制造玻璃制品的方法、热交换器设备及用于测量制品的形状的设备的制造方法
【专利说明】制造玻璃制品的方法、热交换器设备及用于测量制品的形 状的设备
[0001] 本申请是国际申请日为2012年5月25日、国际申请号为PCT/US2012/039512、进 入中国国家阶段的申请号为201280036651. 5、名称为"玻璃模制系统及相关设备和方法"的 发明专利申请的分案申请。
[0002] 相关申请的交叉引用
[0003] 本申请根据35U.S.C. § 119要求2011年5月27日提交的美国临时申请序列号 61/490923的优先权，其全部内容构成本发明的依据且以引用方式并入本文。
技术领域
[0004] 本发明总体涉及通过热再成形二维（2D)玻璃板制造三维（3D)玻璃制品。
【背景技术】
[0005] 对于用于诸如膝上型电脑、平板电脑和智能手机的便携式电子装置的3D玻璃覆 盖件存在大量的需求。特别理想的3D玻璃覆盖件具有用于与电子装置的显示器交互的2D 表面和用于包裹在显示器的边缘周围的3D表面。3D表面可以是不可展表面，S卩，在不变形 的情况下不能展开或铺开到平面上的表面，并且可包括弯曲、拐角和曲线的任何组合。弯曲 可以是急转的和急剧的。弯曲可以是不规则的。这样的3D玻璃覆盖件是复杂的且难以使 用诸如磨削和铣削的机加工工艺精密地制造。热再成形已在其它类型的应用中成功地用来 由2D玻璃板形成3D玻璃制品。
[0006] 本发明涉及一种允许使用热再成形来制造如上所述3D玻璃覆盖件的系统。本发 明还涉及一种形成具有一致的形状和高的尺寸精度的多个3D玻璃制品的工艺。
【发明内容】
[0007] 在本发明的一方面，一种玻璃模制系统包括：转位台；多个封罩，其沿转位台布 置；以及多个工位，其限定在转位台上，使得工位中的每一个可随封罩中的任一个选择性地 转位。至少一个辐射加热器布置在封罩中的至少一个中。辐射反射器表面与该至少一个辐 射加热器呈相对关系布置在封罩中的该至少一个中。辐射发射体在该至少一个辐射加热器 和辐射反射器表面之间布置在封罩中的该至少一个中。辐射发射体具有与该至少一个辐射 加热器呈相对关系的第一表面和与辐射反射器表面呈相对关系的第二表面。
[0008] 在一个实施例中，玻璃模制系统还包括冷却设备，该冷却设备至少部分地设置在 封罩中的该至少一个中且可操作用于从辐射发射体除去热量。
[0009] 在一个实施例中，玻璃模制系统还包括多个模具和模具支撑件，每个模具支撑件 被构造成将模具中的一个支撑在工位中的一个处。
[0010] 在一个实施例中，辐射反射器表面具有用于接纳模具中的任一个使得辐射反射器 表面外接该模具的开口。
[0011] 在一个实施例中，辐射反射器表面中的开口的面积小于辐射发射体的第二表面的 面积。
[0012] 在一个实施例中，玻璃模制系统还包括用于冷却模具中的任一个的冷却板。冷却 板被构造成当模具由模具支撑件中的一个支撑在工位中的一个处时以间隔开的关系安装 在模具下方。
[0013] 在一个实施例中，冷却板包括板构件，该板构件具有：第一流动通槽，冷却板在第 一流动通槽中接纳流体；第二流动通槽，冷却板从第二流动通槽排放流体；以及在第一流 动通槽和第二流动通槽之间的屏障，该屏障允许流体在沿着第二流动通槽的整个长度的若 干点处从第一流动通槽横穿到第二流动通槽。
[0014] 在一个实施例中，玻璃模制系统还包括沿转位台布置的加热设备，以用于在模具 在不随封罩中的任一个转位的工位处时预热模具中的任一个。加热设备的构型和加热设备 相对于转位台的布置使得工位中的任一个可随加热设备转位。
[0015] 在一个实施例中，加热设备包括至少一个辐射加热器。
[0016] 在一个实施例中，加热设备被构造成在转位台的单个间歇中将模具中的任一个的 温度升高预定量。
[0017] 在一个实施例中，玻璃模制系统还包括用于测量由模具中的任一个制备的3D玻 璃制品的形状的装置。
