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Patent Searching and Data


Title:
CUTTING METHOD AND CUTTING DEVICE FOR SCORING COMPONENTS MADE OF GLASS OR CERAMIC, AND METHOD FOR SPLITTING COMPONENTS MADE OF GLASS OR CERAMIC
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/063769
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a cutting method and a cutting device for scoring the surface of, preferably plate-like, components made of glass or ceramic, preferably glass panes, and to a method for splitting, preferably plate-like, components made of glass or ceramic, preferably glass panes, for example float glass panes or laminated glass panes, in particular composite safety glass panes, into individual component cuttings, preferably glass pane cuttings.

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Inventors:
OSTENDARP HEINRICH (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/076576
Publication Date:
April 08, 2021
Filing Date:
September 23, 2020
Export Citation:
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Assignee:
HEGLA GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
C03B33/10; B24B49/00; B28D1/00; C03B33/027; C03B33/03; C03B33/037; C03B33/07
Foreign References:
US3880028A1975-04-29
JPH07257935A1995-10-09
DE10157833B42005-10-06
DE102018217660A12020-04-16
Attorney, Agent or Firm:
DR. SOLF & ZAPF PATENT- UND RECHTSANWÄLTE et al. (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Schneidverfahren zum oberflächlichen Ritzen eines, bevorzugt plattenför migen, Bauteils aus Glas oder Keramik, vorzugsweise einer Glasscheibe (2), wobei mittels eines Schneidrädchen (8) eine Ritzlinie (6) in zumindest eine Bauteiloberfläche, vorzugsweise in eine Glasscheibenoberfläche (2a) der Glasscheibe (2), eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Ritzvorgang mittels Schallemissionsanalyse überwacht wird.

2. Schneidverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Schallemissionsanalyse eine Signalanalyse und -aus- wertung der beim Ritzvorgang erfassten Schallemissionssignale erfolgt, wobei die Signalanalyse und -auswertung im Zeitbereich und/oder im Frequenzbereich erfolgt.

3. Schneidverfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch a) Sensorisches Erfassen von Schallemissionssignalen des Schneidräd chens (8) während des Ritzvorgangs, b) Umwandlung und Digitalisierung der Schallemissionssignale in zumin dest ein elektrisches Zeitsignal, vorzugsweise ein Spannungssignal, und Aufzeichnung des Zeitsignals, c) Analyse und Auswertung des Zeitsignals.

4. Schneidverfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Signalanalyse und -auswertung zumindest ein Ist-Schneidradsig- nal, vorzugsweise automatisiert, mit zumindest einer Soll-Charakteristik des Schneidradsignals verglichen wird. 5. Schneidverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das die Soll-Charakteristik aufweisende Schneidradsignal und das kor respondierende Ist-Schneidradsignal jeweils ein auf Basis der gemesse nen Schallemissionssignale erzeugtes elektrisches, analoges oder digita les Zeitsignal oder ein Frequenzspektrum ist.

6. Schneidverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitsignal bei der Signalanalyse in zumindest ein Frequenzspektrum transformiert wird und die Transformation mittels Fourier-Transformation, bevorzugt Fast-Fourier-Transformation, erfolgt.

7. Schneidverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Schallemissionsanalyse bestimmte Schneid parameter, vor zugsweise der Schneiddruck und/oder der Verschleißgrad des Schneidrädchens (8) und/oder die Verschleißart des Schneidrädchens (8) und/oder die Zahneingriffsfrequenz eines mikrostrukturierten Schneidrädchens und/oder die Schneidgeschwindigkeit überwacht wer den.

8. Schneidverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Schallemissionssignale im nicht hörbaren Ultraschallbereich von 16 kHz bis 1 ,6 GHz aufgezeichnet und/oder analysiert werden.

9. Schneidverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallemissionssignale bei der Durchführung von Längsschnitten de- tektiert werden, welche durch Bewegung einer Schneidbrücke (4) und/o der der Glasscheibe (2) und ohne Bewegung eines Schneidkopfes (5) entlang der Schneid brücke (4) erzeugt werden.

10. Schneidverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallemissionssignale des Schneidrädchens (8) beim Ritzvorgang detektiert und analysiert werden.

11. Schneidverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein in der Nähe des Schneidrädchens (8) angeordneter, erster Schalldrucksensor (13) zur Detektion von Nahschallemissionssignalen des Schneidrädchens (8) verwendet wird.

12. Schneidverfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein zum Schneidrädchen (8) gerichteter Schalldrucksensor (13) mit Mit teln zur Bündelung des Schalls, vorzugsweise mit einem Schalltrichter (23) oder einem Schallreflektor mit Parabolspiegel, verwendet wird.

13. Schneidverfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldrucksensor (13) vor Verschmutzung, insbesondere durch Schneidöl, bevorzugt mittels Spritzschutzmitteln, geschützt wird.

14. Schneidverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein weiterer Schalldrucksensor (14) zur Detektion von Fern schallemissionssignalen verwendet wird, der weiter von dem Schneidräd chen (8) entfernt angeordnet ist als der erste Schalldrucksensor (13).

15. Schneidverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Nahschallemissionssignale und die Fernschallemissionssignale der art miteinander verrechnet werden, dass aus den Nahschallemissionssig nalen Störgeräusche mittels Störgeräuschunterdrückung heraus gerech net werden.

16. Schneidverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der Stärke der mittels der Fernschallemissionssignale festge stellten Störgeräusche festgelegt wird, ob die Nahschallemissionssignale ausgewertet werden.

17. Schneidverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Signalanalyse und -auswertung Verfahren der künstlichen Intelligenz, insbesondere des maschinellen Lernens, verwendet werden.

18. Schneidverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallemissionsanalyse online bzw. in Echtzeit erfolgt.

19. Verfahren zum Aufteilen von, bevorzugt plattenförmigen, Bauteilen aus Glas oder Keramik, vorzugsweise von Glasscheiben (2), wobei das Bau teil zumindest an einer seiner beiden Bauteiloberflächen geritzt wird und anschließend entlang der Ritzlinie (6) gebrochen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Ritzen gemäß dem Schneidverfahren gemäß einem der vorherge henden Ansprüche erfolgt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Überwachung des Ritzvorgangs die Bruchkantenqualität, ins besondere die Bruch kantenfestig keit, von Bruchkanten der aufgeteilten Bauteile überwacht wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Charakteristik des Schneidradsignals durch Einstellung der Schneidparameter in Abhängigkeit von einer gewünschten Bruchkanten qualität, insbesondere einer Bruch kantenfestig keit, ermittelt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Glasscheibe (2a) eine aus zwei miteinander durch eine Verbundglas folie verbundenen Glasplatten bestehende Verbundglasscheibe ist, wo bei die Verbundglasscheibe an beiden Glasscheibenoberflächen (2a) ge ritzt wird, die beiden Glasplatten nacheinander entlang der Ritzlinie (6) gebrochen werden und die Verbundglasfolie getrennt wird.

23. Schneideinrichtung (1) zum Einbringen von Ritzlinien (6) in zumindest eine Bauteiloberfläche eines plattenförmigen Bauteils aus Glas oder Ke ramik, vorzugsweise in eine Glasscheibenoberfläche (2a) einer Glas scheibe (2), insbesondere Schneideinrichtung (1) zur Durchführung des Schneidverfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 und/oder des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 19 bis 22, aufweisend: a) einen Auflagetisch (3) zur Aufnahme des zu schneidenden Bauteils, b) eine den Auflagetisch (3) überspannende Schneidbrücke (4), c) zumindest einen entlang der Schneidbrücke (4) in eine y-Richtung hin und her verfahrbar gelagerten Schneidkopf (5) mit einem Schneidräd chen (8), d) Antriebsmittel zum Verfahren des Schneidkopfes (5) entlang der Schneidbrücke (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (1) Mittel zur Überwachung des Ritzvorgangs mit tels Schallemmisionsanalyse aufweist.

24. Schneideinrichtung (1) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopf (5) zumindest einen ersten, in der Nähe des Schneidräd chens (8) angeordneten, Schalldrucksensor (13) zur Detektion von Nah schallemissionssignalen des Schneidrädchens (8) aufweist.

25. Schneideinrichtung (1) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (1) Mittel zum Schutz des ersten Schalldruck sensors (13) vor Verschmutzung, insbesondere Spritzschutzmittel zum Schutz des ersten Schalldrucksensors (13) vor Verschmutzung durch Schneidöl, aufweist.

