刃先と基準面との間に一定距離を維持するための装置及び方法
刃先がワーク・ピース５９の表面上の被覆３２内に切削線を与えるときに、例えば集中レーザ・ビーム１２０など刃先を、ワーク・ピース５９の表面６６から一定距離に維持するための装置。この装置は、定荷重ばねを備える。定荷重ばねは、支持体と管の端部に取り付けられた表面追従部１３６とに管を連結する。表面追従部の表面１３４の位置と刃先の位置とは、互いに所定の関係を有する。管の外に移動する気体は、表面追従部１３６と管の内部表面１５２との間に第１の気体ベアリングを提供し、表面追従部内の通路１４９、１５０を通って移動する気体は、表面追従部１３６の表面１３４と被覆３２の表面６６との間に第２の気体ベアリングを提供する。刃先を被覆の表面から一定距離に維持するために、ベアリングの厚みは、追従部がワーク・ピースの表面上を移動するとき、一定に維持される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００８年１２月１８日出願の米国特許出願第６１／１３８，７５６号の利益を主張するものである。その出願は、「レーザ・ビームの焦点とワーク表面との間の距離を維持するための装置及び方法（Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｆｏｒ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｏｆ Ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ Ｔｈｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｆｏｃａｌ Ｐｏｉｎｔ Ｏｆ Ａ Ｌａｓｅｒ Ｂｅａｍ Ａｎｄ Ａ Ｗｏｒｋ Ｓｕｒｆａｃｅ）」という題名であり、本明細書に参照して援用される。
【０００２】
本発明は、例えば切削レーザ・ビームの焦点などの刃先と、例えばシートの第１の主表面上の被覆の表面などの基準面との間に一定距離を維持し、均一な幅の切削又は分離線を被覆内に与えるための装置及び方法に関するものである。より詳細には、本発明は、基準面から一定距離で、一定の幅を有する切削又は分離線をその切削路に沿って与えるための装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
当技術分野の技術者によって理解される通り、航空機の積層風防ガラスは、風防ガラスの外部表面上に氷が形成されることを防ぐために、積層風防ガラスの、例えば外部ガラス・シートなど外部層の内部表面上に、１つの加熱装置を有することができる。そして、風防ガラスの内部表面の曇りを防止し、及び／又は曇りを除去するために、例えばガラス又はアクリル・シートなど構造層同士の間に、第２の加熱装置を有することができる。加熱装置は、通常、導電性の被覆を含む。例えば、導電性の被覆は、電源に接続された一対の母線の間の１つ又は複数の被膜である。導電性被覆の境界は、通常、シートの縁部から離間されており、シートの周囲形状に対応する。
【０００４】
現在入手可能な加熱装置に伴う１つの制限は、それらを非線形又は湾曲した周囲を有するシート上で使用すると、非線形又は湾曲した周囲形状を有する導電性被覆を通して電流を均一に分配することが妨げられることである。被覆を通る電流の分配が不均一であることにより、被覆内にホット・スポットが生じるおそれがある。それにより風防ガラスの過熱が生じるおそれがあり、それにより風防ガラスの層間剥離が生じるおそれがある。ホット・スポットをなくすための１つの技術は、より均一な電流を被覆内に供給すように、導電性被覆を区分することである。被覆を区分するために被覆内に与えられる切削又は分離線の幅は十分小さく、限定ではないが、例えば０．０４８ミリメートル（以下「ｍｍ」とも称する）（０．００１５インチ）の幅であり、風防ガラスを通して見る航空機の操縦者の目に見える分離線が最小限となり、又はまったく見えない。また、分離線の幅は、分離線が母線の間の領域内で区画を互いに電気的に分離するよう十分大きい。
【０００５】
被覆を区分するための１つの技術は、被覆の全体にわたって１つ又は複数のレーザ・ビームの通路を作ることである。より詳細には、レーザ・ビームの焦点が、シートの基準面から所定の離間距離で導電性被膜に衝突するように位置決めされ、レーザ・ビームがその通路に沿って移動するにつれて、被覆の一部を蒸発させることによって被覆内に分離線を与える。この技術は、平坦なシートの表面に適用された導電性被膜には許容可能であるが、湾曲したシートの表面に適用された被膜に対してこの技術が実施される場合には欠点を有する。欠点の１つは、シートの表面曲率が変わるにつれて、レーザ・ビームの焦点とシートの基準面との間の距離が変わることである。その結果、レーザ・ビームの焦点と基準面との間の距離が短くなるにつれて消去線の幅が増大し、距離が長くなるにつれて消去線の幅が減少する。この欠点をなくすための１つの手法は、シートの湾曲表面の輪郭に追従するソフトウェア・プログラムを開発することである。当技術分野の技術者には理解される通り、２つのガラス・シートの湾曲表面の輪郭は同じではなく、それぞれのシート用のソフトウェア・プログラムが必要であり、これには時間がかかり、且つ高価である。欠点をなくすための別の手法は、表面曲率が変化するにつれてレーザ・ビームの焦点を変位させるように、被覆の表面と表面接触する部材を配置することである。この手法に伴う欠点は、この部材が被覆の表面の曲率変化に応答してレーザ・ビームの焦点を移動させるときに、この部材が被覆の表面を損傷させるおそれがあることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，２０２，７８７号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６６７，８２５号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開２００７／０００２４２２Ａ１号明細書
【特許文献４】米国特許第５，９６５，８５３号明細書
【特許文献５】米国特許第５，６７５，９４４号明細書
【特許文献６】米国特許第４，６１０，７７１号明細書
【特許文献７】米国特許第４，８０６，２２０号明細書
【特許文献８】米国特許第５，８２１，００１号明細書
【特許文献９】米国特許第４，６２３，３８９号明細書
【特許文献１０】米国特許第４，８９４，５１３号明細書
【特許文献１１】米国特許第４，９９４，６５０号明細書
【特許文献１２】米国特許第４，９０２，８７５号明細書
【特許文献１３】米国特許第６，４７１，３６０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで当技術分野の技術者であれば理解することができるように、基準面から一定距離でほぼ一定の幅を有する１つ又は複数の切削線又は分離線であって、現在利用可能な技術の欠点を有さない切削線又は分離線を、導電性被覆など被覆内に与えるための技術を提供することが有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、形削り部材の刃先が物品の基準面に対して移動するときに、刃先を基準面から一定距離に維持するための装置に関するものである。この装置は、とりわけ、第１の端部及び反対側の第２の端部を有する管と、管の第１の端部を支持部材に連結するための一定の力を加える構造体と、管の第２の端部に取り付けられた表面追従部とを備える。表面追従部は、管の第２の端部から離れる方向を向いた主表面を有し、且つ複数の通路を有している。通路が、それぞれ表面追従部の主表面に出口部を有する。表面追従部の主表面及び形削り部材の刃先が互いに所定の関係を有する。気体を管の第２の端部に向かって管内へ移動させるための入口部が設けられる。気体が管の第２の端部の外へ移動すると、表面追従部の外部表面部分と管の第２の端部の内部表面部分との間に、第１の厚みを有する第１の気体ベアリングが提供される。表面追従部の主表面及び基準面が、互いに隣接し、互いに対面する関係にある場合、気体が表面追従部の複数の通路を通って移動すると、第２の厚みを有する第２の気体ベアリングが提供される。表面追従部が基準面上を移動し、形削り部材の刃先を物品の基準面から一定距離に維持するとき、第１の気体ベアリングの第１の厚み及び第２の気体ベアリングの第２の厚みをそれぞれ一定に維持するように、物品の基準面の曲率が、一定の力を加える構造体を拡張及び収縮させる。
【０００９】
さらに、本発明は、ワーク・ピース内に切削線又は分離線を与えるための作業ステーションに関するものである。この作業ステーションは、とりわけ、ワーク支持表面を有する台、及びワーク表面の上に取り付けられたガントリを備える。ガントリは、支持部材を備え、ワーク支持表面と支持部材とは、互いに対して移動することができる。形削り部材の刃先をワーク・ピースの外部主表面から一定距離に維持するための装置は、ガントリによって支持される。そして、この装置は、とりわけ、第１の端部及び反対側の第２の端部を有する管と、管の第１の端部を支持部材に連結する一定の力を加える構造体と、管の第２の端部に取り付けられた表面追従部とを備える。表面追従部は、ワーク支持表面に対面する主表面を有し、表面追従部の主表面に出口部を有する複数の通路を有しており、表面追従部の主表面及び形削り部材の刃先が互いに所定の関係を有する。気体を管の第２の端部に向かって管内へ移動させるための入口部が設けられている。気体が管の第２の端部の外へ移動すると、表面追従部の外部表面部分と管の第２の端部の内部表面部分との間に、第１の厚みを有する第１の気体ベアリングが提供される。表面追従部の主表面及びワーク・ピースの主表面が、互いに隣接し、互いに対面する関係にある場合、気体が複数の通路を通って移動すると、第２の厚みを有する第２の気体ベアリングが提供される。
この構成では、表面追従部がワーク・ピースの主表面上を移動し、刃先をワーク・ピースの主表面から一定距離に維持するとき、第１の気体ベアリングの第１の厚み及び第２の気体ベアリングの第２の厚みをそれぞれ一定に維持するように、ワーク・ピースの主表面の曲率が、一定の力を加える構造体を拡張及び収縮させる。この構成では、刃先がその通路に沿って移動し、表面追従部がワーク・ピースの主表面上を移動する場合、刃先はワーク・ピースの主表面から一定距離に維持される。
【００１０】
さらに、本発明は、ワーク・ピース内に切削線又は分離線を与える方法に関し、とりわけ、ワーク・ピースは、基準面を有する。この方法は、とりわけ、切削表面に対して所定の関係を有する主表面を有する表面追従部と、切削表面とを提供する段階と、ワーク・ピースの基準面と表面追従部の主表面との間に、一定の厚みを有する気体ベアリングを提供する段階と、ワーク・ピース内に切削線を与えるために、ワーク表面及び表面追従部を互いに対して移動させる段階とを含み、切削線は、基準面から一定の離間距離でその長さに沿って均一な幅を有する。
【００１１】
本発明のさらなる非限定的な実施例は、ガラス・シートに関し、このガラス・シートは、とりわけ、シートの主表面上に導電性被覆を有する。その被覆は、とりわけ、一対の誘電体膜の間に導電膜を有する。被覆は、シートの側部間に延びる長さを有する分離線を有する。分離線は、電気絶縁分離又は切削線を導電膜内のみに与える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施に際して使用することができる航空機の透明部を示す側面図である。
【図２】本発明の教示に従って区分することができる導電性被膜を有する、航空機の透明部の加熱装置を示す平面図である。
【図３】本発明の教示に従って区分される導電性被膜を有する、航空機の透明部の加熱装置の別の実施例を示す平面図である。
【図４】本発明の教示に従って区分されるガラス導電性被膜を有する、形状付けされた航空機の透明部を示す透視図である。
【図５】本発明の教示に従って導電性被覆内に切削線又は分離線を与えるための作業ステーションである。
【図６】本発明の教示に従って導電性被覆内に切削線又は分離線を与えるための、本発明の装置を示す側面図である。
【図７】本発明の焦点整合システムを示す、図６に示す装置の下側半分の断面図である。
【図８】本発明の表面追従部及び焦点調整器を示す、図６に示す装置の下方部分の断面図である。
【図９】本発明の表面追従部の基部を示す平面図である。
【図１０】導電性被覆内のある深さの切削線又は分離線を示す図である。
【図１１】導電性被覆内の別の深さの切削線又は分離線を示す図である。
【図１２】導電性被覆内の別の深さの切削線又は分離線を示す図である。
【実施例】
【００１３】
本明細書で用いる、「内部」、「外部」、「左」、「右」、「上へ」、「下へ」、「水平」、「垂直」など、空間的又は方向的用語は、図面に示された本発明について関係するものである。しかし、本発明は、様々な別の向きとすることができる。したがって、そのような用語は限定と考えられるべきではないことを理解されたい。さらに、本明細書及び特許請求の範囲において用いられる、寸法、物理的特徴などを表すすべての数字は、すべての場合に「約」という語によって修飾されると理解されるべきである。したがって、そうではないと指示されない限り、以下の明細書及び特許請求の範囲において示す数値は、本発明によって得ようとする所望の特性に応じて変えることができる。各数値パラメータは、少なくとも、特許請求の範囲についての均等論の適用を限定しようとするものではない。各数値パラメータは、少なくとも、報告された有効数字の桁数に照らし、且つ、通常の丸めの技法によって解釈されるべきである。さらに、本明細書で開示するすべての範囲は、その中に含まれるいずれか又はすべての部分範囲を包含することを理解されたい。例えば、「１から１０」と述べられる範囲は、最小値１から最大値１０の間の（及びそれらを含む）いずれか又はすべての部分範囲、即ち、例えば１〜６．７、３．２〜８．１、又は５．５〜１０など、最小値が１又はそれより大きい値で始まり最大値が１０又はそれより小さい値で終わるすべての部分範囲を含むと考えられるべきである。また、本明細書で用いる「上に適用される」又は「上に提供される」という用語は、表面上に、しかし必ずしも表面接触せずに、動かされ、適用され、又は設けられることを意味する。例えば、基材「上に適用される」材料は、堆積された材料と基材との間に位置付けられた同じ又は別の組成物でできた１つ又は複数の他の材料が存在することを除外せず、装置と表面との間にシート又は層が存在することを除外しない。
【００１４】
本発明の非限定的な実施例を議論する前に、本発明は他の実施例とすることも可能であるので、本発明は、本明細書に示され議論される特定の非限定的な実施例の詳細に限定されないことを理解されたい。さらに、本発明を議論するために本明細書で用いられる語法は、説明のためのものであって限定のためのものではない。またさらに、以下の議論でそうではないと指示されない限り、同様の符号は同様の要素を示す。
【００１５】
