JP6090701B2 - ガラス板を所定の長さに工業的に切断するために信頼性の高い破断線を生じさせるための装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス板を所定の長さに工業的に切断するために信頼性の高い破断線を生じさせるための装置及び方法に関する。

ガラス板を所定の長さに切断するという主題に関して、フロートガラスの製造ライン上で自動車用のガラス板又はその他のガラス板用に素材を所定の長さに切断する、無駄の少ない切断方法が、先行技術、例えばDE 10 2004 025 329 B4から知られている。

この特許明細書の目的は、数十年にわたって実施されている自動車用のガラス板を所定の寸法に切断する方法と共に、大量の屑を少なくし、自動車用のガラス板を経済的に生産することを可能にすることにある。

この問題を解決するため、対称又は非対称の台形状を有する自動車用ガラス板又はその他のガラス板用の、ほとんど屑を出さない素材の切断方法が保護されている。この場合、台形状のガラス板は、フロートガラスの製造ライン上で、前進してくるフロートガラスの細長い帯から直接切り出され、互いに相手に対して１８０度回転されたように方向が合わされた２つのガラス板が、同じ角度の斜めの端縁が互いに直接隣接し、その台形の平行な２つの端縁が、フロートガラスの製造ライン上で細長い帯状に一列に並べられるように、切断パターンが選択されている。また、フロートガラス片の方向に関して、連続する１くみのガラス板の帯が互いに直接隣接し、ガラスの帯の軸に対して傾斜するように伸びた台形の斜めの端縁が、それに対応するようにガイドされた長手方向の切断手段によって切断され、細長い帯の端縁を形成する台形の平行な端縁が横方向の切断手段によって切断されることが開示されている。

しかしながら、この先行技術は、フロートガラスの切断素材を高速で移動させながら切断する動作を含んでいない。

DE 10 2009 023 602 B4は、大量のバッチ処理において、弾性的に変形可能な大面積のガラス板を工業的に生産する装置を開示している。

この特許の目的は、工業的な規模で使用可能であり、失敗する可能性が少なく、比較的安価なレーザービームによって、弾性的に変形可能な大きなサイズのガラス板を分割するための装置を提供することである。

この目的の解決策として、以下の特徴を有する装置が開示されている。
ａ）ガラス板（３）を供給する装置であって、ガラス板の先端縁の位置が検出され、所望する位置に固定されるもの、
ｂ）所望する破断線の領域において、ガラス板（３）の上面に最初の切り込み線を入れるための装置、
ｃ）直線上を振動させるように扇形状に動くレーザービームを用いてガラスの表面を局部的に限定して加熱するための装置であって、レーザービームは筒状のレーザービームガイド（１０）内にガイドされており、隣接する向き変更装置（１１）はレーザーヘッド（５）の内部にあり、レーザービームがガイドされている光路全体は、周囲に対してほんの少しだけ圧力が高い空間を備えたもの、
ｄ）ガラスの表面を冷却する装置であって、少なくともレーザービームの一方の側に少なくとも１つの冷却ノズル（１９）が配置されており、冷却ノズルは間欠的に作動されることができ、強さを制御されることができ、温度及び量を変化させることが可能な液体を搬送し、冷却媒体は５乃至１０バールの空気圧で吹き付けられるもの、
ｅ）熱的に局部的に予備処理されたガラス板を、そのガラス板を破断するための装置の領域に輸送するための装置、
ｆ）ガラス板の表面の直線状のクラックの形成を検出するための装置であって、ガラスの表面に作用する装置は、例えば水蒸気のような液体凝縮物を備えていることが好ましく、クラックの形成の検出の技術的な制御は、照明装置とカメラシステムによって実行されるもの、
ｇ）ガラス板よりも低い側にある直線破断刃であって、破断するには重力又は自重が十分でない小さな板片を、動力によって変位される少なくとも１つの押さえつけ部材（２７）によって押さえつけながら、この刃は一方の側部及び／又は両方の側部において上方に持ち上げられることができるもの。

しかしながら、この方法では、クラックが形成されるときに、フロートガラスを分割するときに要求される高速度を達成することはできない。

DE 28 34 672 C2は、切断工具を搬送する切断装置と、切断装置に対して切断負荷を伝達するために切断装置に結合された装置とを備えたガラスに切り込み線を入れるための装置を開示している。

この装置は、切断工具がガラス表面に設置されたときに、切断負荷に逆らって作用する反力を減衰させることを意図している。特に、高い切断速度では、切断工具をガラス表面に設置したときに、反力の結果として切断負荷の一時的な著しい減少が生じ、特定の状況ではガラス表面から切断工具への跳ね返りが起きることを防止することを意図している。

