多分片薄玻璃生產線冷端的工藝設計

尉少坤，陳 鵬，劉 銳

(中國建材國際工程集團有限公司，蚌埠 233010)

冷端是浮法玻璃生產線的重要環節。它將從退火窯出來的玻璃帶進行各種檢測、切裁、掰分、防塵除屑、表面保護等，最后將合格品按照等級進行堆垛或裝箱，并完成整個工藝過程的輸送。

目前，隨著傳統浮法玻璃原片的日益淘汰，市場對汽車玻璃、制鏡玻璃、光伏玻璃等浮法薄玻璃的需求越來越多。薄玻璃生產線玻璃板規格較小，板寬方向往往是縱切兩刀以上形成多分片。同時，這樣的生產線往往并不只生產2 mm以下的薄玻璃，還要涵蓋一定普通建筑玻璃的生產能力，以滿足瞬息萬變的市場需求。因此，多分片薄玻璃生產線既要滿足汽車玻璃、制鏡玻璃等薄玻璃的生產工藝需求，又要滿足普通建筑玻璃的生產工藝需求。

工藝設計離不開產品的自身特性。多分片薄玻璃生產線具有高速、寬板，玻璃板規格小、厚度薄，切割質量、防塵劃傷及邊角缺陷等表面質量要求高的特點，工藝設計時需要圍繞這些特點展開。該文將結合目前國內外冷端裝備技術和筆者公司設計經驗，按工藝要求和功能完成的先后順序，對多分片薄玻璃生產線的冷端工藝進行分區，并對每個區的具體布置和設備設計做簡單介紹。每個區段除了完成基本的輸送功能，還要完成本區段特有的功能。

1 預處理檢測區段

此區段位于冷端最前端，相當于整個冷端的門禁系統，對出退火窯的玻璃帶進行預處理，并完成玻璃帶的各種檢測。這個區段可再細分為預處理區和檢測區。

1.1 預處理區

主要是對引頭子、改板后的過渡板、退火窯出故障后的斷板等進行檢測，通過應急橫切、應急落板及破碎后將其回爐，保護冷端的輸送、切裁等設備。此區從前往后依次布置斷板檢測裝置、應急橫切機、應急落板破碎裝置，斷板檢測的信號需要同時傳送給錫槽中控室和冷端控制室，通知雙方及時處理。

1.2 檢測區

預處理工序之后是設計檢測區，此區前端布置一臺缺陷檢測儀，主要對玻璃質量、玻璃厚度及玻璃邊位置進行檢測，將缺陷種類、缺陷位置、缺陷大小、玻璃厚度、玻璃邊位置信息傳送到優化切割系統，為優化切割系統的切割和判等工作提供數據支持。

檢測區段長度取決于缺陷檢測儀中心到縱切刀輪的距離，這個距離由具體優化方案而定，需要綜合考慮缺陷檢測儀數據整理發出用時、優化板長和優化片數、優化切割系統接收處理數據用時等，一般可設在12～15 m之間。

為了防止玻璃表面發霉，有的生產線會在檢測區段設置一臺防霉液噴淋裝置，防霉液噴淋裝置的位置要求要確保進入切割區段前，玻璃帶上的防霉液要干掉，以免影響切割。

2 切裁加速區段

此區段是汽車玻璃生產線冷端最重要的組成部分，良好的切割縫是玻璃板后續掰好、分好的前提。完成縱向切割和橫向切割后，玻璃帶表面留下縱切縫和橫切縫，然后沿橫切縫進行橫向掰斷，再加速分離出去。此區段可細分為切裁區、橫掰加速區。

2.1 切裁區

依次布置測長發訊裝置、板邊檢測裝置、縱切橋和橫切橋。測長發訊裝置完成玻璃帶的速度檢測，板邊檢測裝置提供玻璃帶邊部位置信息，優化切割系統將這些信息數據處理后，分別控制縱切橋和橫切橋的縱切刀和橫切刀按指令進行切割動作。縱切橋一般是設置兩橋，如果有套裁要求，可以實現兩個規格玻璃板的套裁，如果沒有，可一用一備。今后優化切割的發展趨勢是多規格套裁，在不增加縱切橋數量的前提下，可利用兩橋的不同切割刀快速切換來完成，控制系統將會更復雜。每橋設置的切割刀數量目前可以按玻璃縱向片數和是否具備二次切邊功能來定，如果多規格套裁，就要同時考慮玻璃規格和切割周期等因素。橫切橋每橋配置一把切割刀，橫切橋的數量主要根據最小玻璃板的來板周期來定，切割周期如果小于來板周期，就要雙刀或多刀輪切來實現，橫向抽條時還要考慮抽條動作由誰來完成。

