(57)【要約】帯状ガラスを延伸するための引張ロールが開示される。引張ロールは、ロール本体を長手方向に貫通して延びる中心通路を含むロール本体と、中心通路を通って延び、ロール本体から離間したシャフトと、シャフト上に移動可能に配置され、シャフトの長手方向に移動可能な第１のフランジと、第１のフランジをシャフトの長手方向に押すよう構成されたばねとを含む。
2020504071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状ガラスを延伸するための引張ロールであって、
ロール本体を長手方向に貫通して延びる中心通路を有するロール本体と、
前記中心通路を通って延び、前記ロール本体から離間したシャフトと、
前記シャフト上に移動可能に配置され、該シャフトの長手方向に移動可能な第１のフランジと、
前記第１のフランジを前記シャフトの前記長手方向に押すよう構成されたばねと
を含むことを特徴とする引張ロール。
【請求項２】
前記ロール本体が溶融シリカ材料を含む、請求項１記載の引張ロール。
【請求項３】
前記第１のフランジが、
前記シャフトと摺動可能に係合するスリーブと、
前記スリーブから外に向かって延びるキャップであって、前記第１のフランジが前記ロール本体を支持するように前記ロール本体と接触するキャップと
を含む、請求項２記載の引張ロール。
【請求項４】
前記ロール本体および前記キャップが、凸部と、該凸部を受け入れる凹部とを含む、請求項３記載の引張ロール。
【請求項５】
前記凸部および前記凹部が、互いに接触する相補的な傾斜面を含む、請求項４記載の引張ロール。
【請求項６】
前記傾斜面が、互いに相補的な溝および突起を含む、請求項記５載の引張ロール。
【請求項７】
前記ばねが、前記シャフトの内側に配置されたコイルばねであり、
前記引張ロールが、
前記シャフトの内側に配置されて前記ばねと係合するロッドと、
前記第１のフランジを前記ロッドに結合するピンと
を更に含み、
前記シャフトが、該シャフトの前記長手方向に延びる少なくとも１つのスロットを含み、前記ピンが前記スロット内において前記シャフトの前記長手方向に移動可能である、
請求項１〜６のいずれか一項記載の引張ロール。
【請求項８】
帯状ガラスを延伸する方法であって、
少なくとも一対の引張ロールを用いて帯状ガラスを延伸する工程を含み、
前記引張ロールが、シャフトと、該シャフトと共に回転可能なロール本体と、前記シャフト上に配置され、前記ロール本体を支持する可動フランジと、前記シャフトと共に配置され、前記シャフトの長手方向に前記可動フランジに対して力を加えるバネとを含み、
前記ロール本体が溶融シリカ材料を含み、前記シャフトから離間しており、
延伸する前記工程が、帯状ガラスの延伸中に前記可動フランジが前記ロール本体の支持を保つように、前記ばねによって前記可動フランジを前記シャフトの前記長手方向に移動させることを更に含む
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記可動フランジが、
前記シャフトと摺動可能に係合するスリーブと、
前記スリーブから外に向かって延びるキャップであって、前記可動フランジが前記シャフトを支持するように前記ロール本体と接触するキャップと
を含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記ロール本体および前記キャップが、凸部と、該凸部を受け入れる凹部とを含む、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は、２０１７年１月１２日に出願された大韓民国特許出願第１０−２０１７−０００５３１５号による優先権を主張するものであり、その内容に依拠すると共に、その全体を以下に完全に記載されているかのように参照して本明細書に組み込む。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、帯状ガラスを延伸するための引張ロール、装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガラスシート製造プロセスでは、帯状ガラスを所望の最終的な厚さに延伸するために、引張ロールが用いられる。例えば、引張ロールは、帯状ガラスを引っ張るためにフュージョンパイプの先端即ちルート部の下に配置され、それにより、フュージョンパイプから離れる帯状ガラスの速度を制御し、それにより、帯状ガラスの最終的な厚さを決定する。
【０００４】
従来の引張ロールは、シャフトの長手方向に重ねられた複数の圧迫されたセラミックディスクを含む。ディスクは所定の位置に係止され、シャフト上の鍔部によって圧迫下に保たれる。複数のディスクは、帯状ガラスと接触して帯状ガラスを延伸するための構成要素であり、セラミック複合材料（典型的には、セラミック繊維、マイカ、およびクレイを含む）でできている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、そのようなセラミックディスクは、熱衝撃を受けやすく、従って、高温の帯状ガラスに接触した際に、過剰な数の粒子を放出する傾向がある。これらの粒子は、帯状ガラスの表面に付着して、表面付着物（onclusion）として知られている表面欠陥を生じ得る。特に、ガラスシートがフラットパネルディスプレイ用の基体として製造される場合には、ガラスシートは表面付着物を有しないべきである。その理由は、各表面付着物が、最終的な製品（例えば、ディスプレイパネル）の欠陥領域（例えば、１つ以上の欠陥画素）になるからである。従って、当技術分野において、表面付着物の形成を抑制または防止する引張ロールが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、表面付着物の形成を抑制または防止できる、帯状ガラスを延伸するための引張ロール、装置、および方法を提供する。例えば、引張ロールは耐衝撃性材料で作ることができ、それにより、表面付着物の形成を更に防止する。
