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精整玻璃板的方法和系统

阅读：1017发布：2020-08-16

专利汇可以提供精整玻璃板的方法和系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及精整玻璃板的方法和系统，提供了一种玻璃板精整的方法，包括形成叠层，该叠层包括未精整的玻璃板和隔垫的交替层。该叠层使得任何两块相邻的未精整的玻璃板之间没有物理接触，并且隔垫的外边缘相对于未精整的玻璃板的外边缘是凹进的。通过将未精整的玻璃板和隔垫夹紧在一起使得叠层紧固，然后在工作表面上支撑叠层。在工作表面上支撑叠层的同时对叠层的未精整的玻璃板进行精整。在精整后，叠层包括经精整的玻璃板和隔垫的交替层。，下面是精整玻璃板的方法和系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种玻璃板精整的方法，包括：
形成叠层，该叠层包括未精整的玻璃板和隔垫的交替层，该叠层使得任何两块相邻的未精整的玻璃板之间没有物理接触，并且隔垫的外边缘相对于未精整的玻璃板的外边缘是凹进的；
通过将未精整的玻璃板和隔垫夹紧在一起使得叠层紧固；
支撑在工作表面上紧固的叠层；和
在工作表面上支撑叠层的同时对未精整的玻璃板进行精整，其中，在精整后，叠层包括经精整的玻璃板和隔垫的交替层。
2.如权利要求1的方法，其中，所述精整包括从未精整的玻璃板的粗糙边缘除去材料。
3.如权利要求1的方法，其中，所述精整包括同时对未精整的玻璃板的外边缘进行研磨。
4.如权利要求3的方法，其中，所述精整还包括同时对未精整的玻璃板的外边缘进行抛光。
5.如权利要求1-3中任一项所述的方法，该方法还包括在精整前或期间在未精整的玻璃板中形成孔，该孔由内边缘界定，其中，所述精整包括同时对内边缘进行抛光。
6.如权利要求1-3中任一项所述的方法，该方法还包括在精整前或期间在未精整的玻璃板的外边缘中形成开槽。
7.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述紧固包括在对叠层施加磁性夹持力的磁化固定装置中放置叠层。
8.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，进行所述精整，而无需在整个精整过程中改变叠层的层排列。
9.一种加工玻璃板的系统，包括：
多个精整工具，每个精整工具构造用于执行研磨和抛光中的至少一个过程；
能够操作多个精整工具的计算机数控机器；
安装在机器的工作表面上某一位置的可更换的叠层，在该位置通过机器操作的精整工具对该叠层进行精整，该可替换的叠层包括未精整的玻璃板和隔垫的交替层，该可替换的叠层使得相邻的未精整的玻璃板之间没有任何物理接触，并且隔垫的外边缘相对于未精整的玻璃板的外边缘是凹进的；和
用于将未精整的玻璃板和隔垫夹紧在一起的装置。
10.如权利要求9的系统，其中，用于夹紧的装置包括能够对可替换的叠层施加磁性夹持力的磁化固定装置。

说明书全文

精整玻璃板的方法和系统

[0001] 相关申请的交叉参考

[0002] 根据35U.S.C.§119，本申请要求于2012年4月16日提交的美国临时申请61/624584的优先权，在此通过参考，其全部内容加以引用。

[0003] 发明背景

[0004] 本发明涉及精整玻璃板的方法

[0005] 玻璃板可能具有粗糙的边缘，其在玻璃板用做目标应用前必须进行精整。通常，精整是研磨和抛光的结合以从粗糙边缘去除材料，从而使粗糙边缘平滑。在某些情况下，精整可能包精研。一般的精整方案包括研磨玻璃板的粗糙外边缘，一次加工一块玻璃板，接着抛光玻璃板的粗糙内边缘，也是一次加工一块玻璃板。在这一对于每块玻璃板的最初外边缘研磨和内边缘抛光后，玻璃板以物理接触方式叠加在一起。然后，对层叠的玻璃板的外边缘一起进行抛光处理。最后，分开玻璃板。通过这种精整方案的产量较低。

