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TWI652209B - 用於固定及保持玻璃製品的卡槽設備及其總成 - Google Patents

用於固定及保持玻璃製品的卡槽設備及其總成 Download PDF

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TWI652209B
TWI652209B TW104125677A TW104125677A TWI652209B TW I652209 B TWI652209 B TW I652209B TW 104125677 A TW104125677 A TW 104125677A TW 104125677 A TW104125677 A TW 104125677A TW I652209 B TWI652209 B TW I652209B
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凱林凱文羅柏特
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美商康寧公司
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    • A47B73/00Bottle cupboards; Bottle racks
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    • C03C21/002Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions to perform ion-exchange between alkali ions
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Abstract

本案揭示一種卡槽設備,其可固定及保持玻璃製品。該卡槽設備可包含基底框架、背板及複數個接收齒條。基底框架可界定前平面及後平面。背板可連接至基底框架並定位於由基底框架界定的後平面中。複數個接收齒條可支撐在基底框架中介於前平面與後平面之間。每一接收齒條可在垂直方向上平行於相鄰接收齒條並與相鄰接收齒條間隔分開,並包含複數個接收狹槽以用於接收玻璃製品中之至少一部分。接收狹槽可於每一接收齒條之長度範圍內排列成線性陣列並朝向基底框架之前平面敞開。

Description

用於固定及保持玻璃製品的卡槽設備及其總成 【相關申請案之交互參照】
本申請案主張提交於2014年12月8日的標題為「Apparatus for Holding and Retaining Glass Articles」的美國臨時專利申請案第62/089,057號之優先權,該臨時專利申請案之全部內容以引用之方式併入本文中。
本說明書總體上係關於用於在處理期間固定玻璃製品的設備,且更具體而言,係關於用於在離子交換處理期間固定玻璃製品的卡槽設備。
歷史上,玻璃已因其氣密性、光學透明度及相對於其他材料的極佳化學穩定性而用作用於許多應用的較佳材料,該等應用包括食品飲料包裝、醫藥包裝、廚房及實驗室玻璃器皿以及窗口或其他結構特徵。
然而,對於許多應用而言,玻璃之使用受限於玻璃之機械效能。詳言之,玻璃斷裂為所關心的問題,尤其在食品、飲料及醫藥包裝領域中。斷裂可在食品、飲料及醫藥包裝工業中導致高成本,因為例如,填充管線之內的斷裂可需要丟棄相鄰未受損容器,因為該等相鄰未受損 容器可含有來自受損容器的碎片。斷裂亦可需要使填充管線減慢或停止,這使產品收得率降低。此外,非災難性斷裂(亦即,玻璃產生裂紋但不斷裂之情況)可導致玻璃包裝或容器之內容丟失其無菌性,這繼而可導致成本高的產品召回。
玻璃斷裂之一個根本原因係瑕疵在處理玻璃時及/或在後續填充期間引入玻璃之表面中。此等瑕疵可自各種來源引入玻璃之表面中,該等來源包括相鄰玻璃製品之間的接觸及玻璃與諸如操縱及/或填充儀器的儀器之間的接觸。若不重視來源,則此等瑕疵之存在可最終導致玻璃斷裂。
因此,需要替代性設備來用於在處理期間固定玻璃製品以減輕玻璃斷裂,同時允許玻璃製品之內部及外部區域與諸如離子交換浴的處理浴整體進行接觸。
根據一個實施例,卡槽設備可固定及保持玻璃製品。卡槽設備可包含基底框架、背板及複數個接收齒條。基底框架可界定前平面及後平面並可由金屬材料形成。背板可連接至該基底框架並定位於由基底框架界定的後平面中。複數個接收齒條可由金屬材料形成並支撐在基底框架中介於前平面與後平面之間。每一接收齒條可在垂直方向上平行於相鄰接收齒條並與相鄰接收齒條間隔分開,並包含複數個接收狹槽以用於接收玻璃製品中之至少一部分。接收狹槽可於每一接收齒條之長度範圍內排列成線性陣列並朝向基底框架之前平面敞開。卡槽設備可進一步包含至少一個裝載止動件,該至少一個裝載止動件在靠近基底框架之後平面處可移除地耦接至基底框架。裝載止動件可防止自接收齒條懸置的玻璃製品在卡槽設備受操控時接觸背板。
在另一實施例中,卡槽設備可固定及保持玻璃製品。卡槽設備可包含基底框架、背板以及複數個接收齒條。基底框架可界定前平面及後平面並可由金屬材料形成。背板可連接至基底框架並定位於由基底框架界定的後平面中。複數個接收齒條可由金屬材料形成並支撐在基底框架中介於前平面與後平面之間。每一接收齒條可在垂直方向上平行於相鄰接收齒條並與相鄰接收齒條間隔分開,並包含複數個接收狹槽以用於接收玻璃製品中之至少一部分。接收狹槽可於每一接收齒條之長度範圍內排列成線性陣列並朝向基底框架之前平面敞開。卡槽設備可進一步包含裝載柵格,該裝載柵格包含藉由裝載柵格之隔板分隔的器皿接收空間之陣列。裝載柵格可以可移除地定位於基底框架中,從而使得每一接收狹槽定位於裝載柵格之器皿接收空間中。
