劉增喜,張金鐫

(青島環(huán)球集團(tuán)股份有限公司,青島 266400)

基于制鏡生產(chǎn)線的龍門式自動放片設(shè)備

劉增喜,張金鐫

(青島環(huán)球集團(tuán)股份有限公司,青島 266400)

該文介紹了一款為制鏡線專門設(shè)計(jì)、能夠適應(yīng)浮法玻璃收片方式、能將玻璃原板抓取面朝上的全自動功能放片設(shè)備。這款設(shè)備在盛放玻璃原板的玻璃架等設(shè)備輔助下可以輕易實(shí)現(xiàn)自動化放片,相比機(jī)械手類的自動化設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,維護(hù)保養(yǎng)簡單,造價相對較低。

制鏡; 龍門式放片設(shè)備; PLC控制; 升降架機(jī)構(gòu)

制鏡生產(chǎn)線,不管是哪種類型,在科技日新月異的今天,各個部分都已經(jīng)有了很大變化?？傮w來說,都是向著高生產(chǎn)效率、低采購與運(yùn)行成本等方面發(fā)展,作為制鏡線的重要工序——放片段,自然也是如此。隨著人力成本的逐漸增加,制鏡線的放片工序也在逐步由過去的完全人力抬放向完全自動化設(shè)備轉(zhuǎn)化。這里結(jié)合筆者所在公司生產(chǎn)的一款全自動龍門式放片設(shè)備(見圖1),說明一下現(xiàn)在制鏡線的放片工序情況。這是一款為制鏡線專門設(shè)計(jì)、能夠適應(yīng)浮法玻璃收片方式、能將玻璃原板抓取面朝上功能的全自動功能放片設(shè)備,其在盛放玻璃原板的玻璃架(見圖1)等設(shè)備輔助下可以輕易實(shí)現(xiàn)自動化放片。

在過去,因?yàn)橐萌瞬粩嗟奶Х挪Ａг?制鏡線主要耗費(fèi)人工的工序就是收、放片這兩個工序。隨著人力成本的逐年增加,又因?yàn)椴ＡУ囊姿樾?即使勞保措施到位,也經(jīng)常會出現(xiàn)人員受傷的情況,所以,現(xiàn)在全自動化的收、放片已經(jīng)逐步成為了制鏡生產(chǎn)線的必備配置。在生產(chǎn)尺寸較大、板厚較薄或者較厚的鏡板時,在過去沿用人力抬放模式,效率低、成本高,而且又因?yàn)椴ＡУ囊姿樘匦?操作工人經(jīng)常出現(xiàn)受傷等狀況,一旦過于疲勞作業(yè)甚至?xí)霈F(xiàn)重大事故。而現(xiàn)在使用自動化收、放片設(shè)備不但杜絕了這些問題,而且還極大地提高生產(chǎn)效率,在訂單制生產(chǎn)的現(xiàn)在社會,能夠極大地滿足市場需求。因此,自動化收、放片已經(jīng)逐步成為了一項(xiàng)必備的設(shè)備功能需求。而接下來要介紹的這款具有將玻璃原板抓取面朝上功能的全自動龍門式放片設(shè)備,是配合浮法生產(chǎn)線的收片方式設(shè)計(jì)的,基本跟浮法玻璃的收片過程相反,將浮法玻璃的上表面依然作為上表面放置在制鏡生產(chǎn)線上來完成鍍銀、銅、鋁與淋漆等工序,它在一些設(shè)備輔助下可以輕易實(shí)現(xiàn)自動化放片。因?yàn)橹歧R線工藝的特殊性,制鏡時最好是使用剛生產(chǎn)不久的浮法玻璃原板,而且需要用原板玻璃的非接觸錫液面來鍍鏡面(觸錫液面因?yàn)殡s質(zhì)過多不適合作為鍍鏡面),這樣的鏡板品質(zhì)較高,所以這一款針對浮法玻璃收片方式設(shè)計(jì)的自動化放片設(shè)備是非常適合制鏡線的。

