玻璃切割精度的控制及改善方法

張思坦 楊科技 丁銳 王國強

（中建材（濮陽）光電材料有限公司 濮陽 457100）

0 引言

玻璃市場需求的多樣化讓生產企業(yè)也不得不緊跟市場變化，及時改進設備，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)的競爭力。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格的要求，精度要求±0.5 mm以內，有的甚至只要求有正公差0～0.2 mm。這就對玻璃生產企業(yè)的橫切機有著嚴格的切割精度要求，以及對實際生產中影響切割精度的因素有著相對較準確的了解，并能及時作出相應的調整，以提高切割的精度。

1 橫切機工作原理

玻璃生產中，橫切機是通過其上游的測速輪和光電信號來確定切割的速度及落刀時間。測速輪是由測量輪和光電編碼器組成，玻璃板帶動測量輪從而拖動光電編碼器工作而發(fā)出脈沖波，根據(jù)測量輪周長進一步測算出玻璃移動的線速度。而玻璃位置則是由其上游的零點光電根據(jù)光電信號來定位玻璃的起始點，再由光電和橫切機之間的距離測算出玻璃到達橫切機的時間，從而給橫切機發(fā)送工作信號，使橫切機開始工作。橫切機的切割速度由測速輪測得的速度所決定。橫切機機頭運動方向與玻璃帶前進方向有一定角度a，刀頭切割速度VD× cosa＝玻璃帶移動速度VL＝測速輪測得速度。圖1為橫切機模擬圖。

用公式表示為：VL＝VD×cosa

圖1 橫切機模擬

2 橫切機切割精度要求

根據(jù)浮法玻璃質量標準，玻璃尺寸偏差要求見表1。

表1 玻璃尺寸偏差要求

玻璃切割的誤差有板長誤差和對角線誤差，一般對角線誤差不大于切長的0.2%。板長誤差d是用實際測量長度L實減去標準設定長度L標所得：

對角線誤差是用理論對角線長度，也就是標準設定的尺寸長度L和玻璃帶對應的板寬H所對應的矩形的對角線長度E。對角線誤差為切割出的實際玻璃所測得的對角線減去理論值，即誤差d。

3 影響切割精度的因素

玻璃的精度控制是一個復雜的過程，只有分析出其影響因素才能更好地去解決問題，以改善提高。

3.1 測速輪的精準性

測速輪的精準測速對切割精度有著直接的影響。由于玻璃在傳動過程中有一定的波動性，尤其是超薄玻璃，在高速傳輸過程中，波動性更強烈，也有翹邊現(xiàn)象。測速輪是貼合玻璃表面依靠摩擦力來帶動其轉動而拖動光電編碼器，玻璃的波動性直接造成了測速結果數(shù)據(jù)的波動。通過濾波技術在一定程度上緩解了速度信號的波動干擾，但誤差不可避免，由于速度誤差的存在，使得橫切機在切割時由于速度波動而造成切裁面不平整，形成曲面，也會造成落刀位置不正，形成較大的尺寸偏差，嚴重影響了切割質量。

3.2 阻力的影響

橫切機是一套復雜的多種動作聯(lián)合的機械系統(tǒng)。刀頭的起落是氣缸驅動的一種往復運動。刀架伸縮和刀頭起落都存在著各種摩擦阻力。由于刀架在滑動中落刀點的位置需要精準定位，而刀頭的起落動作是靠電磁閥控制壓縮空氣來推動氣缸的動作從而拖動刀頭架的起落。在運動過程中，由于橫切機是往復運動，中間的滑動機構存在機械磨損和震動阻尼，對刀頭的落刀點和落刀位置有著一定的影響。另一方面當電磁閥信號打開氣缸推動刀頭下落時存在空氣阻力，若氣缸出力不均勻，每次落刀時間會有偏差，從而影響落刀位置的準確性，這就對切割精度造成了一定影響。