在另一實施例中,用於固定及保持玻璃製品的總成可包含複數個卡槽設備。卡槽設備中之每一者可包含基底框架、背板及複數個接收齒條。基底框架可界定前平面及後平面並由金屬材料形成。背板可連接至基底框架並定位於由基底框架界定的後平面中。複數個接收齒條可由 金屬材料形成並支撐在基底框架中介於前平面與後平面之間。每一接收齒條可在垂直方向上平行於相鄰接收齒條並與相鄰接收齒條間隔分開,並可包含複數個接收狹槽以用於接收玻璃製品中之至少一部分。接收狹槽可於每一接收齒條之長度範圍內排列成線性陣列並朝向基底框架之前平面敞開。複數個卡槽設備可容納在卡匣中。
本文所述的設備之其他特徵及優勢將在以下詳述中闡述,且在部分程度上,熟習此項技術者將根據該描述而容易明白該等特徵及優勢,或藉由實踐本文(包括後續實施方式、發明申請專利範圍以及隨附圖式)所述的實施例來認識該等特徵及優勢。
應理解,前述的一般描述及以下詳述描述各種實施例,且意欲提供用於理解所請求標的之性質及特徵的概述或框架。隨附圖式係納入來提供對各種實施例的進一步理解,且併入本說明書中並構成本說明書之一部分。圖式例示本文所述的各種實施例,且與說明書一起用於解釋所請求標的之原理及操作。
Z‧‧‧方向
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
+Z‧‧‧方向
-Z‧‧‧方向
da‧‧‧直徑
dn‧‧‧直徑
db‧‧‧直徑
100‧‧‧卡槽設備
110‧‧‧基底框架
112‧‧‧頂部支撐件
114‧‧‧底部支撐件
116‧‧‧側面支撐件
118‧‧‧孔徑
120‧‧‧接收齒條
122‧‧‧側面
126‧‧‧保留唇部
128‧‧‧半圓橫截面
129‧‧‧細長區段
130‧‧‧接收狹槽
132‧‧‧半圓形狀區域
134‧‧‧區域
152‧‧‧前平面
154‧‧‧後平面
155‧‧‧背板
156‧‧‧突片
157‧‧‧覆蓋板
200‧‧‧支撐框架
202‧‧‧直立部分
204‧‧‧支撐部分
206‧‧‧拐角托架
310‧‧‧裝載柵格
312‧‧‧器皿接收空間
314‧‧‧隔板
350‧‧‧裝載止動件
352‧‧‧止動件引導部
500‧‧‧製程流程圖
502‧‧‧步驟
504‧‧‧步驟
506‧‧‧步驟
508‧‧‧步驟
510‧‧‧步驟
512‧‧‧步驟
514‧‧‧步驟
516‧‧‧步驟
518‧‧‧步驟
520‧‧‧步驟
602‧‧‧卡槽裝載機
606‧‧‧運送帶
608‧‧‧卡匣
610‧‧‧卡匣裝載機
612‧‧‧卡匣移送裝置
614‧‧‧離子交換貯槽/貯槽
616‧‧‧熔融鹽浴
618‧‧‧清洗貯槽
622‧‧‧噴嘴
624‧‧‧去離子水
900‧‧‧玻璃製品
902‧‧‧主體區段
904‧‧‧頸部區段
906‧‧‧開口
908‧‧‧軸環
910‧‧‧內部體積
912‧‧‧曲面區域
914‧‧‧底部區段
916‧‧‧側壁
918‧‧‧曲面底部邊緣
1000‧‧‧玻璃管存料
第1A圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之卡槽設備之前視圖;第1B圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之卡槽設備之側視圖;第2圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之卡槽設備之透視圖; 第3圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之玻璃製品之橫截面視圖;第4圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之卡槽設備之接收齒條的透視圖;第5圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之卡槽設備之接收齒條的俯視圖;第6圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之卡槽設備之接收齒條的側視圖;第7圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之可移除地耦接至支撐框架的卡槽設備之透視圖;第8圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之卡槽設備之側視圖;第9圖係根據本文所示及所述的一或多個實施例之用於利用卡槽設備來離子交換加強玻璃製品之方法的流程圖;以及第10圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之第9圖之流程圖的方法步驟;以及第11圖示意性描繪根據本文所示及所述的一或多個實施例之垂直定位於卡匣中的複數個卡槽設備。
現將詳細參考用於在處理期間固定及保持玻璃製品的卡槽設備之實施例,該等實施例之實例例示在隨附圖式中。在任何可能的情況下,整個圖式中將使用相同 元件符號來指代相同或相似部件。第1A圖示意性描繪用於在處理期間固定及保持玻璃製品的設備之一個實施例。卡槽設備一般包含基底框架、背板及複數個接收齒條。每一接收齒條可在垂直方向上平行於相鄰接收齒條並與相鄰接收齒條間隔分開,並包含複數個接收狹槽以用於接收玻璃製品中之至少一部分。卡槽設備可進一步包含至少一個裝載止動件及/或可移除地耦接至基底框架的裝載柵格。在另一實施例中,用於固定及保持玻璃製品的總成可包含複數個卡槽設備。將具體參考隨附圖式在本文中進一步詳述用於在處理期間固定及保持玻璃製品的設備之各種實施例。
