PL223838B1

PL223838B1 - Process and installation for smoothing cut glass items

Info

Publication number: PL223838B1
Application number: PL399386A
Authority: PL
Inventors: Jean-Marie Bonningues
Original assignee: Arc Int France
Priority date: 2011-06-08
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2016-11-30
Also published as: FR2976283B1; FR2976283A1; PL399386A1; DE102012104597A1

Abstract

Polishing ground piece of a glass having an outer surface provided with designs of matt finish, comprises (a) cleaning by washing a part using an acidic solution diluted with water, (b) pre-heating the cleaned part at a temperature close to transition temperature of glass, (c) polishing using laser under controlled conditions, where outer surface of the part is exposed to laser beam, which causes local melting of surface of the glass and provides a bright polishing view of matt finish, and (d) carrying out stress relieving of the part at a temperature of stress-relief annealing of the glass. An independent claim is also included for a device for carrying out the above method, comprising (a) a cleaning station (10) for carrying out the washing of the part, (b) a preheat furnace (12) for the cleaned part that originates from the cleaning station for heating at a temperature that is close to the transition temperature of the glass, (c) a polishing station (14), which comprises a laser, (d) a stress relieving furnace (16) for stress-relief annealing the part originating from the polishing station, at a temperature of the stress-relief annealing of the glass.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i instalacja do wygładzania przedmiotów ciętych ze szkła, przeznaczonych głównie do ozdoby stołu.The present invention relates to a method and an installation for smoothing cut glass objects intended mainly for table decoration.

Wynalazek dotyczy w szczególności sposobu wygładzania przedmiotów ciętych ze szkła i instalacji do zastosowania tego sposobu.The invention relates in particular to a method for smoothing glass cut objects and an installation for implementing the method.

Poprzez określenie „przedmioty cięte ze szkła” rozumie się tutaj przedmioty ze szkła będące wynikiem operacji cięcia. Przypominamy, że cięcie jest operacją wykańczania, w celach zdobienia, artykułów ze szkła, którą wykonuje się na zimno poprzez usunięcie materiału za pomocą narzędzi diamentowych. Ciśnienie działające mechanicznie przez narzędzia diamentowe na przedmiot ze szkła, pod ciągłym strumieniem wody i środka ściernego, delikatnie wycina i tworzy zagłębienie w ściance przedmiotu przy różnych grubościach i według dobrze określonego szkicu, w zależności od oczekiwanego ostatecznego designu.By the term "cut glass items" is meant here glass items resulting from a cutting operation. We remind you that cutting is an operation for finishing, for decoration purposes, glass articles, which is carried out by cold removing the material with diamond tools. The pressure mechanically acting through the diamond tools on the glass object, under a continuous stream of water and abrasive, gently cuts and creates a recess in the wall of the object at different thicknesses and according to a well-defined sketch, depending on the expected final design.

Po zakończeniu tego etapu, przedmiot jest nazywany „ciętym matowo”, tzn. jego powierzchnia zewnętrzna posiada motywy wycięte matowo. W celu uzyskania cięcia zwanego „gładkim”, tzn. uzyskania efektu błyszczącego, przedmiot musi zostać ponownie wygładzony.Upon completion of this step, the object is termed "mat cut", ie its outer surface has matte cut motifs. In order to obtain a so-called "smooth" cut, ie to obtain a shiny effect, the workpiece must be smoothed again.

Ta operacja dodatkowego wygładzania była do teraz wykonywana według dwóch różnych technik. Pierwsza technika to wygładzanie mechaniczne, które polega na wygładzaniu wykonywanym za pomocą proszku ściernego typu tlenek ceru. Niedogodnością tej techniki wygładzania mechanicznego jest to, że jest długotrwała i kosztowna w realizacji.This additional smoothing operation has until now been performed according to two different techniques. The first technique is mechanical smoothing, which involves smoothing with a cerium oxide abrasive powder. The disadvantage of this mechanical smoothing technique is that it is time-consuming and expensive to implement.

Druga technika polega na zanurzeniu przedmiotu w kąpieli kwasowej, tzn. w mieszaninie składającej się z kwasu siarkowego i kwasu fluorowodorowego. Ta technika posiada takie podstawowe niedogodności jak to, że jest wysoce zanieczyszczająca i uciążliwa w zastosowaniu.The second technique is to immerse the object in an acid bath, i.e. a mixture of sulfuric acid and hydrofluoric acid. This technique has the basic disadvantages of being highly polluting and disruptive to use.

PL 210 771 opisuje sposób usuwania warstwy z panelu szklanego. Ten dokument nie zawiera wzmianki o operacji wygładzania.PL 210 771 describes a method of removing a layer from a glass panel. This document does not mention the smoothing operation.

KR 2011 01132284 omawia sposób zabezpieczania podłoża szklanego przed przeprowadzeniem operacji wygładzania.KR 2011 01132284 discusses how to protect a glass substrate prior to a smoothing operation.

W EP 2 390 708 ujawniono obróbkę maszynową w celu uzyskania szkła klasy „electronic grade” z syntetycznego kwarcu.EP 2 390 708 discloses machining to an electronic grade glass made of synthetic quartz.

JP 2011 104747 opisuje sposób naprawy płyty ze szkła kwarcowego przed obróbką maszynową.JP 2011 104747 describes a method of repairing a quartz glass plate prior to machining.

US 2011 130079 omawia narzędzia tnące do arkuszy szkła.US 2011 130079 discusses glass sheet cutting tools.

Jednym z głównych celów wynalazku jest opracowanie innej techniki wygładzania, która pomija niedogodności znanych technik, jak wymienione powyżej.One of the main objects of the invention is to provide a different smoothing technique that overcomes the drawbacks of the known techniques as mentioned above.

