DE1298306B - Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen von Fehlern in Flach- oder Tafelglas - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststel- > im allgemeinen zwischen etwa 200 und etwa 800 Milen von inneren, langgestreckten, in einer Richtung krön, während die größte Tiefe sich zwischen ungeverlaufenden Fehlern in Flach- oder Tafelglas, ins- fähr 0,1 und etwa 0,2 Mikron ändert,
besondere in einem bewegten, geschliffenen und Die Abschälung oder Abblätterung ist durch un-

polierten Glasband, bei welchem durch die Fehler 5 regelmäßige Änderungen auf den Oberflächen des verursachten Abweichungen der Lichtintensität eines Tafelglases oder durch unebene elementare Bereiche durch das zu prüfende Glas geworfenen Lichtstrahles gekennzeichnet, die nicht in der gleichen Ebene wie durch einen fotoelektrischen Wandler in elektrische die Hauptoberflächen des Glases liegen und die Form Signale umgeformt werden, welche bei Überschreiten von unregelmäßig verteilten, untiefen Narben oder eines vorbestimmten Wertes einen Anzeige- und/oder io Grübchen mit abgerundeten Kanten und abgerunde-Sortiervorgang einleiten, sowie eine Vorrichtung zur ' ten Bodenflächen annehmen. Da Spiegelglas optisch Durchführung dieses Verfahrens mit einer Förder- eben sein oder eine unendliche Brennweite haben einrichtung für das zu prüfende Glas, einer Licht- muß, bilden diese elementaren Bereiche in optischer quelle zum Erzeugen eines das Glas durchleuchtenden Hinsicht sehr kleine Linsen und haben eine Brenn-Lichtstrahles und einem im austretenden Lichtstrahl 15 Weitenverteilung zur Folge, die kleiner als unendbewegbaren fotoelektrischen Wandler, dessen Aus- lieh ist.

gangssignale eine nachgeschaltete elektronische An- Die Breite solcher kleinen Vertiefungen schwankt

Ordnung aussteuern. von etwa 200 bis etwa 800 Mikron, während die Tiefe

Es ist praktisch unmöglich, Tafel- oder Spiegelglas sich zwischen etwa 0,1 und ungefähr 2 Mikron ändert, fehlerfrei herzustellen. Da jedoch Verwendungs- so Unzureichende Oberflächengüte, die durch unvollzwecke für unterschiedliche Gütegrade zulässig sind, ständiges Polieren entsteht, hat Glas mit elementaren d. h., gewisse Fehler bei bestimmten Verwendungs- Bereichen, die nicht vollständig auf die Ebene der zwecken zugelassen werden können, ist es notwendig, Gesamtfläche des Glases poliert worden sind. Die in bestimmten Fällen Fehler nicht nur nach ihrer Oberfläche ist dann wabenartig mit scharfen, unregel-Größe und Stärke, sondern auch nach ihrer Grund- as mäßige Oberflächen aufweisenden Vertiefungen beart festzustellen, um die fehlerhaften Stellen gegebe- deckt, die über die gesamte Oberfläche verstreut sind, nenfalls beim Schneiden des Glases entfernen zu Die Tiefe der durch unzureichende Oberflächenbearkönnen. - . beitung hervorgerufene Narben oder Einsenkungen

Es sind bereits Verfahren zum Feststellen des Vor- variiert im allgemeinen zwischen etwa 0,5 und etwa handenseins von Oberflächenfehlern und/oder inneren 30 10 Mikron, und die Breite schwankt zwischen etwa

Fehlstellen in Flach- oder Tafelglas, im besonderen 2 und ungefähr 40 Mikron.

geschliffenem und poliertem Spiegelglas bekannt, wo- Die zweite Fehlerart, die hier als Fehler der Art B

