CN112955835A - 用于利用集成的数字映像弯曲玻璃板的自动化的生产工艺和生产*** - Google Patents

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A·帕尔芒捷
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Abstract

本发明涉及一种用于弯曲板的自动化的生产工艺，在所述生产工艺中，借助于能够运动的***部件能够加工板，其中，所述能够运动的***部件能够基于能够手动输入的参数值通过可编程逻辑控制装置控制，其中，所述可编程逻辑控制装置能够将控制信号输出给所述能够运动的***部件的促动器并且能够接收用于检测所述促动器的实际状态的传感器的传感器信号，其中，手动输入的、用于控制所述能够运动的***部件的参数值不仅被传送给用于控制所述促动器的可编程逻辑控制装置，还被传送给所述自动化的生产工艺的数字映像，所述数字映像基于所述参数值求取模拟的额定传感器数据，所述数字映像接收实际传感器数据并且求取所述实际传感器数据与用于每个传感器的额定传感器数据的偏差，其中，当所述实际传感器数据与用于传感器的额定传感器数据的偏差超过能够规定的值时，在监视器上输出信息和/或中断所述生产工艺。

Description

用于利用集成的数字映像弯曲玻璃板的自动化的生产工艺和 生产***
技术领域
本发明属于玻璃板的制造的技术领域并且涉及一种用于利用生产工艺的集成的数字映像弯曲玻璃板的自动化的生产工艺。另外，本发明还涉及用于执行根据本发明的用于弯曲玻璃板的自动化的生产工艺的自动化的生产***。
背景技术
在制造用于汽车的玻璃板时，扁平的玻璃被裁剪、预加工，然后在500℃至750℃的范围中的高温下经受玻璃弯曲工艺，以便构造对于汽车而言典型的拱曲的几何形状。尤其是在给载客汽车安装玻璃的领域中，乘客的安全至关重要。由于未经处理的玻璃在发生断裂时具有严重的受伤风险，因此主要将单层安全玻璃安装为挡风玻璃、后窗玻璃或者侧面玻璃。单层安全玻璃通过热预紧工艺由普通玻璃制成，该热预紧工艺由加热和随后快速的冷却组成。如此引入的内应力提高断裂强度。同时，其确保玻璃在断裂时***呈具有钝棱边的小块。板的弯曲和热预紧通常在组合的生产工艺中进行，在该组合的生产工艺中，将把板加热到弯曲温度用于热预紧。
在WO 2004/087590和WO 2006072721中分别说明了一种方法，在所述方法中，首先在弯曲框架上通过重力将板预弯曲，然后借助于上弯曲模具或者下弯曲模具进行挤压弯曲。在EP 255422和US 5906668中分别说明了通过吸气抵靠上弯曲模具来弯曲板。从EP1550639 A1、US 2009/084138 A1和EP 2233444 A1中能够分别得到一种设备，在该设备中，滑块上的挤压框架能够在弯曲站之间运输，该滑块以能够移动的方式支承在静止的载体上。
DE 102005043022 A1示出用于在工业机器中控制和/或监控自由体的运动的方法，其中，模拟所述自由体的运动。
在玻璃板的工业批量生产中，使用自动化的生产***，在所述生产***中，借助于促动器（例如电动机）和传感器实现能够运动的***部件的运动调节。例如，通过由电动机和传感器组成的伺服马达结合马达控制器能够驶向固定限定的位置。传感器（编码器），例如旋转编码器，检测促动器的实际状态并且将这些实际状态编码成数字信号。
促动器通常具有单独的控制器（例如马达控制器）。但是，促动器的运动调节器通常由至少一个上级的可编程逻辑控制装置（SPS）控制。这个可编程逻辑控制装置包含用于整个生产工艺的流程的控制逻辑并且将所有工艺数据聚集在中心点处。SPS协调生产工艺，其方式是，其在正确的时间点将额定值传送给下级的运动调节器并且通过反馈工艺中的传感器值来监控工艺流程。因此，SPS是自动化的生产工艺的中央控制机构。
在这种情况下重要的是，人力操作者能够通过人机界面（MMS）影响自动化的工艺流程，其方式是，输入特定的调节参量（参数值），用以控制生产工艺。为了这个目的，将生产工艺参数化。通过改变工艺参数的值，SPS的程序设计不被改变。
在这种情况下，操作者具有重要任务，因为如果工艺条件已改变，则通常需要改变自动化的生产工艺中的参数值。例如，如果更换了工具或者如果一般而言应该执行另外的、例如在时间上得到优化的具有被减小的周期的方法，则需要以不同的方式操控促动器。这需要训练有素的操作者并且具有挑战性，因为现代的用于自动化的玻璃弯曲的***由于附加的功能而变得越来越复杂。
在改变工艺参数时特别重要的是，维持机器安全性，其中，在任何情况下都必须避免***部件的碰撞。碰撞能够导致***部件损伤，并且可能能够带来生产***的较长的停机时间。然而，由于自动化的生产***的复杂程度持续增加，有时难以如此设定参数，使得始终存在机器安全性。
更糟糕的是，玻璃板的弯曲在热的环境中进行，该热的环境的空间可及性是有限的，从而使得很难并且在确定的观察位置或者视角中完全不可能对生产工艺进行视觉上的监控。对于操作者而言，有时很难或者完全不能够识别***部件是否危险地靠近。
此外，对于批量生产的实践而言重要的是节省能量和周期短。操作者在这里负责的任务是，通过输入优化的参数值来减小能够运动的***部件的路程，必要时提高能够运动的***部件的速度和加速度，以及确保在时间上快速相继地访问待加工的玻璃板，以便一般而言实现生产工艺的时间压缩。然而，这增加能够运动的***部件发生碰撞的危险。
