用于熔融法形成玻璃板的无接触玻璃板稳定化装置

摘要

本文描述了一种无接触玻璃板稳定化装置，这种装置可在使用熔融法的玻璃制造系统中，在制造玻璃板时，减小玻璃板的平移(偏转)和/或旋转运动。本文还揭示了所述无接触玻璃板稳定化装置的一些不同的实施方式。

说明书

相关申请

本申请要求2004年8月27日提交的美国专利申请第10/928032号的优先权， 该专利申请的内容参考结合入本文中。

发明背景

发明领域

本发明涉及无接触玻璃板稳定化装置，在玻璃制造系统中按照熔融法 (fusion process)制造玻璃板时，该装置在不与玻璃板直接接触的条件下减小玻 璃板的平移(偏转)运动、旋转运动，或者同时减少其平移和旋转运动。应当注意 所述无接触玻璃板稳定化装置也可用于其它的用途，例如用于测量系统或检查 系统。

相关领域描述

康宁股份有限公司(Corning Incorporated)开发出了一种被称为熔融法的方 法(例如下拉法)，用来形成可用于平板显示器之类的各种器件中的高质量玻璃 板。熔融法是优选的用来制造用于平板显示器的玻璃板的技术，这是由于通过 这种方法制造的玻璃板与其它方法制造的玻璃板相比，具有优异的平整度和光 滑度。在美国专利第3,338,696号和第3,682,609号中描述了这种熔融法，这些专 利的内容参考结合入本文中。

在熔融法中，使用熔融拉制机(FDM)形成玻璃板，然后在两个辊之间牵拉 该玻璃板，将玻璃板拉伸至所需的厚度。然后使用移动切割台设备(traveling anvil machine)(TAM)将玻璃板切割成较小的玻璃板，输送给消费者。已经发现 玻璃板在FDM和TAM之间的运动是导致玻璃板产生应力(翘曲)的原因。还发现 玻璃板还会由于在被TAM切割时发生运动而进一步受到应力。每当玻璃板受到 应力时都会产生一些问题。例如，受应力的玻璃板会产生超过2微米的扭曲，这 是消费者所不希望出现的情况。再例如，大块的玻璃板会受到应力而不发生扭 曲，但是当其切割成较小的玻璃板时发生扭曲。

因此，如康宁股份有限公司这样的玻璃板制造商已经进行了大量的工作来 开发能够帮助将玻璃板在FDM和TAM之间的运动减至最小、从而减小玻璃板中 产生问题的应力。众所周知不能使用与玻璃板的原始表面相接触的机械装置， 这是由于与玻璃板的直接接触会损坏玻璃板。因此，人们需要在不接触玻璃板 的原始表面的条件下防止玻璃板运动的装置。本发明的无接触玻璃板稳定化装 置满足了这种需求以及其它的需求。

发明简述

本发明包括有助于将玻璃板的运动减至最小的无接触玻璃板稳定化装置 和方法。在优选的实施方式中，所述无接触玻璃板稳定化装置能够在实际上不 与玻璃板直接接触的条件下减小玻璃板的平移运动和/或旋转运动。在所述无接 触玻璃板稳定化装置的一个优选应用中，所述玻璃板是在采用熔融拉制法的玻 璃制造系统中制造的。本文中描述了无接触玻璃板稳定化装置的一些不同的实 施方式。

