专利名称：从连续运动的连续材料上连续切割分段的方法和所属设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种从不间断运动的连续材料上通过移动切割方式在所述连续材料的运动过程中切割出分段的方法，采用一种在每次切割中均与连续材料的速度同步加速的切割装置。
本发明还涉及一种实施所述方法的装置。
在特定的技术领域中，例如在平板玻璃制造领域中，在钢、铝或其他金属的制造和加工领域中，在特定的塑料工业领域(如薄膜制造)或者食品工业领域中，所提供的原料产品具有不间断运动的连续材料的形式，典型的形式是带材，必须按照预定的分段对该带材进行连续切割。切割线应当垂直于连续材料的运动方向，即垂直于带材边缘。
为了避免连续材料的不间断运动的中断以及加工时间的增加，公知的方法是采用“飞锯”的原理，也就是说，在连续材料运动期间对分段进行移动切割切割。在这种“飞锯”原理中，设有一个龙门机架，即所谓的切割桥架，其上面设有一个具有切割刀具的横向切割滑车，所述切割桥架被加速到连续材料的速度。一旦达到了连续材料的速度，则触发一次截断。所以在移动的连续材料上也可以得到连续材料的直角形分段。随后所述切割桥架重新返回初始位置。
使切割桥架的速度适应连续材料的速度，其典型的实现方式是，通过一个控制器，其方式是给所述切割桥架的驱动装置预设一个相应的速度额定值(V额定)。此外同步运动的开始时刻必须由控制器精确地预置。如果桥架的V额定和连续材料的V实际之间出现了差值，或者开始时刻的预置不精确，则会导致分段不准确。切割桥架的速度预置对于所切割的分段长度的不准确性而言是最大的干扰因素。
本发明的任务是，提供一种上述类型的方法及其所属的装置，其切割精度可达到1/100mm的范围以内。
本发明对以上任务的解决方案是，提供一种从不间断运动的连续材料上通过移动切割方式在所述连续材料的运动过程中切割出分段的方法，采用一种在每次切割中均与连续材料的速度同步的切割装置，在切割所述分段之前，分别从前一个分段上测定连续材料的前行切割线至所述切割装置的间隔，将其作为实际值与一个相当于分段预定长度的额定值进行比较，并且根据比较结果，在出现偏差时提高或者降低所述切割装置的同步速度，而在与额定值一致时开始切割。
就装置而言，本发明对以上任务的解决方案是，提供一种具有一个常规的切割桥架的装置，它具有一个可沿所述连续材料的运动方向移动的纵向滑车，在该滑车上设有一个横向滑车以及一个位于该横向滑车上的可通过驱动装置移动的切割装置；并且为进行移动切割，所述纵向滑车可通过驱动装置被加速到同步于所述连续材料的速度，本发明的特征是，在所述切割桥架上，以一个相对切割桥架的前行间隔设置一个摄像装置，所述间隔等于一个分段的长度，并且设置一个控制器，其输入端接收用于进行计算的所述摄像装置的信号，其输出端与所述驱动装置相连，根据计算结果可对该驱动装置进行控制。
本发明的原理是，通过一个速度预置值使切割装置的速度进入连续材料速度的同步范围内，并且随后根据给定的分段对切割装置的速度进行微调。通过该方案可使切割精度处在1/100mm的范围内。
按照本发明的一个改进，在所述方法中，前行切割线间隔的测定以及随后的同步速度的微调也在切割过程中进行，并且此后在至下一次切割开始之前，中断所述测定和微调。这样可在切割持续过程中保持高的切割精度。
为限制调节技术上的开销，按照本发明的一个方案，一旦所述切割装置进入待进行的切割的公差范围，即开始前行切割线间隔的测定以及随后的同步速度的微调。