這類全自動化的放片設(shè)備相比機(jī)械手類的自動化設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,維護(hù)保養(yǎng)簡單,造價相對較低。從鏡板尺寸規(guī)格來說,厚度2～20 mm,尺寸600 mm以上到2 440 mm×3 660 mm均可以使用,即使再大或者再小一些的尺寸,只要事先設(shè)計(jì)好,也可以實(shí)現(xiàn)自動放片。另外,放片頻率可以根據(jù)生產(chǎn)線輸送速度與鏡板尺寸做出合適的調(diào)節(jié)。這款設(shè)備是可以完全自動化放片的,所以可以設(shè)置單獨(dú)的遠(yuǎn)離現(xiàn)場的控制柜,運(yùn)用非常直觀的人性化操作界面,在操控方面也非常簡單、安全。這款設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分,主要是由擺動吸盤架部分、升降架部分、行走天車部分以及龍門架支撐部分組成;自動控制部分采用電、氣聯(lián)控,電路與氣路互相輔助配合,實(shí)現(xiàn)自動放片的功能。

1 機(jī)械結(jié)構(gòu)部分

1.1 擺動吸盤架

擺動吸盤架是框架結(jié)構(gòu),吸盤布置在吸盤架上,吸盤架鉸接在升降架上。擺動吸盤架的吸盤可以根據(jù)玻璃原板尺寸做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,當(dāng)玻璃原板尺寸過小時,可以通過氣路控制關(guān)閉一部分吸盤。一般來說,只要事先設(shè)定好適應(yīng)的玻璃原板尺寸,擺動吸盤架都能夠適應(yīng)。擺動吸盤架是框架式結(jié)構(gòu),穩(wěn)固性強(qiáng),可以選用輕薄型材,或者選用比較輕便、剛性又好的小密度材料,如鋁合金這一類,減輕升降架的負(fù)載。另外,擺動吸盤架是鉸接在升降架上的,靠電機(jī)帶動滾珠絲杠或者齒輪等來實(shí)現(xiàn)擺動動作。擺動吸盤架的擺動角度,以適應(yīng)需要抓取玻璃原板和放置玻璃原板時的姿態(tài)位置為準(zhǔn)。一般為了準(zhǔn)確傳動,需要使用編碼器反饋數(shù)據(jù),使用PLC(Programmable Logic Controller,即可編程邏輯控制器)控制,或者直接選用伺服電機(jī)配套PLC來控制。擺動吸盤架的擺動控制非常重要,必須精確控制,因?yàn)樵谧ト〔Ａг鍟r,需要有精巧的分片動作,否則會有粘帶其它原板的現(xiàn)象。而取完玻璃原片放置在生產(chǎn)線上時,也需要放置的位置整齊,方便后面濕端工作,縮小藥品噴淋范圍,節(jié)約成本。綜上所述,擺動吸盤架部分是這款自動放片設(shè)備非常重要的部分,必須經(jīng)過仔細(xì)計(jì)算,優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),使其能順暢運(yùn)行,滿足生產(chǎn)需求。

1.2 升降架機(jī)構(gòu)

升降架機(jī)構(gòu)是跟擺動吸盤架鉸接在一起的,主要作用是帶動擺動吸盤架實(shí)現(xiàn)升降功能。升降架的主要運(yùn)行順序,是將擺動吸盤架抓取的玻璃原板升高到合適高度后,借助輸送的行走天車運(yùn)輸至制鏡生產(chǎn)主線上,然后降低高度,將玻璃原板放置在制鏡生產(chǎn)主線上,完成放片功能。這款設(shè)備的升降機(jī)構(gòu)是通用設(shè)備中常用的,有很多設(shè)計(jì)方式可供選擇,主要有氣缸驅(qū)動配合導(dǎo)軌導(dǎo)向、滾珠絲杠配合導(dǎo)軌導(dǎo)向、卷揚(yáng)機(jī)配合導(dǎo)軌導(dǎo)向以及皮帶或者鏈條配合導(dǎo)軌導(dǎo)向等。在制鏡線的放片設(shè)備上,一般選用滾珠絲杠或者氣缸來實(shí)現(xiàn)。在材料方面,升降機(jī)構(gòu)最主要的就是穩(wěn)定可靠,一定要安全運(yùn)行,所以選料上一定要保證其強(qiáng)度與剛性;而在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,一定要注意其升降時的穩(wěn)定性,選用合適的導(dǎo)向輪或者導(dǎo)軌,保證結(jié)實(shí)耐用。另外,升降機(jī)構(gòu)要設(shè)置合適的安全措施,例如突然斷電、斷氣時,升降機(jī)構(gòu)不會出現(xiàn)迅速下落現(xiàn)象。需要指出,有些升降機(jī)構(gòu)根據(jù)客戶需求設(shè)計(jì)90°轉(zhuǎn)向功能,這主要針對需要調(diào)向的小尺寸玻璃原板,這類機(jī)構(gòu)一般采用齒輪齒盤傳動來實(shí)現(xiàn)其功能。如果有這個功能,將對其穩(wěn)定性要求更高,各部分的限位控制與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)就需要設(shè)計(jì)到位。