附图简述

结合附图阅读以下详述可以更完整地理解本发明，在附图中：

图1是装有根据本发明设计的无接触玻璃板稳定化装置的示例性玻璃制造 系统的方框图；

图2A-2Q是与无接触玻璃板稳定化装置的第一实施方式有关的几张图，该 装置使用浮动卡盘将玻璃板在图1所示的FDM和TAM之间的运动减至最小；

图3A-3C是与所述无接触玻璃板稳定化装置的第二实施方式有关的几张 图，该装置使用一个或多个空气喷嘴将玻璃板在图1所示的FDM和TAM之间的 运动减至最小；

图4是与无接触玻璃板稳定化装置的第三实施方式有关的方框图，该装置 使用一个或多个空气轴承将玻璃板在图1所示的FDM和TAM之间的运动减至最 小；

图5A-5I是与无接触玻璃板稳定化装置的第四实施方式有关的几张图，该 装置使用一个或多个气垫/空气垫将玻璃板在图1所示的FDM和TAM之间的运 动减至最小；

图6是无接触玻璃板稳定化装置的第五实施方式的方框图，该装置使用一 个或多个电晕充电器件将玻璃板在图1所示的FDM和TAM之间的运动减至最 小；

图7是无接触玻璃板稳定化装置的第六实施方式的方框图，该装置使用感 应静电稳定器将玻璃板在图1所示的FDM和TAM之间的运动减至最小；

图8是无接触玻璃板稳定化装置的第七实施方式的方框图，该装置使用至 少一块板(plate)/进气阀将玻璃板在图1所示的FDM和TAM之间的运动减至最 小；

图9是无接触玻璃板稳定化装置的第八实施方式的方框图，该装置使用一 个或多个可移动的板将玻璃板在图1所示的FDM和TAM之间的运动减至最小；

图10是无接触玻璃板稳定化装置的第九实施方式的方框图，该装置使用热 控板将玻璃板在图1所示的FDM和TAM之间的运动减至最小；

图11是使用图1所示的本发明无接触玻璃板稳定化装置制造玻璃板的优选 方法的基本步骤的流程图。

附图详述

参见图1-11，图中显示了根据本发明的无接触玻璃板稳定化装置102的一 些实施方式以及使用所述无接触玻璃板稳定化装置102制造玻璃板105的方法 1100。尽管在下文的描述中，被称为稳定化装置102的无接触玻璃板稳定化装 置102是用于使用熔融法制造玻璃板105的玻璃制造系统100中的，但是应当理 解该稳定化装置102可用于任何类型的对熔融玻璃进行拉制以制备玻璃板105 的玻璃制造系统。还应当理解所述无接触玻璃板稳定化装置还可用于其它的用 途，例如测量系统和检查系统。因此，本发明的稳定化装置102和方法1100应 不限于此。

参见图1，图中显示了使用熔融法制造玻璃板105的示例性玻璃制造系统 100的示意图。该玻璃制造系统100包括熔化容器110、澄清容器115、混合容器 120(如，搅拌室120)、输送容器125(如，圆筒(bowl)125)、熔融拉制设备 (FDM)140a、稳定化装置102和移动切割台设备(traveling anvil machine)(TAM) 150。玻璃批料由箭头112所示引入熔化容器110，并在该容器内熔化形成熔融 玻璃126。澄清容器115(如，澄清管115)具有从熔化容器110接受熔融玻璃126的 高温处理区(此处未示出)，在该容器中除去熔融玻璃126中的气泡。澄清容器115 通过澄清器至搅拌室连接管122与混合容器120(如，搅拌室120)相连。而混合容 器120通过搅拌室至圆筒连接管127与输送容器125相连。输送容器125通过下导 管130输送熔融玻璃126至FDM 140a，该FDM 140a包括进口132、成形容器 135(如，成形槽(isopipe)135)和牵引辊组件140。如图所示，来自下导管130的熔 融玻璃126流入进口132，导入成形容器135(如，成形设备135)。成形容器135包 括接受熔融玻璃126的开口136，该熔融玻璃流入槽137，然后溢流，再沿两侧 138a和138b往下流，然后在称作根部139处熔合在一起。两侧138a和138b在根部 139处熔合，熔融玻璃126的两个溢流壁再结合(如，再熔合)，然后被牵引辊组 件140向下牵拉，形成玻璃板105。所述稳定化装置102帮助防止由于FDM 140a 的牵拉操作，使得位于FDM 140a之内和下面的玻璃板105运动。然后TAM 150 将拉制的玻璃板105切割成各块玻璃板155。稳定化装置102还有助于防止由于 TAM150的切割操作使得位于TAM150上方的玻璃板105运动。下文中参照图 2-10详细描述了所述稳定化装置102的一些不同实施方式。

参见图2A-2Q，这几张图与所述稳定化装置102a的第一实施方式有关，该 装置使用浮动卡盘202(气动机械装置202)来将FDM140a和TAM 150之间玻璃板 105的运动减至最小。如图2A所示，该稳定化装置102a包括供气单元204和浮动 卡盘202，该浮动卡盘位于玻璃板105一面之上，处于FDM 140a和TAM 150之间。 图中还显示该浮动卡盘202还安装在固定支座(static mount)203上。浮动卡盘202 设计成使得来自供气单元204的气体以一定的方式从中经过，从而在玻璃板105 的一面上形成气膜，使得如果玻璃板105运动到距浮动卡盘202的面过远，则浮 动卡盘202所喷射出的气体产生的吸力(伯努利(bernoulli)吸力)会将玻璃板105 拉回到浮动卡盘202。如果玻璃板105运动至过于靠近浮动卡盘202的面，则浮 动卡盘202所喷射出的气体产生的斥力会将玻璃板105推离浮动卡盘202。这种 吸力和斥力的平衡使得浮动卡盘202可以在不接触玻璃板105的条件下将玻璃 板105保持在特定的位置。图2B显示了用试验所获得的图，该图显示了与不使 用稳定化装置102a的玻璃制造系统相比，图2A所示的稳定化装置102a能够以何 种程度将玻璃板105在FDM 140a内的运动减至最小。所述TAM周期表示TAM 150中的刻划轮与玻璃板105之间的接触。每切割一块玻璃板155便是一个周期。 在这些试验中，人工控制从浮动卡盘202喷射出的气体的温度。下文中参照图 2C-2E对这些浮动卡盘202的形状和功能进行更详细的描述。

