DE102008027050A1 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Kanten - Schleifen von Glasplatten unter Reinraumbedingungen - Google Patents

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Kanten-Schleifen von Glasplatten unter Reinraumbedingungen, mit den folgenden Merkmalen: a) ein Mehrachs-Roboter (2) trägt an seinem Greifarm einen Saugrahmen (9) mit einer Mehrzahl von Saugeinheiten (10) zur Aufnahme einer Glasplatte (11), b) im nutzbaren Schwenkbereich des Greifarms des Roboters (2) ist eine Schleifeinheit (1) mit mindestens einer ortsfest gelagerten drehbaren Schleifscheibe (13) installiert, c) das beim Betrieb der Schleifeinheit (1) anfallende Schleifgut wird von einer Absauganlage abgesaugt, d) der Abnutzungsgrad und der Zustand der Schleifscheibe (13) werden von einer Kalibriereinrichtung in Verbindung mit einer Detektiereinrichtung (18) überwacht, und Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens.

Description

• Moderne Glasfassaden sind vielfach nicht nur ein Funktionselement eines Baukörpers sondern dienen zunehmend auch zur solaren Stromerzeugung. Maßgeschneiderte Solarmodule ermöglichen die passgenaue Integration in Bauwerksraster und Profile. Semitransparente Solarzellen aber auch opake Solarzellen mit transparenten Bereichen lassen Photovoltaik-Verglasungen lichtdurchflutet erscheinen. Die Solarzellen übernehmen dabei häufig den gewünschten Effekt des Sonnen- und Blendschutzes.
• Die Herstellung von solchen Photovoltaik-Anlagen erfordert Arbeitsbedingungen wie sie vor allem bei der Herstellung von Halbleitern und integrierten elektronischen Schaltungen üblich sind. Diese so genannten Reinraum-Bedingungen machen bei der Herstellung von Photovoltaik-Anlagen auch zusätzlich die Handhabung flächenmäßig großer stoßempfindlicher Glasplatten erforderlich.
• Zur sicheren Handhabung solcher Glasplatten ist es erforderlich die beim Abbrechen der benötigten Formate entstehenden scharfen Kanten zu beseitigen und diese Kanten abzuschleifen.
• Zu diesem Zweck ist aus der DD 129751 PS eine Vakuumspannvorrichtung für Maschinen zur Randbearbeitung von Glasplatten bekannt geworden.
• Dieser Spannvorrichtung liegt die Aufgabe zugrunde, den Zeit- und Arbeitsaufwand beim Spannen und Lösen der Glasplatten durch eine entsprechende Vakuumsteuerung zu reduzieren.
• Zur Lösung dieser Aufgabe ist in dieser Druckschrift eine Vakuumspannvorrichtung für Maschinen zum Schleifen und Polieren der Kanten an runden und ovalen Glasplatten beschrieben, die dadurch gekennzeichnet ist, dass mit der Vakuumspanneinrichtung eine Pressluftversorgungsvorrichtung verbunden ist, die durch eine mit einem Absperrventil versehene Leitung über eine Vakuumleitung mit einem Spannteller und über eine, ein nur kurzzeitig öffnendes Absperrventil enthaltende, Leitung mit einem die Vakuumleitung sperrenden Magnetventil verbindbar ist. Zudem ist an die Vakuumleitung ein Kontaktmanometer angeschlossen, das bei Erreichen eines Mindestunterdrucks eine Folgesteuerung auslöst.
• Außer der Maßnahme zum Zweck der Randbearbeitung von Glasplatten eine Vakuumsteuerung zum Spannen und Lösen einer Glasplatte zu verwenden, ist dieser Druckschrift keine Anregung zum automatischen Kanten-Schleifen von Glasplatten zu entnehmen.