在实践中已表明，在能够运动的***部件的运动中能够出现不准确性或者故障，其中，***部件的实际位置与其额定位置不同。在最差的情况中，由此***部件能够发生碰撞。
发明内容
相比之下，本发明的任务在于，提供用于弯曲板的改善的自动化的生产工艺以及自动化的生产***，利用其能够避免这些缺点。因此，尤其应该识别在定位***部件时的故障并且可靠地和安全地避免***部件的碰撞。这样的故障应该能够自动地被修正。此外，操作者应该能够从不同的、甚至是不可及的视角来观察工艺流程。此外，参数值应该能够在能够选择的工艺性能方面得到优化，优选在用于加工板的周期方面得到优选。
根据本发明的建议，通过用于弯曲板的自动化的生产工艺以及用于执行根据并列权利要求所述的方法的自动化的生产***来解决这些任务和其他任务。本发明的有利的构型方案由从属权利要求得出。
根据本发明，示出一种用于弯曲板的自动化的生产工艺，在所述生产工艺中，借助于能够运动的***部件能够加工板，其中，所述能够运动的***部件能够基于能够手动输入的参数值通过可编程逻辑控制装置（SPS）控制。所述可编程逻辑控制装置能够将控制信号输出给所述能够运动的***部件的促动器并且能够接收用于检测所述促动器的实际状态的传感器的传感器信号。
根据本发明，在所述自动化的生产工艺中，由操作者手动输入的、用于控制所述能够运动的***部件的参数值不仅被传送给用于控制所述促动器的可编程逻辑控制装置，还被传送给所述自动化的生产工艺的数字映像。有利地，所述可编程逻辑控制装置将参数值传送给所述数字映像。所述可编程逻辑控制装置基于参数值将对应的控制信号发送给促动器并且调节自动化的生产工艺，其中，接收实际传感器数据。同时，在数字映像中实施基于手动输入的参数值对自动化的生产工艺的模拟。同时实施真实的生产工艺和通过数字影像模拟的生产工艺。在这种情况下，所述数字映像尤其是基于参数值求取模拟的额定传感器数据。在本发明的意义上，术语“额定传感器数据”指的是由数字影像基于输入的参数值生成的额定数据，所述额定数据应该对应于真实的传感器的传感器数据。显而易见的是，这不是由真实的传感器接收的数据，而是模拟的数据。
在这种情况下重要的是，所述数字映像接收真实的生产工艺的传感器的实际传感器数据并且求取真实的生产工艺的接收到的实际传感器数据与用于每个传感器的（模拟的）额定传感器数据的偏差，其中，当所述实际传感器数据与用于传感器的额定传感器数据的偏差超过能够规定的值时，在监视器上输出信息和/或中断所述生产工艺。
在本发明说明书的意义上，“能够运动的***部件”被理解为通过促动器被保持在强制的运动轨道上的***部件，其与自由体、例如板不同。与能够运动的***部件不同，自动体不能够仅由促动器保持在强制的运动轨道上。与此对应地，板不是在本发明意义上的能够运动的***部件。
本发明基于下述认识：用于弯曲板的自动化的生产工艺的集成的数字映像（也被称为“数字阴影”）能够有益地用在真实的生产工艺中。尤其是，由此能够避免开头提到的在自动化的弯曲工艺中的问题，这在下面详细示出。数字映像在程序技术实现（软件）中模拟真实的生产工艺，在已经存在的或者为了这个目的而附加设置的逻辑结构组中实施该程序技术实现。
自动化的生产工艺的数字映像需要自动地、计算机辅助地处理工艺数据、尤其是控制数据和传感器数据。为了使得这些数据以数字化的形式存在并且也能够被影响，前提是使用可编程逻辑控制装置（SPS）。自动化的生产工艺由操作者通过手动输入特定的调节参量（参数值）来控制。
数字映像包括对生产***的能够（通过相应的促动器）运动的***部件的、尤其是整个生产***的运动学的三维（3D）模拟，以及可选地包括在至少一个监视器上对能够运动的***部件的模拟的运动学的可视化。对运动学模拟的上级控制通过SPS进行，SPS能够在硬件或者软件（仿真）中实现。另外还设置有通信及数据装置，其通过优选标准化的机器对机器（M2M）通信实现双向通信，从而使得以足够的更新速率访问当前的工艺数据。优选地，通信及数据装置也能够存储工艺数据。作为与真实的工艺的接口，通信及数据装置直接与真实的生产工艺的SPS连接。运动学模拟从通信及数据装置中取得所需的工艺数据，另外还与数字映像的SPS连接。
数字映像以匹配于其在工艺运行中辅助人力操作者的应用目的的细化程度映射自动化的生产工艺的行为和性能。目标是获取关于自动化的生产工艺的过去、现在和/或未来的知识，其中，在本发明说明书的框架中实质上注重当前进行的生产工艺。这个获取知识用于在操作者的作为工艺负责人和最高层的决策机构的任务中辅助操作者。
数字映像的重要组成部分是自动化的生产工艺的运动学模拟。首先，为此在运动学模拟模型内构建生产***的几何形状模型，待映射的生产工艺在该生产***中进行。细化程度由建模者自行决定，并且必须适配于数字映像的目标和特定的生产工艺。因此，一方面，当单个的螺钉例如限制别的***部件的运动或者在其他方面对于生产工艺的流程而言重要时，能够有意义的是甚至细化到单个的螺钉。另一方面，在别的场景中，即使是较大的、复杂的组件也可能被占位几何形状取代或者完全被省略。优选地，利用计算机辅助设计（CAD）***创建数字3D几何模型，该数字3D几何模型通常构建为棱边模型、面模型或者体积模型。在生产***的几何形状模型之后，模拟的第二元素是运动学模型。运动学模型与最初不运动的几何形状模型关联，并且因此允许模仿真实的生产工艺的所有运动自由度。有利地，通过运动学的强制条件以简化的方式模仿真实的促动器对生产工艺的影响。例如，观察台子，该台子通过主轴与电动机连接并且因此能够在导向器中单轴地线性地运动。通过马达控制器控制电动机，该马达控制器接收用于台子的轴线位置、速度和加速度的额定值作为参数。在模拟模型中，有利地，给台子的3D几何形状模型分配单轴的线性的自由度，从而使得其位置能够直接受到变量的影响。这个简化大大脱离原始的机械行为，但是尽管如此仍允许准确地再现生产工艺的流程。运动学模拟的另一个组成部分是传感机构。在真实的生产工艺中，控制器（SPS）需要工艺的传感器数据作为输入值，从而使得这个控制器能够规定用于促动器的额定值，作为对所述输入值的反应。与此对应地，这些传感器数据必须由模拟模型来模仿。通过3D运动学模拟，通过受到促动器影响的生产***的运动行为来映射工艺流程。首要的状态参量是能够运动的***部件的位置变量。可选地，将玻璃板纳入到工艺流程中。
