玻璃制品加工装置 本发明涉及一种用于对具有曲面的玻璃制品表面例如构成电视机显像管或阴极射线管前部的屏表面进行成形加工的玻璃制品加工装置。
在对具有弯曲表面的玻璃制品，例如，构成电视机阴极射线管前部的玻璃屏面进行模压制之后，需要将制品的表面抛光和磨成光滑表面。通常，采用的方式是当抛光器在制品表面上滑动时把抛光用的砂浆注入制品表面上对屏表面进行抛光来修正屏表面的形状。
图13和14表示传统抛光方法的基本原理。在这些图中，标记P表示具有弯曲表面的屏。把屏P放到运动的工作台1上。在把屏P固定到工作台1上之后，使抛光器3在固定压力F的作用下与屏P的表面接触。然后，使运动工作台1沿屏P的轴向T作往复运动，并且通过软管4把抛光砂浆Q注入抛光器3和屏P之间地间隙中，随后对屏的表面进行抛光。在进行这些操作时，通过在与运动工作台1的运动方向T相垂直的方向(图13中箭头S表示的方向)上平缓移动抛光器3便能对整个屏表面进行抛光。在抛光器3沿方向S运动的过程中，抛光器3随屏P的表面曲度而倾斜。
相对于三个不同的抛光阶段需要三种抛光器，即，粗抛光、中粗抛光、和细抛光。需要准备这些不同类型的抛光器并随着抛光的进度而随时更换抛光器。而且对于每一种抛光器而言都要使用专用的机器。在每一种情况下，当对屏表面进行抛光时要把每个抛光阶段的抛光砂浆注入抛光器3和屏P之间的滑动区上。
然而，在用这种方式设置的传统抛光系统中，必须在注入抛光砂浆的同时对玻璃制品的表面进行抛光。修正玻璃制品表面的变形和对表面进行抛光需要花费很多时间，因此将不可避免地使工作效率降低。
因此，本发明的目的是提供一种能在短时间内有效研磨玻璃制品表面的玻璃制品加工装置。
按照本发明，其提供一种用于加工和研磨玻璃制品曲面的玻璃制品加工装置，该装置包括可转动的砂轮，在砂轮下面水平运动的运动工作台，用于支持砂轮上下运动的支撑装置，和弹性载荷施加装置，其在砂轮的位置上移时把固定的弹性载荷施加到由支撑装置支撑的砂轮上。把玻璃制品放到运动工作台上。当玻璃制品随着运动工作台在砂轮下方运动时，砂轮在弹性载荷施加装置的固定压力作用下将与玻璃制品表面相接触。在这种状态下，砂轮沿玻璃制品的曲面作相对运动，进而对制品表面进行研磨。
此外，按照本发明，还提供另一种玻璃制品加工装置，其包括可转动的砂轮，在砂轮下方水平运动的运动工作台，支持砂轮上下运动的支撑装置，和位置控制装置，该位置控制装置用于控制由支撑装置支撑的砂轮的位置。把玻璃制品放到运动工作台上。当玻璃制品随着运动工作台在砂轮下方运动时，位置控制装置将控制研磨玻璃制品表面的砂轮的位置。
在用这种方式构成的本发明的玻璃制品加工装置中，使玻璃制品从转动的砂轮下通过，并通过砂轮对玻璃制品的表面进行研磨，由此把玻璃制品的表面磨光。因此，按照本发明的装置，其不再需要对传统抛光系统来说很重要的抛光砂浆，所以能够在很大程度上缩短加工时间。所以，确实提高了对玻璃制品进行磨光处理的工作效率。此外，由于不使用抛光砂浆，因此可以明显降低设备成本和改善环境条件等。
优选的是，本发明所述的装置设有在加载等情况下用于修整或精修砂轮的修整机。由此，借助于修整机可以容易地修正加载的砂轮从而使砂轮能够重复使用。
此外，优选的是，本发明所述的装置设有倾斜调节装置，当运动工作台上的玻璃制品表面在玻璃制品的宽度方向上相对于砂轮的纵轴倾斜一定角度时，所述调节装置将使砂轮或玻璃制品产生相应倾斜，由此来调节砂轮或玻璃制品的倾斜度从而使砂轮在其总长度上与制品表面相接触。如果运动工作台上的玻璃制品表面在其宽度方向上相对于砂轮的纵轴产生倾斜，那么通过这种结构，不管倾斜程度如何，倾斜调节装置都可以使砂轮与制品表面在其整个长度范围内相接触，从而能达到均匀研磨制品表面的目的。
