CN201746455U

CN201746455U - 横切机

Info

Publication number: CN201746455U
Application number: CN2010205014489U
Authority: CN
Inventors: 徐志法; 王燚
Original assignee: SHANGHAI TONSAIL AUTOMATION EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: HEFEI TONSAIL AUTOMATION EQUIPMENT CO., LTD.
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2020-08-23

Abstract

本实用新型公开的横切机，包括设置在轨道上沿Z轴行走的小车，以实现Z向进刀；一通过设置在机架上的升降台；一设置在机架上的Y轴升降驱动机构，该升降台受所述的Y轴升降驱动机构驱动沿Y轴升降；设置在升降台上的X轴水平移动机构，该X轴水平移动机构驱动设置在升降台上的切割机构对基板玻璃实施水平切割；设置在所述机架一旁以基板玻璃为对称面设置有对基板玻璃实施抓取与分离的机器人；设置在机架上用以检测基板玻璃运行速度的检测机构；一控制装置，该控制装置通过采集输入数据、检测机构所检测的数据来控制上述各机构动作。本实用新型能够全自动化地切割基本玻璃，具有自动化程度高，能适应溢流熔融法生产基板玻璃需要。

Description

横切机

技术领域

本实用新型涉及基板玻璃的连续生产技术领域，特别涉及用于基板玻璃在从加热炉中生产出来后将连续板状的玻璃基板自动裁切为工艺要求的长度尺寸的横切机。

背景技术

液晶显示器(LCD)是平板显示器中的一类，按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种。被动矩阵式LCD又可分为TN-LCD(Twisted Nematic-LCD)、STN-LCD(Super TN-LCD)及DSTN-LCD(Double layer STN-LCD)，被动矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制，反应速度也较慢。目前应用较广泛的是主动矩阵式LCD(AMLCD)，也称TFT-LCD(Thin Film Transistor-LCD)，TFT液晶显示器是在画面中的每个像素集成晶体管，可使亮度更明亮、色彩更丰富及更宽广的可视面积。一片LCD面板需要使用二片玻璃基板，分别用作底层玻璃基板及彩色滤光片(Color Filter)的底板。LCD所用之玻璃基板可分为含碱玻璃及无碱玻璃两大类，含碱玻璃用于TN及SIN LCD等被动矩阵式LCD上；用于TFT-LCD的玻璃基板，需要通过溅射、化学气相沉寂(CVD)等技术在底层基板玻璃表面形成透明导电膜、绝缘膜、半导体(多晶硅、无定形硅等)膜及金属膜，然后通过光蚀刻(Photo-etching)技术形成各种电路和图形，如果玻璃含有碱金属氧化物(Na₂O，K₂O，Li₂O)，在热处理过程中碱金属离子扩散进入沉积半导体材料，损害半导体膜特性，因此玻璃应不含碱金属氧化物，必须采用无碱玻璃，首选的是以SiO₂、Al₂O₃、B₂O₃及碱土金属氧化物RO(R＝Mg、Ca、Sr、Ba)等为主成分的无碱铝硼硅酸盐玻璃(Aluminoborosilicate Glass)。到目前为止，生产平面显示器用玻璃基板有三种主要的制造技术，分别为浮法(Float Technology)、槽口下拉法(Slot Down Draw)及溢流熔融法(Overflow Fusion Technology)。浮法生产的玻璃基板表面会产生伤痕及凹凸，需再经表面研磨抛光，抛光过程贵且费时，但具有可生产较宽玻璃产品且产量较大的优点；槽口下拉法只适用于中小面积基板的生产；溢流熔融技术可以产出具有双原始玻璃表面的超薄玻璃基板，与浮法和槽口下拉法相比，可免除研磨或抛光等后加工过程，同时在平面显示器制造过程中，也不需注意因同时具有原始及与液态锡有接触的不同玻璃表面，或和研磨介质有所接触而造成玻璃表面性质差异等，已成为超薄平板玻璃成型的主流。

