汪 洋，吳乾坤，王開西，彭 正，鄭 然

(蚌埠凱盛工程技術(shù)有限公司,蚌埠 233000)

由于單晶硅光伏發(fā)電技術(shù)的突破，單晶硅光伏玻璃原片材料即壓延玻璃需求量暴漲，近兩年全國上下都在大規(guī)模建設(shè)壓延玻璃原片生產(chǎn)線。由于熱端窯爐和退火技術(shù)的提升，成型玻璃輸出噸位日產(chǎn)量日益提升，導(dǎo)致產(chǎn)線上的最后一環(huán)，堆垛收片環(huán)節(jié)技術(shù)壓力陡增，主要在于周期上的瓶頸難以突破，因此需要提出一種更短周期的解決方案，同時(shí)保證最終的堆垛效果，整體要求快、穩(wěn)、整齊。

1 在線對(duì)準(zhǔn)工藝的介紹

在典型的壓延玻璃生產(chǎn)線中，會(huì)同組生產(chǎn)兩片到三片玻璃，同組玻璃到達(dá)下片區(qū)域后，停止線上運(yùn)輸，再通過轉(zhuǎn)向皮帶，縱向運(yùn)輸至下片臺(tái)。傳統(tǒng)自動(dòng)下片臺(tái)有一個(gè)重要環(huán)節(jié)，即對(duì)準(zhǔn)同組傳送過來的玻璃，使玻璃一邊對(duì)齊，這樣最后通過下片臺(tái)大臂抓取到玻璃架上就能保持單邊對(duì)齊。上架的玻璃必須要求一定的對(duì)齊度，才能保證下一步的包裝和深加工工藝不受影響。

傳統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)機(jī)制放在每臺(tái)下片設(shè)備取板區(qū)域，每接收一組，對(duì)準(zhǔn)一次，每臺(tái)都會(huì)有此動(dòng)作環(huán)節(jié)，如圖1所示。如果下片設(shè)備省去這一環(huán)節(jié)，則又能將下片設(shè)備的下片周期縮短3 s左右，所以在線對(duì)準(zhǔn)方案應(yīng)求而出，其設(shè)計(jì)原理，就是將對(duì)準(zhǔn)環(huán)節(jié)放到生產(chǎn)線上，如圖2所示，即原本一個(gè)人被分配兩個(gè)任務(wù)，現(xiàn)在分配給兩個(gè)人同時(shí)做，其重合部分周期就被節(jié)省出來。在線對(duì)準(zhǔn)工藝，在生產(chǎn)線上一次對(duì)準(zhǔn)后可對(duì)應(yīng)4臺(tái)下片設(shè)備，經(jīng)實(shí)踐4臺(tái)之后由于玻璃長(zhǎng)距離運(yùn)輸，左右玻璃前后距離又會(huì)放大，對(duì)準(zhǔn)效果消失，但四個(gè)對(duì)準(zhǔn)設(shè)備簡(jiǎn)化成一個(gè)設(shè)備，已經(jīng)大幅降低了成本。

另外在線對(duì)準(zhǔn)工藝還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以在線完成定位，定位后可以居中對(duì)齊，將玻璃堆垛至玻璃架中間位置。這樣首先就對(duì)玻璃架的要求大大降低，傳統(tǒng)的下片設(shè)備對(duì)準(zhǔn)機(jī)制，只能使玻璃向一邊靠齊，這也會(huì)使玻璃堆垛規(guī)格有所限制，而居中對(duì)準(zhǔn)就能適應(yīng)更多規(guī)格，其次居中放置也直接解決了玻璃堆垛在玻璃架上的偏重問題。

2 在線對(duì)準(zhǔn)工藝的控制實(shí)現(xiàn)

在線對(duì)準(zhǔn)工藝的控制實(shí)現(xiàn)，主要分為兩個(gè)過程：減速對(duì)準(zhǔn)與居中對(duì)齊。

如圖3所示，玻璃頭在到達(dá)光電位置時(shí)立即減速，同時(shí)通過控制氣缸，抬起對(duì)準(zhǔn)擋塊，以一個(gè)低速控制玻璃撞擊擋塊，使玻璃頭平齊后停止輥道，停止撞擊，完成減速對(duì)準(zhǔn)。