如图2C-2D所示，图中分别显示了浮动卡盘202的正面透视图和截面侧视 图。浮动卡盘202有供气的孔208和两个排气的孔210a和210b。浮动卡盘202还具 有台阶部分(Iand portion)212、中心部分212b和空腔部分214。实质上，浮动卡 盘202的结构使得当气体流过玻璃板105和浮动卡盘202的台阶部分212的面之 间的小间隙时，其流动较快，提高了动压力ρU²，其中p是气体密度，U是气体 速度。按照伯努利公式P+ρU²＝0，动压力ρU²的提高意味着静压力P下降。 这种静压力P的下降产生负压或真空，浮动卡盘202可以通过该负压或真空实际 上抓住并保持玻璃板105。中心部分212b保持通过孔208引入的加压气体的体 积。该中心部分作为排斥玻璃板106的压力垫。由台阶部分212产生的吸力和由 中心部分212b产生的斥力间的平衡在玻璃板105上产生净作用力。图2E显示了 浮动卡盘202的工作特性曲线，图中+Y轴是斥力，-Y轴是吸引力，X轴是浮动 卡盘202和目标(例如玻璃板105)之间的距离。应理解，浮动卡盘202除了具有图 2C-2D所示的结构外，可以具有其它结构。对浮动卡盘202的一些可能不同结 构的详述可参见美国专利第5,067,762号。该专利的内容参考结合入本文。

如图2F所示，图中显示了所述稳定化装置102a的一个实施方式，其中浮动 卡盘202与气体加热器206相连接，该气体加热器206又与供气单元204(图中未显 示)，气体加热器控制器206b(参见图2G)和自动适应支座(adaptive mount)209相 连。所述自动适应支座209设计成使得浮动卡盘202和气体加热器/气体控制器 206具有三个运动自由度，包括两种转动运动和一种平移运动，因此浮动卡盘 202可以自对准，保持与玻璃板105(图中未显示)平行。所述自动适应支座209包 括由矩形框架211形成的万向支架，该支架安装在两个八边形框架213a和213b 上，这两个八边形框架可以相对旋转，使得浮动卡盘202可以绕两个轴转动。 为了能作到这一点，外部的八边形框架213a通过枢轴安装在矩形框架211的两 侧214a和214b上。内部的八边形框架213b通过枢轴安装在外部八边形框架213a 的两侧216a和216b上。所述自动适应支架209还包括气缸218(空气阻尼器218)， 该汽缸218与直线滑动装置220相连，该滑动装置使得矩形框架211、两个八边 形框架213a和213b、气体加热器206和浮动卡盘202沿一维平移方向移动。所述 空气阻尼器218限制着沿这一维平移方向的运动。在操作中，自动适应支架209 使得浮动卡盘202能够以一种方式与玻璃板105自对准，从而将浮动卡盘202与 玻璃板105相接触的可能性减至最小。应当注意这里所述的概念可以在许多不 同的实施方式中实现。下面描述自动适应支架209的一些不同的可能的操作方 式和/或实施方式。

●由于具有所有三个自由度(两个转动，一个平移)，浮动卡盘202可以与玻 璃板105自对准，使浮动卡盘202施加到玻璃板105上的作用力最大，同时将浮 动卡盘202与玻璃板105相接触的风险减至最小。还使得玻璃板可以运动到能量 最低的位置，即玻璃板105必然达到的位置。尽管是低摩擦运动，但是这种结构 减小了玻璃板105的偏转，这是由于其很大的惯性造成的。由于玻璃板105的运 动是周期性的，很多运动是由于脉冲性扰动造成的，保持在玻璃板105上的浮 动卡盘202和自动适应支架209的惯性减小了玻璃板105的总体运动范围。汽缸 218也有助于这一点。

●两个转动自由度，不能发生平移-仍能使得浮动卡盘202保持与玻璃板 105平行和保持玻璃板105。这种方式有助于减小玻璃板105中的应力，这是由 于成形区域内的玻璃板105运动少得多。

●在多个浮动卡盘202(每个卡盘可具有独立的悬架)与玻璃板105的一面相 接合时，使用全部的三个自由度。通过这种方式，常规的步骤将使一个浮动卡 盘202与玻璃板105相接合，然后将另一个浮动卡盘202接合在玻璃板104上，依 此类推。应当注意可以将一个或多个浮动卡盘202置于玻璃板105的另一面上。 对于本文所述的稳定化装置102a的其它实施方式也是如此。这使得与玻璃板105 的初始接合对玻璃板105的扰动最小。一旦所需数量的浮动卡盘202已经接合， 可以通过对各轴的运动进行阻尼减震或者锁定在原位而限制这些轴的运动，以 便在稳定操作过程中减小玻璃板的运动。

●在使用所有的自由度进行初始接合之后，可通过使各个浮动卡盘202运动 至所需的位置来规定玻璃板105的形状，然后将平移轴锁定在固定的位置。还可 通过锁定转动轴进一步确定玻璃板105的位置。

图2G显示了与图2F所示的气体加热器/气体控制器206的优选实施方式有 关的不同部件。应当注意气体加热器的控制器应安装在与气体加热器本身相分 隔的区域，并通过各种方式与之相连，所述方式包括接线、射频无线连接或红 外(IR)无线通信。如图所示，气体加热器/气体控制器206控制对供气单元204所 喷射出的气体进行加热，使得从浮动卡盘202发向玻璃板105的加热气体(见标号 “a”和“b”)的温度基本与玻璃板105的温度相同。为了做到这一点，气体加 热器/气体控制器206可以使用多个传感器222a，222b，222c，222d和222e中的一 部分或全部来分别测量和控制气体加热器206a、左部排气“a”″、右部排气“b”、 浮动卡盘202和玻璃板105的温度。加热器控制器206b对这些温度中的一部分或 全部进行分析，控制加热器供电单元224提供用来对气体加热器206a中的气体进 行加热的能量(电力)。应当理解可以将气体加热器/气体控制器206或类似的装置 安装用于任意的如图2A-2Q所示的稳定化装置102a中。图2H-2J显示了用试验获 得的三个图，图中显示了与图2F-2G所示类似的稳定化装置102a能够以何种程 度将FDM 140a和TAM 150之间玻璃板105的运动减至最小。应当注意图2H的图 是在不使用所述稳定化装置102a的试验中得到的。图2J的图是使用稳定化装置 102a得到的，该装置102a使用两个浮动卡盘202，这两个卡盘位于玻璃板105同 一侧的1/3和2/3宽度处(图中未显示)。

