智慧型化學(xué)強(qiáng)化爐控制方法及其裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明揭露一種具有智能型化學(xué)強(qiáng)化爐控制方法的裝置，包含一強(qiáng)化爐、一人工操作界面與一控制系統(tǒng)。強(qiáng)化爐裝有化學(xué)強(qiáng)化溶液，而人工操作界面用于輸入強(qiáng)化參數(shù)及顯示強(qiáng)化相關(guān)數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)用于控制強(qiáng)化爐的強(qiáng)化參數(shù)。該具有智能型化學(xué)強(qiáng)化爐控制方法的裝置能針對(duì)玻璃的強(qiáng)化參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)監(jiān)控使參數(shù)最大限度優(yōu)化，以節(jié)省人力成本，精確控制強(qiáng)化后的表面應(yīng)力值與交換層深度數(shù)值。
【專利說明】智慧型化學(xué)強(qiáng)化爐控制方法及其裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)強(qiáng)化爐，特別是一種智能型化學(xué)強(qiáng)化爐控制方法及具該智能型化學(xué)強(qiáng)化爐控制方法的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]行動(dòng)電子裝置包含移動(dòng)電話、平板計(jì)算機(jī)等通常需使用平板玻璃作為屏幕的覆蓋表面。應(yīng)用在具有觸控功能的行動(dòng)電子裝置上的平板玻璃則因?yàn)楸仨毘惺茴l繁的觸控接觸，而必須經(jīng)過強(qiáng)化及防刮處理。
[0003]傳統(tǒng)的玻璃化學(xué)強(qiáng)化制程，是將玻璃完全浸泡于高溫的化學(xué)強(qiáng)化爐中，化學(xué)強(qiáng)化爐中具有純度極高的硝酸鉀溶液，利用鉀離子與鈉離子在高溫下發(fā)生置換反應(yīng)，來進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化。一般的強(qiáng)化爐都采用設(shè)置固定強(qiáng)化時(shí)間及強(qiáng)化溫度來獲得所需的強(qiáng)化效果。
[0004]硝酸鉀經(jīng)過離子置換反應(yīng)后，化學(xué)強(qiáng)化爐中鉀離子濃度會(huì)持續(xù)下降，鈉離子濃度則會(huì)持續(xù)上升。圖1是在強(qiáng)化溫度、時(shí)間不變條件下表面應(yīng)力值或壓應(yīng)力值(compressivestress/CS)隨化學(xué)強(qiáng)化溶液中鈉離子濃度變化的趨勢(shì)圖。如圖1所示，如果強(qiáng)化溫度及強(qiáng)化時(shí)間不變，將玻璃于不同鈉離子濃度的化學(xué)強(qiáng)化溶液中進(jìn)行強(qiáng)化，則強(qiáng)化后玻璃的表面應(yīng)力會(huì)隨著化學(xué)強(qiáng)化溶液中鈉離子濃度的增加而持續(xù)下降。而表面應(yīng)力下降會(huì)使玻璃的強(qiáng)度下降。因此為保證玻璃的強(qiáng)度，表面應(yīng)力值需確保在一個(gè)較高水平。如采用固定強(qiáng)化溫度與時(shí)間生產(chǎn)，則無法保證表面應(yīng)力維持在一個(gè)較高的水平。且硝酸鉀溶液因在強(qiáng)化過程中鈉離子濃度升高，其循環(huán)使用次數(shù)也將會(huì)受限。
[0005]圖2是在不同強(qiáng)化溫度條件下表面應(yīng)力值與交換層深度(depth of exchangelayer/DOL)的關(guān)系圖。如圖2所示，當(dāng)交換層深度為55 μ m時(shí)，以溫度410°C進(jìn)行強(qiáng)化時(shí)玻璃的表面應(yīng)力值比400°C進(jìn)行強(qiáng)化時(shí)玻璃的表面應(yīng)力值下降了大約12.5MPa。即在相同交換層深度的條件下，玻璃強(qiáng)化溫度對(duì)表面應(yīng)力值的影響為溫度越高表面應(yīng)力值就越低。在相同的玻璃強(qiáng)化溫度下，交換層深度`越淺玻璃表面應(yīng)力值就越高。