溢流熔融阀玻璃基板的生产的步骤是：(1)配料和溶解；(2)澄清和均化；(3)冷却；(4)成型；(5)退火、切割，检验和包装等。如图1为溢流熔融法生产无碱铝硼硅酸盐玻璃基板的示意图，主要有以下步骤：配料和溶解，混合均匀的配合料在玻璃窑炉1中于1500～1650℃进行溶解，并进行澄清和均化；澄清和均化，步骤1中形成的玻璃熔体进入由贵金属材料制成的澄清管2中进行进一步澄清，去除玻璃中的气泡；通过搅拌器3对玻璃进行进一步均化，消除条纹；冷却，完成澄清和均化的玻璃熔体由冷却管4进入供料装置5，在此过程中玻璃被冷却到成型所需的粘度；成型，玻璃进行成型体6，进行薄板玻璃的拉制成型；退火、切割、检验和包装，拉制完成的玻璃板进入退火炉进行精密退火，并进入切割、检验和包装等工序。由于退火后的玻璃板温度仍然极高，如何裁切，自动化程度的高低，目前，在国内还是空白，急待解决。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题在于针对现有技术的不足而提供一种横切机，该横切机得工作原理为：根据产品的工艺要求，自动测量所需裁切的位置，在检测位置到达后，先用一套手抓装置将所要裁出部分抓住，此手抓同时同步与基板玻璃下降，同时，一套升降装置自动跟踪基板玻璃的下降速度，并与基板玻璃下降同步，在与基板玻璃同步下降的装置上，设置一水平运动的切割刀头，刀头相对于下降的基板玻璃的下降是静止的，这样，切刀就实现了对基板玻璃的水平切割，切割完成后，手抓装置将产品从切割出分离。

本实用新型所要解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

横切机，包括：

沿Z轴铺设在基础上的轨道；

设置在轨道上沿Z轴行走的小车，所述小车的行走轮通过Z轴进刀驱动机构驱动，以实现Z向进刀；

一安装在小车上的机架；

一设置在机架上的Y轴升降驱动机构；

一通过直线升降导轨设置在机架上的升降台，所述升降台受所述的Y轴升降驱动机构驱动沿Y轴升降，其中升降台的下降速度与所述基板玻璃的下降速度同步；

设置在升降台上的X轴水平移动机构；

通过水平移动导轨设置在升降台上的切割机构，所述切割机构受所述的X轴水平移动机构驱动沿X轴水平移动，对基板玻璃实施水平切割；

一设置在所述机架一旁以基板玻璃为对称面设置有对基板玻璃实施抓取与分离的机器人，所述机器人包含一抓取与分离机构，所述抓取与分离机构的中包含有若干抓取头；

设置在机架顶部、基板玻璃入口处，用以检测基板玻璃运行速度的检测机构；该检测机构包含一能与所述基板玻璃接触的检测轮；

一控制装置，该控制装置通过采集输入数据、检测机构所检测的数据来控制上述各机构动作。

本实用新型所述的切割机构包括一通过水平移动导轨设置在升降台上的切割平台和安装在切割平台上的金刚石刀头。

本实用新型的切割机构还包括一吸尘机构，其中吸尘机构的吸尘口对准金刚石刀头的切割位置并低于切割位置。

本实用新型的切割机构还包括一掰断压轮，所述掰断压轮与基板玻璃的抵触点高于切割位置。

本实用新型还包括一与所述抓取分离机构以基板玻璃为对称面对称设置的抓取支撑机构，所述抓取支撑机构受Y轴升降驱动机构驱动，与所述升降台同步升降；在所述抓取支撑机构中设置有若干抓取支撑头。

本实用新型还包括安装机架顶部、基板玻璃入口处，与所述的检测机构以基板玻璃对称安装的检测支撑机构，所述检测支撑机构包含有检测支撑轮，所述的检测支撑轮与所述的检测轮一一对持。

本实用新型所述的Y轴升降驱动机构包括若干套平行安装在所述支架上的Y轴滚轴丝杆升降机构和驱动所述Y轴滚轴丝杆升降机构动作的Y轴蜗轮蜗杆传动机构以及Y轴驱动蜗轮蜗杆传动机构动作的Y轴伺服驱动电机；所述直线升降导轨上设置有升降滑块，所述的Y轴滚轴丝杆升降机构中滚轴与升降导套连接，所述升降台与所述升降滑块连接。