如本文所述,在處理及/或填充期間的玻璃製品之斷裂係產品損耗之源,並可導致製程無效率並增加成本。另外,玻璃製品中的裝飾性瑕疵對於使用者而言經常為不合需要的。加強玻璃製品可幫助減輕斷裂及刮痕。可使用包括化學回火及熱回火的各種技術來加強玻璃製品。例如,化學回火,有時稱為離子交換加強,可用來經由將一層壓縮應力引入玻璃製品之表面中來加強玻璃製品。藉由將玻璃製品浸沒在熔融鹽浴中而引入壓縮應力,該熔融鹽浴有時稱為離子交換浴。當來自玻璃的離子由來自熔融鹽之相對較大離子取代時,壓縮應力在玻璃之表面中誘發。在化學回火期間,可機械操控諸如玻璃容器的玻璃製品來填充及清空玻璃製品中之熔融鹽。
雖然化學回火改良玻璃製品之強度,但在加強製程期間機械操控玻璃製品可將瑕疵引入玻璃之表面中。例如,特別當玻璃製品及固定物最初浸沒在熔融鹽浴之中時及/或當將固定物及玻璃製品自熔融鹽浴抽出並旋轉以清空玻璃製品中之熔融鹽時,玻璃製品與用來在處理期間保持玻璃製品的諸如卡槽設備的固定物之間的接觸可將瑕疵引入玻璃中。具體而言,當玻璃製品浸沒時,其可具有浮力並因此相對於固定物而得以向上推進。此外,在離子交換製程完成之後,將固定物及玻璃製品自熔融鹽浴抽出並將固定物旋轉以清空玻璃製品中之含有在玻璃製品之內部體積內的熔融鹽。當固定物旋轉時,玻璃製品可突然與固定物碰撞。玻璃製品與固定物之間的此鈍力影響可將瑕疵引入玻璃之表面中。
大多數情況下,瑕疵很淺且包含在該玻璃中所誘發的表面壓縮應力之層內。此表面壓縮應力防止瑕疵變為裂紋。然而,在極個別情況下,瑕疵可延伸穿過表面壓縮應力之層,這可導致玻璃製品之斷裂。
本文所述的用於在處理期間固定及保持玻璃製品的卡槽設備一般減輕引入留在玻璃製品中的瑕疵並限制使瑕疵引入至玻璃製品之更加易受斷裂影響的位置。本文所述的卡槽設備亦具有相對低的熱質量及表面區域,該相對低的熱質量及表面區域在卡槽設備用來藉由離子交換來有助於加強含有在該等卡槽設備中的玻璃製品時減輕離子交換效能之劣化。
現參考第1A、1B及2圖,其中示意性描繪用於在處理期間固定及保持玻璃製品900的卡槽設備100之一個實施例。卡槽設備100一般包括基底框架110,該基底框架110一般界定前平面152及後平面154。前平面152及後平面154係由基底框架110界定並大體上與彼此平行,該前平面152及該後平面154在Y軸方向上彼此相距一定距離。卡槽設備100一般存在於前平面152與後平面154之間。在第1A、1B及2圖所描繪實施例中,基底框架110一般為矩形並包括頂部支撐件112、底部支撐件114,該頂部支撐件112及該底部支撐件114經由至少一對相對側面支撐件116而連接在一起。在實施例中,基底框架110之部分中之每一者(亦即,頂部支撐件112、底部支撐件114及側面支撐件116)可為離散部分,該等離散部分諸如藉由熔接及/或使用機械緊固件而組裝在一起以形成單一主體。替代地,基底框架110可由單一材料帶(strap)形成,該單一材料帶成形(例如,經由彎曲或類似動作)為基底框架110。在此實施例中,單一材料帶之自由端部可經熔接到一起以在成形之後形成閉合框架。雖然第1A、1B及2圖所描繪基底框架110之實施例為矩形,但應理解,其他形狀亦在考慮之內並為可能的,包括而不限於矩形、圓、六邊形、其他多邊形或類似形狀。如第2圖所示,基底框架110可包含孔徑118,該孔徑118允許處理諸如離子交換浴之熔融鹽的流體以使流體在卡槽設備100浸沒時自基底框架110之外側流至基底框架 110之內側。在其他實施例中,基底框架110可具有除孔徑之外的其他幾何特徵,該等幾何特徵用來允許液體在基底框架110之內側與外側之間通過。基底框架110一般由能夠承受高溫之材料形成,該等高溫諸如在離子交換製程期間在熔融鹽浴中所經歷的溫度。在本文所述的實施例中,基底框架110係由金屬材料形成,該金屬材料諸如,例如300系列不銹鋼(304不銹鋼、316不銹鋼、316L不銹鋼)、鎳或鎳基合金。
在實施例中,基底框架110經構造以使其熱質量最小化。例如,在實施例中,基底框架110可由(一或多個)薄材料帶構成,以使得基底框架110所具有厚度為小於或等於0.05吋(1.27mm)或甚至小於或等於0.03吋(0.762mm)。在另外其他實施例中,基底框架110可由(一或多個)薄材料帶構成,以使得基底框架110所具有厚度為小於或等於0.02吋(0.508mm)或甚至小於或等於0.015吋(0.381mm)。自(一或多個)薄材料帶形成基底框架110減少卡槽設備100之總熱質量,同時將結構剛度提供至卡槽設備100。
在一個實施例中,卡槽設備100進一步包含定位於後平面154中的背板155。背板155可為材料片(在第1A圖所示實施例中成形為矩形),該材料片經輪廓化成由基底框架110形成的形狀。例如,背板155可直接與頂部支撐件112、底部支撐件114及側面支撐件116中之每一者相連接。背板155可包含複數個孔徑(未在第1A圖中 展示),該等複數個孔徑允許處理流體在卡槽設備100浸沒時自由流過背板155。在一個實施例中,背板155係具有機器加工孔徑之金屬片,該等孔徑之直徑為至少約1cm。