Według wynalazku sposób wygładzania przedmiotu ciętego ze szkła posiadającego powierzchnię zewnętrzną wyposażoną w motywy cięte matowo obejmuje następujące etapy:According to the invention, a method of smoothing a glass cut object having an outer surface provided with frosted motifs comprises the following steps:

a) etap czyszczenia, w którym myje się przedmiot za pomocą roztworu kwasu rozcieńczonego wodą,a) a cleaning step in which the object is washed with an acid solution diluted with water,

b) etap podgrzewania, w którym doprowadza się przedmiot oczyszczony na etapie czyszczenia do temperatury bliskiej temperaturze przemiany szkła,b) a heating step in which the object cleaned in the cleaning step is brought to a temperature close to the glass transformation temperature,

c) etap wygładzania laserem, w którym wystawia się powierzchnię zewnętrzną przedmiotu na wiązkę lasera w kontrolowanych warunkach, co powoduje miejscowe stopienie powierzchni szkła i nadaje wygląd gładki i błyszczący cięciu matowemu, oraz(c) a laser smoothing step which exposes the outer surface of an object to a laser beam under controlled conditions which causes the glass surface to melt locally and give a smooth and shiny appearance to a mat cut; and

d) etap ponownego wyżarzania przedmiotu, który wykonuje się w temperaturze wyżarzania szkła.d) an object re-annealing step which is performed at the annealing temperature of the glass.

Korzystnie jest, kiedy mycie na etapie czyszczenia wykonuje się przez natryskiwanie pod ciśnieniem wodnego roztworu kwasu, w szczególności roztworu kwasu typu solnego lub siarkowego.Preferably, the washing in the cleaning step is carried out by spraying under pressure an aqueous acid solution, in particular an acid solution of the hydrochloric or sulfuric type.

Korzystnie jest także, kiedy w etapie czyszczenia kolejno myje się, przynajmniej raz płucze się i suszy się przedmiot nawiewem gorącego powietrza.It is also preferable that, in the cleaning step, the object is washed sequentially, rinsed at least once, and the object is dried by blowing hot air.

Korzystnie jest również, kiedy w etapie czyszczenia płucze się przedmiot po raz pierwszy wodą osmozowaną i przynajmniej raz płucze się przedmiot wodą bi-osmozowaną.It is also preferred that in the cleaning step the article is rinsed for the first time with osmosis water and the article is rinsed at least once with bi-osmosis water.

Jest korzystnie, kiedy w etapie wygładzania laserem przemieszcza się w sposób kombinowany postępowo i obrotowo przedmiot pod wiązką lasera, która omiata stopniowo powierzchnię przedmiotu zgodnie z jego geometrią.Preferably, in the laser smoothing step, an object is moved in a combined progressive and rotary manner under the laser beam which gradually sweeps the surface of the object according to its geometry.

Jest także korzystnie, kiedy przedmiot przemieszcza się w sposób kombinowany postępowo i obrotowo w taki sposób, że wiązka lasera pada na określoną strefę powierzchni przedmiotu w kierunku prostopadłym do tej określonej strefy.It is also advantageous for the object to move in a combined progressive and rotational manner in such a way that the laser beam strikes a defined zone of the object's surface in a direction perpendicular to that defined zone.

PL 223 838 B1PL 223 838 B1

Instalacja do wygładzania przedmiotu ciętego ze szkła, według wynalazku, obejmuje przede wszystkim:The installation for smoothing a cut glass object according to the invention comprises mainly:

a) stanowisko czyszczenia zdolne wykonujące mycie przedmiotu za pomocą roztworu rozcieńczonego wodą,a) a cleaning station capable of washing the object with a solution diluted with water,

b) piec do wstępnego podgrzewania doprowadzający oczyszczony przedmiot opuszczający stanowisko czyszczenia do temperatury bliskiej temperaturze przemiany szkła,b) preheating furnace bringing the cleaned object leaving the cleaning station to a temperature close to the glass transformation temperature,

c) stanowisko wygładzania zawierające laser, wystawiający powierzchnię zewnętrzną przedmiotu na wiązkę lasera w kontrolowanych warunkach, co powoduje miejscowe topnienie powierzchni szkła i przekształca cięcia matowe na cięcia błyszczące, oraz(c) a deburring station containing a laser which exposes the outer surface of an object to the laser beam under controlled conditions, causing the glass surface to melt locally and converting dull cuts to glossy cuts; and

d) piec do wyżarzania wykonujący wyżarzanie przedmiotu opuszczającego stanowisko wygładzania w temperaturze wyżarzania szkła.d) an annealing furnace annealing the workpiece as it exits the smoothing station at the annealing temperature of the glass.

Korzystnie jest kiedy stanowisko czyszczenia zawiera punkt mycia zawierający wiele dysz myjących do natryskiwania pod ciśnieniem roztworu kwasu rozcieńczonego wodą.Preferably, the cleaning station comprises a wash point comprising a plurality of wash nozzles for spraying a pressurized acid solution diluted with water under pressure.

Korzystnie jest także, kiedy stanowisko czy szczenią zawiera kolejno punkt mycia, przynajmniej jeden punkt płukania i punkt suszenia nawiewem gorącego powietrza.It is also advantageous if the station or pup has successively a washing point, at least one rinsing point and a hot air blow drying point.

Korzystnie jest również, kiedy stanowisko czy szczenią zawiera pierwszy punkt płukania wodą osmozowaną i przynajmniej jeden drugi punkt płukania wodą bi-osmozowaną.It is also preferred that the station or pup comprises a first rinse point with osmosis water and at least one second rinse point with biosmosis water.

Jest korzystnie, kiedy każdy punkt płukania zawiera wiele dysz płuczących do natryskiwania pod ciśnieniem roztworu płuczącego.Preferably, each rinsing point comprises a plurality of rinsing nozzles for spraying the rinsing solution under pressure.

Jest także korzystnie, kiedy instalacja zawiera przenośnik do przemieszczania w sposób ciągły przy najmniej jednego rzędu przedmiotów kolejno poprzez stanowisko czyszczenia i piec wstępnego podgrzewania aż do stanowiska wygładzania.It is also preferred that the plant comprises a conveyor for continuously moving at least one row of objects successively through the cleaning station and the preheat oven to the smoothing station.