本实用新型所述的X轴水平移动机构包括一套安装在所述升降台上的X轴滚轴丝杆水平移动机构和驱动所述X轴滚轴丝杆水平移动机构动作的X轴蜗轮蜗杆传动机构以及驱动X轴蜗轮蜗杆传动机构动作的X轴伺服驱动电机；所述水平移动导轨上设置有水平移动滑块，所述的X轴滚轴丝杆水平移动机构中滚轴与水平移动滑块连接，所述切割平台与所述水平移动导套连接。

本实用新型在机架顶部、基板玻璃入口处下方以基板玻璃为对称面对称设置有一对导引机构，每对导引机构包括一安装在机架上的推动气缸和固定安装在推动气缸推杆上的导引板。

本实用新型的检测机构包括安装在机架顶部的编码器推动气缸和固定在所述编码器推动气缸的推杆上的编码器支架以及安装在编码器支架上的编码器，检测轮安装在编码器的输入轴上。

本实用新型的检测支撑机构包括安装在机架顶部的检测支撑轮推动气缸和固定在所述检测支撑轮推动气缸的推杆上的检测支撑轮支架和安装在检测支撑轮支架上的检测支撑轮。

本实用新型在机架顶部、基板玻璃入口处，以基板玻璃为对称面对称设置有静电消除装置，以消除基板玻璃上的静电。

所述控制装置的包括一装有电子器件的电控设备，用于检测所述升降台、小车、切割机构、导引机构、抓取分离机构、检测机构、检测支撑机构动作位置的位置检测传感器，触摸屏输入及显示设备，PLC程序控制器，运动控制模块，伺服电机驱动模块，切割机构控制及放大器，上位计算机，所述装有电子器件的电控设备给X轴水平移动机构、Y轴升降驱动机构、Z轴进刀驱动机构、导引机构、切割机构、抓取分离机构、检测机构、检测支撑机构、抓取支撑机构提供动力电源；所述运动控制模块内设置有伺服电机动作数据，位置检测传感器、检测机构、触摸屏输入及显示设备与PLC程序控制器的信号输入端连接，PLC程序控制器与运动控制模块连接，读写运动控制模块内的伺服电机动作数据，运动控制模块向伺服电机驱动模块发出正向运行脉冲和反向运行脉冲，伺服电机驱动模块驱动伺服电机并接受伺服电机反馈脉冲，所述切割机构控制及放大器与PLC程序控制器的信号输入端连接，接受PLC程序控制器的输出信号，作为启动信号，切割机构控制及放大器内有固定的执行程序，控制并驱动X轴水平移动机构和Z轴进刀驱动机构完成既定的动作，所述上位计算机与PLC相连，用以存储各动作元件的参数，并将此数据传送中央控制系统。

本实用新型在所述直线升降导轨、X轴滚轴丝杆升降机构、Y轴滚轴丝杆升降机构上均设置有防尘罩。

由于采用了如上的技术方案，本实用新型能够全自动化地切割基本玻璃，具有自动化程度高，能适应溢流熔融法生产基板玻璃需要。

附图说明

图1为溢流熔融法生产基板玻璃的流程示意图。

图2为本实用新型横切机的正视图。

图3为本实用新型横切机的侧视图。

图4为本实用新型横切机的俯视图。

图5为本实用新型控制装置的控制原理图。

具体实施方式

下面实施例进一步描述本实用新型，但所述实施例仅用于说明本实用新型而不是限制本实用新型。

参看图2、图3和图4，本实用新型的横切机，在基础上平行地沿Z轴方向铺设有两条轨道110，在轨道110上架设有一沿Z轴方向行走的小车100，该小车100的行走轮通过Z轴进刀驱动机构(图中未示出)驱动，以实现Z向进刀。

在小车100上安装有一机架120，在机架120面向基板玻璃200的一侧对称的设置有两根直线升降导轨310和两组Y轴滚轴丝杆升降机构320，在每一根直线升降导轨310上均设置有升降滑块311，每一组Y轴滚轴丝杆升降机构320中包含有上滚轴321和下滚轴322，上滚轴321与升降滑块311连接实现同步升降。