由于SPS控制程序的外部的可参数化性，能够模拟任意的参数配置和其对工艺流程的影响。首先，对于工艺操作者而言重要的信息是，利用经选择的参数值，控制程序是否正确地运行。与此相关的问题能够是，是否能够以给定的速度到达所有位置，是否成功地转运玻璃板，或者是否出现碰撞。除此之外，对工艺参量（例如周期）的影响是重要的。特别有利地，在至少一个监视器上通过3D动画使模拟的工艺流程可视化，与仅基于文本的信息相比，这能够在新的参数化的情况下将复杂的生产工艺的流程的信息更有效地传递给人。
在自动化的生产工艺中，SPS控制工艺及运动流程。传感器附接到SPS的输入端，促动器附接到输出端。将数字映像用于示出工艺状态，需要独立于真实的工艺地模拟工艺状态。因此，必须单独地、与SPS的工作原理类似地控制3D运动学模拟。在此，最重要的目标是，将模拟结果传递到真实的工艺的控制器上的可传递性。理想情况下，同一参数配置引起相同的运动流程，无论用于运动学模拟的是在工艺中使用的SPS、硬件中的另外的SPS还是SPS的映射（仿真）。此外，在模拟内的控制还允许完全地脱离在模拟模型内的传感机构，因为控制程序能够直接访问所有模拟的工艺状态和工艺参量。例如，SPS仿真与3D运动学模拟连接。由于在SPS仿真中使用真实的控制程序，因此，需要在模拟模型中实现运动控制所需的、自动化的生产工艺的所有传感器，并且传感器信号需要以SPS兼容的形式存在。此外，需要将3D运动学模拟的传感器和促动器联接到SPS仿真的虚拟的输入端或者说输出端处。
特别有利地，数字映像能够因此借助于运动学模拟生成关于未来的工艺状态或者说生产***的状态的信息。通过运动学模拟，能够独立于正在进行的实际的工艺的当前的工艺数据示出生产工艺的流程。由此使得数字映像能够说明参数改变对于任意的工艺参量的影响。基于此，能够使用适合的优化策略，用以在已确定的标准方面优化工艺参数。尤其是，能够避免***部件的碰撞。
也可能的是，数字映像使用处在运行中的实际的生产工艺的工艺数据并且因此持续地与真实工艺置于同一状态中。基于这些数据，数字映像能够通过在至少一个监视器上的示意图（例如3D动画）将生产***的当前的状态可视化。另外，这个数据流能够用于工艺分析的目的。因此，由现有的数据通过聚集、减少或者计算能够生成新的与工艺相关的参量并且能够对应地将其可视化。在这种情况下，数字映像也能够执行安全检查，其方式是，该数字映像监控与安全相关的工艺变量，并将其与之前限定的规则进行比较。
也能够考虑，通过处理早前的工艺数据，数字映像能够分析并且示出故障原因。
数字映像的结果通过在至少一个监视器上的在视觉上的示出并且必要时基于文本地传送给操作者。例如，也能够通过MMS显示基于文本的信息。
通信及数据装置确定哪些数据以哪种形式不仅被处理、还被存储，并且根据需要将这些数据传送给3D运动学模拟。通过与SPS的连接来读取真实的工艺的所需的工艺数据，SPS在中央处理这些工艺数据。因此，通信及数据装置的主要任务是将历史的和当前的工艺数据以兼容的数据格式和足够的更新速率传送给模拟。
操作者与数字映像的交互能够基本上在三个不同的层面上发生。首先，数字映像能够实施纯粹的信息功能，即这个数字映像为人提供信息，人必须独立地解读所述信息并且必要时能够在工艺干预中实现所述信息。所述信息能够要么由操作者手动地请求，要么也能够由数字映像自动地提供。在根据本发明的方法中，可选地，在至少一个监视器上在视觉上示出基于事先输入的参数值的工艺流程。
第二阶段是通过数字映像提出处理建议，所述处理建议能够要么被用户接受、要么被用户拒绝。所述建议也能够要么由人手动地触发、要么自动地触发。
第三阶段描述通过数字映像进行全自动的处理，所述全自动的处理使操作者处于被动地位。这个操作者监控自动实施的动作，并且能够自行决定对这些动作作出反应。然而，操作者是最高层的决策机构，并且手动地决定实际上将哪些信息导反馈到真实的工艺中。
如上所述，根据本发明提出，真实的生产工艺和通过数字映像模拟的生产工艺同时（同步）进行，其中，数字映像优选实时地接收真实的生产工艺的传感器的实际传感器数据。在这种情况下，持久地将实际传感器数据与用于每个传感器的额定传感器数据进行比较，其中，求取对应的偏差。如果实际传感器数据与用于传感器的额定传感器数据的偏差超过能够规定的或者说已规定的值，则在监视器上输出信息和/或中断生产工艺。这有利地实现：能够识别在能够运动的***部件运动或者说定位时的可能的故障，以便尤其是可靠地并且安全地避免***部件之间的碰撞。
根据用于弯曲板的自动化的生产工艺的一种有利的构型方案，通过数字映像在至少一个监视器上示出能够运动的***部件的基于参数值的、模拟的运动流程。这是特别有利的，因为外部的视角通常由于真实的生产***中的热弯曲区的特殊性而非常有限，通常不能够在视觉上鉴定***部件。特别有利地，在至少一个监视器上在放大示意图中和/或在不同的视角中示出能够运动的***部件的模拟的运动流程，这实现了操作者对于工艺流程的准确的视觉鉴定。