この目的は、切断工具をガラス表面に接触させるときに、切断負荷に逆らって作用する反力によって生じるエネルギーの一部を吸収する弾性材料のブロックを用いることによって達成され、弾性ブロックは、損失率ｔａｎΔ＝Ａ２／Ａ１を有し、切断負荷の一時的な著しい減少を防止するためには損失率０．２以上であり、Ａ１は負荷と同期して変化する弾性負荷成分であり、Ａ２は負荷に対して位相が９０度ずれた粘性負荷成分である。

本発明の目的は、フロートガラス製造工程における新規な切断装置を提供することにあり、この装置は、ガラス板上での切断工具の信頼性の高い位置決めと抜けのない動作を可能にし、ガラスの粉塵に対して全く気を遣わなくてよいことを可能にする。

この目的を達成するため、本発明に係る装置は、
フロートガラスの生産ライン上で、負荷圧力が加えられた状態で移動する切断ホイールによってガラス板を所定の長さに工業的に切断するための信頼性の高い破断線を生じさせる装置であって、
下側に水平な回転軸（１９）を有するベースコンソール（１１）と、
前記回転軸（１９）に回転可能に支持された回転ヘッド（５）と、
前記ベースコンソール（１１）の上側に位置し、モーター軸（１３）を有するサーボモーター（１２）と、
前記モーター軸（１３）に固定された結合スリーブ（１４）と、
前記結合スリーブ（１４）内を垂直方向に動くことができるようにねじ山が形成されたスピンドル（１５）と、
前記スピンドル（１５）に結合され、前記ベースコンソール（１１）のガイド溝（１０）に支持されたガイドピン（９）を有し、前記モーター軸（１３）の回転によって、垂直方向に無段階で調節可能である結合部品（１６）と、
前記回転ヘッド（５）と前記結合部品（１６）とを結合する螺旋状のばね（１７）と、
棒状に形成され、一方の面において結合部品（８）により前記回転ヘッド（５）の作動側に結合され、その中央領域に配置された選択的に強度を弱くされた揺れ棒（３）を有する揺れ棒保持部材（６）と、
前記揺れ棒保持部材（６）の反対側の面に設けられた切断ホイール（２）を有する切断ホイール保持部材（２０）と、
振動を検出するための揺れ棒（３）の上面に位置する膨張測定片（４）と、
前記膨張測定片（４）に電気的に接続された電子的測定システム（２１）と、
データケーブル（２６）を介して前記電子的測定システム（２１）に接続され、前記サーボモーター（１２）を駆動するためにそれに対応する制御信号を送信し、垂直方向における前記結合部品（１６）の位置を変化させ、それに応じて前記螺旋状のばね（１７）を介して前記揺れ棒保持部材（６）を回転させることにより、ガラス板（１）上の前記切断ホイール（２）の圧力を直ちに変化させる制御ユニット（２７）と、
を備えたことを特徴とする。

また、前記揺れ棒（３）は、４つの大きな円筒状の穴とそれらの間の１つの小さな円筒状の穴によって選択的に強度を弱くされ、それらの穴は、側面視で大きな直径を有する円（２２）と小さな直径を有する円（２３）を構成し、それらの穴は、それらの長軸方向に継ぎ目なしに同化されており、２つの大きな円筒状の穴が前記揺れ棒（３）の内部で交差しており、結合された２つ円は断面においてベシカパイシスを形成してもよい。

さらに、工具交換ヘッド（２４）の様式で、複数の装置がタレット状に配置されていてもよい。

さらに、センサーによって、切断動作のすぐ上流側に位置するガラス板（１）の高さ方向の位置が検出され、上方向又は下方向の変化を用いて、サーボモーター（１２）の制御信号が修正及び／又は決定されていてもよい。

また、これに対応する方法は、上記のいずれかの装置を用い、
フロートガラスの生産ライン上で、負荷圧力が加えられた状態で移動する切断ホイールによってガラス板を所定の長さに工業的に切断するための信頼性の高い破断線を生じさせる方法であって、以下の特徴を有する：
ａ） 破断線の開始位置を決定し、切断ホイール（２）を有する切断ホイール保持部材（２０）をその位置に移動させる工程、
ｂ） 前記切断ホイール保持部材（２０）を下降させ、切断ホイール（２）を関連するガラス板（１）上に所望する押圧力と共に下降させる工程であって、前記ガラス板は、既に切断ホイール（２）の下に移動しているか、又は、位置決め操作の後に移動を開始し、前記押圧力は揺れ棒（３）によって調節され、前記揺れ棒（３）に固定された膨張測定片（４）によってモニターされる工程、
ｃ） 前記ガラス板（１）の高さ方向の位置が変化したときに、前記膨張測定片（４）の抵抗値の変化からサーボモーター（１２）の制御信号が発生され、揺れ棒保持部材（６）の形で取り付けられた昇降装置によって、前記切断ホイール（２）の押圧力がそれに対応して変化するように持ち上げる工程。

