(57)【要約】  ガラスシートを成形する方法は、ガラスリボンを成形することを含む。ロボットアームは、予めプログラムされたサイクルによってエンドエフェクタを移動させるように動作する。該サイクルは、ガラスリボンのセグメントをエンドエフェクタに係合すること、係合されたセグメントをガラスリボンから分離してガラスシートを生成すること、及びガラスシートをガラスリボンから離れるように移動させることを含む。予めプログラムされたサイクルは、所定の時点でのエンドエフェクタの所定の位置を指定する。ロボットアームが予めプログラムされたサイクルで動作している間、エンドエフェクタによってガラスリボンに働いている力を示すパラメータが検知される。検知されたパラメータが目標値から逸脱すると、エンドエフェクタの位置は、対応する時点における所定の位置とは異なるように変更される。ガラスリボンに加えられる過度の力をリアルタイムで軽減することができる。
2021521084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスシートを成形する方法であって、
ダウンドロープロセスで成形本体から溶融ガラスを流して、連続的に移動するガラスリボンを成形する工程；
ロボットアームを動作させて、開始時間に開始する予めプログラムされたロボットの動作サイクルによって前記ロボットアームに搭載されたエンドエフェクタを移動させる工程
を含み、前記ロボットの動作サイクルが、
前記ガラスリボンのセグメントを前記エンドエフェクタに係合するステップ、
前記ガラスリボンの残りの部分から前記係合されたセグメントを分離してガラスシートを生成するステップ、
前記ガラスシートを前記ガラスリボンから離れるように移動させるステップ
を含み、ここで、
前記予めプログラムされたロボットの動作サイクルが、前記開始時間の後の所定の時点での前記エンドエフェクタの所定の位置を含み；かつ
前記動作させる工程中に、
前記エンドエフェクタによって前記ガラスリボンに働く少なくとも１つの力を示す少なくとも１つのパラメータを検知するステップ、
前記検知されたパラメータが目標値から逸脱すると、前記エンドエフェクタの位置を前記開始時間後の対応する時点での所定の位置とは異なるように変更するステップ
を含む、方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つのパラメータを検知するステップが、前記ロボットに搭載された力センサを動作させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記力センサが多軸力センサを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記検知するステップが、前記エンドエフェクタによって前記ガラスリボンに加えられた直線力及びトルクの少なくとも一方を検知することを含み、さらに、前記変更するステップが、検知された直線力及び検知されたトルクの少なくとも一方に基づいて位置調整を決定することを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記検知するステップが、直線力を検知すること、及び少なくとも２つの軸に沿って前記エンドエフェクタによって前記ガラスリボンに加えられたトルクを検知することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記変更するステップが、検知されたパラメータに基づいて補正値を決定することを含み、それによって前記所定の位置の少なくとも１つが変更される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも前記係合及び分離するステップ中に、前記検知及び変更するステップを繰り返す、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記検知及び変更するステップが、前記係合及び分離するステップ中に、０．１秒ごとに少なくとも１回実行される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記予めプログラムされたロボットの動作サイクルが、前記開始時間後の所定の時点での所定の速度で前記エンドエフェクタを移動させることを含み、前記方法が、前記検知されたパラメータが目標値を超えると、前記開始時間後の対応する時点での前記所定の速度とは異なるように前記エンドエフェクタの速度を変更することをさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記係合するステップが、
前記エンドエフェクタを原位置から前記ガラスリボンの予想位置に対応する所定の位置に方向づけること；
前記ガラスリボンを係合するように前記エンドエフェクタを動作させること；及び
前記ガラスリボンの予想される速度及び予想される方向に対応する速度及び方向に前記エンドエフェクタを移動させること
を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
ガラスシートを製造するためのシステムであって、
溶融ガラスからガラスリボンを成形するための成形本体と、
前記ガラスリボンとインターフェースするためのハンドリング装置と
を備えており、前記ハンドリング装置が、
ロボットアーム、
前記ロボットアームに搭載されたエンドエフェクタであって、前記ガラスリボンのセグメントを選択的に係合するように構成されたエンドエフェクタ、
前記ロボットアームに搭載され、かつ前記エンドエフェクタによって前記ガラスリボンに働く力を示す少なくとも１つのパラメータを検知するように構成されたセンサ
を含む、システム。
【請求項１２】
前記ロボットアームの動きを制御するコントローラであって、
前記少なくとも１つの検知されたパラメータが目標値から逸脱すると、前記エンドエフェクタの位置を調整するように前記ロボットアームに促す
ようにプログラムされたコントローラ
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記コントローラがさらに、開始時間に開始するロボット動作サイクルを実行するように予めプログラムされており、該予めプログラムされたロボットの動作サイクルが、
前記ロボットアームの操作によって前記ガラスリボンのセグメントを前記エンドエフェクタに係合するステップ；
前記ガラスリボンの残りの部分から前記係合されたセグメントを分離してガラスシートを生成するステップ；
前記ロボットアームの操作によって前記ガラスシートを前記ガラスリボンから離れるように移動させるステップ
を含み、ここで、
前記予めプログラムされたロボットの動作サイクルが、前記開始時間の後の所定の時点での前記エンドエフェクタの所定の位置を含み；
さらに、前記コントローラが、前記検知されたパラメータが前記目標値から逸脱するという決定に応答して、前記開始時間後の対応する時点での前記所定の位置とは異なるように前記エンドエフェクタの位置を変更するように前記ロボットアームに促すようにプログラムされる、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記センサが、直線力及びトルクの少なくとも一方を検知するように構成される、請求項１１から１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記センサが多軸力センサを含む、請求項１１から１４のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、その内容全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１８年４月１２日出願の米国仮特許出願第６２／６５６，６２４号の米国法典第３５編特許法１１９条に基づく優先権の利益を主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、概して、移動するガラスリボンとインターフェースするための装置及び方法に関する。より詳細には、例えばガラスの移動するリボンからガラスのシートを分離することに関連して、ガラス製造プロセスでガラスリボンを係合するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
フュージョンドロープロセスなどのダウンドロープロセスは、ガラスが成形本体から下降するにつれて粘性のガラス形成材料から弾性固体へと移行する、ガラスの連続したリボン（又は「ガラスリボン」）を生産する。ガラスリボンの長さが長くなると、切断装置がガラスリボンからガラスシートを切断（分離）する地点に到達する。伝統的に、個々のガラスシートの分離は、ガラスリボンにスコア線を形成することによって行なわれている。スコア線を形成するために、移動式アンビル装置（ＴＡＭ）がよく用いられている。係合デバイス（例えば、１つ以上の真空又は吸着カップ）がスコア線の下のガラスリボンに取り付けられるか、又は係合され、スコア線の下のガラスリボンのその部分が（例えば、約１５度以下で）回転させられて、ガラスリボンがスコア線で割断され、したがって所望のガラスシートを形成する。係合デバイスは、通常、係合デバイスをガラスリボンと繰り返し接触させ、ガラスリボンに曲げ運動を生じさせ、分離されたガラスシートをガラス製造施設の別の位置に運ぶようにプログラムされるか又は動作するロボットに搭載される（すなわち、係合デバイスはロボットのエンドエフェクタである）。ロボットとは、本明細書で用いられる場合、概して、通常はコンピュータの制御下で、所定のタスクを自動的に実行する機械（例えば、電気、油圧、空気圧、又はそれらの組合せ）を指す。意図する機能を容易にするために、ロボットには、特殊な端部を備えた関節式のアーム又は付属物が備わっていることが多い。
