上海步科自動化股份有限公司

一、概述

    玻璃是以石英砂、純堿、石灰石等無機氧化物為主要原料，與某些輔助性原料經高溫熔融，成型后經過冷卻而成的固體。與陶瓷不同的是，它是無定形非結晶體的均質同向性材料。玻璃是現代室內裝飾的主要材料之一。隨著現代建筑發展的需要和玻璃制作技術上的飛躍進步，玻璃正在向多品種多功能方面發展。例如，其制品由過去單純作為采光和裝飾功能，逐漸向著控制光線、調節熱量、節約能源、控制噪音、降低建筑自重、改善建筑環境、提高建筑藝術等多種功能發展，具有高度裝飾性和多種適用性的玻璃新品種不斷出現，為室內裝飾裝修提供了更大的選擇性。

玻璃的品種很多，通常按照化學組成、制品結構與性能來分類。按玻璃的化學可分為鈉玻璃、鉀玻璃、鉛玻璃、鋁鎂玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃、石英玻璃等

　　制造玻璃的原料包括主要原料和輔助原料。前者指引入玻璃的形成網絡結構的氧化物、中間體氧化物和網絡外氧化物等原料；后者可以加速玻璃熔制，或使其獲得某種必要的性質。 

    主要原料一般分為：酸性氧化物原料:、堿金屬氧化物原料、堿土金屬氧化物原料等，此外，碎玻璃也是一種主要原料，常稱為熟料，能夠在較低的溫度下熔融，有助于玻璃配合料的溶化。輔助原料一般包括澄清劑、著色劑、脫色劑、乳濁劑、助熔劑等。 玻璃的生產過程主要包括配合料制備、熔制、成型、退火和后加工等步驟。

二、玻璃后加工設備組成及功能簡介

    玻璃經成型和退火后，還需進行各種加工，制成制品。玻璃的后加工分為冷加工、熱加工和化學處理3大類。冷加工包括研磨拋光、切割、磨邊、倒角、噴砂、鉆孔、清洗及烘干。熱加工包括燒口、火拋光、火切割、火鉆孔、真空成型等，此外還包括燒釉等裝飾，以及通過熱處理,使玻璃微晶化、燒結，產生結構的轉變。化學處理包括化學蝕刻、化學拋光、玻璃表面涂膜、離子交換等。

    玻璃倒角是后加工的一部分，是將磨好邊的玻璃的角進行倒角，玻璃倒角是為了：一、安全需要，不能劃傷人了，二、為了美觀，倒角后的玻璃整齊光滑，三、為了尺寸更加精確。倒角一般采用圓盤磨輪的方式進行倒磨，根據玻璃的厚度及材質的不同，選擇不同形狀、不同大小及不同材質的磨輪，一般0.7mm以上的玻璃采取金剛砂磨輪，0.7mm以下的玻璃一般采用樹脂磨輪。要求倒角時傳送玻璃的速度最大12米/分，倒角時傳送玻璃的主傳動電機不停止，采用連續傳送的方式。

三、玻璃倒角介紹

    倒角也稱倒棱，用厚玻璃板制鏡或制作高級門窗、建筑、飛機玻璃等，將邊部磨成45°~60°的斜面，增進美觀，提高強度。通常用磨盤加磨料和水用金剛砂輪、樹脂砂輪及其他材質的磨輪進行研磨。倒角可以分為倒安全角，圓角，識別角。

玻璃倒角可分為玻璃靜止狀態倒角以及玻璃行進狀態倒角。目前行業中的CNC數控加工中心融磨邊以及倒角于一體，這類系統的優點在于玻璃磨邊倒角精度高，但是不能滿足現代工業流水線高產量的要求。另一種模式則為運動中倒角，目前行業內還未有生產商能夠將運動中倒角做到完全一致，倒角結果都會有不通程度的偏差。為了達到倒角的一致，通常在流水線生產加工完成后由人工對未達標的倒角做出再處理，這從很大程度上降低了流水線作業的應有的生產效率。

    目前行業主流的行進狀態倒角模式一般有兩種控制模式：

    第一種是汽缸控制模式。該模式運動軸的進退由汽缸控制，相較于伺服而言沖擊力太大。由于受壓縮空氣的氣壓大小限制，力度難控制，這就容易導致玻璃崩角，尤其是在壓付玻璃的輸送帶沒有壓緊的情況下，過大的沖擊力容易將玻璃撞歪，導致倒角太大或者太小，批次倒角不穩定等現象的產生，從而降低了玻璃成品率，導致玻璃生產商利潤流失，但是汽缸控制模式結構簡單，成本低廉，而且該模式經過多年的不斷改進，已經較為成熟穩定，能夠滿足一般低端客戶的需求。

