基于制镜生产线的龙门式自动放片设备

刘增喜,张金镌

(青岛环球集团股份有限公司,青岛 266400)

基于制镜生产线的龙门式自动放片设备

刘增喜,张金镌

(青岛环球集团股份有限公司,青岛 266400)

该文介绍了一款为制镜线专门设计、能够适应浮法玻璃收片方式、能将玻璃原板抓取面朝上的全自动功能放片设备。这款设备在盛放玻璃原板的玻璃架等设备辅助下可以轻易实现自动化放片,相比机械手类的自动化设备结构简单,操作方便,维护保养简单,造价相对较低。

制镜; 龙门式放片设备; PLC控制; 升降架机构

制镜生产线,不管是哪种类型,在科技日新月异的今天,各个部分都已经有了很大变化。总体来说,都是向着高生产效率、低采购与运行成本等方面发展,作为制镜线的重要工序——放片段,自然也是如此。随着人力成本的逐渐增加,制镜线的放片工序也在逐步由过去的完全人力抬放向完全自动化设备转化。这里结合笔者所在公司生产的一款全自动龙门式放片设备(见图1),说明一下现在制镜线的放片工序情况。这是一款为制镜线专门设计、能够适应浮法玻璃收片方式、能将玻璃原板抓取面朝上功能的全自动功能放片设备,其在盛放玻璃原板的玻璃架(见图1)等设备辅助下可以轻易实现自动化放片。

在过去,因为要用人不断的抬放玻璃原板,制镜线主要耗费人工的工序就是收、放片这两个工序。随着人力成本的逐年增加,又因为玻璃的易碎性,即使劳保措施到位,也经常会出现人员受伤的情况,所以,现在全自动化的收、放片已经逐步成为了制镜生产线的必备配置。在生产尺寸较大、板厚较薄或者较厚的镜板时,在过去沿用人力抬放模式,效率低、成本高,而且又因为玻璃的易碎特性,操作工人经常出现受伤等状况,一旦过于疲劳作业甚至会出现重大事故。而现在使用自动化收、放片设备不但杜绝了这些问题,而且还极大地提高生产效率,在订单制生产的现在社会,能够极大地满足市场需求。因此,自动化收、放片已经逐步成为了一项必备的设备功能需求。而接下来要介绍的这款具有将玻璃原板抓取面朝上功能的全自动龙门式放片设备,是配合浮法生产线的收片方式设计的,基本跟浮法玻璃的收片过程相反,将浮法玻璃的上表面依然作为上表面放置在制镜生产线上来完成镀银、铜、铝与淋漆等工序,它在一些设备辅助下可以轻易实现自动化放片。因为制镜线工艺的特殊性,制镜时最好是使用刚生产不久的浮法玻璃原板,而且需要用原板玻璃的非接触锡液面来镀镜面(触锡液面因为杂质过多不适合作为镀镜面),这样的镜板品质较高,所以这一款针对浮法玻璃收片方式设计的自动化放片设备是非常适合制镜线的。

这类全自动化的放片设备相比机械手类的自动化设备结构简单,操作方便,维护保养简单,造价相对较低。从镜板尺寸规格来说,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,只要事先设计好,也可以实现自动放片。另外,放片频率可以根据生产线输送速度与镜板尺寸做出合适的调节。这款设备是可以完全自动化放片的,所以可以设置单独的远离现场的控制柜,运用非常直观的人性化操作界面,在操控方面也非常简单、安全。这款设备的机械结构部分,主要是由摆动吸盘架部分、升降架部分、行走天车部分以及龙门架支撑部分组成;自动控制部分采用电、气联控,电路与气路互相辅助配合,实现自动放片的功能。