本発明の非限定的な実施例は、航空機の積層透明部の構成部材についての本発明の実施を対象とし、とりわけ、航空機の風防ガラスの加熱装置を対象とする。しかし、本発明は、いかなる特定のタイプの航空機の透明部にも限定されない。本発明は、限定ではないが、例えば米国特許第５，２０２，７８７号、同第６，６６７，８２５号、及び米国特許出願公開２００７／０００２４２２Ａ１号に開示されるタイプの窓など、電気刺激に応答して可視的透過を増加又は減少させる媒体を有するタイプの、航空機の窓の構成部材において本発明が実施されるようになっている。また、限定ではないが、例えば米国特許第５，９６５，８５３号に開示されるタイプの窓など、一対の積層シート間の絶縁された空気間隙を有するタイプの、航空機の窓の構成部材について本発明が実施されるようになっている。これらの公開された特許文書の開示は、参照により本明細書に援用される。さらに本発明は、商業用及び住宅用の窓について実施できる。本発明は、限定ではないが、例えば、参照により本明細書に援用される米国特許第５，６７５，９４４号に開示されるタイプなど、任意のタイプの地上用乗物の窓、任意のタイプの空中及び宇宙用乗物のキャノピー、機室窓、及び風防ガラス、任意の水上及び水中用の船の窓、並びに、限定ではないが例えば冷蔵庫、棚、及び／又はオーブンのドアなど任意のタイプの容器用ののぞき窓又はドアのための窓において実施することができる。またさらに、本発明は、透明部の層又はシートの材料に限定されない。限定ではないが、層又はシートは、硬化又は非硬化プラスチック・シート製とすることができ、焼きなまされた、熱的及び化学的に強化された、透明の、色つきの、被覆された、被覆されない、ガラス・シート製とすることができる。
【００１６】
図１は、本発明の教示に従って製作することができる、航空機の積層風防ガラス１８の非限定的な実施例を示す。風防ガラス１８の外部表面２６の氷の形成を防ぐために、風防ガラス１８は、例えばガラス・シートなどの外部層２４の内部表面２２に設けられた加熱装置２０を含む。また、符号２６は、風防ガラス１８の外部層２４の外部表面を示す。随意的に、風防ガラス１８の内部表面３２の曇りを防止し、及び／又は除去するために、風防ガラス１８は、例えばガラス又はアクリル・シートなどの構造層２８と３０との間に、第２の加熱装置（図示せず）を有することができる。また、符号３２は、構造層２４の内部表面を示す。外部層２４の内部表面２２は、例えばビニール中間層シートなどの中間層シート３６を介して構造層２８の外部表面３４に積層されている。構造層２８及び３０は、例えばウレタン中間層シートなどの中間層シート３８を介して互いに積層されている。理解することができるように、本発明は、風防ガラス１８の構造に限定されない。本発明の実施に際して、例えば風防ガラスなど、当技術分野で使用される航空機の透明部の任意の構造を使用することができる。さらに、本発明は、風防ガラス１８を製作する、ガラス・シート、プラスチック・シート、ビニール中間層、又はウレタン中間層の数に限定されない。風防ガラス１８は、任意の数のシート及び／又は中間層を有することもできる。
【００１７】
図２を参照すると、本発明の非限定的な一実施例において、加熱装置２０は、一対の母線４２と４３との間に、例えば１つ又は複数の膜などの導電性被覆又は層４０を含む。母線４２及び４３は、配線（図示せず）によって電源（図示せず）に接続される。図２に示された導電性被覆４０は、直線的な辺４５〜４８を有する長方形の平坦なシート４１に適用される。図３を参照すると、本発明の別の非限定的な実施例において、加熱装置５０は、平坦なシート５４上に導電性被覆５２を含む。図３に示された被覆５２の側部５６及び５７は、非線形であり又は湾曲している。図４を参照すると、導電性被覆５２を有する湾曲したシート５９が示されている。上述のように、被覆５２（図３及び図４参照）などの導電性被覆の側部が、非線形又は湾曲していることによって、母線４２及び４３（母線は図２及び図３にのみ示す）の間の被覆５２を通過する電流の均一な分配が妨げられる。
【００１８】
本発明は、加熱装置２０（図２）及び５０（図３及び図４）の設計及び／又は構造に限定されない。シート表面を加熱してシート表面上の氷を溶かすために、及び／又はシート表面から曇りを除去するために、当技術分野で使用される任意の導電性加熱装置を、本発明の実施に際して使用することができる。さらに、本発明は、導電性被覆４０（図２）又は５２（図３及び図４）の組成物に限定されない。例えば、本発明を限定せずに、導電性被覆４０及び５２は、任意の適当な導電性材料で製作することもできる。本発明の実施に際して使用することができる導電性被膜の非限定的な実施例には、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，ＩｎｃによってＮＥＳＡ（登録商標）という登録商標で販売されるタイプの熱分解蒸着フッ素ドープ酸化すず膜、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，ＩｎｃによってＮＥＳＡＴＲＯＮ（登録商標）という登録商標で販売されるタイプのマグネトロン・スパッタ蒸着すずドープ酸化インジウム膜、及び、１つ又は複数のマグネトロン・スパッタ蒸着膜で形成される被覆が含まれるが、これに限定されない。これらのマグネトロン・スパッタ蒸着膜は、例えば酸化亜鉛及び／又はすず酸亜鉛などの金属酸化膜（誘電体膜）の間に、例えば銀などの金属膜を含むが、これに限定されない。それぞれの膜は、マグネトロン・スパッタリングによって互いの上に順次に付着されることができる。マグネトロン・スパッタリングは、例えば米国特許第４，６１０，７７１号、米国特許第４，８０６，２２０号、及び米国特許第５，８２１，００１号に開示されている。それらの開示は、参照により本明細書に援用される。
【００１９】
本発明は、母線４２及び４３（図２及び図３）の設計及び／又は構造に限定されない。当技術分野で使用される任意のタイプの母線が、本発明の実施に際して使用することができる。本発明の実施に際して使用することができる母線の実施例には、米国特許第４，６２３，３８９号、米国特許第４，８９４，５１３号、米国特許第４，９９４，６５０号、米国特許第４，９０２，８７５号、及び米国特許第６，４７１，３６０号に開示されるタイプが含まれるが、これらに限定されない。これらの特許は、参照により本明細書に援用される。
【００２０】
本発明の実施に際して、１つ又は複数の切削線又は分離線６０Ａ（非直線）及び６０Ｂ（直線）が、導電性被覆内に備えられ、被覆５２（図３参照）を区画６２に分割する。そして、隣接する区画６２を母線４２と４３との間で互いに電気的に分離して、被覆５２を通る電流をより均一に分配し、シート５４の表面上の温度分布をより均一にする。理解される通り、本発明の実施は、より均一にシート５４を加熱するために被覆５２を区分することに限定されない。当技術分野に知られているように、本発明は、被覆５２を区分して、電流が区画を通って流れると区画６２に様々な電圧を発生させ、シートの選択された部分を様々な温度に加熱し、又は様々な時間率で表面温度を得るように実施することができる。
【００２１】
図５は、作業ステーション６３を示す。この作業ステーション６３は、本発明の非限定的な実施例を含み、例えばレーザ・ビームの焦点など、形削り部材の切削表面を、基準面から固定距離に維持する。本発明の非限定的な一実施例において、基準面は被覆５２の表面６６である（図５参照）。ただし、理解される通り、基準面はシート５９の任意の表面とすることもできる。以下の議論において、本発明の非限定的な実施例においては、被覆上に母線を位置決めする前、及びシート５９を構造層２８に積層する前に、被覆５２内に１つ又は複数の切削線又は分離線が与えられ、風防ガラス１８（図１参照）が提供される。しかし、本発明はそれに限定されず、シート５９が構造層２８に積層された後に導電性被覆５２を切削して区画にすることもできる。
【００２２】
作業ステーション６３は、シート支持体６８を有する作業台６７を含む。議論中の本発明の非限定的な実施例では、シート５９の表面６５は、シート支持体６８の反対方向を向いており、シート５９の被覆されていない表面６４は、シート支持体６８の表面６９上に支持される。シート５９は、任意の適当な通常の方法で、作業台６７のシート支持体６８上に固定される。任意の適当な通常の方法としては、例えば、保持クリップ（図示せず）があるが、それに限定されない。シート支持体６８の表面６９は、シート５９の表面６４の擦傷又は表面６４への他の表面損傷を防止するために、例えばＴＥＦＬＯＮ（登録商標）被覆された表面など、非磨耗性被覆を有することが好ましい。理解することができるように、シート支持体上で支持されるシートが固定形状を有する場合、シートの形状は、支持表面６９の輪郭と一致する必要はない。しかし、例えばシートが可撓性であるなど、シートが固定形状をもたない場合、支持表面６９の輪郭は、それが支持するシートの最終的な形状の所望の輪郭を有することが好ましい。作業台６７は、支持表面及びシート５９を任意の方向に移動させるための設備（図示せず）を含むことができる。または、作業台６７は、シート５９を固定位置に維持するために静止させることができる。さらに本発明は、シート５９の表面６４をシート支持体６８の表面６９上に支持することに限定されない。本発明においては、被覆５２の表面６６をシート支持体６８の表面６９上に取り付けることも考えられる。さらに、本発明においては、床の振動が作業台６４及びシート５９を振動させることを防ぐために、作業台６４を振動減衰台（図示せず）に取り付けることも考えられる。
【００２３】
レーザ・システム７１及び本発明（図６も参照）の非限定的な実施例である焦点整合システム７２が、作業台６７のシート支持体６８の上方において、構造骨組又はガントリ７０に取り付けられる。本発明は、レーザ・システム７１のレーザに限定されない。本発明の実施に際して、レーザは、被覆５２の選択された部分を消去するように選択され、例えばガラス・シート５９などの被覆を支持する基材に悪影響を与えることなく、被覆５２内に分離線、消去線、又は切削線６０Ａ及び／又は６０Ｂ（図３）又は６３（図４）を与えるようにする。より具体的には、本発明の非限定的な一実施例において、レーザ・ビームの波長は、例えばマグネロトン・スパッタリングされた多層被覆の銀の層などの被覆４０及び５２（図２〜４参照）の導電部材によってレーザのエネルギーの大半が吸収されるように選択される。導電膜層は、レーザ加熱された領域内において液化し、間隔をあけて離隔された微細な小球の形に再凝固する。これらの小球は、隣接する被覆区画間に所望の電気絶縁を提供する。本発明の別の非限定的な実施例では、レーザ・ビームの波長は、被覆が局所的に蒸発させられるよう、レーザ・エネルギーが被覆スタック全体によって吸収されるように選択される。蒸発させられた被覆は、被覆表面上に粒子として再凝固し、これらは、後続の被覆表面のクリーニングによって除去されることができる。本発明の非限定的な実施例は、青色のＹＡＧレーザ（３５５ナノメートル、Ｑスイッチ、周波数増幅）及び出力１ワットのＹＡＧレーザを用いて実施された。レーザ・ビーム７４を本発明の焦点整合システム７２へ向けて送るために、１つ又は複数の鏡（図示せず）が使用された。焦点整合システム７２は、レーザ・システム７１へ向かう方向へ移動したり、レーザ・システム７１から離れる方向へ移動したりするように、例えば右から左へ、そして左から右へ移動するように、図５に示す通り、適当な方法でガントリ７０に取り付けられる。理解される通り、本発明は、焦点整合システム７２及びシート支持体６８を互いに対して移動させるようになっている。限定ではないが、例えば、焦点整合システムとシート支持体を同時に移動させること、焦点整合システム７２を静止させたままでシート支持体６８を移動させること、及びシート支持体６８を静止させたままで焦点整合システム７２を移動させることなどが考えられる。
【００２４】
図５及び図６を必要に応じて参照すると、本発明の非限定的な一実施例では、取付けブロック７５（図６）が、ステッピング・モータ８０（図５参照）によって駆動される一対の離間した軸７６及び７８上に位置決めされる。焦点整合システム７２は、以下に議論する方法で取付けブロック７５に取り付けられる。軸７６及び７８を一方向に回転させることにより、取付けブロック７５と焦点整合システム７０とが、シート支持体６８及び作業台６７の上方をレーザ・システム６８（図５参照）に向かう第１の方向へ移動させられる。そして、軸７６及び７８を反対方向に回転させることにより、取付けブロック７５と焦点整合システム７０とが、シート支持体６８及び作業台６７の上方をレーザ・システム７１から離れる第２の方向へ移動させられる。
【００２５】
図６〜図８を必要に応じて参照すると、議論中の本発明の非限定的な実施例において、本発明の焦点整合システム７２は、一方の端部９２が定荷重ばね９４によって取付けブロック７５に連結された中空管９０を備える。理解できる通り、本発明は、任意の１つのタイプの定荷重ばねに限定されない。本発明は、カリフォルニア州Ｓａｎｔａ Ｆｅ Ｓｐｒｉｎｇｓに事務所を有するＭｃ Ｍａｓｔｅｒ Ｃａｒｒ社によって販売されるタイプの定荷重ばねを用いて実施された。管９０の反対側の端部９６は、連結ブロック１００内に固定的に取り付けられている。連結ブロック１００は、ブロック１００の端部１０４からブロック１００の反対側端部１０６へ向かって延びる第１の通路１０２（図７参照）、及び、ブロック１００の端部１０６から端部１０４へ向かって延びる第２の通路１０８を有する。第１の通路１０２の内径は、第２の通路１０８の内径よりも大きくなっており、通路１０２と１０８の接合部にレンズ支持棚１１０が設けられている。第１の通路１０２の内径及び管９０の外径は、管９０の端部９６が連結ブロック１００の第１の通路１０２内に固定的に取り付けられて、管９０の端部９６とレンズ支持棚１１０との間に集束レンズ１１２が捕捉されるようにサイズ決めされる。本発明の実施に際して、６０ｍｍの集束レンズが使用された。連結ブロック１００の第２の通路１０８は、焦点調整器１１４を受け入れるための雌ねじ１１３を有する。理解できる通り、本発明は、管９０の端部９６が連結ブロック１００の第１の通路１０２内に固定的に固定される方法に限定されない。例えば、摩擦嵌め、接着剤、溶接、又はねじ切りされた表面など、当技術分野で知られた任意の技術も、本発明の実施に際して使用することができる。
【００２６】
図５〜図７を必要に応じて参照すると、レーザ・ビーム７４は、例えば鏡１１８など反射表面によって、管９０（図５及び図６参照）内へ反射される。レーザ・ビーム７４は、管９０内を通過し、集束レンズ１１２を通過して、集束レーザ・ビーム１２０又は集中レーザ・ビーム１２０（図６及び図７参照）として焦点調整器１１４に入る。管９０の内部表面１２２にある角度で取り付けることができる。または、鏡１１８は、任意の適当な方法で、取付けブロック７５にある角度で固定的に取り付けることができる。本発明の非限定的な実施においては、鏡は、ブロック７５に固定された支柱１２４に取り付けられた（図６参照）。鏡１１８が管９０の端部９２内へ延在するように取り付けられる場合、管９０の端部９２の区画が切り取られ、レーザ・ビーム７４を鏡へ通過させるための窓１２６が設けられる（図５参照）。本発明の非限定的な別の実施例では、鏡１１８及び管９０は、鏡１１８が管９０の端部９２内に入らないように位置決めされる。むしろ、管９０は、レーザ７１からのレーザ・ビーム７４と干渉しないように鏡１１８の下方に位置決めされる。議論中の本発明の非限定的な実施例では、焦点整合システム７２が静止しているとき、及び／又は、焦点整合システム７２がシート支持体６８（図７参照）の上方を移動し、焦点整合システムが取付けブロック７５に向かう方向へ移動し、取付けブロック７５から離れる方向へ移動するにつれて、以下に議論する方法で、鏡１１８及びレンズ１１２は位置合わせされ、レーザ・ビーム７４を集束レンズ１１２の中心部分を通るように方向付ける。図６を参照すると、支柱１３０により取付けブロック７５に固定されたスリーブ１２８内に管９０を位置決めすることによって、焦点整合システム７２がシート支持体６８上方を移動するときの揺れが防止される。本発明の非限定的な一実施例では、スリーブ１２８の内部表面は、非摩擦表面である。取付けブロック７５に向かう方向、及び取付けブロック７５から離れる方向へ自由に管９０を移動させるために、スリーブ１２８と管９０との間に空気ベアリングを設けることによって本発明は実施された。
