CN1340468A - 自动平板玻璃分离器 - Google Patents

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Abstract

提供的设备和方法用于将易碎材料片(11)从本材料的移动带(13)上分离,而不会发生在新形成的带条的前沿和新形成的料片的后沿之间的接触。该设备包括料片啮合部件(15)、传送装置(29)和连接部件(31),它们一起确保一旦分离发生,料片(11)和带条(13)不会互相接触。以这种方式,可减少边缘碎裂和因而导致分离了的料片上的表面缺陷。

Description

自动平板玻璃分离器
技术领域
本发明涉及玻璃的制造，特别是涉及将玻璃片从移动的玻璃带条上分离的问题，不致因边缘接触而过多产生玻璃碎片和引起破损。
更广泛地说，本发明涉及将任何易碎的材料片从移动的材料带条上分离的问题。然而，为了便于表达，下面的讨论是以玻璃制造为依据，应该理解的是所附的权利要求中定义的本发明并非局限于此，除非权利要求中规定易碎材料是玻璃。
背景技术
诸如液晶显示器和类似装置的制造中用作基片的专用玻璃要求达到有关表面缺陷的标准。这些缺陷的一个来源便是在将玻璃片从移动的玻璃带条上分离的过程中产生的玻璃碎片。
在过去，要使用下述步骤来人工完成这种分离。首先，使用自动移动的划线器或移动的铁砧部件在玻璃带条上形成一条分离线(刻痕)。然后，操作员在刻痕下的玻璃上安上真空吸盘阵列，并在玻璃上施加一弯曲力矩以使其在刻痕处折断，从而形成期望的玻璃片。此折断在移动带条上产生了一个新形成的前沿，并在玻璃片上产生了一个新形成的后沿。
为了避免损坏这些新形成的边，操作员要尽快将料片移离接踵而来的带条的前沿。很明显，这事不容易办到，由于每次将玻璃片从移动带条上分离时，很难在玻璃片上施加等同的弯曲力矩。在分离时，不同的弯曲力矩导致了玻璃片趋向不同的方向，使避免边缘接触更为困难。不同的弯曲力矩也影响到折断特征或折断质量，但和边缘接触无关。而且，即使有同样的弯曲力矩，每片单独的玻璃能以不同的角度分离，使避免边缘接触更难达到。
结果，只有具有很高技巧和训练的操作员能够完成玻璃片分离的过程，并且即使有这样的操作员，边缘接触和折断特征的变化仍会发生，导致不合格的玻璃片。
发明内容
考虑到前述内容，本发明的一个目标是在将易碎材料片从移动的材料带条上分离的过程中，提供克服边缘接触问题的方法和设备。提供在易碎材料片上施加重复的、一致的弯曲力矩，将料片从移动的材料带条上分离的方法和设备，也是本发明的一个目标。
为了完成这些和其它目标，本发明根据某一方面提供了沿分离线47将易碎材料片11从移动的材料带条13上分离的设备，所述料片和带条具有宽度W，所述分离时的料片具有长度L，所述的带条的运动可由矢量
Figure A0112497100051
来描述，所述设备包含：
(a)易碎材料片啮合部件15，适于将待分离的易碎材料片在其长度L和宽度W所限定的区域内可释放地啮合移动；
(b)传送装置29，适于将易碎材料片啮合部件与移动的带条相啮合，并将该部件绕一与分离线基本同心的轴旋转，所述旋转将料片从带条上分离；以及
(c)连接部件31，用于连接料片啮合部件和传送装置，以使料片啮合部件在料片从移动的带条上分离时随同传送装置移动，以使一旦分离发生，料片和带条不会互相接触。
根据其它方面，本发明提供了将易碎材料片11沿分离线47从移动的材料带条13上分离的方法，所述的料片和带条具有宽度W，所述分离时的料片具有长度L，所述带条的运动可由矢量
Figure A0112497100052
来描述，所述方法包含：
(a)在待分离的易碎材料片的长度L和宽度W所限定的区域内可释放地与移动的带条13啮合；
(b)将待分离的料片绕一与分离线基本同心的轴旋转，所述旋转使料片从带条上分离；以及
(c)相对于移动带条，移动分离了的易碎材料片既可以被动地使用重力作为动力(也是唯一的动力)，也可以主动地使用液压力、机械弹力、气动力和真空力中的至少一种，可单独地或是与重力相结合作为动力，使得一旦分离发生，料片和带条不会互相接触。
图1说明了本发明的操作原理。如图所示，料片啮合部件15已和易碎材料的移动带条13结合起来。如箭头51所示，在图示瞬间料片啮合部件和易碎材料带都以基本相同的速度朝着基本相同的方向移动，也就是说，它们都有基本相同的速度矢量。图中也示出了在易碎材料上形成的一道刻痕47和在适当的位置上有一个障碍物49，使得弯曲力矩能被施加在刻痕周围。刻痕或分离线基本上垂直于矢量