[0006]因此為了達(dá)成最佳或最適合的玻璃強(qiáng)化效果，必須針對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。這些參數(shù)包含化學(xué)強(qiáng)化爐中鈉離子濃度、強(qiáng)化溫度、強(qiáng)化時(shí)間、交換層深度及表面應(yīng)力值等若以人工的方式進(jìn)行估算，非常可能產(chǎn)生偏差，耗費(fèi)較高的人力成本且無法達(dá)成預(yù)定的強(qiáng)化目標(biāo)値，同時(shí)無法保證大量批次生產(chǎn)的產(chǎn)品維持穩(wěn)定的質(zhì)量

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種具有智能型化學(xué)強(qiáng)化爐控制方法的裝置，包含一強(qiáng)化爐、一人工操作界面與一控制系統(tǒng)。強(qiáng)化爐裝有化學(xué)強(qiáng)化溶液，而人工操作界面用于輸入強(qiáng)化參數(shù)及顯示強(qiáng)化數(shù)據(jù)，該控制系統(tǒng)用于控制強(qiáng)化爐的強(qiáng)化參數(shù)。控制系統(tǒng)包含有一取樣檢測(cè)單元、一分析單元及一控制處理單元。取樣檢測(cè)單元進(jìn)行取樣檢測(cè)化學(xué)強(qiáng)化溶液的鈉離子濃度。分析單元用于根據(jù)輸入的強(qiáng)化的相關(guān)參數(shù)及該取樣檢測(cè)單元測(cè)得的鈉離子濃度結(jié)合預(yù)設(shè)的方程式系數(shù)分析計(jì)算出強(qiáng)化時(shí)間和強(qiáng)化溫度。控制處理單元根據(jù)該分析單元所分析計(jì)算出的強(qiáng)化時(shí)間和強(qiáng)化溫度來控制強(qiáng)化爐的強(qiáng)化參數(shù)。[0008]在本發(fā)明一實(shí)施例中，強(qiáng)化爐中包含一化學(xué)強(qiáng)化溶液。透過人工操作界面輸入的強(qiáng)化參數(shù)包含玻璃材質(zhì)、玻璃厚度、所需的表面應(yīng)力目標(biāo)值及交換層深度目標(biāo)值?？刂葡到y(tǒng)系透過對(duì)化學(xué)強(qiáng)化溶液的鈉離子濃度的檢測(cè)調(diào)節(jié)強(qiáng)化時(shí)間與溫度來確保玻璃強(qiáng)化后的效果達(dá)到所需的表面應(yīng)力目標(biāo)值及交換層深度目標(biāo)值。
[0009]進(jìn)一步的，該控制系統(tǒng)包含一判斷單元，該判斷單元判斷化學(xué)強(qiáng)化溶液的鈉離子濃度是否超過預(yù)設(shè)的界定值。
[0010]進(jìn)一步的，該化學(xué)強(qiáng)化溶液的鈉離子濃度的預(yù)設(shè)界定值為6500PPM。
[0011]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，提出一種智能型化學(xué)強(qiáng)化爐的控制方法，此方法包括以下步驟。首先輸入強(qiáng)化參數(shù)于人工操作界面上。接著控制系統(tǒng)的取樣檢測(cè)化學(xué)強(qiáng)化溶液的鈉離子濃度，并將該化學(xué)強(qiáng)化溶液鈉離子濃度顯示在人工操作界面上。然后控制系統(tǒng)的分析單元接收到該強(qiáng)化參數(shù)及該化學(xué)強(qiáng)化溶液的鈉離子濃度，根據(jù)已設(shè)定好的方程式系數(shù)分析計(jì)算出理想的強(qiáng)化時(shí)間和溫度。最后控制系統(tǒng)的控制處理單元根據(jù)該化學(xué)強(qiáng)化溫度和強(qiáng)化時(shí)間控制強(qiáng)化爐的強(qiáng)化參數(shù)。
[0012]進(jìn)一步的，當(dāng)該控制系統(tǒng)的取樣檢測(cè)單元監(jiān)測(cè)到化學(xué)強(qiáng)化溶液的鈉離子濃度超出預(yù)設(shè)界定值時(shí)，該控制系統(tǒng)的控制處理單元透過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換指示該具有智能型化學(xué)強(qiáng)化爐控制方法的裝置發(fā)出警報(bào)訊息。