Jest również korzystnie, kiedy stanowisko wygładzania zawiera przynajmniej jeden robot wieloosiowy do przemieszczania w sposób kombinowany postępowo i obrotowo przedmiotu (P) pod wiązką lasera (52), która omiata stopniowo powierzchnię przedmiotu zgodnie z jego geometrią.It is also advantageous if the smoothing station comprises at least one multi-axis robot for the combined advancement and rotation of an object (P) under a laser beam (52) which gradually sweeps the surface of the object according to its geometry.

Korzystnie, robot wieloosiowy wykonuje poza tym pobranie przedmiotu na wyjściu z pieca wstępnego podgrzewania i odłożenie przedmiotu na wejściu do pieca do wyżarzania.Preferably, the multi-axis robot furthermore carries out the removal of the workpiece as it exits the preheat furnace and the depositing of the article at the entrance to the annealing furnace.

Również korzystnie, robot wieloosiowy wykonuje przemieszczenie kombinowane postępowe i obrotowe przedmiotu w taki sposób, że wiązka lasera uderza w określoną strefę powierzchni przedmiotu w kierunku prostopadłym do tej określonej strefy.Also preferably, the multi-axis robot performs a combined translational and rotational movement of the object in such a way that the laser beam hits a defined zone of the object surface in a direction perpendicular to that defined zone.

Także korzystnie, stanowisko wygładzania laserem zawiera sterownik regulujący moc lasera w zależności od właściwości geometrycznych przedmiotu.Also preferably, the laser smoothing station comprises a controller that adjusts the laser power in dependence on the geometrical properties of the object.

Korzystnie jest, kiedy laser jest typu na dwutlenek węgla mający długość fali 10,6 mikrometrów i moc od 2 do 4 kW.Preferably, the laser is of the carbon dioxide type having a wavelength of 10.6 micrometers and a power of 2 to 4 kW.

Wynalazek opiera się na nowej technice wygładzania, która ma na celu gwałtowne podniesienie temperatury powierzchni szkła, by w ten sposób uzyskać miejscowe stopienie poprzez ekspozycję na źródło energii typu laser.The invention is based on a new smoothing technique which aims to rapidly raise the temperature of the glass surface to thereby obtain local melting by exposure to a laser-type energy source.

Oczywiście, istnieją już techniki wygładzania szkła za pomocą lasera, ale były one do teraz używane do różnych celów, tj. do celów rozjaśniania ścianek artykułów ze szkła. W tym przypadku, pierwotna chropowatość, rzędu 0,01 mikrometra, powierzchni przedmiotów do obróbki jest zatem głównie związana z procesem formowania, a zwłaszcza z różnymi stanami powierzchni używanych form.Of course, techniques for smoothing glass by means of a laser already exist, but they have been used until now for various purposes, i.e. for brightening the walls of glass articles. In this case, the original roughness, on the order of 0.01 micrometers, of the surface of the workpieces to be treated is therefore mainly related to the molding process, and in particular to the different surface conditions of the molds used.

Natomiast, w wynalazku, cel jest zupełnie inny. Chodzi o nadanie połysku cięciu matowemu w strefach przedmiotu, które były obrabiane mechanicznie przez narzędzia diamentowe. Pierwotna chropowatość jest zatem dużo wyższa, zwykłe rzędu 0,1 mikrometra, co wymagało innego ustawienia parametrów stosowanego lasera.However, in the invention, the purpose is completely different. It is about giving a gloss to a matt cut in areas of the workpiece that have been mechanically processed by diamond tools. The original roughness is therefore much higher, usually in the order of 0.1 micrometers, which required a different setting of the parameters of the laser used.

Nigdy nie opisano, ani nie zasugerowano, aż do teraz, wygładzania laserem w celu przejścia od cięcia matowego do cięcia gładkiego.Laser smoothing for the transition from a dull cut to a smooth cut has never been described or suggested, until now.

Poza tym, stwierdzono, że obróbka laserem może funkcjonować tylko wtedy, gdy etap wygładzania jest poprzedzony etapami przygotowania chemicznego i termicznego oraz gdy następuje po nim etap obróbki termicznej.In addition, it has been found that the laser treatment can only function when the smoothing step is preceded by chemical and thermal preparation steps and is followed by a thermal treatment step.

Tylko przy poszanowaniu tych etapów można dojść do zakładanego celu.Only by observing these steps can you achieve your goal.

W efekcie, jak wskazano powyżej, sposób obejmuje najpierw etap czyszczenia, który wykorzystuje mycie przedmiotu za pomocą roztworu kwasu rozcieńczonego wodą.Consequently, as indicated above, the method first comprises a cleaning step that involves washing the article with an acid dilute water solution.

Ten wstępny etap czyszczenia jest niezbędny, by uniknąć zanieczyszczenia cięcia, pod wpływem operacji samego wykańczania, a nawet warunków przechowywania przedmiotu przed wygładza4This initial cleaning step is necessary to avoid contamination of the cut due to the finishing operation itself, and even by the storage conditions of the item prior to smoothing4

PL 223 838 B1 niem. W efekcie, operacja cięcia jest często wykonywana długo po operacji samego formowania, na tyle długo, że przedmioty są magazynowane mniej lub bardziej długo i ulegają wtedy zanieczyszczeniu.As a result, the cutting operation is often performed long after the shaping operation itself, so long that the articles are stored for a more or less long time and then become contaminated.

Ten etap czyszczenia obejmuje najpierw mycie wykonywane przez natryskiwanie pod ciśnieniem roztworu kwasowego, w szczególności roztworu kwasu typu solny, siarkowy, etc., zwykle stos owany przy operacjach wytrawiania. Korzystnie, etap czyszczenia obejmuje kolejno mycie, przynajmniej jedno płukanie i wysuszenie ciepłym nawiewem powietrza.This cleaning step comprises first washing by pressure spraying an acidic solution, in particular an acid solution of the hydrochloric, sulfuric, etc. type, usually used in pickling operations. Preferably, the cleaning step comprises sequentially washing, at least one rinse, and drying with warm airflow.

