Способ и устройство для управления процессом обработки при производстве безопасного стекла
Изобретение относится к способу и устройству управления процессом обработки при производстве безопасного стекла с помощью информации, показывающей загрузку стеклянных панелей. Техническим результатом является создание универсального и более эффективного средства, адаптированного к автоматизации всего процесса закалки. Плоские стеклянные панели перемещаются через нагревательный лер и секцию закалки. Процессу обработки предшествует использование линейной камеры для считывания информации, показывающей загрузку стекла. Эта информация используется для управления процессом обработки. Информация, показывающая загрузку, дополняется автоматическим определением наличия покрытия стеклянной панели или отсутствия покрытия. Также измеряется толщина стеклянной панели. Эта информация о наличии покрытия и толщине используется при закалке для автоматического регулирования времени закалки и давления дутья. Такая информация также особенно полезна для автоматического контроля конвекционного нагрева в нагревательном устройстве. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к способу управления процессом обработки при производстве безопасного стекла с помощью информации, показывающей загрузку стеклянных панелей, причем упомянутый способ содержит перемещение плоских стеклянных панелей через нагревательный лер и секцию закалки и до процесса обработки считывание информации, показывающей загрузку стеклянных панелей, которая используется при контроле процесса обработки.
Изобретение относится также к устройству для контроля процесса обработки при производстве безопасного стекла с помощью информации, показывающей загрузку стеклянных панелей, причем упомянутое устройство содержит лер, нагревательные элементы в лере для нагревания стеклянных панелей для процесса закалки, секцию закалки, снабженную сопловыми воздуходувными коробками для закалки, расположенными сверху и снизу стеклянных панелей, загрузочный стол, роликовый конвейер для перемещения стеклянных панелей от загрузочного стола через лер и секцию закалки и датчик для считывания информации, показывающей загрузку стеклянных панелей, находящийся сверху или снизу конвейера.
Согласно конкретному применению, информация, показывающая загрузку стеклянных панелей, включает в себя, по меньшей мере, одно из следующего: форма, размер, расположение, покрытие (есть ли покрытие или его нет) и толщина. Загрузка содержит в себе одновременно несколько стеклянных панелей, обычно расположенных как последовательно, так и рядом друг с другом.
Этот способ и устройство известны из международной заявки заявителя на патент WO 2004/080905 Al. Доказано, что описываемый в ней способ полезен как при контроле нагревания, так и при отслеживании производства.
Целью настоящего изобретения является дополнительная разработка этих известных из предшествующего уровня техники способа и устройства, чтобы сделать их более универсальными и эффективными при их адаптации к автоматизации всего процесса закалки.
Эта цель достигается с помощью способов, сформулированных в независимых пунктах 1 и 5 формулы изобретения. Цель также достигается с помощью устройства, определяемого в независимом пункте 10 формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения раскрывают предпочтительные варианты изобретения.
Теперь более подробно будет описан один пример варианта осуществления изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
фиг.1 показывает схематичное продольное сечение входной части лера для закалки стекла, оборудованного устройством, осуществляющим способ, согласно изобретению,
фиг.2 показывает фрагментарное увеличение вдоль линии сечения II-II фиг.1, и
фиг.3 показывает схематичное поперечное сечение секции закалки с автоматическим контролем ее работы с помощью способа и устройства согласно изобретению.
Плоские стеклянные панели, которые должны закаливаться, помещаются на конвейер, образованный роликами 4 загрузочного стола 1 для перемещения загрузки стекла в лер 2 и на конвейер, содержащий в себе ролики 5. Стеклянные панели имеют необходимый размер и форму для определения их количества и расположения в каждой загрузке. Кроме того, стеклянные панели имеют определенную толщину и могут быть с покрытием (с низким Е) или без покрытия. Нагревание загрузки стекла в лере производится с помощью, например, электрических сопротивлений 3r и элементов 3c конвекционного нагрева, которые могут находиться в трубопроводах или коробках с инжекционными отверстиями. В иллюстрируемом случае нагревательные элементы 3r и 3c простираются в продольном направлении лера для создания требуемого поперечного профиля распределения температур. Для обеспечения различных тепловых эффектов, например для концевой и центральной частей лера, нагревательные элементы 3r и 3c также могут быть разделены в продольном направлении лера на сегменты.
