TW202222482A - 用於研磨工件的表面的方法及其裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種用於借助於研磨機研磨工件的表面的方法，該研磨機具有至少兩個研磨總成，其中，該方法具有以下步驟：a.提供表面的要實現的額定結構的描述；b.借助於所述至少兩個研磨總成中的第一研磨總成研磨所述表面，其中，使用預先確定的研磨參數組；c.檢測經研磨的表面的實際結構；d.將檢測到的實際結構與所述額定結構相比較；e.根據該比較來適配所述至少兩個研磨總成中的第二研磨總成的研磨參數組；f.借助於所述至少兩個研磨總成中的第二研磨總成研磨所述表面，其中，使用經適配的研磨參數組。

Description

用於研磨工件的表面的方法及其裝置
本發明涉及一種用於借助於研磨機研磨工件的表面的方法，該研磨機具有至少兩個研磨總成。此外，本發明還涉及一種用於實施這種方法的裝置。
背景技術
在對木材、金屬和特殊材料例如紙蜂窩進行表面加工時不僅對於面研磨而且對於棱邊和型材加工採用研磨機。在此，由於針對盡可能個性化的工件和物品的需求很大，所以批次規模會降低，從而不僅在原材料中而且在期望的最終產品中出現很大的變化。即使在批次規模很大並且要生產的工件量很大時，在研磨過程中也會出現波動，該波動例如通過所使用的研磨介質的磨損、待研磨工件中的區別例如所去除的層的厚度、尺寸或塗料或顏色波動和一系列其他參數引起。
為了在盡可能每個工件中得到最佳的研磨結果，必須研究所述波動和變化並且相應地適配各自的研磨過程。由現有技術公開了一系列不同的方案來至少以按方案的方式來實現這一點。
由DE 34 02 104 C2例如公開了一種帶式研磨機，其壓梁將研磨介質壓到待研磨的工件上，該壓梁被分為多個並排佈置的壓靴，這些壓靴能夠被分開地並且相互無關地控制。藉由這種方式可以按位置調節施加到待研磨的工件上的壓力。藉由相應的壓靴施加的壓力特別是藉由待研磨的工件的形狀以及輸送過程的位置及時間數據來確定。
DE 10 2018 105 133 A1描述了一種用於驅動研磨裝置的方法，在該研磨裝置中，在研磨之後使用數據檢測裝置，以盡可能數字化地檢測工件的已研磨表面並且將其與額定值相比較。如果以這種方式確定的偏差大於預先確定的極限值，則改變研磨參數，以在下一個工件中實現盡可能最佳的研磨結果。DE 10 2018 202 618 A1描述了一種方法，在該方法中，利用熱像儀裝置檢測已研磨的工件。然而，其缺點在於，以大偏差製造的工件被作為殘次品處理並且不能被售賣。由DE 10 2010 011 470 B4公開了一種方法和裝置，其中，在工具載體上設置雷達傳感器，該雷達傳感器在工件的切削加工期間測量其表面。
此外，由現有技術公開的是，監測研磨介質的磨損。例如在DE 10 2017 208 498 A1或DE 10 2017 106 548 A1中公開了這種方法。由此，可以識別研磨介質的磨損在何時會引起研磨結果中的問題。
本發明的任務在於，建議一種用於研磨工件的表面的方法，利用該方法能夠快速且可靠地對於研磨結果中的波動和通過工具磨損引起的連續變化做出反應，以便一方面降低生產的殘次品的量、確保保持不變的產品質量並且提高工具的期望的壽命。
本發明藉由一種用於借助於研磨機研磨工件的表面的方法解決了所提出的任務，該研磨機具有至少兩個研磨總成，其中，該方法具有以下步驟： a. 提供表面的要實現的額定結構的描述； b. 借助於所述至少兩個研磨總成中的第一研磨總成研磨所述表面，其中，使用預先確定的研磨參數組； c. 檢測經研磨的表面的實際結構； d. 將檢測到的實際結構與所述額定結構相比較； e. 根據該比較來適配所述至少兩個研磨總成中的第二研磨總成的研磨參數組； f. 借助於所述至少兩個研磨總成中的第二研磨總成研磨所述表面，其中，使用經適配的研磨參數組。
