一种控制短辊角速度的方法及系统与流程

本发明属于玻璃制造领域，涉及一种控制短辊角速度的方法及系统。

背景技术：

溢流下拉法制备玻璃利用短辊牵引、拉伸玻璃带，短辊前端具有圆柱状的包覆层，在牵引、拉伸玻璃带的过程中，包覆层和玻璃接触，由于两者之间的摩擦，包覆层会逐渐损耗，包覆层的外径产生会变化。短辊牵引、拉伸玻璃带时短辊成对应用，分为固定辊和浮动辊，两辊相向旋转，为得到品质较好的玻璃，两辊同玻璃带接触的部位要求有相同的线速度，由于固定辊和浮动辊的功能不同，两辊的包覆层外径变化也不尽相同，会造成两辊同玻璃带接触部位的线速度差异，对玻璃品质造成影响。除此之外，由于短辊在牵引、拉伸玻璃带时，会设置从上到下多组固定辊和浮动辊，上组和下组辊子的起始位置相同，辊子包覆层也会因磨损而外径不同，在玻璃带的制备中会针对玻璃带产生不利的下拉力或上推力，同样会对玻璃品质造成影响。所以需要控制短辊转动速度，进而使固定辊和浮动辊同玻璃带接触的部分具有相同的线速度。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种控制短辊角速度的方法及系统，能够实时控制辊子的角速度，从而保证辊子间的线速度相同，保证玻璃的品质。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种控制短辊角速度的方法，包括以下步骤；

步骤一，检测固定辊的起始半径r1和浮动辊的起始半径r2；

步骤二，玻璃带拉伸过程中，检测玻璃带的偏移量d1，和浮动辊的偏移量d2；玻璃带的偏移量d1为固定辊的磨损量，浮动辊的偏移量d2与玻璃带的偏移量d1的差值为浮动辊的磨损量；

步骤三，计算固定辊磨损后的半径为r1-d1，浮动辊磨损后的半径为r2-；

步骤四，根据公式ω＝v/r，计算出目标角速度值ω；

其中v为辊子需要的线速度；r为辊子的半径，即固定辊或浮动辊磨损后的半径；

步骤五，将固定辊或浮动辊的角速度调整到步骤四中计算得到的目标角速度值ω。

优选的，当浮动辊的偏移量d2与玻璃带的偏移量d1差值大于第一阈值时，和/或玻璃带的偏移量d2大于第二阈值时，对辊子的角速度ω进行控制调整。

优选的，当玻璃带的偏移量d1超过设定阈值时，待固定辊或浮动辊的角速度调整完成后，将固定辊向浮动辊方向水平移动，移动距离为玻璃带的偏移量d1。

优选的，调整辊子角速度的改变时，控制与辊子连接的电机转速。

一种控制短辊角速度的系统，包括玻璃带位置检测传感器、浮动辊传感器、浮动辊控制器和固定辊控制器；

玻璃带位置检测传感器与玻璃带表面垂直，用于测量玻璃带的偏移量；浮动辊传感器固定在浮动辊底座上，浮动辊传感器用于检测浮动辊底座的水平移动距离；

固定辊控制器连接固定辊的电机输入端，固定辊控制器的输入端连接玻璃带位置检测传感器；固定辊控制器用于计算固定辊需要调整的目标角速度值，并控制固定辊的电机，将固定辊的角速度调整到目标角速度值；

浮动辊控制器连接浮动辊的电机输入端，浮动辊传感器的输入端连接玻璃带位置检测传感器和浮动辊传感器的输出端；浮动辊控制器用于计算浮动辊需要调整的目标角速度值，并控制浮动辊的电机，将浮动辊的角速度调整到目标角速度值。

优选的，固定辊底座上固定有固定辊传感器，固定辊传感器用于检测固定辊底座的水平移动距离。

进一步，固定辊传感器和浮动辊传感器均采用位移传感器，玻璃带位置检测传感器采用非接触式位移传感器。

优选的，玻璃带位置检测传感器设置在固定辊或浮动辊上方小于20mm距离内。

优选的，浮动辊控制器和固定辊控制器均采用plc。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了控制辊子角速度的方法，检测玻璃带的偏移量和浮动辊的偏移量，得到辊子磨损后的半径，通过线速度、角速度和半径关系的公式，已知辊子磨损后的半径和需要的线速度，求得改变后角速度，进而对辊子的角速度进行控制，能够实时控制辊子的角速度，从而保证固定辊和浮动辊的线速度相同。