在本发明所述的玻璃制品加工装置中，砂轮的轴向长度可以基本上等于玻璃制品的宽度，所以每当玻璃制品从砂轮下方通过一次，玻璃制品的整个表面就可以得到一次研磨。而且，按照本发明的装置，砂轮的轴向长度可以比玻璃制品的宽度短，所以每当玻璃制品从砂轮下面通过时，砂轮便在玻璃制品的宽度方向上运动从而使玻璃制品的整个表面得到研磨。
本发明的其它目的和优点将在以下的说明中进行陈述，而且其中的某些目的和优点将从说明书中明显看出，或可以在本发明的实践中得出。
利用在下文中特别指出的手段和工具可以实现和获得本发明的目的及优点。与说明书相结合并构成说明书一部分的附图示出了本发明目前所具有的优选实施例，而且上面给出的概述和下面给出的对优选实施例的详细说明共同起到解释发明原理的作用。
图1是局部剖开的前视图，其表示按照本发明第一实施例所述的玻璃制品加工装置；
图2是图1中所示玻璃制品加工装置的侧视图；
图3是图1中所示玻璃制品加工装置上某一部分的平面图；
图4是图1中所示玻璃制品加工装置上所述部分的侧视图；
图5是图1中所示玻璃制品加工装置上砂轮支撑部分的剖面图；
图6是从原理上表示本发明第一实施例所述玻璃制品加工装置基本结构的透视图；
图7是从原理上表示图6中所示玻璃制品加工装置基本结构的透视图，其中使用了较短的砂轮；
图8是局部剖开的前视图，其表示按照本发明的第二实施例所述的玻璃制品加工装置；
图9是图8中所示的玻璃制品加工装置的侧视图；
图10是从原理上表示图8中所示玻璃制品加工装置基本结构的透视图；
图11是从原理上表示图8中所示玻璃制品加工装置基本结构的透视图，其中使用了较短的砂轮；
图12是剖面图，其表示在玻璃制品的表面出现任何倾斜时可以对该倾斜进行修正的倾斜调节装置的一个实例；
图13是已有抛光器的侧面剖视图；和
图14是图13中所示抛光器的正面剖视图。
下面将参照附图1-12描述本发明的优选实施例。
图1-6表示本发明的第一实施例。图1是用于加工诸如阴极射线管等玻璃制品表面(屏P)的加工装置A的前视图，而图2是装置A的侧视图。加工装置A包括基座10。如图3中所示，在基座10的上方设有导轨11。运动工作台13位于导轨11上，因此工作台可以沿导轨11进行水平往复运动。工作台在输送机构100的作用下在纵向上(在图3中用箭头X示出的方向)沿导轨11运动，所述输送机构100用电机12作为它的驱动源。输送机构100包括螺杆101，其在电机12(例如伺服电机)和与螺杆101相匹配的螺母部件102的作用下产生转动。螺母部件102设置在工作台13上。在这种情况下，当螺杆101在电机12的带动下产生转动时，螺母部件102将产生与螺杆101的转动方向和转动速度相对应的前进，由此使工作台13在箭头X所示的方向上运动。
基座10上设有支架14。支架14上装有升降器15。借助于在垂直方向上伸展的LM(直线运动)导轨16来支撑升降器15使其在支架14上进行上下运动。采用借助配重17平衡其重量的方式，用很小的力便可以使升降器15精确地上下运动。
一对左右支撑臂19在升降器15的下部彼此相对设置。如图5中所示，在每个臂19中形成安装孔20。每个孔20中放置了轴承21。通过轴承21水平支撑着主轴22以便使其转动。把柱形砂轮23固定到主轴22中部的外周上。砂轮23与主轴22一起产生整体转动。砂轮23具有以轴Z为中心的外周表面23a。如图5中的两点点划线C所示，砂轮23可以选择性地为砂漏形。支架14、升降器15、支撑臂19、轴承21等构成了支持砂轮23作垂直运动和绕Z轴转动的支撑装置18。