bei die Fehler auf Grund der Art und Weise, in der bezeichnet wird, ist im Inneren des Spiegelglases vorsie Lichf optisch beeinflussen, sowie gemäß ihrer handen und ergibt sich aus der unvollständigen VerOrientierung und/oder dem Grad ihres Auftretens 35 mengung der verschiedenen Gemengebestandteile klassifizierbar sind, und wobei Licht auf eine Ober- während der Glasschmelz- und Frischungsarbeitsfläche des Glases projiziert und das resultierende, gänge und erstreckt sich im allgemeinen in der Ziehvon dem Glas ausgehende Licht durch einen foto- richtung des Glases. Solche Fehler sind Fäden, Querelektrischen Wandler in elektrische Signale umgewan- schlieren und Längsschlieren. Wenn die Inhomogenidelt wird, die dann gemessen und zur Fehlerbestim- 40 täten so gerichtet sind, daß ihre Länge mit der mung herangezogen werden (vgl. USA-Patentschrif- ' .Glasziehrichtung ausgerichtet ist und die Ebenen der ten 1874217, 2393 631 und 2735 017). Bei dem Inhomogenitäten im allgemeinen senkrecht zu den bekannten Verfahren nach der USA-Patentschrift Ebenen der Glasoberflächen liegen, wird der Fehler 2 735 017 werden aufeinanderfolgende Abschnitte des Querschliere genannt. Wenn die Inhomogenitäten so Glases geprüft und Änderungen oder Abweichungen 45 ausgerichtet sind, daß ihre Hauptachsen derart geder Lichtintensität von. einem vorbestimmten Wert richtet sind, daß sie sich in zu den Glasoberflächen zur Fehlerbestimmung ausgewertet. Es gibt viele parallelen Oberflächen erstrecken, wird der Fehler Fehlerarten, die häufig im Inneren oder auf der Ober- Längsschliere genannt. Fäden sind verhältnismäßig fläche von Spiegelglasscheiben vorhanden sind und dünne, langgestreckte gerade oder allmählich gedie optischen Eigenschaften des Spiegelglases so weit- 50 wölbte Linien, die bei der langsamen Lösung eines gehend beeinflussen, daß sie vom menschlichen Auge großen Sand- oder Fremdstoffkornes entstehen. Wähschon wahrgenommen werden. rend reine Längsschlieren die optischen Eigenschaf-

Die erste Fehlerart, die als Fehler der Art A be- ten einer Glasplatte bei senkrechter Betrachtung ihrer zeichnet wird, sind mikroskopische Oberflächenfehler. Oberflächen nicht beeinflussen, beeinträchtigen Quer-Diese Fehler sind nicht örtlich begrenzt, sondern 55 schlieren oder irgendeine Richtung von Inhomogeniüber verhältnismäßig weite Bereiche der Glasober- täten, die eine streifenförmige Schlierenkomponente fläche verteilt und können als Fehler des Flächentyps bestimmter Größe enthalten, die optische Vollkombezeichnet werden. Diese wahrnehmbaren Fehler sind menheit des Spiegelglases. Alle diese aufgezählten Abkratzung, Abschälung oder Abblätterung und un- Fehler müssen festgestellt werden, bevor irgendwelche zureichende Oberflächenbearbeitung oder -gute. Der 60 örtlichen Bereiche, die solche Fehler enthalten, in als Abkratzung bezeichnete Fehler, der im allgemei- eine große Fenster- oder Spiegelglasscheibe gelangen, nen durch unsachgemäßes Polieren bedingt ist, ist Eine dritte Fehlerart, die als Fehler der Art C be-

durch eine Anzahl paralleler, bogenförmiger, flacher zeichnet wird, sind Fehler des Spitzentyps, die im Riefen von sich allmählich ändernder Tiefe gekenn- Inneren des Glases auftreten können, d. h. zu der zeichnet und weist ein verhältnismäßig regelmäßiges 65 Einschlußart gehören, oder an der Glasoberfläche Muster mit einer modifizierten sinusförmigen, in der vorhanden sein können. Fehler der Einschlußart umHöhe durch einen Querschnitt des Glases verlaufen- fassen Steine, Glasblasen, stäbchenförmige Blasen den Gestalt auf. Die Breite solcher Riefen ändert sich oder Poren. Steine sind feste Einschlüsse aus schwer-

schmelzendem Material, die in dem Glas nicht verschmolzen sind, oder werden als eine Folgeerscheinung der Glasherstellung gebildet. Glasblasen und Poren sind gasförmige Einschlüsse, wobei Poren einen Durchmesser in der Größe von 0,1 bis 0,5 mm und Gasblasen einen größeren Durchmesser haben. Stäbchenförmige Blasen sind langgestreckte Gasblasen, die gewöhnlich einen Bruchteil eines Millimeters breit und mehrere Millimeter lang sind. Oberflächenfehler des Spitzentyps sind Sandlöcher und Sandlöchergruppen. Sandlöcher sind kleine Risse in der Oberfläche, die durch den Grobschleifarbeitsgang hervorgerufen werden und durch nachfolgendes Feinschleifen nicht beseitigt worden sind und im allgemeinen 40 bis 1000 Mikron breit und etwa 10 bis etwa 250 Mikron tief sind. Sandlochgrappen können die Folge von unvollständigem Feinschleifen des Flachglases sein und werden durch eine tiefe Stelle in der Platte verursacht, die einen Teil der ursprünglichen rohen Oberfläche beibehält.

