CN111344110A

CN111344110A - 用于加工玻璃窗格的方法

Info

Publication number: CN111344110A
Application number: CN201880072044.1A
Authority: CN
Inventors: 亚历山大·施塔普夫; 阿尔弗雷德·哈尔特; 马塞尔·格洛尔
Original assignee: Bystronic Maschinen AG
Current assignee: Bystronic Maschinen AG
Priority date: 2017-11-09
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2020-06-26
Also published as: TW201922412A; TWI811249B; US20200346320A1; EP3706952A1; JP7273836B2; JP2021502267A; WO2019091820A1

Abstract

用于加工玻璃窗格(1’)的方法，其中，使用至少一个磨削工具(10)对玻璃窗格的边缘(1a’)进行加工，其中，玻璃窗格和借助于马达(11)被设定成旋转的磨削工具相对于彼此移动，该方法包括下述方法步骤：在该方法步骤中，沿着被加工的边缘(1a’)的至少一部分对作为用于驱动磨削工具的马达(11)的功率消耗的函数的变量进行检测，并且对该变量进行评估，以确定玻璃窗格(1’)相对于目标位置(1)的偏移。

Description

用于加工玻璃窗格的方法

本发明涉及用于加工玻璃窗格的方法，其中，使用至少一个磨削工具对玻璃窗格的边缘进行加工，其中，玻璃窗格和磨削工具相对于彼此移动。

这样的方法例如可以从本申请人的专利申请EP 0 255 476 A1中已知。在具有预定形状的玻璃窗格的生产中，边缘的磨削用于获得准确的期望的最终尺寸和/或赋予边缘期望的轮廓(例如，角度或倒圆)。为了实现精确的磨削以使得边缘始终均匀地加工，需要关于玻璃窗格的位置或边缘的位置相对于磨削工具的位置的对应的准确信息。该信息在例如装置用于磨削新的窗格形状并因此必须重新配置时可能太不精确。还可能的是，在配置之后例如由于温度的波动可能发生装置的长度的改变，使得在加工期间玻璃窗格不再准确地处于装置所设想的位置。

专利申请JP 2007 136632 A描述了一种下述方法，其中，借助于两个磨削轮来磨削玻璃板的平行纵向侧部。在驱动马达中流动的电流在显示装置上以两个波形的形式显示。没有提供措施来纠正上面提及的由于玻璃窗格的位置信息不准确而导致的加工不准确的问题。

本发明的目的是提供一种允许对玻璃窗格的边缘进行精确加工的方法。

在权利要求1中定义了实现该目的的方法。另外的权利要求对该方法的优选实施方式、可以执行该方法的装置、计算机程序和数据载体进行阐述。

通过对作为用于驱动磨削工具的马达的功率消耗的函数的变量进行检测和评估，可以确定玻璃窗格相对于目标位置、即期望位置的偏移。这允许可能的偏移的校正和玻璃窗格的精确磨削。例如，马达的电流可以用作这样的变量。另外，简化了为加工新的玻璃窗格形状而对装置进行的配置，并且可以对批量生产进行监控以确保磨削的边缘具有期望的质量。

根据本发明的方法允许对任何形状的玻璃窗格进行精确加工，该形状不仅可以是矩形，而且可以是任何形状，即具有由直的和/或弯曲的部分构成的轮廓的形状。

待加工的玻璃窗格可以例如安置在支承件上以对实际位置进行限定。该实际位置可能通过偏移偏离目标位置。该偏移可以被认为是由玻璃窗格的背侧限定的平面P中的位移。位移可以是线性的和/或旋转的位移。在加工期间，玻璃窗格和至少一个磨削工具可以在平面P中相对于彼此移动。

