熱機(jī)械再成型方法和系統(tǒng)以及機(jī)械再成型工具的制作方法
【專利摘要】將玻璃片材的可再成型區(qū)和不可再成型區(qū)加熱到對應(yīng)于第一粘度的第一溫度。隨后將可再成型區(qū)局部地加熱到對應(yīng)于第二粘度的第二溫度，其中第二粘度低于第一粘度。在局部加熱可再成型區(qū)的過程中在可再成型區(qū)中形成彎曲，這可通過使第一推桿接觸不可再成型區(qū)并沿著直線路徑平移第一推桿，以對不可再成型區(qū)施加推力，而在可再成型區(qū)中形成所述彎曲，或者通過使第二推桿接觸可再成型區(qū)的邊緣區(qū)域，并沿著圓形路徑使推桿旋轉(zhuǎn)，以對可再成型區(qū)的邊緣區(qū)域施加推力，而在可再成型區(qū)中形成彎曲。
【專利說明】熱機(jī)械再成型方法和系統(tǒng)以及機(jī)械再成型工具 相關(guān)申請的交叉引用
[0001] 本申請根據(jù)35U. S. α § 119要求2011年10月13日提交的序列號為61/546, 687 的美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)的利益，該申請的內(nèi)容被本申請依據(jù)并將該申請全文引入作 為參考。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明一般涉及將平面（二維的）玻璃片熱再成型為成形的（三維的）玻璃制品。 發(fā)明背景
[0003] 在再成型平面玻璃片的領(lǐng)域中存在許多工業(yè)活動。目前，這些活動主要是為了制 造成型玻璃制品，其用于汽車應(yīng)用如擋風(fēng)玻璃和側(cè)窗以及建筑應(yīng)用如建筑和商業(yè)上非電子 顯示器的彎曲玻璃。用于這些應(yīng)用的再成型工藝的典型特征是有限的玻璃變形、大的曲率 半徑（通常大于50_)以及大的玻璃片厚度（通常大于1. 5_)。
[0004] 根據(jù)重力下垂的再成型工藝是本【技術(shù)領(lǐng)域】中已知的。例如，參見美國專利第 6240746Β1號"玻璃板彎曲方法和裝置"，2001年6月5日[1]。在重力下垂中，玻璃片定位 在支撐玻璃片周邊的環(huán)或框架上。然后加熱該系統(tǒng)到接近玻璃的軟化點(diǎn)的溫度。在重力 作用下，玻璃下垂，最終成為期望的形狀?？墒褂靡恍┎Ａ瑓^(qū)域的差異化加熱，來獲得一 些無法僅由等溫重力下垂實(shí)現(xiàn)的最終形狀。對于一些特殊的形狀，已開發(fā)出基于鉸接骨架 的更先進(jìn)技術(shù)（參見例如美國專利號4286980Α號，"用于形成彎曲玻璃板的方法和裝置"， 1981年9月1日[2]和美國專利第5167689號，"用于彎曲玻璃片的工藝"，1992年12月1 日[3])。該想法是使骨架鉸接，使得在重力下垂過程中的某些時間點(diǎn)修改支撐框架的外部 形狀，以最終獲得更復(fù)雜的設(shè)計，例如，較小的局部曲率半徑。
[0005] 基于壓彎的再成型工藝在本領(lǐng)域是已知的。參見例如美國專利第6422040號，"用 于形成玻璃片的方法" [4]和W02004087590A2，"為玻璃通過擠壓和抽吸隆起玻璃片的方 法"，2004年10月14日[5]。在壓彎時，玻璃片是由與中央凸模接觸而成形，且外部的陰模 擠壓玻璃的周邊到中央陽模。這個工藝具有獲得相對較小半徑的曲率例如小至10毫米（參 見上面的文獻(xiàn)[5])以及相對復(fù)雜的形狀的能力。
[0006] 如今，對高品質(zhì)的、薄壁的、成型的玻璃制品的興趣正在增長，特別是具有平面區(qū) 域和彎曲區(qū)域的組合的成型玻璃制品，該彎曲區(qū)域典型地具有高度彎曲的形狀。需要這些 復(fù)雜的成型玻璃制品來用作便攜式電子裝置如平板電腦和智能手機(jī)的玻璃蓋或門或窗，以 及較大的智能家電，如電視機(jī)和冰箱。這些較新的應(yīng)用通常對成型的玻璃制品有以下要求： 在彎曲區(qū)域中有小半徑的曲率，例如小于20毫米，在平面區(qū)域中有幾乎完美的平整度和光 學(xué)品質(zhì)，可以位于非常接近玻璃的最外邊緣的彎曲區(qū)域以及可以大于90度的彎曲角度。使 用諸如以上描述的再成型工藝難以實(shí)現(xiàn)這些要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面的熱機(jī)械再成型方法包括：將玻璃片材的可再成型區(qū)和不 可再成型區(qū)加熱到對應(yīng)于第一粘度的第一溫度（步驟（a))。隨后將可再成型區(qū)局部地加熱 到對應(yīng)于第二粘度的第二溫度，其中第二粘度低于第一粘度（步驟（b))。在步驟（b)的過 程中使用第一形成方法或第二形成方法在可再成型區(qū)中形成預(yù)定彎曲（步驟（c))。第一形 成方法包括使第一推桿接觸不可再成型區(qū)并沿著直線路徑平移第一推桿，以對不可再成型 區(qū)施加推力，在可再成型區(qū)中形成該預(yù)定彎曲（步驟（cl))。第二形成方法包括使第二推桿 接觸可再成型區(qū)的邊緣區(qū)域，并沿著圓形路徑使推桿旋轉(zhuǎn)，以對可再成型區(qū)的邊緣區(qū)域施 加推力，在可再成型區(qū)中形成預(yù)定彎曲（步驟（c2))。
[0008] 在熱機(jī)械再成型方法的一個實(shí)施例中，其中在步驟（c)中使用步驟（cl)，在步驟 (cl)的過程中使第一推桿接觸不可再成型區(qū)包括使第一推桿的彎曲表面與不可再成型區(qū) 接觸。
[0009] 在熱機(jī)械再成型方法的一個實(shí)施例中，其中在步驟（C)中使用步驟（C2)，在步驟 (c2)的過程中使第二推桿與可再成型區(qū)的邊緣區(qū)域接觸包括使可再成型區(qū)的邊緣區(qū)域與 第二推桿的平面表面接觸。