Die vierte Fehlerart, die im allgemeinen als Fehlerart D bezeichnet wird, umfaßt lineare Gesamtoberflächenfehler, die in die beiden großen Gruppen Risse oder Schrammen und Feinrisse klassifiziert werden. Risse oder Schrammen, die gewöhnlich in Form einer geradlinigen oder bogenförmigen Reihe von muscheligen Bruchflächen vorliegen, sind lange, tiefe, schmale Fehler in der Glasoberfläche mit Längen zwischen einigen Millimetern und Metern, Breiten bis zu etwa einem Millimeter und Tiefen in der Größenordnung von mehreren 100 Mikron. Risse oder Schrammen sind unter verschiedenen Namen bekannt, wie z. B. Blockrisse, Glasscherbenschnitte, Gießtrichterschnitte und Oberflächenrisse, je nach ihrem Ursprung.

Feinrisse sind sehr feine, glattwandige Vertiefungen in einer Glasoberfläche, die gewöhnlich durch ein Fremdteilchen bei dem Polierarbeitsgang entstehen. Ihre Längen können zwischen Millimetern und Metern liegen, ihre Breite kann sich zwischen etwa 10 und etwa 100 Mikron und ihre Tiefe zwischen etwa 0,5 und 2 Mikron ändern. Donut-Markierungen können entweder als Feinrisse oder als Risse, je nach ihrer Stärke, bezeichnet werden.

Gewöhnlich wird Flach- oder Spiegelglas nach dem Schleifen und Polieren von Hand und optisch kontrolliert, wobei die Kontrolleure die Fehlerstellen mit Kreise oder Zeichenkohle markieren. Dieses Verfahren ist zeitraubend und erfordert eine große Anzahl von besonders ausgebildeten Prüfern und führt infolge der Auffassungsunterschiede zwischen den Prüfern zu einem Mangel an der Gleichmäßigkeit bei dei Einstufungsbeurteilung des Glases.

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Kontrolle des auf der Fertigungsstraße ablaufenden Glases zu schaffen, durch welche im Inneren des Glases liegende Fehler der oben beschriebenen zweiten Fehlerart festgestellt werden können, die durch beim Ziehen langgestreckt ausgebildete Gefügeabnormitäten entstehen und die bei Herstellung von Spiegelglas in jedem Falle beseitigt werden müssen, ohne daß die Anordnung auf Fehler normaler Größe der anderen beschriebenen Arten anspricht.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dies dadurch erreicht, daß das zu prüfende Glas mit Hilfe eines divergierenden Lichtstrahles durchleuchtet wird und daß der aus dem zu untersuchenden Glas austretende Lichtstrahl mittels einer im wesentlichen parallel zur Längserstreckung der festzustellenden Fehler verlaufenden Schlitzblende abgetastet wird. Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine einen divergierenden Lichtstrahl erzeugende Lichtquelle und durch eine dem fotoelektrischen Wandler vorgeschaltete, im aus dem Glas austretenden Lichtstrahl bewegbare Schlitz-r blende, deren Schlitze im wesentlichen parallel zur Längserstreckung der festzustellenden Fehler liegt.

ίο Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird also bei der Feststellung des Fehlers nicht nur, wie bei anderen bekannten Verfahren, eine Veränderung des Lichtdurchgangs durch das Glas an sich gemessen, sondern gleichzeitig auch durch die Verwendung eines Längsschlitzes die flächenmäßige Ausdehnung des Fehlers beim Durchgang festgestellt. Bei Überschreiten einer bestimmten Ausdehnung in dieser charakteristischen Länge, wie sie die Fehler der vorstehend erwähnten Gruppe B zum Unterschied gegen-

ao über den anderen Fehlern haben, wird ein entsprechender Anzeige- oder Sortiervorgang ausgelöst.