[0013]進(jìn)一步的，該化學(xué)強(qiáng)化溶液的鈉離子濃度的預(yù)設(shè)界定值為6500PPM。
[0014]因此，本發(fā)明提出一種具有智能型化學(xué)強(qiáng)化爐控制方法的裝置，能針對(duì)玻璃強(qiáng)化的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)監(jiān)控使參數(shù)最大限度優(yōu)化，以節(jié)省人力成本，精確控制強(qiáng)化后的表面應(yīng)力值與交換層深度數(shù)值，同時(shí)保證大量批次生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是在強(qiáng)化溫度、時(shí)間不變條件下壓應(yīng)力值隨鈉離子濃度變化的趨勢(shì)圖。
[0016]圖2是在不同強(qiáng)化溫度條件下表面應(yīng)力值與交換層深度的關(guān)系圖。
[0017]圖3是本發(fā)明一較佳實(shí)施例之具有智能型強(qiáng)化爐控制方法的裝置。
[0018]圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的智能型化學(xué)強(qiáng)化爐的控制方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下將詳述本案的各實(shí)施例，并配合附圖作為例示。除了這些詳細(xì)描述之外，本發(fā)明還可以廣泛地施行在其他的實(shí)施例中，任何所述實(shí)施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本案的范圍內(nèi)，并以之后的專利范圍為準(zhǔn)。在說明書的描述中，為了使讀者對(duì)本發(fā)明有較完整的了解，提供了許多特定細(xì)節(jié)；然而，本發(fā)明可能在省略部分或全部這些特定細(xì)節(jié)的前提下，仍可實(shí)施。此外，眾所周知的步驟或組件并未描述于細(xì)節(jié)中，以避免造成本發(fā)明不必要之限制。附圖中相同或類似之組件將以相同或類似符號(hào)來表示。特別注意的是，附圖僅為示意之用，并非代表實(shí)際的尺寸或數(shù)量，除非有特別說明。
[0020]本發(fā)明提供一種智能型化學(xué)強(qiáng)化爐的控制方法以及具有智能型化學(xué)強(qiáng)化爐控制方法的裝置。需特別說明的是，為便于說明本發(fā)明僅提出較佳實(shí)施例作為例示，但其他符合本發(fā)明精神的替換、修改或可達(dá)到相同功能者，也屬于本發(fā)明的范圍。對(duì)于本領(lǐng)域具有一般技術(shù)者而言，本發(fā)明各方面進(jìn)一步的修改與替換實(shí)施例將為顯而易見。
[0021]圖3是本發(fā)明一較佳實(shí)施例之具有智能型強(qiáng)化爐控制方法的裝置。如圖3所示，本發(fā)明之具有智能型強(qiáng)化爐控制方法的裝置100包含一強(qiáng)化爐102、一人工操作界面108及一控制系統(tǒng)101。強(qiáng)化爐102裝有化學(xué)強(qiáng)化溶液，可用于玻璃進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化。該化學(xué)強(qiáng)化溶液是采用高純度的硝酸鉀溶液，以鉀離子與鈉離子在高溫之下進(jìn)行置換反應(yīng)，以對(duì)玻璃進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化。由于鉀離子較大，因此以鉀離子取代玻璃表面較小的鈉離子可提高玻璃表面的表面應(yīng)力。人工操作界面108用于輸入強(qiáng)化參數(shù)，包含玻璃材質(zhì)、玻璃厚度、所需的表面應(yīng)力目標(biāo)值、交換層深度目標(biāo)值?？刂葡到y(tǒng)101根據(jù)輸入于人工操作界面108上的強(qiáng)化參數(shù)結(jié)合預(yù)設(shè)的方程式系數(shù)分析計(jì)算出所需的理想強(qiáng)化參數(shù)，透過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換(digitalto analog converter, D/A轉(zhuǎn)換)控制該強(qiáng)化爐102之強(qiáng)化參數(shù)并將該理想強(qiáng)化參數(shù)顯示于人工操作界面108上。
