JP2020528870A

JP2020528870A - ガラス板強化プロセス用の実行機構の制御方法

Info

Publication number: JP2020528870A
Application number: JP2020506160A
Authority: JP
Inventors: ヂャオ，イェン; ドウ，ガオファン; ヂィァン，チュンウェイ
Original assignee: ルオヤンランドグラステクノロジーカンパニーリミテッド
Priority date: 2017-08-07
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2020-10-01
Anticipated expiration: 2038-04-11
Also published as: WO2019029179A1; CA3071470C; ES2954378T3; RU2734194C1; EP3650412A1; AU2018312662B2; AU2018312662A1; EP3650412C0; US11479495B2; CN107382045B; KR20200035424A; US20210147278A1; EP3650412B1; CN107382045A; EP3650412A4; CA3071470A1; KR102354154B1; JP6905143B2

Abstract

【解決手段】ガラス板強化プロセス用の実行機構の制御方法は、ガラス板を加熱炉に送り込んだ後、モニタリングユニットにより、加熱炉の加熱素子の消費エネルギーをリアルタイムにモニタリングし、制御ユニットに伝達して所定の閾値と比較することと、加熱炉の加熱素子の消費エネルギーが、所定の閾値以上である場合、制御ユニットにより指令を実行機構に出し、実行機構を動作させて対応する強化プロセス過程を完了させるように制御することとを有する。当該方法は、時間ベースの従来の制御方法と異なり、モニタリングユニットによって加熱炉の加熱素子の消費エネルギーをリアルタイムにモニタリングすることで、ガラス板の加熱過程をより科学的で、正確に制御することができ、それによりガラス板の出炉時点を正確に判断し、ガラス板に加熱温度の不足又は過焼結の現象が発生することを回避し、強化ガラスの完成品の品質を高める。

Description

本発明は、ガラスの製造プロセスに関し、特にガラス板強化プロセス用の実行機構の制御方法に関する。

ガラス板の強化処理プロセスにおいて、まず、ガラス板を軟化温度（例えば、６００℃〜７００℃）まで加熱し、続いて、急冷によって強化処理を完了する。ここで、ガラス板の加熱は、重要なプロセス制御過程であり、従来の技術において、一般的に加熱時間によってガラス板の加熱過程を制御し、即ちガラス板の厚さに時間係数をかけることにより、ガラス板の加熱時間を推算し、所定の加熱時間に達すると、ガラス板が出炉する。このような経験によるガラス板の加熱過程の制御方法には、以下の技術的欠陥が存在する。１、ガラス板の加熱温度を正確に制御しにくいので、ガラス板には、加熱温度の不足又は過焼結の現象が常に発生し、例えば、強化応力が基準に達しなかったり、ガラス板の平坦性が不合格となったりするように直接的にガラス板の強化品質に悪影響を与える。２、加熱時間が長過ぎると、一定のエネルギーを無駄にし、製造コストが上がる。３、操作員の経験及び能力に過度に依存するので、人件費を増加させるだけでなく、製品の歩留まりの向上及び品質の長期安定性に不利である。

ガラス板の強化処理プロセスにおいて、ガラス板が加熱炉内に軟化温度（例えば、６００℃〜７００℃）まで加熱されると、迅速に出炉して強化段階に移行し、送風機による送風によってガラス板を急冷して強化処理を完了する必要がある。ここで、ガラス板の急冷を実現するために、ガラス板が出炉する前に、送風機は、予め一定の回転数に達して十分な風圧を発生しなければならない。従来の技術において、一般的には、ガラス板の加熱過程における残りの加熱時間に応じて、一定の時間繰り上げて送風機を起動させ、又は送風機をアイドリング状態から作業状態へ転換させるように制御する方法が採用されるが、このような制御方法には以下の欠点がある。まず、ガラス板の加熱時間は、ガラス板の厚さに時間係数をかけることにより推算されるものであるので、このような経験に基づいて算出される加熱時間は非常に不正確であり、送風機の起動が早すぎるや遅すぎることに極めてなりやすい。起動が早すぎる場合、エネルギーを大量に無駄にし、製造コストが上がり、起動が遅すぎる場合、強化時に風圧が要求される数値に達せず、ガラス完成品の強化応力が足りないことになり、製品が直接的に廃棄処分される。次に、制御過程は操作員の経験及び能力に過度に依存するので、人件費を増加させるだけでなく、製品の歩留まりの向上及び品質の長期安定性に不利である。