26. Schneideinrichtung (1) nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schalldrucksensor (13) zum Schneidrädchen (8) gerichtet ist und vorzugsweise Mittel zur Bündelung des Schalls, bevorzugt einen Schalltrichter (23), aufweist, wobei der erste Schalldrucksensor (13) vor zugsweise Mittel zur Verhinderung des Eindringens von Schmutz in den Schalltrichter (23) aufweist.

27. Schneideinrichtung (1) nach Anspruch 26 dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldrucksensor (13) eine schalldurchlässige Schutzmembran (25) aufweist, die das offene, dem Schneidrädchen (8) zugewandte, Ende des Schalltrichters (23) abdeckt und zur Verhinderung des Eindringens von Schmutz in den Schalltrichter (23) dient.

28. Schneideinrichtung (1) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzmembran (25) aus einem Gewebe besteht, welches vorzugs weise aus Metall, bevorzugt aus Edelstahl, oder aus Kunststoff besteht, und/oder welches vorzugsweise eine Maschenweite von 40 bis 500 pm, besonders bevorzugt 55 bis 100 pm, aufweist und/oder welches Gewe befäden mit einer Fadendicke von 30 bis 50 pm aufweist.

29. Schneideinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalltrichter (23) zumindest eine Lüftungsöffnung (26) aufweist, die sich von außen nach innen durchgehend durch eine Trichterwandung des Schalltrichters (23) hindurch erstreckt.

30. Schneideinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (1) zumindest einen weiteren Schalldrucksensor (14) zur Detektion von Fernschallemissionssignalen aufweist, der weiter von dem Schneidrädchen (8) entfernt angeordnet ist als der erste Schall drucksensor (13), wobei der weitere Schalldrucksensor (14) vorzugs weise an dem Schneidkopf (5) befestigt ist.

31. Schneideinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidbrücke (4) feststehend ist oder in eine zur y-Richtung senk rechte, horizontale x-Richtung hin- und her über dem Bauteil verfahrbar ist.

32. Schneideinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 23 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (1) eine Digitalisierungseinrichtung zur Digitalisie rung der Schallemissionssignale aufweist.

33. Schneideinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 23 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (1) eine Auswerteeinrichtung (21) zur Signalana lyse und -auswertung aufweist.

34. Schneideinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (1) Mittel zum Brechen des Bauteils entlang der Ritzlinie (6) aufweist.

35. Schneideinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 23 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (1) zum Schneiden von Verbundglasscheiben dient und die Schneidbrücke (4) als Doppelschneidbrücke ausgebildet ist, die einen oberen und einen unteren Schneidbrückenteil aufweist, wobei der obere Schneidbrückenteil den Auflagetisch (3) oberseitig überspannt und der untere Schneidbrückenteil den Auflagetisch (3) unterseitig über spannt und sowohl am oberen als auch am unteren Schneidbrückenteil ein Schneidkopf (5) gelagert ist.

36. Schneideinrichtung (1) nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (1) Trennmittel zum Trennen einer Verbundglas folie aufweist.

Description:
Schneidverfahren und Schneideinrichtung zum Ritzen von Bauteilen aus Glas oder Keramik sowie Verfahren zum Aufteilen von Bauteilen aus

Glas oder Keramik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schneidverfahren und eine Schneidein richtung zum oberflächlichen Ritzen von, bevorzugt plattenförmigen, Bauteilen aus Glas oder Keramik, vorzugsweise von Glasscheiben, sowie ein Verfahren zum Aufteilen von, bevorzugt plattenförmigen, Bauteilen aus Glas oder Kera mik, vorzugsweise von Glasscheiben, z.B. von Floatglasscheiben oder Ver bundglasscheiben, insbesondere Verbundsicherheitsglasscheiben, in einzelne Bauteilzuschnitte, vorzugsweise Glasscheibenzuschnitte.

Als Flachglas wird jedes Glas in Form von Glasscheiben bezeichnet, unabhän gig vom angewandten Herstellungsverfahren.

Bei Verbundglasscheiben handelt es sich um ein Laminat aus mindestens zwei einzelnen Glasplatten, die jeweils mittels einer klebfähigen Zwischenschicht aus Kunststoff miteinander verbunden sind. Bei Verbundsicherheitsglas besteht die Zwischenschicht zur Verbindung der einzelnen Glasplatten in der Regel aus ei ner elastischen, reißfesten Hochpolymerfolie, so dass beim Bruch der Scheiben die Bruchstücke an der Folie haften bleiben. Dies mindert das Risiko von Schnitt- oder Stichverletzungen. Auch weist die Verbundsicherheitsglasscheibe nach dem Bruch eine Resttragfähigkeit auf.

Flachglasscheiben können aus einer einzigen Glasplatte (Einzelglasscheiben) bestehen oder aus mehreren miteinander verklebten Glasplatten (Verbundglas scheiben).

Das Aufteilen von Einzelglasscheiben erfolgt in der Regel dadurch, dass die aufzuteilende Glasscheibe oberflächlich bzw. an einer ihrer beiden Glasschei benoberflächen mit einem Schneidrädchen geschnitten bzw. geritzt wird und die Glasscheibe anschließend entlang bzw. an der erzeugten Schneidlinie bzw. Ritzlinie bzw. Ritzspur gebrochen wird. Das Brechen erfolgt durch Biegen der Glasscheibe, z.B. durch Aufwölben der Glasscheibe beidseits der Ritzlinie. Die Begriffe „Schneiden“ und „Ritzen“ werden auf dem Fachgebiet und auch im Rahmen der vorliegenden Anmeldung synonym für das oberflächliche Ritzen verwendet.

Beim Aufteilen von Verbundglasscheiben werden zunächst beide Glasplatten, insbesondere synchron, oberflächlich geritzt und dann die beiden Glasplatten nacheinander entlang der Ritzlinie gebrochen. Es werden somit beide Glas scheibenoberflächen der Verbundglasscheibe geritzt. Anschließend wird die zwischen den beiden Glasplatten angeordnete Folie durchtrennt. Dies erfolgt z.B. mechanisch mittels eines Messers und/oder thermisch. Das Trennen der Folie kann aber auch vorher mittels eines Lasers erfolgen.

In der DE 101 57833 B4 ist eine Vorrichtung zum Aufteilen einer Verbundglas scheibe in einzelne Verbundglasscheibenzuschnitte offenbart, die einen Aufla getisch für die Verbundglasscheibe, eine Schneideinrichtung mit einem Ritz-, Brech- und Trennwerkzeug für das Aufteilen sowie eine über dem Auflagetisch zur Schneideinrichtung hin- und zurückfahrbar angeordnete Positionierbrücke zum Verschieben der Verbundglasscheibe auf dem Auflagetisch umfasst. Die Positionierbrücke weist eine Greifeinrichtung mit Greifern zum Greifen der Ver bundglasscheibe auf, die derart ausgebildet ist, dass, bezogen auf die gegen läufige Bewegung der Positionierbrücke, die Verbundglasscheibe sowohl in ih rem hinteren, der Schneideinrichtung abgewandten Randbereich als auch in ih rem vorderen, der Schneideinrichtung zugewandten Randbereich greifbar ist.

Ziel beim Aufteilen von Glasscheiben ist insbesondere eine gute und möglichst gleichbleibende Qualität der Bruchkanten, insbesondere für eine gute Kanten festigkeit. Die Bruchkanten sollen möglichst glatt und eben sowie senkrecht zur Glasscheibenoberfläche sein, um optisch besser zu wirken, eine höhere Ferti gungsgenauigkeit zu erzielen und/oder bei einer nachfolgenden Schleifbearbei tung das Endmaß mit weniger Schleifabtrag zu erreichen. Gerade im Bau wer den die anwendungstechnischen Grenzen von Flachglas durch die Kantenfes tigkeit maßgeblich eingeschränkt. Haben die Bruchkanten keine ausreichende Qualität ist, je nach Anwendungsfall, eine aufwendige Nacharbeit notwendig, um die Passgenauigkeit und/oder die Kantenfestigkeit zu verbessern.

Beim Ritzen werden in der Glasscheibe Tiefen- Radial und Lateralrisse, er zeugt. Das einfache Brechen der Glasscheibe ist auf die beabsichtigte festig keitsmindernde Wirkung des Tiefenrisses zurück zu führen. Die Lateral- und die Radialrisse sollen allerdings möglichst vermieden bzw. reduziert werden, da sie die Kantenfestigkeit reduzieren. Insbesondere können derartige Mikrorisse in der Bruchkante die Kantenfestigkeit auch nach einer nachfolgenden Schleifbe arbeitung noch negativ beeinträchtigen.