• Aus der DE 85 03 914 U1 ist ferner eine Kantenschleifmaschine bekannt, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine Kantenschleifmaschine so zu gestalten, dass bei dem Einsatz von profilierten Umfangsschleifscheiben die Einstellung des notwendigen Arbeitsabstandes der Umfangsschleifscheiben-Aggregate zueinander schnell, problemlos und sicher einstellbar ist.
• Dies wird im Wesentlichen dadurch erreicht, dass der Abstand der Umfangsschleifscheiben-Aggregate zueinander durch in den Verschiebeweg der Umfangsschleifscheiben-Aggregate bewegbare Endanschläge fixiert ist, und dass jedem Umfangsschleifscheiben-Aggregat mehrere Endanschläge zugeordnet sind, von denen jeweils einer im Verschiebeweg des Umfangsschleifscheiben-Aggregates liegt.
• Diese Konstruktion bietet den Vorteil, dass bei einer notwendigen Abstandsveränderung der Umfangsschleifscheiben-Aggregate zueinander keinerlei Geschick oder besondere Sorgfalt erforderlich sind, da lediglich ein vorgegebener Endanschlag bewegt werden muss um die entsprechenden Umfangsschleifscheiben-Aggregate in die gewünschte Stellung zu bringen.
• Dies bedeutet zwar eine Arbeitserleichterung, aber gibt keinen Hinweis auf eine Anlage zum automatischen Kantenschleifen von Glasplatten.
• Des Weiteren ist aus der DE 32 31 895 A1 eine Maschine zum Abfasen von Kanten plattenförmiger Werkstücke, insbesondere Glasscheiben, bekannt, bei der mittels einer Schleifscheibenanordnung wenigstens eine Kante des Werkstücks während einer Relativbewegung zwischen Werkstück und Schleifscheibenanordnung abgeschliffen wiird.
• Bei dieser Maschine soll die Qualität der abgefasten Kanten dahingehend verbessert werden, dass die bei Maschinen des Standes der Technik stark in Erscheinung tretenden Schleifspuren verringert werden.
• Zu diesem Zweck ist in der DE 32 31 895 A1 vorgesehen, dass die Schleifscheibenanordnung wenigstens eine, zum gleichzeitigen Schleifen zweier benachbarter Kanten vorzugsweise zwei Umfangsschleifscheiben aufweist, deren Drehachsen beim Schleifen im Wesentlichen parallel zu den zu schleifenden Kanten angeordnet sind.
• Auch diese Maschine eignet sich nicht zum automatischen Kantenschleifen von Glasplatten.
• Auch die speziellen Anforderungen für Anlagen zum Kantenschleifen von Glasplatten in Reinräumen sind im Stand der Technik nicht berücksichtigt.
• Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, bzw. eine Vorrichtung anzugeben, die das automatische Kantenschleifen von Glasplatten unter Reinraumbedingungen kostengünstig, schnell und sicher ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, bzw. einem entsprechenden Verfahren nach Anspruch 7 gelöst.
• Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher beschrieben.
• Es zeigen im Einzelnen:
• 1 eine perspektivische Darstellung der Gesamtvorrichtung beim Einsatz im Bereich einer Fertigungslinie
• 2 eine perspektivische Darstellung des Saugrahmens
• 3 eine perspektivische Darstellung der Gesamtvorrichtung beim Einsatz außerhalb einer Fertigungslinie
• 4 eine Schnittzeichnung durch die Absauganlage
• 5 eine Schnittzeichnung durch das Gehäuse der Absauganlage
• In der 1 wird eine Darstellung der Gesamtvorrichtung aus der Vogel-Perspektive beim Einsatz in einer Fertigungslinie gezeigt.