根据用于弯曲板的自动化的生产工艺的另一种有利的构型方案，在时间延迟之后在至少一个监视器上示出至少一个能够运动的***部件的模拟的运动流程。这使得操作者能够非常准确地——仿佛在慢镜头中一样——研究模拟的工艺流程。
根据用于弯曲板的自动化的生产工艺的另一种有利的构型方案，除了能够运动的***部件的运动流程的在视觉上的示意图以外，还在至少一个监视器上示出进一步的信息，所述进一步的信息能够是对于操作者而言有益的。优选地，在至少一个监视器上示出至少一个能够运动的***部件的至少一个位移时间图表（周期图表）。这便于操作者分析工艺流程。
根据用于弯曲板的自动化的生产工艺的另一种特别有利的构型方案，通过自动化的生产工艺的数字映像如此改变参数值，使得实际传感器数据与用于一个或者多个传感器的额定传感器数据的偏差分别不超过能够规定的值。这个措施使得可能的碰撞的危险被减小。
由操作者输入的参数值通常在能够选择的工艺性能（例如在加工板时的周期）方面是次优的。根据用于弯曲板的自动化的生产工艺的另一种有利的构型方案，通过自动化的生产工艺的数字映像根据优化算法基于实际传感器数据和/或模拟的额定传感器数据在能够选择的工艺性能方面、优选在周期方面自动地优化参数值。
根据用于弯曲板的自动化的生产工艺的一种有利的构型方案，存储接收到的实际传感器数据，这使得能够随后对故障进行分析。
在数字映像中复得的、用于弯曲板的自动化的生产方法优选包括以下（例如连续的）步骤：
在弯曲区中、例如直接在模具的下方提供加热到弯曲温度的板。将板固定在模具的（工具的）接触面处。有利地，通过将气态的流体吹向板来固定板。替代地并且优选补充地，通过吸气将板固定在模具的接触面处。将框架定位在弯曲区内、例如直接在模具的下方，而板固定在模具处，并且将板放到框架上。框架用于以搁置的方式运输板，其中，能够通过重力弯曲板。
可选地，在弯曲区内提供挤压框架，其中，在模具与挤压框架之间挤压板。可选地，盘能够放到挤压框架上。
可选地，在弯曲区内提供预紧框架，其中，板在预紧框架上运输至冷却装置，用于热预紧板。在预紧框架上运输期间，能够通过重力在板的内部区域中弯曲板。
例如，首先在弯曲区中提供挤压框架，然后将板挤压在模具与挤压框架之间，然后在弯曲区中提供预紧框架，以及在预紧框架上放下板。
显而易见的是，为了制造复杂的几何形状，板能够在时间上依次地固定在多个模具处。
优选地，至少一个模具仅在竖直方向上平移地上下运动。优选地，至少一个框架仅在水平方向上平移地往复运动。
本发明另外还涉及用于弯曲板的自动化的生产***，其适合用于执行根据本发明的方法。生产***包括用于加工板的能够运动的***部件，所述能够运动的***部件能够基于能够手动输入的参数值通过可编程逻辑控制装置控制。所述可编程逻辑控制装置能够将控制信号输出给所述能够运动的***部件的促动器并且能够接收用于检测所述促动器的实际状态的传感器的传感器信号。生产***具有自动化的生产工艺的数字映像，以及可选地具有至少一个监视器，其用于示出涉及工艺流程的内容。在程序技术上如此设置生产***，使得手动输入的、用于控制能够运动的***部件的运动的参数值不仅被传送给用于控制促动器的可编程逻辑控制装置，还被传送给自动化的生产工艺的数字映像，数字映像基于参数值求取模拟的额定传感器数据，数字映像接收实际传感器数据并且求取实际传感器数据与用于每个传感器的额定传感器数据的偏差，其中，当实际传感器数据与用于传感器的额定传感器数据的偏差超过能够规定的值时，在监视器上输出信息和/或中断生产工艺。
在本发明的框架中，术语“板”一般而言指的是玻璃板，例如碱石灰玻璃。
有利地，用于弯曲板的自动化的生产***包括多个在结构和功能方面能够彼此区分开的区。用于弯曲热的板的弯曲区是重要的组成部分，所述弯曲区有利地配备有用于加热板的加热装置。尤其是，为了这个目的，能够使弯曲区达到能够实现板的塑性变形的温度，所述温度例如处在500℃至750℃的范围中。弯曲区优选构造为朝向外部环境封闭的或者能够封闭的、能够加热的腔。
为了弯曲板，弯曲区包括至少一个模具以及至少一个框架（例如环形的框架），所述模具能够配备有用于固定板的工具，所述板能够在所述框架上放下。通常，板仅以板边缘平放在框架上。工具具有用于接触板的接触面。接触面以适合的方式构造用于以期望的方式弯曲板。框架用于放下板并且必要时用于利用模具挤压板的边缘区域。以挤压框架的形式，框架具有挤压面，该挤压面构造为与模具的工具的接触面互补。有利地，框架以适合的方式构造用于通过重力在板的内部区域中进行面预弯曲，其中，板的内部区域能够通过重力向下下垂。为了这个目的，框架能够构造为敞开的、即设有中央的穿孔，但是只要能够实现板的内部区域的下垂，也能够构造为完整面状的。考虑到更简单地处理（Prozessierung）板，敞开的设计方案是优选的。
在一种构型方案中，弯曲区具有至少一个模具和配属于所述至少一个模具的挤压框架，其中，模具和挤压框架能够在竖直方向上相对于彼此错位，从而使得能够板在边缘区域中能够被挤压在模具与挤压框架之间。优选地，模具能够仅平移地（一维地或者说单轴地）在竖直方向上运动。优选地，挤压框架能够仅平移地在水平平面中运动。这使得能够简单地控制模具和挤压框架。例如，弯曲区只具有唯一的模具和配属的挤压框架。对于更复杂的板几何形状，弯曲区例如也能够具有两个或者更多个模具和至少一个配属的挤压框架，其中，在多个阶段中弯曲板。