如图2K所示，图中显示了稳定化装置102a的另一个实施方式，其中浮动卡 盘202用弹簧/阻尼器系统226支承而不是由固定支座203(见图2A)或自动适应支 架209(见图2F)支承。所述弹簧/阻尼器系统226包括弹簧226a，该弹簧226a的一 端与浮动卡盘202连接，另一端与固定支座228连接。另外，弹簧/阻尼器系统226 包括阻尼器226b(减震器226b)，该阻尼器226b具有与固定支座228相连接的固定 部分230a和与浮动卡盘202相连的可移动部分230b。在操作中，弹簧/阻尼器系 统226有助于使玻璃板105的运动减弱而不是像图2A的实施方式所示那样“限 制”玻璃板105的运动。应当理解这种稳定化装置102还可结合图2G所示的气体 加热器/气体控制器206，所述加热器/气体控制器206还可连接在弹簧/阻尼器系 统226和浮动卡盘202之间。或者，气体加热器206可以直接安装在固定支座228 上，通过与浮动卡盘202挠性连接而不改变其功能。还应当理解为了避免重复， 由于在上面图1和2A中已经描述，在下文中不再对与稳定化装置102a有关的不 同部件，例如FDM 140、TAM 150和供气单元204进行描述。

如图2L所示，图中显示了稳定化装置102a的另一实施方式，其中浮动卡盘 202和气体加热器/气体控制器206通过挠性联接装置230支承。挠性联接装置230 使得浮动卡盘202和气体加热器/气体控制器206能具有两个运动轴。所述浮动卡 盘202和气体加热器/气体控制器206还可与汽缸/阻尼器218和直线滑动装置220 相连，它们可以使浮动卡盘202和气体加热器/气体控制器206沿一维平移方向移 动(见图2H)。所述挠性联接装置230还可具有与供气单元204相连的孔232a(见图 2A)。或者，供气单元204可与联接装置/孔232b相连。

如图2M所示，图中显示了所述稳定化装置102a的另一个实施方式，其中浮 动卡盘202和气体加热器/气体控制器206由球形接头234所支承。所述球形接头 234支承在具有一个或多个真空/空气端口238(图中显示两个)的两部分式壳体 236(图中仅显示壳体236的一半)内。所述真空/空气端口238与供气装置(图中未 显示)相连，该供气装置为球形接头234的球形部分240提供空气轴承，使得浮动 卡盘202和气体加热器/气体控制器206能具有两个运动轴。如果供气装置(未显 示)在壳体236内施加真空的话，球形接头234还可锁定在原位。所述球形接头壳 体236还可与汽缸/阻尼器218和直线滑动装置220相连，它们使得浮动卡盘202 和气体加热器/气体控制器206沿一维平移方向移动(见图2F)。这为浮动卡盘202 和气体加热器206的运动增加了一个平移轴。

如图2N所示，图中显示了稳定化装置102a的另一实施方式，其中所述浮动 卡盘202a是被空气轴承球形接头242支承的。所述空气轴承球形接头242具有支 承在浮动卡盘202a内的圆形部分244和支承在滑动轴承248内的细长部分246。所 述空气轴承球形接头242设计成使得空气/气体可从中流过，使得浮动卡盘202a 能具有两个运动轴。所述球形部分244可位于浮动卡盘202a的质心处。所述滑动 轴承248设计成使得浮动卡盘202a和空气轴承球形接头242能够平移运动。应当 理解空气轴承球形接头242可与气体加热器/气体控制器206相连，从而将气体输 送到浮动卡盘202a。

如图2O-2P所示，图中分别显示了稳定化装置102a的另一实施方式的俯视 图和侧视图，其中所述浮动卡盘202与气体加热器/气体控制器206相连接，所述 气体加热器/气体控制器206再与供气单元204(图中未显示)和可移动支架250相 连接。所述可移动支架250设计成使得浮动卡盘202和气体加热器/气体控制器 206能具有三个运动自由度，包括两个转动运动和一个平移运动。通过这种方 式，浮动卡盘202可以自对准，保持与玻璃板105(未显示)平行。如图所示，可移 动支架250具有万向支架环252，该万向支架环252安装在万向支架臂254上，所 述万向支架臂254围绕在气体加热器/气体控制器206两侧。所述万向支架臂254 本身被四个支承臂256支承。各支承臂256与悬挂架连接装置258相连接。所述 万向支架臂254的一端还与减震器/精密调位器260(例如弹簧限制器260)相连。所 述可移动支架250还具有空气/气体输送管线262。应当注意整个可移动支架 250(包括其壳体264(其具有一些绝缘材料266)在内)可以安装在轨道上，以便大 体上移入和移出与玻璃板105(未显示)相接合的位置。