1 机械结构部分

1.1 摆动吸盘架

摆动吸盘架是框架结构,吸盘布置在吸盘架上,吸盘架铰接在升降架上。摆动吸盘架的吸盘可以根据玻璃原板尺寸做出适当的调整,当玻璃原板尺寸过小时,可以通过气路控制关闭一部分吸盘。一般来说,只要事先设定好适应的玻璃原板尺寸,摆动吸盘架都能够适应。摆动吸盘架是框架式结构,稳固性强,可以选用轻薄型材,或者选用比较轻便、刚性又好的小密度材料,如铝合金这一类,减轻升降架的负载。另外,摆动吸盘架是铰接在升降架上的,靠电机带动滚珠丝杠或者齿轮等来实现摆动动作。摆动吸盘架的摆动角度,以适应需要抓取玻璃原板和放置玻璃原板时的姿态位置为准。一般为了准确传动,需要使用编码器反馈数据,使用PLC(Programmable Logic Controller,即可编程逻辑控制器)控制,或者直接选用伺服电机配套PLC来控制。摆动吸盘架的摆动控制非常重要,必须精确控制,因为在抓取玻璃原板时,需要有精巧的分片动作,否则会有粘带其它原板的现象。而取完玻璃原片放置在生产线上时,也需要放置的位置整齐,方便后面湿端工作,缩小药品喷淋范围,节约成本。综上所述,摆动吸盘架部分是这款自动放片设备非常重要的部分,必须经过仔细计算,优化设计数据,使其能顺畅运行,满足生产需求。

1.2 升降架机构

升降架机构是跟摆动吸盘架铰接在一起的,主要作用是带动摆动吸盘架实现升降功能。升降架的主要运行顺序,是将摆动吸盘架抓取的玻璃原板升高到合适高度后,借助输送的行走天车运输至制镜生产主线上,然后降低高度,将玻璃原板放置在制镜生产主线上,完成放片功能。这款设备的升降机构是通用设备中常用的,有很多设计方式可供选择,主要有气缸驱动配合导轨导向、滚珠丝杠配合导轨导向、卷扬机配合导轨导向以及皮带或者链条配合导轨导向等。在制镜线的放片设备上,一般选用滚珠丝杠或者气缸来实现。在材料方面,升降机构最主要的就是稳定可靠,一定要安全运行,所以选料上一定要保证其强度与刚性;而在结构设计上,一定要注意其升降时的稳定性,选用合适的导向轮或者导轨,保证结实耐用。另外,升降机构要设置合适的安全措施,例如突然断电、断气时,升降机构不会出现迅速下落现象。需要指出,有些升降机构根据客户需求设计90°转向功能,这主要针对需要调向的小尺寸玻璃原板,这类机构一般采用齿轮齿盘传动来实现其功能。如果有这个功能,将对其稳定性要求更高,各部分的限位控制与导向机构就需要设计到位。

1.3 行走天车部分

升降架机构的顶部是固定在行走天车上的,随行走天车来实现沿生产主线垂线方向来回移动。行走天车的主要功能就是来回行走,实现玻璃的搬运。这类搬运设备更是常见,一般选用齿轮齿条、滚珠丝杠、皮带、链条等方式传动。在制镜线上,考虑到使用寿命,一般选用齿轮齿条传动,避免频繁高空作业导致经常更换易耗品。行走天车的选材与结构设计上,有一些类似于升降架,都是以稳固安全为前提。行走天车一般选用较结实的型材组成稳固的框架结构,很多承重部分都根据需要额外用材料加强,以保证其安全。