【０００７】
一実施形態において、帯状ガラスを延伸するための引張ロールが記載され、引張ロールは、ロール本体を長手方向に貫通して延びる中心通路を有するロール本体と、中心通路を通って延び、ロール本体から離間したシャフトと、シャフト上に移動可能に配置され、シャフトの長手方向に移動可能な第１のフランジと、第１のフランジをシャフトの長手方向に押すよう構成されたばねとを含む。ばねは、シャフトの内側又は外側に配置されたコイルばねである。シャフトの外側に配置されたコイルばねは、シャフトの少なくとも一部分を取り囲みつつ伸長可能である。ロール本体は一体部品であり、溶融シリカ材料を含む。引張ロールは、全長型引張ロールまたはスタブ型引張ロールであり得る。
【０００８】
本明細書に記載されている実施形態によれば、第１のフランジは、シャフトと摺動可能に係合するスリーブと、スリーブから外に向かって延びるキャップとを更に含み得る。キャップは、第１のフランジがロール本体を支持するようにロール本体と接触する。ロール本体及びキャップは、凸部と、凸部を受け入れる凹部とを含み得る。凸部および凹部は、互いに接触する相補的な傾斜面を含む。
【０００９】
一部の実施形態では、引張ロールは、シャフトの内側に配置されてばねと係合するロッドと、第１のフランジをロッドに結合するピンとを更に含み得るものであり、シャフトは、シャフトの長手方向に延びる少なくとも１つのスロットを含み、ピンはスロット内においてシャフトの長手方向に移動可能である。引張ロールは、シャフト上に固定された第２のフランジを更に含み、ロール本体は、第１のフランジと第２のフランジとの間に配置される。
【００１０】
別の実施形態では、帯状ガラスを延伸するための装置が開示される。帯状ガラス延伸装置は、少なくとも一対の第１の引張ロールと、引張経路に沿った延伸方向において一対の第１の引張ロールの下流に配置された少なくとも一対の第２の引張ロールとを含み、第１の引張ロールは上述の全長型引張ロールであり、第２の引張ロールは上述のスタブ型引張ロールである。
【００１１】
更に別の実施形態では、帯状ガラスを延伸する方法が記載される。帯状ガラス延伸方法は、少なくとも一対の引張ロールを用いて帯状ガラスを延伸する工程を含む。引張ロールは、シャフトと、シャフトと共に回転可能なロール本体と、シャフト上に配置され、ロール本体を支持する可動フランジと、シャフトと共に配置され、シャフトの長手方向に可動フランジに対して力を加えるバネとを含み、ロール本体は溶融シリカ材料を含み、シャフトから離間している。延伸する工程は、帯状ガラスの延伸中に可動フランジがロール本体の支持を保つように、ばねによって可動フランジをシャフトに対して相対的にシャフトの長手方向に移動させることを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】溶融ガラスから帯状ガラスを形成するガラス製造装置を模式的に示す
【図２】一実施形態による帯状ガラス延伸装置を模式的に示す
【図３】図２に示されている帯状ガラス延伸装置において、帯状ガラスが引張ロールによって延伸される例を示す断面図
【図４】第１の実施形態による引張ロールを示す平面図
【図５】図４の線ＶＩ−ＶＩに沿った断面図
【図６】図５の部分Ａの拡大図
【図７】第２の実施形態による引張ロールを示す平面図
【図８】図７の線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面図
【図９】図８の部分Ｂの拡大図
【図１０】コイルバネがシャフトの内側に取り付けられた、第３の実施形態による引張ロールを示す平面図
【図１１】第４の実施形態による引張ロールを示す平面図
【図１２】第５の実施形態による引張ロールを示す平面図
【図１３】図１２の線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿った断面図
【図１４ａ】室温における熱膨張していない第６実施形態による引張ロールの一部分を模式的に示す
【図１４ｂ】高温における熱膨張した第６実施形態による引張ロールの一部分を模式的に示す
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
図１は、一実施形態による、溶融ガラスから帯状ガラスを形成するためのガラス製造装置を模式的に示す。図１を参照すると、ガラス製造装置１００は、溶融器１０１と、清澄器１０３と、混合器１０４と、送出器１０８と、フュージョンドロー装置（ＦＤＭ）１２０とを含む。ガラスバッチ材料は、矢印１０２で示されているように、溶融器１０１に導入される。バッチ材料は、溶融器１０１内で溶融されて、溶融ガラス１０６を生じる。清澄器１０３は、溶融器１０１から溶融ガラス１０６を受け取る高温処理領域を有し、清澄器１０３内において、溶融ガラス１０６から気泡が除去される。清澄器１０３は、接続管１０５によって混合器１０４と連通している。即ち、溶融ガラス１０６は、清澄槽１０３から接続管１０５を通って混合槽１０４に流れる。混合器１０４は、溶融ガラス１０６を撹拌するものであり、接続管１０７によって送出器１０８と連通しており、溶融ガラスが混合器１０４から接続管１０７を通って送出器１０８に流れるようになっている。