按照本发明的一个改进，一种调节技术上简单的方案是，在一个与所述切割装置联动的摄像装置中生成所述前行切割线，并且将所述切割线图象的位置与一个额定位置标记进行比较，再根据位置的偏差对所述切割装置的同步速度进行微调，并在图象位置与额定位置标记一致时开始切割。
为实现快速的微调，按照本发明的一个方案，所述微调采用数字方式按顺序步骤叠进实现。也可以采用一种模拟式调节方式。
本发明所述装置的另一种方案最好采用以下方式构成，所述摄像装置是一个高速分区扫描摄像机，并且所述控制器是一个数字式控制器，它包括一个所属的图象计算软件。这种装置可保证必要的快速测定连续运动的边缘以及快速微调。
原则上也可采用模拟式控制器。
按照另一种方案，所述摄像装置也可以是一个具有集成式处理器的摄像机。在这种情况下，可取消所述图象计算软件和相应的计算器。
如果在选择的实施例中，所述摄像装置是一个具有后置比较器的行扫描摄像机，则可实现特别快速的微调。
按照本发明的一种方案，为改善对连续切割边的光学识别，在所述切割桥架上设置一个用于所述摄像装置视场照明的照明装置。
本发明的其他特征见说明书和附图中所示的实施例，该例中对一条移动中的玻璃带材采用划痕折断法进行分段的移动切割分离。
在附图中
图1表示本发明所述移动切割切割桥架的示意性主视图，图2表示图1所示切割桥架的侧视图，图3和图4表示具有本发明所述速度微调功能的移动切割过程的流程图，图5表示实施流程图所示方法的装置的示意框图，在图中的局部A作了局部放大。
图1和图2表示的是一个切割桥架1，用于在不间断运动的连续材料上连续切割分段，所述连续材料是一条连续运动的玻璃带材2，通过划痕进行切割，其中的玻璃带材在图1中的切割桥架主视图中是从附图平面向外运动的。沿划痕线可通过机械方式将分段折断。按照这种“划痕折断法”所做的划痕在本发明的意义上被称为“切割”。
所述切割桥架具有一个固定的龙门机架3，它经纵梁3a和横梁3b连接。在纵梁上设有滑车形式的纵向模块4a和4b，该纵向模块可作纵向移动，即沿带材的运动方向移动，所述纵向模块经一个横梁相互连接，在横梁上设置了一个滑车形式的横向模块5，它垂直于玻璃带材2的运动方向，即沿划痕方向运动。该横向模块装有一个划痕刀具6用于在玻璃带材2的一条预定的切割线上作出划痕，并且通过在具有划痕的切割线处折断而得到所要求的分段。所述切割桥架具有相应的可控驱动装置，最好是交流伺服驱动装置或者线性驱动装置。
这种切割桥架本身是公知的，所以此处不需要详细说明。其主要的工作原理也是公知的，即在玻璃带材2的运动过程中，切割每个分段时，划痕刀具6在开始进行划痕之前，从一个初始位置被加速到玻璃带材2的速度，也就是说，与玻璃带材实现同步，其中这种同步要在划痕过程中予以保持。划痕结束时，切割桥架返回其初始位置。
按照本发明，与所述切割桥架机械固定在一起的是一个摄像装置7，但该装置与前者隔开设置并可调整，其至玻璃带材2的运动方向上的划痕刀具6的间隔等于一个分段的长度。该摄像装置7以同步速度联动，并且该摄像装置在划痕和折断过程中将前一次形成的划痕或前一次切割的切边(如果对所述玻璃带材例如直接采用激光射线进行切割)摄制成像，条件是下一个分段处在额定范围内。该摄像装置7具有一个额定标记，一个预先确定的窗口，所述标记对应于成像的切边或划痕的位置，条件是所述切边或划痕和切割或划痕刀具之间的长度精确等于所要求的分段长度。
