浮法玻璃冷端的工艺原理.doc

6港雕设备艮自动控制6.1冷端的工艺原理6- 1.1概述冷端设备主要执行生产工艺过程中退火后的玻璃带（板）的各种检测、切裁掰断、表面 保护、堆垛装箱以及完成这些工艺过程的输送。目前浮法玻璃生产线的规模日益扩大，产量可达到2501000/么原板宽在2.4 4.5m。2mm厚的玻璃拉制速度已达 1500m/h，切裁长度以1.21计，每小时需切装800片 玻璃，每道工序动作频繁，切裁掰断设备每天需要动作两万次。浮法生产线一旦投产，要求 整个冷端在310&内，昼夜不停常年运转，又加上冷端主线是单线生产系统，冷端设备中 的任何一台设备发生故障，将造成被迫停产，都会给企业的生产和经济效益带来巨大损失。 因此必须配置功能可靠、坚固耐用和维修方便，并具有较高机械化和自动化水平的冷端设 备，才能满足生产工艺的要求。浮法生产的玻璃厚度范围相当大，理论上从0. 5mm的特薄玻璃到25mm的特厚玻璃， 都能在同一条生产线上生产，尽管实际上不可能这样做，但冷端设备必须能够满足特薄、普 通厚度及特厚玻璃的切裁、掰断、堆垛和装箱等工艺要求。浮法工艺生产的玻璃表面质量优异，平整光洁，光学性能极好，不产生扭曲现象，是任 何一种传统的工艺方法所无法比拟的。它替代机械拋光玻璃，直接用于制镜、汽车、高级建 筑和其他高级加工玻璃，因此，冷端设备所进行的输送、切裁、掰断、堆垛、装箱和储运过 程中，必须采取各种方法，保护好玻璃表面不使其擦伤和发霉。为了随时对生产工艺过程进行控制和调整，保证产品质量，要在冷端设置在线自动检测 仪对玻璃带进行各项检测，如应力、厚度、点状和条状缺陷等。除按检测数据对生产过程进 行调整外，并要按质量等级进行分别堆垛和装箱，对不合格的废品进行破碎回窑熔化。6.1.2冷端工艺流程6.1.2.1 冷端工艺流程各国的浮法玻璃生产线，其冷端设备的装备水平相差甚远，但其工艺生产流程基本相 同。图6-1所示是比较典型的冷端工艺流程图。6. 1. 2. 2 冷端设备的区段划分从冷端设备的功能及其工作先后顺序来划分，可以概略地将其分为3个主要区段。(1)玻璃带检测和预处理区段在此区段内，对由退火窑出来的玻璃带进行应力分布、 全板宽的厚度和质量检验。质量检验包括气泡、夹杂物（砂粒）、条纹、沾锡、麻点等。此外，在本区段应将不能作为产品出厂的质量不合格的废板处理掉，如引头、改变板厚的过渡178181落扳破碎回窑破碎板落紧急橫切不么in格玻璃带板八n格板检(次板)M(成品）铺纸取片堆垛大（喷撒粉) 片次板中加速次掰边一二次掰边纵切一横切_+橫掰(清洗)(检验)纵掰、纵分成品装箱对准取片进入分片线分片喷撒粉（铺纸)堆垛图6-1冷端工艺流程图厚度、本体着色换色的过渡色板和出现事故所造成的不合格玻璃等。通过紧急横切、落板、 破碎后将其回窑，这样做是为了保护冷端的切裁、掰断和输送设备。为了避免粉尘和玻璃表面附着物对缺陷检验的干扰，有的生产线在此区段设有洗涤干燥 机。为防止玻璃表面发霉，有的生产线还设有涂布防霉药剂的装置。(2) 切裁掰断区段本区段要完成玻璃带纵切（包括切边和纵向分切）、横切、横向掰 断、加速输送、掰边、纵向掰断、纵向分片和落板等工序。如有不合格板和掰断所产生的次 板，通过落板装置经破碎机破碎后运到窑头回窑。有的生产线在本段只进行纵切、横切、横向掰断和掰边，不在主线上进行纵向掰断和纵 分，而是到支线上进行分片掰断。这样改纵向掰断为横向掰断，可以减少主线长度，并可保 证主线畅通无阻。另一种方案是在此段只进行切边和大、中片的横向切裁和横向掰断，不进行纵切。为生 产小片，在支线上设有改切切桌，进行纵、横向改切，纵、横向的掰断，落板和小片堆垛装 箱。另外在支线端部设有大片可逆堆放机，以便库存的大、中片回支线改切成小片。(3) 分片、堆垛及装箱区段在本区段将切裁掰断后的质量合格玻璃板，按大、中、小 片不同规格和质量等级分别运送到大片堆垛区、中片堆垛装箱区和小片堆垛装箱区，并在堆 垛装箱前，由各自的喷撒粉、铺纸装置进行表面保护。 2冷?6设备的功能和结构6. 2. 1 概述浮法玻璃生产线的冷端，由下列一些主要专业机械和设备所组成。(1) 玻璃带（板）的输送设备如各种输送辊道、皮带、负压吸盘、气垫等输送、分片 设备等。(2) 玻璃带（板）的切裁、掰断装置如紧急横切机、纵切机、横切机、横向掰断装 置、掰边装置、纵向掰断和分片装置以及废板的落板装置等。(3) 各项质量检测装置如在线应力、板厚、板边位置跟踪检测、点状缺陷检测、打标 记以及抽样质量检验装置等。(4) 为保护优质浮法玻璃表面而设置的各种表面保护装置如为防止发霉而设置的喷涂 防霉药液的装置，为防止玻璃表面擦伤的静电铺纸机和喷撒粉装置以及采用气垫输送等。(5) 各种规格型式的玻璃板堆垛装箱设备如大片、中片以及小片的水平、垂直堆垛机 组等。(6) 在支线上或线外的大、中片的改切线如纵、横向改切切桌，纵、横向掰断装置、 落板装置及大、中片的可逆堆放取片机等。(7) 为对冷端全线设备进行程序控制的电子计算机集散控制系统等。 