[0006] 发明概述

[0007] 在本发明的一个方面，精整玻璃板的方法包括形成叠层，该叠层具有未精整的玻璃板和隔垫的交替层。该叠层中的任何两个相邻的未精整的玻璃板之间没用物理接触。该叠层中的隔垫的外边缘相对于未精整的玻璃板的外边缘是凹进的。该方法包括通过将未精整的玻璃板和隔垫夹紧在一起使叠层紧固。在一个工作表面上支撑该紧固的叠层。该方法包括在工作表面上支撑叠层的同时对叠层的未精整的玻璃板进行精整。精整完成后，该叠层具有已精整过的玻璃板和隔垫的交替层。

[0008] 在一个实施方式中，玻璃板的精整包括从未精整的玻璃板粗糙边缘除去材料。

[0009] 在一个实施方式中，玻璃板的精整包括对未精整的玻璃板的外边缘同时进行研磨。

[0010] 在一个实施方式中，外边缘的研磨包括多个研磨过程，每个研磨过程涉及使用具有预定磨粒粒度的耐磨材料。

[0011] 在一个实施方式中，该预定的磨粒粒度随着每个连续进行的研磨过程而减小。

[0012] 在一个实施方式中，外边缘的研磨包括未精整的玻璃板的外边缘的成形。

[0013] 在一个实施方式中，玻璃板的精整还包括同时对未精整的玻璃板的外边缘进行抛光。

[0014] 在一个实施方式中，玻璃板的抛光包括多个抛光过程。

[0015] 在一个实施方式中，所述方法还包括在精整前或期间在未精整的玻璃板中形成孔，该孔由内边缘界定。

[0016] 在一个实施方式中，玻璃板的精整包括同时对内边缘进行抛光。

[0017] 在一个实施方式中，所述方法还包括在精整之前或期间在未精整的玻璃板的外边缘中形成开槽。

[0018] 在一个实施方式中，叠层的紧固包括在对叠层施加磁夹持力的磁化固定装置中放置叠层。

[0019] 在一个实施方式中，支撑叠层包括将叠层对准工作表面上的工作位置，并将叠层夹紧到工作表面的工作位置上。

[0020] 在一个实施方式中，在整个精整过程中不改变叠层的层排列来进行玻璃板的精整。

[0021] 在一个实施方式中，玻璃板的精整包括使用多个通过计算机数控机器操作的精整工具。

[0022] 在一个实施方式中，玻璃板的精整包括将精整过的玻璃板从隔垫分离。

[0023] 在一个实施方式中，所述方法还包括在将精整过的玻璃板与隔垫分离前，从工作表面移开叠层并将叠层浸渍在液体介质中。

[0024] 在本发明的另一个方面中，精整玻璃板的系统包括多个精整工具，每个精整工具构造用于执行研磨和抛光中的至少一个过程。该系统包括能够操作多个精整工具的计算机数控机器。该系统包括一个安装在机器工作表面上某一位置的可更换的叠层，在该位置通过机器操作的精整工具对该叠层进行精整。该可替换的叠层包括未精整的玻璃板和隔垫的交替层。该可替换的叠层使得任何两个相邻的未精整的玻璃板之间没有任何物理接触。可替换的叠层也使得隔垫的外边缘相对于未精整的玻璃板的外边缘是凹进的。该系统包括用于将未精整的玻璃板和隔垫夹紧在一起的装置。

[0025] 在一个实施方式中，所述系统还包括用于将可替换叠层夹到工作表面的装置。

[0026] 在一个实施方式中，用于将未精整的玻璃板和隔垫夹紧在一起的装置包括能够对可替换叠层施加磁性夹持力的磁化固定装置。

[0027] 在一个实施方式中，隔垫是由一致的材料制成。

[0028] 前面的概述和下面的详细描述对于本发明仅是示例性的，旨在提供对由权利要求限定的本发明性质和特征理解的概述或框架。包括附图用以提供对本发明的进一步理解，并被引入和作为说明书的一部分。附图展示出了本发明的各种实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理和操作。

