書では、線刻バーがガラス板１０２に線刻を入れるために用いられるとして説明されるが、本線刻バー２００がプレキシガラス（商標）及び鏡のような別のタイプの材料に線刻を入れるためにも用いられ得ることは当然である。したがって本発明のシステム１００、線刻バー２００及び方法４００は限定された態様で解されるべきではない。
【０００７】
図１を参照すれば、ガラス板１０２に線刻を入れるために用いられる線刻バー２００を備えるシステム１００の基本構成要素を示すブロック図がある。好ましい実施形態におけるガラス板１０２は、米国特許第３３３８６９６号明細書及び米国特許第３６８２６０９号明細書に説明される融解プロセスにしたがって作成された液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用ガラス板１０２である。これらの明細書はいずれも参照によって本明細書に含まれる。ＬＣＤガラス板１０２は工業においてコーニング社（Corning Incorporated）コード７０５９及び１７３７シートガラスまたはＥＡＧＬＥ２０００（商標）シートガラスとして知られているものである。
【０００８】
システム１００はコンピュータ４００及び線刻バーホルダ１０６を備える。線刻バーホルダ１０６は線刻バー２００を支持し、線刻バー２００、詳しくは線刻バー２００から延びる線刻バーホイール２０２をガラス板１０２に押し当てる。次いで線刻バーホルダ１０６はガラス板１０２に線刻（図１の“ｘ”参照）を入れるためにガラスプレート１０２を横切って線刻ホイール２０２を引く。好ましい実施形態において、線刻バーホルダ１０６は線刻バー２００及び線刻ホイール２０２をガラス板１０２上に押し当てるためにバネ１０８または何か別の装置を用いる。次いで線刻バーホルダ１０６はあらかじめ定められた方向（例えば、水平方向、垂直方向）に動き、ガラス板１０２に深さ約３０μｍ〜１３０μｍの傷すなわち浅い割れ目をつくるためにガラス板１０２を横切って線刻ホイール２０２を引くであろう。線刻ホイール２０２がガラス板１０２を横切って引かれた後、線刻バーホルダ１０６は、線刻バー２００及び線刻ホイール２０２を移動させてガラス板１０２から離すために、空気シリンダ１１０または何か別の道具を用いる。次いで線刻が入れられたガラス板１０２は、線刻ホイール２００がガラス板１０２を横切って引かれたときにつくられた傷に沿って、きれいに割られる。線刻が入れられたガラス板１０２を割るためにロボットまたは何か別の装置を用いることができる。
【０００９】
上述したように、ガラス板１０２の線刻入れに関係する、問題を起こす可能性のある、線刻バー２００、線刻ホイール２０２、線刻バーホルダ１０６またはいずれか別の機構に問題がある場合にそれを予測または識別できることが望ましい。この必要に対処するため、線刻ホイール２０２がガラス板１０２を横切って引かれている間の線刻ホイール２０２とガラス板１０２の間の線刻力測定値をコンピュータ１０４が収集できるように、線刻バー２００は力センサ２０４（例えばロードセル）を組み込んでいるかまたは線刻バー２００と少なくともインターフェースを取る。コンピュータ１０４は収集された線刻力データを解析し、次いでガラス板１０２の線刻入れにともなう問題を予測または識別する。これは、線刻バーがガラス板を横切って引かれている間にコンピュータが線刻力データを収集できるような態様で力センサが導入されていないかまたは力センサとインターフェースしていない従来の線刻バーに優る顕著な改善である。線刻バー２００及び力センサ２０４の好ましい実施形態に関する詳細な説明が図２〜３に関して以下に与えられる。
【００１０】
図２〜３を参照すれば、線刻バー２００の好ましい実施形態の異なるいくつかの図が示されている。線刻バー２００は、上述した線刻ホイール２０２及び力センサ２０４に加えて、キャスター２０６、ボルト２０８、一対のスリーブ２１０及び２１２並びに締結具２１４を備える。キャスター２０６は線刻ホイール２０２を支持する。ボルト２０８はボルト頭２１６を有し、その一端にはキャスター２０６の端部２１１を受け入れる大きさにつくられた孔２０９がある。ボルト頭２１６は、キャスター２０６をボルト頭２１６に確実に固定するために用いられる（例えば）止めネジ２１８を受け入れる大きさにつくられた別の孔２１８を側面に有する（図３Ａ及び３Ｂ参照）。力センサ２０４には、ボルト頭２１６の第２の末端から延びるシャフト２２０がそれを通って滑動する大きさにつくられた孔が配置される。スリーブ２１０（例えばデルリンスリーブ２１０）が力センサ２０４の内径とシャフト２２０の外径の間に配置される。図からわかるように、スリーブ２１０は力センサの両面から延び出すとしてもそれほど大きく延び出すことはない。スリーブ２１２には、力センサ２０４から延びるシャフト２２０の外径がそれを通って滑動する大きさにつくられた孔が設けられる。締結具２１４（例えばワッシャ及びナット２１４）は、スリーブ２１２から突き出し、ボルト頭２１６に接して支持される力センサ２０４に接してスリーブ２１２を確実に固定及び支持するためにはたらくシャフト２２０の端部２２２とインターフェースする。ボルト２０８及び締結具２１４は、線刻バー２００を構成するコンポーネントの結合に加えて、あらかじめ定められた荷重で力センサ２０４に予荷重をかけるためにもはたらく。
