DE69309121T2

DE69309121T2 - Vorrichtung zum Messen der Reflexionseigenschaften eines transparenten Substrats, insbesondere Glas, mit einer teilreflektierenden Beschichtung

Info

Publication number: DE69309121T2
Application number: DE69309121T
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Hoheisel; Ekkehard Wilde; Helmut Wirtz
Original assignee: Vegla Vereinigte Glaswerke GmbH
Current assignee: Saint Gobain Glass Deutschland GmbH
Priority date: 1992-01-18
Filing date: 1993-01-14
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2013-01-15
Also published as: EP0553004B2; DE4201274C2; DE69309121T3; EP0553004B1; EP0553004A1; DE4201274A1; ES2101965T5; ES2101965T3; DE69309121D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Reflexionseigenschaften einer auf einem transparenten Substrat, insbesondere aus Glas, angeordneten teilreflektierenden Schicht.
Für die Anwendung im Bausektor werden die transparenten Substrate, insbesondere Glasscheiben, in großem Maßstab auf einer Seite mit einer teilreflektierenden Schicht versehen. Bei diesen Schichten kann es sich um pyrolytisch aufgebrachte Metalloxidschichten handeln, die beispielsweise am Ende einer Floatglaslinie kontinuierlich auf das Floatglasband aufgebracht werden. Oder es kann sich um Schichten oder Schichtsysteme handeln, die in einem Vakuumprozeß, beispielsweise nach dem Verfahren der magnetfeldunterstützten reaktiven Kathodenzerstäubung, aufgebracht werden.
Beschichtete transparente Substrate, insbesondere aus Glas, werden häufig zusammen mit einem unbeschichteten transparentem Substrat zu Isolierglasscheiben weiterverarbeitet. Die beschichtete Oberfläche ist dabei in der Regel dem Luftzwischenraum zugewandt. Je nach dem Einsatzzweck einer solchen aus einem beschichteten und einem unbeschichteten transparenten Substrat, insbesondere aus Glas, bestehenden Isolierglasscheibe kann die Schicht auf dem nach außen gerichteten transparenten Substrat oder auf dem dem Innenraum zugewandten transparenten Substrat angeordnet sein. Soll die Isolierglasscheibe z.B. in erster Linie als Sonnenschutzscheibe dienen, dann ist die teilreflektierende Schicht auf der dem Luftzwischenraum zugewandten Oberfläche des äußeren transparenten Substrats angeordnet. Falls andererseits die Isolierglasscheibe in erster Linie als Wärmedämmscheibe mit hohem k-Wert dienen soll, ist die teilreflektierende Schicht auf der dem Luftzwischenraum zugewandten Oberfläche des inneren transparenten Substrats angeordnet.
Ein wichtiges Kriterium für eine Verglasung mit einer teilreflektierenden Schicht und damit für die Prozeßführung des Beschichtungsprozesses ist der Farbeindruck der Verglasung im reflektierten Licht. Um einen gleichbleibenden Farbeindruck zu gewährleisten, wird unmittelbar nach der Durchführung des Beschichtungsvorgangs eine Kontrollmessung durchgeführt, bei der mit Hilfe eines geeigneten Meßkopfes diffuses Licht aufgestrahlt und das reflektierte Licht analysiert wird. Da jedoch der Farbeindruck nicht nur durch die Schicht selbst bestimmt wird, sondern auch davon abhängig ist, auf welcher Oberfläche einer Verglasung die teilreflektierende Schicht angeordnet ist, muß die Lage der teilreflektierenden Schicht in Bezug auf die gesamte Verglasung bei der Farbmessung berücksichtigt werden. Das bedeutet, daß die Kontroll-Farbmessung je nach dem Anwendungszweck der beschichteten Glasscheibe von der einen oder von der anderen Seite, und gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer weiteren Glasscheibe, durchgeführt werden muß, um repräsentative Aussagen über den Farbeindruck der Schicht machen zu können.
Da die Schicht, durch das jeweilige Herstellungsverfahren bedingt, bei waagerechter Lage der Glasscheibe sich in der Regel auf der oberen Oberfläche der Glasscheibe befindet, ist in bestimmten Fällen eine Farbmessung auf der unteren Oberfläche der Glasscheibe erforderlich. Das bedeutet einen zusätzlichen Aufwand bei der Kontrollmessung unter erschwerenden Bedingungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine praxisnahe und für den Einsatz an einer Beschichtungslinie geeignete Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe ohne zusätzlichen Arbeits- oder Zeitaufwand die kolorimetrische Bewertung der teilreflektierenden Schicht unter den verschiedenen, dem jeweiligen Verwendungszweck der beschichteten Glasscheibe entsprechenden Bedingungen vorgenommen werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß bei einem das transparente beschichtete Substrat transportierenden Förderer auf beiden Seiten des Substrats jeweils eine das Substrat überspannende Schiene vorgesehen ist, auf der jeweils ein einen Meßkopf für die Farbmessung des reflektierten Lichtes aufweisender Schlitten verfahrbar ist, und die beiden Meßköpfe einzeln oder gemeinsam aktivierbar sind.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die beispielsweise auf einem horizontalen Rollenförderer montiert wird, kann in vollständig automatisierter Weise die Farbmessung quer über die gesamte Oberfläche des transparenten Substrats sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite des Substrats vorgenommen werden, und zwar entweder wahlweise auf der einen oder auf der anderen Seite oder gegebenenfalls gleichzeitig auf beiden Seiten.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß an dem den der Schicht zugewandten Meßkopf tragenden Schlitten mit Luftabstand zu dem beschichteten transparenten Substrat im Meßstrahl des Meßkopfes ein unbeschichtetes Substrat angeordnet ist. Dieses mit dem oberen Meßkopf gekoppelte transparente Substrat repräsentiert das unbeschichtete transparente Substrat einer Isolierverglasung, so daß auf diese Weise auch der Farbeindruck einer das beschichtete transparente Substrat aufweisenden Isolierglasscheibe unmittelbar gemessen werden kann.