优选地，至少一个模具具有用于将板固定在其接触面处的器件，例如用于抽吸气态的流体、尤其是空气的气动式抽吸装置，通过所述气动式抽吸装置能够借助于负压将板拉向接触面。为了这个目的，接触面能够例如设有至少一个吸气孔，有利地设有多个在接触面上例如均匀地分布的吸气孔，为了在接触面处的抽吸效果，能够分别在吸气孔处施加负压。抽吸装置产生气态的流体（尤其是空气）的通常指向上方的流，其足以将板固定在接触面处。这尤其是使得能够将用于接收固定在接触面处的板的框架放置在板的下方。替代地或者补充地，用于将板固定在接触面处的器件包括气动式吹气装置，其用于产生气态的流体流、尤其是空气流，所述气动式吹气装置如此构造，使得气态的流体流能够从下方吹向板、由此抬起板并且将板压向模具的接触面。板在模具的接触面处的固定不一定伴随着弯曲工序，但是能够导致板的弯曲。
有利地，自动化的生产***具有预热区以及运输机构、尤其是辊床类型的运输机构，该预热区具有用于将板加热到弯曲温度的加热装置，所述运输机构用于将板从预热区运输至弯曲区、尤其是运输至（例如直接）在模具的下方的取出位置。有利地，如此构造辊床，使得单个的板能够依次被运输至取出位置。取出位置能够尤其对应于辊床的端部区段。
有利地，自动化的生产***另外还具有热预紧区，其具有用于热预紧板的冷却装置，其中，预紧框架（预紧环）能够设置用于将板从弯曲区运输到预紧区中。通过热预紧（退火），有针对性地在板的表面区与核心区之间产生温度差，以便提高板的断裂强度。有利地借助于用于将气态的流体（优选是空气）吹向板的设备产生板的预应力。优选地，板的两个表面同时被加载进行冷却的空气流。
例如，生产***具有至少一个模具、挤压框架（例如挤压环）和预紧框架（预紧环），其中，通过在竖直方向上的往复的（reziprok）平移运动能够下沉和抬起模具，并且挤压框架和预紧框架都能够分别通过在水平方向上的往复的（reziprok）平移运动错位，尤其是错位到直接在至少一个模具的下方的位置中。因此，模具能够接收板，在与挤压框架共同作用的情况下挤压板，然后，板在预紧框架上被放下。在这种情况下，有利地，挤压框架和预紧框架能够依次移动到直接在模具的下方的位置中。
本发明的不同的构型方案能够单独地或者以任意组合实现。尤其是，上文提到的和下文待阐述的特征不仅能够按相应给出的组合使用，还能够按其他的组合来使用或者单独使用，而不偏离本发明的框架。
附图说明
下面，根据实施例详细阐述本发明，其中，参考所附附图。在简化的、不按比例的示意图中示出：
图1示例性的用于弯曲板的自动化的生产工艺的示意图；
图2用于图1的生产工艺的用于弯曲板的生产***的俯视图；
图3通过SPS进行的工艺控制的示意图；
图4用于示出图2的生产***中的信息流的图表；
图5用于示出图2的生产***中的信息流的图表，该生产***具有集成的数字映像；
图6用于示出在图5的生产***中的数字映像的第一应用情况下的信息流的图表；
图7用于示出在图5的生产***中的数字映像的第二应用情况下的信息流的图表；
图8用于示出在图5的生产***中的数字映像的第三应用情况下的信息流的图表。
具体实施方式
先看图1和图2。图1根据示意图示出在汽车安装玻璃中示例性的用于弯曲板的自动化的生产工艺。在生产工艺中，处理扁平的、二维的玻璃，其事先已被裁剪和预加工。得到的产品是所谓的单层安全玻璃，其具有在一定的边界条件的框架下能够自由设计的几何形状。为此，在生产***中在两个步骤中加工板。首先，板以在热作用下成形的方式通过挤压被弯曲，进而通过受控地冷却被预紧。图2根据示意图在从上方的俯视图中示出示例性的用于图1的自动化生产工艺的生产***。在图1的示意图中，生产工艺在时间上从左向右进行。
在这种情况下，首先通过加热段加热板2，因为在冷的状态中不可能使玻璃变形。在预热区12通过加热辐射3加热板2，在辊床4的上方和下方供应加热辐射，板1搁置在该辊床上，用于运输该板。在辊床4上，板1供应给弯曲区5。在弯曲区5内，从下方将热空气6吹向板1，由能够竖直移动的模具7接收该板。为了在模具的表面处产生负压，模具7设有用于板1的吸气设备。为了实现待生产的板2的期望的几何形状，特定地设计模具7的表面。通过使热玻璃适配于模具7的表面，已经实现板1的变形。现在，能够水平移动的热的挤压环8作为模具7的配合件行驶到模具7的下方。与模具7相反，挤压环8并不映射板1的完整的几何形状，而是仅提供用于板1的边缘的接触面。然后，使模具7下沉并且将板1以成形的方式挤压在模具7与挤压环8之间。在挤压工序之后，板1借助于在模具7的表面处产生的负压留在模具7处，直到挤压环8已返回并且能够水平移动的冷的预紧环9已就位，该预紧环事先位于在弯曲炉5旁边的预紧区10中。现在，消除负压并且在预紧环9上放下板1。在预紧环9上，板1从弯曲炉5中运输到预紧区10中并且利用冷空气流11来预紧和冷却。在预紧之后结束该工艺，并且能够取出板1。在图2中示意性地根据箭头示出三个中央元件——模具7、挤压环8和预紧环9——的线性运动。