【０００４】
移動するガラスリボンと接触するときは常に、ガラスリボン又はガラスシートが損傷する可能性がある。例えば、ロボットによってガラスリボンに誘発された動きは、ガラスリボンの粘性領域に上向きに伝播する可能性があり、その結果、固化するガラスリボンへと凝固する可能性のある応力がもたらされる可能性がある。さらには、分離プロセスの一部としてガラスリボンに加えられる過度の力又はトルクは、かなりの数のガラス粒子を生成する可能性があり、それが次に、ガラスの付着による欠陥の懸念につながる可能性がある。エンドエフェクタをガラスリボンと係合させ、ガラスシートを分離し、ガラスシートをガラスリボンから離れる方向に移動するようにロボットによって実行される予めプログラムされたロボットの動作サイクルは、通常、ガラスリボンの予想される位置、予想されるガラスリボンの流量、及び場合によってはガラスリボンの移動速度の追跡の試みに基づいている。以前は、これらに基づいてロボットの動作及び動きを制御することは非常に実行可能であると考えられていた。しかしながら、ますます薄くなるガラスシートに対する市場の需要、及びガラスリボンの流量を増加させて利用したいというガラス製造業者の要望に応えて、従来のロボットの動作制御は、例えば、エアダイナミクス、ガラスリボンの動き、ガラスリボンの延伸方向を横切る厚さ、形状などのガラスリボンとロボットとのインターフェースの環境に固有の変動性に起因して、有害なガラスリボンとロボットとのインターフェースを生じさせる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、例えばガラス製造プロセスにおいて移動するガラスリボンからガラスシートを分離することに関連して、ガラス製造プロセスにおいてロボットエンドエフェクタにガラスリボンを係合するための代替的な装置及び方法が本明細書に開示される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の幾つかの実施形態は、ガラスシートを成形する方法に関する。該方法は、ダウンドロープロセスで成形本体から溶融ガラスを流して、連続的に移動するガラスリボンを成形する工程を含む。エンドエフェクタを搭載したロボットアームは、開始時間で開始する予めプログラムされたロボットの動作サイクルによってエンドエフェクタを移動させるように動作する。ロボットの動作サイクルは、ガラスリボンのセグメントをエンドエフェクタに係合し、次に、ガラスリボンの残りの部分から係合されたセグメントを分離してガラスシートを生成し、その後、ガラスシートをガラスリボンから離れるように移動させることを含む。この点について、予めプログラムされたロボット動作サイクルは、開始時間の後の所定の時点におけるエンドエフェクタの所定の位置を含むか、又は指定する。予めプログラムされた動作サイクルによってロボットアームが動作している間、エンドエフェクタによってガラスリボンに働いている少なくとも１つの力を示す少なくとも１つのパラメータが検知される。検知されたパラメータが目標値から逸脱すると、エンドエフェクタの位置は、対応する時点における所定の位置とは異なるように変更される。本開示の幾つかの方法では、ロボットのエンドエフェクタによってガラスリボンに加えられる過度の力を、リアルタイム又はほぼリアルタイムで軽減することができる。幾つかの実施形態では、センサは、エンドエフェクタによってガラスリボンに加えられている直線力及びトルクの１つ以上を検知する。該方法は、補正値を決定することを含み、それによって、検知された力に基づいてエンドエフェクタ位置を変更する必要がある。幾つかの実施形態では、予めプログラムされたロボットの動作サイクルは、所定の時点でのエンドエフェクタの所定の速度を含むか、又は指定する。該方法は、検知されたパラメータが目標値から逸脱すると、対応する時点における所定の速度とは異なるようにエンドエフェクタの速度を変更することを含む。
【０００７】
本開示のさらに他の実施形態は、ガラスシートを製造するためのシステムに関する。該システムは、成形本体及びハンドリング装置を含む。成形本体は、溶融ガラスからガラスリボンを成形するように構成される。ハンドリング装置は、ガラスリボンとインターフェースするように提供され、ロボットアーム、エンドエフェクタ、及びセンサを備えている。エンドエフェクタは、ロボットアームに搭載され、ガラスリボンのセグメントを選択的に係合するように構成される。センサは、ロボットアームに搭載され、エンドエフェクタによってガラスリボンに働く力を示す少なくとも１つのパラメータを検知するように構成される。幾つかの実施形態では、センサは、多軸力センサ、例えば６自由度の力センサである。幾つかの実施形態では、センサは、ロボットアームのジョイントとエンドエフェクタとの間に配置される。幾つかの実施形態では、ハンドリング装置は、予めプログラムされたロボットの動作サイクルに基づいてロボットアームの動作を制御し、かつ、検知されたパラメータに応答して予めプログラムされたロボットの動作サイクルによって指定されるようにエンドエフェクタの所定の位置又は速度を調整するようにプログラムされたコントローラをさらに含む。
【０００８】
追加の特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載され、一部には、その説明から当業者に容易に明らかとなり、あるいは、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付の図面を含めた本明細書に記載される実施形態を実施することによって認識されよう。
【０００９】
前述の概要及び以下の詳細な説明はいずれも、さまざまな実施形態を説明しており、特許請求される主題の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することが意図されている。添付の図面は、さまざまな実施形態のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれて、その一部を構成する。図面は、本明細書に記載されるさまざまな実施形態を例証しており、その説明とともに、特許請求の範囲の主題の原理及び動作を説明する役割を担う。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の原理によるハンドリング装置を使用する例示的なガラスシート製造システムの概略図
【図２Ａ】一部がブロック形式で示されている、請求項１に記載のガラスシート製造システムで有用なハンドリング装置の簡略化された側面図
【図２Ｂ】図２Ａのハンドリング装置の簡略化された正面図
【図３Ａ】ガラスリボンとインターフェースするハンドリング装置のエンドエフェクタ部分を含む、図１のガラスシート製造システムの一部の簡略化された側面図
【図３Ｂ】ガラスリボンに働く可能性のある力を指定する、図１のガラスシート製造システムの一部の簡略化された斜視図
【図４】エンドエフェクタをガラスリボンとインターフェースさせるようにロボットアームを動作させる際に、図１のハンドリング装置で有用な例示的なシステムアーキテクチャの概略図
【図５】図１のハンドリング装置で有用な例示的な制御アーキテクチャの概略図
【図６Ａ】例示的なロボットハンドリング動作のステップを示す図
【図６Ｂ】図６Ａの続き
【図６Ｃ】図６Ｂの続き
【図６Ｄ】図６Ｃの続き
【図６Ｅ】図６Ｄの続き
【図６Ｆ】図６Ｅの続き
【図７】本開示の原理による力制御アルゴリズムを考案するのに有用な質量−ばね−ダンパーシステムの概略図
【図８】実施例のセクションに記載される実験データ及びフィットモデルのプロット
【図９】実施例のセクションに記載される、時間の経過に伴う、検知された力及びロボット位置指令信号のグラフ
【図１０Ａ】実施例のセクションに記載されるライン追跡実験の結果のグラフ
【図１０Ｂ】実施例のセクションに記載されるライン追跡実験の結果のグラフ
【図１１Ａ】実施例のセクションに記載される第１の力のスパイク実験の結果のグラフ
【図１１Ｂ】実施例のセクションに記載される第２の力のスパイク実験の結果のグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１１】
これより、ガラスシートを成形するためのシステム、装置、及び方法のさまざまな実施形態について詳細に説明される。可能な場合はいつでも、同一又は類似した部分についての言及には、図面全体を通して同じ参照番号が用いられる。
【００１２】