Po etapie czyszczenia następuje etap wstępnego ogrzewania w celu doprowadzenia przedmiotu do temperatury bliskiej temperaturze przemiany szkła, która zwykle wynosi około 550°C. Umożliwia ona nadanie szkłu charakteru lepkosprężystego, a nawet lepkiego. Temperatura ta zwana temperaturą wstępnego podgrzewania musi być na tyle wysoka, by obróbka termiczna powierzchni była mechanicznie odpowiednia, ale także na tyle niska, by nie zmiękczyć obrabianego przedmiotu i zapewnić mu geometryczną integralność. Po zakończeniu tych etapów przygotowań chemicznego i termicznego, właściwy etap wygładzania może być przeprowadzony poprzez ekspozycję przedmiotu na wiązkę lasera w kontrolowanych warunkach.The cleaning step is followed by a preheating step to bring the article to a temperature close to the glass transition temperature, which is typically around 550 ° C. It makes it possible to make the glass viscoelastic and even sticky. This temperature, known as the preheating temperature, must be high enough to make the heat treatment of the surface mechanically appropriate, but also low enough not to soften the workpiece and ensure geometric integrity. Upon completion of these chemical and thermal preparation steps, the actual smoothing step may be performed by exposing the object to a laser beam under controlled conditions.

Wreszcie, po etapie wygładzania laserem następuje etap wyżarzania wykonywany w temperaturze wyżarzania szkła.Finally, the laser smoothing step is followed by an annealing step performed at the annealing temperature of the glass.

W następującym szczegółowym opisie, podanym wyłącznie tytułem przykładu, odnosimy się do załączonego rysunku, na którym: fig. 1 jest schematycznym widokiem z góry instalacji do wygładzania według wynalazku; fig. 2 jest widokiem z boku przedmiotu ciętego ze szkła, tutaj kieliszka na nóżce, gotowego do wygładzenia za pomocą instalacji do wygładzania według wynalazku; fig. 3 jest widokiem bocznym części instalacji z fig. 1 pokazującym stanowisko czyszczenia, składające się z punktu mycia, punktu płukania i punktu suszenia; fig. 4 jest widokiem przekroju poprzecznego punktu mycia; fig. 5 jest widokiem przekroju poprzecznego punktu płukania; fig. 6 jest widokiem bocznym punktu suszenia, a fig. 7 jest widokiem z góry stanowiska wygładzania laserem.In the following detailed description, given purely by way of example, reference is made to the accompanying drawing in which: Fig. 1 is a schematic plan view of a smoothing installation according to the invention; Fig. 2 is a side view of an object cut from glass, here a stemmed glass, ready to be smoothed with the smoothing installation according to the invention; Figure 3 is a side view of a portion of the plant of Figure 1 showing a cleaning station consisting of a washing point, a rinsing point and a drying point; Fig. 4 is a cross sectional view of the washing point; Figure 5 is a cross sectional view of the washing point; Fig. 6 is a side view of the drying point and Fig. 7 is a top view of the laser smoothing station.

Instalacja przedstawiona na fig. 1 jest przeznaczona do wygładzania przedmiotów ciętych ze szkła posiadających powierzchnię zewnętrzną wyposażoną w motywy z cięć matowych, jak wymieniono powyżej.The installation shown in Fig. 1 is intended for smoothing glass cut objects having an outer surface provided with motifs of frosted cuts, as mentioned above.

Przedmioty do obróbki są zwykle przedmiotami przeznaczonymi do ozdoby stołu, jak kieliszki do picia, miseczki, karafki, wazony i tym podobne. Wynalazek ma zastosowanie do każdego typu szkła, a zwłaszcza do szkła typu sodowo-wapniowego, ołowiowego, kryształowego i tym podobne.The workpieces are typically items for table decoration, such as drinking glasses, bowls, decanters, vases, and the like. The invention is applicable to any type of glass, and in particular to soda-lime, lead, crystal glass and the like.

Fig. 2 ukazuje przedmiot P cięty ze szkła, posiadający powierzchnię zewnętrzną wyposażoną w motywy M z cięć matowych po operacji cięcia wykonanej na zimno poprzez usunięcie materiału za pomocą narzędzi diamentowych. W przykładzie, przedmiot P jest kieliszkiem na nóżce przedstawionym w pozycji pionowej odwróconej, z nóżką skierowaną w górę i czaszą B skierowaną w dół.Fig. 2 shows a cut glass object P having an outer surface provided with M motifs from mat cuts after a cold cutting operation by removing the material with diamond tools. In the example, the item P is a stemware shown in an inverted vertical position, with the stem pointing upwards and the bowl B facing downwards.

Instalacja z fig. 1 jest przeznaczona do przekształcania wyglądu matowego motywów M przedmiotu P na wygląd błyszczący.The installation of Fig. 1 is intended to transform the matt appearance of the M motifs of the item P into a glossy appearance.

Jak widać na fig. 1, instalacja zawiera przede wszystkim cztery stanowiska główne odpowiadające czterem etapom sposobu, jak opisane powyżej.As can be seen in Fig. 1, the plant primarily comprises four main stations corresponding to the four steps of the method as described above.

Znajdujemy kolejno stanowisko czyszczenia 10, piec wstępnego podgrzewania 12, stanowisko wygładzania 14 i piec do wyżarzania 16.We find successively the cleaning station 10, preheating furnace 12, smoothing station 14 and annealing furnace 16.

Instalacja zawiera pierwszy przenośnik 18 do przemieszczania ciągłego przynajmniej jednego rzędu przedmiotów (tutaj dwóch rzędów przedmiotów) kolejno poprzez stanowisko czyszczenia 10 i piec wstępnego podgrzewania 12 aż do stanowiska wygładzania 14 (strzałka F₁).The installation 18 comprises a first conveyor for moving at least one continuous row of articles (here two rows of objects) successively through a cleaning station 10 and the preheating furnace 12 until the level of smoothing 14 (arrow F _1).

Stanowisko czyszczenia 10 obejmuje kolejno punkt mycia 20, pierwszy punkt płukania 22, drugi punki płukania 24, trzeci punkt płukania 26 i punkt suszenia 28, służące do tego, by przemieszczały się w nich w tej kolejności przedmioty P do obróbki.The cleaning station 10 comprises, in succession, a washing point 20, a first rinse point 22, a second rinse point 24, a third rinse point 26, and a drying point 28 for the items P to be processed to pass therein in that order.