在生产***1中，自动地供应板1，以及成品板被自动地取出并且移送给下游的生产步骤。在生产***1内的生产工艺的流程完全自动化地进行，其中，通过促动器（例如伺服马达）能够使模具7、挤压环8和预紧环9分别单轴地运动。模具7、挤压环8和预紧环9的通过促动器控制的运动过程对于盘1的运输和得到的几何形状而言是决定性的。除了用于使生产***1的这些中央元件运动的促动器之外，使用另外的促动器，以便有针对性地影响该工艺。例如，通过由促动器移动的活门控制热空气供应和冷空气供应，以及通过能够移动的门实现不同的炉区域的分隔。然而，对生产***1的模具7、挤压环8和预紧环9的轴线的控制是工艺确定的，因为其运动取决于彼此并且其在同一工作区域中运转（operieren）。例如，模具7必须下沉到挤压环8中，以便能够执行挤压步骤。因此，在位置方面或者在运动的时间顺序方面的小的偏差能够导致不期望的碰撞，这带来生产工艺的高昂的停止运转，除此之外，由于伺服马达的速度和力较高，也能够引起工具和生产***1本身的严重的损伤。对不同的轴线的控制，对于成功地进行生产工艺而言是重要的，然而，对不同的轴线的控制面向生产***1的中央元件的运动。
根据图1和图2示出的用于弯曲板的自动化的生产工艺包括唯一的模具以及挤压环和预紧环。这仅应示例性地理解，其中，显而易见的是，原则上能够使用多个模具，以便生产非常复杂的板几何形状。此外，对板的热预紧也是可选的。
通过中央的SPS实现工艺控制，该中央的SPS与生产***1的所有传感器连接并且在这个基础上求取用于不同的待操控的轴线的规定额定值。这在图3中示意性地示出。因此，SPS基于接收到的传感器数据规定用于相应的促动器的运动调节器。根据SPS的额定值，下级的马达调节器承担对促动器的调节。附加地，SPS控制非运动学上的工艺影响，例如炉温度和流入压力。操作者能够通过MMS访问SPS并且控制工艺流程，其中，为了这个目的，在MMS中输入特定的参数。
图4根据图表示出在例如在图2的生产***1中实施的、用于弯曲玻璃板的、自动化的生产工艺中的不同的信息流。人力操作者的作用是监控和参数化该生产工艺。为此，操作者可使用MMS，通过MMS能够启动或者停止生产工艺以及能够输入用于控制生产工艺的参数。示出了MMS的示例性的输入屏幕窗口，在该输入屏幕窗口中，能够手动地输入用于“预位置B”的参数值（在这里例如是200）和用于“挤压位置1”的另外的参数值（在这里例如是250）。参数传递给SPS，通过SPS对应地控制玻璃弯曲工艺，其中，SPS为此访问传感器数据。通过MMS能够使操作者了解由SPS提供的不同的工艺信息，这在这里未详细示出。在监视器上示出由相机拍摄的实际的工艺流程，这为操作者提供辅助的工艺信息。但是，操作者通常不直接在视觉上查看生产工艺，因为轴线运动绝大部分在封闭的弯曲区内发生。此外，通过相机的查看是有限的，因为这是高温环境，需要使用具有比较差的分辨率和视角的特定相机。由于***构造，通常需要至少四个视角，以便完整地再现工艺流程。操作者尤其监控该生产的***故障，例如板在***内的损耗，该损耗能够通过有误的热空气流入或者负压中断而引起。
工艺参数化对于正常地进行生产工艺而言是重要的。尤其是在为模具改装新的工具之后，需要使参数适配于已改变的工艺和新的工具几何形状。SPS的程序设计规定轴线的现有的运动位置和其基本的流程结构。现在，只有当发生深远的工艺改变时，例如当引进全新的运动步骤时，才改变程序设计。特定的运动步骤的具体的轴线位置值以及配属的速度和加速度是通过操作者进行参数化的对象。虽然，对于每个工具类型都存在参数规定值，但是，必要时这些参数规定值需要手动地适配于板的特性或者现存的条件。操作者将所有参数值手动地输入到MMS中，并且在操纵启动按钮之后才覆盖SPS的现有的参数化。然后，利用新的参数执行该工艺。
根据本发明，用于弯曲板的自动化的生产***设有自动化的生产工艺的数字映像，其辅助操作者。利用现有的IT基础设施，用以无缝地将数字映像的信息流包括在内。因此，将对数字映像的控制集成到MMS中。如开篇所示，数字映像是以程序技术的方式实现的、在运动学上的、对玻璃弯曲工艺的模拟。
这根据图5的示意图示出，其中，在与图4类似的示意图中示出包括数字映像在内的在玻璃生产工艺中的不同信息流。为了避免不必要的重复，仅阐述涉及数字映像的与图4的区别，在其他方面参考上述实施方式。
直接附接到SPS处的数字映像包括多个组成部分。中央的组成部分是玻璃生产工艺的3D运动学模拟，其通过在这里例如程序技术的（仿真的）SPS来控制。（模拟的）传感器数据能够发送给仿真的SPS。附接到3D运动学模拟处的是由通信服务器和数据库组成的组合，通过该组合实现与SPS的通信，用于真实的生产工艺。在这里，通信服务器例如以OPC UA服务器的形式构造。OCT UA是双向机器对机器通信协议，其被开发用于工艺自动化。细节对于本技术领域的技术人员来说是已知的并且对理解本发明来说不重要，因此，在这里无需更详细地进行探讨。具体而言，使用OPC UA能够在真实的生产工艺的SPS与3D运动学模拟之间传递当前的工艺数据。数据库存储进入到OPC UA服务器中的工艺数据流。因此，3D运动学模拟通过OPC UA服务器能够访问当前的和早前的工艺数据。仿真的SPS为真实的玻璃弯曲工艺实施SPS的原始的控制程序。除了相机图片之外，还在监视器上向操作者示出3D运动学模拟的可视化。
3D运动学模拟包括生产***的几何形状模型以及运动学模拟模型，待映射的生产工艺在该生产***中进行。3D运动学模拟映射通过促动器影响的生产***的工艺流程，其中，首要的状态参量是能够运动的***部件的位置变量。
下面，说明生产***1的玻璃弯曲工艺的集成的数字映像的不同应用情况。
根据图6的示意图示出第一应用情况，其中，在与图5类似的示意图中示出包括数字映像在内的在玻璃生产工艺中的不同信息流。这实质上是根据当前的传感器数据对自动化的生产工艺的模拟，该模拟与真实的生产工艺平行地进行。