• Die Fertigungslinie wird hierbei durch den linken und den rechten Teil eines Rollenförderers (8) dargestellt. Auf dem linken Teil des Rollenförderers (8) ist eine aufliegende Glasplatte (11) skizziert. Desgleichen ist in diesem Bereich anstelle des linken Teils des Rollenförderers (8) ein Aufnahmestapel (12), bestehend aus mehreren aufeinander liegenden Glasplatten (11) gezeigt. Auf diese Weise soll demonstriert werden, dass als Zulieferungs-Medium sowohl eine Fertigungslinie in der Form eines Rollenförderers gewählt werden kann als auch die Möglichkeit der Entnahme der zu bearbeitenden Glasplatten (11) von einem Aufnahmestapel gegeben ist.
• Am Beispiel der 1 ist der Grundrahmen (1), der die wesentlichen Teile der erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung trägt, in den Verlauf einer Fertigungslinie eingefügt.
• Der Arm des im Hintergrund dargestellten Mehrachs-Roboters (2) ist an seinem Ende mit einem rechteckig gestalteten Saugrahmen (9) bestückt, der jeweils an den Enden seiner beiden Querseiten und in der Mitte der beiden Längsseiten mit einer quadratisch geformten Saugeinheit (10) versehen ist.
• Eine derartige Saugeinheit (10) ist durch ihre Form der eckigen Struktur einer Glasplatte angepasst. Sie ist kompakt und sehr saugstark. Die zum Ansaugen einer aufzunehmenden Glasplatte (11) notwendige Anlage zur Erzeugung, Steuerung und Verteilung der Saugluft ist in den gezeigten Figuren nicht dargestellt. Die für diesen Vorgang benötigten Saugleitungen folgen allen denkbaren Bewegungen des Arms des Roboters (2), ihre Ausführung ist dem Fachmann geläufig.
• Auf dem Grundrahmen (1) der Schleifeinheit ist der Antrieb (3) der Schleifeinheit mit dem angeschlossenen Getriebe (5) zu erkennen. Die quer zur Fertigungslinie verlaufende, an das Getriebe angeschlossene, Schleifscheibenspindel (4) mündet in das Gehäuse (6) der Absaugeinrichtung.
• Der Positionssensor (7) ist in der 1 an der Spitze des stilisiert gezeichneten Kegels angebracht. Seine Höhenlage ist identisch mit der Oberkante der Schleifscheibe (13). Die Schleifscheibe (13) ist in der 1 in dem Gehäuse (6) für die Absaugvorrichtung untergebracht und deshalb hier nicht zu erkennen. Für nähere Einzelheiten wird auf die 4 und die 5 verwiesen.
• Der Positionssensor (7) ermittelt im Wesentlichen die Höhenlage einer von der Schleifscheibe (13) zu schleifenden, von dem Roboter (2) horizontal gehaltenen, Kante einer zu bearbeitenden Glasplatte (11). Die Befestigungsweise des Positionssensors (7) ist hierbei nicht wesentlich, er muss lediglich im Bereich einer zu bearbeitenden Glaskante fixiert sein. Die Anforderungen an die Positioniergenauigkeit und Schnelligkeit der Armbewegungen des Roboters (2) sind relativ hoch. Dies gilt besonders für den Fall, dass der Roboter seine Sollposition mit der Glasplatte (11) ohne eine Korrektur anfahren muss.
• Zur Erhöhung der Positioniergenauigkeit einer Glasplatte (11) und/oder zur Erhöhung der Schnelligkeit der Positionierung werden in einer bevorzugten Ausbauform weitere Positionssensoren (7) zur Ermittlung ihrer exakten Lage eingesetzt. Dies kann auch für den Fall vorgesehen sein, dass zur Bearbeitung größerer Glasplatten (11) am Roboter (2) größere Saugrahmen (9) angebracht werden, als der dargestellte.