Fig. 3 ukazuje widok boczny poszczególnych punktów tworzących stanowisko czyszczenia 10 oraz przenośnik 18. Umożliwia on przemieszczanie ciągłe dwóch rzędów przedmiotów do obróbki w kierunku strzałek F1, (tj. z lewa na prawo na fig. 1 i 3).Fig. 3 shows a side view of the individual points forming the cleaning station 10 and the conveyor 18. It allows the two rows of workpieces to be processed continuously in the direction of the arrows F1 (i.e. left to right in Figures 1 and 3).

Punkt mycia 20 przedstawiony na fig. 4 zawiera skrzynkę 30 wyznaczającą dwa tunele 32 i 34 do przemieszczania dwóch rzędów przedmiotów P do obróbki. W przekładzie, te przedmioty P są analogiczne do tych z fig. 2. Chodzi zatem o kieliszki na nóżce, których nóżka jest skierowana w górę a czasza jest skierowana w dół, umieszczone bezpośrednio na przenośniku 18. W każdym z tuneli 32 i 34, porozmieszczano wiele serii dysz myjących 36 rozmieszczanych na planie odwróconej litery U. W przykładzie, te dysze 36 są zaprojektowane tak, by wykonywać natryskiwanie pod ciśnieniem rozPL 223 838 B1 tworu kwasu rozcieńczonego wodą. Ciśnienie natryskiwania musi być wystarczająco wysokie, na przykład 2-3 Bary, by zapewnić skuteczne oczyszczenie powierzchni zewnętrznej przedmiotów do obróbki.The washing point 20 shown in Fig. 4 includes a box 30 defining two tunnels 32 and 34 for moving the two rows of items P to be processed. In the translation, these items P are analogous to those in Fig. 2. Therefore, they are stemmed glasses with the stem pointing upwards and the bowl pointing downwards, placed directly on the conveyor 18. In each of the tunnels 32 and 34, there are a plurality of series of wash nozzles 36 arranged in an inverted U shape. In the example, these nozzles 36 are designed to perform spraying under pressure of a solution of acid diluted with water. The spray pressure must be high enough, for example 2-3 Bar, to ensure that the outside of the workpieces are effectively cleaned.

Etap czyszczenia rozpoczyna się zatem myciem przedmiotu za pomocą roztworu rozcieńczonego kwasu, korzystnie wodnego roztworu kwasu solnego (H₃+ OCl^-). Stwierdzono w efekcie, że taki roztwór pozwala zapewnić skuteczne oczyszczenie przedmiotów, zanieczyszczenie to pochodzi z samej operacji cięcia.The cleaning step thus begins by washing the article with a dilute acid solution, preferably an aqueous hydrochloric acid solution (H ₃ + OCl ^- ). As a result, it has been found that such a solution makes it possible to effectively clean the objects, the contamination coming from the cutting operation itself.

Mycie to odbywa się w sposób ciągły w miarę jak przedmioty przesuwają sie pomiędzy dyszami myjącymi 36. Operacja mycia może mieć czas trwania zwykle rzędu 5 minut. Roztwór myjący jest recyrkulowany w sposób stały po przefiltrowaniu przez odpowiednie środki, nie opisane szczegółowo.This washing takes place continuously as the items pass between the washing nozzles 36. The washing operation may take a duration of typically in the order of 5 minutes. The washing solution is recirculated continuously after being filtered through a suitable means not described in detail.

Przedmioty uprzednio umyte przechodzą następnie kolejno przez punkty płukania 22, 24 i 26.The previously washed items then pass successively through the rinsing points 22, 24 and 26.

Fig. 5 ukazuje przekrój pierwszego punktu płukania 22. Zawiera on skrzynkę 38 analogiczną jak skrzynka 30 z fig. 4, wyznaczającą również dwa tunele 40 i 42 do przesuwania odpowiednio dwóch rzędów przedmiotów P. W analogiczny sposób jak w punkcie myjącym, punkt płukania 22 zawiera serie dysz płuczących 44 rozmieszczonych na planie odwróconej litery U i zdolnych wykonać natryskiwanie pod ciśnieniem roztworu płuczącego.Fig. 5 shows a section of the first rinsing point 22. It comprises a crate 38 analogous to the crate 30 of Fig. 4, also defining two tunnels 40 and 42 for moving two rows of items P respectively. In analogy to the washing point, the rinsing point 22 comprises a series of rinsing nozzles 44 arranged in an inverted U shape and capable of spraying the rinsing solution under pressure.

Pierwszy punkt płukania 22 pozwala wykonać pierwsze płukanie przedmiotów P, zwykle wodą osmozowaną.The first rinse point 22 allows the first rinse of the items P to be performed, typically with osmosis water.

Drugi punkt płukania 24 jest wykonany w sposób analogiczny i pozwala wykonać drugie płukanie przedmiotów P, zwykle wodą bi-osmozowaną.The second rinse point 24 is made in an analogous manner to perform a second rinse of the items P, typically with bi-osmosis water.

Trzeci punkt płukania 26 pozwala wykonać trzecie płukanie wodą bi-osmozowaną.The third rinse point 26 allows a third rinse with bi-osmosis water to be performed.

Całkowity czas cyklu płukania jest zwykle rzędu 5 minut.The total rinse cycle time is typically in the order of 5 minutes.

Po opłukaniu, przedmioty przechodzą do pieca suszącego 28. Przykład pieca suszącego jest przedstawiony na fig. 6. W przykładzie, piec suszący 28 zawiera cztery wentylatory 46 umieszczone powyżej przedmiotów do wysuszenia i zaprojektowane tak, by wysyłały nawiew gorącego powietrza dzięki grzejnikom oporowym 48 umieszczonym pod każdym wentylatorem. Suszenie to odbywa się konwekcyjnie nawiewem powietrza podgrzanego do temperatury około 70-80°C. Całkowity czas cyklu suszenia jest zwykle rzędu 5 minut.After rinsing, the items pass into a drying oven 28. An example of a drying oven is shown in Fig. 6. In the example, a drying oven 28 includes four fans 46 positioned above the items to be dried and designed to emit a blast of hot air through resistance heaters 48 positioned beneath it. every fan. This drying takes place by convection air blowing heated to a temperature of about 70-80 ° C. The total drying cycle time is usually in the order of 5 minutes.