在本發明的方法中，工件的表面利用至少兩個研磨總成的研磨介質來研磨。在這之間，也就是在第一研磨過程之後在方法步驟b中，檢測已經被研磨的表面的實際結構。基於該比較的結果來確定和適配要使用的第二研磨總成的研磨參數。然後借助於要使用的第二研磨總成來研磨已經被研磨過的所述表面，其中，使用經適配的研磨參數組。最終能夠利用第二研磨過程對第一研磨過程的結果做出反應並且補償可能出現的偏差、誤差或錯誤。利用現有技術中的方法不能實現這一點。在現有技術的方法中，只能在研磨後確定結果是否是令人滿意的。如果不是這種情況，則可以對於下一個或以後的工件適配研磨參數組並且從而改善質量。然而，殘次品的量保持不變。
在一個優選的構型中，要實現的額定結構是在第一研磨後應實現的結構。為了在結束該方法之後檢驗研磨結果，有利的是，也確定要實現的額定最終結構並且提供該額定最終結構的描述。在利用所有要使用的研磨總成研磨工件之後，可以重新檢測實際結構並且將其與額定最終結構相比較。據此可以獲得對於以後的工件重要的結果和在該工件中要使用的研磨參數。
額定結構的描述能夠以不同的方式存在。在一個構型中，該描述以至少一個數字影像的形式存在。這例如可以是要實現的表面造型的數字照片。在一個特別優選的實施方式中，其可以是彩色照片，該彩色照片包含光的不同波長。對此替換地，也可以使用多個單色照片，為了創建所述單色照片分別僅僅使用唯一波長或窄波長範圍如小於50nm、優選小於30nm、優選小於10nm的光。優選地，所述描述也可以是不可見光範圍、特別是近紅外範圍或UV範圍內的影像。
優選地，所述研磨機具有多於兩個研磨總成並且所述表面借助於多於兩個研磨總成研磨。優選地，在借助於所述研磨總成中的第一研磨總成第一研磨之後檢測表面的實際結構並且將其與相應的額定結構相比較。因為已經被這樣研磨過的表面在該情況下還被利用多於一個研磨總成加工並且從而還被利用多於一個研磨介質研磨，所以可以改變和適配多個研磨參數組。該研磨參數是還被採用的研磨總成的研磨參數。在此，完全也可以並且也有利的是，對於不同的研磨參數組求得多個適配可能性。於是可以選擇不同研磨參數組的適配方案，該適配方案例如對於要使用的研磨介質具有最小的載荷和最小的磨損，或者選擇那些使已經相對強地磨損的研磨介質所受的載荷盡可能少的適配方案。
在一個特別優選的構型中，提供要實現的額定結構的多個描述，其特別優選相應於第一研磨之後、第二研磨之後和/或另外的研磨過程之後要實現的額定結構。在每個研磨過程（對於該研磨過程已經提供額定結構的描述）之後，優選也檢測實際結構，將該實際結構與相應的額定結構相比較。基於該比較優選適配所有以後要使用的研磨總成的研磨參數組。這可以導致的是，特別是在實際使用很晚才要使用的研磨總成之前，多重地改變和適配在生產過程中很晚才要使用的研磨總成的研磨參數組，用於以相應的研磨總成來加工工件的表面。
在一個優選的構型中，在每個研磨過程之前（在該研磨過程中使用所述研磨總成之一）檢測表面的實際結構並且將其與相應的額定結構相比較。基於該比較的結果來適配研磨參數組，該研磨參數組在利用相應的研磨總成研磨時應被使用。特別優選的是，在利用要使用的第一研磨總成（該第一研磨總成有利地但不必強制地是研磨機的第一個研磨總成）研磨所述表面之前檢測所述表面的實際結構。藉由這種方式也可以將要使用的第一研磨參數組（利用該第一研磨參數組運行或配置要使用的第一研磨總成）個性化地匹配於相應的工件的狀況。有利地，求取所述研磨總成中的至少一個研磨總成的至少一個研磨介質的磨損狀態，其中，根據所求取的磨損狀態適配至少已求取到磨損狀態的該研磨總成、優選所有以後要使用的研磨總成的研磨參數組。藉由這種方式可以降低在利用相關的研磨介質研磨表面時出現的偏差，因為可以事先應對通過研磨介質的磨損引起的誤差或研磨結果與額定結構的相應偏差。