如图2Q所示，图中显示了稳定化装置102a的另一实施方式，其中使用主动 控制系统268控制来自供气单元204的气体的流量。所述主动控制系统268包括 控制单元270，该控制单元270与玻璃板运动传感器272互相作用并接收来自该 玻璃板运动传感器272的信号，根据这些信号控制供气单元204的操作，以控制 由浮动卡盘202喷射的气体的流量。具体来说，所述控制单元270确定浮动卡盘 202所需喷射的气体的流量，以帮助稳定玻璃板105/防止玻璃板105运动。尽管 图中显示浮动卡盘202与固定支座203相连(见图2A)，但是应当理解浮动卡盘202 可与任意一种上图所示的支架(例如可移动支架250，自动适应支架209，弹簧/ 阻尼器支架226)相连。还应理解所述主动控制系统268可以结合在图2A-2Q所示 的任意稳定化装置102a中。另外，还应当理解稳定化装置102a，102b，102c，102d 的任意实施方式可位于FDM 140a之内。

参见图3A-3C，这几张图与无接触玻璃板稳定化装置102b的第二实施方式 有关，该装置使用了多个空气喷嘴302将玻璃板105在FDM 140a和TAM 150之间 的运动减至最小。如图3A所示，稳定化装置102b包括两个空气喷嘴302，供气单 元304，玻璃板运动传感器306和控制单元308。在操作中，控制单元308与玻璃 板运动传感器306相互作用，从玻璃板运动传感器306接收信号，根据这些信号 控制供气单元304的操作，使得空气喷嘴302喷射适量的气体。具体来说，控制 单元308与玻璃板运动传感器306相互作用，确定空气喷嘴302所需喷射的气体 的流量，以帮助稳定玻璃板105/防止玻璃板105运动。所述空气喷嘴302通过气 体施加在玻璃板105上的动能影响玻璃板105的运动。气体的动能与ρU²成比例， 其中ρ是气体的密度，U是气体的速度。有时将ρU²的数值称为“动压力”。 尽管图中显示一个空气喷嘴302位于玻璃板105的每一侧附近，并置于FDM 140a 和TAM 150之间，但是应当理解多个空气喷嘴302可位于玻璃板105的每一侧附 近，并置于FDM 140a和TAM 150之间。还应当理解所述稳定化装置102b可装有 目的上与图2G所示类似的气体加热器/气体控制器。

如图3B所示，图中显示了所述稳定化装置102b的另一实施方式，所述控制 单元308与供气和加热器装置310相互作用，以控制从多个空气喷嘴302(图中仅 显示四个)喷射的气流的流量和/或温度。如上所述，所述控制单元308与玻璃板 运动传感器306相互作用并决定空气喷嘴302所需喷射的气体的流量以帮助稳 定/防止玻璃板105运动。在图3B所示的结构中，空气喷嘴302仅位于玻璃板105 的一侧，但是应当理解控制单元308可以仅当玻璃板朝向空气喷嘴302运动时需 要气流。另外，所述控制单元308与温度传感器305相互作用，控制从空气喷嘴 302喷射的气体的温度。通过控制空气喷嘴302喷射的气流的温度，可以控制玻 璃板105的形状。这种温度控制会是很重要的，这是由于如果玻璃板105温度不 均匀，其可能发生翘曲。具体来说，如果玻璃板105在冷却至退火温度之前在 FDM140a中时，玻璃板105是翘曲的，然后，当玻璃板105处于室温时，它通常 既会翘曲又会有应力，因此当修整或切割玻璃片时，会发生不希望出现的形变。 因此，可通过空气喷嘴302喷射的气流的温度控制玻璃板105的温度，从而当玻 璃板通过FDM 140a内的固定区(玻璃板形状“冻结”的区域)时使玻璃板为平的， 而且随后任意的弯曲或翘曲仅为暂时的。尽管图中显示空气喷嘴302位于玻璃 板105的一侧，并置于FDM 140a和TAM 150之间，但是应当理解空气喷嘴302可 置于FDM 140a之内。还应理解稳定化装置102b可使用位于玻璃板105一侧或两 侧上的一个或多个空气喷嘴302。还应理解可以在任意图3A-3C所示的玻璃板稳 定化系统102b中结合入用来控制玻璃板105温度的子系统，所述子系统包括温 度传感器305、控制单元308、以及供气和加热器单元310。