Секция 22 закалки, показанная на фиг.3, снабжена одним или большим числом вентиляторов 23, который или которые соединяются через воздуходувочный трубопровод с камерой 25 распределения воздуха, которая соединяется через трубопроводы подачи 26 с сопловыми коробками 27, причем стеклянные панели, которые должны закаливаться, перемещаются между ними по роликам 29. Регулировка давления дутья, подаваемого к сопловым коробкам 27, осуществляется, например, с помощью педального регулятора, связанного с вентиляторами 23, и с помощью демпферов 24, связанных с воздуходувочными трубопроводами, причем последние описываются более подробно в патенте заявителя US-4891056. Для контроля давления могут использоваться другие типы оборудования, и вышеописанное упоминается только с целью примера для специалистов в данной области техники для практического использования изобретения. Кроме того, секция закалки включает в себя силовые установки 28 для регулировки расстояния сопловых коробок 27 от плоскости перемещения, определяемой роликами 29 конвейера. Работа вентиляторов 23, регуляторов 24 и силовых установок 28 контролируется устройством 21 контроля или регулирования, которое предусматривается с параметрами контроля согласно настоящему изобретению, как описывается здесь ниже.
Для контроля как нагревания, так и закалки, а также для других последовательно описываемых целей полезно как можно более полно знать информацию о загрузке, особенно о номинальной загрузке, расположении, формах и размерах стеклянных панелей, а также толщине стеклянных панелей и наличии возможного покрытия. Поэтому загрузочный стол 4 дополняется тремя отдельными устройствами обнаружения и измерения, которые описываются более подробно ниже. Снизу загрузочного стола 1 конвейера 4 в корпус 7 помещаются источники света 8 большой интенсивности для освещения нижней поверхности загрузки стекла через зазор между роликами 4. Направление прохождения света, отражаемого от нижней поверхности (и возможно также от верхней поверхности) стекла, отклоняется зеркалом 13 к линейной камере 6, которая располагается достаточно далеко от точки отражения, чтобы дать возможность одной или нескольким линейным камерам 6 охватить полную ширину конвейера. Поскольку линейная камера 6 также размещается под загрузочным столом 1, над столом 1 не должно быть никаких конструкций, которые бы мешали или должны были бы быть защищены. Тем не менее, над освещаемым зазором между роликами располагается экран или задник 14 с неотражающей, предпочтительно черной матовой нижней поверхностью. Источник света 8 может содержать в себе ряд светодиодов, простирающихся по всей ширине конвейера. Таким образом, длина источника света не ограничивается длиной применяемых люминесцентных ламп.
Во время перемещения стеклянной загрузки по конвейеру 4 пульсации конвейера могут быть синхронизированы с линейной частотой камеры 6 для предоставления плотной точечной матричной информации о зоне или зонах, содержащих стекло.
Информация, относящаяся к загрузке, поступает от камеры 6 к устройству контроля 10 для дальнейшей обработки этой информации различными путями. В настоящем изобретении эта информация принципиально используется для управления нагревательными элементами 3r и 3c и для получения профилей распределения температур, которые соответствуют графику загрузки как можно точнее.
Поперечная оценка тепловой нагрузки выполняется с помощью контроля того, какие нагревательные элементы (какие проходы) имеют под собой стекло, и какие нагревательные элементы не имеют под собой стекла. Требуемые тепловые воздействия вычисляются с помощью необходимого выравнивания для создания нужного поперечного профиля распределения температур. Фактически это позволяет реагировать в режиме реального времени на нагревательную нагрузку и улучшенное тепловое равновесие для лера. Это в особенности применяется для конвекционного нагрева, который обеспечивает реакцию на тепловую нагрузку быстрее, чем радиационный нагрев.
Измерение профиля загрузки может также использоваться для обнаружения разбитых стекол и для сортировки стекол, предназначенных для различных заказчиков. Изображение загрузочного конвейера 1, 4 отображается на мониторе 12 вблизи разгрузочного конвейера для оператора, который может визуально определять возможное отсутствие стекла.
Если размеры и форма стекла известны, то стекло может быть идентифицировано, и для оператора, работающего на разгрузочном конце, могут быть напечатаны наклейки для нанесения на стекла (данные о заказчике и стекле). Идентификация стекол может быть связана со штрихкодом, который позволяет последовательно отслеживать информацию о том, когда и при каких параметрах процесса стекло прошло через процесс. Это является источником полезной информации обратной связи для отслеживания производства или для проверки параметров контроля производства.