升降台330与升降滑块311连接，这样Y轴滚轴丝杆升降机构320驱动升降滑块311升降过程中，升降台330也同步进行升降。

每一组Y轴滚轴丝杆升降机构320均通过Y轴蜗轮蜗杆传动机构(图中未示出)驱动，而Y轴蜗轮蜗杆传动机构又通过Y轴伺服驱动电机驱动。

在升降台330上通过水平移动导轨(图中未示出)安装有切割平台410，在水平移动导轨上也安装有水平移动滑块(图中未示出)，切割平台410与水平移动滑块连接；在升降台330上还安装有一X轴滚轴丝杆水平移动机构420，X轴滚轴丝杆水平移动机构420包含有滚轴(图中未示出)，该滚轴与水平移动滑块连接，这样X轴滚轴丝杆水平移动机构420驱动水平移动滑块沿X轴水平移动过程中，切割平台410也同步进行水平移动，安装在切割平台410上的金刚石刀头411对基板玻璃200进行横切。

为了吸收横切时所产生的灰尘，在切割平台410上安装有吸尘机构412，吸尘机构412的吸尘口对准金刚石刀头411的切割位置并低于切割位置。采用吸尘机构412能够将切割所产生的粉尘快速吸走，使整个工作环境干净。

为了将切割下来的玻璃基板200接住并移走，该横切机在机架120一旁以基板玻璃200为对称面设置有对基板玻璃实施抓取与分离的机器人(图中未示出)，在机器人的载头上安装有一抓取与分离机构，该抓取与分离机构包括一抓取头安装支架510，在抓取头安装支架510上安装有若干抓取头520。这些抓取头520为真空吸盘。真空吸盘抽真空时就能将基板玻璃200吸住，去真空后就能与基板玻璃200脱离。机器人可以带动抓取头520进退和随升降台410的下降以及旋转，实现基板玻璃200的抓取和分离。

为了使抓取头520可靠地抓取到基板玻璃200，在每一组Y轴滚轴丝杆升降机构320的下滚轴322上各安装有一抓取支撑机构530，抓取支撑机构530与抓取与分离机构以基板玻璃200为对称面对称设置，该抓取支撑机构530受Y轴滚轴丝杆升降机构320驱动，与升降台330同步升降；在抓取支撑机构530中设置有若干抓取支撑头531，当抓取头520吸住基板玻璃200时，支撑头531也抵住基板玻璃200，这样就可以保证基板玻璃200在切割时始终处于垂直状态，不会因为弯曲而破裂。

在金刚石刀头411切割完毕后，为了能将基板玻璃200中切割下来的部分顺利地与上部分分开，本实施例的横切机在切割平台410上安装有掰断压轮540，掰断压轮540与基板玻璃200的抵触点高于切割位置。由于掰断压轮540的存在，当抓取头520吸住基板玻璃200移动时，基板玻璃200中切割下来的部分就能很顺利地与上部分分开。

为了使下来的基板玻璃200处于准确的工作位置，本实施例的横切机在机架120顶部、基板玻璃200入口处210下方以基板玻璃为对称面对称设置有一对导引机构610，每对导引机构610包括一安装在机架120上的推动气缸611和固定安装在推动气缸611推杆上的导引板612。当基板玻璃200由入口处210下来时，推动气缸611推动导引板612从基板玻璃200的前后两面夹持者基板玻璃200，导引着基板玻璃200下移。

为了能检测到基板玻璃200的下移速度，在机架120顶部、基板玻璃200入口处210处安装有用以检测基板玻璃200运行速度的检测机构710；该检测机构710包括安装在机架120顶部的编码器推动气缸(图中未示出)和固定在编码器推动气缸的推杆上的编码器支架(图中未示出)以及安装在编码器支架上的编码器(图中未示出)，检测轮安装在编码器的输入轴上。在编码器推动气缸的推杆推送下，检测轮能随基板玻璃200的下移而转动，通过编码器输出基板玻璃200的下移距离，通过控制装置计算出切割位置。