玻璃窗格的偏移可以由以下参数中的一者或更多者来定义：

·沿着第一线性轴线的移位；

·沿着第二线性轴线的移位；

·绕旋转轴线的旋转。

优选地，以下条件中的至少一个调节被满足：

·第一线性轴线在平面P中延伸；

·第二线性轴线在平面P中延伸；

·第一线性轴线和第二线性轴线彼此成角度布置，优选地第一线性轴线和第二线性轴线彼此横向地布置，最优选地第一线性轴线和第二线性轴线彼此垂直；

·旋转轴线垂直于平面P延伸。

优选地，在该方法中，通过对作为用于驱动磨削工具的马达的功率消耗的函数的变量进行检测和评估来确定上述三个参数(沿着第一线性轴线/第二线性轴线的移位，绕旋转轴线的旋转)中的至少一者。为了提高加工玻璃窗格的精度，不必确定所述参数中的所有参数。这可以是例如当一个或更多个参数相比另一参数不占优势时的情况。例如，实际位置与目标位置之间的旋转可能很小，并且因此可以忽略，以及/或者实际位置和目标位置之间的移位可能倾向于沿着特定轴线比沿着另一轴线更大。

优选地，以长度为单位和/或以角度为单位确定偏移。这可以例如通过校准测量来实现。

优选地，通过借助于控制器执行的计算来确定偏移。控制器可以设置有配置成计算偏移的程序。计算可以包括将数学模型拟合至变量的检测到的曲线值、对检测到的变量的值的至少一些值计算平均值、考虑到从校准测量获得的值等

优选地，在随后的加工循环中考虑所确定的偏移。在这种随后的循环中，同一玻璃窗格可以被再次加工至少一次和/或另一玻璃窗格可以被加工。

优选地，基于所确定的偏移，确定了将玻璃窗格的实际位置调节至目标位置的校正值。在随后的加工循环中可以考虑该校正值。

优选地，使用一个或更多个磨削工具对玻璃窗格的整个周向边缘进行加工。

下面参照附图基于示例性实施方式来解释本发明，附图示出了以下内容：

图1示意性地示出了用于加工玻璃窗格的装置；

图2以立体图示出了用于加工玻璃窗格的装置的示例性实施方式；

图3示出了作为磨削工具沿着玻璃窗格边缘的位置的函数的用于驱动磨削工具的马达所需的电流值的示例；

图4示出了与图3中曲线相对应的磨削速度以及磨削速度的导数；

图5示出了矩形玻璃窗格形状在x方向(图5(a))、y方向(图5(b))和旋转方向(图5(c))上的加权函数的示例；

图6示出了通过应用来自图5的加权函数而获得的x方向(图6(a))、y方向(图6(b))和旋转方向(图6(c))上的电流值的示例；以及

图7示意性地示出了用于为批量生产配置装置的方法顺序。

图1示意性地示出了用于对玻璃窗格边缘进行加工的装置。(该边缘是位于窗格的顶侧与底侧之间的外周向区域。)该装置包括：支承件9，玻璃窗格在加工期间搁置在该支承件9上；磨削工具10，该磨削工具10可以设定成借助于电动马达例如主轴马达旋转；以及控制器15。例如，异步马达或同步马达适合作为电动马达。磨削工具10例如设计成一件式或多件式的磨削盘。

支承件9和磨削工具10能够相对于彼此移动，使得可以对玻璃窗格的边缘进行磨削。这可以以各种方式实现，例如如下：

·支承件9是固定的，而磨削工具10能够围绕玻璃窗格的边缘移动。

·磨削工具10是固定的，而支承件9能够移动成使得玻璃窗格的边缘可以移动经过磨削工具。

·支承件9和磨削工具10能够移动，例如其中，支承件9能够绕旋转中心旋转，而磨削工具10能够沿着线性轴线往复移动，或者其中，支承件9能够沿着第一线性轴线往复移动，而磨削工具10能够沿着第二线性轴线往复移动，其中，两个轴线相对于彼此例如以直角横向地定位。

为了使支承件9和/或磨削工具10移动，提供了对应的合适的驱动器和可选的导引件。磨削工具10借助于驱动器传送，例如通过行程控制器来传送。然后，磨削工具10遵循固定的预定路径。还可以设想的是，以一些其他方式对磨削工具进行传送，例如通过力控制或通过路径控制及力控制进行传送。