Die Bruchkantenqualität kann dabei je nach Anwendung des Glases in unter schiedlicher Gewichtung anhand der Abweichung von einer exakt senkrechten und geradlinigen Kante, anhand von störenden Rissen oder der gemessenen mechanischen Festigkeit der Kante bewertet werden. Die Kantenfestigkeit wird insbesondere bestimmt wie in dem Artikel „Cut edge of annealed float glass: crack System and possibilities to increase the edge strength by adjusting the cutting process“, Springer Nature Switzerland AG 2019, der TU Darmstadt be schrieben. Auch kann die Bruchkantenqualität mithilfe der DIN 1249-11 -2017- 05 beurteilt werden.

Einflussfaktoren für eine schlechte Kantenqualität sind unter anderem eine nicht optimale Maschinentechnik, eine falsche Schneidwerkzeugwahl, falsche Pro zessparameter und/oder der Verschleißzustand und/oder Beschädigungen der Schneidrädchen.

Für eine gleichbleibend gute Bruchkantenqualität ist unter anderem der richtige Schneiddruck wichtig. Ist der Schneiddruck beispielsweise zu hoch, führt dies zur vermehrten Ausbildung von ungewünschten Lateral- und Radialrissen.

Auch ein optimaler und exakter Winkel der Schneidkante des Schneidrädchens im Kontaktbereich zur Glasscheibenoberfläche ist für eine gute Bruchqualität entscheidend von Bedeutung. Zudem muss das Schneidrädchen rotationssym metrisch sein. Das Schneidrädchen unterliegt zudem einem kontinuierlichen Verschleiß im Kontaktbereich zur Glasscheibenoberfläche, dem in gewissem Maße durch Ver änderung von Prozessparametern entgegengewirkt werden kann. Beispiels weise wird die Schneidkante des Schneidrädchens mit der Zeit stumpfer. Um trotzdem eine gute Bruchkantenqualität beizubehalten, muss deshalb im Laufe der Zeit der Schneiddruck erhöht werden. Dies wird vom Bediener einer Glas schneidanlage veranlasst, wenn dieser z.B. anhand des optischen Erschei nungsbildes der Bruchkante feststellt, dass die Bruchkantenqualität schlechter wird.

Gegenüber diesen eher langsamen Veränderungen kritisch sind aber insbeson dere auch plötzlich auftretende, lokale Beschädigungen des Kontaktbereichs zur Glasscheibenoberfläche, da diese häufig nicht unmittelbar erkannt werden und zu schlechteren Bruchkantenqualitäten führen können.

Aufgrund dessen müssen der Ritzvorgang und insbesondere die Bruchkanten qualität laufend überwacht und kontrolliert werden. Dabei ist es bekannt, dass erfahrene Bediener einer Glasschneidanlage anhand des optischen Erschei nungsbildes der Ritzlinie und/oder der Bruchkante beim Ritzprozess mitunter die Qualität des Ritzprozesses beurteilen können und, falls notwendig, entspre chende Gegenmaßnahmen einleiten können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Schneidverfah rens und einer Schneideinrichtung zum Schneiden bzw. Ritzen von, bevorzugt plattenförmigen, Bauteilen aus Glas oder Keramik, vorzugsweise von Glas scheiben, die eine gute Bruchkantenqualität gewährleisten sollen.

Weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum Aufteilen von Glas scheiben, welches ebenfalls eine gute Bruchkantenqualität gewährleisten soll.

Die Aufgaben werden durch ein Schneidverfahren gemäß Anspruch 1 , eine Schneideinrichtung gemäß Anspruch 23 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 19 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den sich jeweils anschließenden Unteransprüchen gekennzeichnet. Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung beispielhaft näher er läutert. Es zeigen:

Figur 1 : Stark vereinfacht und schematisch eine Draufsicht auf eine erfin dungsgemäße Schneideinrichtung

Figur 2: Stark vereinfacht und schematisch eine Seitenansicht eines

Schneidkopfes mit einem Schneidrädchen

Figur 3: Eine schneidenseitige Ansicht eines Schneidrädchens

Figur 4: Ein Frequenzspektrum eines Längsschnitts, geschnitten mit ei nem mikrostrukturierten Schneidrädchen

Figuren 5a-c: Frequenzspektren von Längsschnitten, geschnitten mit konven tionellen Schneidrädchen mit unterschiedlichem Schneiddruck

Figuren 6a+b: Frequenzspektren eines Querschnitts und eines Längsschnitts, geschnitten mit demselben konventionellen Schneidrädchen

Figuren 7a-c: Frequenzspektren konventioneller Schneidrädchen mit unter schiedlichem Verschleißgrad

Figuren 8a+b: Das Frequenzspektrum des konventionellen Schneidrädchens mit mittlerem Verschleißgrad aus Figur 7b und einen Ausschlag im Zeitsignal

Figuren 9a-c: Zeitbasierte Auswertung der Zeitsignale der Schneidrädchen ge mäß den Figuren 7a-c

Figur 10: Eine detailliertere Seitenansicht eines Schneidkopfes mit einem

Schneidrädchen

Figur 11 : Eine schematische Darstellung eines Schalldrucksensors mit

Schalltrichter und mit Raumwinkelbereich des Schalls, der vom Schalldrucksensor aufgefangen wird Die erfindungsgemäße Schneideinrichtung 1 (Fig. 1) dient zum Schneiden von Glasscheiben 2 und vorzugsweise auch zum Aufteilen von Glasscheiben 2, z.B. von Einzelglasscheiben oder Verbundglasscheiben, in einzelne Glasscheiben zuschnitte. Dazu weist die Schneideinrichtung 1 einen Auflagetisch 3 zur Auf nahme der zu schneidenden Glasscheibe 2 sowie eine sich in eine horizontale y-Richtung erstreckende Schneidbrücke 4 mit einem Schneidkopf 5 zum Ritzen einer Glasscheibenoberfläche 2a der Glasscheibe 2 und zum Einbringen von Ritzlinien bzw. Ritzspuren 6 in die Glasscheibenoberfläche 2a auf. Die Schneid brücke 4 überspannt den Auflagetisch 3 oberseitig und/oder unterseitig. Zudem kann die Schneidbrücke 4 feststehend sein oder in eine zur y-Richtung senk rechte, horizontale x-Richtung hin- und her über der Glasscheibe 2 verfahrbar sein. In diesem Fall weist die Schneideinrichtung 1 entsprechende Antriebsmit tel zum Verfahren der Schneidbrücke 4 auf.

Der Schneidkopf 5 ist in an sich bekannter Weise in die y-Richtung hin- und her verfahrbar an der Schneidbrücke 4 gelagert. Zum Verfahren des Schneidkopfes 5 weist die Schneidbrücke 4 entsprechende Antriebsmittel auf.

Zudem weist der Schneidkopf 5 ebenfalls in an sich bekannter Weise ein Schneidkopfgehäuse 7, ein Schneidrädchen 8 sowie einen Schneidrädchenträ ger 9 auf. Der Schneidrädchenträger 9 ist in einer vertikalen und zur Glasschei benoberfläche 2a senkrechten z-Richtung hin und her verfahrbar an dem Schneidkopfgehäuse 7 gelagert. Hierzu weist der Schneidkopf 5 entsprechende Antriebsmittel auf. Zudem ist der Schneidrädchenträger 9 vorzugsweise um eine zur z-Richtung parallele T rägerdrehachse 9a drehbar an dem Schneidkopf gehäuse 7 gelagert. Der Schneidrädchenträger 9 kann um die Trägerdrehachse 9a frei oder angetrieben drehbar sein. Das Schneidrädchen 8 ist um eine hori zontale, zur Glasscheibenoberfläche 2a parallele Raddrehachse 8a frei drehbar an dem Schneidrädchenträger 9 gelagert.

Zudem weist die Schneideinrichtung 1 vorzugsweise zumindest eine Positio nierbrücke 10 zum Verfahren der Glasscheibe 2 in x-Richtung auf dem Aufla getisch 3 auf. Die Positionierbrücke 10 überspannt den Auflagetisch 3 ebenfalls ober- und/oder unterseitig und weist z.B. klemmende Greifer 11 zum Greifen der Glasscheibe 2 im Bereich einer Glasscheibenkante 2b und/oder Sauggreifer zum Greifen der Glasscheibe 2 an der Glasscheibenoberfläche 2a auf. Zudem ist die Positionierbrücke 10 in x-Richtung hin und her verfahrbar. Hierzu weist die Schneideinrichtung 1 entsprechende Antriebsmittel auf. Selbstverständlich kann die Schneideinrichtung 1 aber auch andere Mittel zum Verfahren und/oder Greifen der Glasscheibe 2 aufweisen.