为了使检测轮能与基板玻璃200完全接触，不至于打滑或脱离，在机架120顶部、基板玻璃200入口处210处安装有检测支撑机构720，该检测支撑机构720包括安装在机架120顶部的检测支撑轮推动气缸(图中未示出)和固定在检测支撑轮推动气缸(图中未示出)的推杆上的检测支撑轮支架(图中未示出)和安装在检测支撑轮支架上的检测支撑轮(图中未示出)。检测支撑轮与检测轮一一对持。这样就能保证检测轮与基板玻璃200完全接触，不至于打滑或脱离。

在直线升降导轨210、X轴滚轴丝杆水平移动机构420、Y轴滚轴丝杆升降机构320上均设置有防尘罩，以防止灰尘的侵入，保证传动的精度。

参看图5，控制装置包括一装有电子器件的电控设备(图中未示出)，用于检测升降台、小车、切割机构、导引机构、抓取分离机构、检测机构、检测支撑机构动作位置的位置检测传感器(图中未示出)，触摸屏输入及显示设备031，PLC程序控制器032，运动控制模块033，伺服电机驱动模块034，切割机构控制及放大器035，上位计算机036。

装有电子器件的电控设备给X轴水平移动机构、Y轴升降驱动机构、Z轴进刀驱动机构、导引机构、切割机构、抓取分离机构、检测机构、检测支撑机构、抓取支撑机构提供动力电源。运动控制模块033内设置有伺服电机动作数据，位置检测传感器、检测机构、触摸屏输入及显示设备031与PLC程序控制器032的信号输入端连接，PLC程序控制器032与运动控制模块033连接，读写运动控制模块033内的伺服电机动作数据，运动控制模块033向伺服电机驱动模块034发出正向运行脉冲和反向运行脉冲，伺服电机驱动模块034驱动小车中的伺服电机101和Y轴伺服驱动电机323并接受伺服电机反馈脉冲，切割机构控制及放大器035与PLC程序控制器032的信号输入端连接，接受PLC程序控制器032的输出信号，作为启动信号，切割机构控制及放大器035内有固定的执行程序，控制并驱动X轴水平移动机构420完成既定的动作，上位计算机036与PLC相连，用以存储各动作元件的参数，并将此数据传送中央控制系统。

本具体实施方式的横切机的工作原理是：首先由控制装置启动编码器推动气缸、检测支撑轮推动气缸、推动气缸，使检测轮和检测支撑轮与基板玻璃200接触，同时使导引板夹持柱基板玻璃200，编码器将检测到的基板玻璃200下移信号输送到控制装置的PLC程序控制器032中。当基板玻璃200下移到需要切割的位置后，PLC程序控制器032驱动机器人和小车动作，机器人上的抓取头520将基板玻璃200抓住，同时切割机构控制及放大器035启动X轴滚轴丝杆水平移动机构420使切割平台410水平移动，实现切割。切割过程中，PLC程序控制器032驱动Y轴滚轴丝杆升降机构320，同步带动升降台500和抓取支撑机构随基板玻璃200下移。在切割完成后，机器人旋转将切割下来的基板玻璃200送出，然后返回到原来位置抓取下一块切割下来的基板玻璃200。切割完成后，PLC程序控制器032反向驱动Y轴滚轴丝杆升降机构320，同步带动升降台500和抓取支撑机构随上移至初始位置，实现第二次切割。

以上内容显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的人员应该了解，本实用新型不受上述实例的限制，上述实例和说明中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都将落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.横切机，其特征在于，包括：

沿Z轴铺设在基础上的轨道；

一安装在小车上的机架；

一设置在机架上的Y轴升降驱动机构；

设置在升降台上的X轴水平移动机构；

2.如权利要求1所述的横切机，其特征在于，所述的切割机构包括一通过水平移动导轨设置在升降台上的切割平台和安装在切割平台上的金刚石刀头。

3.如权利要求2所述的横切机，其特征在于，所述切割机构还包括一吸尘机构，其中吸尘机构的吸尘口对准金刚石刀头的切割位置并低于切割位置。

4.如权利要求3所述的横切机，其特征在于，所述切割机构还包括一掰断压轮，所述掰断压轮与基板玻璃的抵触点高于切割位置。

5.如权利要求4所述的横切机，其特征在于，还包括一与所述抓取分离机构以基板玻璃为对称面对称设置的抓取支撑机构，所述抓取支撑机构受Y轴升降驱动机构驱动，与所述升降台同步升降；在所述抓取支撑机构中设置有若干抓取支撑头。