图2通过示例的方式示出了一种下述装置，该装置具有旋转台8和磨削工具10，旋转台8如通过双箭头8a所标示的能够绕旋转中心旋转，磨削工具10如通过双箭头10a所标示的能够沿着线性轴线往复移动。旋转台8包括呈一个或更多个抽吸单元形式的支承件9，玻璃窗格在加工期间搁置在该支承件9上，并且玻璃窗格借助于该支承件9被牢固地保持。图2还示出了控制器15和用于驱动磨削工具10的电动马达11。磨削工具与电动马达11一起位于托架12上，该托架12能够沿着作为导引件的轨道13移位。

返回至图1，还图示了处于实际位置的玻璃窗格1’。在用于对新的玻璃窗格形状进行加工的装置的配置期间，控制器15具有关于玻璃窗格1’的期望形状的信息，但不必知道玻璃窗格的准确位置。图1中的玻璃窗格1表示玻璃窗格的目标位置，基于该目标位置，控制器15确定支承件9和/或磨削工具10的运动，使得玻璃窗格边缘1a将在目标位置中被磨削。在图1中明显的是，实际位置和目标位置相对于彼此偏移。偏移可能由平面中的位移和/或平面中的旋转导致。在图1中，例如，x轴和y轴定义了其中玻璃窗格边缘1a被指定在目标位置中的坐标系，而x’轴和y’轴定义了其中玻璃窗格边缘1a’被设置在实际位置中的坐标系。x’-y’坐标系相对于x-y坐标系移位了向量

并且旋转了角度α。

在理想情况下，即，当实际位置和目标位置相同时，电动马达11在驱动磨削工具10时的电功率消耗仅是预定的工艺参数的函数，所述工艺参数例如为窗格形状、磨削速度、传送等。例如，在沿着基本上直的路径进行磨削期间，功率消耗基本上是恒定的。发明人现在已经发现的是，偏移导致功率消耗的对应变化。因此，可以通过对与功率消耗相对应的变量进行检测和评估来得出关于偏移的结论。例如，电动马达11驱动磨削工具10所需的电流可以用作反映功率消耗的变量。控制器15用于对支承件9和/或磨削工具10以及电动马达11的运动进行控制。控制器15设置有用于评估所检测的变量的合适的程序。在操作期间，对于支承件9和/或磨削工具10的特定位置，检测作为功率消耗的函数的电动马达11的电流值和/或其他变量。在根据图2的变量中，除了电流之外，还对例如以度表示的旋转台8的旋转位置、磨削工具10在线性轴线上的位置、以及可选的其他参数例如用于力控制的传送的其他参数进行记录。

在以下描述中，作为示例，电流用作要检测的变量。可以设想的是，使用一些其他电变量，例如电压、或电流和电压的组合。

图3示出了检测的电流曲线I的示例。纵坐标是电流，例如单位为安培，而横坐标上的值对应于在玻璃窗格1a的圆周处的位置。在操作期间，在位置移位之后，反复地检测电流值。这产生了N个测量值。(在根据图3的示例中，这对应于大约450个测量值。当然，N也可以不同。)

为了对电流曲线I进行评估，在第一步骤中对测量值进行处理。如在图3中明显的，可能发生电流骤降。在这种情况下，在测量开始时和结束时的电流骤降是由磨削操作的路径规划引起的。该测量在磨削工具10仍然朝向或远离玻璃窗格1’移动时与数值的记录一起开始。实际磨削操作的起点和终点是可以确定的，例如，通过取第一个N1和最后一个N2的测量值(例如，N1＝N2＝50或一些其他值)，并且基于支承件9和磨削工具10的位置值，确定对应的x和y坐标，并且将对应的x和y坐标互相比较。所述测量的起点和终点在具有起点与终点之间的最小间隔的两个值之间。所有前面的测量值和随后的测量值不再用于随后的用于确定偏移的步骤中。然而，磨削工具10在闲置模式中、即在不与玻璃窗格1’接触的情况下所需的电流的值可以根据省略的测量值确定。

