用于隔热玻璃单元的自动膜拾取和放置方法
【专利说明】用于隔热玻璃单元的自动膜拾取和放置方法发明领域
[0001]本发明大体上涉及自动化或者机器人组装设备的操作，特别是窗户的制造，具体地涉及适用于拾取在第一位置处的各种大小的片材、面板、膜、网或者层压板并且将这种材料放置或者附接在所需第二位置处(诸如，到多窗格的隔热玻璃单元(IGU)的框架)的任何这样的设备。
【背景技术】
[0002]随着化石燃料和其它能源的成本继续上升以及人们对能量产生对环境的影响的日趋关心，节能已经日益受到关注。对于本身不用对能耗负责但却对其它装置的能耗有影响的产品的需求不断增加。
[0003]在建筑结构中，通常最需要能量的行为是气候控制。无论是冷却还是加热，将结构的内部温度保持在对于标准装束的普通人来说舒适的温度的需要可以非常耗能。虽然，在一些气候中外部温度通常在期望的范围内并且气候控制成本较低且未大量使用，但是在大多数环境中，至少对于一年中的一部分时间而言，存在相较于外部环境改变结构内部的环境的需要。在某些环境中，结构内部与外部环境之间的温度差异可以较大，具有20° C或者更大的温差。
[0004]—种最佳的控制改变温度和维持结构内温度所消耗的能量的方式是适当地使该结构隔热。虽然在大多数情况下没有有效的技术，但是隔热允许结构内部与外部之间的温度差异在无更多能量注入的情况下得以保持。良好的隔热是热传递的屏障。由此，需要较少的能量来维持温度，而且更容易将温度维持在特定范围内。
[0005]隔热玻璃的科学是很好理解的，而且在高性能建筑围护结构中很关键。当前的技术状况是使用多窗格窗户。这些窗户利用通过气隙隔开的多个玻璃窗格在不牺牲透明度的情况下提供隔热结构。这些窗户通常通过简单增加更多的玻璃窗格来提高它们的隔热能力。双窗格的窗户提供了良好的隔热，而三窗格的或者甚至四窗格的窗户提供了额外的隔热。这种技术可以与某些类型的窗格涂层结合，以提供额外的光谱操纵，这包括近红外反射或者传递或者热辐射特性。虽然从隔热的角度来看这些产品都非常有用，但是它们却有几个主要的缺陷。
[0006]在窗户中使用多于两个的玻璃窗格会使窗户明显变厚且变重。这可能会使窗户的制造和运输更昂贵，而且会使这些窗户不能用于某些类型的应用，诸如大型办公大厦。由此，尽管双窗格窗户已经几乎无处不在，但是三窗格窗户却很少，而四窗格窗户几乎闻所未闻。
[0007]为了解决这些关注的问题，Lizardo等人的美国专利4，335，166描述了一种隔热的多窗格上釉结构，其在行业中称为隔热玻璃单兀或者IGU，在隔热玻璃单兀中内部窗格是内部上釉片材，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。该膜悬挂在外窗格(通常是玻璃的)之间并且通过间隔件与外窗格间隔隔开，而且一个实施例描述了可热收缩膜的使用。在显著减小中心窗格的重量并且由此减小窗户的重量和厚度的同时，这提供了三窗格(或者更多)窗户的结构。
[0008]为了组装这种结构，一般需要取下通常为刚性的外窗格，利用粘合剂将间隔框架附接在这些窗格的内周向，并且将PET膜悬挂在两个间隔环之间。可以将诸如聚异丁烯(PIB)的主密封剂放置在膜与间隔件之间以及在间隔件与玻璃之间，以提高耐久性并且充当组装助剂。PIB是粘性的，因此可以暂时性地将膜或者玻璃紧固至间隔件。密封剂周向地施加在间隔框架周围，以机械地锚定膜、间隔框架和玻璃窗格。然后，优选地利用低热传递气体来填充窗格间的空隙。
[0009]为了在利用这种内部膜时提供类玻璃的窗户结构的美观性并且保持规定的腔间距，有必要绷紧间隔件上面的膜。绷紧的膜通常不会包括褶皱或者波动。然而，施用膜以使膜在组装到间隔件时绷紧并且保持绷紧通常是不可能的。为了使膜就位且绷紧，通常以合理的绷紧方式放置膜，用间隔件和固化的密封剂系统进行固定，然后通过加热IGU来使膜热收缩就位。热量使膜绷紧。然而，为了使热收缩起很好地发挥作用，首先仍然需要使膜在I⑶中相对平整。