浮法玻璃生产线的冷端设备的装备水平，由于各条生产线的规模、生产品种、质量要求、销售对象、运输方式和投资情况等的各不相同而存在着差别，但其冷端设备的基本功能 是相同的。一般冷端的切裁掰断系统都已实现了机械化和自动化；在质量检测、表面保护、 堆垛装箱部分，采用人工、机械化或半自动化来完成。目前浮法生产线冷端的自动化水平都 很髙，从各种检测、切裁掰断、质量分级、表面保护、分片取片到堆垛装箱都是自动进行 的，并且实现了在线最佳切裁。浮法玻璃生产线冷端设备的电气控制系统与其热端设备的电气控制系统是分开设置的。 冷端单独设立控制室，一般采用集散控制方式，即将分区、分段或单机、机组的单项控制与 整个冷端生产线的工艺程序控制相结合来进行控制。如有的生产线将缺陷检测、板边位置检 测、玻璃带运送速度和距离的脉冲发讯、纵切、横切、横掰、加速、掰边、纵掰、落板等组 合在一起，作为一个区段用一台计算机进行控制。将每一台大、中片堆操机用一*台小型计算 机进行控制。将在支线的大（中）片改切、掰断、加速、分片、落板、喷撤粉或铺纸、小片 堆垛装置等作为一个区段用一台计算机控制。将全线的各区段、各单机组和输送设备联系起 来，用一台集中控制计算机对全线工艺程序进行控制。由于电子技术的迅速发展，以及浮法生产线的建设和冷修时间的长短，各浮法线的控制 水平有很大差异。最近新建成和冷修过的生产线冷端的电气控制水平都比较高，目前冷端工 艺操作流程大都已实现了自动化。具有较高控制水平的生产线，可以将所有用户所需的品 种、数量、规格尺寸、质量要求等订货数据直接输人冷端控制计算机，并根据缺陷检测装置 测出的缺陷的位置、数量、大小和分布等情况，自动将缺陷部分切出去掉，对余下的玻璃根 据各用户要求的各种规格尺寸，自动进行搭配编排，能做到最佳切裁，从而提高产品的产量 和质量，取得最好的经济效益。6.2.2冷端各项设备的功用、结构、性能和特点浮法玻璃冷端设备是由5大类几十个单项设备所组成的。各单项设备的功用、结构、性 能和特点各不相同，在同一类用途相同的设备中，也有不同的结构和特点，现按分类系统， 就各单项机械设备概要地叙述如下。输送辊道是浮法冷端的主要输送设备，由于辊道所处的工艺过程的位置不同，输送辊道 的结构和性能参数也有差异。6. 2. 2. 1 玻璃带输送辊道玻璃带输送辊道系指玻璃带离开退火窑到横向掰断为止的这段输送辊道，此段辊道运送的玻璃带是与前面在退火窑内的玻璃带相连的，这样就要求此段辊道的线速度要与退火窑的拉引速度一致，因此，这段辊道一般由退火窑传动装置进行带动。在此段辊道上装有紧急切割、落板辊道、应力检测、板厚检测、板边位置跟踪、玻璃运行速度及距离的脉冲检测、洗涤干燥、点状缺陷检测、纵横切划痕和横向掰断等设备。由于在此段辊道上要进行各种精确的检测和切裁划痕，因此要求这段辊道运行平稳，各辊子上母线的水平度和各辊子之间平行 180度要求都比较高。这段输送辊道由几种辊道多节组成，各节的结构略有差异。输送辊道一般设计成分段的 标准长度，辊子间距根据生产工艺的功能要求，有所不同。现将这一区段按功能分段叙述。(1) 一般输送辊道此辊道系指退火窑出口到纵切机前的一段输送辊道，在这段辊道上 进行紧急切割和装有各种检测装置，在正常生产时运送玻璃带。一般输送辊道的结构是在型钢的支架上，装有辊间距为220500011左右、平行排列 的辊子，辊子是在空心的芯轴上，套有相隔500400爪、直径为145230111的橡胶圈， 芯轴两端焊有轴头，两端轴头支撑在调心滚动轴承上，由退火窑传动装置通过地轴、齿轮 箱，再经45斜齿轮或同步齿形带进行传动。这种输送辊道一般设计成标准长度，长度在 710m，可以根据工艺布置要求进行配置。因在此段辊道上要进行各项检测，为保证检测的精度，要求辊子运行平稳，辊子表面 平整。(2) 落板辊道此辊道用来将废品玻璃斜向送入玻璃破碎机。这段辊道的辊子，装在可 以绕支架铰点旋转的框架上，当落板时可以下倾一个角度，玻璃板沿倾斜辊道送入玻璃破碎 机，一般用气缸经连杆机构来驱动落板框架下倾或顶升成水平位置（见图6-2)。输送辊道玻璃板破碎机斜置辊道升降气缸图6-2落板辊道这种结构的辊道，分别设置在紧急切割后面、掰边辊道后面和主线或支线纵、横向掰断 处的后面，用于排出废板或次板。(3) 纵、横切辊道该段辊道装有跨越辊道的纵切机和横切机，对玻璃带进行纵向切 裁划痕和横向切裁划痕。该段辊道与一般输送辊道相比，纵切机下面的辊距与一般输送 辊道相同，但在纵切刀头落刀点下方的辊子，是用橡胶全包裹的，以便纵切刀吃刀位置 改变后，仍保持在辊子的上母线上。有几排纵切机设几根这种辊子，其余的辊子与一般 输送辊道的辊子结构相同。横切机下面的输送辊道与一般辊道不同之处是辊距、橡胶圈 间距加密，辊子间距改为1252500巧，橡胶圈间距改为801251110。在几台横切机斜置横梁跨越范围内，都要设置这种加密辊道，这样对切裁划痕质量，尤其对薄玻璃的切 裁划痕是必需的。(4) 横向掰断辊道该段辊道上，对已横向切裁划痕的玻璃带，沿横向划痕进行掰断。 