專利名稱：帶有測力傳感器的刻痕桿的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種使用測力傳感器的刻痕桿(score bar)，該刻痕桿的使用方式是使得當(dāng)所述刻痕桿上伸出的刻痕輪在玻璃板拉過時(shí)，能夠收集來自測力傳感器的至少一個(gè)軸向的作用力數(shù)據(jù)。
相關(guān)技術(shù)描述在工業(yè)中使用包括刻痕輪(score wheel)的刻痕桿(score bar)在玻璃板上刻痕，從而能夠很容易地將玻璃板斷裂成所需的形狀。為了在玻璃板板上刻痕，使用刻痕桿挾持器拖著刻痕桿、特別是刻痕輪以預(yù)定的刻痕力(score force)在玻璃板上經(jīng)過板，從而在玻璃板上形成劃痕。劃痕的存在使得可以很容易地將玻璃板斷裂成所需的形狀。不幸的是，目前工業(yè)中所用的傳統(tǒng)刻痕桿和刻痕桿挾持器本身并沒有能夠測量刻痕輪與玻璃板之間刻痕力的儀器。但是，過去人們在靜止的刻痕桿和玻璃板之間手工放置過按鈕式測力傳感器，然后測量靜止刻痕輪和玻璃板之間的正交(normal)壓力。很容易理解，在靜止的刻痕桿和玻璃板之間手工放置測力傳感器，只能在靜止?fàn)顟B(tài)下測量刻痕力。因此，在目前的工業(yè)中，當(dāng)實(shí)際在玻璃板上刻痕期間出現(xiàn)問題時(shí)，無法對(duì)其做出預(yù)測或識(shí)別，由于在刻痕桿處于動(dòng)態(tài)位置中、正被拖過玻璃板時(shí)，是無法測量刻痕力的。因此需要一種使用測力傳感器的刻痕桿，這種刻痕桿以某種方式使用測力傳感器，從而能夠在刻痕桿被拖過玻璃板時(shí)測量和收集刻痕力。本發(fā)明的刻痕桿、系統(tǒng)和方法滿足了這個(gè)需要和其它需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括一種刻痕桿和使用該刻痕桿在玻璃板上刻痕的系統(tǒng)和方法。所述刻痕桿主要包括刻痕輪和測力傳感器(例如，單軸測力傳感器、三軸測力傳感器)，從而能夠在刻痕輪被拖過玻璃板時(shí)測量刻痕輪與玻璃板之間的作用力數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)收集測得的數(shù)據(jù)，然后分析收集到的作用力數(shù)據(jù)以便在玻璃板刻痕出現(xiàn)問題時(shí)進(jìn)行識(shí)別或預(yù)測。例如，計(jì)算機(jī)可分析收集到的作用力數(shù)據(jù)，并識(shí)別在玻璃板上使用刻痕桿時(shí)所伴隨的問題，這可以幫助避免玻璃板發(fā)生不必要的破損或碎裂。
附圖簡要說明結(jié)合附圖參照下面的詳細(xì)描述可對(duì)本發(fā)明有更完整的理解

圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)基本組成的方框圖，該系統(tǒng)包括用于在玻璃板上刻痕的刻痕桿；圖2是圖1所示刻痕桿的展開透視圖；圖3A是圖1所示刻痕桿的透視圖；圖3B是圖1所示刻痕桿的橫截面?zhèn)纫晥D；圖4的流程圖說明的是根據(jù)本發(fā)明使用刻痕桿在玻璃板上刻痕的較佳方法的步驟。
圖5是說明一實(shí)施方式的示意圖，在此實(shí)施方式中，用本發(fā)明的刻痕桿在連續(xù)的玻璃片材上刻痕，然后將其斷裂成一系列的玻璃板，然后用所述刻痕桿幫助除去這些玻璃板的側(cè)邊緣；圖6是說明在一個(gè)實(shí)施方式中測得的作用力的曲線圖，在此實(shí)施方式中，用本發(fā)明的刻痕桿在連續(xù)的玻璃片材上水平刻痕；圖7是說明在一個(gè)實(shí)施方式中測得的作用力的曲線圖，在此實(shí)施方式中，用本發(fā)明的刻痕桿在玻璃板的兩側(cè)垂直刻痕。