【００２７】
次に図７を参照しながら、本発明の焦点調整器１１４について議論する。本発明の非限定的な一実施例において、焦点調整器１１４が使用され、集束レーザ・ビーム１２０の焦点１３２を、パック又は表面追従部１３６の表面１３４から所定の距離に設定される。議論中の本発明の非限定的な実施例では、焦点調整器１１４は、中空導管１３８を含む。中空導管１３８は、焦点調整器１１４を端部１０６内及びレンズ支持ブロック１００の第２の通路１０８内にねじ込むために、雄ねじ端部１４０を有する。この構成では、焦点調整器１１４を第１の方向に回転させることによって、レンズ支持ブロック１００内へ調整器１１４を移動させて、集束レーザ・ビーム１２０の焦点１３２と焦点調整器１１４の端部１４２との間の距離を増大させる。また、焦点調整器１１４を反対の第２の方向に回転させることによって、レンズ支持ブロック１００の外へ焦点調整器１１４を移動させて、集束レーザ・ビーム１２０の焦点１３２と焦点調整器１１４の端部１４２との間の距離を減少させる。雌ねじワッシャ１４４は、焦点調整器１１４上にねじ止めされ、レンズ支持ブロック１００の第２の端部１０６に係合させられて、集束レーザ・ビーム１２０の焦点１３２が焦点調整器１１４の第２の端部１４２から所定の離間距離となる設定位置に、焦点調整器１１４を固定する。
【００２８】
エア・パック又は表面追従部１３６は、半球形の外部形状１４６、パック１３６の表面１３４に出口穴１４９を有する円錐形空洞部１４８、及び、パック１３６の表面１３４に出口部を有する複数の通路１５０を有する（図７〜図９参照）。焦点調整器１１４の導管１３８の端部１４２の内部表面１５２は、パック１３６の半球形外部形状１４６を受容するために外向きの傾斜表面である。例えば空気又は窒素などの気体が、加圧されて開口１５４を通してレンズ支持ブロック１００内へ移動させられる。集束レンズ１１２は、管９０内への気体の流れを遮断する。気体は、焦点調整器１１４の導管１３８を通り、焦点調整器１１４の端部１４２の外へ移動する。気体は、エア・パック１３６の外部表面１４６と焦点調整器１１４の内部表面１５２との間の間隙１５６を通り、またエア・パック１３６の開口１４９及び通路１５０を通って移動することによって、焦点調整器１１４から排出される。間隙１５２を通過する気体によって第１の空気又は気体ベアリングが提供され、エア・パック１３６が焦点調整器１１４の端部１４２内で自由に移動する。空気パック１１４の開口１４９及び通路１５０の出口端部を通過する気体によって、エア・パック１１４の表面１３４と、シート５９の表面６５にある被覆５２の表面６６（図５参照）との間に、第２の気体又は空気ベアリングが提供される。
【００２９】
本発明の非限定的な一実施例では、気体がレンズ支持ブロック１００内へ移動させられ、第１及び第２の気体ベアリングが提供される状態で、上述の通り焦点調整器１１４を回転させることによって、焦点調整器１１４が回転させられ、集束レーザ・ビーム１２０の焦点１３２が、例えばシート５９の被覆５２の表面６６などの基準点から、又は焦点調整器１１４の第２の端部１４２から、所定の距離に位置付けられる。より詳細には、焦点調整器１１４を第１の方向に回転させることによって、レーザ・ビームの焦点１３２が、被覆５２の表面６６（図８参照）から離れる方向へ移動させられる。また、焦点調整器１１４を第２の方向に回転させることによって、エア・パック１３６の表面１３４が被覆５２の表面６６から離れる方向へ移動させられて、エア・パック３６の表面１３４を被覆５２の表面６６に向かう方向へ移動させると、焦点１３２が被覆５２の表面６６に向かう方向へ移動させられる。
【００３０】
議論中の本発明の非限定的な実施例では、本発明の焦点整合システム７２の管９０は、定荷重ばね９４（図６のみに示す）によって取付けブロック７５に連結されており、シート５９の被覆５２の形状付けされた表面６６上のエア・パック１３６の動きによって、焦点整合システム７２が、取付けブロック７５に向かう方向へ、及び取付けブロック７５から離れる方向へ移動させることができるようになっている。エア・パック１３６は、中心開口１４９及び円錐形空洞部１４８（図７及び図８参照）を備えており、エア・パックが被覆５２及びシート５９の表面輪郭の変化に応答して、焦点調整器１１４の導管１３８の端部１４２（図８参照）内で枢動及び／又は回転するとき、集束レーザ・ビーム１２０がエア・パック１３６の中心開口１４９を通り抜けるようになっている。
【００３１】
本発明の好ましい実施において、焦点調整器１１４の導管１３８は、焦点調整器１３６の端部１４２に隣接する通路１６０（図８参照）を備える。開口１５４（図７参照）を通りレンズ支持ブロック１００内へ移動した気体は、通路１６０を通って移動して、エア・パック１３６の周り又は移動するエア・パック１３６の前にエア・カーテンを提供し、被覆５２の表面６６上の粒子（図示せず）をエア・パック１３６の通路から吹き飛ばし、エア・パック１３６の表面１３４と被覆５２の表面６６との間に粒子が捕捉されることを回避する。エア・パック１３６及び捕捉された粒子が被覆の表面上を移動すると、捕捉された粒子が、被覆５２の表面６６を引っ掻くおそれがある。本発明の限定ではないが、気体は乾燥気体であり、本発明の実施に際しては、気体は窒素であった。気体中の湿分によって被覆５２の表面６６に粒子が付着させられるおそれがあるので、粒子を表面６６から吹き飛ばすためには、乾燥気体が好ましい。
【００３２】
エア・パック１３６の通路１５０及び開口１４９、並びに焦点調整器１１４の通路１６０を通って移動する気体の圧力は、（１）エア・パック１３６の表面１３４を、シート５９上の被覆５２の表面６６（図８参照）から一定距離に維持するため、（２）焦点調整器１１４の表面１５２を、パック１３６の半球形表面１５６（図８参照）から一定距離に維持するため、及び（３）焦点調整器１１４の端部１４２にある通路１６０に気体を通し、パック１３６の周りに空気カーテンを提供するために十分な圧力である。この構成によれば、エア・パック１３６が被覆５２の表面６６の凸状又は盛り上がった部分を移動するとき、形状付けされたシート５９上の被覆５２の表面６６上でのエア・パック１３６の動きによって、焦点整合システム７０を取付けブロック７５（図６参照）に向かう方向へ移動させる。そして、エア・パック１３６が被覆５２の表面６６の凹状又はへこんだ部分上で移動するときは、焦点整合システム７０を取付けブロック７５から離れる方向へ移動させる。この方法によれば、エア・パック１３６の表面１３４は、シート５９上の被覆５２の表面６６（基準面）から一定の離間距離に維持される。そして、集束レーザ・ビーム１２０の焦点１３２（刃先）は、表面６６（基準面）から固定された離間距離に維持され、被覆５２内の切削線又は分離線６０Ａ、６０Ｂ（図３）及び６３（図４）が、基準面から一定距離で一定の幅を有するようにさせられる。
【００３３】
本発明の非限定的な一実施例では、被覆５２（図３及び図４参照）内に切削される切削線６０Ａ、６０Ｂ、及び６３の幅は、約０．０１６ｍｍ（０．００１５インチ）である。エア・パック１３６の表面１３４と、シート５９の表面６５上の被覆５２の表面６６との間の距離は、約０．１０ｍｍ（０．００４インチ）であった。エア・パックは、プラスチックの半球形部材であり、直径が１９．０５ｍｍ（３／４インチ）であり、エア・パック１３６の表面１３４（図６参照）と対向する平坦な表面１６６を有していた。図９を参照すると、通路１５０は、約１．５７ｍｍ（０．０６２インチ）の直径を有し、「十字」型の各脚部１６８上に２つの通路を有するように構成されており、中心開口１４９は、約３．１８ｍｍ（０．１２５インチ）の直径を有していた。「十字」型の各脚部１６８上の通路１５０は、「十字」の脚部１６８の１／３地点にある。それぞれの通路１５０及び中心開口１４９の中心線は、エア・パック１３６の表面１３４から１９．０５ｍｍ（３／４インチ）の距離のところに互いに集束する。円錐形空洞部１４８（図８参照）は、エア・パック１３６の表面１６６にて約８．９ｍｍ（０．３５２インチ）の直径を有し、エア・パック１３６の表面１３４から約０．８１ｍｍ（０．０３２インチ）の離間距離にある中心開口１４９において出会う傾斜壁部を有していた。中心開口１４９は、約３．１８ｍｍ（０．１２５インチ）の直径を有していた。表面１３４と１６６（図８参照）の間で測定すると、エア・パックは、約８．４１ｍｍ（０．３３１インチ）の厚みを有する。エア・パック１３６の表面１４２の縁部１７０は、鋭い縁部をなくすように傾斜を付けられていた（図８参照）。
【００３４】
通路１５０は、エア・パック１３６の表面１３４に沿って所望の構成で位置決めすることができることを理解されたい。さらに、本発明の別の非限定的な実施例では、通路１５０をなくすことができ、気体用の通路を設けるために、パック１３６の本体を中空にすることができる。さらに本発明の別の非限定的な実施例では、通路１５０をなくし、パック１３６が円錐体１４８及び中央開口１４９のみを備えるようにすることができる。
【００３５】
焦点調整器１１４の導管１３８は、長さ４４．４５ｍｍ（１．７５インチ）、壁厚約３．１８ｍｍ（０．１２５インチ）であった。８つの通路１６０が、導管１３８の端部１４２の周りに均等に離間された。通路１６０は、約２．４４ｍｍ（０．０９６インチ）の直径を有していた。通路１６０の中央線は、導管１３８の外部表面に対して４５°の角度であった。焦点調整器１１４の導管１３８の端部１４２にある傾斜した内壁１２２（図８参照）は、エア・パック１３６の表面１４６（図８参照）に合わせて形成された。理解することができるように、本発明は、エア・パック内の通路１５０の数、又は焦点調整器１１４の導管１３８内の通路１６０の数に限定されない。
【００３６】
議論中の本発明の非限定的な実施例では、定荷重ばね９４（図６参照）は、下向きの力を約１７０．１〜約３９６．９ｇ（６〜１４オンス）に制限され、エア・パック１３６にかかる圧力が制限された。気体流入口部１５４を通ってレンズ支持ブロック１００内に入る窒素の気体圧力は、４１３．６４パスカル（６０ポンド／平方インチ）であった。上記構成では、エア・パック１３６は、シート５９上の被覆５２の表面６６（図８参照）から約０．１０ｍｍ（０．００４インチ）離間され、エア・パック１３６の半球形表面１４６と、焦点調整器１１４の導管１３８の端部１４２における内部傾斜表面１５２との間の間隔１５６は、約０．１０ｍｍ（０．００４インチ）（図８参照）であった。焦点調整器１１４は、集束レーザ・ビーム１２０の焦点１３２がエア・パック１３６の表面１３４にくるように位置決めされた。
【００３７】
本発明の非限定的な実施例では、シート５９の被覆５２の表面６６がエア・パック１３６及び焦点整合システム７２に対面する状態で、シート５９はシート支持体６８上に支持された。ステッピング・モータ８０が通電され、焦点整合システム７２がシート５９の縁部に位置決めされた。焦点整合システム７２は、取付けブロック７５に向かって上向きに移動させられた。そして、焦点整合システム７２がエア・パックをシート５９の表面６６上に配置するように下降させられると、エア・パック１３６は、焦点調整器１１４の導管１３８の端部１４２に保持された。乾燥窒素気体は、レンズ支持ブロック１００の気体流入口部１５４を通して移動させられ、焦点調整器１１４の導管１３８の端部１４２に向かい、そしてその中を通って流れ、導管１３８の端部１４２内の通路１６０、エア・パック１３６と導管１３８の端部１４２との間の間隙１５２、並びにエア・パック１３６の通路１５０及び中心開口１４９を通って移動した。レーザ・システム７１が通電され、レーザ・ビーム７４が鏡１１８上に衝突させられた。鏡１１８は、管９０及び集束レンズ１１２を通してレーザ・ビームを反射し、レーザ・ビームを焦点１３２に集束させた。焦点調整器１１４は、レーザ・ビームの焦点１３２を、エア・パック１３６の表面１３４に提供するように回転された。ステッピング・モータ８０が通電され、焦点整合システム７２及びエア・パック１３６が、被覆された表面６６上を、例えば図５に示されるように右から左へ移動させられ、切削線６０Ａ、６０Ｂ、及び／又は６３が被覆５２内に与えられる（図３及び図４参照）。図５に示されたシート５９の向きは、図４に示されたシート５９の向きと反対であることに留意されたい。焦点整合システム７０が、被覆５２の反対側端部に到達し、シート５９の被覆されていない境界縁部１６７（図５参照）上へ移動させられると、レーザ・システムが非通電状態にされ、支持台６４が、焦点整合システムの通路に対して垂直方向の通路に沿って、被覆区画１６９（図４参照）の幅と等距離にわたって移動させられる。ステッピング・モータの駆動が逆回転させられ、焦点整合システム７０が図５に示されるように左から右へ移動させられ、第２の切削線６３（図４参照）が被覆５２内に与えられる。
【００３８】
本発明の別の非限定的な実施例では、焦点整合システム７０が、被覆５２から、シート５９の表面５２の被覆されていない境界縁部１６７（図５参照）へ移動するとき、レーザは通電されたままであり、支持台６４は、焦点整合システムの通路に対して垂直方向の通路に沿って被覆区間１６９の幅と等距離にわたって移動させられ、レーザ・ビームの焦点１３２は、シート５９の被覆されていない境界縁部１６７に沿って移動する。ステッピング・モータの駆動は逆回転させられ、焦点整合システム７０が図５に示されるように左から右へ移動させられ、第２の切削線６３（図４参照）が被覆内に与えられる。本発明のさらに別の非限定的な実施例では、焦点整合システム７０が被覆５２の反対側端部に到達し、シート５９の被覆されていない境界縁部１６７（図５参照）上へ移動させられると、レーザ・システムは非通電状態にさせられ、ステッピング・モータ８０の駆動は逆回転させられ、焦点整合システム７０をその開始位置へ移動させる。支持台６４は、焦点整合システムの通路に対して垂直方向の通路に沿って、被覆区間１６９の幅と等距離にわたって移動させられる。レーザは通電され、焦点整合システム７０は被覆５２上を移動し、第２の切削線６３が被覆内に与えられる。本発明の実施では、切削線６０Ａ、６０Ｂ、及び／又は６３を被覆５２内に与えるために、通路が１つだけ製作された。本発明は、切削線６３（図４参照）を与えるための通路の数に限定されず、被覆内に単一の切削線を与えるために、２つ又は複数の通路を製作することができる。理解することができるように、作業台６７及び焦点整合システム７０は、例えば、本発明を限定しないが、図３に示された切削線６０Ａと同様の切削線など、非線形の切削線を与えるために同時に移動させることができる。
【００３９】