当横向划痕运送到掰断辊上面时，控制计算机发信号，使顶升掰断辊的气缸动作，掰断辊横 向将玻璃带沿划痕顶断，玻璃带被掰断成玻璃板。横向掰断辊道的结构基本与一般输送辊道相同，不同之处是横向掰断辊道的辊子有一根 能顶起，辊道上面有压辊（参见图6-3)。一根掰断辊可以绕相邻辊子轴线旋转，由气缸驱 动。上下升降辅子直径与辊道辅子直径相同或较小，辊子全长用橡胶包裹，加工成一段凸出十段凹下。此辊占有一根输送辊子的位置， 由相邻作为枢轴的辊子通过链条或同步齿形 带进行传动，辊子表面线速度与输送辊道线 速度相同。为保证掰断质量和掰断短而厚的 玻璃板不至于将玻璃抬起，在掰断辊上方前 后各设置两排充气轮胎作为压辊。设有手动 装置来调节压辊的高低和前后位置，此压辊 只在掰断辊顶起时起到按压作用。橫向掰断辊 充气压轮A图6-3横向掰断辊(5)加速辊道该辊道是将横向已掰断 的玻璃板立即加速，使掰断后的玻璃板之间 拉开一定距离，以防止前后两块玻璃相互碰 撞，造成爆边和次板，同时也为了使下接的 各工位的工艺操作，有一定的时间间隔和保 持一段距离，一般要加速到退火窑拉引速度的2倍以上。为防止在掰断前和掰断后的玻璃表 面擦伤，不使玻璃表面与辊子表面之间产生相对滑动，掰断前的加速辊道与玻璃带接触的辊 子的线速度要与退火窑的拉引速度一致，而掰断后加速辊道与玻璃板接触的辊子必须立即加 速到输送辊道的速度。为适应所掰断的玻璃板长度的变化，加速辊道一般分成24段、分 别由24台调速范围很大的电机，经齿轮箱来传动。加速辊道的其他结构与一般输送辊道 的结构基本相同。(6) 掰边辊道该辊道是将已纵向切裁划痕的玻璃板的两个自然边，在此辊道上掰掉。 目前较普遍采用的有两种掰边方式，一种是两自然边各边只划一条划痕，用一段掰边辊道， 一次掰掉两个边；另一种方式是两个自然边各边划两条划痕，用两段掰边辊道，进行两次 掰边。采用两次掰边是为了在第1次掰边时将边部较大的内应力释放，第2次再掰时便可以掰 得整齐，减少由于掰边所造成的次板。目前，掰边方法基本有两种，一种是辊轮碰撞按压 式，另一种是长板侧面按压式。当玻璃板运送到掰边工位时，由电子计算机发讯，通过气缸 进行操纵。掰边辊道为了适应玻璃带的跑偏和板宽的变化，辊道两侧外端部两排掰边支撑辊 位置要求能跟踪玻璃板边切痕和板宽变化进行自动调整，使辊道辊子的外侧两端的掰边支撑 辊外缘与玻璃板两板边切痕基本保持在同一条直线上。掰边压辊和案板可以装在可移动的掰 边辊道框架上，与辊道辊外侧两端的掰边支撑辊外缘基本保持固定，但也可以作少量调整， 以满足各种工艺的要求。为满足上述工艺要求，掰边辊道的结构形式一种是掰边辊道左右分开两组，两组辊道的 辊子中间交叉插空方式排列；另一种是由左右单独两台窄辊道中间留有空当以留给两辊道的 调整用。还有一种是中间为一组窄辊道，辊道外侧有两排可以调整的掰边支撑辊。掰边辊道 一般采用交叉辊道比较多。它的结构是两组相同的对称辊道，错开半个辊距安装，支撑辊子 的支架下部装有在导轨上滚动的滚轮，每组辊道各有一台带辊道左右调整移动的变极电机或 者调频电机。两组辊道辊子由两台齿轮调速电机带动。掰边头的按压辊轮由气缸带动其上升 和下降。(7) 斜坡辊道在浮法玻璃生产线的建设中，由于工程地质、地下水位、土建结构以及投资等方面的原因，有的生产线将熔窑、锡槽、退火窑及冷端的切裁掰断系统布置在二层楼 182面上，将单片玻璃板通过斜坡辊道，运送到底层进行堆垛或装箱，为使玻璃板在斜坡的凸折 点和凹折点顺利、平稳通过，在凸凹折点处的辊道表面设计有过渡圆弧。这两个圆弧的半 径，根据玻璃板的规格尺寸，弹性变形量和过渡圆滑的要求，一般采用90以上。此外因 受玻璃对橡胶的摩擦角的限制，斜坡角度不得大于9。斜坡辊道的结构与一般输送辊道的辊子间距、辊子直径和橡胶圈距离基本相同。但辊子 的传动，由于有两个圆弧部分，在圆弧段不能用地轴或直长轴传动，而改用万向联轴节或其 他挠性联轴节分段传动，再通过45斜齿轮或伞齿轮箱传动一组的一根辊子，由这种辊子的 另一端通过齿形同步带或链条来传动这根辊子的前后几根辊子，斜坡直线段与一般输送辊道 完全相同。采用斜坡辊道将使冷端长度加长，占地面积大，土建投资增加，但采用这种辊道可以使 成品运输简化，减少玻璃破损，节省管理费用。(S)双层分配辊道为使主线上接连运行的玻璃板，拉开更大的间距和间隔时间，便于 后面各工序的处理和操作，也可以用于分别处理不同规格尺寸和质量等级的玻璃，有的冷端 生产线在落板辊道后，装有双层分配辊道。双层分配辊道由分别位于上、下两层的两段辊道所构成，上层辊道的辊子支撑框架 绕上铰点可以向下倾斜，下层辊道的辊子支撑框架绕下铰点向上倾斜，由这两段辊道分 别一上一下构成一段倾斜辊道。这样在主线辊道的玻璃板，顺斜坡辊道送至下层辊道， 当玻璃板后缘通过两段辊道接点后，上、下层恢复到原位，后续玻璃板则送到主线辊道 的上层辊道。上、下层辊道的下降和上升是同时完成的，下降和上升的动作，是由电机 经齿轮减速箱传动装有两对偏心凸轮的轴旋转，由偏心凸轮外套上的拉杆拉动两辊道的 框架上下升降。6. 2. 2. 