进一步，待固定辊和浮动辊的角速度调整完成后，水平移动固定辊，修正玻璃带的偏移量。

本发明公开了控制辊子角速度的系统，通过设置传感器，得到玻璃带的偏移量、固定辊的水平移动距离和浮动辊的水平移动距离，通过控制器内存储好的程序进行计算，得到固定辊和浮动辊需要达到的角速度值，使用控制器对固定辊和浮动辊电机转速进行控制，从而使固定辊和浮动辊的线速度相同。

附图说明

图1是玻璃成形工序的结构示意图；

图2是辊子夹持玻璃示意图；

图3是辊子的水平运动示意图；

图4a是辊子在起始位置夹持玻璃的状态；

图4b是辊子磨损后夹持玻璃的状态；

图4c是玻璃带位置校正后示意图；

图4d是上下两对短辊线速度不同产生缺陷的示意图；

图5是一对辊子的结构示意图。

其中：1-玻璃带；2-固定辊；3-浮动辊；4-玻璃带位置检测传感器；5-固定辊传感器；6-浮动辊传感器；7-浮动辊控制器；8-进料管；9-溢流成形空腔；10-短辊牵引组件；11-随动切割机；12-槽；13-溢流容器；14-拉边轮；15-玻璃片；16-第一拐臂；17-顶杆；18-第一配重；19-连接杆；20-固定辊底座；21-浮动辊底座；22-第二拐臂；23-第二配重；24-固定辊控制器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，显示了包含多对短辊的玻璃制造系统中的成形工序，更具体的，所述成形工序可包括进料管8、溢流成形空腔9、短辊牵引组件10，随动切割机11。熔融和澄清后的玻璃液通过进料管8流入溢流成形空腔9内溢流容器13的槽12中，然后从溢流容器13的两个侧面溢流并沿着侧面向下流动，在溢流容器13的底部熔合在一起，拉边轮14、短辊牵引组件10将熔融玻璃向下形成玻璃带1，玻璃带1和底部的铅垂线重合，然后随动切割机11在玻璃带1上划线，将玻璃带1切割为玻璃片15。

如图1所示，短辊牵引组件10包含多组短辊、浮动辊控制器7和固定辊控制器24，所述的短辊沿着玻璃带1边缘夹持，牵引玻璃带1向下，所述控制器7控制各个短辊的角速度，即辊子和玻璃带1接触部分的线速度。

固定辊控制器24两个控制器7输出端分别连接固定辊2的电机输入端，固定辊控制器24的输入端连接玻璃带位置检测传感器4；固定辊控制器24用于计算固定辊2需要调整的目标角速度值，并控制固定辊2的电机，将固定辊2的角速度调整到目标角速度值；

浮动辊控制器7连接浮动辊3的电机输入端，浮动辊传感器6的输入端连接玻璃带位置检测传感器4和浮动辊传感器6的输出端；浮动辊控制器7用于计算浮动辊3需要调整的目标角速度值，并控制浮动辊3的电机，将浮动辊3的角速度调整到目标角速度值。

如图2和图3所示，每对短辊包含一个固定辊2和一个浮动辊3，固定辊2和浮动辊3相互平行，固定辊2和浮动辊3相向旋转，两者的起始外径、起始角速度，夹持拉伸穿过二者之间的玻璃带1，固定辊2和浮动辊3同玻璃带1接触部位有相同的起始线速度，在起始夹持拉伸玻璃带1时，固定辊2和浮动辊3之间设置有预定的间距，固定辊2有起始固定位置p0，浮动辊3有起始浮动位置p1，使得浮动辊3对玻璃带1施加一定的力，玻璃带1有起始位置p2。

如图3所示，固定辊2和浮动辊3都可以通过底座带动而水平运动，达到夹持玻璃的目的，开始工作时固定辊2和浮动辊3处于起始固定位置p0和起始浮动位置p1，固定辊2和浮动辊3的起始位置是根据同溢流容器13的底部铅垂线重合的玻璃带1决定的，即固定辊2和浮动辊3的中线与玻璃带1的中心重合。固定辊2通过第一拐臂16、顶杆17以及第一配重18固定位置，具体的，拐臂连接固定辊底座20，拐角处铰接，能够转动，第一连接臂一端与第一拐臂16铰接，另一端与固定辊底座20铰接，在第一拐臂16转动时可以带动固定辊底座20水平运动，即固定辊2水平运动，第一配重18在第一拐臂16端部施压，顶杆17支撑第一拐臂16、阻止第一拐臂16由于自身重量以及第一配重18的施压产生的转动，顶杆17的高度可以调节，由此可限制第一拐臂16的转动角度，进而限制固定辊2的位置。