本開示の幾つかの態様は、連続的に移動するガラスリボンを個々のガラスシートへと分離する、ガラスリボン製造システムを提供する。システム、装置、及び方法は、ガラスリボン又はガラスシートに有用であるとして本明細書で説明されているが、本開示のシステム、装置、及び方法は、プラスチック基板などの他の基板にも使用することができる。このことを踏まえて、図１は、本開示の原理による、ガラスシートの成形に有用な例示的なガラス製造システム２０である。システム２０は、ガラス成形装置３０（一般的に参照される）及びハンドリング装置３２（一般的に参照される）を含む。幾つかの実施形態では、システム２０は、任意選択的に、スコアリング装置３４を含みうる。一般的に、ガラス成形装置３０はガラスリボン４０を生成し、ハンドリング装置３２は、例えば、ガラスリボン４０からガラスシート４２を分離する際に（単独で又はスコアリング装置３４の動作と組み合わせて）、及び分離されたガラスシート４２をガラスリボン４０から離れるように移動させるために、ガラスリボン４０とインターフェースするように動作可能である。
【００１３】
幾つかの非限定的な実施形態では、ガラス成形装置３０はダウンドローガラス成形装置でありうる。ガラスリボン４０などのガラス基板を製造し、ガラス成形装置３０などの装置を使用するためのダウンドローガラス成形プロセスは、フュージョンプロセス、オーバーフロープロセス、又はオーバーフローダウンドロープロセスと呼ばれることがある。ガラス成形装置３０及びハンドリング装置３２の概略図は、例えばガラスシート４２などのガラスシートを製造するための方法及び装置の態様、実施形態、及び実施例を記載するための説明に関して、本明細書で参照される。
【００１４】
図１に示されるガラス成形装置３０には、溶融炉５０、清澄容器５２、撹拌容器５４、収容容器５６、下降管５８、及びフュージョンドローユニット６０が含まれている。溶融炉５０にはバッチ材料が提供されており、これは、矢印６２で示されるように、加熱炉５０に投入され、該加熱炉５０内で溶融されてガラス形成材料（以後、溶融ガラス６４）を生成する。溶融ガラス６４は、溶融炉５０から清澄容器５２に運ばれる。清澄容器５２は、溶融ガラス６４からの気泡の除去を助ける高温処理領域を有する。次に、溶融ガラス６４は、例えば、均一な一貫性をより確実にするために、混合が行われる撹拌容器５４に流入する。次に、撹拌容器５４からの均質化された溶融ガラスは、収容容器５６に流れ、次に、下降管５８及び入口６６を通ってフュージョンドローユニット６０に送られ、そこで溶融ガラス６４がガラスリボン４０へと成形される。
【００１５】
フュージョンドローユニット６０は、成形本体６８の上面に形成された開放チャネル７０と、成形本体６８のルート７４を含む、下部頂点で収束する一対の収束成形表面７２（その一方は図１で見ることができる）とを有する成形本体（例えば、ウェッジ）６８を含む。成形本体６８に供給された溶融ガラスは、開放チャネル７０に流れ込み、その壁を溢れ出て、それによって、収束する成形表面７２上を流れる溶融ガラスの２つの個別のフロー又は流れへと分離する。溶融ガラスの別個の流れがルート７４に到達すると、それらは再結合又は融着して、ルート７４から下降する粘性溶融ガラスの単一のリボン（すなわち、ガラスリボン４０）を形成する。ガラスリボン４０は、それが下降する際に冷却され、ガラス転移温度範囲を通過し、そこでガラスリボン４０は、粘性液体から弾性固体へと変化する。プルロールアセンブリ７６は、矢印７８によって示されるように、ガラスリボン４０をルート７４からの下向きの延伸を助ける。プルロールアセンブリ７６は、適切なモータなどによって駆動される１つ以上のプルロールを含みうる。
【００１６】
ガラスリボン４０からガラスシート（例えば、ガラスシート４２）を分離するために、スコアリング装置３４を利用することができる。スコアリング装置３４は、典型的にはアンビル又はバッキングバーとスコアリングデバイスとを含む、移動式のアンビル装置でありうる。スコアリングデバイスは、ホイールカッター、レーザなど、ガラスリボン４０にスコア線を形成するのに適したさまざまな形態をとることができる。いずれにせよ、スコアリング装置３４は、ガラスリボン４０にスコア線８０を切断するように動作し、ガラスリボン４０の残りの部分からガラスシートを区別する。
【００１７】
スコアリング動作の前、最中、又は後に、ハンドリング装置３２は、進行方向７８に対してスコア線８０の下流のガラスリボン４０の部分を係合する。ハンドリング装置３２については、以下により詳細に説明する。一般的に、ハンドリング装置３２は、エンドエフェクタ１０４を搭載したロボットアーム１０２を有するロボット１００を含む。ロボット１００は、エンドエフェクタ１０４をガラスリボン４０と係合させ、スコア線８０の完了の後に、ガラスリボン４０の主面に垂直な方向にガラスリボン４０に曲げモーメントを加えるように動作する。ハンドリング装置３２によって誘発された曲げモーメントは、スコア線８０を横切って引張応力を生成し、これがスコア線８０に亀裂を形成させる。亀裂はガラスリボン４０の厚さ全体に伝播し、それによってガラスシートをガラスリボン４０から分離する。次に、スコアリング装置３４とともに使用することができるバッキングバー及び任意の追加のノーズバーがガラスリボン４０から取り外され、スコアリング装置３４は、別の切断サイクルに備えて開始位置に戻すように配置される。エンドエフェクタ１０４は、今や完成したガラスシート４２と係合したまま維持され、ロボット１００は、後続の処理のためにガラスシート４２をガラスリボン４０から離すように動作する（図１の破線で表される）。
【００１８】
本開示の態様は、基本的なプロセスが当業者によく知られている、片面オーバーフロープロセス又はスロットドロープロセスなどの他の基板（例えば、ガラスリボン）成形技術に等しく適用可能である。
【００１９】
例示的な実施形態は、図２Ａ及び２Ｂにより詳細に示されるハンドリング装置３２を含む。ハンドリング装置３２は、ロボット１００及び少なくとも１つのセンサ１１０を含む。ロボット１００は、当技術分野で知られており、移動するガラスリボンを繰り返し係合し、ガラスシートをガラスリボンから分離し、かつガラスシートをガラスリボンから離れた位置へと移動させるのに有用なさまざまな形態をとることができ、概して、ロボットアーム１０２、エンドエフェクタ１０４、及び制御システム１０６を含む。以下により詳細に説明されるように、幾つかの実施形態では、センサ１１０は、ロボットアーム１０２に搭載されており、エンドエフェクタ１０４がガラスリボン４０とインターフェースすると、エンドエフェクタ１０４によって又はエンドエフェクタ１０４において経験し、したがって、（ロボットアーム１０２によって駆動される）エンドエフェクタ１０４によってガラスリボン４０（図１）に働く、１つ以上の力（例えば、直線力、トルクなど）を示す情報を検知及び／又は信号伝達するように構成される（例えば、センサの構造、ロボットアーム１０２に沿った取り付け位置など）。制御システム１０６は、検知された力関連情報に基づいてロボットアーム１０２の動作を調整することができる。
【００２０】
ロボットアーム１０２は、概して、エンドエフェクタ１０４を（軸Ｘ、Ｙ、Ｚに沿って）空間内の特定の位置に移動し、エンドエフェクタ１０４を（例えば、軸Ｘ、Ｙ、Ｚの１つ以上又はすべての周りに）回転させるように構成される。ロボットアーム１０２の構造は、特定のガラス製造設備の所望の到達距離及び運動範囲に対応し、かつ予想される荷重を取り扱うように選択することができる。幾つかの実施形態では、ロボットアーム１０２は、ベース又は柱１２０、２つ以上のアームセグメント又はリンク（例えば、トレーリング、中間、及びリーディングアームセグメント１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）、並びにリストセグメント１２４を含む。トレーリングアームセグメント１２２ａは、ベース１２０に接続され、そこから延びる。旋回可能又は回転可能な接続が、トレーリングアームセグメント１２２ａとベース１２０との間、例えばジョイント１２６ａにおいて、確立されうる。中間アームセグメント１２２ｂは、トレーリングアームセグメント１２２ａに対する中間アームセグメント１２２ｂの旋回及び／又は回転運動をもたらすことができるジョイント１２６ｂ（一般的に参照される）でトレーリングアームセグメント１２２ａに接続され、そこから延びる。同様に、リーディングアームセグメント１２２ｃは、中間アームセグメント１２２ｂに対するリーディングアームセグメント１２２ｃの旋回及び／又は回転運動をもたらすことができるジョイント１２６ｃ（一般的に参照される）で中間アームセグメント１２２ｂに接続され、そこから延びる。ロボットアーム１０２は、ジョイント１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃの１つ以上での動きを指示及び制御する１つ以上の駆動アセンブリ（例えば、機械式ギア減速機又は他のリンク機構を駆動する動力付きモータ、空気圧システム、油圧システムなど）を含むことができる。他の実施形態では、ロボットアーム１０２は、アームセグメント１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを３つより多い又は少ない数で含むことができる。
【００２１】