Die Schneideinrichtung 1 kann auch Mittel zum Drehen der Glasscheibe 2 um eine zur z-Richtung parallele Drehachse aufweisen. Das Drehen kann z.B. mit tels eines Sauggreifers erfolgen.

Das Schneidrädchen 8 (Fig. 3) weist eine umlaufende, V-förmige Schneidkante 12 mit einem Schneidenwinkel a auf. Die Schneidkante 12 kann dabei in Um fangrichtung geschliffen (konventionelle Schneidrädchen) oder gezahnt (mikro strukturierte Schneidrädchen) ausgebildet sein. Diese gezahnten bzw. mikro strukturierten Schneidrädchen 8 (nicht dargestellt) weisen somit an ihrer Schneidkante 12 eine Zahnstruktur auf.

Grundsätzlich können mit der Schneideinrichtung 1 durch eine Kombination der Bewegung des Schneidkopfes 5 entlang der Schneidbrücke 4 in y-Richtung, der Bewegung der Glasscheibe 2 in x-Richtung und/oder einer Bewegung der Schneidbrücke 4 in x-Richtung und/oder einer Drehung des Schneidrädchen trägers 9 um die Trägerdrehachse in an sich bekannterWeise beliebige Schnitt konturen, insbesondre auch bogenförmige Schnittkonturen erzeugt werden. Hauptsächlich werden allerdings Ritzlinien 6 erzeugt, die parallel zur x-Richtung oder parallel zur y-Richtung sind. Eine zur y-Richtung parallele Ritzlinie 6 wird durch Bewegung des Schneidkopfes 5 in y-Richtung entlang der Schneidbrücke 4 erzeugt (=Querschnitt). Eine zur x-Richtung parallele Ritzlinie 6 wird durch Bewegung der Schneidbrücke 4 und/oder der Glasscheibe 2 in x-Richtung er zeugt (=Längsschnitt). Beim Ritzen rollt das Schneidrädchen 8 in an sich be kannter Weise auf der Glasscheibenoberfläche 2a entlang und ritzt diese an bzw. schneidet diese ein. Auch kann die Glasscheibe 2 während des Ritzvorgangs um eine zur z-Rich- tung parallele Drehachse gedreht werden, um bogenförmige Ritzlinien zu er zeugen.

Zudem weist die Schneideinrichtung 1 vorzugsweise in an sich bekannterWeise Mittel zum Brechen der Glasscheibe 2 nach dem Ritzen auf. Beispielsweise weist die Schneideinrichtung 1 eine Brechrolle auf, die ebenfalls am Schneid kopf 5 gelagert ist. Es kann aber zum Beispiel auch eine Brechleiste mit Nieder haltern vorhanden sein. Die Schneideinrichtung 1 dient in diesem Fall nicht nur zum Schneiden, sondern auch zum Aufteilen von Glasscheiben 2.

Handelt es sich bei der Schneideinrichtung 1 um eine Verbundglasschneidein richtung, weist diese zudem zusätzlich Trennmittel zum Trennen der Verbund glasfolie auf. Beispielsweise handelt es sich um ein mechanisches Trennmittel, z.B. ein Trennmesser. Alternativ oder zusätzlich kann das Trennen auch ther misch erfolgen. Auch kann es mittels eines Lasers erfolgen. Das Trennen kann z.B. nach dem Brechen oder bereits davor mittels des Lasers erfolgen. Auch kann die Verbundglasfolie vor dem Brechen mittels Laser geschwächt werden.

Zudem ist die Schneidbrücke 4 bei einer Verbundglasschneideinrichtung als Doppelschneidbrücke ausgebildet. Die Doppelschneidbrücke weist einen obe ren und einen unteren Schneidbrückenteil auf. Der obere Schneidbrückenteil überspannt den Auflagetisch 3 oberseitig, der untere Schneidbrückenteil über spannt den Auflagetisch 3 unterseitig. Sowohl am oberen als auch am unteren Schneidbrückenteil ist ein Schneidkopf 5 gelagert. Die beiden Schneidköpfe 5 sind insbesondere synchron in y-Richtung verfahrbar an dem jeweiligen Schneidbrückenteil gelagert. Zudem ist der Auflagetisch 3 in an sich bekannter Weise im Bereich der Doppelschneidbrücke geteilt bzw. geschlitzt bzw. weist einen sich in y-Richtung erstreckenden Spalt bzw. Schlitz auf. Der Spalt dient zur Aufnahme der Schneid- und Brech- und Trennmittel.

Im Rahmen der Erfindung wurde nun überraschenderweise herausgefunden, dass es möglich ist, die Bruchkantenqualität zu überwachen und zu verbessern, wenn der Ritzvorgang mittels Schallemissionsanalyse überwacht bzw. analy siert wird. Dies erfolgt vorzugsweise online bzw. in Echtzeit.

Bei der Schallemissionsanalyse bzw. Schallemissionsprüfung (Acoustic Emis sion Testing) wird ausgenutzt, dass plötzliche Veränderungen im Gefüge eines Werkstoffs, die durch chemische oder thermische Vorgänge oder unter mecha nischer Belastung ausgelöst werden, zur Emission von Schall führen. Anhand von Aufzeichnung und Analyse dieser Schallemissionssignale kann dann z.B. die Fertigungsqualität oder der Schadenszustand von Materialverbunden, Kom ponenten und Bauteilen charakterisiert werden. Zur Detektion der Schallemis sionssignale werden Sensoren verwendet, z.B. piezoelektrische Sensoren. Diese können die transienten Auslenkungen im Material, wenn die Welle es durchläuft, in ein Spannungssignal umwandeln, welches digitalisiert und mit Software zur Datenanalyse weiter ausgewertet werden kann.

Die Schallemissionsanalyse hat aber auch ihre Grenzen. Problematisch sind zum Beispiel das Vorhandensein von Störquellen (z. B. Maschinengeräusche, elektromagnetisches Rauschen oder Rissuferreibung).

Im vorliegenden Fall sind beispielsweise sehr viele mechanische Fügestellen in der Schnittstellenkette - Schneidrädchen 8 - Radachse 8a - Schneidrädchen träger 9 - Rädchenträgeraufnahme - Schneidkopf 5 - vorhanden, welche ins besondere hochfrequente Schwingungen dämpfen. Die sehr kleine Bauteil größe behindert außerdem die Anbringung einer Sensorik in unmittelbarer Nähe des Schneidrädchens 8. Beim Ritzvorgang werden zudem hohe relevante Fre quenzspannen erzeugt. Die Drehfrequenz eines Schneidrädchens 8 bei einer Schnittgeschwindigkeit von 1 m/s und einem Rädchendurchmesser von 5,6 mm beträgt z.B. 57 Hz. Und die Zahneingriffsfrequenz bei einem mikrostrukturierten Schneidrädchen mit einem Zahnabstand von 50pm und einer Schnittgeschwin digkeit von 3 m/s beträgt z.B. 60 kHz. Im Rahmen der Erfindung wurde dennoch festgestellt, dass es möglich ist, an hand der Aufzeichnung und Analyse der Schallemissionssignale eines Ritzvor ganges den Ritzvorgang bzw. die Qualität des Ritzvorgangs zu überwachen, bestimmte störende Phänomene zu erkennen und zu charakterisieren. Insbe sondere wurde festgestellt, dass einige Schneidparameter, z.B. der Schneid druck und/oder der Verschleißzustand des Schneidrädchens 8 und/oder die Verschleißart des Schneidrädchens 8 und/oder die Schneidgeschwindigkeit mittels Schallemissionsanalyse überwacht, eingestellt, gesteuert und/oder ge regelt werden können.

Dazu werden die beim Ritzvorgang entstehenden akustischen Wellen (=Schall- signale bzw. Schallemissionssignal) mittels zumindest eines AE-Sensors bzw. Schalldrucksensors bzw. Mikrofons 13 (Fig. 2), insbesondere einem piezoe lektrischen Sensor, detektiert, in elektrische analoge Zeitsignale umgewandelt, digitalisiert und aufgezeichnet. Der Schalldrucksensor 13 weist in an sich be kannter Weise eine Platine 18 auf.