Ten etap czyszczenia (mycie + płukanie + suszenie) jest konieczny do perfekcyjnego zakończenia operacji wygładzania laserem wykonywanego później.This cleaning step (washing + rinsing + drying) is necessary for the perfect completion of the laser smoothing operation afterwards.

Po wyjściu ze stanowiska czyszczenia, przedmioty P są wysyłane do pieca wstępnego ogrzewania 12. Również tam przedmioty P przesuwają się w sposób ciągły w piecu dzięki przenośnikowi 18. Czas podgrzewania oraz poziom temperatury zależą od geometrii przedmiotów do obróbki, jak również od typu użytego szkła.After leaving the cleaning station, the items P are sent to a preheating furnace 12. Again, the items P move continuously through the furnace due to the conveyor 18. The heating time and the temperature level depend on the geometry of the items to be processed as well as the type of glass used.

Temperatura pieca wstępnego podgrzewania 12 jest zwykle rzędu 500-550°C przy czasie grzania 1 do 2 godzin.The temperature of the preheat furnace 12 is typically on the order of 500-550 ° C with a heating time of 1 to 2 hours.

Przedmioty są zatem wstępnie podgrzane na wskroś do temperatury bliskiej temperaturze przemiany szkła, tzn. rzędu 550°C, w zależności od rodzaju szkła. Po zakończeniu tego wstępnego podgrzewania, przedmioty są poddawane operacji wygładzania właściwego na stanowisku wygładzania 14 (fig. 1).The objects are thus pre-heated through to a temperature close to the glass transformation temperature, i.e. in the order of 550 ° C, depending on the type of glass. Upon completion of this preheating, the objects are subjected to a smoothing operation in the smoothing station 14 (FIG. 1).

Jak można zobaczyć na fig. 1, stanowisko wygładzania 14 zawiera kabinę 50, do której są wprowadzane przedmioty P, tutaj dwa rzędy przedmiotów P, które zostały wstępnie podgrzane. Przedmioty zostają wystawione na promieniowanie wiązki lasera 52 wytwarzane przez laser 54 (przedstawiony schematycznie). W przykładzie, wiązka lasera 52 jest kierowana pionowo z góry na dół i uderza w określoną powierzchnię przedmiotu P, ta ostatnia jest wprawiana w ruch poprzez odpowiednie środki (opisane dalej) w celu postępującej obróbki całej powierzchni zewnętrznej przedmiotu. Przewiduje się kierowanie wiązki lasera 52 w innych kierunkach.As can be seen in Fig. 1, the smoothing station 14 comprises a booth 50 into which items P are introduced, here two rows of items P that have been preheated. The objects are exposed to the radiation of the laser beam 52 produced by the laser 54 (shown schematically). In an example, the laser beam 52 is directed vertically from top to bottom and strikes a defined surface of the article P, the latter being set in motion by suitable means (described later) to progressively process the entire outer surface of the article. It is envisaged to direct the laser beam 52 in other directions.

W przykładzie używa się stałego źródła energii lasera typu na dwutlenek węgla (CO2). Tutaj, laser ten ma długość fali 10,6 mikrometrów i moc od 2 do 4 kW. Poza tym, laser ten zawiera sterownik regulujący 56 (przedstawiony schematycznie na fig. 1 ) w celu regulowania mocą lasera, by uwzględnić zwłaszcza właściwości geometryczne przedmiotu P.The example uses a constant energy source of a carbon dioxide (CO2) type laser. Here, this laser has a wavelength of 10.6 micrometers and a power of 2 to 4 kW. In addition, the laser comprises a regulating controller 56 (shown schematically in Fig. 1) to regulate the laser power so as to take into account, in particular, the geometrical properties of the object P.

Używa się korzystnie wiązki lasera o promieniach równoległych wykazujących zasadniczo stałą dystrybucję energii, tzn. inną niż rozkład Gaussa. Stwierdzono w efekcie, że rozkład Gaussa energii może tworzyć niepożądane rowki na powierzchni zewnętrznej obrabianego szkła.Preferably, a laser beam with parallel rays is used which has a substantially constant energy distribution, i.e. different from the Gaussian distribution. As a result, it has been found that the Gaussian energy distribution can create undesirable grooves on the outer surface of the treated glass.

Po obróbce laserem, przedmioty są umieszczane na drugim przenośniku 51 (fig. 1) ustawionym poziomo i prostopadle do kierunku przenośnika 18. Przenośnik 58 przenosi przedmioty P w kierunkuAfter laser treatment, the items are placed on a second conveyor 51 (Fig. 1) aligned horizontally and perpendicular to the direction of conveyor 18. The conveyor 58 carries the items P in the direction of

PL 223 838 B1 strzałki F2 (fig. 1) aż do trzeciego przenośnika 60, który jest ustawiony poziomo i prostopadle do przenośnika 58. Przenośnik 58 jest uprzednio podgrzany, by umożliwić przeniesienie przedmiotów do pieca do wyżarzania 16. Przenośnik 60 przesuwu przedmioty P w kierunki strzałki F₃ (fig. 1).Arrows F2 (Fig. 1) as far as the third conveyor 60 which is horizontal and perpendicular to conveyor 58. Conveyor 58 is preheated to allow the items to be transferred to the annealing furnace 16. Conveyor 60 advances the workpieces P in the directions. arrows F ₃ (fig. 1).

W przykładzie, trzeci przenośnik 60 przenosi przedmioty P w dwóch rzędach przez stanowisko wyżarzania 16, wykonane tutaj w formie łuku. W tym ostatnim, naprężenia spowodowane lepkoelastycznością, powstałe podczas niekontrolowanego schładzania przedmiotu ze szkła po zakończeniu operacji wygładzania, powodują niestabilność mechaniczną. Obróbka termiczna zwana wyżarzaniem jest zatem konieczna w temperaturze wyżarzania właściwej zastosowanemu szkłu i warunkom geometrycznym obrabianego przedmiotu.In the example, the third conveyor 60 carries the workpieces P in two rows through the annealing station 16, here made in the form of an arc. In the latter, the stresses due to viscoelasticity, created during the uncontrolled cooling of the glass object after the completion of the smoothing operation, causes mechanical instability. A thermal treatment called annealing is therefore necessary at the annealing temperature of the glass used and the geometrical conditions of the workpiece.