リストセグメント１２４は、リーディングアームセグメント１２２ｃに対するリストセグメント１２４の旋回及び／又は回転運動をもたらすことができるジョイント１２８において、リーディングアームセグメント１２２ｃに接続され、そこから延びる。適切な駆動システム（図示せず）は、ジョイント１２８における動きを指示及び制御することができる。リストセグメント１２４は、エンドエフェクタ１０４を搭載し、維持するように構成されており、幾つかの実施形態では、例えば軸Ｘ、Ｙ、Ｚの１つ以上の周りでエンドエフェクタ１０４の空間回転をもたらすことができる駆動回転ジョイントを組み込む。
【００２２】
示され、説明されるロボットアーム１０２は、移動するガラスリボンからガラスシートを製造するのに有用なロボットアームの１つの非限定的な例にすぎないことが理解されよう。他の構成も同様に許容される。幾つかの実施形態では、本開示のロボットアームは、例えば、ＬＲ  Ｍａｔｅ（商標）という商品名で米国ミシガン州ロチェスターヒルズ所在のＦＡＮＵＣ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏｒｐ．から入手可能である。
【００２３】
エンドエフェクタ１０４は、ガラスリボン及び／又はガラスシートとのインターフェースに適した、当業者にとって明らかなさまざまな形態をとることができる。例えば、幾つかの実施形態では、図１に一般的に示されるように、エンドエフェクタ１０４は、１つ以上の低真空吸着カップ１３２を維持するフレーム１３０を含みうる。真空ライン（図示せず）は、吸着カップ１３２に接続され、吸着カップ１３２において負圧又は真空を生成するための真空源（図示せず）まで延びる。ガラスリボンとインターフェースするように構成された他のエンドエフェクタフォーマットも許容される。
【００２４】
図２に戻ると、制御システム１０６は、ロボットアーム１０２、センサ１１０、及び任意選択的にエンドエフェクタ１０４（又は、エンドエフェクタ１０４の動作に関連する他の構成要素）に（有線又は無線で）電子的に接続されている、１つ以上のコンピュータ又はコンピュータのようなデバイス（例えば、プログラマブルロジックコントローラ）を含む。一般的に、制御システム１０６は、ロボットアーム１０２の動作及び動きを指示し（例えば、ジョイント１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃ、１２８のそれぞれに関連する駆動アセンブリの動作を制御する）、したがって、空間内のエンドエフェクタ１０４の位置及び動きを指示する。制御システム１０６はまた、幾つかの実施形態（例えば、真空圧の供給）において、エンドエフェクタ１０４の動作を指示することができる。制御システム１０６は、プログラムすることができるか、あるいは、ガラスリボンインターフェース動作サイクルの一部としてエンドエフェクタ１０４の所定の位置及び動きを規定し（例えば、標準の、スケジュールベースのアルゴリズムなど）、かつ、以下により詳細に説明されるように、センサ１１０からの情報に基づいて所定の位置及び動きを調整又は変更するプログラミングで動作させることができる（例えば、ソフトウェア、ハードウェアなど）。
【００２５】
センサ１１０は、さまざまな形態をとることができ、概して、ガラスリボン（例えば、ガラスリボン４０）とインターフェースすると、エンドエフェクタ１０４において又はエンドエフェクタ１０４によって経験される力（例えば、直線力、トルクなど）を示す情報を感知及び／又は信号伝達するように構成される。幾つかの実施形態では、センサ１１０は、６方向の力を検知することができる６軸の力及び／又はトルクセンサ（又は、６自由度の力センサ）などの多軸の又は複数の自由度の力センサである。検知することができる幾つかの可能な力が、Ｘ軸Ｆｘの方向の力、Ｙ軸Ｆｙの方向の力、Ｚ軸Ｆｚの方向の力、Ｘ軸Ｍｘの周りにかかるトルク（又は力のモーメント）、Ｙ軸Ｍｙの周りにかかるトルク（又は力のモーメント）、及びＺ軸Ｍｚの周りにかかるトルク（又は力のモーメント）として、図２Ａ及び２Ｂに識別されている。幾つかの実施形態では、センサ１１０の検知する構成要素は、６方向の力を検知することができるコンパクトかつ頑丈なモノリシックトランスデューサでありうるか、又はそれを含むことができる。センサ１１０は、検知された情報を、例えば直接又は間接的に制御システム１０６に伝達する電気信号を生成及び送信するように適合された適切なプログラミング及び／又は回路をさらに含むことができる。幾つかの実施形態では、センサ１１０は、少なくとも５０ヘルツ（Ｈｚ）のサンプリングレート、任意選択的に少なくとも１００Ｈｚのサンプリングレートを有する。本開示で有用な６自由度の力センサの幾つかの非限定的な例には、ＦＳ−１０ｉＡ（商標）、ＦＳ−３０（商標）、及びＦＳ−６０（商標）の商品名でＦＡＮＵＣ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏｒｐ．社から入手可能なセンサ；例えばＯｍｅｇａ１６０（商標）の商品名でＡＴＩ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．社から入手可能な力／トルクセンサなどが含まれる。他の実施形態では、センサ１１０は、６方向よりも多い又は少ない力を検知するように構成することができる。
【００２６】
センサ１１０は、該センサ１１０によって生成された情報が、以下に明らかにされる理由のためにエンドエフェクタ１０４における力を示すか、又は暗示するように、搭載される（例えば、ロボットアーム１０２に取り付けられる、エンドエフェクタ１０４に取り付けられる）。例えば、図２Ａ及び２Ｂに示されるように、幾つかの実施形態では、センサ１１０は、リストセグメント１２４に沿って取り付けられ、したがって、ロボットアーム１０２の最後のジョイント（すなわち、リストセグメント１２４とリーディングアームセグメント１２２ｃとのジョイント１２８）とエンドエフェクタ１０４との間にある。あるいは、センサ１１０は、ロボットアーム１０２に沿った他の位置、エンドエフェクタ１０４などに取り付けることができる。幾つかの実施形態では、ロボットアーム１０２は、ガラス製造施設に予め設置された既存のロボットであり、センサ１１０は、既存のロボットアーム１０２に後付け／取り付けられる。他の実施形態では、ハンドリング装置３２は、ロボットアーム１０２に搭載されるセンサ１１０を含めて、ガラス製造施設に設置される前に構築される。
【００２７】
図１に戻ると、ハンドリング装置３２は、任意選択的に、エンドエフェクタ１０４によってガラスリボン４０に働いている力を示す情報を生成する１つ以上の二次センサ１４０を（センサ１１０（図２Ａ）に加えて）含みうる。提供される場合、二次センサ１４０からの情報は、以下により詳細に説明されるように、さらなる分析のために制御システム１０６（図２Ａ）に信号伝達されうる。例えば、二次センサ１４０は、プルロールアセンブリ７６の（一又は複数の）モータによって生成されるトルクを測定又は検知することができる。エンドエフェクタとガラスリボンとのインターフェースの前及び最中に、プルロールアセンブリのモータトルクを監視することにより、エンドエフェクタ１０４によってガラスリボン４０に加えられる接線力を推定することができる。例えば、プルロールアセンブリのモータの電流を測定することができる。次いで、特定のモータの電流とトルクとの間の線形関係から、トルクを決定することができる。次に、決定されたトルクから、ガラスリボン４０にかかる力が推定される（例えば、力＝トルクにロール半径を掛けたものである）。エンドエフェクタ１０４によってガラスリボン４０に加えられている力を暗示する、検知されたデータを生成する他の二次センサの構造及び位置もまた想定される。さらに他の実施形態では、二次センサ１４０は省略することができる。
【００２８】
上記の構造では、エンドエフェクタとガラスリボンとのインターフェース動作の一部としてガラスリボン４０上にエンドエフェクタ１０４によって加えられる１つ以上の力に関するデータが、ハンドリング装置３２によって生成され、かつハンドリング装置３２に作用することができる。図３Ａ及び３Ｂは、エンドエフェクタ１０４がガラスリボン４０とインターフェースする際に、幾つかの実施形態で利用可能な力情報の幾つかを簡略化された形で表している。基準点として、ガラスリボン４０は、方向７８に連続的に移動しており、対向する第１及び第２の主面又は表面１５０、１５２を有するか又は画成するものと見なすことができる。対向する主面１５０、１５２は、図３Ａで最もよく確認することができる；図３Ｂの図では、第２の面１５２は主に隠されている。さらには、Ｘ、Ｙ、Ｚデカルト座標系が図３Ａ及び３Ｂに提供されており、Ｘ、Ｙ平面が主表面１５０、１５２の平面に対応するように画成されている。これらの慣習を念頭に置くと、ロボットアーム１０２は、エンドエフェクタ１０４をガラスリボン４０の第２の主面１５２と接触させるように配置されている。エンドエフェクタ１０４がガラスリボンと接触するとき、センサ１１０によって検知された力関連データは、（ロボットアーム１０２の動作を介して）エンドエフェクタ１０４によってガラスリボン４０に加えられている１つ以上の力を示す。センサ１１０が、例えば、上述のような６自由度の力センサであり、エンドエフェクタ１０４がガラスリボン４０と接触している場合、図３Ａ及び３Ｂは、センサ１１０が、Ｘ軸Ｆｘの方向にガラスリボン４０にかかる力、Ｙ軸Ｆｙの方向にガラスリボン４０にかかる力、Ｚ軸Ｆｚの方向にガラスリボン４０にかかる力、Ｘ軸Ｍｘの周りのガラスリボン４０にかかるトルク（又は力のモーメント）、Ｙ軸Ｍｙの周りのガラスリボン４０にかかるトルク（又は力のモーメント）、及びＺ軸Ｍｚの周りのガラスリボン４０にかかるトルク（又は力のモーメント）を示す情報を検知することができることを示している。力関連情報は、他の実施形態では、６つの軸よりも多く又は少なく生成されうる。