所述摄像装置7最好采用一种高速分区扫描摄像机，也可采用CCD平面摄像机，并且与一个数字控制器和一个图象处理软件联合使用，见图3和图4中的流程图。所使用的摄像机的图象采用图象处理软件进行处理，后者提供一个“过快”或“过慢”信号作为纵向模块伺服驱动装置的引导值，其根据是所述划痕或切边的图象是处在窗口的一侧还是另一侧。一个相应的“过快/过慢”信号可在一个模拟控制装置中产生。这样可使切割桥架的驱动装置进行相应的加速或制动，其中这种补偿速度可以进行参数化处理。此后将重新设置一幅摄像机图象并进行处理，接着相应修正所述切割桥架的速度。所述控制器可在切割桥架的同步运动中对速度进行连续修正，直到控制器或图象处理软件输出信号“划痕或切边位于预先确定的窗口内”。这种调节过程的典型持续时间只有几分之一秒。
以上所述信号的作用是作为横向模块5的交流伺服装置进行横向切割的启动信号。在划痕或横向切割期间继续设定额定位置。一种选择的方案是，摄像机不做横向划痕方向的移动，而仅沿玻璃运动方向移动。
在划痕或切割终止后，控制过程停止，桥架连同两个滑车返回初始位置。
图5是一个示意性框图，表示实施图3和图4中的流程图所示方法的装置，该装置是一个示例，包括主要部分以及与这些部分共同作用的部分。
方框9表示纵向模块4a和4b的驱动装置，它对应着一个驱动控制器10。该驱动控制器给驱动装置9规定了速度的额定值，并从驱动装置得到相应的速度实际值。
所述用于纵向模块的驱动装置9经摄像机驱动装置11，例如一根主轴与摄像装置7，即摄像机相连接。摄像机的输出信号，即图象数据被传输给摄像机控制器12，由该控制器对这些数据进行计算。通过纵向模块的驱动装置9可使摄像机7持续加速，直到其运动与玻璃带材2的移动同步为止。一旦建立了运动的同步，则驱动装置控制器10将向摄像机控制器12发出信号“测量开始”。
所述摄像机控制器12按以下方式对图象数据进行计算，即控制器将所测定的前面的分段切割划痕13与位于摄像机视场15内的一个参考标记14进行比较，所述参考标记是通过附图局部A中的摄像机视场15的局部放大图表示的公差界限预先给定的。根据玻璃带材2上的切割划痕13相对参考标记14的位置，摄像机控制器12向驱动控制器10发出改变速度的信号，其方式是，根据位置偏差的大小，使摄像机7较快或较慢的沿玻璃带材的运动方向移动。所述驱动控制器10根据该速度预置驱动纵向模块驱动装置9运动。
在附图局部A中表示的摄像机视场15的局部放大表示出切割划痕13在3个时刻的位置。在时刻t1，切割划痕13位于构成参考标记14的公差界限之外。摄像机的速度随后将发生改变，使切割划痕13不断接近参考标记14(时刻t2)，直到切割划痕在时刻t3完全处在参考标记14的公差界限内。然后从摄像机控制器12发出信号“开始切割”，传输给横向模块5的驱动装置16，从而触发切割刀具6的切割运动。
为更好地识别划痕或切边，在切割桥架上设置了照明装置8，该装置可将摄像机视场照亮(图1)。在使用上述摄像机类型的情况中，照明最好采用发光二极管，它发出红色光谱范围的可见光。但是也可采用其他照明方式，例如“冷光”。除了采用以上所述CCD表面器件摄像机之外，也可以使用其他任意类型的摄像机。
也可以使用公知的具有集成式处理器的摄像机，所述处理器是可编程的。在这种情况下，可以取消独立的图象处理软件和所属的计算器。
通过以纯硬件方式构成的具有后置比较器的行扫描摄像机可以最快地识别前面的分段的实际位置，但必须与一种相应的纵向和横向模块的高速驱动调节器联合使用。
除了以上所述优点之外，还应当指出的是，现有切割桥架可以顺利地采用本发明所述装置进行改装，从而扩大了本发明的使用范围。
装备了本发明所述装置的切割桥架，其使用范围一般而言可包括所有必须切割连续材料的材料制造领域或材料加工领域。
权利要求