[0010] 在熱機(jī)械再成型方法的一個實(shí)施例中，在步驟（b)的過程中，允許可再成型區(qū)通 過重力下垂形成具有初始彎曲角度的初始彎曲（步驟（d))。
[0011] 在熱機(jī)械再成型方法的一個實(shí)施例中，其中在步驟（c)中使用步驟（cl)，步驟（d) 在步驟（Cl)之前，在步驟（Cl)的過程中將該初始彎曲形成為預(yù)定彎曲，在步驟（C)結(jié)束時 該預(yù)定彎曲具有大于該初始彎曲角度的最終彎曲角度。
[0012] 在熱機(jī)械再成型方法的一個實(shí)施例中，其中步驟（d)在步驟（cl)之前，步驟（cl) 開始時初始彎曲角度是在70至90度的范圍中。
[0013] 在熱機(jī)械再成型方法的一個實(shí)施例中，預(yù)定彎曲已經(jīng)在步驟（c)中形成之后，允 許可再成型區(qū)的溫度下降到介于第一溫度和第二溫度之間的溫度（步驟（e))。在步驟（e) 的過程中，使第一推桿與不可再成型區(qū)保持接觸（其中在步驟（c)中使用步驟（cl))或使 第二推桿與可再成型區(qū)的邊緣區(qū)域保持接觸（其中在步驟（c)中使用步驟（c2))。
[0014] 在熱機(jī)械再成型方法的一個實(shí)施例中，步驟（c)開始于可再成型區(qū)處在對應(yīng)于第 三粘度的第三溫度時，該第三粘度至少比第一粘度低一個數(shù)量級，其中第三溫度介于所述 第一溫度和第二溫度之間。
[0015] 在熱機(jī)械再成型方法的一個實(shí)施例中，在步驟（C)結(jié)束時，預(yù)定彎曲具有小于20 暈米的最終彎曲半徑。
[0016] 在熱機(jī)械再成型方法的一個實(shí)施例中，在步驟（C)結(jié)束時，預(yù)定彎曲具有大于60 度的最終彎曲角度。
[0017] 在熱機(jī)械再成型方法的一個實(shí)施例中，其中在步驟（c)中使用步驟（Cl)，在步驟 (cl)結(jié)束時預(yù)定彎曲具有大于90度的最終彎曲角度。
[0018] 在熱機(jī)械再成型方法的一個實(shí)施例中，其中，在步驟（c)中使用步驟（C2)，預(yù)定彎 曲形成在玻璃片材的最外部邊緣的20mm內(nèi)。
[0019] 在熱機(jī)械再成型方法的一個實(shí)施例中，在步驟（a)中加熱的玻璃片材具有范圍在 0. 3mm至1. 5mm的厚度。
[0020] 在熱機(jī)械再成型方法的一個實(shí)施例中，在步驟（a)中加熱的玻璃片材具有大于 5ppm/K的熱膨脹系數(shù)。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面的機(jī)械再成型工具包括具有用于接觸片材的接觸表面的 推桿構(gòu)件，與該推桿構(gòu)件耦接的直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向器，以及與該直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo) 向器耦接的致動器。該直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向器配置成接收直線運(yùn)動，將該直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換 成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動賦予給推桿構(gòu)件。致動器配置成向該直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向器 提供直線運(yùn)動。
[0022] 在機(jī)械再成型工具的一個實(shí)施例中，直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向器包括一對隔開的可 樞轉(zhuǎn)構(gòu)件，其耦接到推桿部件的相對端部。該可樞轉(zhuǎn)構(gòu)件之間的間隔足夠?qū)?，以接受片材?邊緣。
[0023] 在機(jī)械再成型工具的一個實(shí)施例中，致動器具有耦接到可樞轉(zhuǎn)構(gòu)件的可動臂。該 可動臂配置成將直線運(yùn)動從致動器傳遞給可樞轉(zhuǎn)構(gòu)件。
[0024] 在機(jī)械再成型工具的一個實(shí)施例中，直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向器進(jìn)一步包括止擋構(gòu) 件，用于限制可樞轉(zhuǎn)構(gòu)件的樞轉(zhuǎn)。
[0025] 在機(jī)械再成型工具的一個實(shí)施例中，推桿部件的接觸表面基本上是平坦的。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面的熱機(jī)械再成型系統(tǒng)包括一個或多個加熱器、推桿構(gòu) 件、直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向器和致動器。一個或多個加熱器用于選擇性地加熱玻璃片材的 區(qū)域。推桿部件具有接觸表面，該接觸表面用于在所選區(qū)域中接觸玻璃片材。直線至旋轉(zhuǎn) 的運(yùn)動導(dǎo)向器耦接到推桿部件并配置成接收直線運(yùn)動，將該直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并 將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動賦予給推桿構(gòu)件。致動器耦接到直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向器，并配置成向直線至 旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向器提供直線運(yùn)動。