Um eine noch eindeutigere Ermittlung der Richtung des Verfahrens durch Verkürzung der Projektion der fehlerhaften Fläche in Richtung quer zur Längserstreckung zu erreichen, werden vorzugsweise die Lichtstrahlen im Abtastbereich in einem spitzwinklig zur Oberfläche der zu prüfenden Glastafel und etwa rechtwinklig zur Längserstreckung der festzustellenden Fehler projiziert. Die erfindungsgemäß durchgeführte automatische Kontrolle sorgt, im Gegensatz zu der von Hand und visuell vorgenommenen Kontrolle, für die Aufstellung gleichmäßiger Normen für die Gradeinstufung des Glases in die einzelnen erforderlichen Qualitäten und kann vorgenommen werden, während sich das Glas längs einer ununterbrochenen Strecke, entweder in Form von getrennten Scheiben oder als fortlaufendes Band, von den Schleifund Polierstellen zu den Stellen bewegt, wo die Glasplatte oder das Band in kleinere Scheiben handelsüblicher Größe geschnitten werden. Ein Faktor von großer Bedeutung bei einem solchen Verfahren liegt darin, daß das Glas nicht von der Arbeitsstrecke zur Kontrolle entfernt werden muß, wie dies bei Handkontrolle gewöhnlich der Fall ist. Infolgedessen wird eine kontinuierlichere Herstellung der Platten des Flach- oder Spiegelglases ermöglicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich vorzugsweise in Verbindung mit anderen bekannten bzw. vorgeschlagenen Verfahren zur Fehlerermittlung anwenden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 schematisch den Strahlenverlauf in der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Darstellung des Abtastmusters zum Bestimmen von Fehlern des Typs B.
Aus F i g. 1 erkennt man von links nach rechts eine Lichtquelle S und ein Linsensystem L zum Darstellen eines Bildes der ursprünglichen Lichtquelle in der Ebene einer mit einer öffnung a-l versehenen Blende PL. Die öffnung a-l dient als eine Punktlichtquelle für das divergierende Lichtbündel der Vorrichtung. Die Lichtquelle S, das Linsensystem L und die Blende PL sind auf einer Seite einer Glastafel oder Glasbandes G angeordnet. Das Glas G bewegt sich in der mit einem Pfeil bezeichneten Bahn.

Die optische Achse des Lichtstrahls bildet einen spitzen Winkel gegen ihre senkrechte Projektion auf den Druckbereich der Glasoberfläche, und zeigt vorzugsweise einen Winkel von angenähert 60°. Auf der anderen Seite der Glasebene ist eine Schlitzblende D' mit einem schmalen langgestreckten Schlitz S angeordnet, dessen Längserstreckung in der Ziehrichtung des Glases G liegt und der nahe vor einem fotoelektrischen Wandler T angebracht ist.

Auf einem brückenförmigen Bauteil können mehrere aus Lichtquelle S, Schlitzblende D' und fotoelektrischen Wandler T bestehende Einheiten angeordnet sein. Der brückenförmige Bauteil ist zu dem Glas quer verlaufend und hin- und herbewegbar angeordnet. Die Hin- und Herbewegung des brückenförmigen Bauteils und der darauf angeordneten Einheiten ergeben bei der Längsbewegung des Glases ein Prüfraster der in F i g. 2 dargestellten Art.

Die kombinierte Bewegung des Glases und der quer zu dem Glas verlaufenden Hin- und Herbewe- ao gungen jeder Einheit ergibt eine im wesentlichen zick-zackförmige Bahn vorbestimmter Breite, wie in F i g. 2 dargestellt. Diese sich überlappenden Prüfraster sind Bahnen, die durch Beschleunigung und Verlangsamung des brückenförmigen Bauteils geän- as dert werden können. Infolge des Wesens der festzustellenden Fehler des Typs B, die Längenabmessungen von etwa 15 cm haben, erstreckt sich der Abtastbereich zwischen 15 und 25 % der Gesamtfläche des Glases.

Die Lichtstärkeabweichungen, die in dem durch die Schlitzblende D' gehenden Lichtstrahl auftreten, werden von dem fotoelektnschen Wandler T in eine Wechselspannung von sich ändernder Amplitude und Frequenz entsprechend der Stärke und Größe des Fehlers umgewandelt. Die von dem Wandler T erzeugten Signale, von denen ein Verlaufschema auf dem Schirm eines Oszilloskops beobachtet werden kann, werden auf einen gewünschten Pegel von einem vorzugsweise nahe an dem Wandler T angeordneten Vorverstärker verstärkt, so daß die auf niedrigem Pegel befindlichen Signale verstärkt werden, bevor sie äußeren Störungen, wie z. B. der Aufnahme von Streuspannung, unterworfen werden. Vorzugsweise wird als Vorverstärker ein Kathodenverstärker benutzt, so daß die Signale über lange Leitungen übertragen werden können, ohne daß die Gefahr besteht, daß Empfindlichkeitsverluste infolge der Leistungskapazität auftreten. Die Anwendung des Kathodenverstärkers vermindert auch die Möglichkeit der Aufnähme von Wechselstreuspannung.