2 分片输送装置分片输送装置是将主线上接连运行的玻璃板，横向（与主线成垂直方向）分送到各支线 上，以便对玻璃板进行进一步的处理，如改切、掰断、表面保护及堆垛装箱等。根据玻璃板规格、品种的不同，在支线上处理的各工序也不同。为满足各种工艺要求， 目前分片输送设备的结构形式也各不相同，现就其中的主要形式分述如下。(1) 皮带分片输送机它是将玻璃板由主线输送辊道的侧面，垂直分送到支线上的装 置。这种分片输送机一般适合大、中玻璃板的分片输送或小片的成组输送，当应分片的玻璃 板到达此分片输送机上方时，整个输送机拾起使皮带表面高出辊道表面几毫米，将玻璃托起 的同时皮带启动将玻璃板横向输送出主线。当玻璃板后端走出主线辊道侧面后，皮带输送机 立即下降，以使后边的玻璃板通过主线。皮带分片输送机一般是多根三角皮带或平皮带或同 步齿形带，由托槽托平，组成一个平面输送装置。一般皮带是插入辊道的辊子空当布置的。 皮带的各皮带轮都串在一根轴上，皮带是沿与主辊道垂直方向运行，皮带延伸到主辊道和支 线辊道的全宽上。皮带、皮带轮及其传动装置安装在一个型钢框架上，此框架由气缸带动旋 转的偏心凸轮机构或者由电动机经齿轮减速箱来传动连杆机构升降。皮带分片输送机的速度 可以高于主辊道运行速度，可达1.5/8。这种分片装置结构简单、运行平稳、动作可靠， 是一种比较常用的分片输送设备。(2) 负压吸盘连续分片机它的用途是将在主线辊道上已纵向掰断成几块的小片玻璃 板，连续快速地从主辊道分送出去，再进行堆垛或装箱。由装在主辊道辊子空当内的升降辊 台顶起，将玻璃按压在高速运行的吸盘上，吸盘变形排出大部分空气后其内部呈负压将玻璃187板吸上。吸盘装在运行的链条上，由链条带动将玻璃板分送出主线辊道。此种分片装置适合 小片分片，因悬离辊道表面，不会产生追尾，链条可以高速连续将小片玻璃板分送出主线，效率比较高。将不通真空的边缘浇铸有小钢销的橡胶小吸盘，两个一组固定在板条上，此板条装在相 隔一定距离的两根链条的翼板上。两根链条由装在同一根轴上的两个同齿位的链条来带动， 这样两根链条同步带着吸盘运行。有的设计成双向运行，更加灵活。此设备的最大特点是不需要通真空，无真空管路及控制系统，结构简单、可靠、效 率髙。(3)气垫分片机气垫分片机与上述的各种分片机用途相同。由于是气垫浮起输送，这 种分片机可以分送大、中玻璃板，可以连续、快速在无追尾的情况下，将玻璃板分送到支线 上。由于在玻璃板输送过程中是处在空气浮起状态，与输送设备无相对运动的机械接触，因 而避免了玻璃表面的机械擦伤。在主线落板以后，不用辊道输送，改用气垫、链条来输送和分片。它是由气垫输送分片 机、气浮箱等组成。气浮箱上表面铺有绒毡并开有气孔及纵向和斜向分片的带动玻璃运行方 向的链条沟槽，槽内有带翼板链条。翼板上固定小块塑料板，板上贴有表面带条纹和胶粒的 橡胶板。分片位置的链条可以升降以决定经过的玻璃板是否分送到支线上。分片时沿斜向的 链条分送出主线。这种分片机结构简单、运行平稳，分片运输过程中不会产生破损、无擦伤，但动力消耗 比其他方式相对大些，是目前较为先进的分片设备。6.2.3浮法玻璃检测装置浮法玻璃带出退火窑后，为了调整、控制生产和操作，保证产品质量，需要对玻璃带、 板进行各项检测，一般在线设有应力检测、板厚检测、拉边位置及板宽检测、点状缺陷检测 及打标记、抽样质量分析检査等装置。6. 2. 3. 1 在线应力检测装置它是一种在线全板宽扫描的光测弹性应力测定仪。根据测定的数据来调整退火窑加热及 徐冷的温度制度，并可以将全板宽的应力分布曲线描绘出来，定时打印出数据和报表。其结构是将应力测定仪装在沿玻璃带宽方向往复运动的小车上，小车在横跨主线辊道的 导轨上运行，用电动机经减速齿轮箱及链轮链条来带动小车往复运行。6. 2. 3. 2 在线玻璃带板厚测量装置它是沿玻璃带宽方向扫描来测定的。主要用来测定拉制成型的玻璃带宽方向的厚薄差和 成品的标称厚度范围。玻璃的厚薄差也是产生光畸变的主要原因，所以一般应控制在0. Imm以下。玻璃板厚度测量仪的工作原理是一个平行激光扫描器，扫描速度为33.3115。平行激光斜着射向玻璃，这束光被玻璃上下两个表面所反射，另有一个接收器，可以测出被上下两个表面反射的两束光的光程差，即测得下表面反射光比上表面反射光的滞后时间 丁，则板厚d = aT(6-1)式中d厚度；48IiT滞后时间；a系数。整个系统可以通过一个按钮操作，就能得到带宽方向每一处的玻璃的厚度值。系统具有 排除灰尘、破玻璃屑、缺陷等引起的“非常数值”的功能。它除了测量全宽的板厚外，实际 上也测了原板宽度。因为传感器每移动11，就向数据处理和控制系统提供一个了值，即 板宽测量精度为1111再通过计算可以得到拉引的产量Q=24 y Av B Vp(6-2)式中 0一日产量，t/d;7密度，2.5t/cm3;Av玻璃板平均厚度，m;5原板宽度，m;Vp退火窑辊道的拉引速度，m/h。6. 2. 3. 