本発明は、従来の技術において、加熱炉の各強化プロセス過程における動作に関して加熱炉の内部温度を時間ベースの推算方式の実行により決定及び直接的に検出することによって誤差が発生しやすいという問題を解決するために、ガラス板強化プロセス用の実行機構の制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記技術課題の不足を解決するために、以下の技術方案を採用する。
ガラス板を加熱炉に送り込んだ後、モニタリングユニットにより、加熱炉の加熱素子の消費エネルギーをリアルタイムにモニタリングし、制御ユニットに伝達して所定の閾値と比較し、加熱炉の加熱素子の消費エネルギーが所定の閾値以上である場合、制御ユニットにより指令を実行機構に出し、実行機構を動作させて対応する強化プロセス過程を完了させるように制御するガラス板強化プロセス用の実行機構の制御方法である。

前記制御ユニットはＰＬＣ又はＰＣである。

前記実行機構は、ガラス板の出炉動作を制御する駆動機構である。ガラス板を加熱炉に送り込んだ後、モニタリングユニットにより、加熱炉の加熱素子の消費エネルギーをリアルタイムにモニタリングし、制御ユニットに伝達して所定の閾値Ｑ_１と比較し、加熱炉の加熱素子の消費エネルギーが閾値Ｑ_１以上である場合、制御ユニットにより指令を駆動機構に出し、ガラス板を直接的に加熱炉から送り出し、又は時間遅延後にガラス板を加熱炉から送り出す。

前記閾値Ｑ_１＝Ｋ_１・ｑ_０であり、ｑ_０＝ｃｍΔｔであり、ただし、ｃはガラス板の比熱容量であり、ｍは加熱されるガラス板の総質量であり、Δｔはガラス板の入炉温度とガラス板の出炉温度との間の温度差であり、Ｋ_１は補正係数であり、その値は１＜Ｋ_１≦１．３の範囲である。

前記実行機構は、冷却送風機を運転させるように制御する制御機構である。ガラス板を加熱炉に送り込んだ後、モニタリングユニットにより、加熱炉の加熱素子の消費エネルギーをリアルタイムにモニタリングし、制御ユニットに伝達して所定の閾値Ｑ_２と比較し、加熱炉の加熱素子の消費エネルギーが閾値Ｑ_２以上である場合、制御ユニットにより指令を冷却送風機の制御機構に出し、冷却送風機の制御機構により冷却送風機を起動させ、又はアイドリング状態から作業状態へ転換させるように制御する。

前記閾値Ｑ_２＝Ｑ_１・Ｋ_２であり、Ｑ_１＝Ｋ_１・ｑ_０であり、ｑ_０＝ｃｍΔｔであり、ただし、ｃはガラス板の比熱容量であり、ｍは加熱されるガラス板の総質量であり、Δｔはガラス板の入炉温度とガラス板の出炉温度との間の温度差であり、Ｋ_１は補正係数であり、その値は１＜Ｋ≦１．３の範囲であり、Ｋ_２は、冷却送風機の予定より早い運転に対する補正係数であり、その値は０．５≦Ｋ_２≦１の範囲である。

前記エネルギーは、加熱炉の加熱素子の消費電気エネルギーであり、前記モニタリングユニットは、電気エネルギーメータ、電気エネルギーモジュール、又は電気エネルギーセンサである。

前記エネルギーは、加熱炉の加熱素子の消費電気エネルギーであり、前記モニタリングユニットは、パワーメータ、パウーモジュール又はパウーセンサである。モニタリングユニットによって加熱素子の瞬時パウーをリアルタイムにモニタリングし、瞬時パウーを時間について積分して加熱素子の消費電気エネルギーを得る。