【００２９】
幾つかのガラスリボンハンドリング動作では、エンドエフェクタ１０４によって加えられる（一又は複数の）力と同時に、他の力がガラスリボン４０に加えられうる。例えば、第１の主面１５０にスコア線を形成するためのスコアリング装置３４の動作は、エンドエフェクタ１０４がガラスリボン４０と接触している間に、１つ以上の方向に１つ以上の力を加える可能性がある。幾つかの実施形態では、スコアリング装置３４によって加えられた（一又は複数の）力は、以下により詳細に説明されるように、センサ１１０によって生成された力関連情報を考慮して構成及び／又は調整することができる。加えて、プルロールアセンブリ７６は、エンドエフェクタ１０４がガラスリボン４０と接触している間、ガラスリボン４０に力又は張力を加える可能性がある。二次センサ１４０は、この加えられた力を示す情報を検知することができる。幾つかの実施形態では、プルロールアセンブリ７６によって加えられた（一又は複数の）力は、以下により詳細に説明されるように、センサ１１０によって生成された力関連情報を考慮して構成及び／又は調整することができる。
【００３０】
ハンドリング装置３２の動作中（例えば、エンドエフェクタ１０４がガラスリボン４０と接触している場合）にセンサ１１０によって生成された力関連情報は、本開示の原理によるリアルタイム又はほぼリアルタイムでの自動プロセス制御の一部として利用することができる。図４は、エンドエフェクタ１０４がガラスリボン４０と接触しているガラスリボンインターフェースサイクル中にロボットアーム１０２の動作を制御するために、ハンドリング装置３２によって実行されうるシステムアーキテクチャの例示的な概略図を示している。一般的に、制御システム１０６は、センサ１１０（及び、提供される場合には、任意選択的な二次センサ１４０（図３Ａ）などの他のセンサ）から信号又はデータを受信することができ、ロボットアーム１０２に制御信号を送信してロボットアーム１０２の動作を制御することができる。
【００３１】
幾つかの実施形態では、制御システム１０６は、第１及び第２のコントローラ２０２、２０４を含みうる。第１のコントローラ２０２は、主にロボットアーム１０２の動作を制御するために構成及び／又はプログラムすることができるのに対し、第２のコントローラ２０４は、主に力関連のフィードバック情報を処理又は分析し、応答性のロボットアーム調整を生成するように構成及び／又はプログラムすることができる。例えば、矢印２０６によって表されるように、第１のコントローラ２０２によって生成され、そこから信号が送られるロボットアーム動作経路命令又は指令は、ロボットアーム１０２のセグメントの動きを直接制御するか、あるいは、ロボットアーム１０２の別個のコントローラに送達することができ、これが次に、第１のコントローラ２０２から送達されたロボットアーム動作経路指令に応答して、ロボットアーム１０２のセグメントの動きを制御する。センサ１１０からの力関連情報は、矢印２０８によって表されるように、第１のコントローラ２０２に信号伝達することができ、第１のコントローラ２０２は、矢印２１０によって表されるように、力関連情報を第２のコントローラ２０４に信号伝達する。あるいは、センサ１１０は、第２のコントローラ２０４に直接信号を送ることができる。いずれにせよ、第２のコントローラ２０４は、力関連情報に基づいて（例えば、アルゴリズムなどによる力関連情報の処理）、ロボットアーム１０２の動作に対する可能な調整（例えば、ロボットアーム１０２の動作によって指示されるようなエンドエフェクタ１０４の位置及び／又は動きの変更又は調整）を決定し、矢印２１２によって表されるように、ロボットアーム調整情報（又は、ロボットアーム位置調整指令）を第１のコントローラ２０２に信号伝達する。第１のコントローラ２０２は、ロボットアーム調整情報を、第１のコントローラ２０２によって生成され、ロボットアーム１０２に信号伝達されるロボットアーム動作経路指令に組み込む。幾つかの任意選択的な実施形態では、第１のコントローラ２０２は、ユーザによって入力された情報（２１４でブロック形式で表される）を追加的に参照して、ロボットアーム動作経路指令をさらに生成することができる。
【００３２】
第１及び第２のコントローラ２０２、２０４はそれぞれ、コンピュータ又はコンピュータのようなデバイス（例えば、プログラマブルロジックコントローラ）を含むことができる。第１及び第２のコントローラ２０２、２０４はそれぞれ、さまざまなハードウェア及び／又はソフトウェア構成要素、モジュール、ユニットなどを含みうる。ハードウェア構成要素は、回路、プロセッサ、及びメモリを含みうる。ソフトウェア構成要素は、コンピュータ実行可能命令及び／又はコードで構成されたコンピュータ実装プログラム又はモジュールを含みうる。幾つかの実施形態では、第１及び第２のコントローラ２０２、２０４の各々は、少なくとも１つのプロセッサ及び少なくとも１つのメモリを含む。プロセッサは、例えば、中央処理装置、信号プロセッサなどの任意の適切なコンピュータプロセスでありうる。メモリは、当技術分野で知られているように、対応するプロセッサによって実行されうるプログラム、命令、及び／又はコードを格納するように構成された任意の適切なメモリでありうる。第１のコントローラ２０２は、該第１のコントローラ２０２が、ロボットアーム１０２、センサ１１０、第２のコントローラ２０２などのさまざまな構成要素又はデバイスと通信することを可能にするように構成された通信ユニットを含みうる。通信ユニットは、ローカルエリアデータネットワーク、又は第１のコントローラ２０２がデータ又は信号を（例えば、センサ１１０、第２のコントローラ２０４などから）受信し、制御信号を例えばロボットアーム１０２に送信して、ロボットアーム１０２の動作を制御できるように構成されたさまざまな構成要素への複数の有線又は無線の通信リンクでありうる。第２のコントローラ２０４は、同様の通信ユニットを含みうる。
【００３３】
幾つかの実施形態では、ロボットアーム１０２、エンドエフェクタ１０４、及び第１のコントローラ２０２は、ガラス製造施設に設置された既存の動作可能なハンドリング装置であってよく、センサ１１０及び第２のコントローラ２０４は、既存のハンドリング装置に後付けされるか、又は取り付けられる。いずれにせよ、第２のコントローラ２０４を利用して力関連の分析及び処理を実行し、次に、第２のコントローラ２０４が、後続のアクションのために、決定されたロボットアーム調整情報を第１のコントローラ２０２に通信することにより、制御システム１０６は、高速データ送信及び処理能力を可能にすることができる。他の実施形態では、制御システム１０６は、３つ以上のコントローラを含みうる。さらに他の実施形態では、制御システム１０６は単一のコントローラを含みうる。
【００３４】
図５は、ガラスリボン／エンドエフェクタのインターフェース動作をリアルタイム又はほぼリアルタイムで制御するために、制御システム１０６によって実行することができる制御を表す、例示的な制御図又は制御アーキテクチャを示している。図３Ａと図５の間の相互参照により、エンドエフェクタ１０４がガラスリボン４０と接触するロボットアーム１０２の動作中に、エンドエフェクタ１０４によってガラスリボン４０に働いている一又は複数の力（例えば、直線力、トルクなど）を示す力関連情報が、センサ１１０によって検知され、制御システム１０６に信号伝達される。幾つかの実施形態では、信号フィルタリング２２０が実行されうる。いずれにせよ、制御システム１０６は、追跡誤差アルゴリズム２２２を実行して、力関連情報を目標力と比較することができる。目標力は、予め決定することができ、ユーザ（２２４で表される）などによって選択されうる。追跡誤差の決定は、制御システム１０６によって実行される力制御アルゴリズム２２６に提供されうる。追跡誤差の決定に基づいて、力制御アルゴリズム２２６は、エンドエフェクタ１０４の位置及び／又は動きに対する調整が有益であるかどうかを決定又は指定し、もしそうであれば、所望のロボットアーム調整情報又は指令も決定又は指定する。例えば、センサ１１０によって検知された力関連情報が、Ｚ軸方向に（例えば、追跡誤差アルゴリズム２２２で決定される）指定されたＺ軸目標力又は最大直線力から逸脱する（例えば、それを超える又は下回る）直線力を、エンドエフェクタ１０４がガラスリボン４０に加えていることを示す場合、力制御アルゴリズム２２６は、Ｚ方向にガラスリボン４０に加えられる直線力が指定されたＺ軸目標直線力（例えば、約０力）により近くなるように、エンドエフェクタ１０４をＺ方向に調整又は移動するべき範囲を決定することができる。力制御アルゴリズム２２６から得られるロボットアーム調整情報（又は、ロボットアーム位置調整指令）は、ロボット位置／速度制御モジュール２２８に配信される。
