提高太陽能光伏玻璃深加工連線產(chǎn)能的思考

許新猴,史剛社,黃華建

(中國建材桐城新能源材料有限公司,桐城231400)

隨著科技的快速發(fā)展,平板顯示器已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于日常生活。平板玻璃作為平板顯示器的基板保護(hù)屏,必須具備一定的強(qiáng)度[1]。玻璃二次制品即深加工玻璃,它是利用一次成型的平板玻璃(浮法玻璃、壓延玻璃等)為基本原料,根據(jù)使用要求,采用不同的加工工藝制成的具有特定功能的玻璃產(chǎn)品[2,3]。隨著玻璃深加工技術(shù)的快速發(fā)展,一條深加工生產(chǎn)線的產(chǎn)能最高能達(dá)到900萬m2/年。產(chǎn)能越大,生產(chǎn)效率越高,成本越低,競爭力越強(qiáng)[4]。太陽能光伏玻璃深加工連線產(chǎn)能不僅受各單機(jī)設(shè)備生產(chǎn)能力影響,也與生產(chǎn)線整體布置有關(guān)。

該文結(jié)合桐城新能源深加工連線改造項(xiàng)目,在現(xiàn)有單機(jī)設(shè)備的基礎(chǔ)上,通過優(yōu)化連線設(shè)備布置,提高生產(chǎn)節(jié)拍,最大程度滿足鋼化爐生產(chǎn)能力,從而提高整條深加工生產(chǎn)線的產(chǎn)能。

1 太陽能光伏玻璃深加工連線工藝流程及連線產(chǎn)能分析

1.1 太陽能光伏玻璃深加工工藝流程

生產(chǎn)線按照兩條磨邊線和兩條鍍膜線配置一條連續(xù)鋼化爐的方式布置。玻璃原片通過上片機(jī)器人上片后進(jìn)入磨邊機(jī)組,玻璃四周經(jīng)過打磨后進(jìn)入清洗機(jī)洗掉油垢、玻璃粉等,清洗結(jié)束后進(jìn)入在線檢測裝置進(jìn)行檢驗(yàn)。當(dāng)需要加工面板玻璃時(shí),玻璃經(jīng)過在線檢驗(yàn)后進(jìn)入鍍膜前清洗機(jī)清洗,清洗后進(jìn)入AR 鍍膜室,在鍍膜機(jī)的作用下涂鍍AR 膜,然后進(jìn)入鋼化爐鋼化；當(dāng)加工背板玻璃時(shí),玻璃經(jīng)過在線檢驗(yàn)后進(jìn)入打孔線進(jìn)行打孔,打孔完成后進(jìn)入鍍膜前清洗機(jī)進(jìn)行清洗,清洗后進(jìn)入絲印室,然后進(jìn)入鋼化爐鋼化,鋼化后的玻璃經(jīng)過清洗后出線檢測,檢驗(yàn)合格后,被下片機(jī)裝箱,人工打包入庫。

1.2 太陽能光伏玻璃深加工連線產(chǎn)能分析

目前,桐城新能源深加工連線鋼化爐加熱段長度為42 m,按照規(guī)格為1 950 mm×976 mm×2.0 mm 的超白壓延玻璃以及玻璃加熱時(shí)間約為108 s計(jì)算,鋼化爐的生產(chǎn)能力為10.3片/min,所以使深加工連線各單機(jī)設(shè)備的生產(chǎn)能力盡可能滿足鋼化爐的產(chǎn)能,可以使整條生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)產(chǎn)能最大化。

在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上,目前制約玻璃深加工連線產(chǎn)能的因素主要有:

1)上片機(jī)器人。按照鋼化爐的生產(chǎn)能力,上片機(jī)器人的生產(chǎn)能力為5片/min,即節(jié)拍為12 s/片。在實(shí)際生產(chǎn)中,玻璃在抓取過程中,玻璃架玻璃不斷減少,機(jī)器人抓取位置不斷變化,且抓取節(jié)拍增加,難以維持12 s/片的生產(chǎn)節(jié)拍,所以實(shí)際生產(chǎn)中達(dá)不到5片/min的生產(chǎn)能力。