前記エネルギーは、加熱炉の加熱素子の消費電気エネルギーであり、前記モニタリングユニットは、電圧計と電流計との組合せ、又は電圧モジュールと電流モジュールとの組合せ、又は電圧センサと電流センサとの組合せである。モニタリングユニットによって加熱素子の瞬時電圧及び瞬時電流をリアルタイムにモニタリングし、瞬時電圧と瞬時電流との乗積を時間について積分して加熱素子の消費電気エネルギーを得る。

前記エネルギーは、加熱炉の消費電気エネルギーであり、前記モニタリングユニットはＰＬＣであり、ＰＬＣによって瞬時にオンにされる加熱素子の数量をリアルタイムにモニタリングし、単一の加熱素子の定格パウーにより加熱炉全体の加熱素子の瞬時パウーを得て、瞬時パウーを時間について積分して加熱素子の消費電気エネルギーを得る。

前記エネルギーは、加熱炉の加熱素子の消費ガス化学エネルギーであり、前記モニタリングユニットはガスメータである。

前記閾値は、手動でマンマシンインタフェースにより前記制御ユニットに入力され、又は制御ユニットにより自動的に計算して得られる。

本発明の有益な効果は以下のとおりである。
第一に、本技術分野における時間ベースの従来の制御方法を突破し、ガラス板を加熱炉に送り込んだ後、モニタリングユニットによって加熱炉の加熱素子の消費エネルギーをリアルタイムにモニタリングすることによって、以下の利点を有する。１、ガラス板の加熱過程をより科学的で、正確に制御することができ、それによりガラス板の出炉時点を正確に判断し、ガラス板に加熱温度の不足又は過焼結の現象が発生することを回避し、強化ガラスの完成品の品質を高める。２、冷却送風機の起動又はアイドリング状態から作業状態への転換時点をより科学的で、正確に制御することができ、ガラス板が強化段階に移行した後に風圧が足りないことによる応力の不合格を回避するとともに、送風機の起動又はアイドリング状態から作業状態への転換が早すぎることによるエネルギーの無駄を回避する。

第二に、ガラス板の強化プロセスの制御過程は、操作員の経験や能力に依存しなくなることによって、人件費を低減させるだけでなく、設備を一層インテリジェント化し、より簡単で便利に操作することができ、製造プロセス及び製品の品質の安定化に有利である。

図１は、本発明に係る実施例１においてガラス板の出炉動作を制御する時の加熱素子の消費エネルギーの変化グラフである。図２は、本発明に係る実施例２において冷却送風機を運転させるように制御する時の加熱素子の消費エネルギーの変化グラフである。

以下に、図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明し、具体的な実施形態は以下のとおりである。
実施例１
図１に示すように、前記実行機構は、ガラス板の出炉動作を制御する駆動機構であり、本発明に係る加熱制御方法の制御過程は以下のとおりである。
まず、加熱されるガラス板の総質量を取得し、公式ｑ_０＝ｃｍΔｔにより、ガラス板の入炉時の温度から出炉温度までの加熱に必要なエネルギーｑ_０を算出した。ただし、ｃはガラス板の比熱容量であり、ｍは加熱されるガラス板の総質量であり、Δｔはガラス板の入炉温度とガラス板の出炉温度との間の温度差である。出炉温度とは、ガラス板の強化処理プロセスにおいて、ガラス板が加熱炉内で軟化するまで加熱され、出炉条件を満たす時に設定される温度を指す。通常、出炉温度の値は６５０℃〜７００℃の範囲であり、加熱されるガラス板の種類（例えば低放射被覆ガラス、透明ガラス）や厚さに応じて出炉温度を設定することができる。ガラス板の総質量の取得について、既存の重量測定装置によって直接的に測定してもよく、加熱されるガラス板の幅サイズ、厚さ及び密度によって算出してもよい。