[0029] 附图简要说明

[0030] 下面是对附图的附图说明。出于清楚简明的目的，附图无需以比例绘制，并以夸大的比例或示意性地展示了附图的某些特征和某些视图。

[0031] 图1是插入隔垫的玻璃板的叠层示意图。

[0032] 图2是在磁化固定装置中夹紧的玻璃板和隔垫的叠层示意图。

[0033] 图3是对叠层中玻璃板外侧粗糙边缘进行同时研磨的示意图。

[0034] 图4是对叠层中玻璃板外侧粗糙边缘进行同时抛光的示意图。

[0035] 图5是对叠层中玻璃板内侧粗糙边缘进行同时抛光的示意图。

[0036] 详细说明

[0037] 在下面的详细描述中，可能提出许多具体细节以提供对本发明实施方式的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员而言，没有部分或全部这些具体细节的本发明实施方式也可以实施。在其他实例中，公知特征或过程可能不会详细描述，以免不必要地混淆本发明。此外，也可以使用类似或相同的附图标记以表明相同或相似的元件。

[0038] 根据本发明的一个实施方式，精整玻璃板的方法包括提供多块未精整的玻璃板。在此，术语“未精整的玻璃板”指的是具有一个或多个需要精整的粗糙边缘的玻璃板。粗糙边缘可包括微米尺度的裂纹和缺口。如果通过光学表面轮廓仪测量，
它的表面粗糙度大于350nm，那么边缘可被认为是粗糙的。每块未精整的玻璃板具有可能是粗糙的、需要精整的外(周)边缘。即使只有部分外边缘是粗糙的，该外边缘也可被认为是粗糙的。在这种情况下，只有其中粗糙部分的外边缘需要精整。每块未精整的玻璃板可以具有一个或多个孔，孔由内(周)边缘界定，内边缘可能是粗糙的，需要进行精整。内边缘和外边缘可以限定出各种形状，例如，矩形，正方形，圆形，椭圆形，这取决于精整过的玻璃板的目标应用。未精整的玻璃板通常是平面的。

[0039] 未精整的玻璃板可能是经强化的玻璃板，即经过化学强化处理的玻璃板，该化学强化处理如离子交换处理，或热强化处理如退火。基于玻璃板的目标应用来选择玻璃板的基本组成，也可进一步基于将应用于玻璃板的强化处理来选择玻璃板的基本组成。例如，需要强化玻璃板并且离子交换处理被用于强化玻璃板时，需要玻璃板的基本组成是可离子交换的。离可子交换的玻璃的特征在于存在小的碱金属或碱土金属离子，其可以交换为较大的碱金属或碱土金属离子。通常，可离子交换的玻璃是碱铝硅酸盐玻璃或碱铝硼硅酸盐玻璃。在美国专利7,666,511(Ellison等，2008年11月20日)，4,483,700(Forker，Jr.等，1984年11月20日)，和美国专利第5,674,790号(Araujo；1997年10月7日)；美国专利申请12/277,573(Dejneka等；2008年11月25日)，12/392,577(Gomez等，2009年2月25日)，12/856,840(Dejneka等；2010年8月10日)，12/858,490(Barefoot等；2010年8月18日)，13/305,271(Boookbinder等；2010年11月28日)和美国临时专利申请
61/503,734(Dejneka等，2011年7月1日)公开了可离子交换的玻璃的具体实例。