[0018] 在一个实施例中，测量装置包括：测量表面；支撑元件，其在测量表面上用于将3D 玻璃制品支撑在基本上平行于测量表面的平面中；以及至少一个位移规，其被构造成当3D 玻璃制品由支撑元件支撑时测量3D玻璃制品上的点的位移。
[0019] 在一个实施例中，测量装置还包括用于将3D玻璃制品在测量表面上对齐的装置。
[0020] 在一个实施例中，测量装置还包括用于将3D玻璃制品夹持到支撑元件的装置。
[0021] 在一个实施例中，玻璃模制系统还包括用于将2D玻璃板装载到模具上的装置和 用于从模具卸载3D玻璃制品的装置。
[0022] 在一个实施例中，玻璃模制系统还包括用于预热封罩外部的2D玻璃板的装置。
[0023] 在一个实施例中，封罩中的每一个是由具有绝热耐火壁的外壳提供的热封罩。
[0024] 在一个实施例中，至少一个辐射加热器为红外辐射加热器。
[0025] 在一个实施例中，福射发射体的福射率大于〇. 8并且福射反射器表面的福射率小 于 0. 4。
[0026] 在一个实施例中，福射发射体的第二表面和福射反射器表面间隔开在l〇mm至 50mm的范围内的间隙。
[0027] 在一个实施例中，辐射反射器表面在转位台上形成，并且转位台可移动通过封罩 以将辐射反射器表面定位在封罩中的至少一个中。
[0028] 在一个实施例中，转位台为旋转式转位台。
[0029] 在本发明的另一方面，一种制造玻璃制品的方法包括将2D玻璃板放置在具有3D 形状的模具表面的模具上。2D玻璃板和模具被置于辐射环境中，并且2D玻璃板被加热至在 玻璃的退火点和软化点之间的第一温度。当在辐射环境中时，通过力使2D玻璃板适形于模 具表面以形成3D玻璃制品。在使3D玻璃制品和模具达到第二温度的同时，通过力将3D玻 璃制品抵持于模具表面。释放将3D玻璃制品抵持于模具的力。然后，将3D玻璃制品迅速 地冷却至低于玻璃的应变点的第三温度。
[0030] 在一个实施例中，在使2D玻璃板适形于模具表面中使用的力大于在将3D玻璃制 品抵持于模具表面中使用的力。
[0031] 在一个实施例中，在模具表面和2D玻璃板或3D玻璃制品之间施加真空以产生适 形力和保持力中的每一个。
[0032] 在一个实施例中，该方法还包括调整至少一个过程参数以控制3D玻璃制品的形 状。
[0033] 在一个实施例中，调整至少一个过程参数包括在释放将3D玻璃制品抵持于模具 的力的同时调整模具的温度。
[0034] 在一个实施例中，调整模具的温度包括冷却模具。在一个实施例中，冷却是通过辐 射热传递。
[0035] 在一个实施例中，调整模具的温度还包括确定限定3D玻璃制品的形状的特性的 一组形状尺度。
[0036] 在一个实施例中，调整模具的温度还包括基于此前由模具制备的3D玻璃制品的 至少一个形状尺度的精度来确定从模具除去的热量的量。
[0037] 在一个实施例中，冷却包括使冷却流体循环通过冷却板，并且确定要除去的热量 的量包括确定冷却流体被供应至冷却板的流量。
[0038] 在一个实施例中，在辐射环境中加热2D玻璃板包括使用辐射发射体来发射由2D 玻璃板吸收的辐射。
[0039] 在一个实施例中，在辐射环境中加热2D玻璃板期间，辐射发射体从至少一个辐射 加热器吸收辐射。
[0040] 在一个实施例中，使3D玻璃制品和模具到达第二温度包括使用辐射发射体从3D 玻璃制品吸收热量。
[0041] 在一个实施例中，该方法还包括在辐射发射体从3D玻璃制品吸收热量的同时从 辐射发射体除去热量。
[0042] 在一个实施例中，该方法还包括在辐射发射体从3D玻璃制品吸收热量的同时选 择性地递送热量至辐射发射体，以将辐射发射体保持在第二温度。
[0043] 在一个实施例中，该方法还包括在将2D玻璃板放置在模具上之前单独地预热2D 玻璃板和模具。