【００１５】
送出器１０８は、下降管１０９を通して溶融ガラス１０６をＦＤＭ１２０内へと供給する。ＦＤＭ１２０は囲い１２２を含み、その中に、導入口１１０、成形器１１１、および一実施形態による帯状ガラス延伸装置１５０が配置される。図１に示されているように、溶融ガラス１０６は、下降管１０９から導入口１１０内へと流れ、それにより成形器１１１へと導かれる。成形器１１１は、トラフ１１３に流れ込む溶融ガラス１０６を受け入れる開口部１１２を含む。溶融ガラス１０６は、トラフ１１３を越えて流れ、溶融ガラスの別々の流れとして２つの収束する側面１１４ａ、１１４ｂを流れ落ちる。別々の流れは、２つの側面１１４ａ、１１４ｂが合わさる底縁即ちルート部１１６に沿って一体に融合する。収束した溶融ガラス１０６は、次に、帯状ガラス延伸装置１５０によって延伸方向１５１に延伸され、連続した帯状ガラス１４８が形成される。帯状ガラス延伸装置１５０は、少なくとも一対の引張ロールと、引張ロールを回転および駆動するアクチュエータとを含む。
【００１６】
図２は、例示的な帯状ガラス延伸装置（１５０）を模式的に示しており、図３は、帯状ガラス延伸装置１５０内の引張ロールによって延伸された帯状ガラスを示す。図２および図３を参照すると、帯状ガラス延伸装置（１５０）は、帯状ガラスを延伸するための複数の対の引張ロールを含み、これらの対の引張ロールは、引張経路に沿って（即ち、帯状ガラスが延伸される方向である延伸方向（１５１）に沿って）配置される。引張ロールの各対は２つの引張ロールを含み、帯状ガラス１４８は、それらの間において延伸される。各対の引張ロールの各引張ロールは、帯状ガラス１４８の第１の主要な面と、帯状ガラス１４８の厚さ方向において第１の主要な面とは反対側の第２の主要な面とにそれぞれ接触し、帯状ガラス１４８は、引張ロールの回転によって延伸される。一部の実施形態では、帯状ガラス延伸装置１５０は、２つの対向する全長型引張ロール２００を含む１対の引張ロール１６１と、２つの対向するカンチレバー式のスタブ型引張ロール６００をそれぞれ含む複数の対（例えば、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６、１６７）の引張ロールとを含む。全長型引張ロール２００は、帯状ガラス１４８の全幅に亘って延在し、スタブ型引張ロール４００は、帯状ガラス１４８の全幅の一部のみに亘って延在する。
【００１７】
図２および図３に示されているように、全長型引張ロール２００は、スタブ型引張ロール６００の上流に配置されており、帯状ガラスの全幅の大部分に亘って帯状ガラス１４８と一時的に接触し、それにより、延伸処理の初期段階において帯状ガラス１４８を延伸して、帯状ガラス１４８を形成する。スタブ型引張ロール６００は、延伸方向１５１において全長型引張ロール２００の下流に配置されており、帯状ガラス１４８の縁部と接触して、帯状ガラス１４８を延伸方向１５１に延伸する。帯状ガラス１４８が延伸される速度は、帯状ガラス１４８の最終的な厚さが得られるように、各スタブ型引張ロール６００の角速度を制御することによって制御される。
【００１８】
図４〜図９は、上述の全長型引張ロール２００の実施形態を示し、図１０〜図１３は、上述のスタブ型引張ロール６００の実施形態を示す。本明細書において開示される引張ロールの特徴は、全長型引張ロールおよびスタブ型引張ロールのいずれにも適用できる。
【００１９】
図４〜図６は、第１の実施形態による例示的な全長型引張ロール２００を示す。図４は、引張ロールの平面図であり、図５は、図４の引張ロールの線ＶＩ−ＶＩに沿った断面図であり、図６は、図５に示されている部分Ａの拡大図である。図４及び図５に示されているように、第１の実施形態による引張ロール２００は、シャフト２１０と、ロール本体２２０と、固定フランジ２３０と、可動フランジ２４０と、コイルばね２５０とを含む。
【００２０】
シャフト２１０はほぼ円筒形の形状を有し、シャフト２１０の長手方向（即ち、シャフト２１０の軸方向）に延びている。ロール本体２２０は、帯状ガラス１４８と接触する引張ロールの一部である。ロール本体２２０はほぼ円筒形の形状を有し、ロール本体の長手方向にロール本体を貫通してロール本体の第１の端部と反対側の第２の端部との間に延びる中心通路２２２を画成する。中心通路２２２の直径Ｄ１は、シャフト２１０の外径Ｄ２よりも大きい。即ち、ロール本体２２０とシャフト２１０との間には、所定の間隙Ｇ１がある。
【００２１】
シャフト２１０は、ロール本体２２０の中心通路２２２に挿入され、ロール本体２２０は、後述する固定フランジ２３０及び可動フランジ２４０によってシャフト２１０に取り付けられる。
【００２２】
第１の実施形態による引張ロール２００のロール本体２２０は、二酸化ケイ素の非晶質形態である溶融シリカで作られ得る。溶融シリカの熱膨張係数（ＣＴＥ）はほぼ０（例えば、室温で５．５×１０−６ｍ／℃）であるので、溶融シリカは熱衝撃に耐性がある。溶融シリカはまた、非常に高い耐熱性を示す。このように、ロール本体２２０が溶融シリカでできているので、引張ロール２００は、熱衝撃による粒子の発生及び放出を顕著に低減できる。
【００２３】
従来の引張ロール構造は、溶融シリカのような低い熱膨張係数を有する材料には適していない。例えば、従来の引張ロールでは、セラミックディスクが鍔部によって圧迫されてシャフト上に固定される。鍔部はシャフト上に固定されている。これらは、シャフトが熱膨張した場合には、シャフトと一緒に移動する。