【００３５】
ロボット位置／速度制御モジュール２２８は、ガラスリボンインターフェース動作中のある時点でのエンドエフェクタ１０４の所定の位置、所定の動き、及び所定の速度を指定する、予め決定された又は予めプログラムされたロボットの動作サイクル（例えば、ソフトウェア）を含みうる（又は、その動作サイクルで動作する）。非限定的な例として、１つの可能なロボットの動作サイクルが図６Ａ〜６Ｆに示されている。図６Ａのサイクル開始時には、ロボットアーム１０２は、原位置又は開始位置に存在してよく、エンドエフェクタ１０４はガラスリボン４０から離れて配置されている。次に、ロボットの動作サイクルは、図６Ｂのように、エンドエフェクタ１０４をガラスリボン４０のセグメント２４０（一般的に参照される）と接触させる。ガラスリボン４０は方向７８に連続的に移動することができることが想起されよう。ロボットの動作サイクルは、エンドエフェクタ１０４をガラスリボン４０と接触させるときに、この連続的な動きを説明することができ、ロボットアーム１０２は、エンドエフェクタ１０４を図６Ａの配置から図６Ｂの配置へのＸ方向及びＺ方向の両方に移動又は運動させる。図６Ｃに一般的に示されるように、スコアリング動作は、スコアリング装置３４がガラスリボン４０内にスコア線２４２を形成することを伴って、行われうる。エンドエフェクタ１０４は、スコアリング動作中、ガラスリボン４０のセグメント２４０と係合したまま維持される；ガラスリボン４０は方向７８に移動し続けることから、ロボットの動作サイクルは、図６Ｃ（スコアリング動作の開始）と図６Ｄ（スコアリング動作の終了）の比較から明らかなように、スコアリング動作中にガラスリボン４０の予想又は推定移動速度でエンドエフェクタ１０４をＸ方向に移動させるロボットアーム１０２を含みうる。基準点として、ガラスリボン４０及びエンドエフェクタ１０４は、図６Ｃの配置から図６Ｄの配置へと下方に移動した。次に、ロボットの動作サイクルは、エンドエフェクタ１０４を操作して、ガラスリボン４０の残りの部分に対して係合されたセグメント２４０を曲げるロボットアーム１０２を含むことができ、係合されたセグメント２４０は、図６Ｅに示されるように、形成されたスコア線２４２においてガラスリボン４０の残りの部分に対して効果的に旋回する。この動きは、最終的には、図６Ｆに示されるように、係合されたセグメント２４０がガラスリボン４０の残りの部分から割断又は分離される結果となる（分離されると、係合されたセグメント２４０は、今や完成したガラスシートを構成するものと理解される）。ロボットの動作サイクルは、エンドエフェクタ１０４を操作して、係合したガラスシート４２を空間内で再配向し、ガラスシート４２をガラスリボン４０から離れるように移動させるロボットアーム１０２を含むことができる。ガラスリボン４０から離れるガラスシート４２の動きは、概して、図６Ｆに反映されている；幾つかの実施形態では、ロボットの動作サイクルは、ガラスシート４２を個別の領域に移動することを含み、追加の処理のためにガラスシート４２をエンドエフェクタ１０４から解放する。いずれにせよ、ガラスシート４２がエンドエフェクタ１０４から解放された後、ロボットの動作サイクルは、ロボットアーム１０２を図６Ａの原位置又は開始位置に戻すことを含みうる。次に、ロボットの動作サイクルを繰り返して、追加のガラスシートを製造する。
【００３６】
予めプログラムされたロボットの動作サイクルは、従来、ガラスリボン４０の空間内の予想位置、ガラスリボン４０の予想される厚さ、ガラスリボン４０の予想される又は推定される流量又は移動速度、スコアリング動作のタイミング、及びエンドエフェクタ１０４の既知の位置を前提としている。これらの変数から、ロボット動作サイクルプログラムは、エンドエフェクタ１０４を所定の位置、所定の動き、及び（動作サイクルの開始時間に対して）所定の時点での所定の速度に配置及び移動するようにロボットアーム１０２を自動的に促し、その結果、ガラスリボンの係合、曲げ、及びガラスシートの取り出しが行われる。図５に戻ると、ロボット位置／速度制御モジュール２２８は、ロボット動作サイクルプログラムに基づくが、力制御アルゴリズム２２６によって生成されたロボットアーム調整情報（又はロボットアーム位置調整指令）を考慮して修正又は調整されたロボットアーム１０２（図３Ａ）動作を制御又は指示する。１つの簡略化された例として、図３Ａをさらに参照すると、ロボットの動作サイクルプログラムは、インターフェース処理サイクルの開始（すなわち、時間（０））において、ロボットアーム１０２に、エンドエフェクタ１０４を第１の位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）に配置するように促すことを提供することができる。ガラスリボン４０の予想位置（及びおそらくは、ガラスリボン４０の予想又は推定される流量などの他の推定又は予想されるパラメータ）に基づいて、ロボットの動作サイクルプログラムは、ロボットアーム１０２に、エンドエフェクタ１０４を時間（１）で第２の位置（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）に配置して最初にガラスリボン４０に係合し、次に、エンドエフェクタ１０４がガラスリボン４０と係合したまま維持され、連続的に移動するガラスリボン４０とともに移動するときに、時間（２）で第３の位置（Ｘ３、Ｙ２、Ｚ２）に配置するように促すべきであると指示する。エンドエフェクタ１０４が時間（１）でＺ方向にガラスリボン４０に増加する力を加える場合、時間（１）でセンサ１１０によって生成される力関連情報は、Ｚ方向にガラスリボン４０に加えられる直線力が目標力から逸脱する（例えば、超える）ことを意味するように、追跡誤差アルゴリズム２２２によって決定される。次に、力制御アルゴリズム２２６は、Ｚ方向にガラスリボン４０に加えられる直線力が指定されたＺ軸目標力により近くなるように、エンドエフェクタ１０４をＺ方向に調整又は移動すべき範囲を決定する。この調整又は修正情報は、ロボット位置／速度制御モジュール２２８に配信され、これが次に、ロボット動作サイクルプログラムを調整又は変更し、ロボットアーム１０２に、（ロボットの動作サイクルプログラムで要求される位置（Ｘ３、Ｙ２、Ｚ２）の代わりに）時間（２）で位置（Ｘ３、Ｙ２、Ｚ３）にエンドエフェクタ１０４を配置するように促す。結果として生じるロボットエンドエフェクタ／ガラスリボンのインターフェース動力学の変化が、図５の２３０に反映される。図５に示されるように、このフィードバックベースのプロセス制御は、動作サイクル全体にわたって継続し、制御システム１０６は、センサ１１０によって提供される力関連情報を考慮して、ロボット動作サイクルプログラムによって要求される位置、動き、及び／又は速度の命令を絶えず調整し、ガラスリボン４０にかかる過度の力／トルクの影響をリアルタイム又はほぼリアルタイムで減衰させる。幾つかの実施形態では、力関連情報のレビュー、及び関係する場合、位置、動き、及び／又は速度の調整は、１０ミリ秒ごとに約１回の速度で実行されるが、他の分析及び調整速度も許容される。
【００３７】
幾つかの実施形態では、センサ１１０によって生成される力関連情報を利用して、ガラス製造システム２０（図１）の他の構成要素の動作を強化することができる。例えば、スコアリング動作中、力関連情報は、Ｚ方向の過剰の又は増加した力を示す場合があり、これは、ガラスリボン４０の厚さ全体にわたる動きの不均衡を示唆しうる。これらの状況下で、スコアリング装置３４の動作は、例えば、ガラスリボン４０に対するスコアリング装置３４に設けられたノーズ本体の位置を調整するなど、上記の説明と同様のシステム及び制御アーキテクチャを使用して自動的に調整することができる。
【００３８】
本開示の特徴の実施形態及び利点は、以下の非限定的な例によってさらに説明されるが、これらの例に記載されている特定の材料及びその量、並びに他の条件及び詳細は、本開示の範囲を不当に制限するものと解釈されるべきではない。
【実施例】
【００３９】
ハンドリング動作中のガラスリボン−ロボットインターフェースを改善するための本開示のハンドリング装置及び制御システムの能力を評価するために、インターフェースの代表的なモデルを開発した。従来のダウンドローガラス成形及びハンドリングシステムでは、ロボットのエンドエフェクタがガラスリボンに接触する幾つかの吸着カップを搭載していることを最初に指摘した。吸引により、ロボットのエンドエフェクタの接触の動的な挙動にコンプライアンスが追加される。しかしながら、エンドエフェクタによってガラスリボンに加えられる力を表す力センサデータにより、ターゲットを絞った実験を通じてこの挙動を数学的な形式にモデル化することができる。例えば、図７に示されるように、エンドエフェクタの吸着カップ１３２を介したロボットとガラスリボン４０との接触は、ガラスの移動方向又は延伸方向７８における質量−ばね−ダンパーシステムとしてモデル化することができる。接触力３００は、ｚ（ｔ）の位置オフセットでＦ（ｚ、ｔ）として指定することができる。この動的な挙動を説明するために使用することができる数学的モデルは、ｓドメイン（複素周波数ドメイン）の伝達関数として次の式（１）として提供される：