図１０及び図１１を参照すると、ガラス・シート５９の表面６５上に導電性被覆５２を有するガラス・シート５９が示されている。図１０では、集束レーザ・ビーム１２０の焦点１３２は、ガラス・シート５９の表面６５にある。図１１では、集束レーザ・ビーム１２０の焦点１３２は、ガラス・シート５９の表面６４と６５との間にある。図１０及び図１１から、被覆５２の表面６６とレーザ・ビームの焦点１３２との間の距離が増大するにつれて切削線６３の幅が増大し、そして、被覆５２の表面６６とレーザ・ビームの焦点１３２との間の距離が減少するにつれて切削線６３の幅が減少することがわかる。当技術分野の技術者には理解される通り、焦点１３２が、例えば被覆５２の表面６６、又はガラス・シート５９の表面６４及び６５のうちの一方など基準面に対して固定距離に維持される限り、レーザの焦点１３２によって与えられる線６３の幅は一定である。
【００４０】
図１２を参照すると、ガラス・シート５９の表面６５上の被覆１７２は、導電膜１７４を備える。導電膜１７４は、例えば銀の膜であり、例えばすず酸亜鉛膜などの一対の誘電体膜１７６と１７８との間に設けられている。誘電体膜１７６は、ガラス・シート５９の表面６５上にある。図１２に示された本発明の非限定的な実施例では、集束レーザ・ビーム１２０は、ガラス・シートの被覆されていない表面６４及び被覆された表面６５を通過させられ、焦点１３２を誘電体膜１７８の外部表面１８０上に有する。集束レーザ・ビーム１２０は、誘電体層１７６及び１７８を通過し、及び銀層１７４の一部を蒸発させて、銀の膜１７４内に空洞部又は切削線１８２をもたらし、隣接する被覆区画を互いに電気的に分離する。
【００４１】
上記明細書において開示した概念から逸脱することなく本発明の非限定的な実施例の修正を行うことができることを、当技術分野の技術者は容易に理解することができるであろう。添付の特許請求の範囲の主題によって規定される本発明の精神から逸脱することなく、様々な変更を行うことができることが理解される。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００８年１２月１８日出願の米国特許出願第６１／１３８，７５６号の利益を主張するものである。その出願は、「レーザ・ビームの焦点とワーク表面との間の距離を維持するための装置及び方法（Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｆｏｒ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｏｆ Ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ Ｔｈｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｆｏｃａｌ Ｐｏｉｎｔ Ｏｆ Ａ Ｌａｓｅｒ Ｂｅａｍ Ａｎｄ Ａ Ｗｏｒｋ Ｓｕｒｆａｃｅ）」という題名であり、本明細書に参照して援用される。
【０００２】
本発明は、例えば切削レーザ・ビームの焦点などの刃先と、例えばシートの第１の主表面上の被覆の表面などの基準面との間に一定距離を維持し、均一な幅の切削又は分離線を被覆内に与えるための装置及び方法に関するものである。より詳細には、本発明は、基準面から一定距離で、一定の幅を有する切削又は分離線をその切削路に沿って与えるための装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
当技術分野の技術者によって理解される通り、航空機の積層風防ガラスは、風防ガラスの外部表面上に氷が形成されることを防ぐために、積層風防ガラスの、例えば外部ガラス・シートなど外部層の内部表面上に、１つの加熱装置を有することができる。そして、風防ガラスの内部表面の曇りを防止し、及び／又は曇りを除去するために、例えばガラス又はアクリル・シートなど構造層同士の間に、第２の加熱装置を有することができる。加熱装置は、通常、導電性の被覆を含む。例えば、導電性の被覆は、電源に接続された一対の母線の間の１つ又は複数の被膜である。導電性被覆の境界は、通常、シートの縁部から離間されており、シートの周囲形状に対応する。
【０００４】
現在入手可能な加熱装置に伴う１つの制限は、それらを非線形又は湾曲した周囲を有するシート上で使用すると、非線形又は湾曲した周囲形状を有する導電性被覆を通して電流を均一に分配することが妨げられることである。被覆を通る電流の分配が不均一であることにより、被覆内にホット・スポットが生じるおそれがある。それにより風防ガラスの過熱が生じるおそれがあり、それにより風防ガラスの層間剥離が生じるおそれがある。ホット・スポットをなくすための１つの技術は、より均一な電流を被覆内に供給すように、導電性被覆を区分することである。被覆を区分するために被覆内に与えられる切削又は分離線の幅は十分小さく、限定ではないが、例えば０．０４８ミリメートル（以下「ｍｍ」とも称する）（０．００１５インチ）の幅であり、風防ガラスを通して見る航空機の操縦者の目に見える分離線が最小限となり、又はまったく見えない。また、分離線の幅は、分離線が母線の間の領域内で区画を互いに電気的に分離するよう十分大きい。
【０００５】
被覆を区分するための１つの技術は、被覆の全体にわたって１つ又は複数のレーザ・ビームの通路を作ることである。より詳細には、レーザ・ビームの焦点が、シートの基準面から所定の離間距離で導電性被膜に衝突するように位置決めされ、レーザ・ビームがその通路に沿って移動するにつれて、被覆の一部を蒸発させることによって被覆内に分離線を与える。この技術は、平坦なシートの表面に適用された導電性被膜には許容可能であるが、湾曲したシートの表面に適用された被膜に対してこの技術が実施される場合には欠点を有する。欠点の１つは、シートの表面曲率が変わるにつれて、レーザ・ビームの焦点とシートの基準面との間の距離が変わることである。その結果、レーザ・ビームの焦点と基準面との間の距離が短くなるにつれて消去線の幅が増大し、距離が長くなるにつれて消去線の幅が減少する。この欠点をなくすための１つの手法は、シートの湾曲表面の輪郭に追従するソフトウェア・プログラムを開発することである。当技術分野の技術者には理解される通り、２つのガラス・シートの湾曲表面の輪郭は同じではなく、それぞれのシート用のソフトウェア・プログラムが必要であり、これには時間がかかり、且つ高価である。欠点をなくすための別の手法は、表面曲率が変化するにつれてレーザ・ビームの焦点を変位させるように、被覆の表面と表面接触する部材を配置することである。この手法に伴う欠点は、この部材が被覆の表面の曲率変化に応答してレーザ・ビームの焦点を移動させるときに、この部材が被覆の表面を損傷させるおそれがあることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，２０２，７８７号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６６７，８２５号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開２００７／０００２４２２Ａ１号明細書
【特許文献４】米国特許第５，９６５，８５３号明細書
【特許文献５】米国特許第５，６７５，９４４号明細書
【特許文献６】米国特許第４，６１０，７７１号明細書
【特許文献７】米国特許第４，８０６，２２０号明細書
【特許文献８】米国特許第５，８２１，００１号明細書
【特許文献９】米国特許第４，６２３，３８９号明細書
【特許文献１０】米国特許第４，８９４，５１３号明細書
【特許文献１１】米国特許第４，９９４，６５０号明細書
【特許文献１２】米国特許第４，９０２，８７５号明細書
【特許文献１３】米国特許第６，４７１，３６０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで当技術分野の技術者であれば理解することができるように、基準面から一定距離でほぼ一定の幅を有する１つ又は複数の切削線又は分離線であって、現在利用可能な技術の欠点を有さない切削線又は分離線を、導電性被覆など被覆内に与えるための技術を提供することが有利である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、形削り部材の刃先が物品の基準面に対して移動するときに、刃先を基準面から一定距離に維持するための装置に関するものである。この装置は、とりわけ、第１の端部及び反対側の第２の端部を有する管と、管の第１の端部を支持部材に連結するための一定の力を加える構造体と、管の第２の端部に取り付けられた表面追従部とを備える。表面追従部は、管の第２の端部から離れる方向を向いた主表面を有し、且つ複数の通路を有している。通路が、それぞれ表面追従部の主表面に出口部を有する。表面追従部の主表面及び形削り部材の刃先が互いに所定の関係を有する。気体を管の第２の端部に向かって管内へ移動させるための入口部が設けられる。気体が管の第２の端部の外へ移動すると、表面追従部の外部表面部分と管の第２の端部の内部表面部分との間に、第１の厚みを有する第１の気体ベアリングが提供される。表面追従部の主表面及び基準面が、互いに隣接し、互いに対面する関係にある場合、気体が表面追従部の複数の通路を通って移動すると、第２の厚みを有する第２の気体ベアリングが提供される。表面追従部が基準面上を移動し、形削り部材の刃先を物品の基準面から一定距離に維持するとき、第１の気体ベアリングの第１の厚み及び第２の気体ベアリングの第２の厚みをそれぞれ一定に維持するように、物品の基準面の曲率が、一定の力を加える構造体を拡張及び収縮させる。
【０００９】
さらに、本発明は、ワーク・ピース内に切削線又は分離線を与えるための作業ステーションに関するものである。この作業ステーションは、とりわけ、ワーク支持表面を有する台、及びワーク表面の上に取り付けられたガントリを備える。ガントリは、支持部材を備え、ワーク支持表面と支持部材とは、互いに対して移動することができる。形削り部材の刃先をワーク・ピースの外部主表面から一定距離に維持するための装置は、ガントリによって支持される。そして、この装置は、とりわけ、第１の端部及び反対側の第２の端部を有する管と、管の第１の端部を支持部材に連結する一定の力を加える構造体と、管の第２の端部に取り付けられた表面追従部とを備える。表面追従部は、ワーク支持表面に対面する主表面を有し、表面追従部の主表面に出口部を有する複数の通路を有しており、表面追従部の主表面及び形削り部材の刃先が互いに所定の関係を有する。気体を管の第２の端部に向かって管内へ移動させるための入口部が設けられている。気体が管の第２の端部の外へ移動すると、表面追従部の外部表面部分と管の第２の端部の内部表面部分との間に、第１の厚みを有する第１の気体ベアリングが提供される。表面追従部の主表面及びワーク・ピースの主表面が、互いに隣接し、互いに対面する関係にある場合、気体が複数の通路を通って移動すると、第２の厚みを有する第２の気体ベアリングが提供される。
この構成では、表面追従部がワーク・ピースの主表面上を移動し、刃先をワーク・ピースの主表面から一定距離に維持するとき、第１の気体ベアリングの第１の厚み及び第２の気体ベアリングの第２の厚みをそれぞれ一定に維持するように、ワーク・ピースの主表面の曲率が、一定の力を加える構造体を拡張及び収縮させる。この構成では、刃先がその通路に沿って移動し、表面追従部がワーク・ピースの主表面上を移動する場合、刃先はワーク・ピースの主表面から一定距離に維持される。
【００１０】
さらに、本発明は、ワーク・ピース内に切削線又は分離線を与える方法に関し、とりわけ、ワーク・ピースは、基準面を有する。この方法は、とりわけ、切削表面に対して所定の関係を有する主表面を有する表面追従部と、切削表面とを提供する段階と、ワーク・ピースの基準面と表面追従部の主表面との間に、一定の厚みを有する気体ベアリングを提供する段階と、ワーク・ピース内に切削線を与えるために、ワーク表面及び表面追従部を互いに対して移動させる段階とを含み、切削線は、基準面から一定の離間距離でその長さに沿って均一な幅を有する。
【００１１】
本発明のさらなる非限定的な実施例は、ガラス・シートに関し、このガラス・シートは、とりわけ、シートの主表面上に導電性被覆を有する。その被覆は、とりわけ、一対の誘電体膜の間に導電膜を有する。被覆は、シートの側部間に延びる長さを有する分離線を有する。分離線は、電気絶縁分離又は切削線を導電膜内のみに与える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施に際して使用することができる航空機の透明部を示す側面図である。
【図２】本発明の教示に従って区分することができる導電性被膜を有する、航空機の透明部の加熱装置を示す平面図である。
【図３】本発明の教示に従って区分される導電性被膜を有する、航空機の透明部の加熱装置の別の実施例を示す平面図である。
【図４】本発明の教示に従って区分されるガラス導電性被膜を有する、形状付けされた航空機の透明部を示す透視図である。
【図５】本発明の教示に従って導電性被覆内に切削線又は分離線を与えるための作業ステーションである。
【図６】本発明の教示に従って導電性被覆内に切削線又は分離線を与えるための、本発明の装置を示す側面図である。
【図７】本発明の焦点整合システムを示す、図６に示す装置の下側半分の断面図である。
【図８】本発明の表面追従部及び焦点調整器を示す、図６に示す装置の下方部分の断面図である。
【図９】本発明の表面追従部の基部を示す平面図である。
【図１０】導電性被覆内のある深さの切削線又は分離線を示す図である。
【図１１】導電性被覆内の別の深さの切削線又は分離線を示す図である。
【図１２】導電性被覆内の別の深さの切削線又は分離線を示す図である。
【実施例】
【００１３】
本明細書で用いる、「内部」、「外部」、「左」、「右」、「上へ」、「下へ」、「水平」、「垂直」など、空間的又は方向的用語は、図面に示された本発明について関係するものである。しかし、本発明は、様々な別の向きとすることができる。したがって、そのような用語は限定と考えられるべきではないことを理解されたい。さらに、本明細書及び特許請求の範囲において用いられる、寸法、物理的特徴などを表すすべての数字は、すべての場合に「約」という語によって修飾されると理解されるべきである。したがって、そうではないと指示されない限り、以下の明細書及び特許請求の範囲において示す数値は、本発明によって得ようとする所望の特性に応じて変えることができる。各数値パラメータは、少なくとも、特許請求の範囲についての均等論の適用を限定しようとするものではない。各数値パラメータは、少なくとも、報告された有効数字の桁数に照らし、且つ、通常の丸めの技法によって解釈されるべきである。さらに、本明細書で開示するすべての範囲は、その中に含まれるいずれか又はすべての部分範囲を包含することを理解されたい。例えば、「１から１０」と述べられる範囲は、最小値１から最大値１０の間の（及びそれらを含む）いずれか又はすべての部分範囲、即ち、例えば１〜６．７、３．２〜８．１、又は５．５〜１０など、最小値が１又はそれより大きい値で始まり最大値が１０又はそれより小さい値で終わるすべての部分範囲を含むと考えられるべきである。また、本明細書で用いる「上に適用される」又は「上に提供される」という用語は、表面上に、しかし必ずしも表面接触せずに、動かされ、適用され、又は設けられることを意味する。例えば、基材「上に適用される」材料は、堆積された材料と基材との間に位置付けられた同じ又は別の組成物でできた１つ又は複数の他の材料が存在することを除外せず、装置と表面との間にシート又は層が存在することを除外しない。