【００２４】
従って、高温（例えば、引張ロールの動作中にシャフトが晒される温度等）においてシャフトが熱膨張した場合には、セラミックディスクが熱膨張するのみならず、シャフトが膨張するにつれて鍔部が移動するので、セラミックディスクにかかる圧迫力が低くなり、セラミックディスクの更なる膨張を生じる。従って、シャフトの熱膨張に起因して、固定されている鍔部が移動しても、セラミックディスクはシャフトから外れない。しかし、本明細書において開示される実施形態のように、ロール本体２２０の熱膨張係数が非常に低い場合には、ロール本体２２０が従来の固定方法によってシャフト２１０に固定されると、熱膨張に起因したロール本体２２０の伸長はほとんどなく、シャフトの熱膨張係数はロール本体２２０の熱膨張係数よりもかなり大きいので、ロール本体２２０に加えられる圧迫力は顕著に影響され得る。
【００２５】
本明細書において開示される実施形態によれば、一体部品としてのロール本体２２０はシャフト２１０から離間されており、後述する可動フランジ２４０がシャフト２１０に対して相対的に移動してロール本体２２０を押すので、ロール本体２２０は適切な位置に固定される。従って、たとえロール本体２２０が、シャフト２１０の熱膨張係数よりもかなり小さい熱膨張係数を有する材料（例えば、溶融シリカ等）でてきていても、ロール本体２２０を適切な位置に固定できる。以下、これについて詳細に説明する。
【００２６】
図４及び図５に示されているように、第１の実施形態による引張ロール２００のロール本体２２０は、シャフト２１０上に配置された固定フランジ２３０と可動フランジ２４０との間に挿入されて固定される。更に、図６には、ロール本体２２０に形成された段差Ｓが示されているが、窪んだ領域に熱応力が集中してクラックを生じることを防止するために、ロール本体２２０にはそのような段差が形成されなくてもよい（図７〜図９の第２実施形態を参照）。
【００２７】
図６に示されているように、可動フランジ２４０は、シャフト２１０の長手方向に延びるスリーブ２４２と、スリーブ２４２から半径方向外側に延びるキャップ２４４とを含む。スリーブ２４２は、シャフト２１０が通る孔２４６を画成するものであり、シャフト２１０上において移動可能である。
【００２８】
スリーブ２４２は、シャフト２１０の長手方向に延びるように構成されているので、スリーブ２４２は、可動フランジ２４０がシャフト２１０上においてシャフト２１０の長手方向に滑らかに移動することを可能にする。可動フランジ２４０を可動な状態でシャフト２１０と係合させるためには、可動フランジ２４０とシャフト２１０との間に小さな間隙が存在すべきである。この間隙に起因して、可動フランジ２４０がシャフト２１０上を移動する間、可動フランジ２４０はシャフト２１０に対して傾斜し得る。傾斜角度が大きいほど、可動フランジ２４０がシャフト２１０の表面に引っ掛かりやすくなり、それにより、可動フランジ２４０の移動が妨害される。しかし、本明細書において開示される可動フランジ２４０は、シャフト２１０の長手方向に延びるスリーブ２４２を含むので、シャフト２１０に対する可動フランジ２４０の最大傾斜角度が（可動フランジ２４０がスリーブ２４２を備えていない場合と比較して）低減される。従って、可動フランジはシャフト２１０上を滑らかに移動し得る。更に、シャフト２１０上における可動フランジ２４０の滑らかな移動を容易にするために、スリーブ２４２の端部は丸みをつけられていてもよく、または、面取りされていてもよい。
【００２９】
シャフト２１０の一端部におけるシャフト２１０内には、シャフト２１０の長手方向に延びる空間２１４が形成されている。空間２１４内にはコイルばね２５０およびロッド２６０が配置されており、空間２１４内において、コイルばね２５０の一端部はシャフト２１０の内壁と接触し、他端部はロッド２６０と接触する。ロッド２６０の一端部２６２には貫通孔２６４が形成されており、シャフト２１０にはスロット２１６が形成されており、可動フランジ２４０には貫通孔２４６が形成されている。ピン２７０は、シャフト２１０のスロット２１６を貫通して、ロッド２６０の貫通孔２６４および可動フランジ２４０の貫通孔２４６と係合する。スロット２１６がシャフト２１０の長手方向に延びているので、ピン２７０はスロット２１６内においてシャフト２１０の長手方向に移動可能である。
【００３０】
ロール本体２２０が固定フランジ２３０と可動フランジ２４０との間に固定された状態で、コイルばね２５０は、コイルばね２５０がロッド２６０を、シャフト２１０の長手方向においてシャフト２１０の端部２１２から離れる方向に押すように、圧縮される。
【００３１】
シャフト２１０の上述の特徴によれば、可動フランジ２４０は、シャフト２１０の長手方向においてシャフト２１０に対して相対的に移動可能である。同時に、可動フランジ２４０は、コイルばね２５０の弾性復元力によって、ロール本体２２０を、シャフト２１０の長手方向においてシャフト２１０の端部２１２から離れる方向に押す。従って、可動フランジ２４０は、室温においてロール本体２２０に接触して支持するのみならず、たとえ高温においてシャフト２１０が長手方向に熱膨張しても、可動フランジ２４０はシャフト２１０に対して相対的に移動して、ロール本体２２０の接触及び支持を保つ。
【００３２】