仍然參考第1A、1B及2圖,卡槽設備100進一步包含固定玻璃製品900的複數個接收齒條120。接收齒條120支撐在基底框架110中介於前平面152與後平面154之間。例如,在實施例中,接收齒條120可藉由與基底框架110之側面支撐件116附接而受支撐及緊固,並可具有如在兩個側面支撐件116之間所量測之長度(如第1A、1B及2圖中之X軸所示)。例如,在一些實施例中,每一接收齒條120之端部經形成而具有突片156(如第4及5圖所描繪),該等突片156在側面支撐件116中與對應狹槽(未圖示)接合。在實施例中,突片156可藉由熔接、機械緊固件或類似方式緊固在側面支撐件116中。替代地,突片156可利用干涉配合而緊固在側面支撐件116中。在本文所示及所述實施例中,每一接收齒條120在垂直方向(亦即,第2圖所描繪坐標軸之+/-Z方向)上平行於相鄰接收齒條且與相鄰接收齒條間隔分開。
每一接收齒條120經構造以保持自其懸置的複數個玻璃製品900。例如,在本文所述的卡槽設備100之實施例中,每一接收齒條120包含複數個接收狹槽130以用於接收玻璃製品900之至少一部分。將接收狹槽130於每一接收齒條120之長度範圍內佈置成線性陣列。在本文所述的實施例中,將接收狹槽130取向為朝向基底框架110之前平面152敞開。在一個實施例中,每一接收狹槽130經合適地調整尺寸並成形以在玻璃製品900之頸部區段904中固定一個玻璃製品900。因而,應理解,每一接收齒條120固定自其中懸置的一排玻璃製品900。接收齒條120可在與接收狹槽130相對的側面上與背板155接觸。
如上所述,可將接收齒條120佈置為相對於彼此的垂直組態(亦即,垂直堆疊)。在此種組態中,每一玻璃製品900之長度(在X方向上)及寬度(在Y方向上)可與容納在相鄰接收齒條120中的玻璃製品900垂直對準。因而,接收齒條120堆疊在彼此之上,其中每一接收齒條120之間的間隔足以容納自定位於其之上的接收齒條120懸置的一排玻璃製品900。因而,應理解,玻璃製品900一般自相應接收齒條120懸掛並佔據每一接收齒條120之直接下方的空間之一部分。
在實施例中,接收齒條120之相對位置及取向有助於將玻璃製品900佈置成列及行。例如,如第1A圖所示,卡槽設備100可包含四個接收齒條120,其中接收齒條120之數量界定所佈置玻璃製品900之列數(等於行高度)。雖然第1A、1B及2圖描繪四列接收齒條120,但應理解,卡槽設備100可包含更多或更少接收齒條120。例如,在其他實施例中,卡槽設備100可包含而不限於多於或少於四個接收齒條120,諸如2個、3個、5個、6個、 7個、8個、9個、10個、12個或甚至20個接收齒條120,或可包含此等揭示值中之任何者之間的範圍。此外,雖然第1A、1B及2圖所示卡槽設備100之實施例將每一接收齒條120描繪為每接收齒條120包含18個接收狹槽130,但應理解,每一接收齒條120可包括更多或更少接收狹槽130。例如,在其他實施例中,每一接收齒條120可包括多於或少於18個接收狹槽130,諸如在約1個與約200個之間的接收狹槽130,諸如2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個、20個、21個、22個、23個、24個、26個、28個、30個、40個、50個、75個、100個、125個、150個、175個或200個接收狹槽130,或可包括此等揭示值中之任何者之間的範圍。因此,應理解,接收狹槽130之數量一般界定接收齒條120之長度。
在本文所述的實施例中,每一接收狹槽130可成形並經調整尺寸以牢固地固定玻璃製品900,該玻璃製品900具有特定形狀因子,諸如圓形、矩形或類似形狀。例如,在一個實施例中,接收齒條120之接收狹槽130可成形為使得保持圓形形態玻璃小瓶。第3圖示意性描繪成玻璃小瓶形態的玻璃製品900之實例。在此實施例中,成玻璃小瓶之形狀的玻璃製品900可一般包括:主體區段902;頸部區段904,其位於主體區段902之上;以及開口906,其引導通過頸部並連接至內部體積910。主體區段902利用底部區段914及側壁916大體上圍繞玻璃製品900之內部體積910。頸部區段904一般使主體區段902與開口906連接。開口906可由自玻璃製品900之頸部區段904頂部向外延伸的軸環908圍繞。主體區段902可具有曲面底部邊緣918及相鄰於頸部區段904之曲面區域912。一般而言,頸部區段904、主體區段902及軸環908可具有大體環形形狀橫截面並各包含外部直徑。在一個實施例中,軸環之直徑(第3圖之da)大於頸部區段之直徑(第3圖之dn),且主體區段之直徑(第3圖之db)大於軸環之直徑。頸部區段904及軸環908可一般經形成而具有大於玻璃製品900的其餘部分之厚度的厚度,且因而,可能夠比玻璃製品900之其餘部分更好地在不斷裂情況下承受偶然損壞,諸如磨損、刮痕或類似損壞。因此,卡槽設備100之接收齒條120及接收狹槽130經構造以與玻璃製品900中之頸部區段904及軸環908接合。
現在參考第4至6圖,其中描繪接收齒條120之若干視圖。接收齒條120可一般由能夠承受高溫之材料形成,該等高溫諸如在離子交換製程期間在熔融鹽浴中所經歷的溫度。在本文所述的實施例中,接收齒條120可由金屬材料形成,該金屬材料諸如,例如300系列不銹鋼(304不銹鋼、316不銹鋼、316L不銹鋼)、鎳或鎳基合金。在本文所述的實施例中,接收齒條120可由大體矩形片材帶形成,該矩形片材帶在z軸方向上具有相對薄的厚度以減少卡槽設備100之熱質量。例如,在實施例中,接 收齒條120所具有厚度小於或等於0.05吋(1.27mm)或甚至小於或等於0.03吋(0.762mm)。在另外其他實施例中,接收齒條120可具有之厚度為小於或等於0.02吋(0.508mm)或甚至小於或等於0.015吋(0.381mm)。自具有相對薄的厚度之材料形成接收齒條120減少卡槽設備100之總熱質量,同時將結構剛度提供至卡槽設備100。