• In der 2 ist ein Saugrahmen (9), zu Ausstellungszwecken mit dem Firmenemblem versehen, und sechs an der Unterseite installierten Saugeinheiten (10) gezeigt. Das Material des Saugrahmens (9) ist biegesteif und relativ leicht gestaltet. In einer bevorzugten Ausführungsform kann als Material für den Saugrahmen (9) Kevlar verwendet werden. Die für den Betrieb der Saugeinheiten (10) benötigten Leitungen zur Zuführung und Verteilung des Unterdrucks, sowie dessen Erzeugung und Leitung über den Arm des Roboters (2) sind nicht dargestellt.
• In der 3 wird eine Darstellung der Gesamtvorrichtung aus einer normalen Perspektive beim Einsatz außerhalb einer Fertigungslinie gezeigt. Besonders ist hierbei die stilisierte Halterung eines Positionssensors (7) zu erkennen. Die gezeigte Glasplatte (11) ist in der Position der Bearbeitung durch die Schleifscheibe dargestellt.
• In der 4 ist eine Schnittzeichnung durch die Absaugeinrichtung zu sehen. In der Mitte sind mit einem Plus die Zentralachsen der Schleifspindel (4) und der von dieser angetriebenen Schleifscheibe (13) gekennzeichnet. Diese werden konzentrisch von dem Hauptabsaugkanal (14) umrahmt der zu einer, nicht dargestellten, Absaugeinrichtung führt.
• In der Mitte des Hauptabsaugkanals (14) verläuft die unter Druck stehende Zuführung einer Schleifemulsion, stromauf gegenüber der abgesaugten Abluft, durch den Kanal (15). Dieser endet direkt im Bereich der Schleifscheibe (13). Eventuell von der Schleifscheibe (13) nicht erfasste Schleifemulsion wird von der Absaugeinrichtung erfasst und dem Kreislauf wieder zugeführt.
• Als Begrenzung der Absaugeinrichtung gegenüber dem angrenzenden Reinraum dient die in der 4 dargestellte Dichtlippe (17). Sie besteht aus einem sehr flexiblen und dehnbaren Material, das gewährleistet, dass die Glasplatte (11) im Bereich des Schleifvorgangs möglichst gut gegenüber dem umgebenden Reinraum abgedichtet ist. Der Verlauf der zu schleifenden Kante einer Glasplatte (11) ist in der 4 als eine horizontale Linie dargestellt.
• Direkt vor der Dichtlippe (17) ist in der 4 eine Ringabsaugung (16) als konzentrischer Halbkreis zur Dichtlippe (17) zu erkennen. Diese Ringabsaugung kann über Löcher, Schlitze oder vergleichbare Strukturen in dem, der Dichtlippe (17) zugewandten, Bereich der gezeigten Rohrleitung ausgeführt sein. Die Ringabsaugung (16) kann hierbei direkt über den Luftstrom des Hauptabsaugkanals (14) erfolgen, oder sie kann über einen eigenen Anschluss an die Luftabsauganlage verfügen und in Intensität geregelt werden. Als Bezugswert für diese Regelung dient dabei das Ausgangssignal eines, nicht extra dargestellten, Sensors zur Erfassung von Partikel die aus der Dichtlippe (17) austreten.
• Eine Schleifscheiben-Kalibriereinrichtung (18) detektiert und Überwacht den Zustand der Schleifscheibe (13). Der allgemeine, durch die Einrichtung (18) gemessene, Abnutzungsgrad sowie Unregelmäßigkeiten im Tragbild der Oberfläche der Schleifscheibe (13) werden hierdurch rechtzeitig detektiert und mit bekannten Toleranzwerten verglichen. So kann durch rechtzeitiges Auswechseln einer beschädigten Schleifscheibe (13) ein kostenintensiver schädigender Einfluss auf die betreffende Fertigungslinie vermieden werden.