在图3中可见的在第一电流骤降与最后电流骤降之间的另外的四个电流骤降是由玻璃窗格1’的选定形状引起的。在当前情况下，玻璃窗格具有根据图1的形状；即，玻璃窗格具有由外半径限定的四个倒圆的拐角。在拐角处，在玻璃窗格1’的俯视图中观察到的边缘延伸的方向改变超过一预定角度值，例如超过45度。当磨削工具10在每种情况下在这样的方向变化期间进行磨削时，磨削工具10具有小的支承表面，使得几乎没有玻璃去除效果，并且电流明显地下降。相比之下，作为在限定的时间段期间两个位置值之间的差的计算的磨削速度在所述方向改变期间以互补的方式表现；即，计算的磨削速度在电流骤降期间大大地增加。在图4中，对应于根据图3的电流曲线I的磨削速度v以每单位时间的长度(在本情况中，每20毫秒的毫米数)为单位示出。图4中的底部曲线示出了磨削速度v的导数v’。

该程序使用例如主轴电流I与磨削速度v的比值来滤除所提及的其他电流骤降。如在图4中明显的，在所述方向改变的位置处的导数v’具有正的异常值和负的异常值。导数v’的值在预定极限值(例如，图4中的示例中的±0.25)以上或以下的电流测量值被宣称为电流骤降，并且为了进一步评估而被省去，或者例如通过将电流测量值设定为检测到的电流的平均值来进行调节。

可以在处理电流测量值之后确定偏移。如以上关于图1所提及的，偏移可由三个参数定义：用于平面中的线性位移的两个参数(例如位移向量

的x值和y值)和用于平面中的旋转α的一个参数。可以设想用于由多个电流测量值确定偏移的各种方法，例如通过将数学模型拟合至测量曲线、迭代等。

对于根据图2的装置，例如，可以设想以下过程：由于几何形状，点与旋转台8的旋转中心的距离越大，该点移位得越远。处于目标位置中的玻璃窗格边缘1a的路线可由x坐标和y坐标限定。基于这些值，在每种情况下通过形成导数和归一化为±1来确定加权函数。图5(a)和图5(b)示出了在矩形玻璃窗格1的情况下用于x方向和y方向的该加权函数的示例。在此处的每种情况下，矩形的一个侧部没有影响，而另一侧部具有最大的影响。

图5(c)示出了角度的加权函数，该加权函数是通过基于所述的玻璃窗格边缘1a的x坐标和y坐标的值来形成向量绝对值的导数而获得的。在根据图5(c)的示例中，在每种情况下，在矩形的拐角处影响最大。在矩形侧部的中央中，在每种情况下该影响等于零，这是因为向量然后指向相对于侧部的90度。

通过在整个测量上对电流值计算平均值并且乘以x方向和y方向的加权函数，电流测量值I被减小。对于来自图5(a)和图5(b)的示例，获得了图6(a)和图6(b)中所图示的曲线。通过对各值计算平均值，获得以每测量值的安培数为单位的x方向和y方向上的偏移。在根据图6(a)和图6(b)的示例中，在x方向上的偏移为零，并且在y方向上偏移对应于大约每测量值0.13A。

为了防止角度偏移的计算有偏差，减去平均值的电流测量值根据确定的x偏移和y偏移进行校正，并且然后乘以角度的加权函数。对于来自图5(c)的示例，利用该过程获得根据图6(c)的曲线。通过对这些值计算平均值来获得角度偏移。在根据图6(c)的示例中，该角度偏移对应于大约每测量值0.025安培。