[0027] 應(yīng)當(dāng)理解，前面的一般描述和下面的詳細(xì)描述都是本發(fā)明的示例，并且旨在提供 用于理解所要求保護(hù)的本發(fā)明的性質(zhì)和特性的概述或框架。附圖被包括以提供對本發(fā)明的 進(jìn)一步理解，并且附圖被并入本說明書并構(gòu)成本說明書的一部分。附圖示出了本發(fā)明的各 種實(shí)施例，并與說明書一起用于說明本發(fā)明的原理和操作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 以下是對附圖中的數(shù)字的描述。附圖不一定按比例繪制，并且為了清楚和簡明的 益處，可將圖中的某些特征和一些視圖在比例或示意上夸大。
[0029] 圖la示出了具有位于內(nèi)側(cè)的可再成型區(qū)的玻璃片材。
[0030] 圖lb示出了具有位于邊緣的可再成型區(qū)的玻璃片材。
[0031] 圖2a示出了在支座上的玻璃片材。
[0032] 圖2b示出了導(dǎo)熱至玻璃片材的可再成型區(qū)和不可再成型區(qū)的加熱器。
[0033] 圖2c示出了導(dǎo)熱至玻璃片材的可再成型區(qū)的加熱器。
[0034] 圖3示出了在用于再成型玻璃片材的處理的過程中在玻璃片材的可再成型區(qū)的 溫度進(jìn)程。
[0035] 圖4a示出了用于在位于內(nèi)側(cè)的可再成型區(qū)形成彎曲的機(jī)械再成型工具。
[0036] 圖4b示出了與玻璃片材的不可再成型區(qū)接觸的機(jī)械再成型工具的推桿。
[0037] 圖4c示出了向玻璃片材的不可再成型區(qū)施加推力的機(jī)械再成型工具的推桿。
[0038] 圖4d示出了安裝在旋轉(zhuǎn)臺上的機(jī)械再成型工具的致動器。
[0039] 圖5a示出了用于在位于邊緣的可再成型區(qū)形成彎曲的機(jī)械再成型工具。
[0040] 圖5b示出了與玻璃片材的可再成型區(qū)的邊緣區(qū)域接觸的機(jī)械再成型工具的推 桿。
[0041] 圖5c示出了向玻璃片材的可再成型區(qū)的邊緣區(qū)域施加推力的機(jī)械再成型工具的 推桿。

【具體實(shí)施方式】
[0042] 在下面的詳細(xì)描述中，闡述了許多具體的細(xì)節(jié)，以提供對本發(fā)明實(shí)施例的全面理 解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚，何時可在沒有一些或全部這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本 發(fā)明的實(shí)施例。在其他情況下，可以不詳細(xì)地描述熟知的特征或處理，以免不必要地混淆本 發(fā)明。此外，可以使用相似或相同的參考數(shù)字識別共同的或類似的元件。
[0043] 在本文中，公開了一種熱機(jī)械再成型方法，用于將玻璃片材再成型為具有平的和 彎曲的區(qū)域的成形制品。在一個實(shí)施例中，玻璃材料是玻璃。在另一個實(shí)施例中，玻璃材料 是玻璃陶瓷。在一個實(shí)施例中，玻璃片材是薄的，例如具有在〇. 3mm至1. 5mm范圍中的厚度。 在一個實(shí)施例中，玻璃片材的熱膨脹系數(shù)大于為5ppm/K。用作玻璃材料的合適玻璃的一個 例子是GORILLA?:玻璃，它也可從紐約的康寧公司獲得。在一些實(shí)施例中，期望的是在合 適的玻璃是可離子交換的玻璃，其中可離子交換的玻璃的結(jié)構(gòu)含有小的堿金屬或堿土金屬 離子，該小的堿金屬或堿土金屬離子可與較大的堿金屬或堿土金屬離子交換。
[0044] 所提供的玻璃片材是平面玻璃片材。這種平面的片可使用任何合適的生產(chǎn)玻璃片 材的方法來生產(chǎn)，如溢流熔融下拉法或浮法工藝。玻璃片材具有至少一個可再成型區(qū)和至 少一個不可再成型區(qū)。這里，術(shù)語"不可再成型區(qū)"并不意味著該區(qū)域不能被再成型，而是 該區(qū)域?qū)⒉粫虿槐辉俪尚??？稍俪尚蛥^(qū)的玻璃材料組成通常與不可再成型區(qū)的玻璃材料 組成相同。然而，也有可能是可再成型區(qū)和不可再成型區(qū)的玻璃材料組成不同，例如，如果 期望的是可再成型區(qū)或不可再成型區(qū)應(yīng)具有特殊的性質(zhì)。一般地，可再成型區(qū)與不可再成 型區(qū)將是連續(xù)的，而且每個可再成型區(qū)與至少一個不可再成型區(qū)相鄰。玻璃片材上的可再 成型和不可再成型區(qū)的數(shù)量和位置將取決于所需的成型制品的最終形狀。
[0045] 為了說明的目的，圖la示出了具有可再成型區(qū)102和不可再成型區(qū)104、106的玻 璃片材1〇〇的一個例子。圖lb示出了具有可再成型區(qū)102a和不可再成型區(qū)106a的玻璃片 材100a的一個例子。圖la的可再成型區(qū)102相對于玻璃片材100的邊緣101位于內(nèi)側(cè)。 另一方面，圖lb的可再成型區(qū)相對于玻璃片材100a的邊緣101a位于邊緣。如后面將圖示 的，可再成型區(qū)102、102a在玻璃片材100、100a上的位置分別與可再成型區(qū)如何被機(jī)械再 成型有關(guān)。