1.3 行走天車部分

升降架機(jī)構(gòu)的頂部是固定在行走天車上的,隨行走天車來實(shí)現(xiàn)沿生產(chǎn)主線垂線方向來回移動。行走天車的主要功能就是來回行走,實(shí)現(xiàn)玻璃的搬運(yùn)。這類搬運(yùn)設(shè)備更是常見,一般選用齒輪齒條、滾珠絲杠、皮帶、鏈條等方式傳動。在制鏡線上,考慮到使用壽命,一般選用齒輪齒條傳動,避免頻繁高空作業(yè)導(dǎo)致經(jīng)常更換易耗品。行走天車的選材與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,有一些類似于升降架,都是以穩(wěn)固安全為前提。行走天車一般選用較結(jié)實(shí)的型材組成穩(wěn)固的框架結(jié)構(gòu),很多承重部分都根據(jù)需要額外用材料加強(qiáng),以保證其安全。

上面敘述的就是這款自動放片設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)部分,另外,還有支撐整個放片設(shè)備的龍門式框架,這部分主要是承重功能,就不多做敘述了。

2 自動控制部分

現(xiàn)在介紹一下這款設(shè)備的控制部分。這款設(shè)備是完全自動化控制的,采用了比較常見的電、氣混合控制,運(yùn)行起來平穩(wěn)可靠,維護(hù)起來簡單易行。

2.1 電控部分

控制上的電控部分采用了PLC與變頻控制,可以結(jié)合觸摸屏的操作界面,使得控制簡單明了。PLC是一類可編程的存儲器,用于存儲內(nèi)部程序,執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令,并通過數(shù)字或模擬公式輸入/輸出控制各種類型機(jī)械或生產(chǎn)過程的程序,在設(shè)備控制上普遍使用。因其為可編程控制器,所以適應(yīng)性很強(qiáng),除能實(shí)現(xiàn)收、放片的基本功能外,也可以根據(jù)客戶需求為設(shè)備增加很多特殊實(shí)用的小功能,例如鏡板數(shù)量計(jì)數(shù)、特殊位置報警提示等,最終達(dá)到滿足客戶對收、放片功能的需求。需要指出,雖然通過PLC可以在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)任意的調(diào)節(jié)輸送速度與頻率,但是一般而言,這款放片機(jī)可以依靠光電開關(guān)來自動控制設(shè)備的放片頻率,一旦調(diào)試完畢后,就不再需要做太大調(diào)整。此時只需要根據(jù)玻璃原板尺寸,適當(dāng)調(diào)節(jié)光電開關(guān)位置,以適應(yīng)設(shè)備的放片空間間距需求就可以了,不需要每次生產(chǎn)都對各種參數(shù)做相應(yīng)調(diào)整,這樣也方便操作人員使用。電氣控制的另一方面就是變頻控制,主要是使用變頻器對電機(jī)的輸出實(shí)現(xiàn)控制,它通過控制頻率的變化來實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的控制。利用變頻器,可以方便、準(zhǔn)確地控制放片機(jī)各段運(yùn)行的速度,從而控制節(jié)奏,使其順暢地實(shí)現(xiàn)放片功能。