3 在线板边位置检测装置浮法生产的玻璃带，经常有板宽的调整和变化，另外由于工艺操作的原因，玻璃带容易 左右偏摆，这就需要对板边位置进行监测，根据检测的数据对切边、纵切、横切下刀、落刀 点位置、掰边辊道的掰边位置以及纵掰位置等进行跟踪调整。纵切机1000在线玻璃边位检测，采用光电系统，即用两个单面发射和接收光电管，对玻璃的一个边 进行跟踪，两个光电管的间距为1011当玻璃带边在两个光电管之间时，为正常情况，边 位检测的光电管不动；当玻璃跑偏，玻璃遮住两个光电管或两个光电管下部没有玻璃遮住， 则两个光电管一起移动到玻璃边处于两个光电管中间时为止。根据光电管的向左或向右的移 动量来控制切掰系统的跟踪动作，见图6_4所示。缺陷检测板边+检测横切机橫向辦断掰边装置1掰边装置0纵掰图6-4在线边位检测跟踪边位检测装置安装在跨越主线辊道横梁上的一端。两个光电管装在滚珠丝杠上，滚珠丝杠由电机带动，在滚珠丝杠上还装有绝对值编码 器，如图6_5所示，当玻璃跑偏时，由电气控制系统启动电动机并控制其旋转方向。当跟踪 到玻璃边处于两个光电管中间时，电动机停止。根据参考零位和编码器的脉冲数来判定玻璃185带边的位置，通过计算机对切掰系统的有关设 备进行自动调整和跟踪。电机减速机滚珠丝杠 光电管编码管输送辊道6. 2, 3. 4 点状缺陷检测装置玻璃的点状缺陷是指在玻璃板上由于各种 原因所产生的砂粒、夹渣、沾锡和气泡等，它 是影响玻璃质量的主要原因。为保证产品质量， 在线点状缺陷检测是浮法生产线上的必不可少 的重要设备，通过检测对生产工艺进行控制。目前在线使用的点状缺陷检测，都是在线 上的暗室内进行的，装备水平相差甚远。有用 人工肉眼观察并划标记的，也有用肉眼观察， 6-5 immmw按电钮来确定缺陷位置和打标记的，并可以与切掰控制系统的电子计算机联接，来判定每片玻璃的质量级别或改切成其他的规格尺寸以消 除缺陷的影响。在较先进的生产线上则采用自动点状缺陷检测装置，现将各种点状缺陷的检测装置概述 如下。o(1) 人工半自动缺陷检测装置该装置是在线由人工在暗室内用肉眼观察玻璃板存在的 点状缺陷。在主线辊道上的暗室内，辊道的下面装有一个点光源。光线投射到凹面镜上，凹 面镜反射光通过玻璃带投射到白色屏幕上。在辊道下横向拉有一根钢丝的标定线。操作台设 有5个按钮，分别对应玻璃带纵向的5个区。当发现有缺陷时，在缺陷到达屏幕上的标定线 的投影线时，人工按动缺陷所在的纵向分区内的按钮，通过切掰系统的控制计算机对这片玻 璃进行质量分析和评定，同时指挥打标记装置，在缺陷附近打缺陷标记这种点状缺陷检测装置，具有结构简单，投资少，较为实用的特点，但由于人为的因 素，检测精度和准确度不高。(2) 自动点状缺陷检测装置此装置一般由洗涤干燥机、点状缺陷检测仪和打标记装置 3部分组成，并与切掰系统和整个冷端的控制计算机联接对玻璃进行质量分析和判定，对后 续的切掰和堆垛进行控制。洗涤干燥机由于玻璃带经过锡槽、退火窑、输送辊道等设备，在运行过程中，玻 璃表面附有雾状附层和散落的杂物，从而影响缺陷检测仪检测的真实性。为了准确检验出玻 璃本身存在的点状缺陷，有些生产线在进行检测之前，对玻璃带进行清洗并干燥。此装置的结构与加工玻璃预处理用的洗涤干燥机的结构基本相同，主线辊道的一段用此 装置代替，即在玻璃带的上下两面用24对圆辊刷或者用两排上下对置的圆盘平刷，用温 水对玻璃带进行刷洗，接着用热风干燥。有的生产线在自动点状缺陷检测仪之前，不设洗涤干燥机，而装有吹风清扫装置。自动点状缺陷检测仪目前在线应用的自动点状缺陷检测仪有用太阳能电池的，有 用光电系统的，还有用激光检测的。在线自动点状缺陷的检测精度，砂粒可以检测出的最小 粒度为0.21，气泡可以检测出最小值为0.30实际在线应用的都限定在0.40.5!11 左右。光电自动点状缺陷检测仪是与测定玻璃带的速度和运送距离的光电脉冲发生器、切掰系统的控制计算机相互配合使用的。这样的缺陷检测仪可以将测定出的缺陷尺寸大小、数量、186197输出分析比较放大计算机4/0转换太阳能电池图6-6光电自动点状缺陷检测仪辊子 光源分布情况、纵横坐标位置等数据输人计算机，由计算机对每块玻璃进行质量分析和确定其质量等级，或者根据最佳切裁要求，控制切掰和堆垛系统进行切裁的工序安排。为避免其他光线的干扰，检测仪一般都装在输送辊道上，将其密闭在暗室里。在横跨辊道的横梁上，分成若干小段装上太阳能电池或光敏原件，每一小段监测玻璃带纵向的一定宽度，在辊道下设有一条光源，参见图6-6所示。光线通过玻璃带投射到太阳能电池或光敏元件上，有缺陷时光照强度变化，发出信息，再通过八/转换、放大和信号处理后，输人计算机进行分析评判每一块玻璃的质量，再控制各工序分别处理。激光自动点状缺陷检测仪与光电自动点状缺陷检测仪功用是相同的，只是在检测原理上不同。激光自动点状缺陷检测仪是He-Ne激光器以一束光对玻璃带全宽进行横向扫描，在玻璃上的光点直径为111。扫描是通过电子振荡器带动的镜子反射到全板宽上，再通过两个光电接收器，来分辨是否有缺陷。这种检测器可以可靠地检测出大于1111的缺陷，对小于1001的缺陷也可以检测到，要根据用户对玻璃的质量要求进行调整。