[0046] 最初，由于玻璃片材（例如圖la中的100、圖lb中的100a)是平面的，因此可再 成型區(qū)（例如圖la中的102、圖lb中的102a)和不可再成型區(qū)（例如圖la中的104、106， 圖lb中的106a)也將是平面的。之后，可再成型區(qū)將被形成為三維形狀并將不再是平的， 但是不可再成型區(qū)將仍是平面的。典型地，該三維形狀包括具有預(yù)定曲率半徑的至少一個 彎曲。預(yù)定的曲率半徑將取決于期望的成形制品的最終形狀。在一個實(shí)施例中，在可再成 型區(qū)形成小的曲率半徑，例如小于20毫米。在一個實(shí)施例中，在可再成型區(qū)形成的最終彎 曲角度大于60度。在另一個實(shí)施例中，在可再成型區(qū)形成的最終彎曲角度大于90度。在 一個實(shí)施例中，可再成型區(qū)位于邊緣，形成在位于邊緣的可再成型區(qū)的彎曲非?？拷?位于邊緣的可再成型區(qū)的玻璃片材的邊緣，例如在玻璃片材邊緣的20mm以內(nèi)。
[0047] 為了制作成形制品，如圖la或lb所示的玻璃片材放置在支座上。該放置使得包括 可再成型區(qū)的一部分玻璃片材懸在支座上。為了說明的目的，圖2a示出了支座200上的玻 璃片材100。在一個實(shí)施例中，支座200具有用于支撐玻璃片材100的平面支撐表面202。 玻璃片材100放置在支撐表面202上，使得可再成型區(qū)102和不可再成型區(qū)104懸在支座 200上。不可再成型區(qū)104在可再成型區(qū)102的外側(cè)，并位于玻璃片材100的邊緣，這使得 不可再成型區(qū)104適合于機(jī)械觸而在可再成型區(qū)102形成彎曲。與玻璃材料接觸的支撐表 面202優(yōu)選地是由耐高溫材料制成或涂覆或電鍍有耐高溫材料。這種耐高溫材料的實(shí)例包 括陶瓷、玻璃陶瓷、耐火合金和超級合金，如INCONEL 600和INC0NEL718。
[0048] 止擋204可以被放置成鄰近支座200或與支座200 -體。止擋204具有止擋表面 206,該止擋表面與可再成型區(qū)102相對。但是，止擋表面206從支撐表面202偏移一段距 離，以使可再成型區(qū)102在被加熱到再成型溫度時有向下彎曲的空間。在本實(shí)施例中，止擋 表面邊緣208可以發(fā)揮限制彎曲程度的功能。止擋204可以由與支座200相同的材料制成。 止擋表面206或可以接觸到不可再成型區(qū)104或可再成型區(qū)102的止擋表面邊緣208可以 由如上所述用于支撐表面202的耐高溫材料制成或涂覆或鍍有該耐高溫材料。
[0049] 圖3示出了用于從玻璃片材100制造成成型制品的典型處理程序。線300表示在 再成型過程中在可再成型區(qū)102的溫度進(jìn)程，線302表示在再成型過程中機(jī)械再成型何時 開啟或關(guān)閉。在時間h之前，將玻璃片材100(在圖2b)的可再成型區(qū)102(圖2b)和不可 再成型區(qū)104、106的（圖2b)，即整個玻璃片材100加熱到溫度?；。圖2b示出了導(dǎo)熱至整 個玻璃片材1〇〇的加熱器210。加熱器210可以是任何能夠可控制地輸送熱量到玻璃片材 100的加熱器，如氣體燃燒器、電阻型燈絲和等離子炬。
[0050] 在圖3中，沒有指定溫度?；的數(shù)值或值的范圍。這是因?yàn)闇囟?；的值將取決于玻 璃材料100(圖2b)的組成。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何基于以下對溫度?；的附加描 述來選擇溫度?；。優(yōu)選地，溫度?；足夠低，以避免玻璃材料100變形或在玻璃片材100中 形成光學(xué)品質(zhì)缺陷，但溫度?；足夠高以避免玻璃片材100由于可再成型區(qū)102隨后被局部 加熱時產(chǎn)生擴(kuò)張不匹配而破損。在一個實(shí)施例中，玻璃材料在溫度?；的粘度為大于6 X 109 泊。在另一個實(shí)施例中，玻璃材料在溫度?；的粘度為大于6 X 109泊，但不大于1012泊。
[0051] 從時間h到時間h再到時間t2時，局部加熱可再成型區(qū)102 (圖2c)，并且可再成 型區(qū)102的溫度從在時間h的溫度?；升高到時間h的溫度?\再到時間t2的溫度T 2，其中 TQ < ?\ < Τ2。從時間t2到時間t3，關(guān)閉對可再成型區(qū)102的局部加熱，并且可再成型區(qū)102 的溫度從在時間的溫度降到在時間t 3時溫度介于和T2之間。在時間t3時介于Td 與T2之間的這個溫度可以是溫度?\或接近溫度1\。
[0052] 對于介于時間h和時間t2之間的任何時間t，不可再成型區(qū)104、106 (圖2c)的 溫度比可再成型區(qū)102的溫度低。優(yōu)選地，從時間h到時間t2，不可再成型區(qū)104、106的 平均溫度約等于或接近溫度?；。例如，平均溫度可在1+/-151:以內(nèi)。這可能意味著不可再 成型區(qū)104、106未被加熱，或者不可再成型區(qū)104、106被局部加熱以維持其溫度在溫度T Q 或接近溫度?；。在時間〖2之后，可再成型區(qū)102(圖2c)的溫度開始下降，并且最終會趨近 于不可再成型區(qū)104、106的溫度，例如溫度?；。
[0053] 圖2c示出了在時間h到時間t2 (圖3)導(dǎo)熱至可再成型區(qū)102的加熱器212 (如 果需要可使用多個加熱器）。優(yōu)選地，加熱器212配置成對可再成型區(qū)102提供集中加熱， 以便可以如上所述地在時間tQ到時間t2維持可再成型區(qū)102和不可再成型區(qū)104、106之 間的所需溫度差。使用這種在可再成型區(qū)和不可再成型區(qū)之間的溫度差以及從而在可再 成型區(qū)和不可再成型區(qū)之間的玻璃材料的粘度差來限制可再成型區(qū)102的玻璃材料的任 何變形。作為例子，這種集中加熱可以是氣體燃燒器提供的對流加熱，該氣體燃燒器具有用 以集中來自該氣體燃燒器的熱的噴嘴，或者這種集中加熱可以是電阻加熱器提供的輻射加 熱，該電阻加熱器具有光學(xué)元件，如耐高溫的橢圓鏡，以集中來自該電阻加熱器的熱。也可 以使用除了以上提到的那些之外的其他的集中加熱配置。