把作为弹性载荷施加装置使用的弹簧型压力缸24设置在支架14的上部。当砂轮23向上移动时，用压力缸向垂直运动的砂轮23施加固定弹性载荷。将压力缸设计成使其借助例如充在其中的压缩气体的推斥力或弹簧的弹力来推动砂轮23向下运动。
把作为倾斜调节装置使用的多个橡胶弹性体25或类似物插在用于支撑砂轮23之主轴22的每个轴承21的外周表面和每个相应的安装孔20的内周表面之间。当弹性体25产生弹性变形时，主轴22能够相对于水平方向产生小角度倾斜。
把砂轮驱动电机29安装在支架14旁边的保持器28上。电机29的输出轴29a和主轴22通过万向节30彼此相连。万向节30能够使砂轮23在垂直方向上沿LM导轨16移动。
在运动工作台13的一个端部上设有修整机33。如图3和图4所示，修整机33的保持器35设在工作台13上。保持器35支撑在导轨34上，导轨34在与工作台13的运动方向X相垂直的方向Y上伸展。保持器35在驱动机构36的驱动下沿导轨34在方向Y上运动。把在电机37的作用下产生转动的主轴38设置在保持器35上。修整器39安装在主轴38上。支撑修整器39的主轴38与支撑砂轮23的主轴22平行延伸而且两者位于相同的高度上。以例如金刚石修整器为代表的修整器39具有把砂轮23的工作表面(外周表面23c)修整和精修成精确形状的功能。
修整是一种修正砂轮23的工作表面形状以便在对工作表面加载时暴露出砂轮23工作表面上新的峰利磨削边缘的操作。精修是一种当因不均匀磨损或其它原因导致砂轮23变形时对砂轮23进行再次平衡或把其工作表面重新加工成接近新状态的操作。
在图1,2等图中，标记P表示作为玻璃制品实例的一个屏，所述屏构成电视机阴极射线管的前部。如图2中所示，屏P的表面是缓缓弯曲的上凸表面。在模压之后，通过本发明所述的加工装置把屏P的弯曲表面磨成预定的形状。下面将描述用本实施例所述的加工装置形成屏P的表面的方法。首先，把屏P以使其曲面朝上的形式固定到运动工作台13上。然后，通过电机29使砂轮23转动，并通过电机12驱动运动工作台13使工作台13上的屏P沿图2中箭头E所示的方向朝着砂轮23运动。
在屏P以这种方式运动的过程中，屏P将到达砂轮23的下方，在此转动着的砂轮23的外周表面23c将与屏P的表面相接触。砂轮23由弹簧型压力缸24支撑。当屏P随着工作台13沿箭头E的方向在砂轮23下面进一步运动时，砂轮23将沿屏P的弯曲表面垂直移动。
在此过程中，借助于因压力缸24施加的弹性载荷而产生的固定压力使砂轮23的外周表面23c与屏P的表面相接触。因此，当屏P从砂轮23的下面通过时，屏P的表面便受至砂轮23的研磨。图6示出了这种研磨方法的基本原理。
确定屏P的研磨程度时应考虑砂轮23的类型、研磨压力、磨削深度、研磨的表面粗度等之间的关系。更具体地说，应通过测量模压制后屏P的外部尺寸来获得未加工的屏P的外部尺寸和将要加工的屏P的最终预定尺寸之间的差，并且确定在研磨时需要切去的深度。此外应根据所需研磨的程度来设定砂轮23压迫屏P的力(接触力)、屏P的运动速度、砂轮23的转动速度等。特别是，通过调整压力缸24的液体压力可以变换地设定砂轮23的压力。
在用这种方式设定的研磨条件下，使屏P从转动的砂轮23下通过一次。由此，通过用砂轮23进行一个循环的研磨便可以加工和磨出具有预定尺寸的屏P表面。因此，利用这种加工装置，可以使加工时间大大短于传统抛光系统所用的加工时间。此外，由于不再需要对传统抛光系统来说很重要的抛光砂浆，所以可以降低设备成本和极大地改善环境条件。