通过校准测量值，可以将偏移值转换为长度单位或角度单位，例如，其中，可以在预定的玻璃厚度和磨削速度以及预定的偏移值下检测电动马达11的电流。校准测量值可以通过多次磨削单个玻璃窗格、或者通过磨削多个玻璃窗格来进行。玻璃窗格可选地被处理掉，并且偏移的确定值用于后续的要加工的玻璃窗格。

在一个实施方式中，玻璃窗格1’被磨削两次：在第一次运行中，窗格1’不被磨削至最终尺寸，而是具有残余边缘，该残余边缘具有预定宽度b，例如b＝0.25mm或其他合适的值。残余边缘在第二次运行中被去除。因此，基于第二次运行，为了去除宽度b而消耗的电流是已知的。校准值(例如，以每毫米的安培数为单位的线性偏移)可以通过对第二次运行的电流值计算平均值、减去闲置模式下的电流值、并且将结果除以2来确定，因为根据图5(a)、图5(b)，此处的归一化从-1扩展到+1。

基于第一次运行的电流曲线，偏移可以以安培为单位来确定，并且通过使用校准值，偏移可以被转换成毫米或度的单位。

此处所描述的具有两个磨削操作的过程除了其他优点之外具有下述优点：程序能够对任何给定的窗格形状进行自我校准，而不需要关于窗格厚度或磨削速度的信息。

此外，本发明人已经发现的是，第二次运行的电流曲线可以用于确定玻璃窗格是否已经完全被磨削，即，没有未加工/或仅部分加工的位置。对于没有完全磨削的窗格，偏移的电流值相对较大。如果超过了预定的阈值，则玻璃窗格不被认为是完全磨削的，并且被重新加工或处理掉。

图7对以上解释的各种方法步骤进行了总结：

步骤100：开始磨削，以便将装置配置成使得可以在没有偏移的情况下对玻璃窗格进行批量磨削。

步骤101：在第一次运行中，将玻璃窗格磨削至残余边缘。

步骤102：在第二次运行中，去除具有预定宽度的残余边缘。

步骤103：程序确定物理单位的偏移和对应的校正值，以便对图1中的x’-y’坐标系与x-y坐标系之间的位移和/或旋转进行补偿。

步骤104：程序检查玻璃窗格是否被完全磨削。如果没有，则接下来是：

步骤105，其中，玻璃窗格被处理掉并且根据步骤102使用所确定的校正值将新的玻璃窗格磨削至最终尺寸。

步骤106：使用者另外检查玻璃窗格是否被完全磨削。该步骤是可选的并且可以省去。

步骤107：现在配置该装置，并且开始批量生产，在批量生产中对多个玻璃窗格进行磨削。

电流I的检测和评估不仅可以用于配置装置，而且可以用于对批量生产进行监控和/或连续调节。在批量生产中，可以例如针对每个玻璃窗格确定偏移，并且例如可以将偏移的一半用作下一玻璃窗格的校正值。

还可以设想的是，监控电流I随时间的变化。这应该基本上对应于在配置装置之后并且因此当不存在偏移时产生的随时间的变化。如果在玻璃窗格的磨削期间不再是这种情况，则不再正确地校准该装置，并且可以例如通过根据图7的顺序重新配置该装置。

此处所描述的措施可以以许多方式用于对玻璃窗格、特别是汽车车窗玻璃和用于监视器和/或显示器的玻璃窗格的边缘进行磨削。任何给定的待磨削的边缘轮廓都是可以想到的：矩形、斜面、C形、倒圆边缘、阶梯形切口等。对作为马达的功率消耗的函数的变量的检测和评估除了其他优点之外具有以下优点：不是绝对需要提供附加传感器来确定偏移。

该装置可以配置成使得关于变量的检测值的信息例如检测的电流、确定的偏移、计算的校正值和/或其他参数显示在监视器上。

不必对沿着玻璃窗格的边缘的变量的所有值进行检测和/或评估来确定偏移。另外地，仅磨削路径的一部分上的变量的值代表用以确定具有三个参数的最大值的偏移的足够的测量点。

该方法还适用于使用多于一个磨削工具进行磨削的装置，例如相对于彼此偏移的具有马达的两个或更多个磨削工具。每个磨削工具可以可选地仅加工边缘的一部分。通过使用此处描述的方法，例如可以确定每个磨削工具的校正值，并且然后可以设定平均校正值。