次に、Ｑ_１＝Ｋ_１・ｑ_０から、ガラス板の出炉条件を満たす時の閾値Ｑ_１を計算した。ただし、Ｋ_１は補正係数であり、その値は１＜Ｋ_１≦１．３の範囲である。Ｋ_１の値は、加熱炉の保温特性、環境温度、電気エネルギー又はガスの利用率などの影響因子に関連することは説明されるべきである。実際の製造過程において、ある仕様の加熱炉に対して、上記影響因子に関連するＫ_１の値のデータベースを構築することによって、Ｋ_１の値をデータベースから自動的に抽出することができる。本実施例において、Ｋ_１＝１．２であった。閾値Ｑ_１を算出した後、操作員はマンマシンインタフェースによって当該閾値Ｑ_１を制御ユニットに入力した。当然ながら、制御ユニットはガラス板の総質量を自動的に取得し、データベースからＫ_１を抽出し、閾値Ｑ_１を自動的に算出することができる。

ガラス板が低温状態で加熱炉に送り込まれた後、熱量を吸収し始め、加熱素子の消費エネルギーが迅速に増加し、この時、モニタリングユニットにより、加熱炉の加熱素子の消費エネルギーをリアルタイムにモニタリングし、消費エネルギーを所定の閾値Ｑ_１と比較し、加熱炉の加熱素子の消費エネルギーが閾値Ｑ_１以上である場合、制御ユニットにより指令を駆動機構に出し、ガラス板を直接的に加熱炉から送り出し、又は時間遅延後にガラス板を加熱炉から送り出した。

本実施例に電気加熱炉が用いられる場合、前記エネルギーは、加熱炉の加熱素子の消費電気エネルギーであり、前記モニタリングユニットは、電気エネルギーメータ、電気エネルギーモジュール、又は電気エネルギーセンサであり、加熱素子の消費電気エネルギーを直接的に読み取ることができる。当然ながら、本実施例におけるモニタリングユニットは、パワーメータ、パウーモジュール又はパウーセンサであってもよく、モニタリングユニットによって加熱素子の瞬時パウーをリアルタイムにモニタリングし、瞬時パウーを時間について積分して加熱素子の消費電気エネルギーを得てもよい。また、本実施例におけるモニタリングユニットは、さらに電圧計と電流計との組合せ、又は電圧モジュールと電流モジュールとの組合せ、又は電圧センサと電流センサとの組合せであってもよく、モニタリングユニットによって加熱素子の瞬時電圧及び瞬時電流をリアルタイムにモニタリングし、瞬時電圧と瞬時電流との乗積を時間について積分して加熱素子の消費電気エネルギーを得てもよい。

本実施例にガス加熱炉が用いられる場合、前記エネルギーは、加熱炉の加熱素子の消費ガス化学エネルギーであり、モニタリングユニットはガスメータである。ガスの発熱量と消費ガス量との乗積は、即ち加熱素子の消費エネルギーである。

実施例２
図２に示すように、前記実行機構は、冷却送風機の制御機構であり、本発明に係る制御方法の制御過程は以下のとおりである。
まず、加熱されるガラス板の総質量を取得し、公式ｑ_０＝ｃｍΔｔにより、ガラス板の入炉時の温度から出炉温度までの加熱に必要なエネルギーｑ_０を算出した。ただし、ｃはガラス板の比熱容量であり、ｍは加熱されるガラス板の総質量であり、Δｔはガラス板の入炉温度とガラス板の出炉温度との間の温度差である。出炉温度とは、ガラス板の強化処理プロセスにおいて、ガラス板が加熱炉内で軟化するまで加熱され、出炉条件を満たす時に設定される温度を指す。通常、出炉温度の値は６５０℃〜７００℃の範囲であり、加熱されるガラス板の種類（例えば低放射被覆ガラス、透明ガラス）や厚さに応じて出炉温度を設定することができる。ガラス板の総質量の取得について、既存の重量測定装置によって直接的に測定してもよく、加熱されるガラス板の幅サイズ、厚さ及び密度によって算出してもよい。