Zur Digitalisierung weist der Schalldrucksensor 13, insbesondere die Platine 18, vorzugsweise eine Digitalisierungseinrichtung, z.B. einen Analog-Digital-Wand- ler, auf. Durch die frühzeitige Digitalisierung können Störungen beim Signal transport reduziert oder vermieden werden.

Vorzugsweise ist der Schalldrucksensor 13, insbesondere mittels Kabeln 19, an einen weiteren Signal-Wandler 20, angeschlossen. Die Signalaufzeichnung er folgt in einer Auswerteeinrichtung 21. Nach der Signalaufzeichnung erfolgt, be vorzugt online, ebenfalls mittels der Auswerteeinrichtung 21 eine Signalanalyse. Die Auswerteeinrichtung 21 ist vorzugsweise Teil einer Steuereinrichtung 22 der Schneideinrichtung 1.

Die Signalanalyse kann dabei im Zeitbereich und/oder im Frequenzbereich (Frequenzanalysen) erfolgen.

Insbesondere wird im Rahmen der Signalanalyse und -auswertung mindestens ein Ist-Schneidradsignal erzeugt und mit mindestens einer zuvor ermittelten bzw. festgelegten Soll-Charakteristik des Schneidradsignals verglichen. Dies kann automatisiert mittels einer Software der Auswerteeinrichtung 21 und/oder auch durch eine Bedienperson erfolgen. Das die Soll-Charakteristik aufwei sende Schneidradsignal und das entsprechende Ist-Schneidradsignal können jeweils ein auf Basis der gemessenen Schallemissionssignale erzeugtes elekt risches, analoges oder digitales Signal sein. Es kann sich zum Beispiel um ein analoges oder digitales Zeitsignal oder ein Frequenzspektrum handeln.

Die Ermittlung der Soll-Charakteristik des Schneidradsignals erfolgt z.B. auf Ba sis von Erfahrungswerten. Beispielsweise existieren auf dem Fachgebiet bereits Tabellen, in denen für verschiedene zu schneidende Glasscheiben bestimmte Schneidradtypen mit zugehörigen Schneidparametern, wie z.B. Schneidge schwindigkeit und/oder Schneiddruck, angegeben sind, welche für eine gute Bruchkantenqualität verwendet/eingestellt werden sollten. Mit diesen vorgege benen Einstellungen können dann Ritzvorgänge durchgeführt werden und das entsprechende Schneidradsignal mit Soll-Charakteristik aufgezeichnet werden. Falls die Bruchkantenqualität trotz der Vorgaben nicht ausreichend ist, müssen selbstverständlich die Schneidparameter entsprechend angepasst werden, um die Soll-Charakteristik des Schneidradsignals festzulegen. Es werden also Merkmale der aufgezeichneten Signale mit der Beurteilung der Kantenqualität korreliert.

Die Schneidradtypen unterscheiden sich beispielsweise durch ihre Schliffart und/oder dem Schneidenwinkel und/oder dem Durchmesser, worauf weiter un ten nähereingegangen wird. Dabei weisen die unterschiedlichen Schneidradty pen jeweils ein charakteristisches Schneidradsignal auf. Beispielsweise unter scheiden sich die Schneidradsignale von mikrostrukturierten gegenüber nicht strukturierten Schneidrädchen. Aber auch unterschiedliche nicht mikrostruktu rierte Schneidrädchen weisen A-Priori leicht unterschiedliche Signalformen auf.

Im Wege der Signalanalyse- und -auswertung werden somit Merkmale extra hiert und daraus auf Basis gesammelter Daten und Erfahrungen Rückschlüsse gezogen. Dabei können auch Verfahren des der künstlichen Intelligenz, insbe sondere des maschinellen Lernens verwendet werden. Beispielsweise können auf Basis größerer Datenmengen Kausalzusammenhänge und Muster er kannt/hergeleitet werden. Vorhersagen und Schlussfolgerungen können mittels eines Prädiktionsalgorithmus berechnet werden.

Beispielsweise können aus gesammelten Daten betreffend den Verschleißzu stand und/oder die Verschleißart in Korrelation mit der festgestellten Kanten qualität Rückschlüsse gezogen und z.B. auch Grenzwerte bezüglich der Soll- Charakteristik des Schneidradsignals festgelegt werden und Voraussagen be züglich der Lebensdauer des Schneidrädchens getroffen werden. Insbesondere kann festgelegt werden, dass das Schneidrädchen ab einem bestimmten Ver schleißgrad, der mit einer bestimmten Charakteristik des Schneidradsignals korreliert, ausgetauscht werden muss. Und es kann überwacht werden, ob das Schneidrädchen einem normalen Abnutzungsgrad unterliegt. Die Soll-Charak teristik kann somit auch vom Verschleißgrad und/oder der Verschleißart abhän- gen.

Erfolgt die Signalanalyse auf Basis von Frequenzanalysen, wird das aufge zeichnete digitale Zeitsignal, vorzugsweise mittels einer Fourier-Transforma tion, in den Frequenzbereich transformiert. Die dabei erzeugten Ist-Frequenz- spektren werden dann weiter analysiert und ausgewertet, vorzugsweise mit Soll-Charakteristiken verglichen. Dies kann automatisiert mittels einer Software der Auswerteeinrichtung und/oderauch durch eine Bedienperson erfolgen. Bei spielsweise weist, wie oben beschrieben ein Schneidrädchen eine Soll-Charak teristik des Frequenzspektrums auf, welches dann mit dem gemessenen Ist- Frequenzspektrum verglichen wird. Insbesondere werden einzelne Frequenz bereiche der Soll-Charakteristik und des Ist-Frequenzspektrums miteinander verglichen.

Bekanntermaßen werden mittels Fourier-T ransformation kontinuierliche, aperi odische Signale in ein kontinuierliches Frequenzspektrum zerlegt. Es kann also ein digitales Signal in seine Frequenzanteile zerlegt und anschließend analy siert werden.

Wie bereits erläutert, wird die Überwachung bzw. Schallemissionsanalyse vor zugsweise online durchgeführt.

Erfindungsgemäß werden dabei zumindest, gegebenenfalls ausschließlich, Schallemissionssignale im nicht hörbaren Ultraschallbereich (16 kHz bis 1 ,6 GHz) aufgezeichnet und/oder analysiert. Denn im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, dass in diesem Frequenzbereich eine genauere Bewertung und Überwachung des Ritzvorgangs möglich ist.

Des Weiteren ist der Schalldrucksensor 13 in der Nähe des Schneidrädchens 8 angeordnet und am Schneidkopf 5 befestigt. Dies ist schematisch in Figur 2 dargestellt. Der Schalldrucksensor 13 dient somit zur Detektion von Nahemissi onsschallsignalen bzw. der nahen Schallemissionssignale.

Der Schalldrucksensor 13 ist zudem vorzugsweise zum Schneidrädchen 8 ge richtet (Richtmikrofon). Dazu weist der Schalldrucksensor 13 einen Schalltrich ter 23 auf. Dadurch kann die Detektion von Störgeräuschen deutlich reduziert werden und das Messergebnis verbessert werden. Insbesondere werden Stör geräusche aus der Umgebung, die beispielsweise von den Bewegungsachsen und Antrieben erzeugt werden, unterdrückt und breitbandige Schneidgeräusche evtl ebenfalls verstärkt.

Dabei wurde im Rahmen der Erfindung überraschenderweise heraus gefunden, dass, insbesondere aufgrund des Schalltrichters 23, Glasscheiben 2 mit unter schiedlichen Dicken geschnitten werden können, ohne dass die Position des Schalldrucksensors 13 relativ zum Auflagetisch 3 in z-Richtung verändert wer den muss. Denn bei unterschiedlich dicken Glasscheiben 2 verschiebt sich zwangsweise die Glasscheibenoberfläche 2a in z-Richtung relativ zum Schall drucksensors 13 (siehe Figur 10). Dies bedeutet, dass sich auch die Schall quelle (der Punkt, an dem das Schneidrädchen 8 an der Glasscheibenoberflä che 2a anliegt) relativ zum Schalldrucksensors 13 verschiebt. Die Richtung der Verschiebung ist in Figuren 10 und 11 als Doppelpfeil gekennzeichnet. Dadurch ist die Schallquelle nicht mehr exakt mittig bzw. zentriert in Bezug zum Schall trichter 23 angeordnet und der Laufweg der einzelnen Schallwellen nicht mehr gleich. Beispielsweise beträgt die Glasdicke der zu schneidenden Glasscheiben 2 zwischen 3 bis 19 mm. Dies entspricht in etwa einer Verschiebung von 5,6 mm. Dennoch wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, dass die Signalqua lität immer noch ausreichend gut ist, da sich die Laufwege auch bei einer Ver schiebung von 5,6 mm deutlich weniger verändern. Die halbe Schallwellen länge, die zu einer örtlichen Auslöschung des Schalls führen könnte, liegt bei 90kHz beispielsweise bei 1 ,9 mm.