如图3C所示，图中显示了稳定化装置102b的另一实施方式，其中空气喷嘴 302由弹簧/阻尼器系统312所支承。如上所述，稳定化装置102b包括多个空气喷 嘴302(图中仅显示位于玻璃板105同一侧的5个空气喷嘴302)，供气单元304，玻 璃板运动传感器306和控制单元308。所述弹簧/阻尼器系统312包括弹簧314a， 该弹簧314a一端与空气喷嘴302相连，另一端与固定支座316相连。另外，所述 弹簧/阻尼器系统312包括阻尼器314b(减震器314b)，该阻尼器314b具有安装在固 定支座316上的固定部分318a和安装在空气喷嘴302上的可移动部分318b。在操 作中，弹簧/阻尼器系统312有助于使玻璃板105的运动减弱而不是“限制”玻璃 板105的运动。在此结构中，控制单元308可以根据玻璃板105的位置和运动静态 控制或动态控制空气喷嘴302喷射的气流的速度，这样气体作用力与玻璃板的 运动有不同相位，这种不同相位可以减弱玻璃板105的运动。所述弹簧/阻尼器 系统312可以根据需要再减弱玻璃板105的运动。应当理解该稳定化装置102b可 以结合与图2G所示相类似的气体加热器/气体控制器。还应理解可将各个空气 喷嘴302安装在其各自独立的弹簧/阻尼器系统312上，多弹簧/阻尼器系统312上 的空气喷嘴302可以置于玻璃板105的两个面上。

参见图4，图中显示了无接触玻璃板稳定化装置102c的第三实施方式，该装 置102c使用了多个空气轴承402将玻璃板105在FDM 140a和TAM 150之间的运 动减至最小。如图4所示，所述稳定化装置102c包括两个空气轴承402，供气单 元404，玻璃板运动传感器406和控制单元408。在操作中，控制单元408与玻璃 板运动传感器406相互作用，从玻璃板运动传感器406接收信号，根据这些信号 控制供气单元404的操作，因此空气轴承402喷射适量的气体。具体来说，控制 单元408与玻璃板运动传感器406相互作用，确定空气轴承402所需喷射的气体 的流量，以帮助稳定/防止玻璃板105运动。空气轴承402通过在玻璃板105和每 个空气轴承402之间的小间隙h内产生“润滑压力”而起作用。在此实施方式， 玻璃板105上的压力取决于气体的粘度μ和间隙的尺寸h，以及产生的与成 正比例的润滑压力。尽管图中显示一个空气轴承402位于玻璃板105的每一侧附 近，并设置在FDM 140a和TAM 150之间，应当理解多个空气轴承402可位于玻 璃板105的每一侧附近，并置于FDM 140a和TAM 150之间。还应理解稳定化装 置102c可以结合与图2I所示类似的气体加热器/气体控制器。应当理解玻璃板稳 定化装置102c可以在不使用玻璃板运动传感器406和控制单元408的情况下以被 动方式操作，只要调节供气单元404以提供正确的气体流量和气体压力即可。

参见图5A-5I，这几张图与所述稳定化装置102d的第四实施方式有关，该装 置102d使用多个气垫/空气垫502将玻璃板105在FDM 140a和TAM 150之间的运 动减至最小。如图5A所示，稳定化装置102d包括两个气垫/空气垫502，供气单 元504，玻璃板运动传感器506和控制单元508。在操作中，控制单元508与玻璃 板运动传感器506相互作用，从玻璃板运动传感器506接收信号，根据这些信号 控制供气单元504的操作，因此气垫/空气垫502能喷射适量的气体。具体来说， 控制单元508与玻璃板运动传感器506相互作用，确定各气垫/空气垫502所需喷 射的气体的流量，以帮助稳定/防止玻璃板105运动。所述气垫/空气垫502通过 在空腔内产生按压玻璃板105的“静压力”而起作用。作用在玻璃板105上的作 用力不是由进入该空腔503的气体的碰撞或者玻璃板105边缘周围的润滑作用 力产生的，而是由空腔503内的静压力产生的。总作用力等于静压力P乘以所述 空腔503与玻璃板105相接触的面积。尽管图中显示了一个气垫/空气垫502位于 玻璃板105各面附近、并置于FDM 140和TAM 150之间，应当理解一个或多个气 垫/空气垫502可位于玻璃板105的一个或多个面附近。还应理解所述稳定化装置 102d可以结合与图2I所示类似的气体加热器/气体控制器。

图5B-5I显示了可用于稳定化装置102d的气垫/空气垫502的一些示例性的 结构。相对的气垫/空气垫502的设计使得它们可以将玻璃板105保持在它们之间 的气膜的中央。如图5I显示了三张示意图“a-c”，其中多个气垫/空气垫502被 置于玻璃板105的两侧上。每个气垫/空气垫502可以贴着档块(图中未显示)在固 定的位置固定玻璃板105，因此如果来自玻璃板105的作用力超过所需的力，使 得玻璃板105在气垫/空气垫502上刮擦时，所述气垫/空气垫502可运动离开玻璃 板105。如图5I的示意图“b”所示，当玻璃板运动离开中央时，来自最靠近的 气垫/空气垫502(右侧)的空气压力增大，同时来自相对的气垫/空气垫502(左侧) 的空气压力减小，造成作用力不平衡，会使得玻璃板105返回图5I的示意图“a” 所示的中央位置。当玻璃板105如图5I的示意图“a”所示位于中央时，则玻璃 板105与气垫/空气垫502边缘之间的间隙是恒定的。如果对两侧的供气压力是恒 定的，则通过此节流的空气压降会是相同的。因此杯体(cup)503中的空气压力 会是相等的，这将使得作用在玻璃板105两侧的作用力是相等的。从图5I的示意 图“c”可以看出，如果P1大于P2、且P8大于P7，从而产生会使玻璃板105旋转 返回中央位置的力矩，可以阻挡玻璃板105发生旋转运动。尽管所述气垫/空气 垫502具有杯状结构，但是应当注意其它的结构也可以类似方式起作用。应当 理解在美国专利第3332759号中更详细地描述了图5D中所述的气垫/空气垫502， 再在美国专利第3293015号中更详细描述了图5E-5H所示的气垫/空气垫502。这 两个专利的内容参考结合入本文。