附圖詳述參照?qǐng)D1-7，揭示了刻痕桿200和使用刻痕桿200在玻璃板102上刻痕的系統(tǒng)100和方法400。盡管在這里描述的是用刻痕桿200在玻璃板102上刻痕，但應(yīng)當(dāng)理解，也可使用刻痕桿200在其它類型的材料上刻痕，例如樹脂玻璃plexi-glassTM和鏡子。因此，不應(yīng)當(dāng)以限制性方式來解釋本發(fā)明的系統(tǒng)100、刻痕桿200和方法400。
參照?qǐng)D1，圖中是用于說明系統(tǒng)100基本組成的方框圖，該系統(tǒng)包括用于在玻璃板102上刻痕的刻痕桿200。在較佳實(shí)施方式中，玻璃板102為液晶顯示器(LCD)玻璃板102，其中的LCD玻璃板102是根據(jù)美國專利第3,338,696號(hào)和第3,682,609號(hào)中所描述的熔融法制成的，前述兩項(xiàng)專利都引入本文作為參考。這些LCD玻璃板102在工業(yè)界被稱為Coening Incorporated Codes 7059和1737玻璃板或EAGLETM玻璃板。
系統(tǒng)100包括計(jì)算機(jī)104和刻痕桿挾持器106。刻痕桿挾持器固定著刻痕桿200并將刻痕桿200、特別是從刻痕桿上伸出的刻痕輪202施加到玻璃板102上。然后刻痕桿挾持器106將刻痕輪202玻璃板102上拖過，從而在玻璃板上刻痕(見圖1中的“X”)。在較佳實(shí)施方式中，刻痕桿挾持器106用彈簧108或某種其它裝置將刻痕桿200和刻痕輪202壓在玻璃板102上。然后刻痕桿挾持器106將沿預(yù)定方向移動(dòng)(例如，水平方向、垂直方向)并拖著刻痕輪202經(jīng)過玻璃板102，從而在玻璃板上產(chǎn)生大約30-130微米深的劃痕或淺裂紋。將刻痕輪202拖過玻璃板102之后，刻痕桿挾持器106用氣缸110或某種其它裝置將刻痕桿200和刻痕輪202從玻璃板102上移開。然后被刻痕后的玻璃板102沿著刻痕輪202被拖過玻璃板102時(shí)所產(chǎn)生的劃痕整齊地?cái)嗔??？墒褂脵C(jī)器人或某種其它裝置來使被刻痕后的玻璃板102斷裂。
如上所述，當(dāng)刻痕桿200、刻痕輪202、刻痕桿挾持器106或任何其它的與玻璃板102刻痕相關(guān)的機(jī)構(gòu)出現(xiàn)可能導(dǎo)致故障的問題時(shí)，需要能夠進(jìn)行預(yù)測或識(shí)別。為了解決這種需求，刻痕桿200以某種方式結(jié)合一個(gè)測力傳感器204(例如測壓元件)或至少與其通過接口相連，以使得計(jì)算機(jī)104能夠在刻痕輪202被拖過玻璃板102時(shí)，收集刻痕輪202和玻璃板102之間的刻痕力測量結(jié)果。計(jì)算機(jī)104分析所收集到的刻痕力數(shù)據(jù)，然后預(yù)測或識(shí)別與玻璃板102刻痕相關(guān)的問題。相對(duì)于未結(jié)合測力傳感器或以某種方式通過接口與測力傳感器相連以使計(jì)算機(jī)能夠在刻痕桿被拖過玻璃板時(shí)收集刻痕力數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)刻痕桿相比，這是一個(gè)顯著的進(jìn)步。下面結(jié)合圖2-3對(duì)刻痕桿200和測力傳感器204的較佳實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。
參照?qǐng)D2-3，給出了刻痕桿200較佳實(shí)施方式的幾種不同視圖。除了上文提到的刻痕輪202和測力傳感器能夠204之外，刻痕桿200還包括腳輪(caster)206、螺栓(bolt)208、一對(duì)套管210和212和緊固件214。腳輪206固定著刻痕輪202。螺栓208包括螺栓頭，在螺栓頭的一端有孔209，孔209的大小能夠容納腳輪206的一端211。在螺栓頭216的側(cè)面還有另一個(gè)孔215，這個(gè)孔的尺寸能夠容納(例如)用于將腳輪206固定在螺栓頭上的固定螺絲218(見圖3A和3B)。測力傳感器204上有一個(gè)孔，孔的尺寸使其能夠在從螺栓頭216的第二端延伸出來的軸220上滑動(dòng)。套管210(例如迭爾林套管210)位于測力傳感器204的內(nèi)徑和軸220的外徑之間?？