ロール本体２２０はシャフト２１０から離間しており、可動フランジ２４０のみによって適切な位置に固定されているので、ロール本体２２０はシャフト２１０と共に回転する。実施形態において、ロール本体２２０の端部に凸部が形成されてもよく、キャップ２４４に、ロール本体２２０の凸部を受け入れる凹部が形成されてもよい。従って、引張ロール２００の動作中に、たとえロール本体２２０が、帯状ガラス１４８に接触して延伸する際に半径方向の力を受けても、ロール本体２２０が可動フランジ２４０から外れることが防止される。
【００３３】
ロール本体２２０とシャフト２１０とが同心でない場合には、ロール本体２２０は、シャフト２１０が回転する際にふらつく。その結果、帯状ガラス１４８に均一な延伸力が与えられない場合がある。これを防止するために、キャップ２４４の凹部は、半径方向内側に傾斜した傾斜面２４８を含み得る。ロール本体２２０の凸部は、傾斜面２４８と接触し傾斜面２４８と相補的な傾斜面２２４を含む。凸部および凹部は、傾斜面２２４、２４８が互いに接触したときに、ロール本体２２０とシャフト２１０とが同心円に配置されるよう設計されている。従って、たとえ傾斜面２２４、２４８が（帯状ガラス１４８によって与えられる反力によって）一時的に互いに接触しなくても、傾斜面２４８が傾斜面２２４を押しているので、傾斜面２２４、２４８はすぐに接触状態に戻る。その結果、キャップ２４４が、ロール本体２２０をシャフト２１０周りに中心合わせし、ロール本体２２０の外面はシャフト２１０の回転軸と同心になる。
【００３４】
更に、ロール本体２２０が帯状ガラス１４８と接触して帯状ガラス１４８を延伸する際に、ロール本体２２０をシャフト２１０と共に回転させるために（即ち、ロール本体２２０と可動フランジ２４０との間にスリップが生じるのを防止するために）、可動フランジ２４０に、コイルばね２５０によって十分な力が加えられるべきである。この力は、帯状ガラス１４８によってロール本体２２０に加えられるトルク、可動フランジ２４０とロール本体２２０との間の摩擦係数に基づいて計算できる。コイルばね２５０は、高温においても弾性力を維持すべきであり、例えば、ＮＩＭＯＮＩＣ（登録商標）９０という材料で形成され得る。
【００３５】
更に、ロール本体２２０と可動フランジ２４０との間にスリップが生じないことを確実にするために、更なる相補的な溝２２６および突起２４９が傾斜面２２４、２４８に形成され得る。更に、ロール本体２２０と移動フランジ２４０との間にスリップが生じることを防止するために、ロール本体２２０の軸方向に見たときに、ロール本体２２０の端部は非円形（例えば、楕円形）であり得る。
【００３６】
固定フランジ２３０は、固定フランジ２３０がシャフト２１０上に固定されていることを除き、形状に関しては可動フランジ２４０と同一に設計され得る。固定フランジ２３０はシャフト２１０と一体に形成されてもよく、または、別個の部材であってもよい固定フランジ２３０はシャフト２１０に固定されてもよい。固定方法は、ねじによる係合、ピンによる係合などの様々な公知の固定方法を含み得る。更に、固定フランジ２３０と係合するロール本体２２０の端部は、可動フランジ２４０と係合するロール本体２２０の端部と同一に設計される。即ち、形状に関して同一であるフランジ２３０、２４０に対して相補的な端部を有するロール本体２２０が、２つのフランジ２３０、２４０の間に配置され、それにより、ロール本体２２０をセンタリングして、ロール本体２２０の端部がフランジから外れること、または、フランジ２３０、２４０上においてスリップすることを防止する。
【００３７】
ロール本体２２０は、シャフト２１０の外径Ｄ２及びスリーブ２４２の外径Ｄ３よりも大きい内径Ｄ１を有する。即ち、ロール本体２２０とシャフト２１０との間には所定の間隙Ｇ１があり、ロール本体２２０とスリーブ２４２との間には所定の間隙Ｇ２がある。所定の間隙Ｇ１、Ｇ２は、たとえシャフト２１０又はスリーブ２４２が半径方向外側に向かって最大の熱膨張を生じていても、シャフト２１０又はスリーブ２４２がロール本体２２０に接触しないように設定される。
【００３８】
図７〜図９は、第２の実施形態による引張ロール３００を示す。図７は、第２の実施形態による引張ロール３００の平面図であり、図８は、図７の線ＶＩＩ〜ＶＩＩに沿った断面図であり、図９は、図８の部分Ｂの拡大図である。
【００３９】
図７〜図９に示されているように、第２実施形態による引張ロール３００においては、シャフト３１０上に配置された固定フランジ３３０と可動フランジ３４０との間にロール本体３２０が挿入および固定されており、シャフト３１０の外側にコイルばね３５０が配置されている。第２の実施形態における可動フランジ３４０は、第１の実施形態における可動フランジ２４０と類似の設計および機能を有する。即ち、可動フランジ３４０は、シャフト３１０上を移動してロール本体３２０を支持するために、（第１の実施形態における可動フランジ２４０と同様に）スリーブ３４２およびキャップ３４４を含み得る。
【００４０】
シャフト３１０は、コイルばね３５０を取り付けるための第１のばね座３６０および第２のばね座３７０を含む。第１のばね座３６０はシャフト３１０の一端部３１２に配置されており、第２のばね座３７０は、シャフト３１０の長手方向において第１のばね座３６０から離間している。第１のばね座３６０はシャフト３１０と一体に形成されてもよく、または、別個の部材であってもよい第１のばね座３６０は、例えば、ねじによる係合、ピンによる係合、溶接等の公知の固定方法によって、シャフト３１０に固定され得る。第２のばね座３７０は穴３７２を含み、第２のばね座３７０は、シャフト３１０が穴３７２を通るように、シャフト３１０まで移動可能に取り付けられる。