【００１４】
本発明の非限定的な実施例を議論する前に、本発明は他の実施例とすることも可能であるので、本発明は、本明細書に示され議論される特定の非限定的な実施例の詳細に限定されないことを理解されたい。さらに、本発明を議論するために本明細書で用いられる語法は、説明のためのものであって限定のためのものではない。またさらに、以下の議論でそうではないと指示されない限り、同様の符号は同様の要素を示す。
【００１５】
本発明の非限定的な実施例は、航空機の積層透明部の構成部材についての本発明の実施を対象とし、とりわけ、航空機の風防ガラスの加熱装置を対象とする。しかし、本発明は、いかなる特定のタイプの航空機の透明部にも限定されない。本発明は、限定ではないが、例えば米国特許第５，２０２，７８７号、同第６，６６７，８２５号、及び米国特許出願公開２００７／０００２４２２Ａ１号に開示されるタイプの窓など、電気刺激に応答して可視的透過を増加又は減少させる媒体を有するタイプの、航空機の窓の構成部材において本発明が実施されるようになっている。また、限定ではないが、例えば米国特許第５，９６５，８５３号に開示されるタイプの窓など、一対の積層シート間の絶縁された空気間隙を有するタイプの、航空機の窓の構成部材について本発明が実施されるようになっている。これらの公開された特許文書の開示は、参照により本明細書に援用される。さらに本発明は、商業用及び住宅用の窓について実施できる。本発明は、限定ではないが、例えば、参照により本明細書に援用される米国特許第５，６７５，９４４号に開示されるタイプなど、任意のタイプの地上用乗物の窓、任意のタイプの空中及び宇宙用乗物のキャノピー、機室窓、及び風防ガラス、任意の水上及び水中用の船の窓、並びに、限定ではないが例えば冷蔵庫、棚、及び／又はオーブンのドアなど任意のタイプの容器用ののぞき窓又はドアのための窓において実施することができる。またさらに、本発明は、透明部の層又はシートの材料に限定されない。限定ではないが、層又はシートは、硬化又は非硬化プラスチック・シート製とすることができ、焼きなまされた、熱的及び化学的に強化された、透明の、色つきの、被覆された、被覆されない、ガラス・シート製とすることができる。
【００１６】
図１は、本発明の教示に従って製作することができる、航空機の積層風防ガラス１８の非限定的な実施例を示す。風防ガラス１８の外部表面２６の氷の形成を防ぐために、風防ガラス１８は、例えばガラス・シートなどの外部層２４の内部表面２２に設けられた加熱装置２０を含む。また、符号２６は、風防ガラス１８の外部層２４の外部表面を示す。随意的に、風防ガラス１８の内部表面３２の曇りを防止し、及び／又は除去するために、風防ガラス１８は、例えばガラス又はアクリル・シートなどの構造層２８と３０との間に、第２の加熱装置（図示せず）を有することができる。また、符号３２は、構造層２４の内部表面を示す。外部層２４の内部表面２２は、例えばビニール中間層シートなどの中間層シート３６を介して構造層２８の外部表面３４に積層されている。構造層２８及び３０は、例えばウレタン中間層シートなどの中間層シート３８を介して互いに積層されている。理解することができるように、本発明は、風防ガラス１８の構造に限定されない。本発明の実施に際して、例えば風防ガラスなど、当技術分野で使用される航空機の透明部の任意の構造を使用することができる。さらに、本発明は、風防ガラス１８を製作する、ガラス・シート、プラスチック・シート、ビニール中間層、又はウレタン中間層の数に限定されない。風防ガラス１８は、任意の数のシート及び／又は中間層を有することもできる。
【００１７】
図２を参照すると、本発明の非限定的な一実施例において、加熱装置２０は、一対の母線４２と４３との間に、例えば１つ又は複数の膜などの導電性被覆又は層４０を含む。母線４２及び４３は、配線（図示せず）によって電源（図示せず）に接続される。図２に示された導電性被覆４０は、直線的な辺４５〜４８を有する長方形の平坦なシート４１に適用される。図３を参照すると、本発明の別の非限定的な実施例において、加熱装置５０は、平坦なシート５４上に導電性被覆５２を含む。図３に示された被覆５２の側部５６及び５７は、非線形であり又は湾曲している。図４を参照すると、導電性被覆５２を有する湾曲したシート５９が示されている。上述のように、被覆５２（図３及び図４参照）などの導電性被覆の側部が、非線形又は湾曲していることによって、母線４２及び４３（母線は図２及び図３にのみ示す）の間の被覆５２を通過する電流の均一な分配が妨げられる。
【００１８】
本発明は、加熱装置２０（図２）及び５０（図３及び図４）の設計及び／又は構造に限定されない。シート表面を加熱してシート表面上の氷を溶かすために、及び／又はシート表面から曇りを除去するために、当技術分野で使用される任意の導電性加熱装置を、本発明の実施に際して使用することができる。さらに、本発明は、導電性被覆４０（図２）又は５２（図３及び図４）の組成物に限定されない。例えば、本発明を限定せずに、導電性被覆４０及び５２は、任意の適当な導電性材料で製作することもできる。本発明の実施に際して使用することができる導電性被膜の非限定的な実施例には、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，ＩｎｃによってＮＥＳＡ（登録商標）という登録商標で販売されるタイプの熱分解蒸着フッ素ドープ酸化すず膜、ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，ＩｎｃによってＮＥＳＡＴＲＯＮ（登録商標）という登録商標で販売されるタイプのマグネトロン・スパッタ蒸着すずドープ酸化インジウム膜、及び、１つ又は複数のマグネトロン・スパッタ蒸着膜で形成される被覆が含まれるが、これに限定されない。これらのマグネトロン・スパッタ蒸着膜は、例えば酸化亜鉛及び／又はすず酸亜鉛などの金属酸化膜（誘電体膜）の間に、例えば銀などの金属膜を含むが、これに限定されない。それぞれの膜は、マグネトロン・スパッタリングによって互いの上に順次に付着されることができる。マグネトロン・スパッタリングは、例えば米国特許第４，６１０，７７１号、米国特許第４，８０６，２２０号、及び米国特許第５，８２１，００１号に開示されている。それらの開示は、参照により本明細書に援用される。
【００１９】
本発明は、母線４２及び４３（図２及び図３）の設計及び／又は構造に限定されない。当技術分野で使用される任意のタイプの母線が、本発明の実施に際して使用することができる。本発明の実施に際して使用することができる母線の実施例には、米国特許第４，６２３，３８９号、米国特許第４，８９４，５１３号、米国特許第４，９９４，６５０号、米国特許第４，９０２，８７５号、及び米国特許第６，４７１，３６０号に開示されるタイプが含まれるが、これらに限定されない。これらの特許は、参照により本明細書に援用される。
【００２０】
本発明の実施に際して、１つ又は複数の切削線又は分離線６０Ａ（非直線）及び６０Ｂ（直線）が、導電性被覆内に備えられ、被覆５２（図３参照）を区画６２に分割する。そして、隣接する区画６２を母線４２と４３との間で互いに電気的に分離して、被覆５２を通る電流をより均一に分配し、シート５４の表面上の温度分布をより均一にする。理解される通り、本発明の実施は、より均一にシート５４を加熱するために被覆５２を区分することに限定されない。当技術分野に知られているように、本発明は、被覆５２を区分して、電流が区画を通って流れると区画６２に様々な電圧を発生させ、シートの選択された部分を様々な温度に加熱し、又は様々な時間率で表面温度を得るように実施することができる。
【００２１】
図５は、作業ステーション６３を示す。この作業ステーション６３は、本発明の非限定的な実施例を含み、例えばレーザ・ビームの焦点など、形削り部材の切削表面を、基準面から固定距離に維持する。本発明の非限定的な一実施例において、基準面は被覆５２の表面６６である（図５参照）。ただし、理解される通り、基準面はシート５９の任意の表面とすることもできる。以下の議論において、本発明の非限定的な実施例においては、被覆上に母線を位置決めする前、及びシート５９を構造層２８に積層する前に、被覆５２内に１つ又は複数の切削線又は分離線が与えられ、風防ガラス１８（図１参照）が提供される。しかし、本発明はそれに限定されず、シート５９が構造層２８に積層された後に導電性被覆５２を切削して区画にすることもできる。
【００２２】
作業ステーション６３は、シート支持体６８を有する作業台６７を含む。議論中の本発明の非限定的な実施例では、シート５９の表面６５は、シート支持体６８の反対方向を向いており、シート５９の被覆されていない表面６４は、シート支持体６８の表面６９上に支持される。シート５９は、任意の適当な通常の方法で、作業台６７のシート支持体６８上に固定される。任意の適当な通常の方法としては、例えば、保持クリップ（図示せず）があるが、それに限定されない。シート支持体６８の表面６９は、シート５９の表面６４の擦傷又は表面６４への他の表面損傷を防止するために、例えばＴＥＦＬＯＮ（登録商標）被覆された表面など、非磨耗性被覆を有することが好ましい。理解することができるように、シート支持体上で支持されるシートが固定形状を有する場合、シートの形状は、支持表面６９の輪郭と一致する必要はない。しかし、例えばシートが可撓性であるなど、シートが固定形状をもたない場合、支持表面６９の輪郭は、それが支持するシートの最終的な形状の所望の輪郭を有することが好ましい。作業台６７は、支持表面及びシート５９を任意の方向に移動させるための設備（図示せず）を含むことができる。または、作業台６７は、シート５９を固定位置に維持するために静止させることができる。さらに本発明は、シート５９の表面６４をシート支持体６８の表面６９上に支持することに限定されない。本発明においては、被覆５２の表面６６をシート支持体６８の表面６９上に取り付けることも考えられる。さらに、本発明においては、床の振動が作業台６４及びシート５９を振動させることを防ぐために、作業台６４を振動減衰台（図示せず）に取り付けることも考えられる。
【００２３】
レーザ・システム７１及び本発明（図６も参照）の非限定的な実施例である焦点整合システム７２が、作業台６７のシート支持体６８の上方において、構造骨組又はガントリ７０に取り付けられる。本発明は、レーザ・システム７１のレーザに限定されない。本発明の実施に際して、レーザは、被覆５２の選択された部分を消去するように選択され、例えばガラス・シート５９などの被覆を支持する基材に悪影響を与えることなく、被覆５２内に分離線、消去線、又は切削線６０Ａ及び／又は６０Ｂ（図３）又は６３（図４）を与えるようにする。より具体的には、本発明の非限定的な一実施例において、レーザ・ビームの波長は、例えばマグネロトン・スパッタリングされた多層被覆の銀の層などの被覆４０及び５２（図２〜４参照）の導電部材によってレーザのエネルギーの大半が吸収されるように選択される。導電膜層は、レーザ加熱された領域内において液化し、間隔をあけて離隔された微細な小球の形に再凝固する。これらの小球は、隣接する被覆区画間に所望の電気絶縁を提供する。本発明の別の非限定的な実施例では、レーザ・ビームの波長は、被覆が局所的に蒸発させられるよう、レーザ・エネルギーが被覆スタック全体によって吸収されるように選択される。蒸発させられた被覆は、被覆表面上に粒子として再凝固し、これらは、後続の被覆表面のクリーニングによって除去されることができる。本発明の非限定的な実施例は、青色のＹＡＧレーザ（３５５ナノメートル、Ｑスイッチ、周波数増幅）及び出力１ワットのＹＡＧレーザを用いて実施された。レーザ・ビーム７４を本発明の焦点整合システム７２へ向けて送るために、１つ又は複数の鏡（図示せず）が使用された。焦点整合システム７２は、レーザ・システム７１へ向かう方向へ移動したり、レーザ・システム７１から離れる方向へ移動したりするように、例えば右から左へ、そして左から右へ移動するように、図５に示す通り、適当な方法でガントリ７０に取り付けられる。理解される通り、本発明は、焦点整合システム７２及びシート支持体６８を互いに対して移動させるようになっている。限定ではないが、例えば、焦点整合システムとシート支持体を同時に移動させること、焦点整合システム７２を静止させたままでシート支持体６８を移動させること、及びシート支持体６８を静止させたままで焦点整合システム７２を移動させることなどが考えられる。
【００２４】
図５及び図６を必要に応じて参照すると、本発明の非限定的な一実施例では、取付けブロック７５（図６）が、ステッピング・モータ８０（図５参照）によって駆動される一対の離間した軸７６及び７８上に位置決めされる。焦点整合システム７２は、以下に議論する方法で取付けブロック７５に取り付けられる。軸７６及び７８を一方向に回転させることにより、取付けブロック７５と焦点整合システム７０とが、シート支持体６８及び作業台６７の上方をレーザ・システム６８（図５参照）に向かう第１の方向へ移動させられる。そして、軸７６及び７８を反対方向に回転させることにより、取付けブロック７５と焦点整合システム７０とが、シート支持体６８及び作業台６７の上方をレーザ・システム７１から離れる第２の方向へ移動させられる。
【００２５】
図６〜図８を必要に応じて参照すると、議論中の本発明の非限定的な実施例において、本発明の焦点整合システム７２は、一方の端部９２が定荷重ばね９４によって取付けブロック７５に連結された中空管９０を備える。理解できる通り、本発明は、任意の１つのタイプの定荷重ばねに限定されない。本発明は、カリフォルニア州Ｓａｎｔａ Ｆｅ Ｓｐｒｉｎｇｓに事務所を有するＭｃ Ｍａｓｔｅｒ Ｃａｒｒ社によって販売されるタイプの定荷重ばねを用いて実施された。管９０の反対側の端部９６は、連結ブロック１００内に固定的に取り付けられている。連結ブロック１００は、ブロック１００の端部１０４からブロック１００の反対側端部１０６へ向かって延びる第１の通路１０２（図７参照）、及び、ブロック１００の端部１０６から端部１０４へ向かって延びる第２の通路１０８を有する。第１の通路１０２の内径は、第２の通路１０８の内径よりも大きくなっており、通路１０２と１０８の接合部にレンズ支持棚１１０が設けられている。第１の通路１０２の内径及び管９０の外径は、管９０の端部９６が連結ブロック１００の第１の通路１０２内に固定的に取り付けられて、管９０の端部９６とレンズ支持棚１１０との間に集束レンズ１１２が捕捉されるようにサイズ決めされる。本発明の実施に際して、６０ｍｍの集束レンズが使用された。連結ブロック１００の第２の通路１０８は、焦点調整器１１４を受け入れるための雌ねじ１１３を有する。理解できる通り、本発明は、管９０の端部９６が連結ブロック１００の第１の通路１０２内に固定的に固定される方法に限定されない。例えば、摩擦嵌め、接着剤、溶接、又はねじ切りされた表面など、当技術分野で知られた任意の技術も、本発明の実施に際して使用することができる。
【００２６】