[0054] 可再成型區(qū)102的再成型在時間tQ到時間t3發(fā)生（圖3)。從時間t Q到時間& (圖 3)，可再成型區(qū)102的再成型僅僅是由于熱的影響。在此期間，由于重力的作用可再成型區(qū) 102可能開始下垂。在時間h，當(dāng)可再成型區(qū)102處于溫度?\時，添加機(jī)械影響到可再成型 區(qū)102的再成型。對于具有位于內(nèi)側(cè)的可再成型區(qū)102的片材100,機(jī)械再成型涉及使推 桿接觸可再成型區(qū)104,并推進(jìn)不可再成型區(qū)104,以便在可再成型區(qū)102產(chǎn)生預(yù)定的彎曲。 如果由于下垂已經(jīng)在可再成型區(qū)102形成彎曲，則機(jī)械再成型將增加彎曲角度到預(yù)定的或 期望的彎曲角度。這種將在下面進(jìn)一步描述的機(jī)械再成型可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)大的彎曲角度，如 大于90度的彎曲角度。當(dāng)可再成型區(qū)位于邊緣時，對機(jī)械再成型使用不同的策略。這種不 同的策略也將在下面描述。
[0055] 在圖3中，沒有指定溫度1\的數(shù)值或值的范圍，因?yàn)闇囟?\將取決于玻璃材料100 的組成以及在機(jī)械再成型之前在可再成型區(qū)102中是否需要任何的玻璃實(shí)質(zhì)下垂（圖2c)。 然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠基于以下對溫度?\的附加描述來確定溫度?\。溫度?\足夠高 以容許可再成型區(qū)102的變形。玻璃材料在溫度?\的粘度至少比玻璃材料在溫度?；的粘 度低一個數(shù)量級（即至少10倍）。這可將玻璃材料的變形基本上限制在可再成型區(qū)102， 如果不可再成型區(qū)104、106(圖2c)被保持在溫度?；或接近溫度?；。在一個實(shí)施例中，玻 璃材料在溫度?\的粘度不大于10 9泊。在另一個實(shí)施例中，玻璃材料的粘度在108泊到109 泊的范圍中。在另一個實(shí)施例中，溫度?\是玻璃材料的形成溫度范圍。在另一個實(shí)施例中， 溫度?\是玻璃材料的軟化點(diǎn)和退火點(diǎn)之間。在另一個實(shí)施例中，溫度?\比玻璃材料的軟化 點(diǎn)至少低l〇°C。
[0056] 從時間t2到時間t3，關(guān)閉對可再成型區(qū)102(圖2c)的局部加熱，并使可再成型區(qū) 102的溫度從溫度T 2下降到溫度?\ (或接近溫度?\)。（溫度T2具有與上述溫度?\相同的 性質(zhì)，兩者的不同之處在于溫度Τ2大于溫度1\。）機(jī)械再成型從時間t 2持續(xù)到時間心，即 使此時已經(jīng)關(guān)閉局部加熱。然而，機(jī)械再成型的這一部分涉及保持不可再成型區(qū)104,而不 是推進(jìn)不可再成型區(qū)104。在此保持的過程中，強(qiáng)化了在可再成型區(qū)102中形成的彎曲。在 時間t 3之后，使可再成型區(qū)102的溫度下降到溫度為?；或降到與不可再成型區(qū)104、106相 同的溫度。
[0057] 在時間t3之后，在可再成型區(qū)102具有預(yù)定彎曲的玻璃片材可描述為成型制品。 可允許該成型制品進(jìn)一步冷卻至低于溫度?；的溫度?？稍试S成型制品進(jìn)一步冷卻至該玻璃 材料的粘度為約1〇 13泊或更大的溫度。在此冷卻之后，可以對成型制品施加各種處理。例 如，可以對成型制品進(jìn)行退火?？梢詫Τ尚椭破返倪吘夁M(jìn)行最后加工、修整或輪廓修整，以 實(shí)現(xiàn)最終的尺寸或形狀?？蓪Τ尚椭破愤M(jìn)行離子交換處理以進(jìn)行強(qiáng)化?？梢栽诔尚椭破返?一個表面上施加防污涂層。
[0058] 圖4a示出了用于對玻璃片材的位于內(nèi)側(cè)的可再成型區(qū)如圖la的可再成型區(qū)102 進(jìn)行機(jī)械再成型的機(jī)械再成型工具400。機(jī)械再成型工具400包括彎曲的接觸推桿402。在 一個實(shí)施例中，彎曲的接觸推桿402具有細(xì)長的推桿主體404,推桿主體具有用于接觸玻璃 片材的彎曲表面405。在一個實(shí)施例中，彎曲表面405是凸的。彎曲表面405是由在再成 型溫度下不會粘附在玻璃材料上的材料制成或電鍍的。其可以是與上述用于支座200(圖 2a)相同類型的耐高溫材料。
[0059] 機(jī)械再成型工具400包括具有可動臂410的致動器408。叉腳412、414耦接可動 臂410到細(xì)長推桿主體404的相對側(cè)。叉腳412,414和細(xì)長推桿主體404之間的接合可以 是固定的或可轉(zhuǎn)動的?？梢钥刂浦聞悠?08來伸長推桿402以接觸玻璃片材的表面，然后 施加力給玻璃片材的表面。這個力可用來在玻璃片材的可再成型區(qū)形成彎曲。在一個實(shí)施 例中，致動器408是線性致動器，使得推桿402在前面提到的推桿402伸長過程中沿直線路 徑前進(jìn)。致動器408和可動臂410構(gòu)成直線的力控制系統(tǒng)，并且可以各種不同的方式實(shí)施。 例如,致動器408和可動臂410可以是氣壓缸。