梢钥吹剑坠?10從測力傳感器204任意一邊都沒有伸出非常多，如果說是有點(diǎn)伸出的話。套管212中有一個(gè)孔，孔的尺寸使其能夠在傳感器204延伸出來的軸220的外徑上滑動(dòng)。緊固件214(例如，墊圈和螺帽214)與軸220的一端222連接，端222從套管212中伸出，用來固定并保持套管212緊鄰著測力傳感器204，而測力傳感器204保持緊鄰著螺栓頭216。螺栓208和緊固件214除了將構(gòu)成刻痕桿200的部件固定在一起之外，還具有以預(yù)定附載對(duì)測力傳感器204進(jìn)行預(yù)加載的功能。
同樣參照?qǐng)D1，測力傳感器204有電纜224，電纜224與一臺(tái)或多臺(tái)電荷放大器226相連，而電荷放大器226又通過電纜227與計(jì)算機(jī)104相連。計(jì)算機(jī)104、測力傳感器204和電荷放大器226一道使得能夠在刻痕輪202被拖過玻璃板102時(shí)收集在測力傳感器204至少一個(gè)軸與玻璃板102之間的作用力數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)104分析所收集到的作用力數(shù)據(jù)，然后預(yù)測或識(shí)別與對(duì)玻璃板102刻痕相關(guān)的問題。根據(jù)應(yīng)用，測力傳感器204可為如單軸測力傳感器204或三軸測力傳感器204之類的多軸測力傳感器204。
如果測力傳感器204是單軸測力傳感器204，則可在測力傳感器204和玻璃板102之間測量和收集一種類型的作用力數(shù)據(jù)。特別地，可使用單軸測力傳感器204收集·沿測力傳感器204對(duì)玻璃板102的Z軸測得的正交壓力。在此情況下，當(dāng)把刻痕桿200施加于玻璃板102(見圖1)時(shí)，沿Z軸測得的測力傳感器204的壓力為正值。
如果測力傳感器204是三軸測力傳感器204，則可在刻痕輪202和玻璃板102之間測量和收集三種類型的作用力數(shù)據(jù)。特別地，可使用三軸測力傳感器204收集·沿測力傳感器204對(duì)玻璃板102的Z軸測得的正交壓力。在此情況下，當(dāng)把刻痕輪202施加于玻璃板102(見圖1)時(shí)，沿Z軸測得的測力傳感器204上的壓力為正值。
·沿測力傳感器204對(duì)玻璃板102的Y軸測得的滾動(dòng)摩擦力。在此情況下，當(dāng)把刻痕輪202拖過玻璃板102(見圖1)時(shí)，沿Y軸測得的測力傳感器204上的摩擦力為正值。
·沿測力傳感器204對(duì)玻璃板102X軸測得的作用力。這種作用力與滾動(dòng)摩擦力在同一平面中，但是與滾動(dòng)摩擦力垂直(見圖1)*。
*應(yīng)理解，X軸和Y軸的方向取決于測力傳感器是如何安裝在刻痕桿中的。例如，可將測力傳感器旋轉(zhuǎn)90°，此時(shí)X軸和Y軸也將切換。
較佳實(shí)施方式中的測力傳感器204為三軸壓電測力傳感器204，但是也可使用其它類型的測力傳感器，例如應(yīng)變(straing-gauge)測力傳感器204或單軸壓電測力傳感器204。優(yōu)選的三軸壓電測力傳感器204是Kistler Instrument公司制造銷售的9017A型和9018A型傳感器。Kistler三軸壓電測力傳感器204具有一外殼，外殼中包含著安裝在兩個(gè)鋼板之間的三個(gè)晶體環(huán)(crystal ring)。晶體環(huán)中有兩個(gè)對(duì)切變敏感，故用來測量與X軸和Y軸相關(guān)的作用力。一對(duì)晶體環(huán)對(duì)壓力敏感，故用于測量與Z軸相關(guān)的作用力。各個(gè)晶體環(huán)都是以如石英或二氧化硅之類的壓電材料制成。操作時(shí)，當(dāng)測力傳感器204負(fù)荷有三個(gè)不同的沿刻痕輪202與玻璃板102之間三個(gè)不同坐標(biāo)軸方向上的作用力時(shí)，則測力傳感器204向三個(gè)不同的電荷放大器輸出三個(gè)不同的電荷量Qs。每個(gè)電荷放大器226將其中一個(gè)電荷量Qs轉(zhuǎn)化成與其中一種作用力成正比的電壓，然后計(jì)算機(jī)104對(duì)所有的電壓進(jìn)行分析。下面結(jié)合圖5-7給出了在兩三和具體實(shí)施方式