[0022]控制系統(tǒng)101包含一控制處理單元104、一取樣檢測(cè)單元106、一分析單元110及一判斷單元112。
[0023]取樣檢測(cè)單元106對(duì)強(qiáng)化爐102內(nèi)的化學(xué)強(qiáng)化溶液進(jìn)行取樣并檢測(cè)該化學(xué)強(qiáng)化溶液的鈉離子濃度。分析單元110根據(jù)輸入的強(qiáng)化參數(shù)及該取樣檢測(cè)單元106測(cè)得的化學(xué)強(qiáng)化溶液鈉離子濃度結(jié)合預(yù)設(shè)的方程式系數(shù)分析計(jì)算出強(qiáng)化時(shí)間和強(qiáng)化溫度并將該取樣檢測(cè)單元106測(cè)得的化學(xué)強(qiáng)化溶液鈉離子濃度傳送至判斷單元112，控制處理單元104根據(jù)該分析單元110所分析計(jì)算出的強(qiáng)化時(shí)間和強(qiáng)化溫度，透過D/A轉(zhuǎn)換來控制化學(xué)強(qiáng)化爐102的強(qiáng)化參數(shù)并進(jìn)行強(qiáng)化，同時(shí)控制強(qiáng)化爐102的加熱開關(guān)以及強(qiáng)化爐102的運(yùn)轉(zhuǎn)以達(dá)成預(yù)定的強(qiáng)化溫度及強(qiáng)化時(shí)間。判斷單元112根據(jù)默認(rèn)的界定值來判斷強(qiáng)化爐102的化學(xué)強(qiáng)化溶液的鈉離子濃度是否超過預(yù)設(shè)界定值，并將該判斷結(jié)果反饋給控制處理單元104。若強(qiáng)化爐102的化學(xué)強(qiáng)化溶液·中的鈉離子濃度超過預(yù)定的界定值，控制處理單元104通過D/A轉(zhuǎn)換指示具有智能型強(qiáng)化爐控制方法的裝置100發(fā)出警報(bào)訊息且不輸出參數(shù)于人工操作界面108，可因此確保產(chǎn)品質(zhì)量。具有智能型強(qiáng)化爐控制方法的裝置100通過分析單元110計(jì)算，可以最大限度優(yōu)化強(qiáng)化參數(shù)，增加強(qiáng)化爐102的化學(xué)強(qiáng)化溶液循環(huán)使用次數(shù)。
[0024]控制系統(tǒng)101可進(jìn)一步包含所需的相關(guān)裝置軟硬件，例如軟件程序、儲(chǔ)存媒體、內(nèi)存以執(zhí)行軟件程序并儲(chǔ)存及數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)。上述軟件程序、儲(chǔ)存媒體、內(nèi)存及顯示單元屬于對(duì)于熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】且具一般技術(shù)者而言均可理解，而能以適合裝置或軟件實(shí)施且無需過度的實(shí)驗(yàn)或額外的努力即可達(dá)成或?qū)嵤虼艘话惚娝苤慕M件在此并未特別顯示。軟件程序可為任何適合且能達(dá)成本發(fā)明實(shí)施例要求的功能的軟件程序。
[0025]為了得到所需的理想強(qiáng)化參數(shù)，適合軟件可利用來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(design ofexperiment/DOE)。使用的軟件可為minitab軟件,但不限于minitab軟件。利用minitab軟件設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)范例如表一所示。
[0026]表一
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種智能型化學(xué)強(qiáng)化爐的控制方法，其特征在于，包括: 輸入強(qiáng)化參數(shù)于人工操作界面上； 控制系統(tǒng)的取樣檢測(cè)單元取樣檢測(cè)化學(xué)強(qiáng)化溶液的鈉離子濃度，并將該鈉離子濃度顯示于人工操作界面上； 