仍然參考第4至6圖,每一接收齒條120之接收狹槽130經調整尺寸以接收玻璃製品900中之至少一部分。例如,在實施例中,接收狹槽130經調整尺寸以使得接收齒條120接觸玻璃製品900之頸部區段904或軸環908中之至少一部分,以使得玻璃製品900藉由其突出軸環908而得以懸掛。因而,軸環908定位於接收齒條120之上,且頸部區段904定位於接收齒條120之接收狹槽130之內,其中頸部區段904懸掛在接收狹槽130中。例如,如本文所述,軸環之直徑(dc)大於頸部區段之直徑(dn),且接收狹槽130之寬度(亦即,接收狹槽130之在第4至6圖所描繪坐標軸之x方向上的尺寸)些微大於頸部區段之直徑並小於玻璃製品900之軸環的直徑。因此,玻璃製品900可藉由軸環908懸掛並藉由卡槽設備100僅接觸到該玻璃製品900之頸部區段904及軸環908。
本文所述的佈置為有利的,因為頸部區段904一般更加堅固,且對瑕疵較不敏感,且可能在裝飾性上要求不高。一般而言,在處理期間,瑕疵可能不經引至玻璃 製品900上。然而,在本文所述的一些實施例中,若藉由玻璃製品900與卡槽設備100接觸而使瑕疵引入玻璃製品900中,則該瑕疵處於頸部區段904上或附近,因為玻璃製品900藉由卡槽設備100僅接觸到該玻璃製品900之頸部區段904及軸環908處。與形成在玻璃製品900上之其他處的瑕疵相比,在處理期間引入之瑕疵可能不導致引起斷裂的玻璃損壞。
如第4至6圖所示,接收狹槽130可經由接收齒條120之側面122打開。在實施例中,接收狹槽130之閉合端部可成形為使得對應於待定位於接收狹槽130中之玻璃製品900的形狀。例如,當接收齒條120經構造以接收並固定諸如本文所述的玻璃小瓶的圓形形態玻璃製品時,接收狹槽130之閉合端部可為半圓以對應於玻璃製品900之頸部區段904的輪廓。每一半圓橫截面128之間可為接收狹槽130之細長區段129,該細長區段129使半圓橫截面128與接收齒條120之側面122相連接,大體上界定接收狹槽130之長度。在實施例中,接收狹槽130之在相鄰於接收齒條120之側面122的區域134中之寬度可些微大於玻璃製品900之頸部區段904的直徑,且半圓形狀區域132可些微大於頸部區段904之圓橫截面。
雖然第4至6圖將接收狹槽130描繪為具有半圓閉合端部,但應理解,其他形狀及組態亦為可能的。例如,在實施例中,其中待接收及固定在卡槽設備100中之玻璃製品900為方形形態玻璃製品,接收狹槽130之閉合 端部可為方形或矩形以匹配待保持在該接收狹槽130中的玻璃製品之形狀。形成接收狹槽130之閉合端部以匹配玻璃製品之形狀減少玻璃製品900與接收齒條120之間的點接觸,減少或減輕瑕疵之引入。
仍然參考第2及4至6圖,在實施例中,接收齒條120可進一步包含定位成靠近前平面152之保留唇部126。例如,在實施例中,保留唇部126在每一接收狹槽130之任一側面上在大體垂直方向(亦即,第4至6圖所示坐標軸之+Z方向之方向)上自接收齒條120延伸。當在處理玻璃製品900期間操控卡槽設備100時,保留唇部126幫助將玻璃製品900保持在接收狹槽130中並防止玻璃製品900滑出接收狹槽130。保留唇部126亦可在玻璃製品900為正漂浮時幫助將玻璃製品900保持在接收狹槽130中,諸如,當卡槽設備100浸沒在熔融鹽之離子交換浴中時。在實施例中,保留唇部126可為向上彎曲的一段接收齒條120。替代地,保留唇部126可由單獨的材料塊形成,該單獨的材料塊諸如藉由熔接、銅焊或類似方式接合至接收齒條120之頂部表面。在實施例中,保留唇部126短於頸部區段904之高度,從而使得可利用向上運動,接著利用橫向運動來將玻璃製品900容易插入接收狹槽130中以及自接收狹槽130移除。因而,插入及移除玻璃製品900可藉由以下步驟實現:在將軸環908定位於保留唇部126之上的同時向接收狹槽130之內進行橫向運動或向接收狹槽130之外進行橫向運動;以及向上或向下運動以使用玻璃製品900之軸環908脫離或接合接收齒條120。
在本文所述的實施例中,基底框架110及/或接收齒條120可為電拋光式以對可產生於製造期間的尖銳邊緣進行去毛邊。電拋光亦可增加表面精度,此舉輔助液體自卡槽設備100排放或成片流動(sheeting)。在一些實施例中,基底框架110及/或接收齒條120可在電拋光之後鈍化。鈍化可進一步增加不銹鋼之鈍化層,這繼而增加卡槽之耐腐蝕性。
現在參考第7圖,其描繪卡槽設備100之實施例,其中基底框架110可移除地耦接至支撐框架200。支撐框架200一般包含耦接至支撐部分204之直立部分202。在實施例中,直立部分202為大體上垂直取向(亦即,直立部分202為大體上與第7圖所描繪坐標軸之+/-Z方向平行。支撐部分204大體取向為與直立部分202成一定角度,以使得支撐部分204相對於直立部分202而降低。支撐部分202為大體平面且包括複數個位於拐角之拐角托架206。拐角托架206取向為可鬆開地接收基底框架110以及與基底框架110接合,以使得基底框架110可移除地耦接至支撐框架200之支撐部分204。支撐部分204之降低取向有助於使玻璃製品900插入卡槽設備100中。然而,應理解,可在卡槽設備100處於完全直立部分中之同時將玻璃製品900插入卡槽設備100中。