次に、Ｑ_２＝Ｑ_１・Ｋ_２、Ｑ_１＝Ｋ_１・ｑ_０から、冷却送風機の運転条件を満たす時の閾値Ｑ_２を計算した。ただし、Ｋ_１は補正係数であり、その値は１＜Ｋ_１≦１．３の範囲である。Ｋ_１の値は、加熱炉の保温特性、環境温度、電気エネルギー又はガスの利用率などの影響因子に関連することは説明されるべきである。実際の製造過程において、ある仕様の加熱炉に対して、上記影響因子に関連するＫ_１の値のデータベースを構築することによって、Ｋ_１の値をデータベースから自動的に抽出することができる。Ｋ_２は、冷却送風機の予定より早い運転に対する補正係数であり、その値は０．５≦Ｋ_２≦１の範囲である。本実施例において、Ｋ_１＝１．２、Ｋ_１＝０．８であった。閾値Ｑ_２を算出した後、操作員はマンマシンインタフェースによって当該閾値Ｑ_２を制御ユニットに入力した。当然ながら、制御ユニットはガラス板の総質量を自動的に取得し、データベースからＫ_１を抽出し、閾値Ｑ_２を自動的に算出することができる。

ガラス板が低温状態で加熱炉に送り込まれた後、熱量を吸収し始め、加熱素子の消費エネルギーが迅速に増加し、この時、モニタリングユニットにより、加熱炉の加熱素子の消費エネルギーをリアルタイムにモニタリングし、消費エネルギーを所定の閾値Ｑ_２と比較し、加熱炉の加熱素子の消費エネルギーが閾値Ｑ_２以上である場合、制御ユニットにより指令を冷却送風機の制御機構に出し、冷却送風機の制御機構により冷却送風機を起動させ、又はアイドリング状態から作業状態へ転換させるように制御した。

本実施例に係る加熱炉の加熱素子は、電気加熱素子又はガス加熱素子であってもよく、モニタリングユニット及び加熱素子の消費エネルギーの計算過程は実施例１と同じであり、ここでは説明を省略する。

本発明に挙げられた技術方案及び実施形態は、本発明を制限するものではなく、本発明に挙げられた技術方案及び実施形態と等価、又は効果が同様な方案は、すべて本発明の保護範囲内に含まれる。