Des Weiteren weist der Schalldrucksensor 13 vorzugsweise eine Schutzmemb ran 25 auf, die vor bzw. am offenen Ende des Schalltrichters 23 angeordnet ist. Insbesondere deckt die Schutzmembran 25 den Schalltrichter 23 an seinem of fenen, dem Schneidrädchen 8 zugewandten, Ende ab.

Die Schutzmembran 25 schützt den Schalltrichter 23 vor dem Eindringen von festen und flüssigen Schmutzpartikeln, z.B. vor dem Eindringen von Schneidöl. Sie sind somit insbesondere auch als Spritzschutz. Die Schutzmembran 25 ist somit einerseits zwar schalldurchlässig aber andererseits derart ausgebildet, dass die festen und flüssigen Schmutzpartikeln nicht hindurch dringen können. Vorzugsweise besteht die Schutzmembran 25 aus einem Gewebe. Das Ge webe besteht zudem vorzugsweise aus Metall, bevorzugt aus Edelstahl. Zudem weist das Gewebe vorzugsweise eine Maschenweite (=Abstand zwischen den Gewebefäden) von 40 bis 500 pm, bevorzugt 55 bis 100 pm, auf. Die Schutz membran 25 sollte dabei möglichst dünn sein, um die kurzen Schallwellen mög lichst wenig zu dämpfen. Vorzugsweise weisen die Gewebefäden eine Faden dicke (Durchmesser) von 30 bis 50 pm auf.

Alternativ dazu kann das Gewebe auch aus Kunststoff bestehen. Da Metall eine geringere Dämpfung aufweist als Kunststoff, ist Metall, insbesondere Edelstahl, allerdings bevorzugt. Weiterhin weist der Schalltrichter 23 vorzugsweise zumindest eine Lüftungsöff nung 26 (schematisch in Figur 11 eingezeichnet) auf, die ebenfalls die Ver schmutzung des Schalldrucksensors 13 verhindern soll. Die Lüftungsöffnung 26 erstreckt sich durchgehend von außen nach innen durch eine Trichterwandung des Schalltrichters 23 hindurch. Durch die Lüftungsöffnung 26 entsteht ein Luft zug, der für die kontinuierliche Reinigung bzw. den kontinuierlichen Austausch der Luft in dem Schalltrichter 23 sorgt. Dadurch werden Schmutzpartikel konti nuierlich aus dem Inneren des Schalltrichters 23 abgeführt. Dabei wurde fest gestellt, dass trotz des Luftzuges, insbesondere aufgrund der hohen Frequen zen der Signale, die Signalqualität nicht beeinträchtigt wird.

Zur Störsignalunterdrückung kann zudem in vorteilhafter Weiterbildung der Er findung zumindest ein weiterer Schalldrucksensor 14 vorhanden sein, der weiter entfernt von dem Schneidrädchen 8 angeordnet ist als der erste Schalldruck sensor 13. Der weitere Schalldrucksensor 14 dient somit zur zusätzlichen De tektion von Fernschallemissionssignalen. Erdetektiert zu einem größeren Anteil Umgebungsgeräusche bzw. Störgeräusche. Beispielsweise handelt es sich bei den Störgeräuschen um dauernde oder kurzzeitige Nebengeräusche, z.B. in der Halle, in der die erfindungsgemäße Schneideinrichtung 1 angeordnet ist. Vor zugsweise ist der weitere Schalldrucksensor 14 ebenfalls am Schneidkopf 5 an geordnet.

Vorzugsweise ist der weitere Schalldrucksensor 14 zudem analog zu dem ers ten Schalldrucksensor 13 ausgebildet und weist somit ebenfalls eine Platine 24, bevorzugt mit einer Digitalisierungseinrichtung, auf. Er ist allerdings vorzugs weise nicht als Richtmikrofon ausgebildet.

Vorzugsweise ist der weitere Schalldrucksensor 14 ebenfalls, insbesondere mit tels Kabeln 19, an den weiteren Signal-Wandler 20 und über diesen an die Aus werteeinrichtung 21 angeschlossen.

Die Länge der Kabel 19 beträgt vorzugsweise jeweils < 0,5 m. Vorzugsweise sind der erste und der weitere Schalldrucksensor 13; 14 sowie der Signal-Wandler 20 und die Auswerteeinrichtung 21 und die Steuereinrich tung 22 in einem am Schneidkopf 5 befestigten Gehäuse 27 angeordnet (Fig. 10).

Mittels der Auswerteeinheit 21 wird dann vorzugsweise eine Signalanalyse der Schallemissionssignale der beiden Schalldrucksensoren 13; 14 durchgeführt und die Ergebnisse miteinander verrechnet. Das heißt, aus den Nahschallemis sionssignalen werden die Störgeräusche mittels Störgeräuschunterdrückung heraus gerechnet. Das Resultat ist ein auf Basis zumindest zweier Schalldruck sensoren 13; 14 errechnetes, charakteristisches Schneidradsignal. Das Schneidradsignal steht wiederum insbesondere in hoher Korrelation mit einem guten oder schlechten Schneidverhalten.

Um den Rechenaufwand zu verringern, kann aber zum Beispiel auch in vorteil hafter Weise lediglich anhand der Fernschallemissionssignale festgelegt wer den, ob die Nahschallemissionssignale ausgewertet werden oder nicht. Bei Überschreiten eines Grenzwerts für anhand der Analyse der Fernschallemissi onssignalefestgestellten Störgeräusche werden die Nahschallemissionssignale nicht zur Auswertung zugelassen, damit die Störsignale nicht mit ausgewertet werden, weil dies sonst zu Fehlinterpretationen führen könnte. Die Fernschalle missionssignale dienen in diesem Fall somit quasi als Steuersignale.

Für eine weitere Optimierung und eine Verbesserung der Genauigkeit der Über wachung, ist es zudem auch möglich, nicht während des gesamten Schneidvor gangs die Schallemissionssignale aufzuzeichnen und/oder auszuwerten. Bei spielsweise werden nur die Schallemissionssignale detektiert und/oder ausge wertet, die dann entstehen, wenn Störgeräuschquellen weit vom Schneidräd chen 8 entfernt sind. Dies ist zum Beispiel bei Längsschnitten der Fall, wenn die Linearführungen und Antriebe weit entfernt sind.

Im Folgenden werden die Vorteile der Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen näher erläutert: Im Rahmen der Ausführungsbeispiele wurden die Schallemissionssignale je weils eines Ritzvorgangs mit zwei Schalldrucksensoren (Nahschalldrucksensor und Fernschalldrucksensor) detektiert, aufgezeichnet und ausgewertet. Dabei wurden sowohl Längs- als auch Querschnitte durchgeführt. Die Durchführung der Längsschnitte erfolgte durch Bewegung der Schneidbrücke in x-Richtung. Die Durchführung der Querschnitte erfolgte durch Bewegung des Schneidkop fes entlang der Schneidbrücke in y-Richtung. Verwendet wurde eine Schneide inrichtung vom Typ Rapidline der Anmelderin.