[0040] 该方法包括形成叠层，该叠层包括若干由隔垫间隔的未精整的玻璃板。隔垫可由一致的材料制得，从而具有与相邻的未精整的玻璃板形状相符的间隔垫形状。叠层至少有两块未精整的玻璃板。优选地，叠层中有超过两块未精整的玻璃板。在一些实施方式中，叠层中具有至少5块未精整的玻璃板。未精整的玻璃板和隔垫以交替层排列，使得任何两块相邻的未精整的玻璃板之间没有物理接触。

[0041] 为了便于说明，图1示出了包括由隔垫104间隔的未精整的玻璃板102的叠层100。隔垫104的高度可取决于将被应用到玻璃板102的特定的精整工具，如将在下文进一步讨论的。可在叠层100的顶部放置端部隔垫105，以保护最上面的未精整的玻璃板102。
类似地，可在叠层100的底部下方放置端部隔垫107，以保护最底层的未精整的玻璃板102。
隔垫104优选由不会划伤或擦伤未精整的玻璃板102表面的材料制得。例如，隔垫104可由聚合材料如丁基橡胶，硅树脂，聚氨酯，或天然橡胶制得。选择隔垫104使得其尺寸小于未精整的玻璃板102，并以使得在叠层100中未精整玻璃板102的外(周)边缘104a相对于其外边缘102a是凹进的方式叠置。这便于通向未精整的玻璃板102的外边缘102a，以进行外边缘102a的精整。端部隔垫105、107可具有与隔垫104相同的特征。

[0042] 该方法包括通过将未精整的玻璃板102和隔垫104夹紧在一起使得叠层100紧固，从而使得在未精整的玻璃板102和隔垫104之间没有相对运动。也可使用任何合适的方法以使叠层100紧固。优选地，紧固叠层100的方法不干扰未精整的玻璃板102外边缘102a的精整。

[0043] 在一个实施方式中，如图2所示，磁化固定装置200用于将叠层100的玻璃板102和隔垫104夹紧在一起。磁化固定装置200包括由一个或多个磁体制成的盖部件202和由一个或多个磁体构成的底部件204。在一个实施方式中，每个盖部件202和底部件204由一个电磁铁制得。部件202、204可以呈板材的形式。盖部件202置于底部件204上，与底部件204分隔形成的间隙足以容纳叠层100的高度。在磁化器206上安装底部件204。底部件204和磁化器206之间应该有一定的物理接触。然而，在底部件204和磁化器206之间的整个表面接触是没有必要的。当磁化器206接收电流和通电时，在部件202、204附近施加磁场，以将盖部件202拉向底部件204，从而在板材202、204之间夹紧叠层100。施加到叠层100的夹持力与提供给磁化器206的电流成正比。可通过磁化器控制器208调整电流。磁化器206可从商业供应商获得，也可以定制，以在部件202、204之间提供足够的磁场力以夹紧叠层100。

[0044] 除了磁场方式外，也可使用将未精整的玻璃板102和隔垫104夹紧在一起的其他方法。例如，叠层100可在板材间成夹层结构，并可对其中一块板材施加重量以夹紧板材间的叠层100。

[0045] 该方法包括放置叠层100以在工作表面，如计算机数控(“CNC”)机器的工作表面上将其紧固(夹紧)。图3示出了CNC机器315工作表面300上的叠层100。将叠层100对准工作表面300上的工作位置，例如，使用一个或多个对准块302，然后紧固在该位置。也可使用真空夹紧或将叠层100保持在工作表面300上的工作位置的其他方式。提供工作表面300的基底301可包括夹紧装置，例如可通过其对紧固的叠层100施加真空的端口。CNC机器315可以从商业供应商获得。合适的数控机器的一个实例是可从Chuan Liang(传良)工业有限公司获得的CL-3MGC CNC机器。使用的任何商业CNC机器也可根据需要定制，以装配和操作所选择的精整工具，如研磨和抛光工具。