Gemäß einer anderen zweckmäßigen Weiterentwicklung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die beiden Meßköpfe derart gegeneinander versetzt angeordnet, daß die Meßergebnisse nicht durch Reflexion der Meßstrahlung an dem jeweils gegenüberliegenden Meßkopf beeinflußt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung, die einen senkrechten Schnitt quer durch einen Rollenförderer dargestellt, an dem die erfindungsgemäße Vorrichtung angeordnet ist.
Der Rollenförderer umfaßt senkrechte Stützen 1 und honzontale Träger 2, auf denen Lager 3 für die Transportwellen 4 angeordnet sind. Auf den Transportwellen 4 sind in Abständen Ringe 5 aus elastischem Material angeordnet, auf denen die Glasscheiben 6 aufliegen und durch Reibungsschluß weitertransportiert werden. Die Transportwellen 4 werden durch einen gemeinsamen nicht dargestellten Antrieb zum Transport der Glasscheiben in Drehung versetzt.
Das zu untersuchende transparente Substrat 6 ist auf seiner oberen Seite mit einem teilreflektierenden Belag 7 versehen. Bei dem Belag 7 handelt es sich insbesondere um einen mit Hilfe der magnetfeldunterstützten Kathodenzerstäubung aufgebrachten mehrschichtigen Belag, beispielsweise mit dem grundsätzlichen Aufbau Metalloxid- Silber-Metall-Metalloxid.
Quer zur Transportbahn des Rollenförderers, das heißt parallel zu den Transportwellen 4, ist oberhalb und unterhalb der Transportebene jeweils eine Schiene 10, 11 angeordnet. Auf der oberen Schiene 10 ist ein Schlitten 12 längs der Schiene 10 verfahrbar gelagert. Entsprechend ist auf der unteren Schiene 11 ein Schlitten 13 quer zur Transportbahn verfahrbar gelagert. Der Schlitten 12 wird durch eine Spindel 14 oder durch einen Zahnriemen in Bewegung versetzt, und der untere Schlitten 13 in entsprechender Weise durch eine Spindel 15 oder einen Zahnriemen. Die Spindeln 14 und 15 werden ihrerseits über Kegelradgetriebe 16, Wellen 17, 18, ein Getriebe 19 und einen Elektromotor 20 in Drehung versetzt. Das Getriebe 19 ist so ausgelegt, daß die Wellen 17, 18, und dementsprechend die Schlitten 12 und 13, über die Spindeln 14 und 15 bzw. Zahnriemen einzeln oder gemeinsam synchron angetrieben werden können.
Der obere Schlitten 12 ist mit einer Halterung 22 versehen, die einen Meßkopf 23 trägt. Ebenfalls ist an der Halterung 22 ein transparentes Substrat 24 in paralleler Ausrichtung zu dem Substrat 6 fest angeordnet, und zwar in einem Abstand A, der dem Luftzwischenraum bei einer Isolierglasscheibe entspricht. Das transparente Substrat 24 weist keine Oberflächenbeschichtung auf und entspricht dem unbeschichteten transparenten Substrat einer Isolierglasscheibe.
Der untere Schlitten 13 trägt ebenfalls über eine Halterung 26 einen Meßkopf 27, der seinerseits in seinem Aufbau und seiner Arbeitsweise dem Meßkopf 23 entspricht. Die optische Achse der beiden Meßköpfe 23 und 27 ist senkrecht auf das transparente Substrat 6 ausgerichtet. Die beiden Meßköpfe 23 und 27 sind seitlich versetzt zueinander angeordnet, so daß das jeweils von einem Meßkopf ausgesandte und nach Reflexion wieder erfaßte Licht nicht durch den gegenüberliegenden Meßkopf gestört wird. Dementsprechend ist das an der Halterung 22 des oberen Schlittens 12 angeordnete transparente Substrat 24 in Richtung auf die optische Achse des unteren Meßkopfes 27 so weit verlängert, daß die von dem Meßkopf 27 ausgehende Strahlung auf dieses Substrat 24 auftrifft.
Bei den Meßköpfen 23 und 27 kann es sich grundsätzlich um jeden geeigneten Meßkopf handeln, der in der Lage ist, diffuses Licht auf das Substrat auf zustrahlen und den reflektierten Anteil aufzufangen. Für diesen Zweck geeignete Meßköpfe werden beispielsweise von der Firma DATACOLOR angeboten. Das von den transparenten Substraten reflektierte und von dem jeweiligen Meßkopf 23, 27 aufgefangene Licht wird jeweils über ein Lichtleitkabel 28 zu einer entsprechenden Auswerteinheit, nämlich einem Spektrometer, geleitet.
In Abhängigkeit von dem Isolierglastyp, für das das beschichtete transparente Substrat 6 vorgesehen ist, wird entweder der oberhalb des transparenten Substrats 6 befindliche Meßkopf 23 oder der unterhalb des transparenten Substrats 6 befindliche Meßkopf 27 aktiviert. Während also bei Aktivierung des oberen Meßkopfes 23 der Fall erfaßt wird, in dem das transparente Substrat 6 zu einer Isolierglasscheibe mit Wärmedämmeigenschaften verarbeitet werden soll, wird durch Aktivierung des unteren Meßkopfes 27 der Fall erfaßt, in dem das transparente Substrat 6 zu einer Sonnenschutz scheibe weiterverarbeitet wird. Selbstverständlich können auch beide Meßköpfe gleichzeitig oder nacheinander aktiviert werden, so daß die entsprechenden kolorimetrischen Werte für beide Anwendungsfälle auf diese Weise erfaßt werden können.
Die Messungen erfolgen programmgesteuert während einer kurzzeitigen Unterbrechung der traversierenden Bewegung der Schlitten, das heißt bei kurzzeitigem Stillstand der Meßköpfe. Sowohl die Anzahl der Messungen als auch der Ort der Messung sind frei wählbar. Die in dem jeweiligen Spektrometer ausgewerteten Signale werden auf einem Bildschirm sichtbar gemacht und werden durch einen Drucker dokumentiert.