此區輸送輥道也是有效保證玻璃板切割質量的重要組成部分，切割輥道輥面平面度要好，玻璃板接觸點盡可能多，否則很容易出現碎片。縱切處要求用全膠輥，橫切處輥距和膠圈間距盡可能小。玻璃板的切割質量還與切割刀輪直徑、切割刀輪角度、切割壓力等因素息息相關。

2.2 橫掰加速區

此區段功能是將玻璃板按等級或按缺陷位置達標，沿橫切線進行橫向掰斷，并將前后片之間拉開一定間距。橫向掰斷裝置之前設計一臺打標機，其后設計加速輥道，有的生產線還有質檢取片要求，可在加速輥道末端設置質檢取片臺。加速輥道前段可兼有小落板功能，如果有抽條板，橫掰后直接下落。橫向掰斷到橫切橋之間的距離可運用玻璃帶抬起曲線方程得出，加速輥道的長度和分區布置可按照超薄浮法玻璃冷端加速輥道的計算方法進行合理的設計。

3 掰分落區段

此區段完成多分片的掰邊、縱向掰斷、縱向分離、幾何形狀檢測、落板等眾多功能；實現多分片的跑偏跟蹤；還要實現優化切割模式下多規格套裁的縱掰、縱分。此區段工藝復雜，設備結構和設備數量也變化較多，基本上可設計為掰分區和落板區。

3.1 掰分區

1)掰邊區

掰邊由掰邊裝置和掰邊輥道共同完成，掰邊輥道的長度可參照加速區長度。多分片薄玻璃生產線上玻璃板都不會太厚，一般在6 mm以下，掰邊裝置選取單輪方式即可。掰邊裝置和掰邊輥道的跑偏跟蹤周期要滿足跟蹤動作在兩塊玻璃板的間隔時間內完成。

2)縱掰縱分區

縱掰和縱分分別由縱向掰斷裝置和縱向分離裝置來實現。根據玻璃生產企業的實際生產經驗反饋，結合對工藝的理論分析，可以得出多分片進行縱掰應該每次同時掰斷兩條縫，從輥道最外側的兩塊玻璃板依次向內實施?？v分也應如此，每次同時掰斷的是哪兩條縱切線，緊接著要同時分開這兩條縫，如果分開的玻璃板間隔太小，不夠理想，還要再進行一次縱分，連續實施兩次縱分。縱向掰斷裝置和縱向分離裝置的布置臺數及具體結構要以此為原則，綜合考慮所有的玻璃板規格、厚度、長度、周期等多個因素。玻璃周期越短，玻璃板規格越多，縱向掰斷裝置和縱向分離裝置布置的越多。另外，縱向掰斷裝置不能設計成每臺掰斷輪數量一樣。越厚越長的玻璃板用的掰斷輪相對要多一些；越薄越短的玻璃板用的掰斷輪相對要少一些?？v向分離裝置的短輥數量和短輥長度也要依據所有縱切線的位置來設計，保證每兩塊玻璃板都能夠有效的分離。

3)縱掰縱分區輥道

縱掰縱分區輥道的設計要以不影響縱向掰斷裝置和縱向分離裝置功能的實現為前提。玻璃原板窄的時候輸送輥道僅為兩支點，此段輥道設計基本不受影響；玻璃原板寬到5 m左右的時候輸送輥道一般是四支點，此段輥道設計就要對縱向掰斷裝置進行避讓，保證縱向掰斷裝置的橫向移動行程足夠，輥道設計上就需要將中部支撐做打斷、偏置等處理。

4)縱掰縱分區工藝設計實例 圖1是正在實施的某個項目的縱掰縱分區工藝設計圖，此方案可進行多種規格玻璃板的縱掰縱分，既可連續生產單一規格玻璃板，又可套裁生產。圖2是五分套中分時的縱掰縱分過程模擬圖，圖3是四分套三分時的縱掰縱分過程模擬圖?？梢郧宄乜吹矫看慰v掰縱分的位置及哪臺設備完成。

3.2 落板區

此區將優化切割系統判出的廢板和掰斷產生的形狀缺陷板送到破碎機進行破碎回爐。形狀缺陷由完整性檢測儀檢出，主要包括多缺角、破損及裂縫、尺寸超差等。進入完整性檢測儀的玻璃板要求是勻速且運行方向與輥道輸送方向一致，因此完整性檢測儀距最后一道縱向分離裝置的距離不得小于最大板長。完整性檢測儀距主線落板的距離要預留出完整性檢測儀數據發出時間和落板接收動作時間，理想的狀況應該是玻璃板前沿到落板時主線落板已經完成升降動作處于等待狀態。

落板的長度設置要統籌考慮玻璃板的長度和周期，實現在時間上滿足短板周期要求，在長度上滿足長板長度要求。

4 堆垛區段

該區段將合格的玻璃板按照不同的規格、不同的等級、以不同的輸送方式輸送的各自的堆垛工位進行堆垛，并在堆垛前由噴粉機或鋪紙機進行玻璃板表面保護。目前的堆垛方式有機械手取板、水平堆垛機取板、立式堆垛機取板、人工取板。