【００１１】
図１を再度参照すれば、力センサ２０４は、続いてコンピュータ１０４にケーブル２２７で接続される１つまたはそれより多くの電荷増幅器２２６に接続されるケーブル２２４を有する。コンピュータ１０４、力センサ２０４及び電荷増幅器２２６の協同により、線刻ホイール２０２がガラス板１０２を横切って引かれている間の力センサ２０４の少なくとも１つの軸とガラス板１０２の間の力データの収集が可能になる。コンピュータ１０４は収集された力データを解析し、次いでガラス板１０２の線刻入れにともなう問題を予測または識別する。用途に応じて、力センサ２０４は、一軸力センサ２０４または三軸力センサ２０４のような多軸力センサ２０４とすることもできる。
【００１２】
力センサ２０４が一軸力センサ２０４であれば、力センサ２０４とガラス板１０２の間で測定及び収集され得る力データは１種類である。詳しくは、一軸力センサ２０４を用いて収集できるのは：
・ガラス板１０２に関して力センサ２０４のＺ軸に沿って測定される法線力。この場合、Ｚ軸に沿って測定される力センサ２０４にかかる力は、線刻バー２００がガラス板１０２に押し当てられるときに正である（図１参照）。
【００１３】
力センサ２０４が三軸力センサ２０４であれば、線刻ホイール２０２とガラス板１０２の間で測定及び収集され得る力データは３種類である。詳しくは、三軸力センサ２０４を用いて収集できるのは、
・ガラス板１０２に関して力センサ２０４のＺ軸に沿って測定される法線力。この場合、Ｚ軸に沿って測定される力センサ２０４にかかる力は、線刻ホイール２０２がガラス板１０２に押し当てられるときに正である（図１参照）；
・ガラス板１０２に関して力センサ２０４のＹ軸に沿って測定される転がり摩擦力。この場合、Ｙ軸に沿って測定される力センサ２０４にかかる力は、線刻ホイール２０２がガラス板１０２上を下方に引かれるときに正である（図１参照）；
・ガラス板１０２に関して力センサ２０４のＸ軸に沿って測定される力。この力は転がり摩擦力と同じ平面にあるが、転がり摩擦力に直交する（図１参照）＊。
【００１４】
＊ 力センサ２０４がどのように線刻バー２００内に組み込まれているかにＸ軸及びＹ軸の方位が依存することは当然である。例えば、力センサ２０４は９０°回転させることができ、そうすればＸ軸とＹ軸は入れ換るであろう。
【００１５】
好ましい実施形態における力センサ２０４は圧電型三軸力センサ２０４であるが、歪ゲージ型力センサ２０４または圧電型単軸力センサ２０４などの他のタイプの力センサを用いることができる。好ましい圧電型三軸力センサ２０４はＫｉｓｔｌｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｒｐ.によりタイプ９０１７Ａ及び９０１８Ａセンサとして製造及び販売されている。Ｋｉｓｔｌｅｒ圧電型三軸力センサ２０４は、２枚の鋼板の間に取り付けられた３つの環状結晶を収めるハウジングを有する。環状結晶の内の２つは剪断力に対して敏感であり、したがってＸ軸及びＹ軸に関係する力を測定するために用いられる。また、一対の環状結晶は圧力に対して敏感であり、したがってＺ軸に関係する力を測定するために用いられる。それぞれの環状結晶は石英または二酸化ケイ素のような圧電材料でつくられる。動作中、線刻ホイール２０２とガラス板１０２の間の異なる３つの軸に沿って異なる３つの力が力センサ２０４に加えられる、力センサ２０４は異なる３つの電荷増幅器２２６に異なる３つの電荷Ｑｓを出力する。それぞれの電荷増幅器２２６は電荷Ｑｓの内の１つを力の内の１つに正比例する電圧に変換するためにはたらき、次いで全ての力がコンピュータ１０４によって解析される。特定の２つの用途においてコンピュータ１０４によって測定及び解析され得る力のタイプ及び大きさの例が図５〜７に関して以下に与えられる。
【００１６】