    第二種是伺服系統控制模式。該模式采用精密絲桿傳動的X-Y平臺控制倒角磨輪運動，磨輪在X-Y平臺的帶動下，在玻璃行進中倒角。X方向伺服跟隨玻璃傳動的速度并保持線速度一致，當檢測到速度完全一致時啟動Y方向伺服驅動磨輪開始倒角，根據對玻璃倒角需求的不同，X-Y方向伺服在倒角時需要做插補運動。采用伺服控制模式相對于汽缸控制模式有很大的優勢。首先X方向做跟隨的伺服能與主傳送伺服做到速度完全一致，從而在倒角時能準確的控制倒角大小；其次當X方向伺服與主傳動伺服完全一致時，通過伺服控制技術可以靈活控制X-Y伺服做插補運動，從而能倒出不同形狀的倒角；再次可以控制Y方向伺服的加速度及倒角速度，從而控制磨輪的磨削速度，這樣可以避免撞擊力過大而導致玻璃崩角或者撞歪，提高玻璃成品率，同時大大的提高倒角精度。伺服控制系統相較于汽缸控制系統，成本較高，一般應用于中高端機型。

四、玻璃倒角的實現

$4.1 玻璃倒角系統硬件配置

    本文引用一個具體的實例配置來介紹一下ITO玻璃倒角系統及倒角的實現過程。玻璃傳動的主電機選用Kinco 2.5KW帶RS485通訊的智能伺服，倒角的X-Y平臺分別選用Kinco 750W及400W帶RS485通訊的智能伺服，伺服的參數通過eView觸摸屏設置，硬件部分的配置如下表所示：

倒角系統硬件配置表

$4.2 輔助輸入輸出設備配置

     玻璃倒角系統還需要外圍的輔助設備來輔助控制，在倒角系統的前面需要安裝兩個高精度檢測傳感器，檢測主傳動輸送帶上是否有玻璃，磨玻璃時需用到水，濕氣較重，傳感器需要防水，避免誤動作或頻繁損壞。倒角系統X-Y平臺的伺服電機需要4個原點開關，用以設備啟動時找尋原點，做定位只用；其次還需要8個限位開關，防止伺服電機在高速運行的過程中產生意外撞壞高精度絲桿及倒角磨輪，起安全保護作用，原點開關和限位開關均需要防水，避免因進水造成誤動作或損壞。

$4.3 玻璃倒角工藝要求

    ITO倒角技術參數要求

    玻璃尺寸：Min：150*100mm

    Max：1000*600mm

    玻璃厚度： 0.4-4mm

    玻璃進給速度：1-12米/分鐘

    X軸絲桿導程：5mm

    X軸絲桿行程：640mm

    Y軸絲桿導程：5mm

    Y軸絲桿行程：110mm

    邊角質量：

   磨邊方式：厚度為2.0mm或以上產品的磨邊方式為直邊，其余為圓邊。

                                使用可以測量到0.01mm的游標卡尺.

    垂直度要求：（A/H）≤0.150/355（mm）

    使用直角度量測儀測量玻璃短邊的斜坡度。

$4.4 玻璃倒角工藝實現

如下圖所示，雙頭倒角機需要在玻璃傳動的過程中，對玻璃的頭角及尾角進行倒角，由玻璃檢測傳感器檢測玻璃，當檢測有玻璃通過時，X方向伺服開始計算長度，當達到設定倒角長度時啟動X軸伺服開始做跟隨，X軸伺服傳動的線速度與主傳動線速度完全保持一致，此時啟動Y軸伺服帶動磨輪倒角，倒角時需要保持磨輪的外邊緣始終與倒角線相切，當X-Y倒角長度一樣時，切線方向與X軸方向成45°角。當頭角倒角完成，X-Y伺服快速回到原點位置，等待尾角倒角，當檢測玻璃傳感器檢測到尾角到來時，啟動X軸伺服開始做跟隨，X軸伺服傳動的線速度與主傳動線速度完全保持一致，此時啟動Y軸伺服帶動磨輪倒角，倒角時需要保持磨輪的外邊緣始終與倒角線相切。需要注意的是，頭角倒角和尾角倒角分別用磨輪的右輪和左輪，設置的參數需要區分。

幾個因素決定玻璃倒角的精度：一、X軸的啟動位置，X軸的啟動位置指的是玻璃檢測開關檢測到有玻璃到Y軸開始倒角時的位置，玻璃檢測開關的精度要高；二、原點開關的精度，每次斷電后回原點的位置都需要一樣；三、磨輪的磨損，在倒角過程中，磨輪會有磨損，所以需要根據實際情況修正X-Y倒角參數。

$4.5 倒角系統硬件連接圖

在本系統中，X軸需要跟隨主軸，所以需要將主軸的編碼器輸出信號接入X軸編碼器輸入信號；同時Y軸需要跟隨X軸，X軸編碼器輸出信號需要接入Y軸編碼器輸入信號。由上圖可見，在本系統中應用到Kinco伺服的編碼器輸入輸出功能及跟隨功能；同時，應用到智能伺服的編程功能等。

五、總結

    隨著玻璃的發展，玻璃在各行各業得到廣泛應用。如汽車、火車、航空設備、船舶的門窗風擋玻璃、建筑物的門窗玻璃、豪華家居、制鏡玻璃以及玻璃深加工原片等。隨著玻璃制造工藝的快速發展，人們對玻璃質量的要求也越來越高，這就對工業制造設備提出了新的要求，只有更精密、更高速的設備才能滿足人們對高質量的玻璃的需求。

Kinco，作為自動產品供應商中的佼佼者，在為玻璃制造行業提供大量高精密的自動化產品的同時，也在為玻璃設備制造商提供諸如玻璃倒角控制系統之類的解決方案，珠聯璧合，贏得了設備制造商的諸多好評。