• Die halbkreisförmige Gestalt des Endbereichs des Hauptabsaugkanals (14), wie er in der 4 dargestellt ist, ist nur beispielhaft. Es ist in diesem Bereich ebenso eine parabelförmige, hyperbelförmige oder auch rechteckige Ausformung möglich.
• Desgleichen ist vorteilhaft eine zusätzlich zu installierende, hier aus Gründen der übersichtlichen Darstellung nicht gezeigte, Reinigungsanlage in diesem Endbereich des Hauptabsaugkanals (14) vorgesehen, die die Glasscheibe (11) nach dem Schleifvorgang reinigt. Diese Reinigungsanlage besteht vorteilhaft aus zwei, jeweils einer kleinen Ringbürste ähnelnden Reinigungselementen die im Wesentlichen parallel zu den Schleifkanten einer Glasscheibe (11) rotierend angeordnet sind, wobei deren Drehachsen, bei einer Abfaskante von 45 Grad, senkrecht aufeinander stehen und deren Drehrichtung so bestimmt ist, dass Schleifpartikel in den Hauptabsaugkanal (14) befördert werden. Gleichzeitig ist die Intensität der Zufuhr von Reinigungsflüssigkeit und/oder die Drehgeschwindigkeit der beschriebenen Ringbürsten entsprechend der Vorlaufgeschwindigkeit einer Glasscheibe (11) in Abhängigkeit von relevanten Prozessparametern regelbar.
• In der 5 ist die Absaugeinrichtung der 4 um einen rechten Winkel gedreht dargestellt. Neben der Schleifscheibenspindel (4), dem Gehäuse (6) für die Absaugeinrichtung und der Schleifscheibe (13) ist die Dichtlippe (17) besonders gut zu erkennen.
• Eine Kontrolle der genauen Positionierung der Glasplatte (11) kann über weitere, nicht gesondert dargestellte, Linien-Laser oder über Markierungen, deren Position über Laser und/oder Sensoren überwacht wird, erfolgen.
• Somit lässt sich eine Glasplatte (11) mit einer größtmöglichen Genauigkeit durch den Arm des Roboters (2) umsetzen und unter Reinraum-Bedingungen der weiteren Bearbeitung durch die erfindungsgemäße Kanten-Schleifvorrichtung zuführen.
• Zur Anpassung an besondere Größen der Glasscheiben (13) ist die Schleifscheibenspindel (4) in der Höhe verstellbar. Ein diese Bewegung detektierender zusätzlicher Sensor liefert entsprechende Parameter an das Steuerungsprogramm des Roboters (2). Zum schnellen Schleifen von sehr großen Glasplatten (11) ist der gleichzeitige Betrieb mehrerer hintereinander angeordneter Schleifeinheiten bevorzugt.
• Ganz besondere Anforderungen an dieses Steuerungsprogramm werden dadurch gestellt, dass nach der Bearbeitung einer Kante einer Glasplatte (13) sofort eine neue Kante in Bezug zur Position der Schleifscheibe (13) eingerichtet werden muss und dieser Vorgang schnell und präzise erfolgen muss.
• Die interaktive Steuerung der jeweils verwendeten Bewegungselemente und Sensoren erfordert ein spezielles Steuerungsprogramm.
• Es wird an dieser Stelle besonders darauf hingewiesen, dass, im Gegensatz zu anderen bekannten Glasschleifvorrichtungen, es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bzw. dem entsprechenden Verfahren, nicht zu Schleiffehlern führen kann, wenn der Saugrahmen (9) eine Glasplatte (11) nicht exakt positioniert. Denn durch die direkte Erfassung der steuerungstechnisch exakten Position einer Glasplatte (11) in Relation zur Schleifscheibe (13) ist immer ein sicheres Arbeitsergebnis gewährleistet.