Claims

1.一种用于加工玻璃窗格(1’)的方法，其中，使用至少一个磨削工具(10)对所述玻璃窗格的边缘(1a’)进行加工，其中，所述玻璃窗格和借助于马达(11)被设定成旋转的所述磨削工具相对于彼此移动，其特征在于，沿着被加工的所述边缘(1a’)的至少一部分对作为用于驱动所述磨削工具的所述马达(11)的功率消耗的函数的变量(I)进行检测，并且对所述变量进行评估，以确定所述玻璃窗格(1’)相对于目标位置(1)的偏移。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述边缘(1a’)在两次运行中被加工，其中，在第二次运行中检测到的所述变量的值用于对在第一次运行中确定的偏移进行校准。

3.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，执行下述评估步骤中的至少一个评估步骤：

-对于旋转的所述磨削工具(10)与所述边缘(1a’)不接触的状态，确定所述变量的值；

-下述部分上产生的所述变量的值为了评估而被省去或被调节：在所述部分上，在所述玻璃窗格(1’)的俯视图中观察到的所述边缘延伸的方向改变超过预定角度值；

-确定第一线性轴线(x)方向上、第二线性轴线(y)方向上和/或旋转方向上的偏移；

-基于预定的玻璃窗格形状，定义至少一个加权函数，所述加权函数被应用于检测到的所述变量的值，以获得至少一个方向上的偏移。

4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，确定对所述目标位置(1)和所述玻璃窗格(1’)的实际位置(103)相对于彼此进行调节的校正值，并且在下一玻璃窗格的加工期间考虑所述校正值，其中，执行该过程，直至检测到的所述变量的值在预定公差范围内为止。

5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，随后加工多个玻璃窗格，并且在每种情况下，检查检测到的所述变量的值是否在预定公差范围内。

6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述玻璃窗格(1’)与所述磨削工具(10)之间的相对运动通过以下方式进行：仅所述玻璃窗格或仅所述磨削工具移动，或者所述玻璃窗格和所述磨削工具两者都移动，所述玻璃窗格优选地在所述磨削工具沿着线性轴线移动的同时沿着线性轴线旋转和/或移动。

7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，通过确定检测到的所述变量的值是否在预定阈值以下来检查所述玻璃窗格(1’)是否没有未被加工和/或仅部分被加工的位置，并且如果不是这种情况，则将所述玻璃窗格未被完全磨削的信息与所述玻璃窗格相关联。

8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所检测的变量是电变量，优选地对应于由用于驱动所述磨削工具的所述马达(11)所消耗的电流。

9.一种用于加工玻璃窗格(1’)的装置，根据前述权利要求中的一项所述的方法能够利用所述装置来执行，其中，所述装置具有用于所述玻璃窗格的支承件(9)、用于加工所述玻璃窗格的边缘(1a’)且能够借助于马达(11)设定成旋转的至少一个磨削工具(10)、以及用于检测和评估变量的控制器(15)，所述变量是用于驱动所述磨削工具的所述马达的功率消耗的函数，其中，所述支承件和所述磨削工具布置成使得能够相对于彼此移动以便加工所述边缘，并且其中，所述控制器设置有程序，所述程序在实行时允许执行所述方法。

10.根据权利要求9所述的装置，包括监视器，在操作期间在所述监视器上显示与所检测的所述变量的值、所计算的偏移值和/或用于将目标位置和实际位置相对于彼此调节的所计算的校正值有关的信息。

11.一种计算机程序，其特征在于，根据权利要求1至8中的一项所述的方法在所述计算机程序在根据权利要求9或10所述的装置上实行时被执行。

12.一种数据载体，根据权利要求11所述的计算机程序存储在所述数据载体上。