参见图6，所示图为无接触玻璃板稳定化装置102e的第五实施方式，该装置 使用一个或多个电晕充电器件602和可带电板604将玻璃板105在FDM 140a和 TAM 150之间的运动减至最小。如图6所示，所述稳定化装置102e包括两个电晕 充电器件602，两块可带电板604，玻璃板运动传感器606和控制单元608。在操 作中，控制单元608与玻璃板运动传感器606相互作用，从玻璃板运动传感器606 接收信号，并根据所述信号控制电晕充电器件602和/或可带电板604的操作。具 体来说，控制单元608与玻璃板运动传感器606相互作用，控制由电晕充电器件 602发射并沉积在玻璃板105上的电荷和/或所述可带电板604上的电荷和/或所 述可带电板604的位置，以帮助稳定/防止玻璃板105运动。具体来说，所述电晕 充电器件602直接对玻璃板105施加静电荷。在使玻璃板105带电荷之后，可以通 过可带电板604(例如金属板604)引导玻璃板105，所述可带电板604的电荷和/或 位置是通过控制单元608控制的。例如，所述玻璃板105可以带负电荷，并在带 负电荷的板604之间进行引导，当玻璃板105过于靠近所述带电板604中的任一 块时，这带负电板604会排斥玻璃板105。尽管图中显示两个电晕充电器件602 和两块可带电板604位于玻璃板105的两个相对面上、并设置在FDM 140a和 TAM 150之间，但是应当理解电晕充电器件602和可带电板604可置于FDM 140a之内。还应理解所述稳定化装置102e还可使用位于所述玻璃板105一面或两 面上的一个或多个电晕充电器件602以及一块或多块可带电板604。

参见图7，所示图为无接触玻璃板稳定化装置102f的第六实施方式，该装置 102f使用感应静电稳定器(IES)702将玻璃板105在FDM 140a和TAM 150之间的 运动减至最小。如图7所示，所述稳定化装置102f包括IES 702，玻璃板运动传感 器706和控制单元708。所述IES 702包括可带电板704，该可带电板704具有一个 或多个可以以不同的强度和极性带电的区域。在操作中，所述控制单元708与玻 璃板运动传感器706相互作用，从玻璃板运动传感器706接收信号，根据这些信 号控制IES 702。具体来说，所述控制单元708与玻璃板运动传感器706相互作 用，控制玻璃板105中被IES 702感应产生的静电荷的大小，以帮助稳定/防止玻 璃板105运动。具体来说，如果带电板704靠近玻璃板105，实际上带电板704会 诱导玻璃板105中的电子运动，这样会使玻璃板105的表面上具有电荷。即使玻 璃板105是电介质而且导电性极差，当带电板704靠近其表面时，也会对其产生 作用。通过使用具有正电荷和负电荷交替区域的带电板704，可以在玻璃板105 上产生感应的静电荷，从而可以对玻璃板105施加作用力而稳定玻璃板105。对 于感应静电稳定器的更详细的描述可参见以下文献：

Ju Jin和Toshiro Higuchi，“直接静电悬浮和推进(Direct Electrostatic Levitation and Propulsion)”，IEEE Transactions on Industrial Electronics，1997年4 月，第44卷，第2期，第234-239页。

Jong Up Jeon和Toshiro Higuchi，“电介质静电悬浮(Electrostatic Suspension of Dielectrics)”，IEEE Transactions on Industrial Electronics，1998年12月，第45 卷，第6期，第938-946页。

这些文献的内容参考结合入本文中。

参见图8，所示图为无接触玻璃板稳定化装置102g的第七实施方式，该装置 102g使用至少一个(图中显示两个)具有进气阀803的壁802，将玻璃板105在FDM 140a和TAM 150之间的运动减至最小。如图8所示，所述稳定化装置102g包括两 个壁802，两个进气阀803，玻璃板运动传感器804和控制单元806。在操作中，控 制单元806与玻璃板运动传感器804相互作用，从玻璃板运动传感器804接收信 号，并根据该信号控制进气阀803，以帮助稳定/防止玻璃板105运动。具体来说， 控制单元806与玻璃板运动传感器804相互作用，控制位于壁802(例如低渗透性 壁802)底部的进气阀803，以增大或减小玻璃板105和进气阀803之间的开口的尺 寸。这些开口的尺寸通过烟囱效应影响通入FDM140a中的空气的量，这又会以 一定方式影响玻璃板两侧的相对压力，如果对其加以控制，可有助于稳定/防 止玻璃板105运动。尽管图中显示每个壁具有各自的进气阀802，但是应当理解 壁802中可能仅有一个需要进气阀803。还应理解控制单元806还可控制各板802 相对于玻璃板105的位置，如果需要的话，甚至可以转动所述板802，以帮助稳 定/防止玻璃板105运动。