打标记装置是为了便于对每块玻璃板存在的缺陷数量、大小和缺陷位置进行辨认，以满足质量评定和用户加工的需要。当检查出缺陷后，用打标记装置在缺陷位置的板边或在缺陷的附近，用紫色墨水打印上标记。在横跨主线辊道的横梁上，装有若干个由电磁铁通过杠杆系统操作的打印头。打印头的安装个数一般是根据点状缺陷检测仪横向分区数来确定，有多有少，一般只要求将标记打在缺陷附近。(3)抽样检查装置抽样检查装置是用来定时或临时将大、中片玻璃由主线抽出，对玻璃进行全面质量检査和综合分析，并附设有改切系统将玻璃板改切成试样的小片，供进一步质量检测用。当不用改切时，已检验过的玻璃板可以返回主线。抽样检查装置，一般装在大、中片堆垛机的前面，输送辊道侧面，用皮带分片输送机，将要抽样的大、中片玻璃板，送出主线辊道，到直线辊道上。直线辊道再将玻璃板送到竖起的托架上，由人工对竖起的玻璃板进行全面质量检查，检查后再放平，主线有空当时再返回主线。在浮法玻璃冷端生产线上，由于对玻璃质量各种要求不同，以及自动化操作的要求，在线还设有条状缺陷检测装置、板温测定装置、切裁尺寸校验、次板检测装置等。6.2.4玻璃的切裁系统6. 2. 4. 1 玻璃板切裁的机理玻璃表面的微裂纹会严重影响玻璃的机械强度，有资料介绍，当裂纹深度为“时，玻璃的强度会降低到原强度的1/100，而玻璃的切裁划痕便是利用了这个特性。平板玻璃的机械化切割设备一般采用硬质合金刀、轮或聚晶金刚石刀轮。当玻璃表面被 刀轮滚压出一条划痕时，只需要很小的弯折力，便可以将玻璃沿切痕掰断。因为一个好的切 口，在划痕下面还应该有垂直向下的微裂纹，划痕的宽度、深度和微裂纹的深度一般应为 170111左右。由于玻璃的切口内嵌填着极微细的碎屑，切刀的压力去除后，裂纹不会像理 想脆性材料那样合拢。当切裁划痕的玻璃受到一掰断力（即弯曲应力）时，由于应力集中， 在裂纹尖端处会产生一个相当大的应力。英格里斯（IngUs)指出，裂纹尖端处的应力&可 由式（6-3)计算出来。m 2cr j(6-3)式中C裂纹深度； p裂纹宽度；y所施加的平均弯曲应力。根据英格里斯计算得出=200葛里菲斯（Griffith)计算得到玻璃的理论强度为 11.2GPa,则当。=0.56？3时，裂纹尖端处的应力就足以达到玻璃的破坏应力。要得到一条理想的划痕，必须对不同厚度的玻璃板选择合适的刀轮角度和切割压力。当 切割刀轮被压人玻璃表面时，刀轮与玻璃间产生了接触压力，并有如下的关系Po=-n(6-4)anac式中Po平均接触压力；a接触半径；a与刀轮几何尺寸有关的常数；P刀轮的压力。刀轮与玻璃表面接触点的面积是很小的，所以刀轮施加一个不大的压力就足以产生大于 玻璃挤压强度的接触压力。一旦接触压力巧大于玻璃的挤压强度，玻璃就会产生切口划痕， 所以压力的大小直接影响划痕切口的大小。此处接触压力与切割刀轮半角的余切成正 比，即P o = P X cot)(6-5)式中9切割刀轮的半角。综合分析式（6-4)和式（6-5)两个关系式，可以得出如下的结论。 在保证裂纹达到所需要的范围内，对同样厚度的玻璃，所选择的刀轮角度越小，施加的 压力也越小；角度愈大，施加的压力也愈大。当然，生成的裂纹深度也会随着角度、压力的 增加而变深。根据经验，厚玻璃所需裂纹深度大些，薄玻璃所需裂纹深度小些。厚玻璃应该 选择较大的刀轮角和较大的压力，当然不能太大，如大于160时切裁效果就不好。相反薄 玻璃应该选择较小的刀轮角和较小的压力，通常选用110到135。从式（6-4)可以看出，平均接触压力与接触面的半径平方成反比，由于玻璃存在脆性， 平均接触压力与接触面半径实际成三次方的反比关系。这就是为什么刀轮必须更换的道理。玻璃的拉引速度和横切机刀轮的切裁划痕速度都大于104Mm/s。所以不管是纵切机还是 横切机，在选定一个合适的切裁刀轮角度和压力以后，速度的变化，并不会影响划痕的 质量。6. 2. 4. 2 切裁掰断系统的设备切裁掰断系统的设备，系指对从退火窑出来的连续玻璃带，按规格尺寸要求，进行切裁188划痕并掰断成玻璃板时所用设备。这一系统的设备是冷端的核心关键设备，其中包括紧急横 切机、边位以及速度和长度的测量装置、纵切机、横切机、横向掰断、掰边装置、落板辊道、纵向掰断及纵向分离装置和其电子计算机控制系统等。目前的切裁掰断系统可以切裁掰断的玻璃带厚度为0.5525mm，带宽度为1.8 4. Om,板长可以任意给定，最长可达6.71。切裁精度长度为士111对角线长度差不大 于 1. Smm0目前，浮法玻璃生产线冷端的切裁掰断系统，已普遍采用单独的电子计算机进行控制。 系统自动操作，先进的切裁掰断系统，可以根据点缺陷检测的数据和各用户订货的规格尺 寸、质量要求，在线实现最佳切裁，从而提髙了成品率并保证了质量。现将切裁掰断系统的设备，分述如下。(1) 紧急横切机其作用是将引头子以及因事故、炸裂、质量不合格等造成的废品和工 艺生产中改变玻璃厚度、着色品种的过渡产品等进行横向切裁划痕，在落板装置处自动掰 断，由落板装置送人玻璃破碎机。