優選地，所述額定結構的描述是參考表面的映射或者是參考表面自身。在此，該映射是攝像映射或照相映射。然而不必是這種情況。也可以使用其他傳感器如熱成像傳感器、雷達傳感器或其他類型的傳感器的測量數據，只要該表面的描述可通過測量數據進行即可。對於想要的方法實際上選擇何種測量數據或描述，取決於要研磨的表面在研磨後應具有何種特性。通常，所述表面的光學外觀通過研磨改變並且應轉換成期望的外觀。因此，通常將參考表面的攝像學映射用作額定結構的描述。在此，所述額定結構是二維或三維的。例如，要引入到表面中的研磨圖案一般相應於額定結構的二維描述，而對於具有不平坦表面的工件來說，額定結構的三維描述一般是有利的。
優選地，研磨參數組包含進給速度（工件以該進給速度被輸送通過研磨機）、研磨介質速度（研磨介質以該速度運動）、將研磨介質壓到工件上的壓力或其空間和/或時間分佈。對此附加或替換地，研磨參數組優選包含在一個研磨總成中要選擇的研磨介質或該要選擇的研磨總成自身。對此附加或替換地，優選根據檢測到的實際結構與額定結構之間的比較結果在壓力過程之後或之前求取這個或這些要選擇的研磨總成和/或這個或這些在所述研磨總成中要使用的研磨介質的類型和/或數量。對此附加或替換地，求取至少一個壓靴和/或壓梁從靜止位置到研磨位置的距離或位移。研磨介質優選通過至少一個壓力元件壓到要研磨的表面上。這例如在研磨帶中是公知的。為此，將研磨帶佈置在相應的壓力元件與要研磨的工件之間並且該壓力元件朝要研磨的工件的方向將壓力施加到研磨介質上。尤其是當研磨介質通過唯一的壓力元件壓到工件上時，則稱為壓梁。該壓梁優選在研磨介質的整個寬度上延伸。如果存在優選並排佈置的多個壓力裝置，則稱為壓靴。如果不使用相應的研磨介質，則壓力元件不施加壓力。於是，該壓力元件處於靜止位置中。優選測量距離或位移，壓力元件必須走過該距離或位移以將研磨壓力施加給研磨介質。壓力元件在一位置中施加壓力，該位置稱為研磨位置。
優選地，至少一個研磨參數組、優選所有的研磨參數組根據傳感器測量數據來預先確定和/或適配，所述傳感器測量數據從： -至少一個研磨總成的壓靴和/或壓梁上的至少一個聲測量、振動測量和/或力測量； -至少一個壓靴和/或壓梁上的至少一個距離測量； -工件的至少一個表面測量和/或至少一個厚度測量； -至少一個研磨介質的粗糙度測量、溫度測量和/或打滑測量；和/或 -至少一個研磨介質的表面的顏色測量、電容（kapazitive）測量和/或幾何測量 得出。
這些測量中的一些測量可以在實際的研磨之前、特別是在第一研磨過程之前實施。例如，在第一研磨過程之前確定要研磨的工件的表面和/或厚度。這優選在研磨機的入口實現。至少一個研磨介質的粗糙度、溫度和/或打滑可以連續地、然而優選至少重複地、測量。在此，有規律地重複是有利的，其與是否和何時以及以何種頻率使用所述用於研磨工件的研磨介質無關。
對於研磨介質的表面的測量也是如此，由該測量可求取磨損狀態。在至少一個研磨總成的一個或多個壓靴或壓梁上實施的測量優選在研磨過程期間實施。其優選多重地在研磨單個工件期間實施。當然，也可能的是，在一個工件中只實施一次壓靴或壓梁上的測量。有利地，使用測量結果來適配在研磨要加工的工件時使用的研磨總成的盡可能多的研磨參數組。
對於研磨介質的表面的測量也是如此，由該測量可求取磨損狀態。在至少一個研磨總成的一個或多個壓靴或壓梁上實施的測量優選在研磨過程期間實施。其優選多重地在研磨單個工件期間實施。當然，也可能的是，在一個工件中只實施一次壓靴或壓梁上的測量。有利地，使用測量結果來適配在研磨要加工的工件時使用的研磨總成的盡可能多的研磨參數組。