[0044] 在本发明的另一方面，一种热交换器设备包括主体，该主体包括由褶皱状环形壁 分离的第一流动通槽和第二流动通槽。褶皱状环形壁被构造成使得流体可在褶皱状上从第 一流动通槽行进到第二流动通槽中。主体还包括至少两个流动通槽口 ：第一流动通槽口和 第二流动通槽口，流体可通过第一流动通槽口供应至第一流动通槽，并且流体可通过第二 流动通槽口从第二流动通槽排放。主体还包括与第一和第二流动通槽分离的流分布通槽。 流分布通槽与第一流动通槽连通且被构造成将流体分布到沿第一流动通槽的长度的多个 点。
[0045] 在一个实施例中，主体呈板的形式，并且热交换器设备还包括前盖板构件，该前盖 板构件覆盖第一流动通槽、第二流动通槽和褶皱状壁所位于的主体的前侧。由前盖板提供 的覆盖使得在前盖板构件和褶皱状壁所位于的主体之间形成间隙。
[0046] 在一个实施例中，热交换器设备还包括多个隔离物，该隔离物布置在主体和前盖 板构件之间以使间隙沿褶皱状壁保持在均匀的高度处。
[0047] 在一个实施例中，前盖板构件密封地接合主体以允许流体在第一流动通槽中加 压，以便使第一流动通槽中的流体能够在褶皱状壁上行进进入第二流动通槽中。
[0048] 在一个实施例中，热交换器设备还包括后盖板构件，该后盖板构件覆盖流分布通 槽所位于的主体的后侧。后盖板构件具有至少两个流动口：用于将流体供应至主体的第一 流动口和用于从主体撤出的第二流动口。由后盖板构件提供的覆盖使得第一流动口与流分 布通槽连通并且第二流动口与第二流动通槽口连通。
[0049] 在本发明的另一方面，一种用于测量制品的形状的设备包括测量表面和布置在测 量表面上以用于稳定地支撑制品的多个支撑件。该设备还包括至少一个对齐导向器，其邻 近测量表面并且充当用于将制品相对于测量表面放置的参考基准。该设备还包括至少一个 位移规，以用于在制品布置在支撑件上时测量制品上的点的位移。
[0050] 在一个实施例中，至少一个位移规包括非接触式位移传感器。
[0051] 在一个实施例中，非接触式位移传感器选自激光三角测量传感器、光谱干涉激光 位移传感器和共焦彩色位移传感器。
[0052] 在一个实施例中，形状测量设备还包括用于将制品夹持到支撑件的装置。
[0053] 在一个实施例中，夹持装置包括在支撑件中的轴向孔，当制品在支撑件上时，真空 可通过该轴向孔施加到制品。
[0054] 在一个实施例中，测量表面由具有至少一个开口的安装台提供，在该开口中布置 有至少一个位移规。
[0055] 在一个实施例中，形状测量设备包括用于将至少一个位移规夹持到安装台的装 置。
[0056] 在本发明的另一方面，一种用于测量制品的形状的设备包括用于支撑制品的第一 夹具、与第一夹具呈相对关系布置的第二夹具、以及沿第二夹具支撑到位的多个位移规，以 便在制品支撑在第一夹具上时测量制品上的多个点的位移。
[0057] 应当理解，上述一般描述和下面的详细描述是本发明的示例并且旨在提供用于理 解本发明所要求保护的本发明的性质和特征的框架。附图是为了提供对本发明的进一步了 解而包含的，并且被纳入本说明书中且构成本说明书的一部分。附图示出了本发明的各种 实施例并且与说明书一起用来解释本发明的原理和操作。
【附图说明】
[0058] 以下是对附图中的图的描述。附图未必按比例绘制，并且附图的某些特征和某些 视图可能为了清楚和简明起见而按比例放大或以示意性方式显示。
[0059] 图1是玻璃模制系统的透视图。
[0060]图2是热传递模块的剖视图。
[0061] 图3是结合了用于冷却辐射发射体的设备的热传递模块的剖视图。
[0062] 图4A是冷却板的侧视图。
[0063] 图4B是图4A的冷却板的中板的俯视图。
[0064] 图4C是图4B的冷却板沿线4C-4C的剖视图。
[0065] 图4D是图4B的中板的仰视图。
[0066] 图4E是图4A的冷却板的底板的俯视图。
[0067] 图5A是模具支撑系统的剖视图。
[0068] 图5B是图5A的模具支撑系统的子组件的透视图。
[0069] 图6A是计量系统的透视图。
[0070] 图6B是图6A所示计量系统的剖视图。