设置紧急横切机是为了不使大量的废品玻璃进人冷端的切 裁掰断系统，保护这些设备不受损坏。它是保证切掰系统正常运行、操作和设备精度的非常 重要的设备。(2) 玻璃带速度和长度检测装置也称作光电脉冲发生器（编码轮）。它与切裁掰断系 统控制电子计算机和缺陷检测仪等配合使用，给横切机提供切裁长度信号和给控制电子计算 机提供玻璃运行速度数据供横切机跟踪随动切裁速度的调整用，在主线上进行纵向花切时， 给纵切机提供各纵切刀头的落、抬刀位置信号。本装置的结构是在横跨主线辊道的横梁上装有两套测量系统，使用1套，备用1套。由 与玻璃带摩擦接触的橡胶轮直接带动或通过增速齿轮系统带动光电脉冲发生器的光栅盘转 动，光栅盘刻度分度道数为5005000道，决定每一个脉冲玻璃带所行走的距离。一般一个 脉冲，玻璃带行走距离为0.01110。本装置在无玻璃带通过或断板时，可以用气缸自动 抬起。工作时，点光源通过光栅盘刻纹，用光电管接收发出脉冲，再经切裁系统图控制计算机 进行计数和运算，对横切机切裁长度、横切刀头切裁跟踪速度进行控制，使切出的玻璃划痕 与玻璃带中心线垂直，切裁长度在允许误差范围以内。(3) 纵切机纵切机是对运行的玻璃带沿纵向切裁划痕，即用其沿玻璃带纵向切裁两个 自然边和在横切长度范围内将玻璃纵向切裁成若干片。纵切机一般是在横跨主线输送辊道的横梁上，装有若干把纵向切裁的刀头，横梁两端的 刀头用来切裁玻璃带的两个自然边，装在中间的刀头用来在横切划痕内将玻璃纵向切裁成几 片每个纵切刀头都可以根据控制计算机发出的指令和给定的纵向切裁尺寸进行调整和定 位。调整和定位是由调频电机经齿轮和齿条来完成的，有的是由伺服电机和滚珠丝杠来完成 的。一般纵切刀杆的升降用气缸来带动。落刀加压用电磁铁，有的用气动或弹簧来加压。为了便于实现最佳切裁，有的冷端线采用琴键式的纵切机，即在纵切机横梁上，每隔 2.50111设置一个刀头。这样可以随时改变切裁规格尺寸，并将有缺陷的玻璃在2.5(1范围 内纵切成窄条，掰下丢掉，其余的玻璃按最佳切裁方案迸行纵切。一般纵切机设置在横切机前面。通过玻璃带速度、长度检测装置和切裁掰断系统计算 机，控制纵切刀痕在两条横切划痕内。落、抬刀点与横切划痕的距离保持在11111左右，所 以刀头落刀用电磁铁加压，较为容易实现此要求。纵切刀头根据玻璃带边跟踪装置的信息，189自动跟踪对玻璃带进行纵切。刀头的跟踪速度，不能超过每片玻璃允许的尺寸误差。(4) 横切机横切机的作用是将连续运行的玻璃带，自动横向按要求的长度和精度，切划出与玻璃带中心线垂直的划痕，以待横向掰断成单片玻璃。浮法玻璃用的横切机是冷端的关键设备，其形式主要有两种，一种是装在横梁上的横切刀架 以固定的速度进行横切裁划痕，为了使横切划痕 保持与玻璃带的中心线垂直，据玻璃带的运行速图6-7切裁划痕速度图-S$-_”#_-69M#$*i另一种是支撑横切刀架的横梁固定一个角度斜置， 但横切刀架的切裁速度根据玻璃带运行速度按一定比例关系进行切裁划痕。后一种形式的横 切机是近几年普遍采用的较先进的一种。玻璃带速度7。与刀架切裁速度V1以及刀架横梁斜 置角度0的关系如图6-7所示（图中为合成速度），并有下列的关系。 = sin(6-6)V iVoVI =丄(6-7) 1 sin 、D n由式（6-6)看出如横梁固定斜置后，&1为常数，随成比例变化。由式（6-7)看出切裁速度不变，则0角要随的变化而改变，才能满足保持不变的 关系O目前浮法玻璃带横切机的结构大多采用横梁固定斜置，横梁一般为矩形箱式结构， 斜跨主线输送辊道，由两个底座支撑，横梁上装有供横切刀架在上运行的两根圆形或乂 形导轨。横切刀架一般由同步齿形皮带、平皮带或钢带传动，其传动带由伺服电机、或 步进电机等直接带动皮带轮或经齿轮减速箱带动皮带轮进行传动。切裁刀架上装有升降 刀头的气缸，刀头落刀用电磁加压，切割压力可以根据切裁要求给定。切割刀头一般用 弹簧加压或气动加压。横切机操作程序的电气控制系统，包括在冷端切裁掰断电子计算机控制系统中。(5) 横向掰断装置已在横向掰断辊道一节中叙述。(6) 掰边装置掰边装置已在掰边辊道一段叙述过，现就掰边方式作如下补充。常用的 掰边装置有下列3种，即用钢轮冲压，钢轮由气动升降，此钢轮有的直接装在掰边辊道上， 有的单独装在掰边辊道外后边的支架上；用无传动的杠杆上装有两个橡胶轮按压，这种方式 结构比较简单；用气动的按压板掰边，通过装有由气缸操纵可以向下倾斜的长板来按压玻璃 边而进行掰边。(7) 纵向掰断和分片装置纵向掰断和分片装置一般是在主线辊道上，将纵向切裁的 有几条划痕的玻璃板，在掰边后，用纵向掰断装置将其掰断成几片玻璃。为使掰断的玻 璃板纵向不互相接撞，防止玻璃在运行过程中相互摩擦、碰撞造成爆边，再用纵向分片 装置，将纵掰后的玻璃板横向拉开一定的距离。纵向掰断装置和横向分离动作，目前有 两种，一种是用气缸通过沿纵向一排小胶轮顶断，顶断后接着由几排横向斜置的小胶轮 分开；另一种是用一排凸轮机构将纵向已划痕成几片的玻璃板用一排分皮带顶起，与横 向成弧形的橡胶接触，按压玻璃，一次将其掰断成几片，放下后立即由放射状布置的多 根三角皮带机纵向分开。