Figure A0112497100061
，并限定了待分离的料片的长度L。这可由下面讨论的这类刻划部件21或本技术中已知的其它刻划部件来完成。
根据本发明，箭头53和55所代表的力使得(1)料片得以从带条上分离，并且(2)一旦分离完成，料片立刻被移离带条。
特别是，箭头53代表了通过料片啮合部件施加在料片上的弯曲力矩并使料片在刻痕处从带条上分离。如从图1所见，通过绕刻痕47旋转料片啮合部件来施加这种弯曲力矩。通过这种方式，一种纯粹的弯曲力矩被施加在刻痕上，使其展开并贯穿带条。如同下面详细讨论的，传送装置29通过连接部件31的作用来产生这种旋转(见图4-5)。
箭头55代表了一个将分离了的料片移离仍在前进的带条的力。这种力可以是主动力、被动力，或是主动力和被动力的结合。图1示出了***处在水平方向上的力需要是主动力，例如液压力、机械弹力、气动力、真空力或是类似的力。如果***处在垂直方向上，料片能够在引力的作用下被动地移离带条。
力55通过料片啮合部件15、传送装置29和连接部件31(例如见图5和12)的合作施加在分离了的料片上。对于主动的***，连接部件允许主动力在料片啮合部件与分离的料片结合件和传送装置之间产生相对运动。这样的主动力发源于力的发生器，例如一个安装在连接部件、传送装置和/或一些设备的其它部件或它的外壳上的气缸。在使用重力作为主动力的被动***的情况下，连接部件允许料片啮合部件和分离的料片结合件经历一次相对于传送装置的受控的“跌落”，使得料片下落并从移动带条上离开。
应当注意的是，通过弯曲力矩53的施加，料片将绕刻痕47发生一些旋转，并且当力55完成了其将料片移离移动带条前沿的作用时，它因此不再与速度矢量51平行。例如，对于一种典型的具有大约0.7毫米厚度的液晶显示玻璃，刻痕穿透了带条厚度的10％或略少一些，分离通常发生在大于0°小于大约10°的角度里。然而，所需的力55是在矢量51的方向上的一分力，而不是平行于矢量51的力。一旦分离发生时该分力足以将料片移离带条的前沿。
本发明的附加特征和优点在下面的详细叙述中阐明，其中的一部分对精于本技术的人将从该说明中容易地明白，或从本发明的实践中认识到。
应当理解的是，前面的概论和接下来的详细叙述都仅作本发明的示范，并企图提供一个概貌或框架用以理解本发明所述的本质和特征。附图便于对本发明更深入的理解并构成本说明书的一部分。附图图示了本发明的各种实施例，并与说明一起用于解释本发明的原理和操作。附图并非旨在表示所示元件的大小或相对比例。
附图说明
图1显示了本发明的操作原理的示意图。
图2-11显示了根据本发明将料片从移动带条上分离的一套示意图。
图12显示了本发明的连接部件的组件示意图。
图13显示了本发明的料片啮合部件的组件示意图。
附图中使用的标记符号代表下列组件：
11  分离了的料片
13  移动的带条
15  料片啮合部件
17  框架
19  薄片啮合元件
21  刻划部件
23  铁砧
25  划线器
27  用于划线器的传送装置
29  传送装置
31  连接部件
33  连接元件
35  连接元件
37  线性轴承部件
37a 线性轴承
37b 线性支撑轨
39  复位部件
41  产生带条13的生产线
43  料片传送***
45  料片夹持器
47  分离线
49  障碍物
51  代表矢量 的箭头
53  代表用来将刻划的料片从移动带条上分离的弯曲力矩的箭头
55  代表将分离了的料片移离移动的带条的动力的箭头
57  代表传送装置线性运动的箭头
59  代表传送装置旋转运动的箭头
具体实施方式
如上所述，本发明涉及将玻璃片从移动的玻璃带上分离而不允许带条上新形成的前沿与玻璃片上新形成的后沿接触。本发明还涉及在易碎材料片上施加重复的、一致的弯曲力矩使得从带条分离的料片的折断特征变化最小。
图2-11示出了根据本发明形成这样的料片的典型步骤的顺序。在各插图中，标号41代表了一条玻璃生产线，比如一条制造液晶显示器玻璃的溢流下拉式生产线。标号43代表了料片传送***，它包括料片夹持器45，用以将分离了的料片移到生产过程的下一阶段，例如到磨边台、检查台等。
图2示出了从玻璃带13刚开始进入包含了铁砧23、划线器25、刻划传送装置27的刻划部件21的整个***。如常规方式，刻划部件用移动划线器或移动铁砧的形式更为可取。尽管如果需要的话，可以使用其它类型的刻划***，例如激光装置***。