2)鋼化爐前后連線輥道。由于原有連線輥道數(shù)量一定,烘干線末端到鋼化爐前端以及鋼化爐出片端到包裝清洗機(jī)距離較短,玻璃在連線輥道上速度難以達(dá)到鋼化爐的生產(chǎn)速度。

3)下片機(jī)器人。由于清洗機(jī)到下片機(jī)器人距離較短,下片機(jī)器人采用下抓取的方式時(shí),生產(chǎn)節(jié)拍慢,連線輥道容易出現(xiàn)撞片現(xiàn)象。

2 太陽能光伏玻璃深加工連線產(chǎn)能提升措施

針對目前玻璃深加工連線的問題,為最大發(fā)揮鋼化爐的生產(chǎn)能力,提高整條深加工連線產(chǎn)能,采取以下措施。

2.1 設(shè)置上片機(jī)器人玻璃架移動裝置

在光伏玻璃深加工連線上,現(xiàn)有技術(shù)中,玻璃由線下轉(zhuǎn)至線上是疊放在固定式的玻璃架上。如圖1所示,玻璃架放置在地面上固定不動,機(jī)器人在上片過程中,抓手要不斷的進(jìn)行位置調(diào)整,上片機(jī)器人抓手抓取第一片玻璃到抓取玻璃架最后一片玻璃運(yùn)動行程是變化的,所以抓取節(jié)拍是不同的,且抓取節(jié)拍不斷增加。

在原有設(shè)備基礎(chǔ)上,通過增設(shè)玻璃架移動裝置,如圖2所示,上片機(jī)器人正常工作時(shí),將放有玻璃的玻璃架放置在移動框架上的指定位置,通過電機(jī)減速機(jī)轉(zhuǎn)動,帶動玻璃架進(jìn)行移動。通過上述技術(shù)方案,上片機(jī)器人每抓取一片玻璃,玻璃架移動設(shè)備將玻璃架移送至指定位置,從而使上片機(jī)器人抓手抓取位置以及抓取節(jié)拍保持不變,光伏玻璃深加工連線產(chǎn)能提高6%左右。

2.2 調(diào)整磨邊工藝方案

玻璃磨邊機(jī)的主要作用是磨去玻璃邊部的微裂紋和銳角,達(dá)到需要的幾何尺寸。玻璃磨邊線由1#直線雙邊圓邊磨邊機(jī)、玻璃全自動直線轉(zhuǎn)向臺、2#直線雙邊圓邊磨邊機(jī)(帶伺服安全角)組成。在光伏玻璃深加工連線上,有兩種磨邊工藝方案:一是先磨玻璃短邊后磨長邊然后倒角；二是先磨玻璃長邊后磨短邊然后倒角。

采用磨邊工藝方案一時(shí),如圖3所示,玻璃磨邊完成后,在生產(chǎn)線上就是縱向運(yùn)行,符合縱向布置的生產(chǎn)線要求,不需要再次轉(zhuǎn)向。其缺點(diǎn)是1#磨邊機(jī)沒有發(fā)揮最大生產(chǎn)能力。制約磨邊產(chǎn)能的是2#磨邊機(jī),因?yàn)?#磨邊機(jī)需要將玻璃的四個(gè)角倒安全角,倒角裝置需要有運(yùn)行空間,根據(jù)磨邊速度不同,2#磨邊機(jī)兩片玻璃之間的間距必須在500～600 mm。同樣的一片玻璃,2#磨邊機(jī)磨的是長邊還要倒角,磨完一片玻璃需要的時(shí)間比1#磨邊機(jī)磨短邊要多,所以這種布置,1#磨邊機(jī)的產(chǎn)能有所浪費(fèi)。

采用磨邊工藝方案二時(shí),如圖4所示,玻璃縱向進(jìn)入1#磨邊機(jī),先磨玻璃長邊,后磨短邊,采用這種工藝方案,1#磨邊機(jī)和2#磨邊機(jī)的生產(chǎn)能力相當(dāng),1#磨邊機(jī)的玻璃間距可以控制在100 mm 以內(nèi)；2#磨邊機(jī)的玻璃間距控制在500～600 mm,生產(chǎn)能力是匹配的。