図５〜図７を必要に応じて参照すると、レーザ・ビーム７４は、例えば鏡１１８など反射表面によって、管９０（図５及び図６参照）内へ反射される。レーザ・ビーム７４は、管９０内を通過し、集束レンズ１１２を通過して、集束レーザ・ビーム１２０又は集中レーザ・ビーム１２０（図６及び図７参照）として焦点調整器１１４に入る。管９０の内部表面１２２にある角度で取り付けることができる。または、鏡１１８は、任意の適当な方法で、取付けブロック７５にある角度で固定的に取り付けることができる。本発明の非限定的な実施においては、鏡は、ブロック７５に固定された支柱１２４に取り付けられた（図６参照）。鏡１１８が管９０の端部９２内へ延在するように取り付けられる場合、管９０の端部９２の区画が切り取られ、レーザ・ビーム７４を鏡へ通過させるための窓１２６が設けられる（図５参照）。本発明の非限定的な別の実施例では、鏡１１８及び管９０は、鏡１１８が管９０の端部９２内に入らないように位置決めされる。むしろ、管９０は、レーザ７１からのレーザ・ビーム７４と干渉しないように鏡１１８の下方に位置決めされる。議論中の本発明の非限定的な実施例では、焦点整合システム７２が静止しているとき、及び／又は、焦点整合システム７２がシート支持体６８（図７参照）の上方を移動し、焦点整合システムが取付けブロック７５に向かう方向へ移動し、取付けブロック７５から離れる方向へ移動するにつれて、以下に議論する方法で、鏡１１８及びレンズ１１２は位置合わせされ、レーザ・ビーム７４を集束レンズ１１２の中心部分を通るように方向付ける。図６を参照すると、支柱１３０により取付けブロック７５に固定されたスリーブ１２８内に管９０を位置決めすることによって、焦点整合システム７２がシート支持体６８上方を移動するときの揺れが防止される。本発明の非限定的な一実施例では、スリーブ１２８の内部表面は、非摩擦表面である。取付けブロック７５に向かう方向、及び取付けブロック７５から離れる方向へ自由に管９０を移動させるために、スリーブ１２８と管９０との間に空気ベアリングを設けることによって本発明は実施された。
【００２７】
次に図７を参照しながら、本発明の焦点調整器１１４について議論する。本発明の非限定的な一実施例において、焦点調整器１１４が使用され、集束レーザ・ビーム１２０の焦点１３２を、パック又は表面追従部１３６の表面１３４から所定の距離に設定される。議論中の本発明の非限定的な実施例では、焦点調整器１１４は、中空導管１３８を含む。中空導管１３８は、焦点調整器１１４を端部１０６内及びレンズ支持ブロック１００の第２の通路１０８内にねじ込むために、雄ねじ端部１４０を有する。この構成では、焦点調整器１１４を第１の方向に回転させることによって、レンズ支持ブロック１００内へ調整器１１４を移動させて、集束レーザ・ビーム１２０の焦点１３２と焦点調整器１１４の端部１４２との間の距離を増大させる。また、焦点調整器１１４を反対の第２の方向に回転させることによって、レンズ支持ブロック１００の外へ焦点調整器１１４を移動させて、集束レーザ・ビーム１２０の焦点１３２と焦点調整器１１４の端部１４２との間の距離を減少させる。雌ねじワッシャ１４４は、焦点調整器１１４上にねじ止めされ、レンズ支持ブロック１００の第２の端部１０６に係合させられて、集束レーザ・ビーム１２０の焦点１３２が焦点調整器１１４の第２の端部１４２から所定の離間距離となる設定位置に、焦点調整器１１４を固定する。
【００２８】
エア・パック又は表面追従部１３６は、半球形の外部形状１４６、パック１３６の表面１３４に出口穴１４９を有する円錐形空洞部１４８、及び、パック１３６の表面１３４に出口部を有する複数の通路１５０を有する（図７〜図９参照）。焦点調整器１１４の導管１３８の端部１４２の内部表面１５２は、パック１３６の半球形外部形状１４６を受容するために外向きの傾斜表面である。例えば空気又は窒素などの気体が、加圧されて開口１５４を通してレンズ支持ブロック１００内へ移動させられる。集束レンズ１１２は、管９０内への気体の流れを遮断する。気体は、焦点調整器１１４の導管１３８を通り、焦点調整器１１４の端部１４２の外へ移動する。気体は、エア・パック１３６の外部表面１４６と焦点調整器１１４の内部表面１５２との間の間隙１５６を通り、またエア・パック１３６の開口１４９及び通路１５０を通って移動することによって、焦点調整器１１４から排出される。間隙１５２を通過する気体によって第１の空気又は気体ベアリングが提供され、エア・パック１３６が焦点調整器１１４の端部１４２内で自由に移動する。空気パック１１４の開口１４９及び通路１５０の出口端部を通過する気体によって、エア・パック１１４の表面１３４と、シート５９の表面６５にある被覆５２の表面６６（図５参照）との間に、第２の気体又は空気ベアリングが提供される。
【００２９】
本発明の非限定的な一実施例では、気体がレンズ支持ブロック１００内へ移動させられ、第１及び第２の気体ベアリングが提供される状態で、上述の通り焦点調整器１１４を回転させることによって、焦点調整器１１４が回転させられ、集束レーザ・ビーム１２０の焦点１３２が、例えばシート５９の被覆５２の表面６６などの基準点から、又は焦点調整器１１４の第２の端部１４２から、所定の距離に位置付けられる。より詳細には、焦点調整器１１４を第１の方向に回転させることによって、レーザ・ビームの焦点１３２が、被覆５２の表面６６（図８参照）から離れる方向へ移動させられる。また、焦点調整器１１４を第２の方向に回転させることによって、エア・パック１３６の表面１３４が被覆５２の表面６６から離れる方向へ移動させられて、エア・パック３６の表面１３４を被覆５２の表面６６に向かう方向へ移動させると、焦点１３２が被覆５２の表面６６に向かう方向へ移動させられる。
【００３０】
議論中の本発明の非限定的な実施例では、本発明の焦点整合システム７２の管９０は、定荷重ばね９４（図６のみに示す）によって取付けブロック７５に連結されており、シート５９の被覆５２の形状付けされた表面６６上のエア・パック１３６の動きによって、焦点整合システム７２が、取付けブロック７５に向かう方向へ、及び取付けブロック７５から離れる方向へ移動させることができるようになっている。エア・パック１３６は、中心開口１４９及び円錐形空洞部１４８（図７及び図８参照）を備えており、エア・パックが被覆５２及びシート５９の表面輪郭の変化に応答して、焦点調整器１１４の導管１３８の端部１４２（図８参照）内で枢動及び／又は回転するとき、集束レーザ・ビーム１２０がエア・パック１３６の中心開口１４９を通り抜けるようになっている。
【００３１】
本発明の好ましい実施において、焦点調整器１１４の導管１３８は、焦点調整器１３６の端部１４２に隣接する通路１６０（図８参照）を備える。開口１５４（図７参照）を通りレンズ支持ブロック１００内へ移動した気体は、通路１６０を通って移動して、エア・パック１３６の周り又は移動するエア・パック１３６の前にエア・カーテンを提供し、被覆５２の表面６６上の粒子（図示せず）をエア・パック１３６の通路から吹き飛ばし、エア・パック１３６の表面１３４と被覆５２の表面６６との間に粒子が捕捉されることを回避する。エア・パック１３６及び捕捉された粒子が被覆の表面上を移動すると、捕捉された粒子が、被覆５２の表面６６を引っ掻くおそれがある。本発明の限定ではないが、気体は乾燥気体であり、本発明の実施に際しては、気体は窒素であった。気体中の湿分によって被覆５２の表面６６に粒子が付着させられるおそれがあるので、粒子を表面６６から吹き飛ばすためには、乾燥気体が好ましい。
【００３２】
エア・パック１３６の通路１５０及び開口１４９、並びに焦点調整器１１４の通路１６０を通って移動する気体の圧力は、（１）エア・パック１３６の表面１３４を、シート５９上の被覆５２の表面６６（図８参照）から一定距離に維持するため、（２）焦点調整器１１４の表面１５２を、パック１３６の半球形表面１５６（図８参照）から一定距離に維持するため、及び（３）焦点調整器１１４の端部１４２にある通路１６０に気体を通し、パック１３６の周りに空気カーテンを提供するために十分な圧力である。この構成によれば、エア・パック１３６が被覆５２の表面６６の凸状又は盛り上がった部分を移動するとき、形状付けされたシート５９上の被覆５２の表面６６上でのエア・パック１３６の動きによって、焦点整合システム７０を取付けブロック７５（図６参照）に向かう方向へ移動させる。そして、エア・パック１３６が被覆５２の表面６６の凹状又はへこんだ部分上で移動するときは、焦点整合システム７０を取付けブロック７５から離れる方向へ移動させる。この方法によれば、エア・パック１３６の表面１３４は、シート５９上の被覆５２の表面６６（基準面）から一定の離間距離に維持される。そして、集束レーザ・ビーム１２０の焦点１３２（刃先）は、表面６６（基準面）から固定された離間距離に維持され、被覆５２内の切削線又は分離線６０Ａ、６０Ｂ（図３）及び６３（図４）が、基準面から一定距離で一定の幅を有するようにさせられる。
【００３３】
本発明の非限定的な一実施例では、被覆５２（図３及び図４参照）内に切削される切削線６０Ａ、６０Ｂ、及び６３の幅は、約０．０１６ｍｍ（０．００１５インチ）である。エア・パック１３６の表面１３４と、シート５９の表面６５上の被覆５２の表面６６との間の距離は、約０．１０ｍｍ（０．００４インチ）であった。エア・パックは、プラスチックの半球形部材であり、直径が１９．０５ｍｍ（３／４インチ）であり、エア・パック１３６の表面１３４（図６参照）と対向する平坦な表面１６６を有していた。図９を参照すると、通路１５０は、約１．５７ｍｍ（０．０６２インチ）の直径を有し、「十字」型の各脚部１６８上に２つの通路を有するように構成されており、中心開口１４９は、約３．１８ｍｍ（０．１２５インチ）の直径を有していた。「十字」型の各脚部１６８上の通路１５０は、「十字」の脚部１６８の１／３地点にある。それぞれの通路１５０及び中心開口１４９の中心線は、エア・パック１３６の表面１３４から１９．０５ｍｍ（３／４インチ）の距離のところに互いに集束する。円錐形空洞部１４８（図８参照）は、エア・パック１３６の表面１６６にて約８．９ｍｍ（０．３５２インチ）の直径を有し、エア・パック１３６の表面１３４から約０．８１ｍｍ（０．０３２インチ）の離間距離にある中心開口１４９において出会う傾斜壁部を有していた。中心開口１４９は、約３．１８ｍｍ（０．１２５インチ）の直径を有していた。表面１３４と１６６（図８参照）の間で測定すると、エア・パックは、約８．４１ｍｍ（０．３３１インチ）の厚みを有する。エア・パック１３６の表面１４２の縁部１７０は、鋭い縁部をなくすように傾斜を付けられていた（図８参照）。
【００３４】
通路１５０は、エア・パック１３６の表面１３４に沿って所望の構成で位置決めすることができることを理解されたい。さらに、本発明の別の非限定的な実施例では、通路１５０をなくすことができ、気体用の通路を設けるために、パック１３６の本体を中空にすることができる。さらに本発明の別の非限定的な実施例では、通路１５０をなくし、パック１３６が円錐体１４８及び中央開口１４９のみを備えるようにすることができる。
【００３５】
焦点調整器１１４の導管１３８は、長さ４４．４５ｍｍ（１．７５インチ）、壁厚約３．１８ｍｍ（０．１２５インチ）であった。８つの通路１６０が、導管１３８の端部１４２の周りに均等に離間された。通路１６０は、約２．４４ｍｍ（０．０９６インチ）の直径を有していた。通路１６０の中央線は、導管１３８の外部表面に対して４５°の角度であった。焦点調整器１１４の導管１３８の端部１４２にある傾斜した内壁１２２（図８参照）は、エア・パック１３６の表面１４６（図８参照）に合わせて形成された。理解することができるように、本発明は、エア・パック内の通路１５０の数、又は焦点調整器１１４の導管１３８内の通路１６０の数に限定されない。
【００３６】
議論中の本発明の非限定的な実施例では、定荷重ばね９４（図６参照）は、下向きの力を約１７０．１〜約３９６．９ｇ（６〜１４オンス）に制限され、エア・パック１３６にかかる圧力が制限された。気体流入口部１５４を通ってレンズ支持ブロック１００内に入る窒素の気体圧力は、４１３．６４パスカル（６０ポンド／平方インチ）であった。上記構成では、エア・パック１３６は、シート５９上の被覆５２の表面６６（図８参照）から約０．１０ｍｍ（０．００４インチ）離間され、エア・パック１３６の半球形表面１４６と、焦点調整器１１４の導管１３８の端部１４２における内部傾斜表面１５２との間の間隔１５６は、約０．１０ｍｍ（０．００４インチ）（図８参照）であった。焦点調整器１１４は、集束レーザ・ビーム１２０の焦点１３２がエア・パック１３６の表面１３４にくるように位置決めされた。
【００３７】
本発明の非限定的な実施例では、シート５９の被覆５２の表面６６がエア・パック１３６及び焦点整合システム７２に対面する状態で、シート５９はシート支持体６８上に支持された。ステッピング・モータ８０が通電され、焦点整合システム７２がシート５９の縁部に位置決めされた。焦点整合システム７２は、取付けブロック７５に向かって上向きに移動させられた。そして、焦点整合システム７２がエア・パックをシート５９の表面６６上に配置するように下降させられると、エア・パック１３６は、焦点調整器１１４の導管１３８の端部１４２に保持された。乾燥窒素気体は、レンズ支持ブロック１００の気体流入口部１５４を通して移動させられ、焦点調整器１１４の導管１３８の端部１４２に向かい、そしてその中を通って流れ、導管１３８の端部１４２内の通路１６０、エア・パック１３６と導管１３８の端部１４２との間の間隙１５２、並びにエア・パック１３６の通路１５０及び中心開口１４９を通って移動した。レーザ・システム７１が通電され、レーザ・ビーム７４が鏡１１８上に衝突させられた。鏡１１８は、管９０及び集束レンズ１１２を通してレーザ・ビームを反射し、レーザ・ビームを焦点１３２に集束させた。焦点調整器１１４は、レーザ・ビームの焦点１３２を、エア・パック１３６の表面１３４に提供するように回転された。ステッピング・モータ８０が通電され、焦点整合システム７２及びエア・パック１３６が、被覆された表面６６上を、例えば図５に示されるように右から左へ移動させられ、切削線６０Ａ、６０Ｂ、及び／又は６３が被覆５２内に与えられる（図３及び図４参照）。図５に示されたシート５９の向きは、図４に示されたシート５９の向きと反対であることに留意されたい。焦点整合システム７０が、被覆５２の反対側端部に到達し、シート５９の被覆されていない境界縁部１６７（図５参照）上へ移動させられると、レーザ・システムが非通電状態にされ、支持台６４が、焦点整合システムの通路に対して垂直方向の通路に沿って、被覆区画１６９（図４参照）の幅と等距離にわたって移動させられる。ステッピング・モータの駆動が逆回転させられ、焦点整合システム７０が図５に示されるように左から右へ移動させられ、第２の切削線６３（図４参照）が被覆５２内に与えられる。
【００３８】