[0060] 圖4b和4c示出了如何使用機(jī)械再成型工具400在可再成型區(qū)102形成彎曲。在 一個實(shí)施例中，在時間h(圖3)，可再成型區(qū)102已經(jīng)由于重力作用而下垂，并且由于下垂 可再成型區(qū)102中已經(jīng)形成初始彎曲120。在一個實(shí)施例中，該初始彎曲120可以具有從 大約70度到大約90度的范圍的初始彎曲角度122。機(jī)械再成型在時間A或之后通過使推 桿402與不可再成型區(qū)104成相對關(guān)系然后與不可再成型區(qū)104接觸而開始。致動器可動 臂410沿直線路徑的額外伸展保持推桿接觸面405和不可再成型區(qū)104之間的接觸，并對 不可再成型區(qū)104施加推力。當(dāng)對不可再成型區(qū)104施加推力時，在可再成型區(qū)102中的 彎曲角度增加。
[0061] 圖4c示出了致動器408使推桿402對著不可再成型區(qū)104沿直線路徑前進(jìn)，直到 在可再成型區(qū)102中形成預(yù)定的彎曲角度124。選擇時間t 2 (圖3)為在可再成型區(qū)102形 成預(yù)定的彎曲角度124之時。在時間t2，致動器408停止使推桿402對著不可再成型區(qū)104 前進(jìn)，例如通過停止可動臂410的進(jìn)一步伸展或驅(qū)動。從時間t 2到時間t3 (圖3)，致動器 408保持推桿402與不可再成型區(qū)104接觸，從而向不可再成型區(qū)104施加阻力。該阻力不 會導(dǎo)致可再成型區(qū)102中額外的彎曲。同時，關(guān)閉對可再成型區(qū)102的加熱。到時間心，可 再成型區(qū)102已冷卻到足以保持預(yù)定的彎曲角度124。在時間t 3，致動器408解除推桿402 與不可再成型區(qū)104的接觸，例如通過縮回可動臂410。
[0062] 在時間h時（圖3)，當(dāng)可再成型區(qū)102中沒有初始彎曲或只有小的彎曲時，也可 使用上述的機(jī)械再成型工具400在可再成型區(qū)102中彎曲。然而，在這種情況下為了形成 大的彎曲角度，可能有必要在推桿402對著不可再成型區(qū)104前進(jìn)期間的一些時間點(diǎn)上重 新定位致動器408,以避免可動臂410或致動器408的其他部分碰觸片材100。在一個實(shí)施 例中，這樣的重新定位可以通過將致動器408安裝在旋轉(zhuǎn)臺（例如，在圖4d中的420)上而 自動實(shí)現(xiàn)，使得致動器408在時間A到t 3期間（圖3)根據(jù)需要沿著彎曲路徑前進(jìn)。在致 動器408沿著彎曲路徑的每個位置中，致動器408通過可動臂410提供給推桿402的移動 仍將會沿著直線的路徑。
[0063] 圖5a示出了另一個用于玻璃片材的機(jī)械再成型的機(jī)械再成型工具500。機(jī)械再 成型工具500包括平面接觸推桿502、致動器504以及直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向器506,該直 線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向器506從致動器504接受直線運(yùn)動，將其轉(zhuǎn)換成平面接觸推桿502的 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使平面接觸推桿502能夠沿著圓形路徑前進(jìn)而賦予可再成型區(qū)中的玻璃片材彎 曲。
[0064] 在一個實(shí)施例中，平面接觸推桿502具有細(xì)長主體505,細(xì)長主體具有接觸玻璃片 材的平面底面505a (圖5b中可更好地看到）。一般地，平面底面505a應(yīng)該是窄的，使得與 玻璃片材的接觸最小化。細(xì)長主體505的前緣505b和后緣505c可以具有圓形形狀，如圖 所示，或者每個可各自具有不同的形狀，例如平面的或傾斜的形狀。細(xì)長主體505的頂表 面505d可以具有平面的形狀，如圖所示，或可以具有不同的形狀，例如彎曲的或傾斜的形 狀。在替代的實(shí)施例中，機(jī)械再成型工具500可以包括非平面接觸推桿來代替平面接觸推 桿502的。例如，可以使用彎曲的接觸推桿，如圖4a中的402來代替平面接觸推桿502。
[0065] 直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向器506具有支座510、512，支座510、512之間間隔足夠的距 離，以允許在其間接收玻璃片材的邊緣。導(dǎo)向器506具有有角度的托架514、516。有角度的 托架的角518、520通過樞轉(zhuǎn)接頭522、524耦接到支座510、512。有角度的托架514、516的 腳526、528牢固地連接到細(xì)長主體505的端部530、532,例如通過將細(xì)長主體505的端部 530、532嵌合到腳526、528的狹縫中。支座使得在有角度的托架514、516的中間位置中，推 桿502的平面底面505a平行于支座510、512的基部534、536。
[0066] 致動器504具有可動臂538,可動臂牢固地連接在軛件544上。軛件544的叉腳 546、548通過樞轉(zhuǎn)接頭（在圖中（圖5b)僅樞轉(zhuǎn)接頭548是可見的）耦接到腳540、542?？?動臂538在朝向支座510、512的方向上的直線移動沿著圓形路徑移動有角度的托架514、 516,且有角度的托架514、516的旋轉(zhuǎn)中心在樞轉(zhuǎn)點(diǎn)522、524。由于推桿502耦接到有角度 的托架514、516,因此推桿502隨著有角度的托架514、516在圓形路徑移動?？蓜颖?38能 夠持續(xù)直線移動，導(dǎo)致推桿502沿著圓形路徑移動。