また、前記膨張測定片（４）の測定データによって、ガラスの厚みの高速な確定が可能になり、それによって前記切断ホイール（２）を高速に変位させるための処理データ及び最適な押圧力の確定が可能としてもよい。

さらに、設備として、工具交換ヘッド（２４）の様式で、複数の装置がタレット状に配置されていてもよい。

さらに、センサーによって、切断動作のすぐ上流側に位置するガラス板（１）の高さ方向の位置が検出され、上方向又は下方向の変化を用いて、前記サーボモーター（１２）の制御信号が修正及び／又は決定されてもよい。

図１は、装置全体を示す斜視図である。 図２は、装置全体の断面図である。 図３は、揺れ棒保持部材６の断面図である。 図４は、本発明に係る工具交換ヘッドの断面図である。

本発明について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、装置全体を示し斜視図である。この実施例において、水平方向には、切断されようとしているガラス板を観察することができ、それによって、円筒状のサーボモーターがＬ状担体腕に支持されている。この担体腕の土台部分では、実際の切断装置の支持を可能にする支持ブロックが固定されている。担体腕の付加的な保持部材及びその他の機械部品の結合は、ここでは図示していない。

図２において、図１の斜視図の詳細を断面図によって理解することができる。搬送ローラー２５上を移動するガラス板１の上方には、自由位置にある図１のＬ状担体腕及び軸受けブロックにほぼ相当するベースコンソール１１を観察することができる。サーボモーター１２はベースコンソール１１に支持されており、そのモーター軸１３には内側にねじ山（めねじ）を有する結合スリーブ１４が強固に固定されている。結合スリーブ１４のねじ山には、ねじ山（おねじ）が形成されたスピンドル１５が螺合されており、スピンドルは、ガイドピン９を有する結合部品１６に結合されている。ガイドピン９は、ほぼ自由に動ける状態で、ベースコンソール１１のガイド溝１０に支持されている。この図は、モーター軸１３の回転によって、結合部品１６が垂直方向に無段階で調節可能であることを示している。

図１で説明したベースコンソール１１の支持ブロックにおいて、回転軸１９が水平状態に差し込まれており、回転軸には、締め付けねじ１８によって回転ヘッドが固定されている。この回転ヘッド５は、弾性部品１７を介して弾性固定部材７によって結合部品１６に結合されている。

回転ヘッド５の下側には、２つのねじ結合８によって、揺れ棒保持部材６が固定されており、それの反対側には、切断ホイール２を搬送する切断ホイール保持部材２０が配置されている。揺れ棒保持部材６は、その中央領域に揺れ棒（揺動腕）３と呼ばれる帯域を有しており、その帯域は、複数の円筒状の窪み構造を備えており、１つの窪みの内側が他の窪みと繋がっており、断面に関してその帯域を減少させ、結果的に、曲げトルクを受けることを可能にしている。このことは、ほぼ揺れ棒保持部材６の全体が、切断ホイール保持部材２０から作用する衝撃に対して弾性的に変形し、揺れ棒として作用する結果をもたらす。上記窪みを通して見た眺めは、ベースコンソール１１の下端縁を示している。揺れ棒３の振動を受けるために、膨張測定片（歪みゲージ）４が揺れ棒３の上側に固定されている。

このように、膨張測定片４によって検出された切断ホイール２の垂直方向の位置の変化は、さらに処理され、評価されることができる。

図３は、揺れ棒保持部材６の断面図である。部品全体を揺れ棒保持部材６と呼ばれる構造ユニットは、図２に照らして、その中央部に揺れ棒３と呼ばれる窪みを有しており、その窪みは、特定の配置において互いに同化した実質的に５つの独立した円筒形の窪みを備え、これらの円筒形の端面の半径は、互いに特定の関係に配置されており、図３に示すようにほぼ円形である。大きな円の半径を符号２２で示し、小さな円の半径を符号２３で示す。