如图5中的两点划线B所示，在某些情况下，屏P的表面可能会相对于水平面G倾斜一定角度θ，这将使屏P的两个相对端部之间出现高度差。在本实施例所述的加工装置A中，借助于弹性体25把砂轮23的主轴22支撑在支撑臂19上。当弹性体25产生弹性变形时，砂轮23的外周表面23c的位置沿屏P的倾斜表面发生移动。因此，自身轴线Z处于屏P宽度方向上的砂轮23以其整个宽度与屏P相接触。因此既使是屏P发生倾斜，屏P的整个表面也能得到均匀研磨。
随着工作时间的推移，砂轮23的工作表面将承受过量负载，从而使砂轮23的研磨能力下降。如果在使用期间砂轮23的研磨能力下降，则需启动修整机33。当启动修整机33时，修整器39在电机39的带动下开始转动，而且运动工作台13在电机12的带动下沿图2中箭头E所示的方向运动。因此，保持器35与工作台13一体地朝着砂轮23运动，从而使修整器39与砂轮23的外周表面23c相接触。当处于这种状态下的保持器在驱动机构36的作用下在图3中的箭头Y所示的方向上沿导轨34进一步运动时，修整器39将对砂轮23的外周表面23c进行修整。在精修砂轮23时，通过启动电机12和驱动机构36将使运动工作台13和保持器35分别在X方向(如图3所示)和Y方向(沿砂轮23的Z轴方向)上运动。
因此，在使用时通过把修整器39直接顶在砂轮23上便可以对其进行修整和精修。所以，能够容易和迅速地修正砂轮23的载荷从而能确保在不必从主轴22上卸下砂轮23的情况下重复使用砂轮23。
在上述实施例中，砂轮23在Z轴方向上的长度(L1)等于或大于屏P相对端之间的宽度(W)。因此，当屏P在砂轮23下面通过一次时，屏P的整个表面可以在一个行程内得到研磨。然而，当砂轮为图7所示的砂轮23a的形式时，砂轮23a在其Z轴方向上的长度(L2)可以比屏P的宽度短，这样将便于砂轮的生产。在这种情况下，当研磨屏P的整个表面时，每当屏P从砂轮23a的下面通过时砂轮23a的位置都要在屏P的宽度方向上产生移动。
在上述实施例中，用压力缸24作为对位置向上移动的砂轮23(或23a)施加固定弹性载荷的弹性载荷施加装置。然而，也可以用弹簧件来代替压力缸24。
图8-10示出了本发明第二实施例所述的加工装置A’。在第一实施例的加工装置A中，砂轮23沿屏P的弯曲表面进行相对运动以便按照使砂轮23在弹性载荷施加装置(压力缸24)的固定压力下与屏表面保持接触的方式对屏P进行研磨。另一方面，把图8-10中示出的第二实施例的加工装置A’设计成通过控制砂轮23的垂直位置来对屏P的表面进行研磨。
因此，在第二实施例的加工装置A’中，用使砂轮23的位置垂直移动的升降电机42、检测升降器15垂直位置的传感器例如编码器43a、和用于控制电机42以便调节砂轮23所处位置的位置控制器43来代替第一实施例中的压力缸24。升降电机42和位置控制器43构成了本发明的位置控制装置。把来自位置传感器43a的信号送到由微计算机或类似物构成的位置控制器43的输入端。就其它部件而言，用与第一实施例的装置A同样的方式构成加工装置A’。
按照第二实施例，首先把屏P以表面朝上的方式固定在运动工作台13上。用电机29带动砂轮23转动，并通过电机12启动运动工作台13，由此使屏P朝着砂轮23运动。
当屏P从砂轮23的下面通过时，通过位置控制器43启动升降电机42。当砂轮23的外周表面23c与屏P的表面相接触并对屏P进行研磨时可通过电机42控制砂轮23的垂直位置。图10表示这种研磨方法的基本原理。
确定对屏P的研磨程度时需考虑砂轮23的类型、研磨压力、磨削深度、研磨表面粗度等之间的关系。更具体地说，应在模压之后测量屏P的外部尺寸。得到测得值和预定的外部尺寸(需加工的屏P最终尺寸)之间的差值，并确定所需研磨的磨削深度。接着，根据所需的研磨程度来设定砂轮23的垂直位置、屏P的运动速度、砂轮23的转动速度等。