[0067] 圖5b示出了如何使用機(jī)械再成型工具500在玻璃片材中位于邊緣的可再成型區(qū) 如圖la的可再成型區(qū)102a中形成彎曲。使用類似于圖2b所示的用于玻璃片材100的設(shè) 置加熱玻璃片材l〇〇a到溫度?；(圖3)。在時間、（圖3)，開始玻璃片材100a的可再成型 區(qū)102a的局部加熱，例如使用加熱器212。在時間A (圖3)，推桿502朝向玻璃片材100a 前進(jìn)直到平面底面505a與可再成型區(qū)102a的邊緣區(qū)域102al接觸?？梢宰钚』⑸院?用機(jī)器切除平面表面505a與可再成型區(qū)102a接觸的邊緣區(qū)域102al。利用與可再成型區(qū) 102的邊緣區(qū)域102al接觸的推桿502,致動器504在朝向支座510, 512的方向上沿直線路 徑平移或推進(jìn)可動臂538。如圖5c所示，這使有角度的托架516、514(圖5a)圍繞樞軸接頭 524、522 (圖5a)旋轉(zhuǎn)。由于推桿502被附接到有角度的托架514、516,因此推桿502也旋 轉(zhuǎn)，進(jìn)而向下推動可再成型區(qū)l〇2a的邊緣區(qū)域102al，并在可再成型區(qū)102a形成彎曲。當(dāng) 可動臂538進(jìn)一步朝向支座512、510(圖5a)前進(jìn)時，彎曲角度隨之增大?？蓜颖?38可一 直前進(jìn)直到有角度的托架514、516到達(dá)止擋表面554(圖5a中552)。在本實(shí)施例中，可以 在與可再成型區(qū)l〇2a重疊的非常靠近玻璃片材100a的最外部邊緣形成彎曲，例如在最外 部邊緣的20mm以內(nèi)（在圖lb中示出為101a)。
[0068] 推桿502的旋轉(zhuǎn)發(fā)生在時間&到時間t2 (圖3)。在時間t2或之后不久，停止推桿 502的旋轉(zhuǎn)和可再成型區(qū)102a的局部加熱。從時間t2到時間t3，保持推桿502的平面底面 505和可再成型區(qū)102a的邊緣之間的接觸，以強(qiáng)化通過推桿502在可再成型102a中形成的 彎曲。然而，在此期間不旋轉(zhuǎn)推桿502,使得額外的彎曲不會發(fā)生。在時間&之后，釋放或 移除推桿502和可再成型區(qū)102a的邊緣之間的接觸。這可以通過縮回可動臂538來實(shí)現(xiàn)， 從而使推桿502旋轉(zhuǎn)回到其中間位置。
[0069] 也可以使用一些修改的機(jī)械再成型工具500在位于內(nèi)側(cè)的可再成型區(qū)形成彎曲， 其中在可再成型區(qū)中尚未形成初始彎曲，或者在可再成型區(qū)中僅已形成小的彎曲。一個修 改可以是以彎曲的接觸推桿代替平板接觸推桿502，如圖4a中的推桿402。然后，可以通過 重新定位和調(diào)整止擋表面552、554來增加有角度的托架514、516的移動范圍。在使用中， 可使彎曲的接觸推桿的彎曲表面與玻璃片材的不可再成型區(qū)接觸，并且有角度的托架514、 516的擺動可沿著圓形路徑移動彎曲的接觸推桿，同時彎曲的接觸推桿與所述不可再成型 區(qū)接觸，從而在可再成型區(qū)中產(chǎn)生彎曲。
【權(quán)利要求】
1. 一種熱機(jī)械再成型方法，包括： (a) 將玻璃片材的可再成型區(qū)和不可再成型區(qū)加熱到對應(yīng)于第一粘度的第一溫度； (b) 隨后將可再成型區(qū)局部地加熱到對應(yīng)于第二粘度的第二溫度，該第二粘度低于第 一粘度，以及 (c) 在步驟（b)的過程中通過以下步驟在可再成型區(qū)中形成預(yù)定彎曲：（cl)使第一推 桿接觸不可再成型區(qū)并沿著直線路徑平移第一推桿，以對不可再成型區(qū)施加推力，在可再 成型區(qū)中形成該預(yù)定彎曲，或者（c2)使第二推桿接觸可再成型區(qū)的邊緣區(qū)域，并使推桿沿 著圓形路徑旋轉(zhuǎn)，以對可再成型區(qū)的邊緣區(qū)域施加推力，在可再成型區(qū)中形成該預(yù)定彎曲。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在步驟（c)中使用步驟（cl)，使第一推桿接觸不可再 成型區(qū)包括使第一推桿的彎曲表面與不可再成型區(qū)接觸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在步驟（c)中使用步驟（c2)，使第二推桿與可再成型 區(qū)的邊緣區(qū)域接觸包括使可再成型區(qū)的邊緣區(qū)域與第二推桿的平面表面接觸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括：（d)在步驟（b)的過程中，允許可再成型區(qū)通過重 力下垂形成具有初始彎曲角度的初始彎曲。