Odniesiemy się teraz do fig. 7, na której widać dolny kraniec przenośnika 18 i część przenośnika 58, jak opisane powyżej. Widać również wiązkę lasera 52, która uderza w określoną strefę przedmiotu P. Określona strefa ma kształt ogólnie okrągły i rozciąga się na powierzchni rzędu 10 cm .Reference is now made to Fig. 7, which shows the lower end of the conveyor 18 and a portion of the conveyor 58 as described above. Also visible is the laser beam 52 which strikes a specific zone of the object P. The defined zone is generally circular in shape and extends over an area of the order of 10 cm.

W przedstawionym przykładzie, przedmioty P są przenoszone w sposób ciągły w dwóch rzędach i widać dwa przedmioty P na dolnym krańcu przenośnika 18. Przedmioty P są przeznaczone do obróbki alternatywnie przez wiązkę lasera 52. W tym celu, stanowisko wygładzania zawiera dwa roboty 62 przeznaczone odpowiednio dla dwóch rzędów przedmiotów P i sterowane tak, by funkcjonowały naprzemiennie.In the example shown, the workpieces P are conveyed continuously in two rows and two workpieces P can be seen at the lower end of the conveyor 18. The workpieces P are alternatively intended to be processed by a laser beam 52. To this end, the smoothing station comprises two robots 62 for two rows of items P and controlled to function alternately.

Używa się tutaj robotów wieloosiowych, w szczególności robotów o sześciu osiach. Szczególny przykład: stanowią roboty produkowane przez spółkę FANUC: model S-700. Każdy z robotów może być zaprogramowany tak, by wykonać kombinacje ruchów postępowego (strzałka F₄) i obrotowego (strzałka F₅) zgodnie z wstępnie ustalonym programem.Here, multi-axis robots are used, in particular robots with six axes. A particular example: these are robots produced by FANUC: the S-700 model. Each of the robots can be programmed to make combinations of translational (arrow F ₄ ) and rotational (arrow F ₅ ) movements according to a pre-set program.

Każdy z robotów 62 zawiera podstawę 64, na której zamontowane jest obrotowo, wokół osi pionowej 66, ramię 68 wielopozycyjne, którego kraniec jest wyposażony we wspornik 70 grafitowy, zaprojektowany tak, by zapewnić chwyt przedmiotu P (tutaj nóżki kieliszka) przez zassanie, jak opisano dalej.Each of the robots 62 comprises a base 64 on which a multi-position arm 68 is rotatably mounted about a vertical axis 66, the end of which is provided with a graphite support 70 designed to grip the object P (here the stems of a glass) by suction as described. further.

Każdy robot wykonuje przemieszczenie kombinowane postępowe i obrotowe przedmiotu w taki sposób, by wiązka lasera 52 dotarła do określonej strefy na powierzchni przedmiotu w kierunku zasadniczo normalnym do tej określonej strefy. Poza tym, każdy z robotów jest zdolny wykonać pobranie przedmiotu na wyjściu z pieca wstępnego podgrzewania, tzn. na wyjściu z przenośnika 18 i odłożenie przedmiotu na wejściu do pieca do wyżarzania, to znaczy na przenośnik 58. Ramię 68 każdego robota obraca się zatem wokół osi 66 zgodnie z zakresem kąta A.Each robot performs a combined translational and rotational movement of the object so that the laser beam 52 reaches a specific zone on the surface of the object in a direction substantially normal to that defined zone. In addition, each robot is capable of picking up the workpiece at the exit of the preheat furnace, i.e. at the exit of the conveyor 18, and depositing the workpiece at the entrance to the annealing furnace, i.e. on the conveyor 58. Each robot's arm 68 therefore rotates around an axis. 66 as per the range of angle A.

Roboty 62 są programowane każdy tak, by przemieszczenie kombinowane postępowe i obrotowe przedmiotu P pod wiązką lasera 52 było wykonywane w taki sposób, by wiązka ta omiatała stopniowo powierzchnię przedmiotu w zależności od właściwości geometrycznych przedmiotu.The robots 62 are each programmed so that the combined translational and rotational movement of the workpiece P under the laser beam 52 is performed such that the beam gradually sweeps over the surface of the workpiece depending on the geometrical properties of the workpiece.

Tytułem przykładu, przedmiot może być przemieszczany z prędkością liniową rzędu 10 cm//sekundę w kierunku osiowym, przy prędkości obrotowej rzędu 100 obrotów/minutę.By way of example, the workpiece may be moved at a linear speed of the order of 10 cm / second in the axial direction at a rotational speed of 100 rpm.

Jeśli przedmiot zawiera zmienną krzywiznę, jak w przepadku zaokrąglonego kieliszka, konieczna jest stopniowa zmiana kierunku kątowego osi obrotu przedmiotu w stosunku do osi pionowej.If the object has a variable curvature, as in the case of a rounded glass, it is necessary to gradually change the angular direction of the object's rotation axis with respect to the vertical axis.

Również w zależności od odległości od określonej strefy w stosunku do osi obrotu, może nastąpić potrzeba zmiany prędkości obrotowej, by prędkość tangencjalna na poziomie określonej strefy była zasadniczo stała na całej rozciągłości powierzchni do obróbki.Also, depending on the distance from a specific zone in relation to the axis of rotation, the rotational speed may need to be varied so that the tangential speed at the defined zone is substantially constant over the entire extent of the surface to be treated.

Możliwa jest także zmiana mocy wiązki lasera 52 za pomocą sterownika regulującego 56.It is also possible to vary the power of the laser beam 52 by means of the regulating controller 56.