Claims

ガラス板を加熱炉に送り込んだ後、モニタリングユニットにより、加熱炉の加熱素子の消費エネルギーをリアルタイムにモニタリングし、制御ユニットに伝達して所定の閾値と比較し、加熱炉の加熱素子の消費エネルギーが所定の閾値以上である場合、制御ユニットにより指令を実行機構に出し、実行機構を動作させてガラス板を直接的に加熱炉から送り出し、又は時間遅延後にガラス板を加熱炉から送り出すように制御し、或いは冷却送風機の制御機構により冷却送風機を起動させ、又はアイドリング状態から作業状態へ転換させるように制御し、対応する強化プロセス過程を完了させるガラス板強化プロセス用の実行機構の制御方法であって、前記閾値は、ガラス板を直接的に加熱炉から送り出し、又は時間遅延後にガラス板を加熱炉から送り出すことに対応するエネルギー消費Ｑ_１、および冷却送風機の制御機構により冷却送風機を起動させ、又はアイドリング状態から作業状態へ転換させるように制御することに対応するエネルギー消費Ｑ_２のうちの少なくとも一つであることを特徴とするガラス板強化プロセス用の実行機構の制御方法。
前記実行機構は、ガラス板の出炉動作を制御する駆動機構であり、ガラス板を加熱炉に送り込んだ後、モニタリングユニットにより、加熱炉の加熱素子の消費エネルギーをリアルタイムにモニタリングし、制御ユニットに伝達して所定の閾値Ｑ_１と比較し、加熱炉の加熱素子の消費エネルギーが閾値Ｑ_１以上である場合、制御ユニットにより指令を駆動機構に出し、ガラス板を直接的に加熱炉から送り出し、又は時間遅延後にガラス板を加熱炉から送り出すことを特徴とする請求項１に記載のガラス板強化プロセス用の実行機構の制御方法。
前記閾値Ｑ_１＝Ｋ_１・ｑ_０であり、ｑ_０＝ｃｍΔｔであり、ただし、ｃはガラス板の比熱容量であり、ｍは加熱されるガラス板の総質量であり、Δｔはガラス板の入炉温度とガラス板の出炉温度との間の温度差であり、Ｋ_１は補正係数であり、その値は１＜Ｋ_１≦１．３の範囲であることを特徴とする請求項２に記載のガラス板強化プロセス用の実行機構の制御方法。
前記実行機構は、冷却送風機を運転させるように制御する制御機構であり、ガラス板を加熱炉に送り込んだ後、モニタリングユニットにより、加熱炉の加熱素子の消費エネルギーをリアルタイムにモニタリングし、制御ユニットに伝達して所定の閾値Ｑ_２と比較し、加熱炉の加熱素子の消費エネルギーが閾値Ｑ_２以上である場合、制御ユニットにより指令を冷却送風機の制御機構に出し、冷却送風機の制御機構により冷却送風機を起動させ、又はアイドリング状態から作業状態へ転換させるように制御することを特徴とする請求項１に記載のガラス板強化プロセス用の実行機構の制御方法。
前記閾値Ｑ_２＝Ｑ_１・Ｋ_２であり、Ｑ_１＝Ｋ_１・ｑ_０であり、ｑ_０＝ｃｍΔｔであり、ただし、ｃはガラス板の比熱容量であり、ｍは加熱されるガラス板の総質量であり、Δｔはガラス板の入炉温度とガラス板の出炉温度との間の温度差であり、Ｋ_１は補正係数であり、その値は１＜Ｋ_１≦１．３の範囲であり、Ｋ_２は、冷却送風機の予定より早い運転に対する補正係数であり、その値は０．５≦Ｋ_２≦１の範囲であることを特徴とする請求項４に記載のガラス板強化プロセス用の実行機構の制御方法。
前記エネルギーは、加熱炉の加熱素子の消費電気エネルギーであり、前記モニタリングユニットは、電気エネルギーメータ、電気エネルギーモジュール、又は電気エネルギーセンサであることを特徴とする請求項１、２又は４に記載のガラス板強化プロセス用の実行機構の制御方法。
前記エネルギーは、加熱炉の加熱素子の消費電気エネルギーであり、前記モニタリングユニットは、パワーメータ、パウーモジュール又はパウーセンサであり、モニタリングユニットによって加熱素子の瞬時パウーをリアルタイムにモニタリングし、瞬時パウーを時間について積分して加熱素子の消費電気エネルギーを得ることを特徴とする請求項１、２又は４に記載のガラス板強化プロセス用の実行機構の制御方法。
前記エネルギーは、加熱炉の加熱素子の消費電気エネルギーであり、前記モニタリングユニットは、電圧計と電流計との組合せ、又は電圧モジュールと電流モジュールとの組合せ、又は電圧センサと電流センサとの組合せであり、モニタリングユニットによって加熱素子の瞬時電圧及び瞬時電流をリアルタイムにモニタリングし、瞬時電圧と瞬時電流との乗積を時間について積分して加熱素子の消費電気エネルギーを得ることを特徴とする請求項１、２又は４に記載のガラス板強化プロセス用の実行機構の制御方法。
前記エネルギーは、加熱炉の消費電気エネルギーであり、前記モニタリングユニットはＰＬＣであり、ＰＬＣによって瞬時にオンにされる加熱素子の数量をリアルタイムにモニタリングし、単一の加熱素子の定格パウーにより加熱炉全体の加熱素子の瞬時パウーを得て、瞬時パウーを時間について積分して加熱素子の消費電気エネルギーを得ることを特徴とする請求項１、２又は４に記載のガラス板強化プロセス用の実行機構の制御方法。
前記エネルギーは、加熱炉の加熱素子の消費ガス化学エネルギーであり、前記モニタリングユニットはガスメータであることを特徴とする請求項１、２又は４に記載のガラス板強化プロセス用の実行機構の制御方法。
前記閾値は、手動でマンマシンインタフェースにより前記制御ユニットに入力され、又は制御ユニットにより自動的に計算して得られることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載のガラス板強化プロセス用の実行機構の制御方法。