在平齊后，控制氣缸放下對(duì)準(zhǔn)擋塊，玻璃繼續(xù)向下游傳送，此時(shí)玻璃一旦離開光電檢測(cè)區(qū)域，即可產(chǎn)生一個(gè)下降沿信號(hào)，利用該信號(hào)觸發(fā)控制伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一定距離，該距離通過實(shí)時(shí)板長(zhǎng)數(shù)據(jù)而改變，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)于玻璃架的居中對(duì)齊。定位技術(shù)可采用光電探針技術(shù)，即將光電直接接入伺服控制器本身，利用其閉環(huán)控制可使其定位精度很高，誤差不超過1 mm，進(jìn)而能夠保證玻璃居中對(duì)齊的精準(zhǔn)度[1]。

3 堆垛效果問題的提出、分析與解決

在線對(duì)準(zhǔn)能進(jìn)一步提高下片效率，但由于對(duì)準(zhǔn)環(huán)節(jié)提前，所以對(duì)設(shè)備安裝精度要求也更加嚴(yán)格，在玻璃對(duì)準(zhǔn)，到最終下片的過程中，整個(gè)環(huán)節(jié)有：橫向?qū)?zhǔn)、輥道啟動(dòng)、居中定位、轉(zhuǎn)向抬起運(yùn)輸、下片皮帶對(duì)接、下片縱向?qū)?zhǔn)、抓取放置。經(jīng)過實(shí)踐，在線對(duì)準(zhǔn)工藝下片裝置在投產(chǎn)前期，雖然周期有明顯改善，但存在一定的堆垛效果不佳的情況，為了進(jìn)一步提升用戶體驗(yàn)，提高設(shè)備穩(wěn)定性，現(xiàn)針對(duì)不同情況對(duì)堆垛過程進(jìn)行分析，提出解決方案。

1)整體良好，個(gè)別板位置比平均線偏置一定距離，如圖4所示。

分析：典型的光電定位問題。在線對(duì)準(zhǔn)工藝采用前置擋棍減速校正，然后通過檢測(cè)光電傳感器下降沿信號(hào)進(jìn)行伺服定位。

壓延玻璃生產(chǎn)線中，一般可生產(chǎn)兩分板或三分板，以最大同組玻璃板數(shù)安裝探針定位光電，即最大生產(chǎn)兩分板時(shí)安裝左右兩個(gè)光電，最大生產(chǎn)三分板安裝左中右三個(gè)光電。以兩分板為例，當(dāng)同時(shí)來兩分板時(shí)，或者只來了左側(cè)單張板時(shí)(產(chǎn)線上游根據(jù)質(zhì)量落掉同組玻璃中右側(cè)的不合格的板)，會(huì)以左側(cè)光電為準(zhǔn)，即檢測(cè)左側(cè)光電的下降沿信號(hào)，但若只來了右側(cè)單張板時(shí)，則需檢測(cè)右側(cè)光電的下降沿信號(hào)。在安裝光電時(shí)雖然要求光電安裝位置在水平方向上要與對(duì)準(zhǔn)擋棍平行，但投入使用時(shí)，由于安裝誤差，電氣信號(hào)傳遞等原因使左右光電很難嚴(yán)格作用在與對(duì)準(zhǔn)擋棍水平的安裝線上，所以左右光電的定位偏移量肯定是不一樣的。在控制上，需要將偏移量作為參數(shù)開放到人機(jī)交互操作屏幕上。

圖4中，整體堆垛精度良好，個(gè)別玻璃有同一方向的偏置，此情況需測(cè)量玻璃實(shí)際偏置值，在人機(jī)界面輸入右側(cè)光電偏移量即可，比如發(fā)現(xiàn)每次通過右側(cè)光電定位時(shí)都會(huì)向前偏置5 mm，那么輸入偏移量控制其每次定位都少傳送5 mm，即可使左右側(cè)光電定位達(dá)到同一個(gè)水平位置，即可解決該不良堆垛效果。

2)斜線，隨著玻璃板的堆積往一個(gè)方向逐漸傾斜，如圖5所示。

分析：從堆垛過程上分析，造成堆垛傾斜的可能有兩個(gè)方向，一個(gè)是線上自動(dòng)控制其居中定位時(shí)有一定偏差，另一個(gè)是線下堆垛玻璃至玻璃架時(shí)放置位置有傾斜。