201在主线辊道上进行纵向掰断和分片，可以简化支线的结构，减少支线的设备数量，节省投资。6.2.5浮法玻璃表面保护浮法工艺所生产的玻璃板表面平整，光学性能极好，不发生扭曲现象，其表面质量与机 械磨光的玻璃相当，可直接用于制作高质量镜子和进行其他深加工，因此，对浮法玻璃的表 面保护有其特殊意义。玻璃发霉是一个由量变到质变的过程。将玻璃发霉程度分为5级，即 A、B、C、D, ：或优、良、中、差、劣。测定玻璃发霉程度有几种方法，常用的是“目测 外观形貌法”，其他方法为浊度计法、表面吸附水量法、表面析碱法、椭圆偏振测表面膜厚 法、表面红外反射谱法、扫描电子显微镜法、电子探针分析法、乂射线光电子能谱（XPS) 法等。在冷端由于对玻璃板要进行输送、切裁、掰断、堆垛装箱、出厂运输和储存过程，容 易造成表面划伤，此外由于温度变化玻璃板容易结露或受潮发霉。为了减少擦伤和发霉，在 浮法生产线的冷端，一般都采用表面保护措施，如涂防霉药剂、铺纸、喷粉、吹扫碎玻璃 屑、横向掰断前后采用快慢辊道以及气垫输送等。现将其中几项的工艺机理和所用设备分别 叙述如下。6. 2. 5. 1 涂防霉药剂(1) 涂防霉药剂的工艺机理玻璃发霉是较普遍的现象，浮法玻璃更为严重。发霉被认 为是玻璃表面的硅酸盐受潮后生成Na2Si04 H2O, CaCO3 Na2CO3, CaSiO3 .等的混合物，使玻璃表面形成暗色膜，并失去光泽。为了防止上述情况的产生，通常采用硅酸 盐分解的阻化剂作为防霉药剂，即用电场很强的髙极化元素的氢氧化物或易水解的盐类做 的。这种阻化剂很有效，如采用zna2的氨溶液或2-甲基丙烯酸等。(2) 涂防霉药剂装置将防止发霉的药剂涂布到玻璃表面的装置，一般是在玻璃上表面 涂布，也有上下两面涂布的。此装置一般装在点状缺陷检测装置的后面，在纵、横切机 之前。其结构是在横跨主线辊道上面，装有一根内通药剂的管子，管子上装几根等间距细管， 指向玻璃表面，细管端部装旋塞和滴嘴。药液的流量由旋塞调节，使药液在玻璃带表面上有 一定的堆存，而又不能流散到玻璃带外面。在滴嘴的前边，装有一根压在玻璃带上的、浮动 的全部包有软橡胶的涂布辊。由玻璃带带动辊子旋转，药液被涂布辊涂均，涂布后自然干極I T o6.2.5.2 保护铺纸(1)夹纸工艺机理玻璃堆垛或装箱时，玻璃板之间夹上一张纸，不但可避免玻璃表面 的机械擦伤，而且可以延缓玻璃发霉。玻璃板在储存或运输过程中，当环境温度发生剧烈变化时，玻璃表面就会结露。由于浮 法玻璃表面非常平整，堆垛的玻璃板之间的间隙，足以出现毛细现象，所以结露的水会很快 地扩展到玻璃板的整个表面。这些吸附在玻璃表面上的水膜就会与玻璃表面的碱离子发生离 子交换，而析出易溶于水的碱性氧化物。这些碱性氧化物无法被水洗掉，而残留在间隙中， 这将会进一步与硅酸作用，使一一键分解，变成SiONa键，也就不能生成硅氧 凝胶保护层。新产生的表面，又会与此溶液作用而遭到破坏。如此循环，致使玻璃表面完全 被析出物所覆盖，而失去透明。严重的还会使整垛玻璃胶凝成一个玻璃块，而完全失去玻璃 的使用价值。当玻璃板之间夹上纸以后，纸可以吸水而防止玻璃表面形成大面积的水膜，从而有效地 阻止玻璃表面霉变。夹纸的保护作用，随着纸的单位面积的质量的增加而提高。通常采用25508/2的白 纸，纸中八1203的含量必须严格控制。用酸性盐浸润过的纸，其防霉效果更好。加防霉纸法有一定的防霉效果，但有效防霉期短，存放超过一定期限，酸性防霉纸会在玻璃上产生“纸纹”，不易清洗。(2)铺纸机用于玻璃带切裁掰断后，对每块玻璃进行铺纸的设备，此设备一般装在堆 垛或装箱设备之前。采用静电的方法，将纸按玻璃板的尺寸进行切断，自动准确地将纸贴附 在玻璃板的上表面。铺纸机横跨主线或支线辊道上，一般放有两个纸卷，一个使用，一个备用。纸卷中心轴 支撑在轴承上，为使拉出的纸保持一定的张力，纸卷上有压紧刹车装置。纸由纸卷上拉出 后，经过供纸胶轮系统，再经静电感应器使纸感应上静电，供纸速度与玻璃板的速度同步。 当纸铺到板长后，由切断器将纸切断，由于静电作用纸铺贴在玻璃板上表面。6. 2. 5. 3 喷撒粉装置(1) 喷撒粉的工艺在玻璃板表面喷撒防霉隔离粉，是一种经济有效而且简单的表面保 护措施，目前国外几乎所有浮法玻璃生产线都普遍采用。喷撒粉后可以防止在堆垛或装箱时 玻璃板间形成水膜，既起防霉的作用，又可以防止堆叠在一起的玻璃胶凝在一起，也可以减 少擦伤。(2) 喷撒粉装置喷撒粉装置结构比较简单，在主线或支线辊道上面，沿横向全宽装有 一个下面开口的半圆形槽，由槽两端板的轴承支撑的橡胶辊装在槽内。辊子与槽的下开口轻 微接触，槽内充满粉末。辊子由电动机经齿轮箱带动旋转。当有玻璃送到喷撒粉装置下面， 需要喷撒粉末时，电动机启动转动辊子，附着在辊子上的粉末，经过开口时，被刮落在玻璃 板上。当板宽有变化时，由设置在槽内的挡板滑移位置来调节。为了使粉末能较牢地吸附在 玻璃板表面上，在喷撤粉之前对粉末施加静电。6. 2. 5