本発明の別の非限定的な実施例では、焦点整合システム７０が、被覆５２から、シート５９の表面５２の被覆されていない境界縁部１６７（図５参照）へ移動するとき、レーザは通電されたままであり、支持台６４は、焦点整合システムの通路に対して垂直方向の通路に沿って被覆区間１６９の幅と等距離にわたって移動させられ、レーザ・ビームの焦点１３２は、シート５９の被覆されていない境界縁部１６７に沿って移動する。ステッピング・モータの駆動は逆回転させられ、焦点整合システム７０が図５に示されるように左から右へ移動させられ、第２の切削線６３（図４参照）が被覆内に与えられる。本発明のさらに別の非限定的な実施例では、焦点整合システム７０が被覆５２の反対側端部に到達し、シート５９の被覆されていない境界縁部１６７（図５参照）上へ移動させられると、レーザ・システムは非通電状態にさせられ、ステッピング・モータ８０の駆動は逆回転させられ、焦点整合システム７０をその開始位置へ移動させる。支持台６４は、焦点整合システムの通路に対して垂直方向の通路に沿って、被覆区間１６９の幅と等距離にわたって移動させられる。レーザは通電され、焦点整合システム７０は被覆５２上を移動し、第２の切削線６３が被覆内に与えられる。本発明の実施では、切削線６０Ａ、６０Ｂ、及び／又は６３を被覆５２内に与えるために、通路が１つだけ製作された。本発明は、切削線６３（図４参照）を与えるための通路の数に限定されず、被覆内に単一の切削線を与えるために、２つ又は複数の通路を製作することができる。理解することができるように、作業台６７及び焦点整合システム７０は、例えば、本発明を限定しないが、図３に示された切削線６０Ａと同様の切削線など、非線形の切削線を与えるために同時に移動させることができる。
【００３９】
図１０及び図１１を参照すると、ガラス・シート５９の表面６５上に導電性被覆５２を有するガラス・シート５９が示されている。図１０では、集束レーザ・ビーム１２０の焦点１３２は、ガラス・シート５９の表面６５にある。図１１では、集束レーザ・ビーム１２０の焦点１３２は、ガラス・シート５９の表面６４と６５との間にある。図１０及び図１１から、被覆５２の表面６６とレーザ・ビームの焦点１３２との間の距離が増大するにつれて切削線６３の幅が増大し、そして、被覆５２の表面６６とレーザ・ビームの焦点１３２との間の距離が減少するにつれて切削線６３の幅が減少することがわかる。当技術分野の技術者には理解される通り、焦点１３２が、例えば被覆５２の表面６６、又はガラス・シート５９の表面６４及び６５のうちの一方など基準面に対して固定距離に維持される限り、レーザの焦点１３２によって与えられる線６３の幅は一定である。
【００４０】
図１２を参照すると、ガラス・シート５９の表面６５上の被覆１７２は、導電膜１７４を備える。導電膜１７４は、例えば銀の膜であり、例えばすず酸亜鉛膜などの一対の誘電体膜１７６と１７８との間に設けられている。誘電体膜１７６は、ガラス・シート５９の表面６５上にある。図１２に示された本発明の非限定的な実施例では、集束レーザ・ビーム１２０は、ガラス・シートの被覆されていない表面６４及び被覆された表面６５を通過させられ、焦点１３２を誘電体膜１７８の外部表面１８０上に有する。集束レーザ・ビーム１２０は、誘電体層１７６及び１７８を通過し、及び銀層１７４の一部を蒸発させて、銀の膜１７４内に空洞部又は切削線１８２をもたらし、隣接する被覆区画を互いに電気的に分離する。
【００４１】
上記明細書において開示した概念から逸脱することなく本発明の非限定的な実施例の修正を行うことができることを、当技術分野の技術者は容易に理解することができるであろう。添付の特許請求の範囲の主題によって規定される本発明の精神から逸脱することなく、様々な変更を行うことができることが理解される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形削り部材の刃先が物品の基準面に対して移動するときに、前記刃先を前記基準面から一定距離に維持するための装置において、前記装置は、
第１の端部及び反対側の第２の端部を有する管と、
前記管の前記第１の端部を支持部材に連結するための、一定の力を加える構造体と、
前記管の前記第２の端部に取り付けられた表面追従部であって、前記表面追従部は、前記管の前記第２の端部から離れる方向を向いた主表面を有し、且つ複数の通路を有しており、前記通路がそれぞれ前記表面追従部の前記主表面に出口部を有しており、前記表面追従部の前記主表面及び前記形削り部材の前記刃先が互いに所定の関係を有する、表面追従部と、
気体を前記管の前記第２の端部に向かって前記管内へ移動させるための入口部であって、前記気体が前記管の前記第２の端部の外へ移動すると、前記表面追従部の外部表面部分と前記管の前記第２の端部の内部表面部分との間に、第１の厚みを有する第１の気体ベアリングが提供され、前記表面追従部の前記主表面及び前記基準面が、互いに隣接し、互いに対面する関係にある場合、前記気体が前記表面追従部の前記複数の通路を通って移動すると、第２の厚みを有する第２の気体ベアリングが提供される、入口部とを含み、
前記表面追従部が前記基準面上を移動し、前記形削り部材の前記刃先を前記物品の前記基準面から一定距離に維持するとき、前記第１の気体ベアリングの前記第１の厚み及び前記第２の気体ベアリングの前記第２の厚みをそれぞれ一定に維持するように、前記物品の前記基準面の曲率が、前記一定の力を加える構造体を拡張及び収縮させる、前記装置。
【請求項２】
前記形削り部材が、レーザ・ビームであり、前記刃先が、前記レーザ・ビームの焦点であり、前記管が、第１の端部及び反対側の第２の端部を有する第１の中空導管と、第１の端部及び反対側の第２の端部を有する第２の中空導管とをさらに含み、前記管の前記第１の端部が、前記第１の導管の前記第１の端部であり、前記管の前記第２の端部が、前記第２の導管の前記第２の端部であり、前記管が、前記レーザ・ビームを集束して前記レーザ・ビームの前記焦点を提供するために前記第１の導管内に取り付けられたレンズをさらに含み、前記第１の導管の前記第２の端部と前記第２の導管の前記第１の端部とが、互いに接合され、前記レンズと前記第２の導管の前記第２の端部との間の距離を増大又は減少させるように互いに対して移動させることができる、請求項１に記載された装置。
【請求項３】
前記表面追従部の本体が、前記表面追従部の前記主表面に出口開口部を有する空洞部を有し、前記レーザ・ビームが、前記第２の導管の前記第２の端部に向かって前記レンズを通過し、前記表面追従部の前記空洞部の前記出口開口部を通過し、前記第２の導管を第１の方向に移動させることにより、前記レーザ・ビームの前記焦点と前記第２の導管の前記第２の端部との間の離間距離が増大し、前記第２の導管を第２の方向に移動させることにより、前記レーザの前記焦点と前記第２の導管の前記第２の端部との間の前記離間距離が減少する、請求項２に記載された装置。
【請求項４】
前記第２の導管の前記第２の端部が、円形端部であり、前記第２の導管の前記第２の端部の内部表面が、外向きに傾斜した表面であり、前記表面追従部の前記主表面が、平坦な主表面であり、前記表面追従部が、半球状外部形状を有し、前記平坦な主表面の直径が、前記第２の導管の前記第２の端部の内径より大きい、請求項３に記載された装置。
【請求項５】
前記第２の導管の前記第２の端部に隣接する前記第２の導管の壁部を通る第２の複数の通路をさらに含み、前記第２の導管を通って移動する前記気体の一部が、前記表面追従部の周りに気体カーテンを提供するように前記第２の複数の通路を通って移動する、請求項４に記載された装置。
【請求項６】
ワーク・ピース内に切削線を与えるための作業ステーションであって、前記作業ステーションは、
ワーク支持表面を有する台と、
支持部材を備え、前記ワーク表面の上に取り付けられたガントリであって、前記ワーク支持表面及び前記支持部材を互いに対して移動させることができる、ガントリと、
形削り部材の刃先を、前記ワーク・ピースの外部主表面から一定距離に維持するための装置とを含み、前記装置が、
第１の端部及び反対側の第２の端部を有する管と、
前記管の前記第１の端部を前記支持部材に連結する、一定の力を加える構造体と、
前記管の前記第２の端部に取り付けられた表面追従部であって、前記表面追従部は、前記ワーク支持表面に対面する主表面を有し、前記表面追従部が、前記表面追従部の前記主表面に出口部を有する複数の通路を有しており、前記表面追従部の前記主表面及び前記形削り部材の前記刃先が互いに所定の関係を有する、表面追従部と、
気体を前記管の前記第２の端部に向かって前記管内へ移動させるための入口部であって、前記気体が前記管の前記第２の端部の外へ移動すると、前記表面追従部の外部表面部分と前記管の前記第２の端部の内部表面部分との間に、第１の厚みを有する第１の気体ベアリングが提供され、前記表面追従部の前記主表面及び前記ワーク・ピースの前記主表面が、互いに隣接し、互いに対面する関係にある場合、前記気体が前記複数の通路を通って移動すると、第２の厚みを有する第２の気体ベアリングが提供される、入口部とを含み、
前記刃先がその通路に沿って移動し、前記表面追従部が前記ワーク・ピースの前記主表面上を移動する場合、前記表面追従部が前記ワーク・ピースの前記主表面上を移動し、前記刃先を前記ワーク・ピースの前記主表面から一定距離に維持するとき、前記第１の気体ベアリングの前記第１の厚み及び前記第２の気体ベアリングの前記第２の厚みをそれぞれ一定に維持するように、前記ワーク・ピースの前記主表面の曲率が、前記一定の力を加える構造体を拡張及び収縮させる、作業ステーション。
【請求項７】
前記支持部材に固定的に取り付けられ前記管の外部表面を取り囲むスリーブをさらに含み、前記一定の力を加える構造体が収縮及び拡張すると、それぞれ、前記管が前記支持部材に向かい、前記支持部材から離れて前記スリーブ内を摺動する、請求項６に記載の作業ステーション。
【請求項８】
空気ベアリングが、前記管の前記外部表面と、前記スリーブの内部表面との間にある、請求項７に記載された作業ステーション。
【請求項９】
前記ワーク・ピースが、第１の主表面及び反対側の第２の主表面を有するシートと、前記シートの前記第１の主表面に適用された導電膜とを含み、前記シートが、前記膜が前記ワーク支持表面から離れる方向を向いた状態で前記ワーク支持表面上に支持され、前記シートの前記第１の主表面が、前記ワーク・ピースの前記主表面である、請求項６に記載された作業ステーション。
【請求項１０】
前記形削り部材が前記ガントリに取り付けられ、前記形削り部材がレーザであり、前記刃先が、前記レーザからのレーザ・ビームの焦点であり、前記管が、第１の端部及び反対側の第２の端部を有する第１の中空導管と、第１の端部及び反対側の第２の端部を有する第２の中空導管とをさらに含み、前記管の前記第１の端部が、前記第１の導管の前記第１の端部であり、前記管の前記第２の端部が、前記第２の導管の前記第２の端部であり、前記管が、前記レーザ・ビームを集束して前記レーザ・ビームの前記焦点を提供するために前記第１の導管内に取り付けられたレンズをさらに含み、前記第１の導管の前記第２の端部と前記第２の導管の前記第１の端部とが、互いに接合され、前記レンズと前記第２の導管の前記第２の端部との間の距離を増大又は減少させるように互いに対して移動させることができる、請求項９に記載された作業ステーション。
【請求項１１】
前記表面追従部の本体が、前記表面追従部の前記主表面に出口開口部を有する空洞部を有し、前記作業ステーションが、前記支持部材に取り付けられた鏡をさらに含み、前記レーザ・ビームを、前記第１の導管内へ送り、前記レンズを通して前記第２の導管の前記第２の端部へ向けて、前記表面追従部の前記空洞部の前記出口開口部を通し、前記レーザ・ビームの焦点が、前記第２の導管の前記第２の端部からある離間距離にあり、前記第２の導管を第１の方向に移動させることにより、前記レーザ・ビームの前記焦点と前記第２の導管の前記第２の端部との間の前記離間距離が増大し、前記第２の導管を第２の方向に移動させることにより、前記レーザの前記焦点と前記第２の導管の前記第２の端部との間の前記離間距離が減少する、請求項１０に記載された作業ステーション。
【請求項１２】
前記第２の導管の前記第２の端部が、円形端部であり、前記第２の導管の前記第２の端部の内部表面が、外向きに傾斜した表面であり、前記表面追従部の前記主表面が、平坦な主表面であり、前記表面追従部が、半球状外部形状を有し、前記平坦な主表面の直径が、前記第２の導管の前記第２の端部の内径より大きい、請求項１１に記載された装置。
【請求項１３】
前記第２の導管の前記第２の端部に隣接する前記第２の導管の壁部を通る第２の複数の通路をさらに含み、前記第２の導管を通って移動する前記気体の一部が、前記表面追従部の周りに気体カーテンを提供するように前記第２の複数の通路を通って移動する、請求項１２に記載された作業ステーション。
【請求項１４】
前記一定の力を加える構造体が、定荷重ばねであり、前記作業ステーションは、前記支持部材に固定的に取り付けられ前記管の外部表面を取り囲むスリーブをさらに含み、前記管が前記支持部材に向かい、前記支持部材から離れて移動するとき、前記管が、前記スリーブ内で摺動する、請求項１３に記載された作業ステーション。
【請求項１５】
ワーク・ピース内に切削線を与える方法において、前記ワーク・ピースは基準面を含み、前記方法は、
表面追従部及び切削表面を提供する段階であって、前記表面追従部が、前記切削表面と所定の関係を有する主表面を有する、段階と、
前記ワーク・ピースの前記基準面と前記表面追従部の前記主表面との間に、一定の厚みを有する気体ベアリングを提供する段階と、
前記基準面から一定の離間距離でその長さに沿って均一な幅を有する切削線を前記ワーク・ピース内に与えるために、前記ワーク・ピース及び前記表面追従部を互いに対して移動させる段階とを含む方法。
【請求項１６】
前記ワーク・ピースが、基準面を有する形状付けされたシートと、前記ワーク・ピースの主表面上の導電性被覆とを含み、前記切削線が前記被覆内に与えられる、請求項１５に記載された方法。
【請求項１７】
レーザ・ビームの焦点を前記被覆に沿って移動させると同時に、前記表面追従部を前記シートの前記基準面上を移動させることによって、前記切削線が前記導電性被覆内に与えられる、請求項１６に記載された方法。
【請求項１８】
前記気体ベアリングが、第１の気体ベアリングであって、前記方法は、
前記シートの前記基準面がワーク表面から離れる方向を向いた状態で、前記シートを前記ワーク表面の上に位置決めする段階と、
一定の力を加える構造体によって、管の第１の端部を支持部材に取り付ける段階と、
前記表面追従部を前記管の第２の端部内に配置する段階であって、前記表面追従部が、前記基準面に対面する主表面を有し、前記表面追従部が、複数の通路を有し、前記通路がそれぞれ、前記表面追従部の前記主表面にて出口部を有する、段階と、
前記管を通し、前記管の前記第２の端部に向けて気体を移動させる段階であって、前記気体が、前記管の前記第２の端部に向かって移動し、前記気体の第１の部分が、前記表面追従部の前記主表面と前記基準面との間に所定の厚みを有する前記第１の気体ベアリングを提供するように、前記表面追従部の前記通路を通って移動し、前記気体の第２の部分が、所定の厚みの第２の気体ベアリングを提供するように、前記管の前記第２の端部と前記表面追従部との間で移動する、段階と、
前記表面追従部を前記シートの前記基準面に沿って移動させ、前記レーザ・ビームの前記焦点を切削通路に沿って移動させるために、前記支持部材を移動させる段階であって、前記基準面の曲率は、前記表面追従部が前記基準面上を移動し、前記レーザ・ビームの前記焦点が前記切削路に沿って移動するとき、前記第１の気体ベアリングの前記第１の厚み及び前記第２の気体ベアリングの前記第２の厚みをそれぞれ一定に維持するために、前記一定の力の構成を拡張及び収縮させ、前記切削路に沿った前記レーザ・ビームの前記焦点が、前記基準面から一定の離間距離にある、段階とをさらに含む、請求項１７に記載された方法。
【請求項１９】