【００４１】
コイルばね３５０は、第１のばね座３６０と第２のばね座３７０との間に配置されている。ロール本体３２０が固定フランジ３３０と可動フランジ３４０との間に固定されている間、コイルばね３５０は圧縮され、これにより、コイルばね３５０は、第２のばね座３７０を、シャフト３１０の長手方向においてシャフト３１０の端部３１２から離れる方向に押す。従って、第２のばね座３７０と接触している可動フランジ３４０も、シャフト３１０の端部３１２から離れる方向に押される。第２のばね座３７０は、コイルばね３５０のより安定した設置のために、必要に応じて設けられる。別の実施形態の引張ロールは、第２のばね座３７０を含まなくてもよく、この場合、コイルばね３５０は可動フランジ３４０と直に接触し得る。
【００４２】
可動フランジ３４０は、シャフト３１０の長手方向においてシャフト３１０に対して相対的に移動可能であるが、ロール本体３２０は、コイルばね３５０の弾性復元力によって、シャフト３１０の長手方向においてシャフト３１０の端部３１２から離れる方向に押される。従って、可動フランジ３４０は、室温においてロール本体３２０に接触して支持するのみならず、たとえ高温においてシャフト３１０が長手方向に最大の熱膨張を生じていても、可動フランジ３４０は、シャフト３１０に対して相対的に移動して、ロール本体３２０との接触および支持を保つ。
【００４３】
ロール本体３２０は、シャフト３１０の外径Ｄ４よりも大きい内径Ｄ５を有する。即ち、ロール本体３２０とシャフト３１０との間には所定の間隙Ｇ３が存在する。所定の間隙Ｇ３は、シャフト３１０が半径方向外側に向かって最大の熱膨張を生じていても、シャフト（３１０）がロール本体３２０に接触しないように設定される。
【００４４】
図１０および図１１は、第３の実施形態による引張ロール４００および第４の実施形態による引張ロール５００をそれぞれ示す。第３の実施形態による引張ロール４００および第４の実施形態による引張ロール５００はカンチレバー式のスタブ型引張ロールであり、帯状ガラス１４８の全幅の一部分のみにわたって延在しており、上述の第１の実施形態による引張ロール２００および第２の実施形態による引張ロール３００と類似の特徴を有する。より具体的には、図１０に示されている第３実施形態による引張ロール４００は、シャフト４１０と、ロール本体４２０と、固定フランジ４３０と、可動フランジ４４０と、コイルばね４５０とを含む。コイルばね４５０はシャフト４１０の内側に配置されている。図１１に示されている第４実施形態による引張ロール５００は、シャフト５１０と、ロール本体５２０と、固定フランジ５３０と、可動フランジ５４０と、コイルばね５５０とを含む。コイルばね５５０はシャフト５１０の外側に配置されている。コイルばね５５０は、第１のばね座５６０と第２のばね座５７０との間に配置されている。
【００４５】
一実施形態の帯状ガラス延伸装置では、コイルばね２５０、３５０、４５０、５５０がシャフト２１０、３１０、４１０、５１０の内側に配置されているかまたは外側に配置されているかに関わらず、コイルばね２５０、３５０、４５０、５５０を含むシャフト２１０、３１０、４１０、５１０の部分はＦＤＭ１２０の外側に配置され、ＦＤＭ１２０の外側に配置された部分を除く引張ロール２００、３００、４００、５００の残りの部分のみが、ＦＤＭ１２０の内側に配置される。即ち、シャフト２１０、３１０、４１０、５１０の上述の部分は高温に晒されない。従って、コイルばね２５０、３５０、４５０、５５０の性能は、温度の影響をさほど受けない。
【００４６】
コイルばね２５０、４５０がシャフト２１０、４１０の内側に配置された第１の実施形態による引張ロール２００及び第３実施形態による引張ロール４００では、コイルばね２５０、４５０が外部に露出されないので、操作者の手がコイルばね２５０、４５０に引っ掛かる危険がなく、それにより、操作者の安全性が大幅に向上する。一方、第２実施形態による引張ロール３００及び第４実施形態による引張ロール５００は、シャフト３１０、５１０の外側に配置されたコイルばね３５０、５５０を含むので、簡単な構造および製造の容易さの観点で有利である。
【００４７】
上述の第１の実施形態による引張ロール２００および第２の実施形態による引張ロール３００は、スタブ型引張ロール４００、５００の上流に配置された全長型引張ロールである。帯状ガラス１４８の温度は、帯状ガラス１４８が延伸方向１５１に延伸されるにつれて低下するので、スタブ型引張ロール４００、５００の上流に配置された全長型引張ロール２００、３００はかなりの高温に晒され、一方、スタブ型引張ロール４００、５００は比較的低い温度に晒される。従って、スタブ型引張ロールのシャフトの外側に配置されたコイルばねが、ＦＤＭ１２０の内側に配置される場合、コイルばねは操作者に対して露出されず、同時に、コイルばねの性能は、上流の全長型引張ロールと比較して、温度による顕著な影響を受けない。図１２および図１３は、そのような引張ロールを示す。
【００４８】
図１２は、第５の実施形態による引張ロールを示す平面図であり、図１３は、図１２の線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿った断面図である。
【００４９】