Claims

1.Vorrichtung zum Messen der Reflexionseigenschaften einer auf einem transparenten Substrat, insbesondere auf einer Glasscheibe angeordneten teilreflektierenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem das transparente beschichtete Substrat (6) transportierenden Förderer auf beiden Seiten des Substrats (6) jeweils eine das Substrat (6) überspannende Schiene (10,11) vorgesehen ist, auf der jeweils ein einen Meßkopf (23,27) für die Farbmessung des reflektierten Lichtes aufweisender Schlitten (12,13) verfahrbar ist, und die beiden Meßköpfe (23,27) einzeln oder gemeinsam aktivierbar sind.

2.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem den der Schicht (7) zugewandten Meßkopf (23) tragenden Schlitten (12) mit Luftabstand (A) zu dem Substrat (6) und parallel zu diesem im Meßstrahl des Meßkopfes (23) ein unbeschichtetes transparentes Substrat (24) angeordnet ist.

3.Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßköpfe (23,27) derart gegeneinander versetzt angeordnet sind, daß die Meßergebnisse nicht durch Reflexion der Meßstrahlung an dem jeweils gegenüberliegenden Meßkopf beeinflußt werden.

4.Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das an dem Schlitten (12) angeordnete transparente Substrat inbesondere aus Glas (24) in Richtung auf die optische Achse des unteren Meßkopfes (27) verlängert ist, so daß die von dem unteren Meßkopf (27) ausgesandte Meßstrahlung durch das beschichtete Substrat (6) hindurch auf das transparente Substrat (24) auftrifft.

5.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schlitten (12,13) synchron quer über das Substrat (6) verfahrbar sind.

6.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Auswertung der reflektierten Strahlung ein außerhalb des Förderers stationär angeordnetes Spektrometer vorgesehen ist, und daß zur Weiterleitung des reflektierten Lichtes von dem Meßkopf (23,27) zum Spektrometer ein flexibles Lichtleitkabel (28) vorgesehen ist.

7.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie an dem hinter einer Magnetron- Beschichtungsanlage angeordneten, das transparente Substrat (6) nach dem Verlassen der Beschichtungsanlage weitertransportierenden Rollenförderer angeordnet ist.