基于制鏡生產線的龍門式自動放片設備

劉增喜,張金鐫

(青島環球集團股份有限公司,青島 266400)

基于制鏡生產線的龍門式自動放片設備

劉增喜,張金鐫

(青島環球集團股份有限公司,青島 266400)

該文介紹了一款為制鏡線專門設計、能夠適應浮法玻璃收片方式、能將玻璃原板抓取面朝上的全自動功能放片設備。這款設備在盛放玻璃原板的玻璃架等設備輔助下可以輕易實現自動化放片,相比機械手類的自動化設備結構簡單,操作方便,維護保養簡單,造價相對較低。

制鏡; 龍門式放片設備; PLC控制; 升降架機構

制鏡生產線,不管是哪種類型,在科技日新月異的今天,各個部分都已經有了很大變化?？傮w來說,都是向著高生產效率、低采購與運行成本等方面發展,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備轉化。這里結合筆者所在公司生產的一款全自動龍門式放片設備(見圖1),說明一下現在制鏡線的放片工序情況。這是一款為制鏡線專門設計、能夠適應浮法玻璃收片方式、能將玻璃原板抓取面朝上功能的全自動功能放片設備,其在盛放玻璃原板的玻璃架(見圖1)等設備輔助下可以輕易實現自動化放片。

在過去,因為要用人不斷的抬放玻璃原板,制鏡線主要耗費人工的工序就是收、放片這兩個工序。隨著人力成本的逐年增加,又因為玻璃的易碎性,即使勞保措施到位,也經常會出現人員受傷的情況,所以,現在全自動化的收、放片已經逐步成為了制鏡生產線的必備配置。在生產尺寸較大、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,而且又因為玻璃的易碎特性,操作工人經常出現受傷等狀況,一旦過于疲勞作業甚至會出現重大事故。而現在使用自動化收、放片設備不但杜絕了這些問題,而且還極大地提高生產效率,在訂單制生產的現在社會,能夠極大地滿足市場需求。因此,自動化收、放片已經逐步成為了一項必備的設備功能需求。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備,是配合浮法生產線的收片方式設計的,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線上來完成鍍銀、銅、鋁與淋漆等工序,它在一些設備輔助下可以輕易實現自動化放片。因為制鏡線工藝的特殊性,制鏡時最好是使用剛生產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(觸錫液面因為雜質過多不適合作為鍍鏡面),這樣的鏡板品質較高,所以這一款針對浮法玻璃收片方式設計的自動化放片設備是非常適合制鏡線的。

這類全自動化的放片設備相比機械手類的自動化設備結構簡單,操作方便,維護保養簡單,造價相對較低。從鏡板尺寸規格來說,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,只要事先設計好,也可以實現自動放片。另外,放片頻率可以根據生產線輸送速度與鏡板尺寸做出合適的調節。這款設備是可以完全自動化放片的,所以可以設置單獨的遠離現場的控制柜,運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。這款設備的機械結構部分,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、氣聯控,電路與氣路互相輔助配合,實現自動放片的功能。

1 機械結構部分

1.1 擺動吸盤架

擺動吸盤架是框架結構,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玻璃原板尺寸做出適當的調整,當玻璃原板尺寸過小時,可以通過氣路控制關閉一部分吸盤。一般來說,只要事先設定好適應的玻璃原板尺寸,擺動吸盤架都能夠適應。擺動吸盤架是框架式結構,穩固性強,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,減輕升降架的負載。另外,擺動吸盤架是鉸接在升降架上的,靠電機帶動滾珠絲杠或者齒輪等來實現擺動動作。擺動吸盤架的擺動角度,以適應需要抓取玻璃原板和放置玻璃原板時的姿態位置為準。一般為了準確傳動,需要使用編碼器反饋數據,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,因為在抓取玻璃原板時,需要有精巧的分片動作,否則會有粘帶其它原板的現象。而取完玻璃原片放置在生產線上時,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,節約成本。綜上所述,擺動吸盤架部分是這款自動放片設備非常重要的部分,必須經過仔細計算,優化設計數據,使其能順暢運行,滿足生產需求。

1.2 升降架機構

升降架機構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現升降功能。升降架的主要運行順序,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輸至制鏡生產主線上,然后降低高度,將玻璃原板放置在制鏡生產主線上,完成放片功能。這款設備的升降機構是通用設備中常用的,有很多設計方式可供選擇,主要有氣缸驅動配合導軌導向、滾珠絲杠配合導軌導向、卷揚機配合導軌導向以及皮帶或者鏈條配合導軌導向等。在制鏡線的放片設備上,一般選用滾珠絲杠或者氣缸來實現。在材料方面,升降機構最主要的就是穩定可靠,一定要安全運行,所以選料上一定要保證其強度與剛性;而在結構設計上,一定要注意其升降時的穩定性,選用合適的導向輪或者導軌,保證結實耐用。另外,升降機構要設置合適的安全措施,例如突然斷電、斷氣時,升降機構不會出現迅速下落現象。需要指出,有些升降機構根據客戶需求設計90°轉向功能,這主要針對需要調向的小尺寸玻璃原板,這類機構一般采用齒輪齒盤傳動來實現其功能。如果有這個功能,將對其穩定性要求更高,各部分的限位控制與導向機構就需要設計到位。