第５の実施形態のスタブ型引張ロール６００は、シャフト６１０と、ロール本体６２０と、固定フランジ６３０と、可動フランジ６４０と、コイルばね６５０と、ばね座６６０とを含む。コイルばね６５０は、シャフト６１０の外側のばね座６６０と可動フランジ６４０との間に配置される。ばね座６６０は、ＦＤＭ１２０の内側に配置されたシャフト６１０の部分に配置される。このように、コイルばね６５０がばね座６６０と可動フランジ６４０との間に配置されるので、コイルばね６５０もＦＤＭ１２０の内側に配置される。ロール本体６２０が固定フランジ６３０と可動フランジ６４０との間に固定された状態で、コイルばね６５０が圧縮され、コイルばね６５０が可動フランジ６４０を、シャフト６１０の長手方向においてシャフト６１０の端部６１２から離れる方向に押す。
【００５０】
第５の実施形態のばね座６６０は、（（第４の実施形態の第１のばね座４１０と比較して）ロール本体６２０により近接して配置されているので、コイルばね６５０と可動フランジ６４０との間には、ばね座は設けられない。しかし、本発明の技術思想はこの実施形態に限定されるものではなく、例えば、ロール本体６２０に十分な力を与えつつ、コイルばね６５０の長さを調整することにより、コイルばね６５０と可動フランジ６４０との間にばね座を設けることも可能である。
【００５１】
図２に示されている一実施形態による帯状ガラス装置１５０では、第１の実施形態による引張ロール２００及び第５の実施形態による引張ロール６００が安全性の観点からは有利であるため、それらが全長型引張ロール及びスタブ型引張ロールにそれぞれ採用され得る。しかし、他の実施形態による帯状ガラス延伸装置は、第２の実施形態による引張ロール３００を全長型引張ロールとして採用し、第３の実施形態による引張ロール４００または第４の実施形態による引張ロール５００をスタブ型引張ロールとして採用し得る。
【００５２】
第１の実施形態による引張ロール２００では、可動フランジ２４０がシャフト２１０上においてシャフト２１０に対して相対的に移動する。可動フランジ２４０が移動するシャフト２１０の領域に、ガラス凝縮物が落下して堆積すると、ロール本体２２０に不必要な応力が及ぼされ得る。即ち、高温においてシャフト２１０が熱膨張した状態で、可動フランジ２４０に対して相対的に移動したシャフト２１０の一部に、ガラス凝縮物が落下して堆積する場合がある。この場合、引張ロール２００が室温に戻る際に、シャフト２１０が元の長さに収縮すると、シャフト２１０上に堆積したガラス凝縮物は可動フランジ２４０に向かって移動し、可動フランジ２４０に捕捉される。従って、シャフト２１０の収縮力が、可動フランジ２４０を介してロール本体２２０に伝達され、ロール本体２２０が破損または破壊され得る。
【００５３】
図１４ａおよび図１４ｂは、第６の実施形態による引張ロールの一部を示している。図１４ａは、室温における熱膨張していない引張ロールの一部分を示している。図１４ａを参照すると、可動フランジ２４０のスリーブ２４２は、ガラス凝縮物が落下する可能性が高いシャフト２１０の領域Ｃの少なくとも一部まで延びている。可動フランジ２４０のスリーブ２４２は、シャフト２１０の外周面に面する内面２５２を含み、ロール本体２２０から最も遠い端部である内面２５２の端部２５４には窪み２５８が形成されている。
【００５４】
図１４ｂは、高温における熱膨張した引張ロールの一部分を示している。図１４ｂを参照すると、シャフト２１０がシャフト２１０の長手方向に熱膨張すると、シャフト２１０は、可動フランジ２４０に対して相対的に、矢印Ｔで示されている方向に移動する。しかし、可動フランジ２４０のスリーブ２４２は、ガラス凝縮物が落下する可能性が高いシャフト２１０の領域Ｃまで延びているので、ガラス凝縮物はスリーブ２４２上に落下し、スリーブ２４２上に堆積したガラスＧが形成される。これにより、堆積したガラスがシャフト２１０上に形成されることが防止される。更に、ガラス凝縮物は落下してシャフト２１０上に（領域Ｃを越えて）堆積されるが、シャフトが収縮する際に、堆積されたガラスは単に窪み２５８内に入り、可動フランジ２４０内に捕捉されない。従って、可動フランジ２４０及びロール本体２２０には応力が及ぼされない。
【００５５】
なお、本開示の技術的思想は、上述の実施形態および添付の図面に示されている例に限定されない。本開示の技術的思想の範囲内で、様々な置き換え、変形、および変更が可能であることが、当業者には自明であろう。
【００５６】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００５７】
実施形態１
帯状ガラスを延伸するための引張ロールであって、
ロール本体を長手方向に貫通して延びる中心通路を有するロール本体と、
前記中心通路を通って延び、前記ロール本体から離間したシャフトと、
前記シャフト上に移動可能に配置され、該シャフトの長手方向に移動可能な第１のフランジと、
前記第１のフランジを前記シャフトの前記長手方向に押すよう構成されたばねと
を含むことを特徴とする引張ロール。
【００５８】
実施形態２
前記引張ロールが全長型引張ロールである、実施形態１記載の引張ロール。
【００５９】
実施形態３
前記引張ロールがスタブ型引張ロールである、実施形態１記載の引張ロール。
【００６０】
実施形態４
前記ロール本体が溶融シリカ材料を含む、実施形態１〜３のいずれか１つに記載の引張ロール。
【００６１】
実施形態５
前記第１のフランジが、
前記シャフトと摺動可能に係合するスリーブと、
前記スリーブから外に向かって延びるキャップであって、前記第１のフランジが前記ロール本体を支持するように前記ロール本体と接触するキャップと
を含む、実施形態４記載の引張ロール。