6.如权利要求5所述的横切机，其特征在于，还包括安装机架顶部、基板玻璃入口处，与所述的检测机构以基板玻璃对称安装的检测支撑机构，所述检测支撑机构包含有检测支撑轮，所述的检测支撑轮与所述的检测轮一一对持。

7.如权利要求6所述的横切机，其特征在于，所述的Y轴升降驱动机构包括若干套平行安装在所述支架上的Y轴滚轴丝杆升降机构和驱动所述Y轴滚轴丝杆升降机构动作的Y轴蜗轮蜗杆传动机构以及Y轴驱动蜗轮蜗杆传动机构动作的Y轴伺服驱动电机；所述直线升降导轨上设置有升降导套，所述的Y轴滚轴丝杆升降机构中滚轴与升降导套连接，所述升降台与所述升降导套连接。

8.如权利要求7所述的横切机，其特征在于，所述的X轴水平移动机构包括一套安装在所述升降台上的X轴滚轴丝杆水平移动机构和驱动所述X轴滚轴丝杆水平移动机构动作的X轴蜗轮蜗杆传动机构以及驱动X轴蜗轮蜗杆传动机构动作的X轴伺服驱动电机；所述水平移动导轨上设置有水平移动导套，所述的X轴滚轴丝杆水平移动机构中滚轴与水平移动导套连接，所述切割平台与所述水平移动导套连接。

9.如权利要求8所述的横切机，其特征在于，在机架顶部、基板玻璃入口处下方以基板玻璃为对称面对称设置有一对导引机构，每对导引机构包括一安装在机架上的推动气缸和固定安装在推动气缸推杆上的导引板。

10.如权利要求1所述的横切机，其特征在于，所述的检测机构包括安装在机架顶部的编码器推动气缸和固定在所述编码器推动气缸的推杆上的编码器支架以及安装在编码器支架上的编码器，检测轮安装在编码器的输入轴上。

11.如权利要求6所述的横切机，其特征在于，所述检测支撑机构包括安装在机架顶部的检测支撑轮推动气缸和固定在所述检测支撑轮推动气缸的推杆上的检测支撑轮支架和安装在检测支撑轮支架上的检测支撑轮。

12.如权利要求1所述的横切机，其特征在于，在所述机架顶部、基板玻璃入口处，以基板玻璃为对称面对称设置有静电消除装置，以消除基板玻璃上的静电。

13.如权利要求9所述的横切机，其特征在于，所述所述控制装置的包括一装有电子器件的电控设备，用于检测所述升降台、小车、切割机构、导引机构、抓取分离机构、检测机构、检测支撑机构动作位置的位置检测传感器，触摸屏输入及显示设备，PLC程序控制器，运动控制模块，伺服电机驱动模块，切割机构控制及放大器，上位计算机，所述装有电子器件的电控设备给X轴水平移动机构、Y轴升降驱动机构、Z轴进刀驱动机构、导引机构、切割机构、抓取分离机构、检测机构、检测支撑机构、抓取支撑机构提供动力电源；所述运动控制模块内设置有伺服电机动作数据，位置检测传感器、检测机构、触摸屏输入及显示设备与PLC程序控制器的信号输入端连接，PLC程序控制器与运动控制模块连接，读写运动控制模块内的伺服电机动作数据，运动控制模块向伺服电机驱动模块发出正向运行脉冲和反向运行脉冲，伺服电机驱动模块驱动伺服电机并接受伺服电机反馈脉冲，所述切割机构控制及放大器与PLC程序控制器的信号输入端连接，接受PLC程序控制器的输出信号，作为启动信号，切割机构控制及放大器内有固定的执行程序，控制并驱动X轴水平移动机构和Z轴进刀驱动机构完成既定的动作，所述上位计算机与PLC相连，用以存储各动作元件的参数，并将此数据传送中央控制系统。

14.如权利要求13所述的横切机，其特征在于，所述在所述直线升降导轨、X轴滚轴丝杆升降机构、Y轴滚轴丝杆升降机构上均设置有防尘罩。