これらの円筒形の窪みは、４つの大きな窪みであって、２組のそれらの窪みが互いに同化し、ベシカパイシス状（魚の浮袋状）に重なり合っており、２組の窪みは小さな円筒形の窪みによって互いに結合されている。

小さな円の中心点から大きな円の中心点までの間隔は、小さな円の半径２３の２倍に相当する。大きな円の半径と小さな円の半径の関係は１乃至１．５５の範囲内である。

膨張測定片４から、それに関連する電子的測定システム２１に電気的な接続が導かれ、そこからデータケーブル２６が制御ユニット２７に導かれ、制御ユニットはサーボモーター１２を駆動するためにそれに対応する制御信号を送信する。このように、垂直方向における結合部品１６の位置を変化させ、それに応じて螺旋状のばね１７を介して揺れ棒保持部材６を回転させることにより、ガラス板１上の切断ホイール２の圧力が直ちに変化し、変化した関係が採用される。

このような変化は、例えば、搬送ローラー２５がガタガタに回転したり、及び／又は、ガラス板１と搬送ローラー２５の間に破片が詰まったりしたときに必要となる。しかしながら、一定の切り込み深さを達成するために、補正されるべきフロートガラス１の厚みの変化がほとんど感知されないようなときにも必要である。

いずれにしても、制御技術の観点から、製造工程において予測されるフロートガラス素材の厚みの変化に対して、自然に素早く反応することが可能になる。

それゆえ、本発明に係る装置を用いることにより、このような場合にガラス板の厚みを素早く確定し、それを保存し、処理パラメーターとして用いることができる。

本発明は、以下の作業手順を含む。
１． 切断ホイール２がガラス板１に接触する。
２． 膨張測定片４がガラス板１の厚みに関する信号を生成する。
３． 確定された切断ホイール２の位置がシステム中に記憶される。
４． 各付加的な処理作業に対して、関連するガラス板１のために必要な押す圧力が演算され、調節されることが可能である。
５． 上記１乃至４の処理は、結果的に切断ホイール２の急速な接近及び急速な最適化、及び、各ガラス板１に切断ホイール２の信頼性の高い導入を可能にする。

電子的測定システム２１には、実質的に、膨張測定片４を作動させるために必要な供給電圧を発生させる装置、膨張測定片４の電気抵抗の変化を測定するために必要な電気的ブリッジ回路、及び測定した信号を伝送するために必要な増幅回路が設けられている。膨張測定片の動作は周囲の温度の影響も受けるので、電気的測定システム２１の領域には温度センサーも設けられている。

様々な膨張測定片の測定方法が存在するので、当業者はこの場合に適したものを選択することができる。上記の装置を用いることにより、速やかな反応によって、切断結果に影響を及ぼしうる変化に高速度で応答することができる。

図４は、本発明に係る工具交換ヘッドの断面図である。この実施例では、大きさの異なった切断ホイール又は膨張測定片４又は螺旋状のばね１７の代わりの異なった装備を備えた工具を速やかに交換するための装置が描かれている。そのため、例えば切断されるべきフロートガラスの厚みの変化に速やかに対応することができる。

具体例として、詳細には記載していないセンサーによって、切断動作のすぐ上流側に位置するガラス板（１）の高さ方向の位置が検出され、上方向又は下方向の変化を用いて、サーボモーター（１２）の制御信号が修正及び／又は決定される。

複雑な動作の制御や用いられたセンサーの信号処理は特別な制御プログラムを必要とする。

１ ガラス板
２ 切断ホイール
３ 揺れ棒
４ 膨張測定片
５ 回転ヘッド
６ 揺れ棒保持部材
７ 弾性締め付け部材
８ 揺れ棒用のねじ結合
９ ガイドピン
１０ ガイド溝
１１ ベースコンソール
１２ サーボモーター
１３ モーター軸
１４ 内側のねじ山（めねじ）を有する結合スリーブ
１５ ねじ山（おねじ）が形成されたスピンドル
１６ 弾性調節のための結合部品
１７ 弾性部品
１８ クランプねじ
１９ 回転軸
２０ 切断ホイール保持部材
２１ 膨張測定片及び熱センサー用の電気的測定システム
２２ 半径の大きい開口
２３ 半径の小さい開口
２４ 工具交換ヘッド
２５ 搬送ローラー
２６ データケーブル
２７ 制御ユニット（サーボモーター）

Claims (8)