从处在运行中的玻璃弯曲工艺到数字映像的信息流是单方的和自动的。传感器数据通过SPS和OPC UA服务器传送给3D运动学模拟并且同时在数据库中存档。存档在数据库中仅是可选的。在这个传感器数据流的基础上，只要操作者不触发别的控制指令，就在操作者不发挥作用的情况下自动地实施玻璃弯曲工艺的模拟。当前的工艺状态的映像连续地将模拟模型置于真正的工艺的状态中，从而使得尤其是生产***的主要组成部分的轴线的运动能够作为3D动画在监视器上示出。因此，能够解决由于高温环境而导致对工艺的查看差的问题。此外，必要时已经基于文本通过MMS显示的信息被生动地在3D动画中可视化。温度测量能够作为文本注释在弯曲区的正确的区域中示出，利用热空气和冷空气的吹气能够通过动画可视化并且设有附加的语境（例如当前的压力和温度）。信息的压缩和在3D动画中的可视化使得操作者能够更好地并且更快地概览工艺过程。
利用工艺分析的方法能够进一步地辅助这个功能。不持久地静态地确定可视化中的信息的选择，而是能够以匹配于当前的工艺状态的方式动态地分别显示最重要的信息。为此，将实际工艺数据配属于轴线的运动步骤，然后根据与额定值或者说平均值的偏差来区分优先次序。此外，来自于工艺数据的通过量数据能够被计算为新的参量。当MMS基于在SPS中的被编程的运动流程的持续时间显示静态的循环时间时，在3D运动学模拟环境中能够算出受到上游的生产步骤中的延迟影响的平均通过量。
利用当前的工艺数据流（实际传感器数据）也能够实现安全性检查。由于模拟模型映射***的几何形状状态并且——与SPS不同——具有关于当前装入的工具的尺寸的数据，因此，通过数字映像能够在工艺的正在进行的运行时求取轴线之间的间距。在3D动画中能够向操作者突出不超过极限值的间距。当偏差特别严重时，模拟也能够独立地干预工艺并且通过OPC UA服务器给SPS发送用于停止***的指令。
这同样适用于对负压的监控，在挤压之后，该负压将板保持在模具处。如果3D运动学模拟根据压力传感器的数据探测到负压的中断，则在出现故障时，能够在3D动画中示出并且冻结精确的***状态，从而使得能够向炉操作人员提供比通过相机进行有限的查看更好的决定基础，用以进行必需的工艺干预。
根据图7示出第二应用情况，其中，在与图5类似的示意图中又示出包括数字映像在内的在玻璃生产工艺中的不同信息流。在这种情况下，这实质上是在真的玻璃弯曲工艺中出现干扰之后的故障分析。
与图6的应用情况不同，在需要时手动地通过操作者触发故障分析。在通过MMS触发指令之后，这个指令被转达给3D运动学模拟。所述模拟请求在OPC UA服务器中的早前的传感器数据。这些传感器数据从数据库中读取，并且作为新的数据源用于3D运动学模拟。然后，模拟模型经历（durchlaufen）过去的工艺状态并且与利用当前的工艺数据类似地将其可视化。
在生产企业中，两个示例性的场景对于这个应用而言是特别重要的。首先，能够检查***故障，例如未计划的停止运行、炉内的玻璃损耗或者碰撞。根据该故障的时间戳，能够辨认有故障的循环并且能够为操作者进行可视化。将有故障的生产循环的工艺数据与数据库中的具有相同的参数化和工具装备的早前的无故障的循环的工艺数据进行比较，这能够突出异常的或者说偏离额定值的值。因此，通过对潜在的故障源进行辨认和可视化，数字映像帮助进行故障原因分析。负责人员能够直接在***处执行对故障程度和可能的维修需求进行第一评估，而无需附加的辅助器件。故障分析的第二使用场景涉及有故障的玻璃板。每个制成的板具有唯一的辨认码，其与早前的工艺数据一起存储在数据库中。因此，每个板能够配属于其单独的生产循环的数据映像。如果在玻璃弯曲工艺的下游的测量站越来越多 地确定与额定几何形状的偏差，则操作者能够根据板号码通过数字映像重新将这个板的生产可视化。与***故障的检查类似地，有故障的板的生产循环的3D动画包含来自于与具有相同配置的在先的循环的比较的附加的信息。这辅助操作者判定：是否需要进行参数调整和如何进行参数调整，或者有故障的***行为是否是几何形状偏差的原因。
根据图8示出第三应用情况，其中，同样地，在与图5类似的示意图中示出包括数字映像在内的在玻璃生产工艺中的不同信息流。在这种情况下，这实质上是对新参数的审查，尤其是用以避免***部件碰撞并且用以在此基础上对新参数进行自动优化。
对用于生产工艺的运行的新参数进行测试，是数字映像对操作者的重要辅助功能。由于参数改变的频率，以及即使仅输错一个参数也导致严重后果，因此，得到一种简单的并且可靠的用于无风险地预先审查改变的方法。为了使用这种方法，操作者优选将新的参数值输入到MMS的正常的输入屏幕窗口中，并且操纵例如新增加的开关面，以便触发模拟，而不是用新的值直接对真实的生产工艺的SPS进行参数化。参数通过SPS和OPC UA服务器传送给3D运动学模拟，该3D运动学模拟重新对仿真的SPS进行参数化。3D运动学模拟例如停止对当前的工艺数据的正在进行的处理，因此独立于正在进行的生产工艺。仿真的SPS实施控制程序，并且通过该控制程序的被读取的传感器值控制模拟模型的促动器。因此，模拟环境在操作者的新的参数化建议下利用原始的控制程序模拟工艺流程，并且在监视器上将工艺流程可视化。同时，该模拟算出新的参数配置的得到的循环时间和是否出现碰撞。因此，3D动画使得操作者能够在视觉上并且定性地验证新的工艺流程，包括可能出现的碰撞在内。关于循环时间和必要时涉及到碰撞的***组成部分的模拟结果例如也作为文本传递给MMS并且被显示。在审查循环结束时，操作者最终做出关于应用新的参数化的决定，该操作者能够利用按下按键来确认或者拒绝这个新的参数化。