方向一：從線上居中定位工藝出發(fā)，根據(jù)在線光電傳感定位的原理，此定位工藝控制下的定位精度能達(dá)到毫米級(jí)，但是會(huì)受光電本身質(zhì)量與環(huán)境的影響[2]。尤其是粉塵環(huán)境，在玻璃原片生產(chǎn)線上還有噴粉工藝，使玻璃原片上端覆蓋一層薄粉，使玻璃在堆垛后片與片之間產(chǎn)生間隙，防止靜電吸附，除此之外玻璃本身在破碎時(shí)都會(huì)產(chǎn)生粉塵，因此玻璃生產(chǎn)線原本就是高粉塵環(huán)境，光電傳感部分容易被粉塵覆蓋，覆蓋達(dá)到一定量時(shí)，勢(shì)必會(huì)使光電信號(hào)產(chǎn)生延遲，如果不及時(shí)處理，那么每次居中定位都會(huì)有固定方向上的偏置，積少成多偏置越來越大，就會(huì)造成堆垛傾斜，與圖示情況相似。

首先，從光電設(shè)備出發(fā)，若光電安裝是上探式，即安裝在輥道下方，朝上檢測(cè)玻璃，這種情況粉塵極易覆蓋在傳感區(qū)域，需優(yōu)先考慮更換安裝方式，改為下探式，將光電安裝在輥道上方，朝下檢測(cè)玻璃，此時(shí)光電傳感區(qū)域被粉塵覆蓋率就會(huì)降低。若更換有難度，則需定期清理光電表面。其次，從粉塵環(huán)境出發(fā)，若線上噴粉設(shè)備安裝位置離光電很近，則優(yōu)先考慮更換噴粉設(shè)備位置，使其遠(yuǎn)離定位下片區(qū)域，或者改進(jìn)噴粉設(shè)備的密封性，增加除塵設(shè)備等直接降低該區(qū)域空氣粉塵含量。以上措施均可降低定位偏置，即可從定位角度解決該不良堆垛效果。

方向二：從線下堆垛設(shè)備出發(fā)，從過程角度思考，每片玻璃都會(huì)經(jīng)過轉(zhuǎn)向抬起，然后被運(yùn)輸至下片臺(tái)，最后通過下片臺(tái)大臂吸附放置在小車的玻璃架上，每片玻璃都會(huì)經(jīng)歷，且時(shí)間大致相同，很難產(chǎn)生漸變傾斜的效果，但玻璃放在玻璃架上是一個(gè)長(zhǎng)久的過程，玻璃在玻璃架上放置時(shí)有可能會(huì)造成傾斜。我們對(duì)放置在玻璃架的玻璃進(jìn)行簡(jiǎn)單的受力分析如圖6所示，當(dāng)小車和玻璃架整體重心并不與玻璃架底部垂直時(shí)，玻璃整體就會(huì)因重力產(chǎn)生水平方向分力。這個(gè)分力就會(huì)使玻璃往相應(yīng)水平方向傾斜，另外在玻璃底部會(huì)放有緩沖墊，當(dāng)玻璃不是水平放置時(shí)，緩沖墊容易受到不同程度損壞，造成變形、位置變動(dòng)等等變化，致使傾斜效果加劇。

根據(jù)分析，我們需校正小車四角標(biāo)高，首先確保小車平臺(tái)處于水平狀態(tài)，其次確認(rèn)玻璃架底部加工不能過于粗糙，底部型材應(yīng)盡量加工為同一水平面，最大程度降低高度差，最后緩沖墊應(yīng)選用質(zhì)量較好的產(chǎn)品，緩沖墊的尺寸規(guī)格材料須保持一致。以上措施均為保障玻璃架在堆積一定玻璃時(shí)依然保持整體水平穩(wěn)定，進(jìn)而可從設(shè)備放置角度解決該不良堆垛效果。

3)整體良好，但相鄰兩張玻璃呈現(xiàn)AB位置相錯(cuò)開的堆垛效果，如圖7所示。

分析：1)校正擋塊不在一個(gè)水平線上；2)單側(cè)玻璃在啟動(dòng)時(shí)有滑動(dòng)；3)皮帶跑偏或未與下片的對(duì)接皮帶平行。

在線對(duì)準(zhǔn)工藝的校準(zhǔn)擋塊安裝在生產(chǎn)線上，以兩分板為例，則會(huì)安裝左右兩組，造成圖7的原因，最大可能性就是兩組擋棍與輥道不在一條水平線上，無法將兩片玻璃對(duì)齊，此時(shí)只需微調(diào)其中一組擋棍位置即可。

當(dāng)確認(rèn)在線對(duì)準(zhǔn)擋塊的安裝沒有問題，同組玻璃經(jīng)過校準(zhǔn)后玻璃頭能達(dá)到平齊的效果，然而仍然發(fā)現(xiàn)堆垛相鄰兩塊玻璃有相對(duì)錯(cuò)開的堆垛效果時(shí)，則進(jìn)一步觀察同組在對(duì)齊重啟啟動(dòng)傳輸后，對(duì)齊效果有沒有保持到轉(zhuǎn)向皮帶，觀察在啟動(dòng)的瞬間單側(cè)玻璃是否有滑動(dòng)，導(dǎo)致對(duì)齊效果是否被破壞。如果有，原因可能是噴粉設(shè)備左右不均勻，導(dǎo)致一側(cè)輥道粉塵覆蓋較多，在啟動(dòng)時(shí)由于玻璃有加速度，當(dāng)左右兩側(cè)底部摩擦力差距較大時(shí)必然會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)時(shí)單側(cè)會(huì)有滑動(dòng)。首先，及時(shí)使用壓縮空氣吹凈輥道上的粉塵；其次，噴粉不均勻也會(huì)導(dǎo)致隔離效果不穩(wěn)定，所以必須及時(shí)調(diào)整噴粉機(jī)參數(shù)，這屬于噴粉設(shè)備的正常維護(hù)[4]；另外也可在驅(qū)動(dòng)控制上適當(dāng)降低啟動(dòng)加速度，輔助降低啟動(dòng)時(shí)的偏差。

當(dāng)確認(rèn)同組玻璃的對(duì)齊效果已經(jīng)維持到轉(zhuǎn)向皮帶，然而仍然發(fā)現(xiàn)堆垛后有同組錯(cuò)開的堆垛效果時(shí)，則有可能是轉(zhuǎn)向皮帶的安裝精度不夠。有兩個(gè)原因，一是皮帶運(yùn)輸時(shí)本身就存在跑偏現(xiàn)象，這種原因需有經(jīng)驗(yàn)的安裝工人針對(duì)皮帶與軸承接觸點(diǎn)進(jìn)行微調(diào)，解決跑偏問題，另一種是皮帶運(yùn)輸方向與下片臺(tái)的接片皮帶不在同一平行線上，有一定的夾角，夾角會(huì)使右側(cè)玻璃片傳輸?shù)浇悠蠒r(shí)形成垂直方向上的位移X，如圖8所示。這樣再經(jīng)過下片抓取后，就會(huì)造成兩片相鄰的板有X大小錯(cuò)移，這種情況需要調(diào)整皮帶底座，轉(zhuǎn)向皮帶與接片皮帶平行。通過以上三步措施，基本可以從根本上解決該不良堆垛效果。

4 結(jié) 語

經(jīng)過以上經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與討論分析，可以看出在線對(duì)準(zhǔn)下片雖然環(huán)節(jié)較多容易造成堆垛效果不佳，但是還是比較容易解決和處理的，可以總結(jié)為三大方面：

第一方面：設(shè)計(jì)合理。主要因素是堆垛上游的噴粉機(jī)設(shè)備，由于該設(shè)備的特殊性，要求從設(shè)計(jì)上就要規(guī)避粉塵問題，優(yōu)先考慮要使噴粉機(jī)安裝位置盡量遠(yuǎn)離堆垛區(qū)域，其次要考慮盡可能做好防塵工藝。

第二方面：安裝嚴(yán)格。設(shè)備本身設(shè)計(jì)的尺寸和位置安裝都是有嚴(yán)格要求的，嚴(yán)格按照尺度安裝是最基本的工程要求，在剛投產(chǎn)時(shí)如發(fā)現(xiàn)安裝問題，應(yīng)及時(shí)改善糾正，按設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)嚴(yán)格修復(fù)至正常水準(zhǔn)。

第三方面：操作規(guī)范，維護(hù)及時(shí)。光電定位的參數(shù)和噴粉機(jī)的參數(shù)都是規(guī)范范圍的，前期在工程師調(diào)試結(jié)束后，一般都有告知規(guī)范操作，后期操作人員應(yīng)積極學(xué)習(xí)，掌握原理。在發(fā)現(xiàn)異常后，及時(shí)調(diào)整，才可規(guī)避不良堆垛效果以及其他問題。