【００４０】
【数１】
2021521084.tif 000003
【００４１】
式中、
Ｙ＝１つの特定の方向の力センサから測定された力／トルク；
Ｐ＝ロボット位置又は角度；
ｋ＝力の接触の剛性；
ω＝システム挙動の固有振動；及び
ε＝システムの減衰比
である。
【００４２】
実験を通じて、式（１）の構造を有する経験的モデルを得た。図８に示されるように（システム同定実験の実験データ（プロットライン３０２）と、最小二乗フィッティング手法による実験データに基づくフィットモデル（プロットライン３０４）とを示している）、ステップ応答データに基づいて推定されたシステム動的モデルは、標準的なシステム同定手法によって取得され、該モデルは次の式（２）の形式を有することが見出された：
【００４３】
【数２】
2021521084.tif 000004
【００４４】
式（２）から、システムの剛性が導き出され、これを使用して、ｋ＝２２．６３ニュートン／メートルとして重力方向に加えられた吸着カップとガラスリボンとの間の力を評価した。次に、本開示の原理による力制御アルゴリズム又はリアルタイムフィードバック制御方式のパラメータを考案した。この剛性をさらに使用して、吸着カップ関連の機器及びプロセス性能を研究した。
【００４５】
例えば、図４のシステムアーキテクチャ、図５の制御アーキテクチャ、及び上記の実験式から考案された力制御アルゴリズムを使用して、シミュレートされた力制御実験を実施した。実験は、下方延伸方向に移動する、ダウンドローで生成されたガラスリボンとのロボットエンドエフェクタインターフェースを複製した。既存のガラスリボンハンドリングロボットは、ダウンドロー（又は、Ｘ軸）方向の力データを検知することができる、力センサ（ＦＡＮＵＣ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏｒｐ．のＦＳ１００センサ）をロボットアームの最後のジョイントと吸着カップ型のエンドエフェクタとの間に取り付けることによって、力センサを修正した。センサからの力関連情報は、上述のように制御システムに提供され、制御アーキテクチャは、検知された力が目標力を超えたときに、ロボットアームにエンドエフェクタの位置（ガラスリボンに対する）を決定された距離だけ調整又は変更するように促す制御信号を送信するように動作する。この実験では、ガラスリボンを表すためにアルミニウムシートが用いられた。ガラスリボンハンドリングロボットを動作させて、最初にエンドエフェクタを静止アルミニウムシートに対して所定の位置に配置し、次にエンドエフェクタを動作させてアルミニウムシートと係合させた。これに関して、エンドエフェクタの所定の初期位置は、アルミニウムシートに過度の力が働くであろうことを確実にするために選択された；次に、制御システムを、この過度の力に応答してエンドエフェクタの位置の変更を促すように機能させた。この実験の結果が図９に示されており、ロボット位置指令又は制御信号（トレース３１２）及びその制御信号によって促される対応する位置の変化と同様に、時間の経過に伴うＸ軸の検出力がプロットされている（トレース３１０）。示されるように、時間０で、エンドエフェクタへの吸引をオンにした後、エンドエフェクタとアルミニウムシートとの間に約２０ニュートン（Ｎ）のＸ軸の力を最初に導入した。次に、制御システムは、時間０の後、約５００ミリ秒で機能して、ロボットアームにエンドエフェクタをアルミニウムシートから約１．２ミリメートル（ｍｍ）離れるように促す制御信号を生成した。その結果、検知された加えられた力は、ほぼ即座に減少し始めた。時間０から約１秒後、アルミニウムシート上の検知された力は約０に減少した。したがって、制御システムは、加えられた力を、過度の力が検知された時から５００ミリ秒で、開始するゼロ設定点まで首尾よく下げた。
【００４６】
移動するアルミニウムシートと係合して移動する（下向きの方向に移動するガラスリボンをシミュレートする）上述のガラスハンドリングロボット及び制御システムアーキテクチャを使用して、シミュレートしたライン追跡実験を行った。この実験では、制御システムは、アルミニウムシートの予想される移動速度に基づいてロボット動作サイクルプログラムを実行するようにプログラムされ、実験中、アルミニウムシートは予想される移動速度とは異なる実際の速度で移動させた（すなわち、速度の不一致を意図的に発生させた）。実験中、センサによって検知された力を記録し、進行方向のエンドエフェクタの位置も記録した。第１の試験では、制御システムは力制御アルゴリズムを実行しなかった；したがって、第１の試験中、エンドエフェクタは、ロボットの動作サイクルに従って、予想される移動速度に基づいてロボットアームによって操作された。第２の試験では、制御システムを、力制御アルゴリズムを実行し、アルミニウムシートで検知された過度の力に応答してエンドエフェクタの位置を変更又は調整するように動作させた。ライン追跡実験の結果が図１０Ａ及び１０Ｂに示されている。図１０Ａは、第１の試験に対応するトレース３２０（力制御を伴わないライン追跡）と、第２の試験に対応するトレース３２２（力制御を伴うライン追跡）とを含む、経時的にセンサによって検知された力をプロットしている。図１０Ｂは、第１の試験に対応するトレース３２４と、第２の試験に対応するトレース３２６を含む、経時的なエンドエフェクタの位置をプロットしている。示されるように、エンドエフェクタをアルミニウムシートと一緒に移動させたときに、実行されたロボット力制御により、エンドエフェクタの位置を自動的に調整又は修正することによって、力の影響はほぼゼロに低減した。意図的に導入された速度の不一致がエンドエフェクタとシートとの間に存在する場合、力制御アルゴリズムは速度補償器として効果的に機能することが見られた。ガラス追跡期間中又はロボット操作サイクルプログラムの段階中に、力コントローラはロボットの位置の動きを加えた。時間の経過に伴うエンドエフェクタの位置（すなわち、ロボットの速度）である勾配は、力の制御によって自動的に調整された。
【００４７】
上述のガラス取り扱いロボットと制御システムアーキテクチャを使用して下向きの方向に移動する実際のガラスリボンと係合する、力のスパイク制御実験を行った。この実験では、制御システムは、ガラスリボンの予想位置（Ｚ軸）と移動速度に基づいてロボットの動作サイクルプログラムを実行するようにプログラムされ、実験中、ガラスリボンはＺ軸に沿って、予想される位置とは異なる実際の位置に配置された。ロボット駆動式のエンドエフェクタがガラスリボンと接触するように移動したときに発生する初期運動量に起因して、エンドエフェクタとガラスリボンとの初期接触の際にＺ方向に力のスパイクが発生した。実験中、センサによって検知された力を記録し、ロボット位置指令又は制御信号、並びに制御信号によって促されたエンドエフェクタのＺ軸位置の対応する変化も記録した。第１の試験では、力制御アルゴリズムは、エンドエフェクタとガラスリボンとの間の初期接触時に制御システムによって実行されなかった；したがって、第１の試験中、エンドエフェクタの位置の調整は、初期接触の力の影響が自然に治まった後でのみ、制御システムによって実行された。第１の試験の結果が図１１Ａに報告されており、時間の経過に伴う検知された力がトレース３３０で示されており、ロボット位置指令又は制御信号トレース及び制御信号によって促される対応する位置の変化がトレース３３２で示されている。第２の試験では、制御システムは、エンドエフェクタとガラスリボンとの間の初期接触時を含む、開始時間から力制御アルゴリズムを実行した。第２の試験の結果が図１１Ｂに報告されており、ここで、時間の経過に伴う検知された力がトレース３３４で示されており、ロボット位置指令又は制御信号トレース及び制御信号によって促される対応する位置の変化がトレース３３６で示されている。図１１Ａと図１１Ｂの比較は、本開示の制御システムが、初期のロボットエンドエフェクタとガラスリボンとの接触中に発生する力のスパイクの大きさを、例えば６０％を超えて低減することができることを明らかにしている。
【００４８】
本開示のシステム、装置、及び方法は、以前の設計に対し、著しい改善をもたらす。ガラスリボンがロボットアーム駆動式のエンドエフェクタによって係合されるガラスシート製造システムの一部として、１つ以上のセンサによって提供される力関連情報は、ガラスリボンが経験する１つ以上の力を示唆しうる。例えば、ロボットアームに取り付けられた多軸センサを使用することができる。次に、力関連情報を使用して、ロボットアーム位置、動き、又は速度の１つ以上を制御し、ガラスリボンへの力の影響をリアルタイムで又はほぼリアルタイムで低減することができる。幾つかの実施形態では、本開示の制御システムは、速度差に起因する誘導力を低減することによって、ロボットエンドエフェクタとガラスリボンとの同期を改善するように動作することができる。幾つかの実施形態では、ガラスシートが連続的に移動する（例えば、ダウンドロー）ガラスリボンから個別に分離されるガラスシート製造プロセスとともに利用される場合、本開示の態様は、ガラスリボン成形プロセスの安定性を改善し、ガラスの破損事例を回避又は低減し、薄いガラスリボン及び／又は高いガラスリボン流量などを取り扱うためのプロセスウィンドウを広げることができる。関連する実施形態では、本開示の態様は、ガラスシート分離段階中のロボットエンドエフェクタの力及び／又はトルクの正確な制御を提供し、それにより、ガラスリボンに投入されるエネルギー量をより効果的に利用して、付着ガラスの欠陥事例を低減することができる。
