張思坦 楊科技 丁銳 王國(guó)強(qiáng)

（中建材（濮陽(yáng)）光電材料有限公司 濮陽(yáng) 457100）

0 引言

玻璃市場(chǎng)需求的多樣化讓生產(chǎn)企業(yè)也不得不緊跟市場(chǎng)變化，及時(shí)改進(jìn)設(shè)備，尤其是玻璃的切割系統(tǒng)，提高玻璃切割精度和滿足多種需求，以提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。尤其某些客戶特殊需求的規(guī)格，玻璃尺寸比其他平板玻璃有著更嚴(yán)格的要求，精度要求±0.5 mm以內(nèi)，有的甚至只要求有正公差0～0.2 mm。這就對(duì)玻璃生產(chǎn)企業(yè)的橫切機(jī)有著嚴(yán)格的切割精度要求，以及對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中影響切割精度的因素有著相對(duì)較準(zhǔn)確的了解，并能及時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)整，以提高切割的精度。

1 橫切機(jī)工作原理

玻璃生產(chǎn)中，橫切機(jī)是通過(guò)其上游的測(cè)速輪和光電信號(hào)來(lái)確定切割的速度及落刀時(shí)間。測(cè)速輪是由測(cè)量輪和光電編碼器組成，玻璃板帶動(dòng)測(cè)量輪從而拖動(dòng)光電編碼器工作而發(fā)出脈沖波，根據(jù)測(cè)量輪周長(zhǎng)進(jìn)一步測(cè)算出玻璃移動(dòng)的線速度。而玻璃位置則是由其上游的零點(diǎn)光電根據(jù)光電信號(hào)來(lái)定位玻璃的起始點(diǎn)，再由光電和橫切機(jī)之間的距離測(cè)算出玻璃到達(dá)橫切機(jī)的時(shí)間，從而給橫切機(jī)發(fā)送工作信號(hào)，使橫切機(jī)開(kāi)始工作。橫切機(jī)的切割速度由測(cè)速輪測(cè)得的速度所決定。橫切機(jī)機(jī)頭運(yùn)動(dòng)方向與玻璃帶前進(jìn)方向有一定角度a，刀頭切割速度VD× cosa＝玻璃帶移動(dòng)速度VL＝測(cè)速輪測(cè)得速度。圖1為橫切機(jī)模擬圖。

用公式表示為：VL＝VD×cosa

圖1 橫切機(jī)模擬

2 橫切機(jī)切割精度要求

根據(jù)浮法玻璃質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，玻璃尺寸偏差要求見(jiàn)表1。

表1 玻璃尺寸偏差要求

玻璃切割的誤差有板長(zhǎng)誤差和對(duì)角線誤差，一般對(duì)角線誤差不大于切長(zhǎng)的0.2%。板長(zhǎng)誤差d是用實(shí)際測(cè)量長(zhǎng)度L實(shí)減去標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定長(zhǎng)度L標(biāo)所得：

對(duì)角線誤差是用理論對(duì)角線長(zhǎng)度，也就是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的尺寸長(zhǎng)度L和玻璃帶對(duì)應(yīng)的板寬H所對(duì)應(yīng)的矩形的對(duì)角線長(zhǎng)度E。對(duì)角線誤差為切割出的實(shí)際玻璃所測(cè)得的對(duì)角線減去理論值，即誤差d。

3 影響切割精度的因素

玻璃的精度控制是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，只有分析出其影響因素才能更好地去解決問(wèn)題，以改善提高。