4.1 國外堆垛區段工藝設計

國外一般生產線的定位產品較單一，比如汽車玻璃生產線基本只生產汽車玻璃，且無分等要求，因此基本都是垂直堆垛機取板，圖4為一條國外汽車玻璃生產線的堆垛區段工藝設計圖。這種工藝設計方式的優點是玻璃板可以實現雙堆，取板能力強大；缺點是雙堆必須配置雙驅輥道和補片輥道，另外每臺垂直堆垛機都要配備長寬掉邊的翻轉裝置、校正雙向位置的對準輥道及專門的堆垛輥道，輔助輥道和輔助設備繁多。整個堆垛區段造價較高，過程控制也相當復雜。

4.2 堆垛區段工藝設計

該文所述的多分片薄玻璃生產線不僅生產汽車玻璃、制鏡玻璃等薄玻璃，還生產普通建筑玻璃。普通建筑玻璃有分等要求，而垂直堆垛機只有一個垛位，雙抓只能規格等級相同。如果玻璃板增加一個等級，相當于玻璃規格增加一倍，如何合理地輸送、分流配板、實現控制，將是一系列難題。此時推薦采用機械手取板方式。每臺機械手有兩個垛位，玻璃板不分等時可一用一備，玻璃板分等時一臺機械手可抓取兩個等級。針對機械手抓取周期比垂直堆垛機稍有差距的弱點，在生產周期較小的玻璃板時，可以有規律地間歇性地套裁一些較大板，比如汽車玻璃板套裁建筑玻璃板生產。只要滿足套裁后每種玻璃板周期不小于機械手的取板周期，就能完成取板要求。這樣一來，生產企業前期既不用投入太多資金購買數量龐大的機械手，又可以同時生產市場需求的多種玻璃板。圖5為堆垛區段工藝設計圖。

4.3 堆垛區段轉向方案設計

由堆垛區段的工藝可知，為了解決玻璃板規格等級多樣化，主線取板時間和空間都很困難的難題，需要將取板通道由主線一條通道分散到若干條通道，將玻璃板拉開更大的時間間隔和空間間隔。由主線向若干條支線的輸送需要轉向才能完成。轉向輸送過程中，玻璃板需要先成組再轉向，如果是機械手取板，還要將轉向后的玻璃板再拉開一定的空間間隔。成組數量與轉向周期、玻璃板周期、通道數量有關。

由于多分片薄玻璃生產線具有玻璃板周期短速度高的特點，具體轉向方式的選取必須要考慮轉向周期盡可能小，占用主線通道時間盡可能短，以免影響后續玻璃板的正常輸送。因此，可采用立交下穿式轉向和雙層輥道式轉向。立交下穿式轉向即為玻璃板轉向用的升降皮帶穿插在固定輸送輥道當中，升降皮帶無論升起輸送狀態或是落下等待狀態，都不影響固定輸送輥道對后續玻璃板在主線輥道的正常輸送。只要升起或落下動作的瞬間不要有玻璃板通過即可。雙層輥道式轉向即為上下兩層輥道，一層輥道與主線輥道等高，另一層輥道位于主線輥道的上方或下方，有一定高差，由一段斜坡輥道組成，末端與通向支線的轉向裝置相連。通過前端一段擺動輥道的上下擺動，接通上層輥道或下層輥道的通道，實現玻璃的主線輸送或支線輸送。

5 除塵除屑

除了以上工藝流程的設計，在多分片薄玻璃生產線上，為了滿足玻璃板表面質量要求，還需要專門針對切割、破碎、掰斷等工序產生的粉塵及玻璃屑進行有效的除塵除屑處理。應急落板破碎和主線落板的地面以上部分一般會封在密閉室內，由專門的除塵系統對密閉室進行除塵。切割時產生的玻璃屑主要是玻璃板的橫向裂紋帶來的，與切痕深度關系不大，因此為了減少不必要的玻璃屑，在保證有效切痕深度的前提下，切割刀輪角度不要太小。橫掰、掰邊、縱掰等工序產生的玻璃屑主要依靠吹、掃的方式進行處理。

6 結 論

隨著浮法玻璃生產線冷端裝備技術的不斷提高，未來的冷端智能化程度越來越高，各區段、設備之間將會高度協同、互相滲透，必將反過來倒逼多分片薄玻璃生產線新的工藝布置的產生。筆者將在今后的生產實踐中繼續進行切割、掰斷、堆垛等重要工序的研究，嘗試為客戶提供更優化、更節能的冷端工藝設計方案，并做好技術儲備，為冷端新工藝的誕生蓄力助航。