图3示出了带条13行进超越刻划部件并进入料片啮合部件15区域的进一步过程。料片啮合部件包括了装有料片啮合元件19的框架17。图13示出了框架17的较佳形式。如图所示，四个料片啮合元件19部署在框架的四个角上，框架的宽度W′和长度L′小于料片11的宽度W和长度L。料片啮合元件19最好用软真空吸盘，尽管需要的话，可以使用其它啮合玻璃薄片的设备例如夹钳。需要时可以使用比四个多一些或少一些的料片啮合元件。
传送装置29通过连接部件31来运送料片啮合部件15。传送装置29可以是工业机器人和/或固定的自动装置，以便为料片啮合部件和连接部件(见图12中的箭头57和59)提供线性和旋转运动。如同上面所讨论的，图2-11基于重力的被动的实施例，连接部件31起到下述的重要作用：即允许料片啮合部件和分离的料片结合件经历一次相对于传送装置的受控的“跌落”，使分离后的带条13产生完美的前沿。
图12示意地说明了连接部件31的较佳结构。如图所示，该部件包括装在框架17上的连接元件33和装在传送装置29上的连接元件35。该两连接元件通过一线性轴承部件或单元37连接在一起，该单元包括一对线性轴承37a和一对相应的线性支撑轨或导轨37b。其中之一都在图12中示意地显示了。
线性轴承部件将框架17的运动限制在由线性轨37b所限定的轴心范围之内，所述轴心基本上垂直于刻痕47。由于线性轴承部件随传送装置29旋转，在料片分离时，轴承部件沿着料片的角度自动准备移动，而不管料片间角度的变化。在本发明的实践中当然还能使用其它构造以产生期望的框架17运动，包括上面讨论的与图1相联系的主动***。通常此种构造还将是线性导轨或线性轴类型的，尽管需要的话还可使用能产生例如沿弧形运动等其它类型运动的机械连接装置。
图12还显示了复位部件39，用于移动线性轴承37a沿线性轨37b从一个较低的位置(第二位置)移到一个较高的位置(第一位置)。复位部件可以是一个气缸。如果需要的话，当然可以使用其它沿线性轨37b移动线性轴承37a的方法，例如液压驱动***、用电机驱动机械连接装置等类似***。除重置料片啮合部件的位置以外，复位部件还能限制料片啮合部件和分离了的玻璃片结合件向下移动。在实践中，发现大约半英寸至一英寸(15-25毫米)的可控制的“跌落”足以避免边缘接触的问题。
如果要求是主动的分离，复位部件能够拉动连接元件33，而不是单纯地允许该元件在引力作用下跌落。例如，如果只要求被动的分离并且气压缸被用作复位部件，那么一旦料片啮合部件和玻璃片啮合，只要释放汽缸中的压力就行。另一方面，如果要求是全部的或者部分的主动分离，就不是仅仅释放汽缸中的压力，可将汽缸抽成真空，使得一旦分离发生，就能主动地将料片拉离带条。
复位部件典型地包括接近开关或类似装置，用于向整个控制***(图中未显示)提供有关料片啮合部件位置的信息。尤其是，有关料片啮合部件15相对于传送装置29向下移动的信息能被作为停止传送装置旋转的信号来使用，因为这样的向下运动表示料片已从带条上分离。
回到图2-11的序列中，图4示出了划线器25在玻璃带13上形成分离线47的情况。同样如此图所示，料片啮合元件19已同带条相啮合。此啮合可以发生在带条被刻线之前或之后。为了完成这种啮合，要将料片啮合元件相对于带条有一结实的布局，并结合使用充分柔软的啮合元件，例如柔软的真空吸盘，这就不会引起带条不适当的运动。
如果啮合在刻痕之后完成，啮合时不该产生绕刻线的弯曲力矩，否则将使玻璃片过早地与带条相分离。也就是说，需要保持玻璃的平面来完成啮合。控制处在最高位的玻璃片啮合元件和刻痕之间的距离可使啮合时减少弯曲力矩。在实践中发现，150毫米的距离可以成功地工作于0.7和1.1毫米的液晶显示器玻璃。如果需要的话，当然也可以使用其它的距离。
对于一个完全被动的***，无论料片啮合部件15是在刻痕之前还是之后与料片相啮合，在施加将料片与带条相分离的弯曲力矩前，须先将啮合部件附于料片上。只要玻璃的平面能保持下来，即使是已有刻痕的带条13也能够支撑实质的重量。只有在刻痕展开并通过带条施加弯曲力矩，因而在玻璃上形成张力/压力梯度时，带条才失去其强度。
图5显示了弯曲力矩的施加。如图所示，弯曲力矩被施加在薄片背面一边(未刻划的一边)，利用铁砧23作为障碍物，围绕它进行旋转。紧接着料片的分离，线性轴承37a沿着线性轨37b(见图12)向下滑动，从而自动地将新分离的玻璃片的后沿移离不断移动着的带条13的前沿。这样，本发明达到了期望的减少边缘损坏。