3.1 測(cè)速輪的精準(zhǔn)性

測(cè)速輪的精準(zhǔn)測(cè)速對(duì)切割精度有著直接的影響。由于玻璃在傳動(dòng)過(guò)程中有一定的波動(dòng)性，尤其是超薄玻璃，在高速傳輸過(guò)程中，波動(dòng)性更強(qiáng)烈，也有翹邊現(xiàn)象。測(cè)速輪是貼合玻璃表面依靠摩擦力來(lái)帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)而拖動(dòng)光電編碼器，玻璃的波動(dòng)性直接造成了測(cè)速結(jié)果數(shù)據(jù)的波動(dòng)。通過(guò)濾波技術(shù)在一定程度上緩解了速度信號(hào)的波動(dòng)干擾，但誤差不可避免，由于速度誤差的存在，使得橫切機(jī)在切割時(shí)由于速度波動(dòng)而造成切裁面不平整，形成曲面，也會(huì)造成落刀位置不正，形成較大的尺寸偏差，嚴(yán)重影響了切割質(zhì)量。

3.2 阻力的影響

橫切機(jī)是一套復(fù)雜的多種動(dòng)作聯(lián)合的機(jī)械系統(tǒng)。刀頭的起落是氣缸驅(qū)動(dòng)的一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)。刀架伸縮和刀頭起落都存在著各種摩擦阻力。由于刀架在滑動(dòng)中落刀點(diǎn)的位置需要精準(zhǔn)定位，而刀頭的起落動(dòng)作是靠電磁閥控制壓縮空氣來(lái)推動(dòng)氣缸的動(dòng)作從而拖動(dòng)刀頭架的起落。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于橫切機(jī)是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，中間的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)存在機(jī)械磨損和震動(dòng)阻尼，對(duì)刀頭的落刀點(diǎn)和落刀位置有著一定的影響。另一方面當(dāng)電磁閥信號(hào)打開(kāi)氣缸推動(dòng)刀頭下落時(shí)存在空氣阻力，若氣缸出力不均勻，每次落刀時(shí)間會(huì)有偏差，從而影響落刀位置的準(zhǔn)確性，這就對(duì)切割精度造成了一定影響。

3.3 玻璃帶的波動(dòng)性

玻璃帶從退火窯出來(lái)，經(jīng)傳輸輥道輸送至冷端切裁及堆垛。由于薄玻璃具有一定的柔韌性，加上輥道在高速的情況下有一定的跳躍性和波動(dòng)性，從而使得玻璃在傳輸過(guò)程中也會(huì)有波動(dòng)，甚至?xí)新N邊等現(xiàn)象。側(cè)眼望去，整條玻璃帶在傳輸時(shí)，會(huì)有翹曲現(xiàn)象。整條玻璃帶由于應(yīng)力散布不均勻，造成玻璃板面不平整，在此時(shí)經(jīng)橫切機(jī)切割并掰斷后，掰斷后的玻璃板在失去整條玻璃帶應(yīng)力的相互作用時(shí)，會(huì)趨于到平整。當(dāng)翹曲的弧度趨于平整時(shí)，原玻璃尺寸較標(biāo)準(zhǔn)尺寸之間會(huì)形成誤差，從而影響玻璃切割尺寸的精度。

3.4 信號(hào)傳遞的影響

當(dāng)玻璃到達(dá)切割點(diǎn)，信號(hào)傳至PLC，經(jīng)PLC輸出給伺服電機(jī)和電磁閥，電機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)拖動(dòng)同步帶帶動(dòng)刀頭架運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)额^架到達(dá)落刀點(diǎn)時(shí)，PLC輸出電信號(hào)打開(kāi)控制刀頭氣缸的電磁閥，此時(shí)刀頭下落到位。此過(guò)程經(jīng)電信號(hào)轉(zhuǎn)化為氣動(dòng)信號(hào)，容易受到現(xiàn)場(chǎng)壓縮空氣穩(wěn)定性的影響，從而影響落刀的響應(yīng)時(shí)間，進(jìn)一步影響落刀點(diǎn)位置，最終影響切割精度。