Ввиду добавления информации, показывающей загрузку, новое устройство включает в себя двухсторонний датчик 16 расстояния или толщиномер для измерения толщины стеклянной панели и датчик 17-20 для обнаружения покрытия. Они устанавливаются на поперечную планку 15 над конвейером 4. Датчик 16 расстояния может состоять, например, из ультразвуковых датчиков верхней и боковой поверхности, которые располагаются на фиксированном расстоянии друг от друга и которые измеряют расстояние до верхней и нижней поверхностей стеклянной панели. Толщина получается путем вычитания суммы расстояний из суммарного зазора между датчиками. В принципе, было бы достаточно одного верхнего датчика расстояния, но тогда точность измерения будет оставаться низкой. Как вариант можно использовать толщиномер. Уже существуют коммерчески доступные толщиномеры, которые также могут быть использованы в этом контексте.
Фиг.2 более конкретно показывает пример датчика 17 для обнаружения покрытия. В инфракрасном излучателе 18 предусматривается тепловое сопротивление 19, и в связи с этим испускаемое тепловое излучение отражается от стекла больше или меньше, в зависимости от того, имеет ли стекло покрытие или нет. Пирометр 20 используется для отслеживания интенсивности теплового излучения. Когда интенсивность превышает заданное пороговое значение, то это означает, что стекло имеет покрытие, и сообщение об этом передается к устройству контроля 10, причем упомянутое сообщение далее передается в соответствующем режиме к устройству контроля нагревателя 11 и к устройству 21 контроля или регулирования секции закалки.
Информация, относящаяся к наличию покрытия и/или толщине стекла, используется при закалке в основном для управления временем закалки и давлением дутья таким образом, чтобы они автоматически регулировались в зависимости от типа покрытия и/или толщины стекла. Патент US-4,891,056 раскрывает пример графика, показывающего зависимость между давлением дутья и толщиной стекла. Тонкие стекла требуют высокого давления и короткого времени закалки.
Соответственно, основное преимущество может быть достигнуто при контроле нагревательных элементов, если анализ толщины и/или наличия покрытия будет выполняться автоматически. Когда стеклянная панель поступает с покрытием, которое имеет низкую способность поглощать тепловое излучение, конвекция на верхней стороне будет соответственно увеличиваться для поддержания теплового равновесия между верхней и нижней сторонами. Знание о толщине стекла и наличии покрытия влияет также на способ контроля конвекционного нагрева нижней и верхней сторон относительно друг друга во время цикла нагрева.
Информация о толщине стекла и/или покрытия также может быть использована при закалке для регулировки расстояний дутья с помощью подъема или опускания сопловых коробок 27. Информация о толщине и/или наличии покрытия также может быть использована для регулировки соотношения между потоками воздуха закалки на верхней и нижней сторонах стеклянных панелей. Нужные регулировочные параметры могут быть определены экспериментально и полученные регулировочные графики могут быть введены в устройства контроля 11 и 21. В настоящее время большое количество полезной информации о регулировочных параметрах действительно доступно, так как стекла с покрытием, стекла без покрытия и стекла различной толщины закаливались с помощью ручного ввода информации относительно толщины и наличия покрытия. Относительно этого предшествующего уровня техники ситуация будет отличаться в том смысле, что ручной ввод такой информации больше будет не нужен, улучшая таким образом процесс с точки зрения надежности работы, так как возможность человеческих оплошностей и ошибок при вводе информации исключается.
1. Способ управления процессом обработки при производстве безопасного стекла с помощью информации, показывающей загрузку стеклянных панелей, причем упомянутый способ содержит перемещение плоских стеклянных панелей через нагревательный лер (2) и секцию закалки (22) и, до процесса обработки, считывание информации, показывающей загрузку стеклянных панелей, которая используется при управлении процессом обработки, отличающийся тем, что для того, чтобы дополнить информацию, показывающую загрузку, автоматически определяется наличие покрытия стеклянных панелей и/или измеряется толщина стеклянных панелей, и информация о наличии покрытия и/или толщине используется при закалке для автоматического регулирования времени закалки и давления дутья в закаливающем воздухе.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что информация о наличии покрытия и/или толщине используется при закалке для регулировки расстояний дутья.
3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что информация о наличии покрытия и/или толщине используется при закалке для регулировки соотношения между потоками воздуха закалки на верхней и нижней сторонах стеклянных панелей.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что конвекционный нагрев (3с) в нагревательном устройстве (3, 11) контролируется автоматически на основе параметров контроля, включающих в себя обнаруженное покрытие и/или измеренную толщину.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что информация, показывающая загрузку, дополнительно считывается, по меньшей мере, одной линейной камерой (6), которая используется для восприятия небольшого фонового светового излучения, проходящего через плоскость перемещения стекла, причем существенное увеличение его интенсивности, когда свет отражается стеклом, интерпретируется как наличие стекла.