1.在不间断运动的连续材料(2)上通过移动切割方式在所述连续材料(2)的运动过程中切割出分段的方法，采用一种在每次切割中均与连续材料(2)的速度同步加速的切割装置(6)，包括以下步骤一生成一个速度预设值，它使所述切割装置的速度保持在与连续材料的速度同步的范围内，并且一生成一个调节信号，用于对处在同步范围内的所述切割装置的速度进行微调，其方式是，在切割所述分段之前，分别从前一个分段上测定连续材料(2)的前行切割线至所述切割装置(6)的间隔，将其作为实际值与一个相当于分段预定长度的额定值进行比较，并且根据比较结果，在出现偏差时提高或者降低所述切割装置(6)的同步速度，而在与额定值一致时开始切割。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是，前行切割线间隔的测定以及随后的同步速度的微调也在切割过程中进行，并且此后在至下一次切割开始之前，中断所述测定和微调。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征是，一旦所述切割装置(6)进入待进行的切割的公差范围，即开始前行切割线间隔的测定以及随后的同步速度的微调。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的方法，其特征是，在一个与所述切割装置(6)联动的摄像装置(7)中生成所述前行切割线，并且将所述切割线图象的位置与一个额定位置标记进行比较，再根据位置的偏差对所述切割装置(6)的同步速度进行微调，并在图象位置与额定位置标记一致时开始切割。
5.如权利要求1至5中任何一项所述的方法，其特征是，所述微调采用数字方式按顺序步骤叠进实现。
6.实施如权利要求1至5中任何一项所述方法的装置，包括一个常规的切割桥架(1)，它具有一个可沿所述连续材料的运动方向移动的纵向滑车(4)，在该滑车上设有一个横向滑车(5)以及一个位于该横向滑车上的可通过驱动装置移动的切割装置(6)，并且为进行移动切割，所述纵向滑车可通过驱动装置被加速到同步于所述连续材料的速度，其特征是，在所述切割桥架(1)上，以一个相对切割桥架的前行间隔设置一个摄像装置(7)，所述间隔等于一个分段的长度，并且设置一个控制器，其输入端接收用于进行计算的所述摄像装置(7)的信号，其输出端与所述驱动装置相连，根据计算结果可对该驱动装置进行控制。
7.如权利要求6所述的装置，其特征是，所述摄像装置(7)是一个高速分区扫描摄像机，并且所述控制器是一个数字式控制器，它包括一个所属的图象计算软件。
8.如权利要求6所述的装置，其特征是，所述摄像装置(7)是一个具有集成式处理器的摄像机。
9.如权利要求6所述的装置，其特征是，所述摄像装置(7)是一个具有后置比较器的行扫描摄像机。
10.如权利要求6至9中任何一项所述的装置，其特征是，在所述切割桥架(1)上设置一个用于所述摄像装置(7)视场照明的照明装置(8)。
全文摘要
为缩短现代化设备中的加工时间,在连续材料(2)例如玻璃带材上通过移动切割方式在所述连续材料(2)的运动过程中切割出分段,采用一种在每次切割中均与连续材料(2)的速度同步加速的切割桥架,其上设有一个切割装置(6)。为实现极高的切割精度,在切割所述分段之前,采用摄像装置(7)分别从前一个分段上测定连续材料的前行切割线至所述切割装置(6)的间隔,将其作为实际值与一个相当于分段预定长度的额定值进行比较,并且根据比较结果,对所述切割桥架的同步速度进行微调。
文档编号B23D36/00GK1303753SQ0110897
公开日2001年7月18日 申请日期2001年1月7日 优先权日2000年1月7日
发明者J·瓦格纳, R·赫普, H·维格纳, H·拉姆, D·豪尔, H·－G·盖斯勒尔 申请人:肖特特殊玻璃股份有限公司