在用这种方式设定的研磨条件下，屏P在转动的砂轮23下面通过一次。在此期间，通过一个研磨循环把屏P的表面加工和磨成预定的尺寸。因此采用加工装置A’可以使加工时间比传统抛光系统所用时间短得多。此外，由于不再需要对传统抛光系统来说很重要的抛光砂浆，所以可大大降低设备成本和极大地改善环境条件等。
如果在用砂轮23进行研磨操作时砂轮23的研磨能力下降，将启动修整机33。当启动修整机33时，修整器39在电机37的带动下产生转动。此外，运动工作台13将在电机12的带动下产生运动，而且保持器35将与工作台13一起朝着砂轮23运动，从而使修整器39与砂轮23的外周表面23c相接触。当保持器35在这种状态下由驱动机构36带动继续沿着导轨34运动时，修整器39便对砂轮23的外周表面23c进行修整。在精修砂轮23时，通过启动电机12和驱动机构36，可以使运动工作台13和保持器35分别沿X和Y方向运动(与图3所示实施例的情况相同)。
因此，在使用期间用修整器39直接顶住砂轮23便可以对砂轮23进行修整和精修，因此能够容易和迅速地修正砂轮23的载荷从而能确保在不必从主轴22上移去砂轮23的情况下重复使用砂轮23。
在上述实施例中，砂轮23在Z轴方向上的长度(L1)等于或大于屏P相对端之间的宽度(W)。因此，当屏P在砂轮23下面通过一次时，屏P的整个表面可以在一个行程内得到研磨。然而，当砂轮为图11所示的砂轮23a的形式时，砂轮23a在其Z轴方向上的长度(L2)可以比屏P的宽度短，这样将便于砂轮的生产。在这种情况下，当研磨屏P的整个表面时，每当屏P从砂轮23a的下面通过时砂轮23a的位置都要在屏P的宽度方向上产生移动。
在图12示出的实施例中，运动工作台上设有作为测量器使用的倾斜调节装置，所述测量器可以记录屏P的表面在宽度方向上的斜度。该实施例的运动工作台13上具有一个静止板46，该静止板位于沿导轨11运动的工作台体45上。板46的顶面形成一个弯曲的凹面46a，其外形为在板46的纵向(沿屏P的宽度W方向)上延伸的圆弧形。静止板46上设有运动板47。运动板47的下表面形成弯曲的突面47a，突面47a的外形构成与凹面46a相应的圆弧形。把突面47a装到静止板46的凹面46a中从而使其可沿凹面46a的曲面滑动。
在运动板47的中部设有通孔49。把双头螺栓50装到静止板46上。螺栓50从运动板47的上方插入孔49中。螺栓50的外部直径小于孔49的内部直径(M)。把作为弹性件使用的锥形盘簧51设置在螺栓50的上部。当借助于弹簧51的弹力相对于静止板46压迫运动板47时，在弯曲的突面47a和弯曲的凹面46a之间将产生适度的接触。
把屏P放到运动板47上。运动工作台13将在这种状态下产生运动。当把屏P送到砂轮23的下面时，通过砂轮23的外周表面23c对屏P的表面进行研磨。现在假设在屏P两侧端的高度(H1和H2)之间存在高度差而且屏P的表面在宽度方向上产生倾斜。在这种情况下，当屏P的表面与砂轮23的外周表面23c接触时，运动板47的弯曲突面将沿静止板46的弯曲凹面46a滑动，由此使运动板47产生侧向倾斜。由此，便可吸收屏P两个相对侧端之间的高度差，从而可使砂轮23进行的研磨在整个屏P的表面上保持均匀。
对于熟悉本领域的技术人员来说可以迅速发现本发明的其它优点和对本发明作出改进。因此，从更宽的角度上看，本发明并不限于本文中所展示和描述的具体细节和代表性实施例。而且，在不脱离由附加的权利要求和其等同物所确定的总发明原理之构思和范围的情况下可以对本发明作出各种改进。