中可以用計(jì)算機(jī)104進(jìn)行測量和分析的作用力類型和大小的例子。
參照?qǐng)D4，圖4是一個(gè)說明使用刻痕桿200在玻璃板102上刻痕的較佳方法400步驟的流程圖。固定著刻痕桿200的刻痕桿挾持器將刻痕桿200、特別是刻痕輪202施加到玻璃板102上(步驟402)。同樣，刻痕桿挾持器106可使用彈簧108或某種其它裝置將刻痕桿200和刻痕輪202壓在或施加在玻璃板102上。然后刻痕桿挾持器可沿預(yù)定方向(例如，水平方向、垂直方向)移動(dòng)，并將刻痕輪202在玻璃板102上拖過(步驟404)。在將刻痕輪202拖過玻璃板102的同時(shí)，計(jì)算機(jī)104通過電荷放大器226與測力傳感器204(例如，單軸測力傳感器204、三軸測力傳感器)相連，并收集(步驟406)在刻痕輪202與玻璃板102之間的作用力數(shù)據(jù)。然后計(jì)算機(jī)104分析(步驟408)所收集的數(shù)據(jù)并預(yù)測或識(shí)別對(duì)玻璃板刻痕時(shí)的任何問題。例如，計(jì)算機(jī)可分析所收集的數(shù)據(jù)，識(shí)別與刻痕桿在玻璃板上的施用相關(guān)的問題，這可以幫助避免玻璃板發(fā)生不必要的破損或碎裂。
參照?qǐng)D5，圖5為說明一種實(shí)施方式的圖，在此實(shí)施方式中用兩個(gè)刻痕桿200a和200b來對(duì)玻璃500進(jìn)行刻痕，玻璃500最終要斷裂成玻璃板502b。在此實(shí)施例中，用玻璃熔爐504來制造玻璃連續(xù)片材500，玻璃500可根據(jù)此前提及的美國專利第3,338,696號(hào)和第3,682,609號(hào)中所描述的熔化法制成。用第一刻痕桿200a在玻璃連續(xù)片材500上沿水平方向刻痕，然后玻璃連續(xù)片材斷裂成一系列玻璃板502a(參見與表1無關(guān)的圖6)。然后用第二刻痕桿200b沿兩個(gè)垂直方向在玻璃板502a上刻痕，以除去較厚的末端506a和506b，從而形成玻璃板502b(參見與表1無關(guān)的圖7)。
上面提到的兩個(gè)刻痕桿200a和200b各自具有三軸壓電測力傳感器，使得在刻痕輪202被拖過玻璃板500和502a時(shí)，計(jì)算機(jī)104能夠從測力傳感器三個(gè)不同的軸向收集作用力數(shù)據(jù)。表1顯示了用刻痕桿200b在玻璃板502a上刻痕的幾個(gè)不同實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算機(jī)104測量和收集的刻痕力。
表1

*與末端506a相關(guān)的刻痕在表1中稱為“入口”。與末端506b相關(guān)的刻痕在表1中稱為“壓縮”或“comp”。
盡管在附圖中舉例說明并在以上詳細(xì)描述中說明了本發(fā)明的一些實(shí)施方式，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并非局限于所揭示的這些實(shí)施方式，而是能夠?qū)ζ渥龀鲈S多調(diào)整、修改和替代，而不背離所附權(quán)利要求書所闡明和定義的本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.一種刻痕桿，所述刻痕桿使用測力傳感器，該測力傳感器使得在刻痕輪被拖過材料工件時(shí)，能夠收集在所述測力傳感器的至少一個(gè)軸和材料工件之間的作用力數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的刻痕桿，其特征在于，所述收集到的作用力數(shù)據(jù)包括沿測力傳感器對(duì)材料工件的Z軸測得的正交力；沿測力傳感器對(duì)材料工件的Y軸測得的滾動(dòng)摩擦力；沿測力傳感器對(duì)材料工件板的的X軸測得的作用力。