图6-9显示了分离了的料片从图5中的分离点到料片传送***43的料片夹持器45的啮合料片处的运动。如上面所讨论的，料片传送***43用于将分离了的料片移动到玻璃制造设施中的其它加工台。带条13的连续向前运动和刻划部件21的复位也如图6-9所示。
图10和11示出了加工循环中的最后一步，也就是，传送装置29和连接它的料片啮合部件15和连接部件31返回到邻近带条13的位置。此后，重复着每块料片可靠地与带条13分离并被送到料片传送***43，而在带的边缘和玻璃片的边缘之间没有有害的接触的过程。
尽管叙述并图示了本发明的具体实施例，精于本技术的人员很清楚可以在不背离本发明的精神和范围内进行修改和变换。后面的权利要求旨在覆盖在此已阐述的具体实施例及其修改、变换和等同物。

Claims (19)

1.一种将易碎材料片沿分离线从移动的材料带条上分离的设备，所述的料片和带条具有宽度W，所述料片在分离时具有长度L，所述带条的运动可由矢量 来描述，所述设备包含：
(a)料片啮合部件，适于在待分离料片的长度L和宽度W所限定的区域内与移动着的带条可释放地啮合；
(b)传送装置，适于使料片啮合部件与移动的带条相啮合，并使该啮合部件围绕一基本上和分离线同心的轴心旋转，所述旋转将料片从带条上分离；以及
(c)连接部件，用于连接料片啮合部件和传送装置，以使料片啮合部件在料片从移动的带条上分离时相对于传送装置移动，以便一旦分离发生，料片和带条不会互相接触。
2.按照权利要求1的设备，其特征在于：料片啮合部件包含多个真空吸盘。
3.按照权利要求1的设备，其特征在于：传送装置包含工业机器人。
4.按照权利要求1的设备，其特征在于：在料片分离时，料片啮合部件在重力作用下相对于传送装置移动。
5.按照权利要求4的设备，其特征在于：矢量
Figure A0112497100022
基本上是垂直的。
6.按照权利要求1的设备，其特征在于：在料片分离时，料片啮合部件根据所施加的作用力相对于传送装置移动。
7.按照权利要求1的设备，其特征在于：在料片分离时，料片啮合部件根据所施加的作用力并在重力作用下相对于传送装置移动。
8.按照权利要求1的设备，其特征在于：
(a)在料片分离时，料片啮合部件从第一个位置移动到第二个位置；以及
(b)所述设备包含使料片啮合部件返回第一个位置的复位部件。
9.按照权利要求8的设备，其特征在于：复位部件是气动的。
10.按照权利要求1的设备，其特征在于：易碎的材料是玻璃。
11.将一片易碎的材料沿分离线从移动的材料带条上分离的方法，所述料片和带条具有宽度W，所述分离时的料片具有长度L，所述带条的运动可由矢量 来描述，所述方法包含：
(a)在由待分离料片的长度L和宽度W所限定的区域内与移动着的带条可释放地啮合；
(b)使待分离料片围绕一基本上与分离线同心的轴心旋转，所述旋转使料片与带条相分离；以及
(c)相对于移动带条，利用重力作为动力被动地移动分离了的料片，以便一旦分离发生，料片和带条不会互相接触。
12.按照权利要求11的方法，其特征在于：
Figure A0112497100031
基本上是垂直的。
13.按照权利要求11的方法，其特征在于：可释放的啮合是真空啮合。
14.按照权利要求11的方法，其特征在于：易碎的材料是玻璃。
15.一种使易碎材料片沿分离线从移动的材料带条上分离的方法，所述料片和带条具有宽度W，所述分离时的料片具有长度L，所述带条的运动可由矢量
Figure A0112497100032
来描述，所述方法包含：
(a)在由待分离薄片的长度L和宽度W所限定的区域内与移动着的带条可释放地啮合；
(b)使待分离的料片绕一与分离线同心的轴旋转，所述旋转使料片从带条上分离；以及
(c)相对于移动着的带条，移动分离了的料片，以使一旦分离发生，料片和带条不会互相接触，所述运动利用液压力、机械弹力、气动力和真空力中的至少一种作为运动力。
16.按照权利要求15的方法，其特征在于：运动力的一部分应归于重力。
17.按照权利要求16的方法，其特征在于：
Figure A0112497100033
基本是垂直的。
18.按照权利要求15的方法，其特征在于：可释放的啮合是真空啮合。
19.按照权利要求15的方法，其特征在于：易碎的材料是玻璃。
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