6. Способ управления процессом обработки при производстве безопасного стекла с помощью информации, показывающей загрузку стеклянных панелей, причем упомянутый способ содержит перемещение плоских стеклянных панелей через нагревательный лер (2) и секцию закалки (22) и, до процесса обработки, считывание информации, показывающей загрузку стеклянных панелей, которая используется при управлении процессом обработки, отличающийся тем, что для того, чтобы дополнить информацию, показывающую загрузку, автоматически определяется наличие покрытия стеклянных панелей и/или измеряется толщина стеклянных панелей, и конвекционный нагрев (3с) в нагревательном устройстве (3, 11) контролируется автоматически на основе параметров контроля, включающих в себя обнаруженное покрытие и/или измеренную толщину.
7. Способ по 6, отличающийся тем, что информация, показывающая загрузку, дополнительно считывается, по меньшей мере, одной линейной камерой (6), которая используется для восприятия небольшого фонового светового излучения, проходящего через плоскость перемещения стекла, причем существенное увеличение его интенсивности, когда свет отражается стеклом, интерпретируется как наличие стекла.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что свет высокой интенсивности направляется на нижнюю поверхность стеклянной панели, и свет, отраженный от нее, отражается с помощью зеркала (9) к линейной камере (6) под плоскостью конвейера, и информация, показывающая загрузку, таким образом, считывается и используется для контроля как радиационного нагрева, так и конвекционного нагрева.
9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что информация, показывающая загрузку, используется при контроле нагревателя с помощью выполнения оценки теплового воздействия в продольном направлении и/или в поперечном направлении лера в реальном времени после прибытия стекла в соответствующую точку нагрева.
10. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что информация, показывающая загрузку, используется, по меньшей мере, для одного из следующего:
(a) идентификации стеклянных панелей,
(b) отслеживания производства на оборудовании для обработки стекла и записи информации, относящейся к производственному процессу, и
(c) определения стекол, разбитых при производстве.
11. Устройство управления процессом обработки при производстве безопасного стекла с помощью информации, показывающей загрузку стеклянных панелей, причем упомянутое устройство содержит лер (2), нагревательные элементы (3) в лере для нагрева стеклянных панелей для процесса закалки, секцию закалки (22), снабженную сопловыми воздуходувными коробками (27) для закалки, расположенными сверху и снизу стеклянных панелей, загрузочный стол (1), роликовый конвейер (4, 5, 29) для перемещения стеклянных панелей от загрузочного стола (1) через лер (2) и секцию закалки (22) и датчик сверху и снизу конвейера (4) для считывания информации, показывающей загрузку стеклянных панелей, отличающееся тем, что для того, чтобы дополнить информацию, показывающую загрузку, устройство содержит датчик (17-20) для обнаружения покрытия стеклянной панели и/или двухсторонний датчик (16) расстояния или толщиномер для измерения толщины стеклянной панели, и тем, что информация, получаемая от датчика (17-20), и/или от датчика (16) расстояния, или от толщиномера, используется как параметр контроля в устройстве контроля или регулирования (21), управляющем работой секции закалки (22).
12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что упомянутое устройство контроля и регулирования (21) контролирует время закалки и давление дутья на основе одного или всех упомянутых контрольных параметров.
13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что упомянутое устройство контроля и регулирования (21) контролирует расстояние дутья от стекла и/или взаимное соотношение между потоками воздуха закалки на верхней и нижней сторонах на основе одного или всех упомянутых контрольных параметров.
14. Устройство по п.11, отличающееся тем, что устройство включает в себя, по меньшей мере, одну линейную камеру (6), которая направлена на прямое обнаружение или обнаружение с помощью зеркала (9) света, отраженного стеклом, и что устройство включает в себя источник света (8) высокой интенсивности для освещения стекла, находящегося в поле зрения линейной камеры (6), и что камера (6), датчик (17-20) и датчик (16) расстояния или толщиномер соединяются с контрольным устройством (10) для управления нагревателем (3, 11) стеклянных панелей.
15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что линейная камера (6) имеет поле зрения, способное выравниваться с зазором между роликами (4) загрузочного стола, и что снизу или сверху этого зазора между роликами располагается поверхность задника (14), которая по существу черная или другим образом отличается от отражающей поверхности стекла.
16. Устройство по п.14, отличающееся тем, что управляемый нагреватель (3, 11) содержит излучающие нагревательные элементы (3r) и элементы (3с) конвекционного нагрева.
17. Устройство по пп.14, 15 или 16, отличающееся тем, что и источник света (8), и камера (6) располагаются под загрузочным столом (1), и что направление распространения света, отраженного от нижней поверхности стекла, отклоняется зеркалом (9) к камере (6).