兩種工藝方案相比較,按照1 634 mm×985 mm 太陽能玻璃規(guī)格計(jì)算,先磨長邊后磨短邊比先磨短邊后磨長邊的生產(chǎn)能力每分鐘多一片以上。所以在光伏玻璃深加工連線上,一般采用方案二來提高磨邊機(jī)的生產(chǎn)能力。

2.3 調(diào)整鋼化爐前后連線輥道

圖5為桐城新能源鋼化爐前后連線輸送輥道。按照規(guī)格為1 950 mm×976 mm×2.0 mm 的超白壓延玻璃以及玻璃加熱時(shí)間約為108 s計(jì)算,鋼化爐的生產(chǎn)能力為10.3片/min,所以玻璃從烘干機(jī)出來后,單線速度要達(dá)到5片/min。由圖5可知,玻璃從烘干機(jī)出來后通過一個(gè)過渡輥道(更改前為單電機(jī)控制)后進(jìn)入2#立交輥道,在現(xiàn)有工藝條件下,目前桐城新能源深加工改造線是“2供1”工藝(即兩條磨邊線供應(yīng)一條鋼化爐),在單線速度達(dá)到5片/min時(shí),兩條烘干線出來的玻璃容易在2#立交輥道處撞片,所以鋼化前輥道速度必須降低,此時(shí)必會影響鋼化爐的產(chǎn)能。同樣,在玻璃出鋼化爐時(shí),由于輥道全是單機(jī)控制速度,并且輥道數(shù)量少,玻璃出爐后速度很快,出爐端到包裝清洗機(jī)距離短,玻璃通過清洗機(jī)時(shí)速度要降低以達(dá)到清洗機(jī)工藝標(biāo)準(zhǔn),所以玻璃在出鋼化爐后很難拉開距離,容易在1#立交輥道處撞片。

為達(dá)到鋼化爐產(chǎn)能要求,對鋼化爐前后連線輥道布置采取以下措施:

1)對鋼化爐前后排距輥道、分距輥道以及烘干機(jī)后加速輥道進(jìn)行雙電機(jī)、減速機(jī)控制。如圖6所示,玻璃出烘干機(jī)過程中,玻璃前端首先觸發(fā)光眼傳感器,此時(shí)加速輥道前端速度與烘干機(jī)速度匹配(防止玻璃劃傷)；當(dāng)玻璃尾端離開烘干機(jī)時(shí),加速端輥道與2#立交輥道匹配,玻璃開始加速,拉開間距。同樣,玻璃進(jìn)入鋼化爐前要降低速度,通過排距輥道兩臺減速機(jī)控制玻璃間距；在玻璃出鋼化爐后,控制分距輥道速度,拉開玻璃間距,防止撞片。

2)對鋼化爐前后1#立交輥道、2#立交輥道進(jìn)行更改(更改后玻璃可以下穿)。以鋼化后輥道傳輸為例,如圖7所示,當(dāng)兩片玻璃依次出鋼化爐后,1#玻璃通過1#立交輥道時(shí),同步帶升起時(shí),2#玻璃可以從同步帶下穿過,這樣可以拉開玻璃間距,防止撞片。

2.4 調(diào)整下片機(jī)器人玻璃抓取方式

當(dāng)深加工連線后端玻璃清洗機(jī)與下片機(jī)器人距離較小時(shí),采用下抓取方式時(shí)(約4～5片/min),玻璃傳送距離短,容易出現(xiàn)撞片；當(dāng)下片機(jī)器人采用上抓取方式時(shí)(約7片/min),生產(chǎn)節(jié)拍快,當(dāng)傳送距離較短時(shí),可以防止撞片。

3 結(jié) 語

太陽能光伏玻璃深加工連線生產(chǎn)能力影響因素很多,該文結(jié)合桐城新能源玻璃深加工連線改造項(xiàng)目,對玻璃深加工連線產(chǎn)能影響因素進(jìn)行分析,提出了一些連線產(chǎn)能提升的措施,為后續(xù)光伏玻璃深加工連線設(shè)計(jì)提供一定的參考。