1. フロートガラスの生産ライン上で、負荷圧力が加えられた状態で移動する切断ホイールによってガラス板を所定の長さに工業的に切断するための信頼性の高い破断線を生じさせる装置であって、
   下側に水平な回転軸（１９）を有するベースコンソール（１１）と、
   前記回転軸（１９）に回転可能に支持された回転ヘッド（５）と、
   前記ベースコンソール（１１）の上側に位置し、モーター軸（１３）を有するサーボモーター（１２）と、
   前記モーター軸（１３）に固定された結合スリーブ（１４）と、
   前記結合スリーブ（１４）内を垂直方向に動くことができるようにねじ山が形成されたスピンドル（１５）と、
   前記スピンドル（１５）に結合され、前記ベースコンソール（１１）のガイド溝（１０）に支持されたガイドピン（９）を有し、前記モーター軸（１３）の回転によって、垂直方向に無段階で調節可能である結合部品（１６）と、
   前記回転ヘッド（５）と前記結合部品（１６）とを結合する螺旋状のばね（１７）と、
   棒状に形成され、一方の面において結合部品（８）により前記回転ヘッド（５）の作動側に結合され、その中央領域に配置された選択的に強度を弱くされた揺れ棒（３）を有する揺れ棒保持部材（６）と、
   前記揺れ棒保持部材（６）の反対側の面に設けられた切断ホイール（２）を有する切断ホイール保持部材（２０）と、
   振動を検出するための揺れ棒（３）の上面に位置する膨張測定片（４）と、
   前記膨張測定片（４）に電気的に接続された電子的測定システム（２１）と、
   データケーブル（２６）を介して前記電子的測定システム（２１）に接続され、前記サーボモーター（１２）を駆動するためにそれに対応する制御信号を送信し、垂直方向における前記結合部品（１６）の位置を変化させ、それに応じて前記螺旋状のばね（１７）を介して前記揺れ棒保持部材（６）を回転させることにより、ガラス板（１）上の前記切断ホイール（２）の圧力を直ちに変化させる制御ユニット（２７）と、
   を備えたことを特徴とする装置。
2. 前記揺れ棒（３）は、４つの大きな円筒状の穴とそれらの間の１つの小さな円筒状の穴によって選択的に強度を弱くされ、それらの穴は、側面視で大きな直径を有する円（２２）と小さな直径を有する円（２３）を構成し、それらの穴は、それらの長軸方向に継ぎ目なしに同化されており、２つの大きな円筒状の穴が前記揺れ棒（３）の内部で交差しており、結合された２つ円は断面においてベシカパイシスを形成することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 工具交換ヘッド（２４）の様式で、複数の装置がタレット状に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の装置。
4. センサーによって、切断動作のすぐ上流側に位置するガラス板（１）の高さ方向の位置が検出され、上方向又は下方向の変化を用いて、前記サーボモーター（１２）の制御信号が修正及び／又は決定されることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載された装置を用いて、フロートガラスの生産ライン上で、負荷圧力が加えられた状態で移動する切断ホイールによってガラス板を所定の長さに工業的に切断するための信頼性の高い破断線を生じさせる方法であって、
   破断線の開始位置を決定し、切断ホイール（２）を有する切断ホイール保持部材（２０）をその位置に移動させる工程、
   前記切断ホイール保持部材（２０）を下降させ、切断ホイール（２）を関連するガラス板（１）上に所望する押圧力と共に下降させる工程であって、前記ガラス板は、既に切断ホイール（２）の下に移動しているか、又は、位置決め操作の後に移動を開始し、前記押圧力は揺れ棒（３）によって調節され、前記揺れ棒（３）に固定された膨張測定片（４）によってモニターされる工程、
   前記ガラス板（１）の高さ方向の位置が変化したときに、前記膨張測定片（４）の抵抗値の変化からサーボモーター（１２）の制御信号が発生され、揺れ棒保持部材（６）の形で取り付けられた昇降装置によって、前記切断ホイール（２）の押圧力がそれに対応して変化するように持ち上げる工程、
   を備えたことを特徴とする方法。
6. 前記膨張測定片（４）の測定データによって、ガラスの厚みの高速な確定が可能になり、それによって前記切断ホイール（２）を高速に変位させるための処理データ及び最適な押圧力の確定が可能になることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 設備として、工具交換ヘッド（２４）の様式で、複数の装置がタレット状に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. センサーによって、切断動作のすぐ上流側に位置するガラス板（１）の高さ方向の位置が検出され、上方向又は下方向の変化を用いて、前記サーボモーター（１２）の制御信号が修正及び／又は決定されることを特徴とする請求項５、請求項６又は請求項７に記載の方法。

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