在實施例中,卡槽設備100可進一步包含一或多個可移除特徵件,該等特徵件有助於在卡槽設備100之裝載期間確定玻璃製品900之方向並保護玻璃製品900。例如,在一個實施例中,卡槽設備100進一步包括至少一個裝載止動件350。參考第1A及7圖,在實施例中,卡槽設備100可包括複數個裝載止動件350。裝載止動件350可在靠近基底框架110之後平面154處移除耦接至基底框架110。裝載止動件350防止自接收齒條120懸置的玻璃製品900在卡槽設備100於初始裝載期間受諸如旋轉的操控時旋轉穿過後平面154。在實施例中,裝載止動件350可由塑膠材料帶形成,該塑膠材料帶諸如,例如諸如迭爾林(Delrin)的聚甲醛或其他類似材料。在實施例中,裝載止動件350在相鄰於背板155處滑入卡槽設備100之基底框架110中,以使得裝載止動件350在玻璃製品900固定於接收齒條120中時定位於玻璃製品900與背板155之間。裝載止動件350防止自接收齒條120懸置的玻璃製品900旋轉至接觸到背板155,並據此使玻璃製品900免於與背板155之金屬材料接觸。如第8圖所示,裝載止動件350可滑入止動件引導部352之中,該止動件引導部352延伸穿過基底框架110之側面支撐件116的厚度。裝載止動件350在裝載期間定位於基底框架110中並於基底框架110浸沒至離子交換浴之熔融鹽中之前自基底框架110移除。
除裝載止動件350之外或作為裝載止動件350之替代型式,卡槽設備100亦可包括裝載柵格310。裝載柵格310包括藉由隔板314分隔的器皿接收空間312之陣列。裝載柵格310可移除地定位於基底框架110中,從而使得接收齒條120之每一接收狹槽130定位於裝載柵格310之器皿接收空間312中。裝載柵格310可由塑膠材料形成。當安裝在基底框架110中時,裝載柵格310可防止自同一卡槽設備100之接收齒條120懸置的玻璃製品900之間的接觸。在一些實施例中,裝載柵格310之背部打開,以使得器皿接收空間312不受阻礙地延伸穿過裝載柵格310。在一些實施例中,裝載柵格310之背部的輪廓可符合接收齒條120之形狀,從而使得裝載柵格310適配進入卡槽設備100之內。裝載柵格310可由塑膠材料形成,類似於裝載止動件310或與裝載止動件310相同。應理解,雖然裝載止動件350及裝載柵格310同時在第7圖中展示,但裝載止動件350及裝載柵格310可彼此獨立地進行使用。
再次參考第1A圖,在另一實施例中,玻璃製品900之列之間的距離經挑選以使得在玻璃製品900之間存在足夠距離,以便有助於在卡槽設備100浸沒在諸如熔融鹽浴之處理流體中時排空以及填充玻璃製品900。當玻璃製品900開口朝上浸沒至液體中時,該等玻璃製品900具有正浮力並向上浮動,以使得玻璃製品900之主體區段902接觸到接收齒條120之底部,其中主體區段902 自該底部懸置。然而,經浸沒的玻璃製品900之直接上方的玻璃製品900仍未經歷正浮力(亦即,直接上方的玻璃製品未浮動)。因此,接收齒條120之間的空間應足以在卡槽設備100經浸沒時防止下方玻璃製品900與上方玻璃製品900碰撞。例如,在一些實施例中,在浮動時的玻璃製品900之頂部自該玻璃製品900之上的玻璃製品900之底部的距離必須為至少約8mm-10mm,以便不僅確保適當填充,而且防止玻璃製品900之間的接觸。
現在共同參考第1A、1B、2、9及10圖,可在將玻璃製品900固定在卡槽設備100之接收狹槽130中之同時藉由離子交換處理來加強玻璃製品900。第9圖含有用於藉由離子交換來加強玻璃製品900的方法之製程流程圖500,且第10圖示意性描繪該流程圖所述製程。應理解,第10圖僅為示意圖,且第10圖所示步驟中之一些可使用系統部件之不同定位及幾何形狀。在第一步驟502中,使用習知成形及成型技術將由可離子交換玻璃組成物形成的玻璃管存料1000最初成形為玻璃製品900(尤其為所描繪實施例中的玻璃小瓶)。在步驟504中,使用卡槽裝載機602將玻璃製品900裝載至卡槽設備100中。卡槽裝載機602可為機械抓取裝置,諸如卡鉗或類似物,該機械抓取裝置能夠一次抓取多個玻璃製品900。如本文所述,在裝載期間,卡槽設備100可包含諸如裝載止動件350或裝載柵格310之一或多個可移除特徵件,該等特徵件可禁止玻璃製品900與背板155之間以及相鄰玻璃製品900之間的接觸。替代地,抓取裝置可使用真空系統來抓取玻璃製品900。卡槽裝載機602可耦接至機器人臂或能夠將卡槽裝載機602相對於玻璃製品900及卡槽設備100而進行定位的其他類似裝置。卡槽裝載機602將個別玻璃製品900定位於每一接收齒條120之接收狹槽130之中,以使得每一玻璃製品900之開口朝上。
在下一步驟506中,使用諸如運送帶606、高架起重機或類似物的機械運送器將裝載有玻璃製品900之卡槽設備100移送至卡匣裝載區域。其後,在步驟508中,將至少一個卡槽設備100裝載至卡匣608中。雖然第10圖僅描繪一個卡槽設備100,但應理解,卡匣608經構造以固定複數個卡槽設備100,以使得可同時處理大量玻璃製品900。使用卡匣裝載機610將每一卡槽設備100定位於卡匣608中。卡匣裝載機610可為諸如卡鉗或類似物的機械抓取裝置,該機械抓取裝置能夠每次抓取一或多個卡槽設備100。替代地,抓取裝置可使用真空系統來抓取卡槽設備100。卡匣裝載機610可耦接至機器人臂或能夠將卡匣裝載機610相對於卡匣608及卡槽設備100而進行定位的其他類似裝置。
現參考第11圖,可以「書架」組態將多個卡槽設備100裝載至卡匣608中。在此種組態中,並排定位卡槽設備100,且每一玻璃製品900之開口朝上。卡匣608可為任何機械緊固框架或附接構件,以便將多個卡槽 設備100在該等卡槽設備100之所描繪佈置中固定在一起。卡匣608為大體上對流體流動開放,以使得該卡匣608在經浸沒時不禁止處理流體接觸所容納的卡槽設備100。在一個實施例中,卡槽設備100經佈置從而使得該等卡槽設備100之相應背板155中之每一者處於同一側上(第11圖中之右側)。在此種組態中,卡槽設備100之背板155定位於相鄰卡槽設備100之前平面152中。不具有位於其前平面152的相鄰背板155之卡槽設備100裝配有覆蓋板157,該覆蓋板157定位於該卡槽設備100之前平面157的空間之內。覆蓋板157可以可移除地與卡槽設備100接合。覆蓋板157可在設計上與背板155類似並形成為包含孔徑之片材。