Zur Aufzeichnung der Nahschallemissionssignalen und der Fernschallemissi onssignalen wurden identische Mikrofone verwendet. Dabei wurden die Signale jeweils bereits unmittelbar auf der Platine, auf der sich die Mikrofone befanden, digitalisiert. Beide Signale wurden in einer am Schneidkopf befestigten Wand lerbox zusammengefasst und über ein Kabel in Echtzeit an die Auswerteein richtung übertragen. Der Nahschalldrucksensor befand sich in einem Abstand von ca. 60 mm schräg vor dem Schneidrädchen und 40 mm oberhalb der Glas scheibenoberfläche. Vor dem Nahschalldrucksensor war ein etwa 30 mm lan ges Metalldrehteil mit einem Durchmesser von ca. 20 mm positioniert. Dieses war innen so bearbeitet und so gegenüber dem Kontaktbereich zwischen Schneidrädchen und der Glasscheibenoberfläche ausgerichtet, dass das im Kontaktbereich zwischen Schneidrädchen und Glasscheibe entstehende Nahe missionsschallsignal möglichst gleichphasig auf den Nahschalldrucksensor traf und so eine Richtwirkung bzw. Verstärkung entstand. Der Fernschalldruck sensor war in einem Abstand von ca. 200 mm vom Kontaktbereich zwischen Schneidrädchen und Glasscheibenoberfläche entfernt und oberhalb vom Schneidkopf positioniert, so dass er vorwiegend die Umgebungsgeräusche auf zeichnete. Der Fernschalldrucksensor war nicht mit einer Richtcharakteristik ausgestattet. Bei der Signalauswertung wurden die beiden Sensorsignale nicht im Sinne einer Störgeräuschunterdrückung verrechnet. Vielmehr wurde auf eine Signalaus wertung der Nahschallemissionssignale verzichtet, wenn Störgeräusche eine bestimmte Stärke überschritten.

Die Transformation der digitalen Zeitsignale in den Frequenzbereich bei den in den Figuren 4 bis 7 dargestellten Frequenzspektren erfolgte jeweils mittels On- line-FFT (Fast-Fourier-Transformation). Dabei wurde ein Fenster mit einer Breite von 2 ms verwendet, welches in Schritten von 1 ms verschoben wurde. Als Fensterfunktion wurde das Hanning Fenster verwendet. Damit wurde eine Fensterbreite von 375 Samples und eine Zeitauflösung von 1 ms bei einer Über schneidung von 50% erhalten. Die Frequenzauflösung betrug 501 ,3 Hz. Die Signalaufzeichnung erfolgte zudem mit einer Abtastrate von 187,5 KHz. Hier durch können bekannterweise Frequenzen bis zur Hälfte dieser Frequenz, also 93,75 kHz aufgelöst werden (https://de.wikipedia.org/wiki/Nyquist-Shannon-Ab- tasttheorem).

In Figur 4 ist ein Frequenzspektrum eines mit einem mikrostrukturierten Schneidrädchen durchgeführten Längsschnitts dargestellt. Die Beschleunigung des Schneidkopfes betrug 4 m/s 2 , die Konstantschneidgeschwindigkeit lag bei 100 m/min und abgebremst wurde mit 6 m/s 2 bei einem Zahnabstand auf dem Schneidrädchen von 50 pm.

Gut zu erkennen in Figur 4 ist die Hüllkurve 15, die zunächst bei der Beschleu nigung ansteigt, dann bei der Konstantschneidgeschwindigkeit geradlinig ver läuft und beim Abbremsen wieder abfällt. Zudem ist zu erkennen, dass die Hüll kurve 15 einen welligen Verlauf hat. Eine Periode der Wellen entspricht dabei einer Umdrehung des Schneidrädchens. Über der Hüllkurve 15 sind Ober schwingungen 16 eingezeichnet.

Aus der Welligkeit wurde die durchschnittliche Zahneingriffsfrequenz im Bereich der Konstantschneidgeschwindigkeit mit 32,8 kHz bestimmt. Dies entspricht ei- ner Konstantschneidgeschwindigkeit von 98,4 m/Minute. Die Soll-Zahneingriffs- frequenz lag bei 33,3 kHz (berechnet aus der Soll-Konstantschneidgeschwin- digkeit/Zahnabstand). Der Schlupf betrug somit 1 ,6 %.

Aus der Welligkeit konnte zudem berechnet werden, dass die Zahneingriffsfre quenz schwankt (32,3 kHz - 33,3 kHz). Das bedeutet, dass das Schneidräd chen pro Umdrehung scheinbar in einigen Winkelpositionen einmal pro Umdre hung, das heißt mit ca. 94,9 Hz, stockt. Die Welligkeit deutet somit auf eine Asymmetrie des Schneidrädchens hin.

In den Figuren 5a-c sind Frequenzspektren jeweils eines Längsschnittes darge stellt. Geschnitten wurde jeweils mit einem nicht mikrostrukturierten, konventio nellen Schneidrädchen mit einem Rädchendurchmesser von 4,1 mm, einem Schneidenwinkel von 145°. Zudem wurde eine Einzelscheibe von 4 mm Glas dicke geschnitten. Dabei wurde der Schneidparameter Schneiddruck variiert (Figur 5a 0,3 bar, Figur 5b 0,7 bar, Figur 5c 1 ,1 bar).

Der Anstieg im Schneiddruck ist deutlich zu erkennen durch einen stärker aus geprägten hochfrequenten Bereich. Insbesondere führt eine Erhöhung des Schneiddrucks zu einem deutlichen Anstieg der breitbandigen Schneidgeräu sche über den gesamten Frequenzbereich bis 50 kHz.

In Figuren 6a und 6b sind die Frequenzspektren eines Querschnitts (Figur 6a) und eines Längsschnitts (Fig. 6b), jeweils geschnitten mit demselben nicht mik rostrukturierten Schneidrädchen dargestellt.

Zu erkennen ist, dass das Frequenzspektrum des Längsschnitts weniger Stö rungen aufweist. Denn im Frequenzspektrum des Querschnitts ist in drei Fre quenzbereichen ein starkes breitbandiges Rauschen zu erkennen. Dies ist da rauf zurückzuführen, dass Störquellen, insbesondere Linearführungen, beim Längsschnitt weiter entfernt sind. Des Weiteren wurden in weiteren Ausführungsbeispielen konventionelle Schneidrädchen mit unterschiedlichem Verschleißzustand getestet. Die zuge hörigen Frequenzspektren sind in den Figuren 7a-c dargestellt. Figur 7a zeigt das Frequenzspektrum eines neuen Schneidrädchens. Figur 7b zeigt das Fre quenzspektrum eines Schneidrädchens mit mittlerem Verschleißgrad und Figur 7c zeigt das Frequenzspektrum eines verschlissenen Schneidrädchens mit Scharte.

Zu erkennen ist, dass mit zunehmendem Verschleiß die „Ereignisse“ bzw. Aus reißer häufiger werden. Diese sind in den Frequenzspektren der Figuren 7b und 7c durch immer wiederkehrende Ausschläge bzw. Ausreißer 17 in hohen Fre quenzbereichen zu erkennen. In Figur 7c sind die Ausschläge bzw. Ausreißer 17 nochmal deutlich vermehrt und hochfrequenter und vor allem regelmäßiger vorhanden als in Figur 7b. Bei dem Schneidrädchen aus Figur 7c kann man zudem den zeitlichen Abstand zwischen zwei Ausschlägen 17 auslesen. Dieser entspricht ungefähr dem Umfang des Schneidrädchens von 17,6 mm. Das Schneidrädchen hat offensichtlich einen dominanten Defekt, der einmal pro Um drehung zu einem Ausschlag 17 führt.

Der Verschleiß ist also nicht nur prinzipiell zu detektieren, sondern es sind auch verschiedene Verschleißgrade und Verschleißarten unterscheidbar.

Bei den Schneidrädchen der Figuren 7b und 7c hätte das Schneidrädchen aus Figur 7b im realen Betrieb weiter im Einsatz bleiben können und Schneidräd chen aus Figur 7c hätte bereits vorher ersetzt werden müssen, um eine gute Bruchkantenqualität zu gewährleisten.

In Figur 8a ist nochmals das Frequenzspektrum des konventionellen Schneidrädchens mit mittlerem Verschleißgrad dargestellt. Das Schneidräd chen wies einen Rädchendurchmesser von 5,6 mm und einen Schneidenwinkel von 152° auf. Figur 8b zeigt einen Ausschlag 17 im Zeitsignal. Aus Figur 8b wird deutlich, dass es sich bei den Ausschlägen um ein echtes Signal handelt und kein Artefakt. Es handelt sich um ein sehr breitbandiges Signal von ca. 0,2 ms Dauer.

Figur 8b macht deutlich, dass die Abtastfrequenz idealerweise noch höher sein könnte, weil jede Spitze nur durch einen Abtastwert aufgelöst ist. Zur Signalana lyse wurden, wie oben bereits beschrieben, alle 1 ms, also um 187,5 Abtast werte versetzt, 375 Abtastwerte mit dem Hanningfenster gewichtet einer Fou riertransformation unterzogen. Damit erreicht man im Frequenzspektrum also eine Zeitauflösung von 1 ms und eine Frequenzauflösung von 501 ,3 Hz. Bei weniger Abtastwerten im Hanningfenster wäre die Zeitauflösung auf Kosten der Frequenzauflösung besser.