3.如權(quán)利要求1所述的刻痕桿，其特征在于，所述測力傳感器是壓電三軸測力傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的刻痕桿，其特征在于，一計(jì)算機(jī)分析收集到的作用力數(shù)據(jù)，并識(shí)別與在所述材料工件上刻痕相關(guān)的問題。
5.一種系統(tǒng)，其特征在于刻痕桿挾持器，所述刻痕桿挾持器固定刻痕桿、施加刻痕桿的刻痕輪于一片材之上并將刻痕桿的刻痕輪拖過所述片材；以及計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)與測力傳感器和至少一臺(tái)電荷放大器通過接口相連，所述測力傳感器和電荷放大器與刻痕桿相關(guān)聯(lián)，當(dāng)所述刻痕輪被拖過片材料時(shí)，所述計(jì)算機(jī)收集與所述測力傳感器至少一個(gè)軸相關(guān)聯(lián)的作用力數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述收集到的數(shù)據(jù)包括沿測力傳感器所述對(duì)片材的Z軸測得的正交壓力；沿測力傳感器對(duì)所述片材的Y軸測得的滾動(dòng)摩擦力；沿測力傳感器對(duì)所述片材的X軸測得的作用力。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述測力傳感器是壓電三軸測力傳感器。
8.一種用于在材料工件上刻痕的方法，所述方法的特征在于下列步驟將結(jié)合在刻痕桿中的刻痕輪施加在材料工件之上；將所述刻痕輪拖過所述材料工件；以及使用與所述刻痕桿相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)、測力傳感器和至少一臺(tái)電荷放大器收集在將所述刻痕輪拖過材料工件時(shí)與所述測力傳感器至少一個(gè)軸相關(guān)聯(lián)的作用力數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)收集的數(shù)據(jù)包括沿測力傳感器對(duì)材料工件的Z軸測得的正交壓力；沿測力傳感器對(duì)材料工件的Y軸測得的滾動(dòng)摩擦力；沿測力傳感器對(duì)材料工件的X軸測得的作用力。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述測力傳感器是壓電三軸測力傳感器。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種刻痕桿和使用該刻痕桿在玻璃板上刻痕的系統(tǒng)和方法。所述刻痕桿主要包括刻痕輪和測力傳感器(例如，單軸測力傳感器、三軸測力傳感器)，在刻痕輪被拖過玻璃板時(shí)，該測力傳感器能夠測量刻痕輪與玻璃板之間的作用力數(shù)據(jù)。當(dāng)玻璃板刻痕出現(xiàn)問題時(shí)，計(jì)算機(jī)收集測得的數(shù)據(jù)，然后分析收集的作用力數(shù)據(jù)從而識(shí)別或預(yù)測。例如，計(jì)算機(jī)可分析收集的作用力數(shù)據(jù)，識(shí)別關(guān)于在玻璃板上使用刻痕桿的問題，這可以幫助避免玻璃板發(fā)生不必要的破損或碎裂。
文檔編號(hào)C03B33/02GK1764608SQ200480008228
公開日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2004年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月24日
發(fā)明者J·K·考克斯 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司