再次參考第9及10圖,在下一步驟510中,將含有卡槽設備100及玻璃製品900之卡匣608移送至離子交換平臺並裝載至離子交換貯槽614中以有助於化學強化玻璃製品900。使用卡匣移送裝置612將卡匣608移送至離子交換平臺。卡匣移送裝置612可為諸如卡鉗或類似物的機械抓取裝置,該機械抓取裝置能夠抓取卡匣608。替代地,抓取裝置可使用真空系統來抓取卡匣608。可使用諸如高架起重機或類似物的頂上軌道系統將卡匣移送裝置612及附接的卡匣608自卡匣裝載區域自動運送至離子交換平臺。替代地,可使用機器人臂將卡匣移送裝置612及附接的卡匣608自卡匣裝載區域運送至離子交換平臺。在另一實施例中,可使用運送器將卡匣移 送裝置612及附接的卡匣608自卡匣裝載區域運送至離子交換平臺,並在其後,使用機器人臂或高架起重機將該卡匣移送裝置612及該附接的卡匣608自運送器移送至離子交換貯槽614。
應理解,在離子交換處理之前移除可移除特徵件(亦即,裝載柵格310及/或裝載止動件350)。可在總成將卡槽設備100裝載至卡匣608中之前移除該等可移除特徵件。在另一實施例中,將卡槽設備100插入卡匣608中之後,可移除裝載止動件350,其中裝載止動件350經由卡匣608而曝露。
一旦卡匣移送裝置612及附接的卡匣608處於離子交換平臺處,則可將含有在離子交換平臺中之卡匣608及玻璃製品900視情況預熱,之後將卡匣608及玻璃製品900浸沒在離子交換貯槽614中。在一些實施例中,可將卡匣608預熱至大於室溫的溫度及小於或等於離子交換貯槽614中的熔融鹽浴之溫度。例如,可將玻璃製品900預熱至自約300℃至500℃之溫度。然而,應理解,由於本文所述的卡槽設備100之相對低的熱質量,預熱步驟為可選擇的。
離子交換貯槽614含有熔融鹽浴616,諸如熔融鹼金屬鹽,諸如KNO3、NaNO3及/或它們的組合。在一個實施例中,熔融鹽浴為100%熔融KNO3,其保持在大於或等於約350℃及小於或等於約500℃之溫度。然 而,應理解,具有各種其他組成及/或溫度之熔融鹼金屬鹽浴亦可用來有助於玻璃製品900之離子交換。
在步驟512中,在離子交換貯槽614中離子交換加強玻璃製品900。具體而言,玻璃製品900浸沒在熔融鹽中並在那裡固定足夠長的時間以達成玻璃製品900中所需壓縮應力及層深度。隨著將玻璃製品900浸沒之同時,玻璃製品900最初具有正浮力,因為空氣自玻璃製品900之內部體積中逸出並由熔融鹽所取代。隨著玻璃製品900由於正浮力而上升,玻璃製品900垂直保持在適當位置上。
在一個實施例中,可將玻璃製品900固定在離子交換貯槽614中一段足夠長的時間以達成達至約100μm的具有至少約300MPa或甚至350MPa壓縮應力之層深度。該固定時間段可小於30小時或甚至小於20小時。然而,應理解,玻璃製品固定在貯槽614中之時間段可取決於玻璃容器之組成、熔融鹽浴616之組成、熔融鹽浴616之溫度及所需層深度以及所需壓縮應力而改變。
在玻璃製品900經離子交換加強之後,使用卡匣移送裝置612連同機器人臂或高架起重機將卡匣608及玻璃製品900自離子交換貯槽614移除。在自離子交換貯槽614進行移除期間,卡槽設備之內的熔融鹽自每一卡槽設備100容易地排放。在將卡匣608自離子交換貯槽614移除之後,卡匣608及玻璃製品900懸置於離子交換貯槽614上方,且卡匣608圍繞水平軸旋轉,以使得將留在玻璃製品900中之任何熔融鹽清空倒回離子交換貯槽614。當卡匣608旋轉時,玻璃製品900保持在適當位置上。其後,卡匣608旋轉回到其初始位置上,且允許在清洗玻璃製品900之前將玻璃製品900冷卻。
然後,使用卡匣移送裝置612將卡匣608及玻璃製品900移送至清洗平臺。如上所述,可使用機器人臂或高架起重機來執行此移送,或替代地,使用諸如運送帶或類似物的自動運送器來執行此移送。在下一步驟514中,將卡匣608及玻璃製品900降低進入含有水浴620之清洗貯槽618中,以自玻璃製品900之表面移除任何過量鹽。可使用機器人臂、高架起重機或耦接至卡匣移送裝置612的類似裝置將卡匣608及玻璃製品900降低進入清洗貯槽618中。類似於鹽浴浸沒,玻璃製品900最初具有正浮力然後,將卡匣608及玻璃製品900自清洗貯槽618抽出,懸置於清洗貯槽618上方,且將卡匣608圍繞水平軸旋轉,以使得將留在玻璃製品900中之任何清洗水清空倒回清洗貯槽618。當卡匣608旋轉時,玻璃製品900保持在適當位置上。在一些實施例中,可在卡匣608及玻璃製品900移動至下一處理平臺之前執行多次該清洗操作。
浸沒在清洗貯槽618之中。隨著玻璃製品900由於正浮力而上升,玻璃製品900垂直保持在適當位置上。
在一個特定實施例中,將卡匣608及玻璃製品900浸漬於水浴中至少兩次。例如,可將卡匣608浸漬於 第一水浴中且隨後浸漬於第二不同水浴中,以確保將全部剩餘鹼金屬鹽自玻璃製品900之表面移除。可將來自第一水浴之水送至廢水處理或送至蒸發器。
在下一步驟516中,使用卡匣裝載機610將卡槽設備100自卡匣608移除。其後,在步驟518中,使用卡槽裝載機602將玻璃製品900自卡槽設備100卸載並移送至洗滌平臺。在步驟520中,使用自噴嘴622發射的去離子水624之噴射流來洗滌玻璃製品。去離子水624之噴射流可與壓縮空氣混合。