与新的参数化的测试绝大部分类似地进行优选补充地实施的、自动的、对参数的优化。为了这个目的，操作者将参数组作为优化工序的基础输入到MMS中，该优化工序由数字映像处理。不执行一个模拟经历（Simulationsdurchlauf），而是执行多个经历（Durchläufe)，其优选省去3D动画，用以节省时间。在经历之间，根据例如用于循环时间最小化的优化算法逐步地调整参数。具有最小的、然而始终仍正常地并且无碰撞地进行的循环时间的参数配置被可视化，并且在MMS的输入屏幕窗口中示出配属的参数。在将参数化建议应用到真实的工艺上之前，操作者需要最终确认这个参数化建议。
优选地，在减小实际传感器数据与额定传感器数据的偏差方面，自动优化参数，由此能够避免碰撞的危险。
由上可知，本发明提供一种用于玻璃弯曲的新型的自动化的生产工艺以及一种具有自动化的生产工艺的数字映像的生产***，其中，能够可靠地并且安全地避免由于故障导致***部件发生碰撞。此外，能够在避免碰撞和周期方面优化工艺参数。
附图标记列表
1 生产***
2 板
3 加热辐射
4 辊床
5 弯曲区
6 热空气
7 模具
8 挤压环
9 预紧环
10 预紧区
11 冷空气流
12 预热区。

Claims (12)

1.用于弯曲板的自动化的生产工艺，在所述生产工艺中，借助于能够运动的***部件能够加工板，其中，所述能够运动的***部件能够基于能够手动输入的参数值通过可编程逻辑控制装置控制，其中，所述可编程逻辑控制装置能够将控制信号输出给所述能够运动的***部件的促动器并且能够接收用于检测所述促动器的实际状态的传感器的传感器信号，其中，
- 手动输入的、用于控制所述能够运动的***部件的参数值不仅被传送给用于控制所述促动器的可编程逻辑控制装置，还被传送给所述自动化的生产工艺的数字映像，
- 所述数字映像基于所述参数值求取模拟的额定传感器数据，
- 所述数字映像接收实际传感器数据并且求取所述实际传感器数据与用于每个传感器的额定传感器数据的偏差，其中，当所述实际传感器数据与用于传感器的额定传感器数据的偏差超过能够规定的值时，在监视器上输出信息和/或中断所述生产工艺。
2.根据权利要求1所述的用于弯曲板的自动化的生产工艺，在所述生产工艺中，通过所述自动化的生产工艺的数字映像如此改变所述参数值，使得所述实际传感器数据与用于传感器的额定传感器数据的偏差不超过所述能够规定的值。
3.根据权利要求1或者2所述的用于弯曲板的自动化的生产工艺，在所述生产工艺中，通过所述自动化的生产工艺的数字映像根据优化算法基于所述实际传感器数据和/或所述模拟的额定传感器数据在能够选择的工艺性能方面优化所述参数值。
4.根据权利要求3所述的用于弯曲板的自动化的生产工艺，在所述生产工艺中，在加工板时，在周期方面优化所述参数值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于弯曲板的自动化的生产工艺，在所述生产工艺中，在至少一个监视器上示出所述能够运动的***部件的基于所述参数值的、模拟的运动流程。
6.根据权利要求5所述的用于弯曲板的自动化的生产工艺，在所述生产工艺中，在所述至少一个监视器上在放大示意图中和/或在不同的视角中示出所述能够运动的***部件的模拟的运动流程。
7.根据权利要求5或者6所述的用于弯曲板的自动化的生产工艺，在所述生产工艺中，在所述至少一个监视器上在从外部不可及的视角中示出所述能够运动的***部件的模拟的运动流程。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的用于弯曲板的自动化的生产工艺，在所述生产工艺中，在时间延迟之后在所述至少一个监视器上示出所述能够运动的***部件的模拟的运动流程。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的用于弯曲板的自动化的生产工艺，在所述生产工艺中，在所述至少一个监视器上示出除了所述能够运动的***部件的运动流程的示意图以外的至少一个信息，所述信息涉及所述工艺流程。
10.根据权利要求9所述的用于弯曲板的自动化的生产工艺，在所述生产工艺中，在所述至少一个监视器上示出能够运动的***部件的至少一个位移时间图表。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的用于弯曲板的自动化的生产工艺，在所述生产工艺中，存储接收到的实际传感器数据。
12.用于弯曲板的自动化的生产***，其用于执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法，所述生产***具有用于加工板的能够运动的***部件，其中，所述能够运动的***部件能够基于能够手动输入的参数值通过可编程逻辑控制装置控制，其中，所述可编程逻辑控制装置能够将控制信号输出给所述能够运动的***部件的促动器并且能够接收用于检测所述促动器的实际状态的传感器的传感器信号，所述生产***具有所述自动化的生产工艺的数字映像并且在程序技术上如此设置所述生产***，使得手动输入的、用于控制所述能够运动的***部件的参数值不仅被传送给用于控制所述促动器的可编程逻辑控制装置，还被传送给所述自动化的生产工艺的数字映像，所述数字映像基于所述参数值求取模拟的额定传感器数据，所述数字映像接收实际传感器数据并且求取所述实际传感器数据与用于每个传感器的额定传感器数据的偏差，其中，当所述实际传感器数据与用于传感器的额定传感器数据的偏差超过能够规定的值时，在监视器上输出信息和/或中断所述生产工艺。
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