[0046] 叠层100在工作位置紧固后，对未精整的玻璃板102应用精整工具，以同时对未精整的玻璃板102进行精整，也就是说，每个精整工具的应用都包括精整工具和叠层中的所有玻璃板间的同时相互作用。对未精整的玻璃板102进行精整可以采取多种形式。通常情况下，精整包括同时对未精整的玻璃板102的外边缘102a进行研磨，然后同时对未精整的玻璃板102外边缘102a进行抛光。如果未精整的玻璃板102中有孔，且这些孔在叠层100中对准，则精整可包括同时抛光限定对准的孔的内边缘。可以在精整之前或期间进行其他处理。例如，可在玻璃板102的外边缘102a上冲孔以形成开槽，然后连同外边缘102a一起进行精整。在另一个实例中，可以冲孔穿透叠层100中未精整的玻璃板102，然后同时进行抛光。

[0047] 在一个实施方式中，如图3所示，使用研磨工具310对未精整的玻璃板102的外边缘102a同时进行精整。研磨工具310具有多个周向、轴向间隔开的凹口312。限定凹口312的表面包括研磨材料以进行研磨。或者，研磨工具310可全部由研磨材料制得。该材料可选自，例如，氧化铝，碳化硅，金刚石，立方体氮化物和浮石。凹口312间的间距对应于未精整的玻璃板102之间的间距，以致于在凹口312和未精整的玻璃板102的外边缘102a之间具有一一对应关系。基于研磨后外边缘102a所需轮廓选择凹口312的轮廓。例如，凹口312可以具有平面、圆形或斜角轮廓以使外边缘102a分别为平面、圆形或斜角。凹口312可具有相同或不同的轮廓。

[0048] 在轴314上安装研磨工具310，以与轴314一起或绕轴314旋转。研磨工具310旋转同时沿外边缘102a平移以进行精整。CNC机器315控制研磨工具310的旋转和平移。由于研磨工具310的旋转和平移，每个凹口312与相应的一个外边缘102a接合。在接合位置，凹口312处的研磨材料和凹口312与外边缘102a间的相对运动会导致从外边缘102a去除材料。去除材料的多少取决于研磨材料的磨粒粒度和研磨工具310与外边缘102a间接触导致的研磨力。可进行若干次研磨，每次可使用不同的磨粒粒度连续进行。可以通过使用具有适当磨粒粒度的另一种研磨工具来代替研磨工具310来改变磨粒粒度。通常，磨粒粒度越大，从外边缘102a去除材料越不迅速。通常情况下，随着各个过程连续进行，磨粒粒度增加。例如，可在最初过程使用350目磨粒粒度(对应于金刚石粒度为约40μm)，可在最终过程使用600目磨粒粒度(对应于金刚石粒度为约24μm)。对于每一过程，研磨工具310可穿过每个外边缘102a的整个长度或只是每个外边缘102a的整个长度的一部分，这取决于每个外缘102a需要精整的程度。

[0049] 在一个实施方式中，如图4所示，在研磨后，使用由CNC机器315操作的抛光工具400同时对外边缘102a进行抛光。抛光工具400可以是，例如呈轮或垫或刷的形式。优选地，所述抛光工具400由一致的材料制成，以适合外边缘102a的形状。抛光工具400可由聚合材料制得，如丁基橡胶，硅树脂，聚氨酯和天然橡胶。抛光工具400中并没有如同研磨工具310的情况(图3中)一样引入研磨材料。然而，抛光可以使用研磨颗粒。在一个实例中，可使用8000目研磨颗粒。能以干料或浆料形式提供研磨颗粒。对抛光工具400的表面涂覆一定量的研磨颗粒，在抛光过程中抛光工具400对外边缘102a擦或刷研磨颗粒。如在研磨的过程中一样，使用抛光工具400的抛光过程可进行若干次。抛光工具400沿外边缘102a平移以进行抛光。抛光工具400可安装在轴402上，以允许当抛光工具400沿外边缘102a平移时抛光工具400进行旋转。