1.3 行走天車部分

升降架機構的頂部是固定在行走天車上的,隨行走天車來實現沿生產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,實現玻璃的搬運。這類搬運設備更是常見,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,避免頻繁高空作業導致經常更換易耗品。行走天車的選材與結構設計上,有一些類似于升降架,都是以穩固安全為前提。行走天車一般選用較結實的型材組成穩固的框架結構,很多承重部分都根據需要額外用材料加強,以保證其安全。

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

2 自動控制部分

現在介紹一下這款設備的控制部分。這款設備是完全自動化控制的,采用了比較常見的電、氣混合控制,運行起來平穩可靠,維護起來簡單易行。

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,用于存儲內部程序,執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令,并通過數字或模擬公式輸入/輸出控制各種類型機械或生產過程的程序,在設備控制上普遍使用。因其為可編程控制器,所以適應性很強,除能實現收、放片的基本功能外,也可以根據客戶需求為設備增加很多特殊實用的小功能,例如鏡板數量計數、特殊位置報警提示等,最終達到滿足客戶對收、放片功能的需求。需要指出,雖然通過PLC可以在設計范圍內任意的調節輸送速度與頻率,但是一般而言,這款放片機可以依靠光電開關來自動控制設備的放片頻率,一旦調試完畢后,就不再需要做太大調整。此時只需要根據玻璃原板尺寸,適當調節光電開關位置,以適應設備的放片空間間距需求就可以了,不需要每次生產都對各種參數做相應調整,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的輸出實現控制,它通過控制頻率的變化來實現對負載的控制。利用變頻器,可以方便、準確地控制放片機各段運行的速度,從而控制節奏,使其順暢地實現放片功能。

2.2 氣動部分

控制上的氣動部分類似于其它類型的收、放片設備,主要在抓取、放置玻璃功能上使用,運用真空與壓縮空氣配合實現。選用氣動來實現這些功能,除了因為玻璃本身的物理特性外,主要是為了保護玻璃板面不受損傷。使用氣動的橡膠吸盤,在接觸玻璃時不會產生損傷性痕跡,不會破壞鏡板的品級,保證質量。壓縮空氣由壓縮空氣站提供,需要另行配備,一般設計需求壓力在0.7 MPa以上。真空由設備自行配備的真空發生器來產生。

為了比較清楚的了解設備氣路控制的內容,這里稍微介紹一下放片過程中的氣路控制過程:放片設備的行走天車,帶動翻轉吸盤架運行至取片狀態的放片設備接近玻璃原片,當行至設定位置時減速,檢測開關檢測到吸盤已經接觸到玻璃原片,達到抓取位置后,吸盤開始抽真空。當真空檢測閥檢測到真空達標后,放片設備開始移動分片,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主線上。行走天車行走時,翻轉吸盤架會調整至水平放置玻璃原片的狀態,當行走天車行走至設定位置后,放片設備開始調整高度,然后吸盤吹氣,玻璃原片落至制鏡線生產主線上。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備的相關內容,因為在生產過程中,當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,為保證連續生產,一般生產線都需要配備2臺自動化的收、放片設備,這款設備也是這樣,如果需要連續生產,就需要1條制鏡線配備2臺自動化放片設備。當然,如果使用特殊設計,如圖1,那么1條生產線配備1臺自動化放片設備也是足夠的。

3 結 語

隨著設備制造技術的逐步發展以及客戶需求的多樣化,有很多制鏡生產線已經開始配備機械手式自動化收、放片設備,這也將成為一種適應市場需求的趨勢。但是筆者通過工作實踐,發現這款龍門式自動化設備在效率和穩定性上都不低于機械手式設備,尤其是抓取大尺寸鏡板時性能更加優異,而在購買價格、維護保養費用方面也要低很多。另外,這款龍門式自動化設備可以將浮法玻璃收片的整車臺玻璃放置于放片區域內,然后設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,這款產品在市場上還是值得大力推廣。

當然,隨著生產需求的變化,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、放片設備也會更加多樣、更加先進,這款龍門式自動化設備也會逐步改進、優化。

[1] 卞皓瑋.高壓斷路器在線監測與故障診斷系統研究[D].揚州:揚州大學,2012.

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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