前記表面追従部の本体が、前記表面追従部の前記主表面にて出口開口部を有する空洞部を有しており、前記方法が、前記レーザ・ビームの前記焦点を、前記表面追従部の主表面からある離間距離に位置決めするように、集束レーザ・ビームを前記表面追従部の前記空洞部へ向けその中へ方向付ける段階をさらに含む、請求項１８に記載された方法。
【請求項２０】
主表面上に導電性被覆を含むガラス・シートにおいて、前記被覆が一対の誘電体膜の間に導電膜を含み、前記導電膜が分離通路を有し、前記分離通路が、前記一対の誘電体膜の表面の間にある、ガラス・シート。
【請求項１】
形削り部材の刃先が物品の基準面に対して移動するときに、前記刃先を前記基準面から一定距離に維持するための装置において、前記装置は、
第１の端部及び反対側の第２の端部を有する管と、
前記管の前記第１の端部を支持部材に連結するための、一定の力を加える構造体と、
前記管の前記第２の端部に取り付けられた表面追従部であって、前記表面追従部は、前記管の前記第２の端部から離れる方向を向いた主表面を有し、且つ複数の通路を有しており、前記通路がそれぞれ前記表面追従部の前記主表面に出口部を有しており、前記表面追従部の前記主表面及び前記形削り部材の前記刃先が互いに所定の関係を有する、表面追従部と、
気体を前記管の前記第２の端部に向かって前記管内へ移動させるための入口部であって、前記気体が前記管の前記第２の端部の外へ移動すると、前記表面追従部の外部表面部分と前記管の前記第２の端部の内部表面部分との間に、第１の厚みを有する第１の気体ベアリングが提供され、前記表面追従部の前記主表面及び前記基準面が、互いに隣接し、互いに対面する関係にある場合、前記気体が前記表面追従部の前記複数の通路を通って移動すると、第２の厚みを有する第２の気体ベアリングが提供される、入口部とを含み、
前記表面追従部が前記基準面上を移動し、前記形削り部材の前記刃先を前記物品の前記基準面から一定距離に維持するとき、前記第１の気体ベアリングの前記第１の厚み及び前記第２の気体ベアリングの前記第２の厚みをそれぞれ一定に維持するように、前記物品の前記基準面の曲率が、前記一定の力を加える構造体を拡張及び収縮させる、前記装置。
【請求項２】
前記形削り部材が、レーザ・ビームであり、前記刃先が、前記レーザ・ビームの焦点であり、前記管が、第１の端部及び反対側の第２の端部を有する第１の中空導管と、第１の端部及び反対側の第２の端部を有する第２の中空導管とをさらに含み、前記管の前記第１の端部が、前記第１の導管の前記第１の端部であり、前記管の前記第２の端部が、前記第２の導管の前記第２の端部であり、前記管が、前記レーザ・ビームを集束して前記レーザ・ビームの前記焦点を提供するために前記第１の導管内に取り付けられたレンズをさらに含み、前記第１の導管の前記第２の端部と前記第２の導管の前記第１の端部とが、互いに接合され、前記レンズと前記第２の導管の前記第２の端部との間の距離を増大又は減少させるように互いに対して移動させることができる、請求項１に記載された装置。
【請求項３】
前記表面追従部の本体が、前記表面追従部の前記主表面に出口開口部を有する空洞部を有し、前記レーザ・ビームが、前記第２の導管の前記第２の端部に向かって前記レンズを通過し、前記表面追従部の前記空洞部の前記出口開口部を通過し、前記第２の導管を第１の方向に移動させることにより、前記レーザ・ビームの前記焦点と前記第２の導管の前記第２の端部との間の離間距離が増大し、前記第２の導管を第２の方向に移動させることにより、前記レーザの前記焦点と前記第２の導管の前記第２の端部との間の前記離間距離が減少する、請求項２に記載された装置。
【請求項４】
前記第２の導管の前記第２の端部が、円形端部であり、前記第２の導管の前記第２の端部の内部表面が、外向きに傾斜した表面であり、前記表面追従部の前記主表面が、平坦な主表面であり、前記表面追従部が、半球状外部形状を有し、前記平坦な主表面の直径が、前記第２の導管の前記第２の端部の内径より大きい、請求項３に記載された装置。
【請求項５】
前記第２の導管の前記第２の端部に隣接する前記第２の導管の壁部を通る第２の複数の通路をさらに含み、前記第２の導管を通って移動する前記気体の一部が、前記表面追従部の周りに気体カーテンを提供するように前記第２の複数の通路を通って移動する、請求項４に記載された装置。
【請求項６】
ワーク・ピース内に切削線を与えるための作業ステーションであって、前記作業ステーションは、
ワーク支持表面を有する台と、
支持部材を備え、前記ワーク表面の上に取り付けられたガントリであって、前記ワーク支持表面及び前記支持部材を互いに対して移動させることができる、ガントリと、
形削り部材の刃先を、前記ワーク・ピースの外部主表面から一定距離に維持するための装置とを含み、前記装置が、
第１の端部及び反対側の第２の端部を有する管と、
前記管の前記第１の端部を前記支持部材に連結する、一定の力を加える構造体と、
前記管の前記第２の端部に取り付けられた表面追従部であって、前記表面追従部は、前記ワーク支持表面に対面する主表面を有し、前記表面追従部が、前記表面追従部の前記主表面に出口部を有する複数の通路を有しており、前記表面追従部の前記主表面及び前記形削り部材の前記刃先が互いに所定の関係を有する、表面追従部と、
気体を前記管の前記第２の端部に向かって前記管内へ移動させるための入口部であって、前記気体が前記管の前記第２の端部の外へ移動すると、前記表面追従部の外部表面部分と前記管の前記第２の端部の内部表面部分との間に、第１の厚みを有する第１の気体ベアリングが提供され、前記表面追従部の前記主表面及び前記ワーク・ピースの前記主表面が、互いに隣接し、互いに対面する関係にある場合、前記気体が前記複数の通路を通って移動すると、第２の厚みを有する第２の気体ベアリングが提供される、入口部とを含み、
前記刃先がその通路に沿って移動し、前記表面追従部が前記ワーク・ピースの前記主表面上を移動する場合、前記表面追従部が前記ワーク・ピースの前記主表面上を移動し、前記刃先を前記ワーク・ピースの前記主表面から一定距離に維持するとき、前記第１の気体ベアリングの前記第１の厚み及び前記第２の気体ベアリングの前記第２の厚みをそれぞれ一定に維持するように、前記ワーク・ピースの前記主表面の曲率が、前記一定の力を加える構造体を拡張及び収縮させる、作業ステーション。
【請求項７】
前記支持部材に固定的に取り付けられ前記管の外部表面を取り囲むスリーブをさらに含み、前記一定の力を加える構造体が収縮及び拡張すると、それぞれ、前記管が前記支持部材に向かい、前記支持部材から離れて前記スリーブ内を摺動する、請求項６に記載の作業ステーション。
【請求項８】
空気ベアリングが、前記管の前記外部表面と、前記スリーブの内部表面との間にある、請求項７に記載された作業ステーション。
【請求項９】
前記ワーク・ピースが、第１の主表面及び反対側の第２の主表面を有するシートと、前記シートの前記第１の主表面に適用された導電膜とを含み、前記シートが、前記膜が前記ワーク支持表面から離れる方向を向いた状態で前記ワーク支持表面上に支持され、前記シートの前記第１の主表面が、前記ワーク・ピースの前記主表面である、請求項６に記載された作業ステーション。
【請求項１０】
前記形削り部材が前記ガントリに取り付けられ、前記形削り部材がレーザであり、前記刃先が、前記レーザからのレーザ・ビームの焦点であり、前記管が、第１の端部及び反対側の第２の端部を有する第１の中空導管と、第１の端部及び反対側の第２の端部を有する第２の中空導管とをさらに含み、前記管の前記第１の端部が、前記第１の導管の前記第１の端部であり、前記管の前記第２の端部が、前記第２の導管の前記第２の端部であり、前記管が、前記レーザ・ビームを集束して前記レーザ・ビームの前記焦点を提供するために前記第１の導管内に取り付けられたレンズをさらに含み、前記第１の導管の前記第２の端部と前記第２の導管の前記第１の端部とが、互いに接合され、前記レンズと前記第２の導管の前記第２の端部との間の距離を増大又は減少させるように互いに対して移動させることができる、請求項９に記載された作業ステーション。
【請求項１１】
前記表面追従部の本体が、前記表面追従部の前記主表面に出口開口部を有する空洞部を有し、前記作業ステーションが、前記支持部材に取り付けられた鏡をさらに含み、前記レーザ・ビームを、前記第１の導管内へ送り、前記レンズを通して前記第２の導管の前記第２の端部へ向けて、前記表面追従部の前記空洞部の前記出口開口部を通し、前記レーザ・ビームの焦点が、前記第２の導管の前記第２の端部からある離間距離にあり、前記第２の導管を第１の方向に移動させることにより、前記レーザ・ビームの前記焦点と前記第２の導管の前記第２の端部との間の前記離間距離が増大し、前記第２の導管を第２の方向に移動させることにより、前記レーザの前記焦点と前記第２の導管の前記第２の端部との間の前記離間距離が減少する、請求項１０に記載された作業ステーション。
【請求項１２】
前記第２の導管の前記第２の端部が、円形端部であり、前記第２の導管の前記第２の端部の内部表面が、外向きに傾斜した表面であり、前記表面追従部の前記主表面が、平坦な主表面であり、前記表面追従部が、半球状外部形状を有し、前記平坦な主表面の直径が、前記第２の導管の前記第２の端部の内径より大きい、請求項１１に記載された装置。
【請求項１３】
前記第２の導管の前記第２の端部に隣接する前記第２の導管の壁部を通る第２の複数の通路をさらに含み、前記第２の導管を通って移動する前記気体の一部が、前記表面追従部の周りに気体カーテンを提供するように前記第２の複数の通路を通って移動する、請求項１２に記載された作業ステーション。
【請求項１４】
前記一定の力を加える構造体が、定荷重ばねであり、前記作業ステーションは、前記支持部材に固定的に取り付けられ前記管の外部表面を取り囲むスリーブをさらに含み、前記管が前記支持部材に向かい、前記支持部材から離れて移動するとき、前記管が、前記スリーブ内で摺動する、請求項１３に記載された作業ステーション。
【請求項１５】
ワーク・ピース内に切削線を与える方法において、前記ワーク・ピースは基準面を含み、前記方法は、
表面追従部及び切削表面を提供する段階であって、前記表面追従部が、前記切削表面と所定の関係を有する主表面を有する、段階と、
前記ワーク・ピースの前記基準面と前記表面追従部の前記主表面との間に、一定の厚みを有する気体ベアリングを提供する段階と、
前記基準面から一定の離間距離でその長さに沿って均一な幅を有する切削線を前記ワーク・ピース内に与えるために、前記ワーク・ピース及び前記表面追従部を互いに対して移動させる段階とを含む方法。
【請求項１６】
前記ワーク・ピースが、基準面を有する形状付けされたシートと、前記ワーク・ピースの主表面上の導電性被覆とを含み、前記切削線が前記被覆内に与えられる、請求項１５に記載された方法。
【請求項１７】
レーザ・ビームの焦点を前記被覆に沿って移動させると同時に、前記表面追従部を前記シートの前記基準面上を移動させることによって、前記切削線が前記導電性被覆内に与えられる、請求項１６に記載された方法。
【請求項１８】
前記気体ベアリングが、第１の気体ベアリングであって、前記方法は、
前記シートの前記基準面がワーク表面から離れる方向を向いた状態で、前記シートを前記ワーク表面の上に位置決めする段階と、
一定の力を加える構造体によって、管の第１の端部を支持部材に取り付ける段階と、
前記表面追従部を前記管の第２の端部内に配置する段階であって、前記表面追従部が、前記基準面に対面する主表面を有し、前記表面追従部が、複数の通路を有し、前記通路がそれぞれ、前記表面追従部の前記主表面にて出口部を有する、段階と、
前記管を通し、前記管の前記第２の端部に向けて気体を移動させる段階であって、前記気体が、前記管の前記第２の端部に向かって移動し、前記気体の第１の部分が、前記表面追従部の前記主表面と前記基準面との間に所定の厚みを有する前記第１の気体ベアリングを提供するように、前記表面追従部の前記通路を通って移動し、前記気体の第２の部分が、所定の厚みの第２の気体ベアリングを提供するように、前記管の前記第２の端部と前記表面追従部との間で移動する、段階と、
前記表面追従部を前記シートの前記基準面に沿って移動させ、前記レーザ・ビームの前記焦点を切削通路に沿って移動させるために、前記支持部材を移動させる段階であって、前記基準面の曲率は、前記表面追従部が前記基準面上を移動し、前記レーザ・ビームの前記焦点が前記切削路に沿って移動するとき、前記第１の気体ベアリングの前記第１の厚み及び前記第２の気体ベアリングの前記第２の厚みをそれぞれ一定に維持するために、前記一定の力の構成を拡張及び収縮させ、前記切削路に沿った前記レーザ・ビームの前記焦点が、前記基準面から一定の離間距離にある、段階とをさらに含む、請求項１７に記載された方法。
【請求項１９】
前記表面追従部の本体が、前記表面追従部の前記主表面にて出口開口部を有する空洞部を有しており、前記方法が、前記レーザ・ビームの前記焦点を、前記表面追従部の主表面からある離間距離に位置決めするように、集束レーザ・ビームを前記表面追従部の前記空洞部へ向けその中へ方向付ける段階をさらに含む、請求項１８に記載された方法。
【請求項２０】
主表面上に導電性被覆を含むガラス・シートにおいて、前記被覆が一対の誘電体膜の間に導電膜を含み、前記導電膜が分離通路を有し、前記分離通路が、前記一対の誘電体膜の表面の間にある、ガラス・シート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２０１２−５１２７４９（Ｐ２０１２−５１２７４９Ａ）
【公表日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４２２０４（Ｐ２０１１−５４２２０４）
【出願日】平成２１年１１月３０日（２００９．１１．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６６０５９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０８０２３３
【国際公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【出願人】（３９９０７４９８３）ピーピージー・インダストリーズ・オハイオ・インコーポレイテッド (60)
【氏名又は名称原語表記】ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｏｈｉｏ，Ｉｎｃ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月３０日（２００９．１１．３０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６６０５９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０８０２３３
【国際公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【出願人】（３９９０７４９８３）ピーピージー・インダストリーズ・オハイオ・インコーポレイテッド (60)
【氏名又は名称原語表記】ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｏｈｉｏ，Ｉｎｃ．
【Ｆターム（参考）】
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