2.2 氣動部分

控制上的氣動部分類似于其它類型的收、放片設(shè)備,主要在抓取、放置玻璃功能上使用,運(yùn)用真空與壓縮空氣配合實(shí)現(xiàn)。選用氣動來實(shí)現(xiàn)這些功能,除了因?yàn)椴ＡП旧淼奈锢硖匦酝?主要是為了保護(hù)玻璃板面不受損傷。使用氣動的橡膠吸盤,在接觸玻璃時不會產(chǎn)生損傷性痕跡,不會破壞鏡板的品級,保證質(zhì)量。壓縮空氣由壓縮空氣站提供,需要另行配備,一般設(shè)計(jì)需求壓力在0.7 MPa以上。真空由設(shè)備自行配備的真空發(fā)生器來產(chǎn)生。

為了比較清楚的了解設(shè)備氣路控制的內(nèi)容,這里稍微介紹一下放片過程中的氣路控制過程:放片設(shè)備的行走天車,帶動翻轉(zhuǎn)吸盤架運(yùn)行至取片狀態(tài)的放片設(shè)備接近玻璃原片,當(dāng)行至設(shè)定位置時減速,檢測開關(guān)檢測到吸盤已經(jīng)接觸到玻璃原片,達(dá)到抓取位置后,吸盤開始抽真空。當(dāng)真空檢測閥檢測到真空達(dá)標(biāo)后,放片設(shè)備開始移動分片,分片動作后,行走天車開始行走,輸送玻璃原片至制鏡線生產(chǎn)主線上。行走天車行走時,翻轉(zhuǎn)吸盤架會調(diào)整至水平放置玻璃原片的狀態(tài),當(dāng)行走天車行走至設(shè)定位置后,放片設(shè)備開始調(diào)整高度,然后吸盤吹氣,玻璃原片落至制鏡線生產(chǎn)主線上。氣路控制的基本功能就是這些。

以上就是這款自動化放片設(shè)備的相關(guān)內(nèi)容,因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中,當(dāng)1車臺玻璃原板用完后,需要更換增加新的1車臺玻璃,這樣會有一定的時間斷層。所以,為保證連續(xù)生產(chǎn),一般生產(chǎn)線都需要配備2臺自動化的收、放片設(shè)備,這款設(shè)備也是這樣,如果需要連續(xù)生產(chǎn),就需要1條制鏡線配備2臺自動化放片設(shè)備。當(dāng)然,如果使用特殊設(shè)計(jì),如圖1,那么1條生產(chǎn)線配備1臺自動化放片設(shè)備也是足夠的。

3 結(jié) 語

隨著設(shè)備制造技術(shù)的逐步發(fā)展以及客戶需求的多樣化,有很多制鏡生產(chǎn)線已經(jīng)開始配備機(jī)械手式自動化收、放片設(shè)備,這也將成為一種適應(yīng)市場需求的趨勢。但是筆者通過工作實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)這款龍門式自動化設(shè)備在效率和穩(wěn)定性上都不低于機(jī)械手式設(shè)備,尤其是抓取大尺寸鏡板時性能更加優(yōu)異,而在購買價格、維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用方面也要低很多。另外,這款龍門式自動化設(shè)備可以將浮法玻璃收片的整車臺玻璃放置于放片區(qū)域內(nèi),然后設(shè)備會自動識別玻璃原片位置去自動完成放片,而且取片空間很大,一般也不需要送片小車配合,所以,這款產(chǎn)品在市場上還是值得大力推廣。

當(dāng)然,隨著生產(chǎn)需求的變化,自動化的收、放片功能必將成為制鏡線的必備功能,自動化的收、放片設(shè)備也會更加多樣、更加先進(jìn),這款龍門式自動化設(shè)備也會逐步改進(jìn)、優(yōu)化。

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Gantry-type Automatic Sheet Discharge Device Based on Mirror Making Production Line

LIU Zeng-xi,ZHANG Jin-jun
(Qingdao HICORP Group Co,Ltd,Qingdao 266400,China)

This paper introduces a full-automatic sheet-unload device,which is specially designed for mirror making production line and adapts to float glass unload way and unload the original glass sheet with gripping surface upward. Automatic sheet discharge can be easily realized for this device with the aid of glass holder containing original glass sheet.Compared with manipulator-type automatic device,this device has the advantages of simple structure,convenient operation,simple maintenance and relatively low cost.

mirror making; gantry-type sheet discharge device; PLC control;elevator structure

2014-06-23.

劉增喜(1963-),高級工程師.E-mail:hi.corp@163.com

10.3963/j.issn.1674-6066.2014.04.012