控制系統(tǒng)的分析單元接收到該強(qiáng)化參數(shù)及該化學(xué)強(qiáng)化溶液的鈉離子濃度，根據(jù)已設(shè)定好的方程式系數(shù)分析計(jì)算出理想的強(qiáng)化時(shí)間和強(qiáng)化溫度；以及控制系統(tǒng)的控制處理單元根據(jù)該化學(xué)強(qiáng)化溫度和強(qiáng)化時(shí)間控制強(qiáng)化爐的強(qiáng)化參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型化學(xué)強(qiáng)化爐的控制方法，其特征在于，該輸入的強(qiáng)化參數(shù)包括玻璃材質(zhì)及玻璃厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型化學(xué)強(qiáng)化爐的控制方法，其特征在于，該輸入的強(qiáng)化參數(shù)進(jìn)一步包括強(qiáng)化表面應(yīng)力目標(biāo)值和強(qiáng)化深度目標(biāo)值。`
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型化學(xué)強(qiáng)化爐的控制方法，其特征在于，該取樣檢測(cè)單元進(jìn)一步監(jiān)測(cè)該化學(xué)強(qiáng)化溶液的鈉離子濃度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能型化學(xué)強(qiáng)化爐的控制方法，其特征在于，當(dāng)該控制系統(tǒng)的取樣檢測(cè)單元檢測(cè)測(cè)到化學(xué)強(qiáng)化溶液中的鈉離子濃度超出默認(rèn)界定值時(shí)，該控制系統(tǒng)的控制處理單元透過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換指示具有該智能型化學(xué)強(qiáng)化爐控制方法的裝置發(fā)出警報(bào)訊息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能型化學(xué)強(qiáng)化爐的控制方法，其中該化學(xué)強(qiáng)化溶液的鈉離子濃度的預(yù)設(shè)界定值為6500PPM。
7.一種具有智能型化學(xué)強(qiáng)化爐控制方法的裝置，其特征在于，包含 一強(qiáng)化爐，該強(qiáng)化爐裝有化學(xué)強(qiáng)化溶液； 一人工操作界面，該人工操作界面用于輸入并顯示強(qiáng)化參數(shù)；以及 一控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)用于控制強(qiáng)化爐的強(qiáng)化參數(shù)； 其中，該控制系統(tǒng)包含有一取樣檢測(cè)單元，用于檢測(cè)化學(xué)強(qiáng)化溶液的鈉離子濃度；一分析單元，根據(jù)輸入的強(qiáng)化參數(shù)及該取樣檢測(cè)單元檢測(cè)的化學(xué)強(qiáng)化溶液鈉離子濃度結(jié)合預(yù)設(shè)的方程式系數(shù)分析計(jì)算出強(qiáng)化時(shí)間和強(qiáng)化溫度；以及，一控制處理單元，根據(jù)該分析單元所分析計(jì)算出的強(qiáng)化時(shí)間和強(qiáng)化溫度來控制強(qiáng)化爐的強(qiáng)化參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有智能型化學(xué)強(qiáng)化爐控制方法的裝置，其特征在于，該取樣檢測(cè)單元進(jìn)一步監(jiān)測(cè)化學(xué)強(qiáng)化溶液的鈉離子濃度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有智能型化學(xué)強(qiáng)化爐控制方法的裝置，其特征在于，該控制系統(tǒng)包含一判斷單元，該判斷單元判斷化學(xué)強(qiáng)化溶液的鈉離子濃度是否超過預(yù)設(shè)的界定值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能型化學(xué)強(qiáng)化爐的控制方法的裝置，其特征在于，該預(yù)設(shè)的界定值為6500PPM。
【文檔編號(hào)】C03B27/02GK103570231SQ201210285229
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月3日
【發(fā)明者】李裕文, 廖文軍, 鐘超陽, 吳炳火, 祝才偉 申請(qǐng)人:瑞士達(dá)光學(xué)(廈門)有限公司