図４を参照すれば、ガラス板１０２に線刻を入れるために線刻バー２００を用いるための好ましい方法４００の工程を示すフローチャートがある。線刻バー２００を支持する線刻バーホルダ１０６が線刻バー２００、詳しくは線刻ホイール２０２をガラス板１０２に押し当てる（工程４０２）。繰り返すが、線刻バーホルダ１０６はバネ１０８または何か別の装置を用いて線刻バー２００及び線刻ホイール２０２をガラス板１０２に押し当てることができる。次いで線刻バーホルダ１０６はあらかじめ定められた方向（例えば、水平方向、垂直方向）に動いて、ガラス板１０２を横切って線刻ホイール２０２を引く（工程４０４）であろう。線刻ホイール２０２がガラス板１０２を横切って引かれると同時に、コンピュータ１０４が電荷増幅器２２６を介して力センサ２０４（例えば、一軸力センサ２０４、三軸力センサ２０４）とインターフェースし、線刻ホイール２０２とガラス板１０２の間の力データを収集する（工程４０６）。次いでコンピュータ１０４は収集された力データを解析し、ガラス板の線刻入れにともなういずれかの問題を予測または識別する（工程４０８）。例えば、コンピュータは収集された力データを解析してガラス板への線刻バーの押当てにともなう問題を識別することができ、これはガラス板の無駄な破損またはチッピングの防止に役立ち得るであろう。
【００１７】
図５を参照すれば、最終的に割られてガラス板５０２ｂにされるガラス５００に線刻を入れるために２つの線刻バー２００ａ及び２００ｂが用いられた一用途を示す図がある。本例においては、上述した米国特許第３３３８６９６号明細書及び米国特許第３６８２６３９号明細書に説明される融解プロセスにしたがってつくることができる連続ガラスシート５００をつくるためにガラスタンク５０４が用いられる。第１の線刻バー２００ａが連続ガラスシート５００に水平方向に線刻を入れるために用いられ、線刻が入れられた連続ガラスシート５００は次いで割られてガラス板５０２ａ列にされる（表１に無関係の図６を参照）。次いで第２の線刻バー２００ｂが、厚縁５０６ａ及び５０６ｂを取り除いてガラス板５０２ｂを形成することができるように、２つの垂直方向に沿ってガラス板５０２ａに線刻を入れるために用いられる（表１に無関係の図７を参照）。
【００１８】
上述した２つの線刻バー２００ａ及び２００ｂのそれぞれには圧電型３軸力センサ１０４が組み込まれ、線刻ホイール２０２がガラス板５００及び５０２ａを横切って引かれている間、コンピュータ１０４が力センサ２０４の異なる３つの軸からの力データを収集できるようになっている。表１は線刻バー２００ｂがガラス板５０２ａに線刻を入れるために用いられたいくつかの異なる実験の間にコンピュータ１０４によって測定及び収集された線刻力を示す。
【表１】
2006524178.tif 000003
【００１９】
本発明のいくつかの実施形態を添付図面に示し、上記の詳細な説明に述べたが、本発明が開示された実施形態に限定されず、添付される特許請求の範囲で述べられ、定められる本発明の精神を逸脱することなく、本発明に数多くの再構成、改変及び置換が可能であることは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明にしたがってガラス板に線刻を入れるために用いられる線刻バーを備えるシステムの基本構成要素を示すブロック図である
【図２】図１に示される線刻バーの斜視分解組立図である
【図３Ａ】図１に示される線刻バーの斜視図である
【図３Ｂ】図１に示される線刻バーの側断面図である
【図４】本発明にしたがって線刻バーを用いてガラス板に線刻を入れるための好ましい方法の工程を示すフローチャートである
【図５】本発明の線刻バーを用いて連続ガラスシートに線刻を入れ、次いで連続ガラスシートをガラス板列に割り分け、次いでこれらのガラス板の側縁の除去を補助するために線刻バーを用いた一応用例を示す図である
【図６】本発明の線刻バーを用いて連続ガラスシートに水平方向に線刻を入れる一応用例において測定された力を示すグラフである
【図７】本発明の線刻バーを用いてガラス板の二縁に垂直方向に線刻を入れる一応用例において測定された力を示すグラフである
【符号の説明】
【００２１】
１００    システム
１０２    ガラス板
１０４    コンピュータ
１０６    線刻バーホルダ
１０８    バネ
１１０    空気シリンダ
２００    線刻バー
２０２    線刻ホイール
２０４    力センサ
２２４，２２７    ケーブル
２２６    電荷増幅器
【図１】
2006524178.tif 000004
【図２】
2006524178.tif 000005
2006524178.tif 000006
【図４】
2006524178.tif 000007
【図５】
2006524178.tif 000008
【図６】
2006524178.tif 000009
【図７】
2006524178.tif 000010
【国際調査報告】
2006524178.tif 000011
2006524178.tif 000012