[0050] 也可使用其他的抛光方法。例如，可使用如在美国专利申请公开2011/0318994(“Darcangelo等人”)中所教导的磁流变精整(“MRF”)进行抛光。在MRF中，在液体载体中悬浮微米尺寸到纳米尺寸的可磁化颗粒，形成磁流变抛光流体(MPF)。在支撑面上沉积MPF，并对MPF应用磁场。磁化的MPF硬化并作为抛光工具。硬化的MPF与未精整的玻璃板102的外边缘102a接触以抛光外边缘102a。

[0051] 在一个实施方式中，如图5所示，每块未精整的玻璃板102a具有孔110，当未精整的玻璃板102a置于叠层100中时，孔110是对齐的。间隔物和端部隔垫104、105也有孔112并与孔110对准。隔垫孔112比玻璃板孔110大，以致于从所述玻璃板孔110方向看，隔垫孔112相对于玻璃板孔110凹进。由于具有这一结构，间隔物和端部隔垫104、105不会干扰玻璃板孔110的抛光。

[0052] 抛光工具500插入对准的玻璃板孔110中，以抛光由限定(或界定)孔110的玻璃板102的内边缘。在一个实施方式中，抛光工具500具有与如上所述的研磨工具400(图4中)相同的特性，不同的是抛光工具500的形状适于插入到对准的玻璃板孔110中。抛光工具500可安装在轴或柄502上，从而能使抛光工具500在对准的玻璃板孔110内旋转或平移。能通过CNC机器(图3和图4中的315)控制的抛光工具500的旋转和/或平移。
也能够用其他方法抛光玻璃板孔110。例如，呈管状的硬化的MPF可插入到对准的玻璃板孔
110中以抛光对准的玻璃板孔110。

[0053] 在形成叠层100前，可在未精整的玻璃板102上预先冲孔形成孔110。或者，可在形成叠层100后使用合适的冲孔工具在未精整的玻璃板102冲孔形成孔110。可在外边缘102a精整期间的任何时间或在外边缘102a精整前进行冲孔。冲孔后，如上所述对孔110进行精整。

[0054] 能进行整个精整，而无需在精整期间的任何时候改变叠层100的层排列。也能进行整个精整，而无需在精整期间的任何时候从工作表面300移除叠层100。能够在CNC机器上一次加载叠层100，进行叠层100精整，而无需在精整期间的任何时候卸载和更改叠层100的结构，这节省了时间，导致更高的产量。

[0055] 经如上所述精整的叠层100中的玻璃板102具有光滑的内边缘和外边缘。在一个实施方式中，通过光学表面轮廓仪测量，经如上所述精整的玻璃板102的外边缘和内边缘的粗糙度小于100nm。

[0056] 在叠层100中的玻璃板102进行如上所述的精整后，移除用于将玻璃板102夹紧到隔垫102上的装置。然后，经精整的玻璃板102与隔垫104分开。由于相邻的玻璃板102间没有直接接触，经精整的玻璃板102的拆开叠层主要包括叠层100的提升层(即，提升玻璃板，然后隔垫，一次一个)。如果需要的话，在拆开叠层前可在流体介质中浸渍叠层100，然后在流体介质中拆开叠层。

[0057] 在从叠层中移出经精整的玻璃板后，经精整的玻璃板可以进行其他处理，如强化处理。在一个实施方式中，经精整的玻璃板进行离子交换处理。为了进行离子交换处理，玻璃板必须由可离子交换的玻璃制成，如上面已经描述的。如果经精整的玻璃板将要进行后续加工强化处理，玻璃板的预先加工强化可不需要。在一些情况下，玻璃板的精整可能已是足够的，从而无需在精整前或后再对玻璃进行强化。

[0058] 虽然已经通过有限数量的实施方式描述了本发明，但是对于本领域技术人员而言，受益于所公开的内容，将理解能够获得不脱离在此公开的本发明范围的其它实施方式。因此，本发明的范围应该仅由所附的权利要求所限制。

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