Rozumie się, że można w konsekwencji zmienić te różne parametry w zależności od warunków geometrycznych przedmiotu do obróbki i także rodzaju szkła, jego grubości i tak dalej.It is understood that these various parameters may consequently be varied depending on the geometrical conditions of the workpiece and also the type of glass, its thickness, and so on.

W przedstawionym przykładzie, nóżka każdego przedmiotu jest utrzymywana na krańcu ramienia robota przez ssawkę (nie przedstawioną) i przez wspornik grafitowy 70 uprzednio podgrzany do temperatury bliskiej temperaturze wstępnego podgrzewania przedmiotu, aby uniknąć szoku termicznego mogącego powodować pęknięcia w szkle.In the example shown, the leg of each item is held at the end of the robot arm by a suction cup (not shown) and by a graphite support 70 previously heated to a temperature close to the item preheating temperature to avoid thermal shock which could cause cracks in the glass.

Kiedy robot pobiera przedmiot P z przenośnika 18, ssawka jest uruchamiana, by zapewnić wzięcie nóżki przedmiotu efektem pneumatycznym. Ssawka jest czynna podczas wszystkich późniejszych operacji, aż do momentu gdy przedmiot zostaje odłożony na przenośnik 58.When the robot picks up the item P from the conveyor 18, the suction cup is activated to ensure that the leg of the item is picked up by a pneumatic effect. The suction cup is active during all subsequent operations until the item is deposited on the conveyor 58.

Wynalazek pozwala zatem skuteczne wygładzić przedmioty cięte ze szkła działaniem lasera w celu przekształcenia cięcia matowego na cięcie gładkie lub błyszczące. Ponadto, obróbka laserem pozwala także poprawić elekt połysku powierzchni zewnętrznej przedmiotu, poza strefami cięć.The invention therefore enables glass cut objects to be efficiently smoothed by laser action in order to convert a dull cut into a smooth or shiny cut. In addition, laser treatment also allows to improve the electro-gloss of the outer surface of the workpiece, outside of the cutting zones.

Claims

A method of smoothing a glass cut object having an outer surface provided with frosted motifs, characterized in that it comprises the following steps:

a) a cleaning step in which the object is washed with an acid solution diluted with water,

b) a heating step in which the object cleaned in the cleaning step is brought to a temperature close to the glass transformation temperature,

(c) a laser smoothing step in which the outer surface of the object is subjected to the laser beam under controlled conditions, which causes the glass surface to melt locally and give a smooth and shiny appearance to a mat cut; and

d) an annealing step for the workpiece which is performed at the annealing temperature of the glass.

2. The method according to p. A process as claimed in claim 1, characterized in that the washing in the cleaning step is carried out by spraying under pressure an aqueous acid solution, in particular an acid solution of the hydrochloric or sulfuric type.

3. The method according to one of the claims The method of claim 1 or 2, characterized in that in the cleaning step, the object is washed, rinsed at least once, and the object is dried by blowing hot air.

4. The method according to p. The method of claim 3, characterized in that in the cleaning step, the article is rinsed for the first time with osmosis water and the article is rinsed at least once with bi-osmosis water.

5. The method according to one of the claims A method according to any of the claims 1 to 4, characterized in that in the laser smoothing step, the object is moved in a combined progressive and rotary manner under the laser beam which gradually sweeps the surface of the object according to its geometry.

6. The method according to claim. 5. The method according to claim 5, characterized in that the object moves in a combined progressive and rotational manner in such a way that the laser beam strikes a defined zone of the surface of the object in a direction perpendicular to that defined zone.

7. Installation for smoothing a glass object having an outer surface provided with matt cut motifs, characterized in that it comprises:

a) a cleaning station (10) that cleans the object (P) with an acid solution diluted with water,

b) preheating furnace (12) bringing the cleaned object leaving the cleaning station (10) to a temperature close to the glass transformation temperature,

c) a deburring station (14) containing a laser (54) exposing the outer surface of the object to the laser beam (52) under controlled conditions, causing the glass surface to melt locally and converting dull cuts to glossy cuts; and

d) an annealing furnace (16) annealing the workpiece as it exits the honing station (14) at the annealing temperature of the glass.

8. Installation according to p. The cleaning station of claim 7, wherein the cleaning station (10) comprises a wash point (20) having a plurality of wash nozzles (36) for spraying an acid solution diluted with water under pressure.

Installation according to one of claims 7 and 8, characterized in that the cleaning station (10) comprises a washing point (20), at least one rinsing point (22, 24, 26) and a drying point (28) by blowing hot air successively.

10. Installation according to claim. The apparatus of claim 9, characterized in that the cleaning station (10) comprises a first rinse point (22) with osmosis water and at least one second rinse point (24, 26) with bi-osmosis water.

11. Installation according to p. The method of claim 9 or 10, characterized in that each rinsing point (22, 24, 26) comprises a plurality of rinsing nozzles (44) for spraying the rinsing solution under pressure.

12. Installation according to one of the claims 7. The apparatus according to 7-11, characterized in that it comprises a conveyor (18) for continuously advancing at least one row of objects (P) successively through the cleaning station (10) and the preheating oven (12) up to the smoothing station (14).

Installation according to one of the claims Device according to claim 7, characterized in that the smoothing station (14) comprises at least one multi-axis robot (62) for advancing in a combined manner and rotation an object (P) under a laser beam (52) which gradually sweeps the surface of the object according to its geometry.

PL 223 838 B1

14. An installation according to p. The method of claim 13, characterized in that the multi-axis robot (62) also takes the article (P) at the exit of the preheating furnace (12) and depositing the article (P) at the entrance to the annealing furnace (16).

15. Installation according to p. The method according to claim 13 or 14, characterized in that the multi-axis robot (62) performs a combined translational and rotational movement of the object (P) such that the laser beam (56) hits a defined zone of the object surface in a direction perpendicular to that defined zone.

Installation according to one of the claims The method of 7 to 15, characterized in that the laser smoothing station (14) comprises a controller (56) that adjusts the laser power (54) depending on the geometrical properties of the object.

17. Installation according to one of the claims 7. The razor of 7 to 16, characterized in that the laser (54) is of the carbon dioxide type having a wavelength of 10.6 micrometers and a power of 2 to 4 kW.