有利地，研磨機具有的研磨總成比在研磨時所使用的要多。換言之，工件的表面並非借助於研磨機的所有的研磨總成研磨。在此，在考慮所有的研磨總成的研磨介質的磨損狀態的情況下選擇所使用的或要使用的研磨總成。例如，優選使用例如具有最少磨損的研磨介質或研磨總成，以實現研磨總成的所有研磨介質的盡可能均勻的載荷和盡可能均勻的磨損。對此替換地，例如也可以選擇磨損已經特別嚴重的研磨介質，以盡可能短時間地或立即更換該研磨介質，只要對此恰好存在有利的時間點的話。如果例如忽略研磨介質在研磨機的使用者交班時必須被更換的話，該做法是有利的。由此可以將該時間點前移，從而該時間點不會落入不利的時間範圍中。因此，藉由選擇所使用的或要使用的研磨總成，特別是可以改變單個研磨介質的更換時間點並且將或多或少頻繁使用研磨介質的時間點前移或後移。
在一個特別優選的構型中，在考慮研磨介質的磨損狀態的情況下適配工件相對於至少一個研磨總成的至少一個研磨介質的位置。特別是當一個研磨介質的單個區域具有的磨損比其他區域多時，這是有利的。具有研磨帶（該研磨帶例如平行於進給方向運動）的帶式研磨機例如可以是這種不均勻磨損的例子。如果例如研磨多個工件，所述工件佈置在將工件輸送通過研磨機的輸送裝置的左邊緣上，則研磨帶在左區域中的磨損比右區域中大。因此有利的是，在考慮磨損狀態的情況下適配工件在輸送裝置上並且從而相對於研磨帶和研磨總成的位置，以防止儘管研磨介質的一個空間區域具有對於研磨過程足夠的研磨作用也必須更換研磨介質。
優選地，如果在將檢測到的實際結構與額定結構相比較時識別出不能實現額定結構或者如果經適配的研磨參數組的至少一個參數處於預先確定的值範圍之外，則將工件作為殘次品剔除，其中，優選提高進給速度。如果檢測到的實際結構與額定結構的偏差如此之大，以至於在另外的研磨總成中不能實現額定結構，則在該方法的該構型中將該工件作為殘次品剔除。對此替換或附加地，如果雖然還不能實現額定結構，但是全部後續研磨總成或這個後續研磨總成的為此所需的研磨參數包含至少一個處於預先確定的值範圍以外的參數，則也發生上述情況。其例如可以是以下參數，該參數雖然是可行的，然而研磨總成和/或研磨介質例如會損壞或者遭受不相稱的磨損。特別優選的是，當工件應被作為殘次品剔除時，提高進給速度（工件以該進給速度被輸送通過研磨機）。
此外，本發明藉由一種用於實施根據前述構型中任一項所述的方法的研磨機解決了所提出的任務。該研磨機優選具有電子或電氣控制裝置、特別是電子數據處理裝置，其被設置用於將檢測到的實際結構與額定結構的優選存儲在電子數據存儲器中的描述相比較並且基於該比較的結果來如此控制後面要使用的研磨總成，以至於使用經改變或經適配的研磨參數組。優選該電子數據處理裝置為此具有比較模塊，該比較模塊實施實際上的比較。校正模塊由該比較的結果求取研磨參數的要實施的適配。優選地，借助于同學模塊將該經適配的研磨參數組或至少將相對於以前的研磨參數組要實施的適配或改變傳輸給相應的研磨器具。這裡所描述的不同模塊也可以構造為用於電子數據處理裝置的軟件和程序。如果研磨機還具有至少一個傳感器以求取這裡描述的傳感器測量數據，則有利的是，校正模塊可以調用該傳感器測量數據並且將其納入到要實施的適配的求取中。
圖1示意性示出根據本發明的一個實施例的研磨機。該研磨機具有三個研磨總成2，這些研磨總成分別具有研磨介質4，在所示的實施例中分別具有研磨帶。待研磨的工件（圖1中未示出）通過輸送帶6沿著通過箭頭8示出的方向被輸送通過該研磨機。這些研磨介質4中的每一個借助於單獨的壓力元件10（其在圖1中構造為壓梁）壓到待研磨的工件上。存在各種傳感器以接收或採集不同的測量值並且測量不同的參數。