Die Fehler des Typs B liegen, wie einleitend festgestellt wurde, im Inneren des polierten Tafelglases und entstehen durch unvollständige Vermengung der verschiedenen Gemengebestandteile während der Glasschmelz- und Frischungsarbeitsgänge. Fehlstellen dieses Typs sind im allgemeinen in der Bewegungsrichtung des Glases langgestreckt und streuen Licht. Anders ausgedrückt: Fehler des Typs B, sofern sie in dem Inneren des Glases vorhanden sind, brechen Licht, das durch das Glas durchgeht.

Fehlerstellen des Typs B im Glas bewirken, daß gewisse Bereiche höhere Lichtstärke als der normale Hintergrund und gewisse Bereiche eine geringere Lichstärke als der normale Hintergrund haben. Diese Bereiche mit gegenüber der normalen Lichtstärke unterschiedlicher Lichtstärke sind in der Ziehrichtung des Glases langgestreckt. In der hier beschriebenen Vorrichtung ist die Schlitzblende D¹ mit ihrem langgestreckten Schlitz s so angeordnet, daß er sich in der gleichen Richtung wie die Fehlerstellen erstreckt, so daß eine Empfindlichkeit auf Fehlerstellen dieser speziellen Orientierung erreicht wird.

Die oben beschriebene Vorrichtung kann auf verschiedene Art modifiziert werden. Die Lichtquelle kann so angeordnet werden, so daß Licht nicht auf der Unterseite des Glases austritt, sondern von seiner unteren Fläche reflektiert wird, wobei ein reflektierender Überzug an der unteren Fläche des Glases erforderlich ist.

Die Erfindung kann auch zur örtlichen Auffindung von Fehlern gleicher Art verwendet werden, welche die Qualität anderer Stoffe, z. B. Scheiben- oder Fensterglas, Kunststoffe oder andere Materialien verschiedener Gestalt und Ausführungsform, beeinträchtigen können.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Feststellen von inneren, langgestreckten, in einer Richtung verlaufenden Fehlern in Flach- oder Tafelglas, insbesondere in einem bewegten, geschliffenen und polierten Glasband, bei welchem durch die Fehler verursachten Abweichungen der Lichtintensität eines durch das zu prüfende Glas geworfenen Lichtstrahles durch einen fotoelektrischen Wandler in elektrische Signale umgeformt werden, welche bei Überschreiten eines vorbestimmten Wertes einen Anzeige- und/oder Sortiervorgang einleiten, dadurch gekennzeichnet, daß das zu prüfende Glas mit Hilfe eines divergierenden Lichtstrahles durchleuchtet wird und daß der aus dem zu untersuchenden Glas austretende Lichtstrahl mittels einer im wesentlichen parallel zur Längserstreckung der festzustellenden Fehler verlaufenden Schlitzblende abgetastet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstrahlen im Abtastbereich spitzwinklig zur Oberfläche der zu prüfenden Glastafel und etwa rechtwinklig zur Längserstreckung der festzustellenden Fehler projiziert werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Fördereinrichtung für das zu prüfende Glas, einer Lichtquelle zum Erzeugen eines das Glas durchleuchtenden Lichtstrahles und einem im austretenden Lichtstrahl bewegbaren fotoelektrischen Wandler, dessen Ausgangssignale eine nachgeschaltete elektronische Anordnung aussteuern, gekennzeichnet durch eine einen divergierenden Lichtstrahl erzeugende Lichtquelle (5, PL) und durch eine dem fotoelektrischen Wandler (T) vorgeschaltete, im aus dem Glas austretenden Lichtstrahl bewegbare Schlitzblende (D'), deren Schlitz (S) im wesentlichen parallel zur Längserstreckung der festzustellenden Fehler liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (S, PL), die Schlitzblende (D') und der fotoelektrische Wandler (T) zu einer quer zur Förderrichtung hin- und herbewegbaren Einheit zusammengebaut sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen