CN106277739B - 光学玻璃板料自动下断装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学玻璃板料自动下断装置。属于光学玻璃生产技术领域。它主要是解决人工下断存在劳动强度大、玻璃断面质量难以受控和现有下料装置容易损伤玻璃和夹紧装置的问题。该装置包括传输机构、检测机构、纵向移动机构、划线机构、加热机构、冷却机构和压断机构；传输机构包括滚筒输送平台和皮带输送机；检测机构包括编码器和第一气缸；纵向移动机构包括纵向直线导轨、第一滚珠丝杠和第一伺服电机；划线机构包括第二滚珠丝杠、第二伺服电机、横向直线导轨和金刚石划刀；加热机构包括加热棒及第二气缸；冷却机构包括海绵体及第三气缸；压断机构包括冲压气缸和压块。本发明可实现光学玻璃板料按设定长度自动下断，断面品质好，下断长度准确。

Description

光学玻璃板料自动下断装置

技术领域

本发明属于光学玻璃生产技术领域，尤其涉及一种光学玻璃板料的自动下断装置。

背景技术

光学玻璃坯料分为板料和一次型件，其中光学玻璃板料在数量上占主导，是进行切割、二次模压等后续加工的基础光学材料。在生产中，需将已完成成型和粗退火处理、宽度和厚度一定的光学玻璃板料，按市场要求的长度进行分割。传统的分割方法由人工采用手工方式完成。在网带式牵引炉的出料口处设置一下料平台，当完成粗退火且带有余温的玻璃板料移动至平台上时，操作人员利用预先制作的样板尺和金钢石划刀，沿玻璃移动的方向，按预定长度在玻璃表面上划出一道划痕，随之将一蘸水的棉球在划痕处来回擦拭一下，再将一垫块放置在玻璃板划痕处的下表面，然后用橡皮榔头敲击靠近玻璃端部的一侧，玻璃板则沿划痕处断裂开来。

人工下断的方法主要利用玻璃板料的热应力来完成，简单实用，但劳动强度较大，要求操作人员长时间重复劳动，而且由于人员的操作水平和熟练程度不同，玻璃断面的质量难以受控，尤其对于较厚的玻璃板料，或者退火后的余温控制不良的板料，采用该方法有时还不能有效下断，则需另行采用机械的办法来完成，可能造成玻璃断面的损伤和破坏。所以，生产上需要有一种自动下断装置来取代人工操作，在减轻劳动强度的同时，进一步提高和保证下断的质量。

目前已有类似的研究，例如：公开号为CN104045230A的中国专利，公开了一种平板玻璃横向切割方法，但该方法要求将玻璃板料局部加热至软化温度再加以切割，仅适用于浮法平板玻璃生产工艺，因可能出现高温下炸裂、析晶等问题，并不适用于光学玻璃板料的生产。公开号为CN104445905A的中国专利，公开了一种光学玻璃条料划线下料装置，该装置利用平行开合气爪夹紧移动中的玻璃板料，利用玻璃板料的原动力驱动下料装置作同步移动，实现横向划线、加热、冷却和下断，但实际应用过程中，由于从牵引炉拉出的玻璃板料不仅有沿牵引方向的纵向位移，同时也不可避免地出现横向的摆动位移，采用气爪和滑动导套的连接方式阻碍了玻璃板料的横向移动，容易损伤玻璃和夹紧装置，同时天然气间歇式点火加热方式操作难度较大，加热效果不易受控，另外由于只是采用了传统的限位开关定位，下断过程中的位置控制不准确，势必影响玻璃板料的下断质量。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，如何在生产过程中实现对完成粗退火后的光学玻璃板料的自动、精准、完好下断。

本发明提供了一种光学玻璃板料自动下断装置，包括

传输机构，由安装在网带牵引炉尾部的滚筒输送平台和皮带输送机组成，滚筒输送平台后部安装有光电传感器，用于光学玻璃板下断过程的引导和输送；

检测机构，由编码器、滚轮、第一伸缩连杆和第一气缸组成，滚轮安装在编码器的转轴上，第一伸缩连杆下端与编码器的转轴连接，上端固定在第一气缸的输出轴上，第一气缸固定在滚筒输送平台上方的安装平台前端，第一气缸下降时，滚轮紧贴光学玻璃板料表面滚动，并发出表征玻璃板料位移量的脉冲信号；

纵向移动机构，由纵向直线导轨、第一滚珠丝杠和第一伺服电机组成，纵向固定在安装平台中部；

划线机构，由第一运动部件、横向直线导轨、第二滚珠丝杠、第二伺服电机、第三运动部件、第二伸缩连杆和金刚石划刀组成，第一运动部件固定在第一滚珠丝杠的前部，横向直线导轨横向固定在第一运动部件上，第二滚珠丝杠、第二伺服电机固定在横向直线导轨上，第三运动部件固定在第二滚珠丝杠上，第二伸缩连杆上端固定在第三运动部件上，下端与金刚石划刀连接；

加热机构，由第二运动部件、第二气缸、第三伸缩连杆和加热棒组成，第二运动部件固定在第一滚珠丝杠的后部，第二气缸固定在第二运动部件上，第三伸缩连杆上端固定在第二气缸的输出轴上，下端与加热棒连接；

冷却机构，由第三气缸、第一连杆和海绵体组成，第三气缸固定在安装平台后部，第一连杆上端与第三气缸的输出轴上，下端与海绵体连接，海绵体浸有冷却液；

压断机构，由冲压气缸、第二连杆和压块组成，冲压气缸固定在安装平台后端，第二连杆上端与冲压气缸的输出轴上，下端与压块连接。

另外，本发明所提供的光学玻璃板料自动下断装置还包括控制系统，在一种可能的实施方式中，控制系统由以下单元组成：

检测换算单元，与编码器相连，接收单位时间内编码器发出的脉冲数量，结合与编码器转轴相连的滚轮直径，计算出单位时间内光学玻璃板料的位移量，继而计算出板料的牵引速度；

中央控制单元，接收检测换算单元、操作界面、光电传感器传送的数据或信号，经过数据和逻辑运算后，将相应的执行指令传送至伺服控制单元和升降控制单元；

伺服控制单元，与第一伺服电机、第二伺服电机相连，接受中央控制单元的指令，完成划线、冷却机构运行跟随玻璃板料移动的同步控制；

升降控制单元，分别与所述的第一气缸、第二气缸、第三气缸和冲压气缸相连，接受中央控制单元的指令，控制编码器、加热棒、冷却用海绵体和压块的升降动作。

本发明提供的光学玻璃板料自动下断装置，针对从网带牵引炉引出的光学玻璃板料进行位移量及速度的检测和换算，并在此基础上同步进行横向划线、划线部位加热和冷却，必要时附以压断，可按设定长度完成光学玻璃板料的自动下断，断面品质良好，下断长度控制准确，可替代人工应用于光学玻璃板料生产中的下料工序。

下面参考附图进一步说明本发明的原理。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的光学玻璃板料自动下断装置结构示意图。

图2为实施过程中应用到的相关位移量的标定示意图。

图3为实施例的控制原理框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明光学玻璃板料自动下断装置包括传输机构、纵向移动机构、检测机构、划线机构、加热机构、冷却机构、压断机构和控制系统。其中，

传输机构包括安装在网带牵引炉18尾部的滚筒输送平台1和皮带输送机21，滚筒输送平台1后部安装有光电传感器20，用于光学玻璃板下断过程的引导和输送；

检测机构包括编码器4、滚轮、第一伸缩连杆和控制其升降的第一气缸3，滚轮安装在编码器4的转轴上，第一伸缩连杆下端与编码器4的转轴连接，上端固定在第一气缸3的输出轴上，第一气缸3固定在滚筒输送平台1上方的安装平台2前端，，第一气缸3下降时，滚轮紧贴光学玻璃板料19的表面滚动，并发出表征玻璃板料位移量的脉冲信号；

纵向移动机构包括纵向直线导轨、第一滚珠丝杠5和第一伺服电机6组成，纵向固定在安装平台2中部；

划线机构包括第一运动部件7、横向直线导轨、第二滚珠丝杠8、第二伺服电机9、第三运动部件、第二伸缩连杆和金刚石划刀10，第一运动部件7固定在第一滚珠丝杠5的前部，横向直线导轨横向固定在第一运动部件上，横向直线导轨上安装有第二滚珠丝杠8、第二伺服电机9，第三运动部件固定在第二滚珠丝杠8上，第二伸缩连杆上端固定在第三运动部件上，下端与金刚石划刀10连接，金刚石划刀10在进行纵向运动的同时，还能沿垂直于光学玻璃板料19移动的方向作横向运动；

加热机构包括第二运动部件11、第二气缸12、第三伸缩连杆加热棒13，第二运动部件11固定在第一滚珠丝杠5的后部，第二气缸12固定在第二运动部件11上，第三伸缩连杆上端固定在第二气缸12的输出轴上，下端与加热棒13连接，使得金刚石划刀10和加热棒13能以相同的速度和方向沿纵向直线导轨进行前后运行，且两者间的距离L2（150～200mm）始终保持不变；

冷却机构包括第三气缸14、第一连杆浸有冷却液的海绵体15，第三气缸14固定在安装平台2后部，第一连杆上端与第三气缸14的输出轴上，下端与海绵体15连接；

压断机构包括冲压气缸16、第二连杆和压块17，冲压气缸16固定在安装平台2后端，第二连杆上端与冲压气缸16的输出轴上，下端与压块17连接；

检测机构、划线机构、加热机构和压断机构依次安装在位于传输机构上方的安装平台2上。

如图3所示，本实施例的控制系统由以下单元组成：

检测换算单元，与编码器4相连，接收单位时间内编码器发出的脉冲数量，结合与编码器转轴相连的滚轮直径，计算出单位时间内光学玻璃板料19的位移量S（单位mm），继而计算出板料的牵引速度V1（单位mm/Min）；

中央控制单元，接收检测换算单元、操作界面、光电传感器传送的数据或信号，经过数据和逻辑运算后，将相应的执行指令传送至伺服控制单元和升降控制单元；

伺服控制单元，与第一伺服电机6、第二伺服电机9相连，接受中央控制单元的指令，控制纵、横向直线导轨上运动部件的运动，完成划线、冷却机构运行跟随玻璃板料移动的同步控制；

升降控制单元，分别与所述的第一气缸、第二气缸、第三气缸和冲压气缸相连，接受中央控制单元的指令，控制编码器4、加热棒13、冷却用海绵体15和压块17的升降。

如图2所示，设定的玻璃板料下断长度，即相邻相条横向划痕之间的距离为L1，金钢石划刀10和加热棒13间的安装距离为L2，金钢石划刀10的机械原点与海绵体15的距离为L3，金钢石划刀10的机械原点与滚筒输送平台1的最后一个滚筒的轴线距离为L4。

该实施例完成光学玻璃板料自动下断的过程如下：

完成粗退火的光学玻璃板料19从网带牵引炉18的炉尾引入滚筒输送平台1上，在控制系统作用下，第一气缸3下降，安装在编码器4转轴上的滚轮贴紧玻璃板料表面滚动，向控制系统发出表征板料位移量的脉冲信号。

控制系统中的检测换算单元，接收单位时间内编码器4发出的脉冲数量，结合与编码器转轴相连的滚轮直径，计算出单位时间内光学玻璃板料19的位移量S（单位mm），继而计算出板料的牵引速度V1（单位mm/Min），当位移量S1等于设定的玻璃板料下断长度L1时，指令控制单元发出下断指令，同时以此为参考零点（该零点与划刀10的机械原点重合）重新检测板料的位移量，以便发出下一次的下断指令，并不断重复。

控制系统中的伺服控制单元在接到下断指令后，启动第一伺服电机6，使得第一运动部件7沿光学玻璃板料19的牵引方向进行纵向移动，并且移动速度V2等于板料牵引速度V1，同时控制第二伺服电机9驱动金刚石划刀10在光学玻璃板料19表面以20～30mm/Sec的速度进行横向划线，由于划线动作跟随玻璃板料的移动同步进行，可保证划痕与玻璃板料的长度方向完全垂直。

横向划线动作结束后，第一伺服电机6即停止动作，检测换算单元以此为另一参考零点，当测算的光学玻璃板料19的位移量S2等于金刚石划刀10和加热棒13间的安装距离L2时，第一伺服电机6又按原方向和速度恢复动作，同时第二气缸12下降，使加热棒13正好紧贴在玻璃板料划线部位进行同步加热，持续加热15～20Sec后，加热棒13升起，第一伺服电机6反向移动至机械原点。

加热过程结束后，玻璃板料继续被牵引，当其位移量S1等于金刚石划刀10的机械原点与海绵体15间的距离L3时，第三气缸14下降，使浸有冷却液的海绵体15正好压在光学玻璃板料19的划线部位，玻璃板料在因温度变化而产生的热应力作用下，沿划痕处发生断裂。

在滚筒输送平台1的最后一个滚筒后方的一侧安装有光电传感器20，如光学玻璃板料19送达此处时已经下断（此时玻璃板料的位移S1等于金刚石划刀的机械原点与最后一个滚筒轴线间的距离L4），下断的玻璃块会从滚筒输送平台1掉到皮带输送机21上，光电传感器20因光束受阻而发出断料信号，如此时未接收到断料信号，控制系统将控制冲压气缸16动作，压块17快速下行并回位，沿划线处压断玻璃板料。下断的光学玻璃板料由皮带输送机21送往检验包装工序。

本发明所提供的光学玻璃板料自动下断装置，在光学玻璃板料连续生产的过程中，针对从网带牵引炉引出的玻璃板料进行位移量及速度的检测和换算，并在此基础上跟随玻璃板料的移动，同步进行横向划线、划线部位加热和冷却，必要时进行压断，可按设定长度完成光学玻璃板料的自动下断，断面品质良好，下断长度控制准确。该装置可替代人工应用于光学玻璃板料生产中的下料工序。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种光学玻璃板料自动下断装置，其特征在于：包括传输机构、检测机构、纵向移动机构、划线机构、加热机构、冷却机构和压断机构；其中，所述传输机构包括安装在网带牵引炉（18）尾部的滚筒输送平台（1）和皮带输送机（21），滚筒输送平台（1）后部安装有光电传感器（20）；

所述检测机构包括编码器（4）、滚轮、第一伸缩连杆和第一气缸（3），滚轮安装在编码器（4）的转轴上，第一伸缩连杆下端与编码器（4）的转轴连接，上端固定在第一气缸（3）的输出轴上，第一气缸（3）固定在滚筒输送平台（1）上方的安装平台（2）前端；

所述纵向移动机构包括纵向直线导轨、第一滚珠丝杠（5）和第一伺服电机（6），纵向固定在安装平台（2）中部；

所述划线机构包括第一运动部件（7）、横向直线导轨、第二滚珠丝杠（8）、第二伺服电机（9）、第三运动部件、第二伸缩连杆和金刚石划刀（10），第一运动部件（7）固定在第一滚珠丝杠（5）的前部，横向直线导轨横向固定在第一运动部件（7）上，第二滚珠丝杠（8）、第二伺服电机（9）固定在横向直线导轨上，第三运动部件固定在第二滚珠丝杠（8）上，第二伸缩连杆上端固定在第三运动部件上，下端与金刚石划刀（10）连接；

所述加热机构包括第二运动部件（11）、第二气缸（12）、第三伸缩连杆和加热棒（13），第二运动部件（11）固定在第一滚珠丝杠（5）的后部，第二气缸（12）固定在第二运动部件（11）上，第三伸缩连杆上端固定在第二气缸（12）的输出轴上，下端与加热棒（13）连接；

所述冷却机构包括第三气缸（14）、第一连杆和海绵体（15），第三气缸（14）固定在安装平台（2）后部，第一连杆上端与第三气缸（14）的输出轴连接，下端与海绵体（15）连接；

所述压断机构包括冲压气缸（16）、第二连杆和压块（17），冲压气缸（16）固定在安装平台（2）后端，第二连杆上端与冲压气缸（16）的输出轴连接，下端与压块（17）连接。

2.根据权利要求1所述的光学玻璃板料自动下断装置，其特征在于：还包括由检测换算单元、中央控制单元、伺服控制单元和升降控制单元构成的控制系统；其中，

检测换算单元，与编码器（4）相连，接收单位时间内编码器发出的脉冲数量，结合与编码器转轴相连的滚轮直径，计算出单位时间内光学玻璃板料的位移量，继而计算出板料的牵引速度；

中央控制单元，接收检测换算单元、操作界面、光电传感器（20）传送的数据或信号，经过数据和逻辑运算后，将相应的执行指令传送至伺服控制单元和升降控制单元；

伺服控制单元，与第一伺服电机（6）、第二伺服电机（9）相连，完成划线机构、冷却机构运行跟随光学玻璃板料（19）移动的同步控制；

升降控制单元，分别与所述的第一气缸（3）、第二气缸（12）、第三气缸（14）和冲压气缸（16）相连，控制编码器（4）、加热棒（13）、冷却用海绵体（15）和压块（17）的升降动作。