在圖1中示出的研磨機具有三個表面傳感器12，它們被設置用於檢測工件的表面的實際結構。這些表面傳感器12可以構造為可見波長範圍或不可見波長範圍中的攝像機、3D掃描儀或其他傳感器。沿進給方向在最後一個研磨機組的後面設置有終端傳感器14，其同樣構造為表面傳感器並且檢測完成的研磨結果，也就是最後一個研磨過程之後的實際結構。
此外，在圖1中示出另外的測量傳感器16，它們佈置在單個的研磨機組2內部。它們示例性地代表不同的傳感器類型，這些傳感器類型可以被用來接收或採集測量值，基於所述測量值可以確定或適配經適配的研磨參數組。在圖1所示的實施例中，測量傳感器16被設置用於確定壓力元件10從靜止位置（圖1中示出）至研磨位置的距離。通過信號線路18將由傳感器12、14、16接收或採集的信號傳送給電子數據處理裝置20。最後一個研磨機組2的傳感器12、14、16的信號線路18以虛線示出，以表明這些傳感器12、14、16是可選的並且可以不被用來確定經適配的研磨參數組。電子數據處理裝置20具有輸入模塊22，借助於該輸入模塊，研磨機的使用者可以干預控制、輸入新參數或者以其他方式操作該機器。
圖2示意性示出根據本發明的一個實施例的方法的流程。在啟動24該方法後，借助於工件識別26識別並首先儲存待研磨的工件的參數、特別是其寬度和/或厚度。工件的這些參數和數據被用來在電子數據處理裝置20中實現研磨介質4的均勻的載荷。這在電子數據處理裝置的載荷模塊28中實現，所述數據和參數被傳輸到該載荷模塊中。該模塊也可以構造為計算機程序產品、例如軟件。在下一方法步驟中，從數據存儲器30提供表面數據，這些表面數據描述額定結構。這些數據能夠以二維或三維方式存在並且被傳輸給額定結構模塊32，該額定結構模塊提供額定結構的機器可讀的描述。
在下一步驟中檢測34實際結構，該實際結構接下來在電子數據處理裝置20的比較模塊36中與額定結構相比較。如果該比較得出的結果是必須確定經適配的研磨參數組，則將該信息傳輸給適配模塊38，在該適配模塊中確定新的經適配的研磨參數組。在被稱為研磨40的下一方法步驟中，在使用該經適配的研磨參數組的情況下研磨工件的表面。
如果該比較得出的結果是無需確定經適配的研磨參數組，則比較模塊36將該信息優選直接傳送給下一研磨機組或電子數據處理裝置並且在該比較之後直接進行研磨40。
這樣被研磨的表面又經歷實際結構檢測34，其結果重新在比較模塊36中與額定結構相比較，緊接著必要時在適配模塊38中確定經適配的研磨參數組。替換地，也可以在沒有經適配的研磨參數的情況下重新實施研磨40。可以將相同的模塊多重地用作比較模塊36。替換地，也可以將不同的模塊用作比較模塊36。如果使用不同的測量值和/或不同的參數，以使用實際結構和/或相應的額定結構，則上述情況尤其具有優點。對於適配模塊38也是如此。
在圖2所示的方法流程中，在最後一個研磨40之後重新檢測實際結構34並且在比較模塊36中將該實際結構與額定結構相比較。由此，可以評價研磨質量並且例如可以識別殘次品。在顯示步驟42中給研磨機的使用者顯示相應的研磨介質4的載荷和/或研磨的程度。這優選作為與位置相關的信息、優選根據研磨寬度和/或根據相對於研磨介質的寬度的位置給出。
在最後的質量監控44中，將實際結構與額定結構的最後一次比較用來評價工件是不是殘次品。如果不是這種情況，則將工件輸送給另外的處理46、例如包裝。然後，該方法結束48。
所有上述模塊優選是電子數據處理裝置的一部分並且構造為軟件、即計算機程序產品。
2:研磨總成 4:研磨介質 6:輸送帶 8:箭頭 10:壓力元件 12:表面傳感器 14:終端傳感器 16:測量傳感器 18:信號線路 20:電子數據處理裝置 22:輸入模塊 24:啟動 26:工件識別 28:載荷模塊 30:數據存儲器 32:額定結構模塊 34:實際結構識別 36:比較模塊 38:適配模塊 40:研磨 42:顯示步驟 44:質量監控 46:另外的處理 48:結束