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，在步驟（c)中使用步驟（cl)，其中步驟（d)在步驟（cl)之 前，在步驟（cl)的過程中將該初始彎曲形成為預(yù)定彎曲，在步驟（cl)結(jié)束時該預(yù)定彎曲具 有大于該初始彎曲角度的最終彎曲角度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中步驟（cl)開始時初始彎曲角度是在70至90度的范圍 中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括： (e) 在步驟（c)中已經(jīng)形成預(yù)定的彎曲之后，允許可再成型區(qū)的溫度下降到介于第一 溫度和第二溫度之間的溫度，以及 (f) 在步驟（e)的過程中，使第一推桿與不可再成型區(qū)保持接觸或者使第二推桿與可 再成型區(qū)的邊緣區(qū)域保持接觸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟（c)開始于可再成型區(qū)處在對應(yīng)于第三粘度的第 三溫度時，該第三粘度至少比第一粘度低一個數(shù)量級，且第三溫度介于所述第一溫度和第 二溫度之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在步驟（c)結(jié)束時，預(yù)定彎曲具有小于20毫米的最終 彎曲半徑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在步驟（C)結(jié)束時，預(yù)定彎曲具有大于60度的最終彎 曲角度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在步驟（c)中使用步驟（cl)，在步驟（cl)結(jié)束時預(yù) 定彎曲具有大于90度的最終彎曲角度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在步驟（c)中使用步驟（c2)，預(yù)定彎曲形成在玻璃片 材的最外部邊緣的20mm內(nèi)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括： (g) 提供玻璃片材，該玻璃片材具有范圍在〇. 3mm至1. 5mm的厚度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括： (h) 提供玻璃片材，該玻璃片材具有大于5ppm/K的熱膨脹系數(shù)。
15. -種機(jī)械再成型工具，包括： 具有用于接觸片材的接觸表面的推桿構(gòu)件， 與該推桿構(gòu)件耦接的直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向器，該直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向器配置成接 收直線運(yùn)動，將該直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動賦予給推桿構(gòu)件，以及 與該直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向器耦接的致動器，該致動器配置成向該直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動 導(dǎo)向器提供直線運(yùn)動。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的機(jī)械再成型工具，其中直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向器包括一對隔開 的可樞轉(zhuǎn)構(gòu)件，所述可樞轉(zhuǎn)構(gòu)件耦接到推桿部件的相對端部，所述可樞轉(zhuǎn)構(gòu)件之間的間隔 足夠?qū)?，以接受片材的邊緣?br> 17. 根據(jù)權(quán)利要求16的機(jī)械再成型工具，其中致動器具有耦接到可樞轉(zhuǎn)構(gòu)件的可動 臂，該可動臂配置成將直線運(yùn)動從致動器傳遞給可樞轉(zhuǎn)構(gòu)件。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的機(jī)械再成型工具，其中直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向器還包括止擋構(gòu) 件，用于限制可樞轉(zhuǎn)構(gòu)件的樞轉(zhuǎn)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15的機(jī)械再成型工具，其中推桿部件的接觸表面基本上是平坦的。
20. -種熱機(jī)械再成型系統(tǒng)，包括： 一個或多個加熱器，用于選擇性地加熱玻璃片材的區(qū)域； 具有接觸表面的推桿構(gòu)件，該接觸表面用于在所選區(qū)域中接觸玻璃片材； 耦接到推桿部件的直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向器，該導(dǎo)向器配置成接收直線運(yùn)動，將該直 線運(yùn)動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，并將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動賦予給推桿構(gòu)件，以及 耦接到直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向器的致動器，該致動器配置成向直線至旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動導(dǎo)向 器提供直線運(yùn)動。
【文檔編號】C03B23/025GK104203847SQ201280062038
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月13日
【發(fā)明者】T·L·A·達(dá)努克斯, A·德讓, P·L·F·德勞特瑞, A·M·弗雷德霍姆, L·茹鮑德, S·波希 申請人:康寧股份有限公司