参见图9，所示图为无接触玻璃板稳定化装置102h的第八实施方式，该装置 102h使用一块或多块可运动板902(图中显示两块)将玻璃板105在FDM 140a和 TAM 150之间的运动减至最小。如图9所示，稳定化装置102h包括两块可运动板 902，玻璃板运动传感器904和控制单元906。在操作中，控制单元906与玻璃板 运动传感器904相互作用，从玻璃板运动传感器904接收信号，根据这些信号控 制所述可运动板902相对于玻璃板运动的运动，以帮助稳定玻璃板105/将玻璃板 105的运动减至最小。具体来说，控制单元906与玻璃板运动传感器904相互作 用，动态控制可运动板902的位置和运动，使得可运动板902施加到玻璃板105 上的作用力与玻璃板105的运动“不同相”，以减弱玻璃板105的运动。由于各 可运动板902与玻璃板105之间的间隙很小，当可运动板902运动时会产生真空 或压力，因此可以减小玻璃板105的运动。尽管图中显示玻璃板105的每一侧具 有一块可运动板902，但是应当理解可能在玻璃板105一侧只需要一块可运动板 902。还应理解所述可运动板902可位于FDM 140a内。

参见图10，所示图为无接触玻璃板稳定化装置102i的第九实施方式，该装 置102i使用一块或多块热控板1002将玻璃板105在FDM 140a和TAM 150之间的 运动减至最小。如图10所示，稳定化装置102i包括两块热控板1002，玻璃板运动 传感器1004和控制单元1006。在操作中，控制单元1006与玻璃板运动传感器 1004相互作用，从玻璃板运动传感器1004接收信号，根据这些信号控制热控板 1002的温度T(x，y)，以帮助稳定玻璃板105的位置。还应理解稳定化装置102i还 可用来影响玻璃板105的形状或弯曲(bow)。

参见图11，图中显示了使用任意一种上述无接触玻璃板稳定化装置102制 造玻璃板的优选方法1100的基本步骤的流程图。首先是步骤1102，使用玻璃制 造系统1100熔融批料，处理这些熔融的批料，形成玻璃板105，然后将该玻璃 板105输送到FDM 140(见图1)。在步骤1104，在FDM140a中的拉制辊组件140的 两个辊之间对玻璃板105进行拉制(见图1)。在步骤1106中，使用稳定化装置102， 在不与玻璃板105直接接触的条件下，通过减小玻璃板105的平移运动和/或旋转 运动，使FDM140a输出的玻璃板105稳定。然后在步骤1108中，通过TAM 150 对稳定的玻璃板105进行切割(见图1)。应当理解所述稳定化装置102还可用来在 TAM 150控制切割玻璃板105时防止玻璃板105运动。还应理解用于步骤1106所 用的任意稳定化装置可以部分或完全置于FDM 140a之内以及置于FDM 140a下 面。

通过上文，本领域技术人员可以很容易地理解，所述稳定化装置102用来 在拉制过程中使玻璃板105稳定，以保持更稳定的制造过程。本领域技术人员 还应理解，理想的无接触玻璃板稳定化法是稳定的被动方法，该方法能够在玻 璃板105移位时必然产生回复力，将玻璃板移回目标位置。然而，可能需要使用 主动控制法，在此方法中监控玻璃板105的位置，根据测量结果调节稳定化装置 102中的设定点。在这些方法中，尽管图中显示和本文描述仅使用这些传感器中 的一个，但是可能需要使用一个以上的玻璃板运动传感器。

应当注意本发明的无接触稳定化装置的优点之一是减少了玻璃板在FDM 中部和上部的运动，这导致制得的切割玻璃板形状更为一致、应力更小更稳定。 另外，还应理解本发明的无接触稳定化装置的另一个优点是能够在对玻璃板进 行刻划和取出时减小玻璃板的运动。这种减小的运动通过能使划线更一致，折 断过程中的裂纹扩展更一致，玻璃板破损更少，而使玻璃板分离过程中的刻划 步骤和随后步骤的实施得更好。

应当注意尽管在上述示例性情况中，所述无接触稳定化装置102是位于 FDM 140a和TAM 150之间的，但是该装置102还可位于FDM 140a之内，位于拉 制辊组件140上方或下方，只要玻璃板105的弹性已经在材料性质的弹性范围之 内即可。还应注意所述无接触稳定化装置102可用于任意的需要将玻璃板运动 减至最小(因而玻璃板的安置范围最小)的应用。另外，可使用无接触稳定化装置 102改变玻璃板105的形状，例如将多个浮动卡盘202沿玻璃板105宽度放置，以 减小在TAM 150处跨越玻璃板105的侧向弯曲。所述多个浮动卡盘202可各自具 有独立的悬浮。

尽管在上面的详述中已经结合附图说明了本发明的一些实施方式，但是应 理解本发明不限于所揭示的实施方式，可以在不偏离所附权利要求书所限定的 本发明精神的前提下对其进行许多重新配置、改变和替代。