視情況,在步驟521(未在第8圖中描繪)中,將玻璃製品900移送至檢查平臺,在檢查平臺中對玻璃製品900檢查瑕疵、碎片、褪色及類似項。
雖然已在本文所示及所述的卡槽設備與諸如玻璃小瓶之玻璃容器一起使用,但應理解,卡槽設備可用來固定及保持各種其他類型的玻璃製品,包括而不限於Vacutainers®、藥筒、注射器、安瓿、瓶類、燒瓶、藥瓶、管、燒杯、小瓶或類似物,包括圓形形態玻璃製品及非圓形形態玻璃製品。
現在應理解,本文所述的卡槽設備可用來在處理期間固定及保持玻璃製品。卡槽設備可減輕向保持在卡槽設備中之玻璃製品中引入瑕疵並限制向玻璃製品之更加易受斷裂影響的位置引入瑕疵。卡槽設備之設計亦在將卡槽設備浸沒時允許玻璃製品與諸如鹽浴的流體之間進 行足夠接觸。本文所述的卡槽設備亦具有減輕離子交換效能之劣化的相對低的熱質量及表面區域。
熟習此項技術者將明白的是,可在不脫離所請求標的之精神及範疇的情況下對本文所述的實施例做出各種修改及變化。因此,本說明書意欲覆蓋本文所述的各種實施例之修改及變化,前提是此等修改及變化在隨附發明申請專利範圍及其等效物之範疇內。

Claims (20)

  1. 一種用於固定及保持玻璃製品的卡槽設備,該卡槽設備包含:一基底框架,該基底框架界定一前平面及一後平面,該基底框架係由一金屬材料形成;一背板,該背板連接至該基底框架並定位於由該基底框架界定的該後平面中;複數個接收齒條,該等複數個接收齒條由一金屬材料形成並支撐在該基底框架中介於該前平面與該後平面之間,每一接收齒條在一垂直方向上平行於相鄰接收齒條並與該等相鄰接收齒條間隔分開,且包含複數個接收狹槽以用於接收一玻璃製品中之至少一部分,該等接收狹槽於每一接收齒條之一長度範圍內排列成一線性陣列並朝向該基底框架之該前平面敞開;以及至少一個裝載止動件,該至少一個裝載止動件在靠近該後平面處可移除地耦接至該基底框架,該裝載止動件防止自該等接收齒條懸置的玻璃製品在該卡槽設備受操控時接觸該背板。
  2. 如請求項1所述之卡槽設備,其中該基底框架包含至少一對相對橫向側面支撐件,每一側面支撐件包含延伸穿過該側面支撐件之厚度的一止動件引導部,其中該至少一個裝載止動件與該止動件引導部可 滑動地接合。
  3. 如請求項1所述之卡槽設備,進一步包含一裝載柵格,該裝載柵格包含藉由該裝載柵格之隔板分隔的器皿接收空間之一陣列,該裝載柵格可移除地定位於該基底框架中,從而使得每一接收狹槽定位於該裝載柵格之一器皿接收空間中。
  4. 如請求項1所述之卡槽設備,其中每一接收狹槽之靠近該後平面的一端部為半圓。
  5. 如請求項1所述之卡槽設備,其中每一接收狹槽包含定位成靠近該前平面的一保留唇部。
  6. 如請求項5所述之卡槽設備,其中該保留唇部在每一接收狹槽之任一側面上自該接收齒條延伸。
  7. 如請求項1所述之卡槽設備,其中至少該基底框架及該等複數個接收齒條係由經鈍化的一金屬材料形成。
  8. 如請求項1所述之卡槽設備,其中至少該基底框架及該等複數個接收齒條係由經電拋光的一金屬材料形成。
  9. 如請求項1所述之卡槽設備,其中該基底框架可移除地耦接至一支撐框架,該支撐框架包含一直立部分,該直立部分耦接至一支撐部分,其中該支撐部分相對於該直立部分降低,且該基底框架可移除地 耦接至該支撐框架之該支撐部分。
  10. 如請求項9所述之卡槽設備,其中該支撐框架之該支撐部分包含拐角托架,且該基底框架與該等拐角托架接合。
  11. 一種用於固定及保持玻璃製品的卡槽設備,該卡槽設備包含:一基底框架,該基底框架界定一前平面及一後平面,該基底框架係由一金屬材料形成;一背板,該背板連接至該基底框架並定位於由該基底框架界定的該後平面中;複數個接收齒條,該等複數個接收齒條由一金屬材料形成並支撐在該基底框架中介於該前平面與該後平面之間,每一接收齒條在一垂直方向上平行於相鄰接收齒條並與該等相鄰接收齒條間隔分開,且包含複數個接收狹槽以用於接收一玻璃製品中之至少一部分,該等接收狹槽於每一接收齒條之一長度範圍內排列成一線性陣列並朝向該基底框架之該前平面敞開;以及一裝載柵格,該裝載柵格包含藉由該裝載柵格之隔板分隔的器皿接收空間之一陣列,該裝載柵格可移除地定位於該基底框架中,從而使得每一接收狹槽定位於該裝載柵格之一器皿接收空間中。
  12. 如請求項11所述之卡槽設備,其中每一接 收狹槽之靠近該後平面的一端部為半圓。
  13. 如請求項11所述之卡槽設備,其中每一接收狹槽包含定位成靠近該前平面的一保留唇部。
  14. 如請求項13所述之卡槽設備,其中該保留唇部在每一接收狹槽之任一側面上自該接收齒條延伸。
  15. 如請求項11所述之卡槽設備,其中至少該基底框架及該等複數個接收齒條係由經鈍化的一金屬材料形成。
  16. 如請求項11所述之卡槽設備,其中至少該基底框架及該等複數個接收齒條係由經電拋光的一金屬材料形成。
  17. 如請求項11所述之卡槽設備,其中該基底框架可移除地耦接至一支撐框架,該支撐框架包含一直立部分,該直立部分耦接至一支撐部分,其中該支撐部分相對於該直立部分降低,且該基底框架可移除地耦接至該支撐框架之該支撐部分。
  18. 如請求項17所述之卡槽設備,其中該支撐框架之該支撐部分包含拐角托架,且該基底框架與該等拐角托架接合。
  19. 一種用於固定及保持玻璃製品的總成,該總成包含如請求項1至18任一項所述之複數個卡槽 設備,其中該等複數個卡槽設備容納在一卡匣中。
  20. 如請求項19所述之總成,其中一第一卡槽設備之該前平面靠近一相鄰卡槽設備之該後平面。
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