【００６２】
実施形態６
前記ロール本体および前記キャップが、凸部と、該凸部を受け入れる凹部とを含む、実施形態５記載の引張ロール。
【００６３】
実施形態７
前記凸部および前記凹部が、互いに接触する相補的な傾斜面を含む、実施形態６記載の引張ロール。
【００６４】
実施形態８
前記傾斜面が、互いに相補的な溝および突起を含む、実施形態記７載の引張ロール。
【００６５】
実施形態９
前記キャップが、前記ロール本体を前記シャフト周りに中心合わせするよう構成された、実施形態５記載の引張ロール。
【００６６】
実施形態１０
前記スリーブが、前記シャフトに面した内面と、該内面の一端部に配置された窪みとを含む、実施形態５記載の引張ロール。
【００６７】
実施形態１１
前記ばねが、前記シャフトの内側に配置されたコイルばねである、実施形態１記載の引張ロール。
【００６８】
実施形態１２
前記ばねが、前記シャフトの外側に配置されたコイルばねである、実施形態１記載の引張ロール。
【００６９】
実施形態１３
前記引張ロールが、
前記シャフトの内側に配置されて前記ばねと係合するロッドと、
前記第１のフランジを前記ロッドに結合するピンと
を更に含み、
前記シャフトが、該シャフトの前記長手方向に延びる少なくとも１つのスロットを含み、前記ピンが前記スロット内において前記シャフトの前記長手方向に移動可能である、
実施形態１１記載の引張ロール。
【００７０】
実施形態１４
前記引張ロールが、前記シャフト上に固定された第２のフランジを更に含み、
前記ロール本体が前記第１のフランジと前記第２のフランジとの間に配置された、
実施形態１〜３のいずれか１つに記載の引張ロール。
【００７１】
実施形態１５
前記ばねが、前記シャフトの少なくとも一部分を取り囲みつつ伸長可能である、実施形態１２記載の引張ロール。
【００７２】
実施形態１６
帯状ガラスを延伸するための装置であって、
少なくとも一対の第１の引張ロールと、
引張経路に沿って前記一対の第１の引張ロールの下流に配置された少なくとも一対の第２の引張ロールと
を含み、
前記少なくとも一対の第１の引張ロールが全長型引張ロールであり、前記少なくとも一対の第２の引張ロールがスタブ型引張ロールである
ことを特徴とする装置。
【００７３】
実施形態１７
帯状ガラスを延伸する方法であって、
少なくとも一対の引張ロールを用いて帯状ガラスを延伸する工程を含み、
前記引張ロールが、シャフトと、該シャフトと共に回転可能なロール本体と、前記シャフト上に配置され、前記ロール本体を支持する可動フランジと、前記シャフトと共に配置され、前記シャフトの長手方向に前記可動フランジに対して力を加えるバネとを含み、
前記ロール本体が溶融シリカ材料を含み、前記シャフトから離間しており、
延伸する前記工程が、帯状ガラスの延伸中に前記可動フランジが前記ロール本体の支持を保つように、前記ばねによって前記可動フランジを前記シャフトの前記長手方向に移動させることを更に含む
ことを特徴とする方法。
【００７４】
実施形態１８
前記可動フランジが、
前記シャフトと摺動可能に係合するスリーブと、
前記スリーブから外に向かって延びるキャップであって、前記可動フランジが前記シャフトを支持するように前記ロール本体と接触するキャップと
を含む、実施形態１７記載の方法。
【００７５】
実施形態１９
前記ロール本体および前記キャップが、凸部と、該凸部を受け入れる凹部とを含む、実施形態１８記載の方法。
【００７６】
実施形態２０
前記スリーブが、前記シャフトに面した内面と、該内面の一端部に配置された窪みとを含む、実施形態１８または１９記載の方法。
【符号の説明】
【００７７】
１００  ガラス製造装置
１２０  フュージョンドロー装置（ＦＤＭ）
１４８  帯状ガラス
１５０  帯状ガラス延伸装置
１５１  延伸方向
２００、３００  全長型引張ロール
２１０、３１０、４１０、５１０、６１０  シャフト
２１６  スロット
２２０、３２０、４２０、５２０、６２０  ロール本体
２２２  中心通路
２２４、２４８  傾斜面
２２６  溝
２３０、３３０、４３０、５３０、６３０  固定フランジ
２４０、３４０、４４０、５４０、６４０  可動フランジ
２４２、３４２  スリーブ
２４４、３４４  キャップ
２４９  突起
２５０、３５０、４５０、５５０、６５０  コイルばね
２５２  内面
２５８  窪み
２６０  ロッド
２７０  ピン
４００、５００、６００  スタブ型引張ロール
【図１】
2020504071.tif 000003
【図２】
2020504071.tif 000004
【図３】
2020504071.tif 000005
【図４】
2020504071.tif 000006
【図５】
2020504071.tif 000007
【図６】
2020504071.tif 000008
【図７】
2020504071.tif 000009
【図８】
2020504071.tif 000010
【図９】
2020504071.tif 000011
【図１０】
2020504071.tif 000012
【図１１】
2020504071.tif 000013
【図１２】
2020504071.tif 000014
【図１３】
2020504071.tif 000015
【図１４Ａ】
2020504071.tif 000016
【図１４Ｂ】
2020504071.tif 000017
【国際調査報告】
2020504071.tif 000018
2020504071.tif 000019