4 玻璃切割精度改善措施

針對(duì)在實(shí)際生產(chǎn)中存在的制約切割精度的因素，可以采取以下措施進(jìn)行改善，以提高玻璃的切割精度。

4.1 降低波動(dòng)，提高測(cè)速輪的精準(zhǔn)性

測(cè)速輪上光電編碼器被用來(lái)測(cè)量玻璃帶的移動(dòng)速度，但是測(cè)量都是有誤差的，會(huì)給所測(cè)得速度信號(hào)帶來(lái)干擾。盡管現(xiàn)有的濾波技術(shù)可以很好地控制速度信號(hào)的精準(zhǔn)性，但是，在實(shí)際生產(chǎn)中，物理波動(dòng)不可消除，必須想辦法降低波動(dòng)性，以提高測(cè)速輪的精準(zhǔn)性。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，可在測(cè)速輪上游某處玻璃下表面加裝一頂起輪（圖2），頂起輪放置在測(cè)速輪正前方，使頂起的玻璃正好貼合測(cè)速輪表面。這時(shí)能緩解一部分因玻璃帶波動(dòng)造成的影響，提高測(cè)速輪的精準(zhǔn)性。安裝時(shí)要確保頂起輪和測(cè)速輪中心在一條直線上。

圖2 頂起輪

4.2 錫退控制的精準(zhǔn)性

玻璃從錫槽出來(lái)經(jīng)退火窯降溫輸送至冷端切割區(qū)，在此過(guò)程中受設(shè)備的穩(wěn)定性以及工藝調(diào)整的影響，常常會(huì)形成玻璃帶的翹曲。尤其是薄玻璃生產(chǎn)時(shí)，變形尤為強(qiáng)烈，在退火窯會(huì)聽(tīng)到類似打鼓的聲音。玻璃帶不平整會(huì)嚴(yán)重影響切割精度，這就對(duì)錫退工序的控制提出了嚴(yán)格要求。雖然玻璃翹曲目仍不能很好的完全解決，但在有效的手段內(nèi)可對(duì)玻璃翹曲進(jìn)行一定的改善，要求錫槽兩側(cè)拉邊機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，玻璃帶受力均勻，橫向溫差小，縱向降溫梯度合理，從而確保玻璃帶傳輸至切割區(qū)域時(shí)板面趨于平整，在一定范圍內(nèi)使玻璃帶波動(dòng)性降低，以降低玻璃帶對(duì)切割精度的影響。

4.3 穩(wěn)定氣源，減小摩擦力

氣源不穩(wěn)定，刀架起落就會(huì)受影響。為了保證橫切機(jī)有著充足的氣源壓力，可為橫切機(jī)配備單獨(dú)的儲(chǔ)氣罐，出氣口配置穩(wěn)壓閥，以保證出口壓力穩(wěn)定，進(jìn)入氣缸的壓力穩(wěn)定。同時(shí)，盡量縮短儲(chǔ)氣罐到橫切機(jī)機(jī)頭的距離，減小氣體的損耗，用以保證橫切機(jī)刀頭架氣缸所受壓力均衡穩(wěn)定，以提高氣缸的伸縮速度及響應(yīng)時(shí)間，從而確保落刀點(diǎn)誤差小，以減小切割誤差，提高橫切機(jī)的精準(zhǔn)性。

4.4 提高信號(hào)響應(yīng)時(shí)間

為了提高橫切機(jī)的落刀響應(yīng)時(shí)間，降低因氣源不穩(wěn)定造成的影響，可把氣缸更換為電缸。相同環(huán)境下，電缸能保證穩(wěn)定的輸出壓力和距離，同時(shí)，電信號(hào)的響應(yīng)速度要比氣動(dòng)信號(hào)要快。響應(yīng)時(shí)間縮短，刀頭架起落位置的精準(zhǔn)性就會(huì)得到很大改善和提高，相應(yīng)的落刀點(diǎn)的精準(zhǔn)性也會(huì)提高，從而提高切割的精度。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析實(shí)際生產(chǎn)中影響切割精度的因素，給出了一定的解決措施及處理方法。這些改善方法在公司的實(shí)際應(yīng)用中都得到了驗(yàn)證，有效解決了切割精度的問(wèn)題，在一定程度上提高了玻璃的切割質(zhì)量，增加了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。