[0010]由于缺乏标准的窗户尺寸，I⑶通常是定制的并且大多由手工构造而成。必须将任何柔性膜片材切割成所需大小，然后小心地附接至间隔框架。目前，由于膜难以处理，所以这由手工完成，而且由于要将膜附接至粘合剂，所以错过的定位可以导致产品受损或者不能轻易移除的且热收缩不能修正的折痕或者皱褶。另外地，由于每片膜可能各不相同并且是从展开的膜卷的不同位置切割下来的，所以，在构造时，从一个IGU到下一个IGU不存在标准化，从而使该工艺难以自动化。
【发明内容】
[0011]由于现有技术的这些和其它问题，本文描述了用于自动地将来自切割台的柔性膜的切割片材升起并且定位到相对应安装位(mount)的系统和方法。具体地，该系统和方法将来自切割台的片材安装到隔热玻璃单元的间隔框架上。由于膜与单元的每个匹配切割片材可能不同于膜与单元的下一个切割片材(并且还不同地定位)，所以该系统和方法可以处理各种各样的大小和形状并且提供了匹配和对准。
[0012]尤其提供了一种将片材安装到隔热玻璃单元的间隔框架上的方法。正被安装的片材可能是柔性膜聚合物片材，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯，或者可能是薄的玻璃片材。首先，识别在台上具体片材的位置和取向，并且然后将机器人片材拾取设备移动到与经识别的片材位置相对应的位置，使得可以先将具体片材的边缘从台上升起。机器人片材拾取设备可以是具有大体上平面的表面的机器人压板(platen)或者起重台架(gantry)，大体上平面的表面具有真空拾取通道。因此，将具体片材的边缘升起可以首先通过使用真空抽吸来执行。位置和取向可以通过片材的至少一个角部的(x、y)坐标连同对片材的长度方向的识别来识别。例如，借由吸盘将一个角部物理升起可以将片材吸引到主真空抽吸附近。然后，真空将片材吸引到压板，在一个边缘开始，紧接着是到相对边缘的通道。
[0013]接下来，对已经从台上拾起或者升起的具体片材进行主动对准过程。在压板型拾取设备的情况下，将压板翻转，从而使真空拾取表面变为顶面，而片材位于该顶面上。在一个可能的实施例中，可以在第一方向上倾斜压板以使片材在宽度方向上移动直到其邻接抵靠压板的第一边缘止挡件，并且然后在第二方向上倾斜压板以使片材在长度方向上移动直到片材的短边缘邻接抵靠压板的第二边缘止挡件。在倾斜操作期间移动片材可以在气垫的帮助下进行，该气垫通过从片材下面的压板吹入空气而形成。其它对准形式主动地控制并且充分确定了片材在压板拾取设备的顶表面上的位置和取向。在起重台架型拾取设备的情况下，可以使片材降落到与最初拾起片材的台不同的倾斜台上，然后按照与使压板倾斜相似的方式进行对准。
[0014]—旦已经适当地对准片材或者在其它方面完全确定了其位置，压板或者倾斜台可以将片材运输并且附接至隔热玻璃单元的间隔框架。
[0015]本文中描述了一种将片材安装到隔热玻璃单元的间隔框架上的方法，该方法包括:识别待安装的具体片材在切割台上的位置和取向，其中，所述片材为任意大小；将片材拾取设备移动到与识别到的具体片材的位置和取向相对应的位置；将具体片材的角部从切割台升起；将该片材的边缘从切割台升起；将片材的剩余部分从切割台升起从而使其与升起表面邻近地定位；将片材拾取设备翻转，从而使片材位于升起表面上；移动片材以邻接升起表面上的栅栏；转动片材拾取设备以使片材对准框架；以及将片材附接至框架。
[0016]在该方法的实施例中，片材是柔性膜聚合物片材。
[0017]在该方法的实施例中，片材是玻璃片材。
[0018]在该方法的实施例中，通过具体片材的至少一个角部的定位来识别具体片材的位置。
[0019]在该方法的实施例中，通过来自至少一个角部的长度方向来识别具体片材的取向。
[0020]在该方法的实施例中，升起具体片材的角部使用了机械抽吸。
[0021 ] 在该方法的实施例中，具体片材的边缘接近片材的角部。
[0022]在该方法的实施例中，片材拾取设备包括压板，压板包括在拾取表面中的通道组，所述通道在一端处联接至真空歧管。
[0023]在该方法的实施例中，移动片材以邻接升起表面上的栅栏是通过在一个或者多个取向上倾斜其上具