上面叙述的就是这款自动放片设备的主要结构部分,另外,还有支撑整个放片设备的龙门式框架,这部分主要是承重功能,就不多做叙述了。

2 自动控制部分

现在介绍一下这款设备的控制部分。这款设备是完全自动化控制的,采用了比较常见的电、气混合控制,运行起来平稳可靠,维护起来简单易行。

2.1 电控部分

控制上的电控部分采用了PLC与变频控制,可以结合触摸屏的操作界面,使得控制简单明了。PLC是一类可编程的存储器,用于存储内部程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟公式输入/输出控制各种类型机械或生产过程的程序,在设备控制上普遍使用。因其为可编程控制器,所以适应性很强,除能实现收、放片的基本功能外,也可以根据客户需求为设备增加很多特殊实用的小功能,例如镜板数量计数、特殊位置报警提示等,最终达到满足客户对收、放片功能的需求。需要指出,虽然通过PLC可以在设计范围内任意的调节输送速度与频率,但是一般而言,这款放片机可以依靠光电开关来自动控制设备的放片频率,一旦调试完毕后,就不再需要做太大调整。此时只需要根据玻璃原板尺寸,适当调节光电开关位置,以适应设备的放片空间间距需求就可以了,不需要每次生产都对各种参数做相应调整,这样也方便操作人员使用。电气控制的另一方面就是变频控制,主要是使用变频器对电机的输出实现控制,它通过控制频率的变化来实现对负载的控制。利用变频器,可以方便、准确地控制放片机各段运行的速度,从而控制节奏,使其顺畅地实现放片功能。

2.2 气动部分

控制上的气动部分类似于其它类型的收、放片设备,主要在抓取、放置玻璃功能上使用,运用真空与压缩空气配合实现。选用气动来实现这些功能,除了因为玻璃本身的物理特性外,主要是为了保护玻璃板面不受损伤。使用气动的橡胶吸盘,在接触玻璃时不会产生损伤性痕迹,不会破坏镜板的品级,保证质量。压缩空气由压缩空气站提供,需要另行配备,一般设计需求压力在0.7 MPa以上。真空由设备自行配备的真空发生器来产生。

为了比较清楚的了解设备气路控制的内容,这里稍微介绍一下放片过程中的气路控制过程:放片设备的行走天车,带动翻转吸盘架运行至取片状态的放片设备接近玻璃原片,当行至设定位置时减速,检测开关检测到吸盘已经接触到玻璃原片,达到抓取位置后,吸盘开始抽真空。当真空检测阀检测到真空达标后,放片设备开始移动分片,分片动作后,行走天车开始行走,输送玻璃原片至制镜线生产主线上。行走天车行走时,翻转吸盘架会调整至水平放置玻璃原片的状态,当行走天车行走至设定位置后,放片设备开始调整高度,然后吸盘吹气,玻璃原片落至制镜线生产主线上。气路控制的基本功能就是这些。

以上就是这款自动化放片设备的相关内容,因为在生产过程中,当1车台玻璃原板用完后,需要更换增加新的1车台玻璃,这样会有一定的时间断层。所以,为保证连续生产,一般生产线都需要配备2台自动化的收、放片设备,这款设备也是这样,如果需要连续生产,就需要1条制镜线配备2台自动化放片设备。当然,如果使用特殊设计,如图1,那么1条生产线配备1台自动化放片设备也是足够的。

3 结 语

随着设备制造技术的逐步发展以及客户需求的多样化,有很多制镜生产线已经开始配备机械手式自动化收、放片设备,这也将成为一种适应市场需求的趋势。但是笔者通过工作实践,发现这款龙门式自动化设备在效率和稳定性上都不低于机械手式设备,尤其是抓取大尺寸镜板时性能更加优异,而在购买价格、维护保养费用方面也要低很多。另外,这款龙门式自动化设备可以将浮法玻璃收片的整车台玻璃放置于放片区域内,然后设备会自动识别玻璃原片位置去自动完成放片,而且取片空间很大,一般也不需要送片小车配合,所以,这款产品在市场上还是值得大力推广。

当然,随着生产需求的变化,自动化的收、放片功能必将成为制镜线的必备功能,自动化的收、放片设备也会更加多样、更加先进,这款龙门式自动化设备也会逐步改进、优化。

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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.

刘增喜(1963-),高级工程师.E-mail:hi.corp@163.com

10.3963/j.issn.1674-6066.2014.04.012