1

Grundrahmen (Schleifeinheit)

2

Roboter

3

Antrieb der Schleifeinheit

4

Schleifscheibenspindel

5

Getriebe für die Schleifeinheit

6

Gehäuse für die Absaugeinrichtung

7

Positionssensor

8

Rollenförderer

9

Saugrahmen

10

Saugeinheit

11

Glasplatte

12

Aufnahmestapel

13

Schleifscheibe

14

Hauptabsaugkanal

15

Zuführung der Schleifemulsion

16

Ringabsaugung an der Dichtlippe

17

Dichtlippe

18

Schleifscheiben-Kalibriereinrichtung in Verbindung mit einer Detektiereinrichtung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• - DD 129751 [0004]
• - DE 8503914 U1 [0008]
• - DE 3231895 A1 [0012, 0014]

Claims (13)

1. Vorrichtung zum automatischen Kanten-Schleifen von Glasplatten unter Reinraumbedingungen, mit den folgenden Merkmalen: a) ein Mehrachs-Roboter (2) trägt an seinem Greifarm einen Saugrahmen (9) mit einer Mehrzahl von Saugeinheiten (10) zur Aufnahme einer Glasplatte (11), b) im nutzbaren Schwenkbereich des Greifarms des Roboters (2) ist eine Schleifeinheit (1) mit mindestens einer ortsfest gelagerten drehbaren Schleifscheibe (13) installiert, c) das beim Betrieb der Schleifeinheit (1) anfallende Schleifgut wird von einer Absauganlage abgesaugt, d) der Abnutzungsgrad und der Zustand der Schleifscheibe (13) werden von einer Kalibriereinrichtung in Verbindung mit einer Detektiereinrichtung (18) überwacht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerhalb des Arbeitsbereichs einer Fertigungslinie installiert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie innerhalb des Arbeitsbereichs einer Fertigungslinie installiert ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der zu bearbeitenden Kante der Glasplatte (11) von mindestens einem Positionssensor (7) detektiert wird und dessen Messdaten zur Steuerung des Roboters (2) verwendet werden.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absauganlage einen Hauptabsaugkanal (14) aufweist in dessen Bereich über einen Kanal (15) die Zuführung von Schleifemulsion erfolgt, wobei im Schleifbereich der Schleifscheibe (13) die Glasscheibe (11) über eine beidseitig an die Glasscheibe (11) sich anschmiegende flexible Dichtlippe (17) abgedeckt wird.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (17) auf ihrer, der Schleifscheibe (13) zugewandten, Seite eine zusätzliche perforierte Leitung zur Absaugung von Schleifgut aufweist.
7. Verfahren zum automatischen Kanten-Schleifen von Glasplatten unter Reinraumbedingungen, mit den folgenden Merkmalen: a) ein Mehrachs-Roboter (2) wird so ausgebildet, dass er an seinem Greifarm einen Saugrahmen (9) mit einer Mehrzahl von Saugeinheiten (10) zur Aufnahme einer Glasplatte (11) trägt, b) im nutzbaren Schwenkbereich des Greifarms des Roboters (2) wird eine Schleifeinheit (1) mit mindestens einer ortsfest gelagerten drehbaren Schleifscheibe (13) installiert, c) im Bereich der Schleifeinheit (1) wird eine Absauganlage so installiert, dass das beim Betrieb der Schleifeinheit (1) anfallende Schleifgut abgesaugt werden kann, d) mittels einer Kalibriereinrichtung in Verbindung mit einer Detektiereinrichtung (18) wird der Abnutzungsgrad und der Zustand der Schleifscheibe (13) überwacht.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens entweder im Arbeitsbereich der Fertigungslinie oder außerhalb installiert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der zu bearbeitenden Kante der Glasplatte (11) von mindestens einem Positionssensor (7) detektiert wird und dessen Messdaten zur Steuerung des Roboters (2) verwendet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Absauganlage mit einem Hauptabsaugkanal (14) ausgestattet wird in dessen Bereich über einen Kanal (15) die Zuführung von Schleifemulsion erfolgt, wobei im Schleifbereich der Schleifscheibe (13) dafür gesorgt wird, dass die Glasscheibe (11) über eine beidseitig an die Glasscheibe (11) sich anschmiegende flexible Dichtlippe (17) abgedeckt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (17) auf ihrer, der Schleifscheibe (13) zugewandten, Seite mit einer zusätzlichen perforierten Leitung zur Absaugung von Schleifgut versehen wird.
12. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung der Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.
13. Maschinenlesbarer Träger mit dem Programmcode eines Computerprogramms zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.