下面借助附圖詳細說明本發明的一些實施例。附圖中：
[圖1]示出根據本發明的一個實施例的研磨機的示意圖，
[圖2]示出根據本發明的另一實施例的方法的流程圖。
2:研磨總成
4:研磨介質
6:輸送帶
8:箭頭
10:壓力元件
12:表面傳感器
14:終端傳感器
16:測量傳感器
18:信號線路
20:電子數據處理裝置
22:輸入模塊

Claims (12)

  1. 一種用於借助於研磨機研磨工件的表面的方法，該研磨機具有至少兩個研磨總成，其中，該方法具有以下步驟： a. 提供表面的要實現的額定結構的描述； b. 借助於所述至少兩個研磨總成中的第一研磨總成研磨所述表面，其中，使用預先確定的研磨參數組； c. 檢測經研磨的表面的實際結構； d. 將檢測到的實際結構與所述額定結構相比較； e. 根據該比較來適配所述至少兩個研磨總成中的第二研磨總成的研磨參數組； f. 借助於所述至少兩個研磨總成中的第二研磨總成研磨所述表面，其中，使用經適配的研磨參數組。
  2. 根據請求項1所述的方法，其特徵在於，所述研磨機具有多於兩個研磨總成並且所述表面借助於多於兩個研磨總成研磨。
  3. 根據請求項1或2所述的方法，其特徵在於，在借助於所述研磨總成中的一個研磨總成每次研磨之前，檢測所述表面的實際結構並且將其與額定結構相比較，並且根據該比較的結果來適配在研磨時要使用的研磨參數組。
  4. 根據請求項1至3中任一項所述的方法，其特徵在於，求取所述研磨總成中的至少一個研磨總成的至少一個研磨介質的磨損狀態並且根據所求取的磨損狀態適配至少該研磨總成、優選所有以後要使用的研磨總成的研磨參數組。
  5. 根據請求項1至4中任一項所述的方法，其特徵在於，所述額定結構的描述是參考表面的映射或者是參考表面。
  6. 根據請求項1至5中任一項所述的方法，其特徵在於，所述額定結構是二維或三維的。
  7. 根據請求項1至6中任一項所述的方法，其特徵在於，研磨參數組包含進給速度、研磨介質速度、將研磨介質壓到工件上的壓力或其空間和/或時間分佈和/或至少一個壓靴和/或壓梁從靜止位置到研磨位置的距離。
  8. 根據請求項1至7中任一項所述的方法，其特徵在於，至少一個研磨參數組、優選所有的研磨參數組根據傳感器測量數據來預先確定和/或適配，所述傳感器測量數據從： -至少一個研磨總成的壓靴和/或壓梁上的至少一個聲測量、振動測量和/或力測量； -至少一個壓靴和/或壓梁上的至少一個距離測量； -工件的至少一個表面測量和/或至少一個厚度測量； -至少一個研磨介質的粗糙度測量、溫度測量和/或打滑測量； -和/或至少一個研磨介質的表面的顏色測量、電容測量和/或幾何測量 得出。
  9. 根據請求項1至8中任一項所述的方法，其特徵在於，所述表面並非借助於研磨機的所有的研磨總成研磨並且在考慮所有的研磨總成的研磨介質的磨損狀態的情況下選擇所使用的研磨總成。
  10. 根據請求項1至9中任一項所述的方法，其特徵在於，在考慮研磨介質的磨損狀態的情況下適配工件相對於至少一個研磨總成的至少一個研磨介質的位置。
  11. 根據請求項1至10中任一項所述的方法，其特徵在於，如果在將檢測到的實際結構與額定結構相比較時識別出不能實現額定結構或者如果經適配的研磨參數組的至少一個參數處於預先確定的值範圍之外，則將工件作為殘次品剔除，其中，優選提高進給速度。
  12. 一種研磨機，其用於實施根據請求項1至11中任一項所述的方法。
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