3.3 玻璃帶的波動性

玻璃帶從退火窯出來，經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性，從而使得玻璃在傳輸過程中也會有波動，甚至會有翹邊等現(xiàn)象。側眼望去，整條玻璃帶在傳輸時，會有翹曲現(xiàn)象。整條玻璃帶由于應力散布不均勻，造成玻璃板面不平整，在此時經橫切機切割并掰斷后，掰斷后的玻璃板在失去整條玻璃帶應力的相互作用時，會趨于到平整。當翹曲的弧度趨于平整時，原玻璃尺寸較標準尺寸之間會形成誤差，從而影響玻璃切割尺寸的精度。

3.4 信號傳遞的影響

當玻璃到達切割點，信號傳至PLC，經PLC輸出給伺服電機和電磁閥，電機開始運轉，電機拖動同步帶帶動刀頭架運動，當?shù)额^架到達落刀點時，PLC輸出電信號打開控制刀頭氣缸的電磁閥，此時刀頭下落到位。此過程經電信號轉化為氣動信號，容易受到現(xiàn)場壓縮空氣穩(wěn)定性的影響，從而影響落刀的響應時間，進一步影響落刀點位置，最終影響切割精度。

4 玻璃切割精度改善措施

針對在實際生產中存在的制約切割精度的因素，可以采取以下措施進行改善，以提高玻璃的切割精度。

4.1 降低波動，提高測速輪的精準性

測速輪上光電編碼器被用來測量玻璃帶的移動速度，但是測量都是有誤差的，會給所測得速度信號帶來干擾。盡管現(xiàn)有的濾波技術可以很好地控制速度信號的精準性，但是，在實際生產中，物理波動不可消除，必須想辦法降低波動性，以提高測速輪的精準性。經現(xiàn)場實驗，可在測速輪上游某處玻璃下表面加裝一頂起輪（圖2），頂起輪放置在測速輪正前方，使頂起的玻璃正好貼合測速輪表面。這時能緩解一部分因玻璃帶波動造成的影響，提高測速輪的精準性。安裝時要確保頂起輪和測速輪中心在一條直線上。

圖2 頂起輪

4.2 錫退控制的精準性

玻璃從錫槽出來經退火窯降溫輸送至冷端切割區(qū)，在此過程中受設備的穩(wěn)定性以及工藝調整的影響，常常會形成玻璃帶的翹曲。尤其是薄玻璃生產時，變形尤為強烈，在退火窯會聽到類似打鼓的聲音。玻璃帶不平整會嚴重影響切割精度，這就對錫退工序的控制提出了嚴格要求。雖然玻璃翹曲目仍不能很好的完全解決，但在有效的手段內可對玻璃翹曲進行一定的改善，要求錫槽兩側拉邊機運行平穩(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)域時板面趨于平整，在一定范圍內使玻璃帶波動性降低，以降低玻璃帶對切割精度的影響。

4.3 穩(wěn)定氣源，減小摩擦力

氣源不穩(wěn)定，刀架起落就會受影響。為了保證橫切機有著充足的氣源壓力，可為橫切機配備單獨的儲氣罐，出氣口配置穩(wěn)壓閥，以保證出口壓力穩(wěn)定，進入氣缸的壓力穩(wěn)定。同時，盡量縮短儲氣罐到橫切機機頭的距離，減小氣體的損耗，用以保證橫切機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時間，從而確保落刀點誤差小，以減小切割誤差，提高橫切機的精準性。

4.4 提高信號響應時間

為了提高橫切機的落刀響應時間，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，電信號的響應速度要比氣動信號要快。響應時間縮短，刀頭架起落位置的精準性就會得到很大改善和提高，相應的落刀點的精準性也會提高，從而提高切割的精度。

5 結語

通過分析實際生產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際應用中都得到了驗證，有效解決了切割精度的問題，在一定程度上提高了玻璃的切割質量，增加了企業(yè)經濟效益。