In Figur 4 würde man beispielsweise dann das Stocken des Schneidrädchens zeitlich besser, aber im Frequenzbereich schlechter auflösen können. Bei einer typischen Schneidgeschwindigkeit von 100 Meter pro Minute und einem Schneidraddurchmesser von 5,6 mm beträgt die Zeit für eine Umdrehung 0,0105 Sekunden. Wenn im Abstand von einer Millisekunde 375 Abtastwerte einer Frequenzanalyse unterzogen werden, hat man im Mittel also 10,5 Fre quenzanalysen pro Umdrehung des Schneidrades.

Figur 8b macht allerdings auch die Einschränkung der Signalanalyse über den Frequenzbereich deutlich. Das hier dargestellte Ereignis hat eine zeitliche Länge von etwa 0,3 Millisekunden, also bei einer Abtastfrequenz von 187,5 KHz 56 Abtastwerte. Bei einer Breite des Hanningfensters von 375 Abtastwerten stellt die Zeitdauer des „Ereignisses“ nur einen gewissen Anteil dar. Zeitab schnitte ohne „Ereignis“ haben daher eine größere Gewichtung. In der Zeitauf lösung deutlicher wird das „Ereignis“ durch eine geringere Breite des Hanning fensters, was dann allerdings auf Kosten der Frequenzauflösung geht.

Figuren 9a-c zeigen Zeitsignale der Schneidrädchen gemäß den Figuren 7a-c. Für die Auswertung wurde der Absolutwert der Differenz der direkt aufeinander folgenden Audiozeitsignale mit einem gleitenden Durchschnitt von 50 Werten gemittelt. Das Ergebnis ist eine gut auszuwertende eindimensionale Kurve, die zusätzlich leicht über Algorithmen ausgewertet werden kann. Die Unterschiede im Verschleißgrad sind auch in dieser Darstellung sehr gut zu erkennen. Insbe sondere sind wiederum die Ausschläge bzw. Ausreißer 17 gut zu erkennen.

Figuren 9a-c zeigen Vorteile einer geeigneten Signalanalyse im Zeitbereich auf. Diese liegen neben einer in Abhängigkeit vom gewählten Verfahren wahr scheinlich geringeren erforderlichen Rechenleistung in einer besseren Zeitauf lösung. Hierdurch heben sich die sehr kurzzeitigen „Ereignisses“ wie in Figur 8b deutlicher ab. Der im Rahmen der Figuren 9a-c verwendete, sehr einfache Al gorithmus kostet wenig Rechenleistung.

Die Ausführungsbeispiele zeigen anschaulich, dass das erfindungsgemäße Schneidverfahren und die erfindungsgemäße Schneideinrichtung es Maschi nenbedienern ermöglichen, wichtige Parameter der Schneideinrichtung und/o der des Schneidverfahrens, wie zum Beispiel Schneidgeschwindigkeit und/oder Schneiddruck, zu überwachen und gezielt einzustellen sowie Verschleißgrad und/oder Verschleißart des Schneidrädchens oder Maschinenfehler erkennen zu können.

Denn es ist ein deutlicher Einfluss der Schneidparameter auf das Zeitsignal und/oder Frequenzspektrum zu erkennen, der über verschiedene Schneidräd chen ähnlich ist. Bzw. eine Änderung der Schneidparameter ist in dem Zeitsig nal und/oder dem Frequenzspektrum zu erkennen.

Die Analyse der Signale im Frequenzbereich (Frequenzanalyse) ist somit eine Alternative zur Auswertung im Zeitbereich. Je nach Anwendung werden Signale zur Auswertung entweder im Zeit- oder Frequenzbereich ausgewertet. Die Aus wertung im Frequenzbereich ist beispielsweise bei konventionellen Schneidräd chen vorteilhaft, da bei nicht verschlissenen Schneidrädchen das Frequenz spektrum zeitlich recht konstant ist. Zudem bewirkt eine Erhöhung des Schneid drucks auch bei einem neuen Schneidrädchen das Auftreten höherer Fre quenzanteile. Mit zunehmendem Verschleiß treten zudem vermehrt „Ereig- nisse“ auf, die eine kurzzeitige Veränderung des Frequenzspektrums insbeson dere dahingehend bewirken, dass höherfrequente Frequenzanteile zunehmen. Dies sind allerdings noch besser im Zeitbereich zu sehen.

Darüber hinausgehend kann bei mikrostrukturierten Schneidrädchen mittels der Frequenzanalyse aufgrund des bekannten Zahnabstands und der bekannten Schneidgeschwindigkeit auf die theoretische Zahneingriffsfrequenz zurückge schlossen werden. Weil die tatsächliche Frequenz etwas geringer ist, lässt dies auf Schlupf zurückschließen. Ist bei konstanter Schneidgeschwindigkeit eine leichte Welligkeit des Frequenzgangs einmal pro Umdrehung des Schneidräd chens zu erkennen, so lässt dies auf ein leichtes Stocken des Schneidrades in bestimmten Winkelpositionen schließen.

Letztendlich wird im Rahmen der Signalanalyse und -auswertung auf Basis des physikalischen Verständnisses der Schneidvorgänge und A-Priori-Wissen zum Beispiel über das eingesetzte Schneidrädchen und die bestimmte Prozesspa rameter (Durchmesser, mikrostrukturiert und wenn ja wie, Schneidgeschwindig keit, ...) eine Charakterisierung bzw. Klassifizierung der aufgezeichneten Sig nale dahingehend durchgeführt, ob die Schneidparameter richtig eingestellt sind, Fehler in den Komponenten vorliegen und/oder Verschleiß des Schneidrädchens vorliegt. Beispielsweise werden 1 /Umdrehungseffekte er kannt, die auf Fehler in den Komponenten oder einen Fehler an einer Stelle der Schneidkanten hindeuten.

Besonders vorteilhaft ist die Überwachung der Ritzvorgangs bei Dünnglas/Dis playglas, allerdings auch bei konventionellen Glasdicken für hohe Ansprüche in Anwendungen für Automotive und großflächigen Glasfassaden. Im Displayglas- Bereich werden außer bei Smart Phones (Laserstrahlschneiden) ausschließlich mikrostrukturierte Schneidrädchen eingesetzt.

Im Rahmen der Erfindung liegt es dabei selbstverständlich auch, dass das Bre chen und, im Fall einer Verbundglasscheibe das Trennen der Verbundglasfolie, nicht in der Schneideinrichtung stattfinden, sondern in davon getrennten Ein richtungen. Zudem können das Brechen und Trennen auch manuell erfolgen.

Zudem kann das Aufteilen der Glasscheibe so erfolgen, dass - je nach Schnitt muster - zunächst die gesamte Glasscheibe geschnitten bzw. geritzt wird und dann gebrochen und gegebenenfalls getrennt wird. Oder es wird zunächst eine Ritzlinie (im Fall von Verbundglasscheiben an beiden Glasscheibenoberflä chen) erzeugt, direkt im Anschluss daran die Glasscheibe entlang der Ritzlinie gebrochen und gegebenenfalls getrennt. Dann werden die voneinander ge trennten Glasscheiben erneut geritzt und aufgeteilt. Dies ist beliebig. Die Glas- scheibe kann zur Erzeugung der nächsten Ritzlinie auch auf dem Auflagetisch gedreht werden und/oder abgetrennte Glasscheiben rückgeführt werden und dann erneut geschnitten werden. Dies ist z.B. in der DE 102018 217660.4 für Verbundglasscheiben beschrieben.

Des Weiteren können, wie bereits erläutert, mit dem erfindungsgemäßen Schneidverfahren und/oder der erfindungsgemäßen Schneideinrichtung auch andere Bauteile aus Glas oder Keramik geritzt werden. Und plattenförmige Bau teile können grundsätzlich analog wie zu den Glasscheiben beschrieben in ein zelne Bauteilzuschnitte aufgeteilt werden.

Zudem liegt es im Rahmen der Erfindung, anstelle des Schalltrichters 23 einen schüsselartigen Schallreflektor mit Parabolspiegel oder ein Schallrohr zur Bün delung des Schalls auf den Mikrofonpunkt des Schalldrucksensors 13 zu ver wenden. Der Schalltrichter 23 ist aber bevorzugt, da er eine bessere Signalqua lität, insbesondere bei unterschiedlichen Glasdicken, gewährleistet.