【００４９】
特許請求の範囲の主題の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載される実施形態にさまざまな修正及び変更を加えることができる。したがって、本明細書は、このような修正及び変更が添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内に入る限り、本明細書に記載されるさまざまな実施形態の修正及び変更に及ぶことが意図されている。
【００５０】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００５１】
実施形態１
ガラスシートを成形する方法であって、
ダウンドロープロセスで成形本体から溶融ガラスを流して、連続的に移動するガラスリボンを成形する工程；
ロボットアームを動作させて、開始時間に開始する予めプログラムされたロボットの動作サイクルによって前記ロボットアームに搭載されたエンドエフェクタを移動させる工程
を含み、前記ロボットの動作サイクルが、
前記ガラスリボンのセグメントを前記エンドエフェクタに係合するステップ、
前記ガラスリボンの残りの部分から前記係合されたセグメントを分離してガラスシートを生成するステップ、
前記ガラスシートを前記ガラスリボンから離れるように移動させるステップ
を含み、ここで、
前記予めプログラムされたロボットの動作サイクルが、前記開始時間の後の所定の時点での前記エンドエフェクタの所定の位置を含み；かつ
前記動作させる工程中に、
前記エンドエフェクタによって前記ガラスリボンに働く少なくとも１つの力を示す少なくとも１つのパラメータを検知するステップ、
前記検知されたパラメータが目標値から逸脱すると、前記エンドエフェクタの位置を前記開始時間後の対応する時点での所定の位置とは異なるように変更するステップ
を含む、方法。
【００５２】
実施形態２
前記連続的に移動するガラスリボンにスコア線を形成する工程
をさらに含み、ここで、
前記係合されたセグメントを分離するステップが、前記係合されたセグメントを前記スコア線で分離することを含む、実施形態１に記載の方法。
【００５３】
実施形態３
前記動作させる工程を繰り返して後続のガラスシートを形成する工程をさらに含む、実施形態１に記載の方法。
【００５４】
実施形態４
前記少なくとも１つのパラメータを検知するステップが、前記ロボットに搭載された力センサを動作させることを含む、実施形態１に記載の方法。
【００５５】
実施形態５
前記力センサが多軸力センサを含む、実施形態４に記載の方法。
【００５６】
実施形態６
前記力センサが、前記ロボットアームのジョイントと前記エンドエフェクタとの間に配置される、実施形態４に記載の方法。
【００５７】
実施形態７
前記検知するステップが、前記エンドエフェクタによって前記ガラスリボンに加えられた直線力及びトルクの少なくとも一方を検知することを含み、さらに、前記変更するステップが、検知された直線力及び検知されたトルクの少なくとも一方に基づいて位置調整を決定することを含む、
実施形態１に記載の方法。
【００５８】
実施形態８
前記検知するステップが、直線力を検知すること、及び少なくとも２つの軸に沿って前記エンドエフェクタによって前記ガラスリボンに加えられたトルクを検知することをさらに含む、実施形態７に記載の方法。
【００５９】
実施形態９
前記変更するステップが、検知されたパラメータに基づいて補正値を決定することを含み、それによって前記所定の位置の少なくとも１つが変更される、実施形態１に記載の方法。
【００６０】
実施形態１０
少なくとも前記係合及び分離するステップ中に、前記検知及び変更するステップを繰り返す、実施形態１に記載の方法。
【００６１】
実施形態１１
前記検知及び変更するステップが、前記係合及び分離するステップ中に、０．１秒ごとに少なくとも１回実行される、実施形態１０に記載の方法。
【００６２】
実施形態１２
前記予めプログラムされたロボットの動作サイクルが、前記開始時間後の所定の時点での所定の速度で前記エンドエフェクタを移動させることを含み、前記方法が、前記検知されたパラメータが目標値を超えると、前記開始時間後の対応する時点での前記所定の速度とは異なるように前記エンドエフェクタの速度を変更することをさらに含む、実施形態１に記載の方法。
【００６３】
実施形態１３
前記係合するステップが、
前記エンドエフェクタを原位置から前記ガラスリボンの予想位置に対応する所定の位置に方向づけること；
前記ガラスリボンを係合するように前記エンドエフェクタを動作させること；及び
前記ガラスリボンの予想される速度及び予想される方向に対応する速度及び方向に前記エンドエフェクタを移動させること
を含む、実施形態１に記載の方法。
【００６４】
実施形態１４
ガラスシートを製造するためのシステムであって、
溶融ガラスからガラスリボンを成形するための成形本体と、
前記ガラスリボンとインターフェースするためのハンドリング装置と
を備えており、前記ハンドリング装置が、
ロボットアーム、
前記ロボットアームに搭載されたエンドエフェクタであって、前記ガラスリボンのセグメントを選択的に係合するように構成されたエンドエフェクタ、
前記ロボットアームに搭載され、かつ前記エンドエフェクタによって前記ガラスリボンに働く力を示す少なくとも１つのパラメータを検知するように構成されたセンサ
を含む、システム。
【００６５】
実施形態１５
前記ロボットアームの動きを制御するコントローラであって、
前記少なくとも１つの検知されたパラメータが目標値から逸脱すると、前記エンドエフェクタの位置を調整するように前記ロボットアームに促す
ようにプログラムされたコントローラ
をさらに含む、実施形態１４に記載の方法。
【００６６】
実施形態１６
前記コントローラがさらに、開始時間に開始するロボット動作サイクルを実行するように予めプログラムされており、該予めプログラムされたロボットの動作サイクルが、
前記ロボットアームの操作によって前記ガラスリボンのセグメントを前記エンドエフェクタに係合するステップ；
前記ガラスリボンの残りの部分から前記係合されたセグメントを分離してガラスシートを生成するステップ；
前記ロボットアームの操作によって前記ガラスシートを前記ガラスリボンから離れるように移動させるステップ
を含み、ここで、
前記予めプログラムされたロボットの動作サイクルが、前記開始時間の後の所定の時点での前記エンドエフェクタの所定の位置を含み；
さらに、前記コントローラが、前記検知されたパラメータが前記目標値から逸脱するという決定に応答して、前記開始時間後の対応する時点での前記所定の位置とは異なるように前記エンドエフェクタの位置を変更するように前記ロボットアームに促すようにプログラムされる、
実施形態１５に記載の方法。
【００６７】
実施形態１７
前記センサが、直線力及びトルクの少なくとも一方を検知するように構成される、実施形態１４に記載の方法。
【００６８】
実施形態１８
前記センサが多軸力センサを含む、実施形態１４に記載の方法。
【００６９】
実施形態１９
前記センサが、前記ロボットアームのジョイントと前記エンドエフェクタとの間に配置される、実施形態１４に記載の方法。
【００７０】
実施形態２０
前記エンドエフェクタが、少なくとも１つの吸着カップを含む、実施形態１４に記載の方法。
【符号の説明】
【００７１】
２０  ガラス製造システム
３０  ガラス成形装置
３２  ハンドリング装置
３４  スコアリング装置
４０  ガラスリボン
４２  ガラスシート
５０  溶融炉
５２  清澄容器
５４  撹拌容器
５６  収容容器
５８  下降管
６０  フュージョンドローユニット
６４  溶融ガラス
６８  成形本体
７０  開放チャネル
７２  収束成形表面
７４  ルート
７６  プルロールアセンブリ
８０  スコア線
１００  ロボット
１０２  ロボットアーム
１０４  エンドエフェクタ
１０６  制御システム
１１０  センサ
１２０  ベース／柱
１２２ａ  トレーリングアームセグメント
１２２ｂ  中間アームセグメント
１２２ｃ  リーディングアームセグメント
１２４  リストセグメント
１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ，１２８  ジョイント
１３０  フレーム
１３２  低真空吸着カップ
１４０  二次センサ
１５０  第１の主面
１５２  第２の主面
２０２  第１のコントローラ
２０４  第２のコントローラ
２２２  追跡誤差アルゴリズム
２２４  ユーザ
２２６  力制御アルゴリズム
２４０  セグメント
２４２  スコア線
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【国際調査報告】
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