同样如图3所示，浮动辊3由于没有顶杆17的限制，在浮动辊3夹持玻璃带1后，浮动辊3可以随着玻璃带1的厚度等因素的影响水平浮动，浮动辊3施加给玻璃带1的力，可以改变第二配重23在第二拐臂22上的位置进行管控。

如图4a-4b所示，固定辊2和浮动辊3在起始位置夹持玻璃带1的状态；随着固定辊2和浮动辊3的使用，固定辊2的辊径和浮动辊3的辊径由于与玻璃带1的接触而磨损变小，因固定辊2的位置不动，故玻璃带1会在浮动辊3的施压下偏离起始位置p3而偏向固定辊2，呈现图4b的状态。辊径变小且两个辊子的变化量并不完全相同，固定辊2和浮动辊3的初始角速度相同，周知的，v＝ωr，在图4b中同玻璃带1接触部分的线速度相较于图4a已经发生变化，当辊径的变化超出一定的范围就会对玻璃造成缺陷，此时需要修正辊子的角速度使线速度达到起始线速度。

从图4b可以看出，玻璃带1的第二位置相较于起始位置p2偏移了d1，浮动辊3的第二位置相较于起始位置p1偏移了d2，玻璃带1在此处的偏移是因为固定辊2的磨损而产生，故固定辊2的磨损量等于玻璃带1的偏移量d1。浮动辊3的偏移是固定辊2磨损和浮动辊3磨损共同造成，浮动辊3的磨损量等于浮动辊3的偏移量减去玻璃带1的偏移量d1。玻璃带1位置变化的监测点对固定辊2和浮动辊3的磨损量取值有直接关系，如图2所示，玻璃带1位置检测装置在玻璃上的监测点在高度方向靠近固定辊2或浮动辊3圆周上方，小于20mm较佳，且位于辊子夹持玻璃带1的宽度区域，过大的范围会导致检测结果与玻璃实际的移动量偏差较大，减弱整个方案的效果。玻璃带1位置检测装置在玻璃上的监测点在水平方向的位置要在辊子夹持玻璃的范围内。检测装置可以测量不同辊子上方的玻璃带1位置，以应对不同辊子的需求。玻璃带1位置检测装置是采用非接触式位移测量。

图4d所示，上、下两对短辊由于辊子使用时间、磨损量不同，辊径存在差异，下部的辊径小，上部辊径大，如果角速度相同，下部辊子的线速度小于上部辊子的线速度，玻璃带1在两对辊子之间出现图4d显示的状态，无法满足玻璃带1的翘曲和应力要求，同样需要前文所述的短辊转动速度控制方案，使上、下部的短辊线速度保持一致。

图5中右侧部分显示了浮动辊3的偏移量d2的测量方法，辊子同底座是通过轴承装配为一体的，浮动辊传感器6固定在短辊牵引组件的支撑架上，浮动辊传感器6检测浮动辊3的底座的位移量，即浮动辊3的偏移量。图5左侧部分显示的是固定辊2平移量的测量，同浮动辊3所用方法。在工作时固定辊2位置不动，当玻璃带1的偏移量d1过大，即固定辊2磨损量过大时，需要平移固定辊2抵消磨损量引起的玻璃带1位置偏移，如图4c位置。固定辊2的平移距离就由固定辊传感器5监控，固定辊传感器5固定在短辊牵引组件的支撑架上。固定辊2的水平位移可参照图3，调整顶杆17的高度，使拐臂旋转而带动底座和固定辊2水平移动。固定辊传感器5和浮动辊传感器6可采用位移传感器。

短辊转动速度控制方案的流程，玻璃带1位置检测装置监控因固定辊2磨损后玻璃带1的偏移量d1，浮动辊传感器6监控因固定辊2和浮动辊3磨损后浮动辊3的偏移量d2，控制器7接收以上两个信号，当浮动辊3的偏移量d2与玻璃带1的偏移量d1差值大于第一阈值时，和/或玻璃带1的偏移量d1大于第二阈值时，通过浮动辊控制器7和固定辊控制器24，分别计算浮动辊3和固定辊2各自的磨损量，换算为辊子半径的变化量，固定辊2磨损量为d1，浮动辊3磨损量为d2-d1。

根据公式v＝ωr或ω＝v/r。

v、ω、r分别为辊子的起始线速度、起始角速度和起始半径，当固定辊2和浮动辊3磨损后，它们的半径就变成了r-d1和r-(d2-d1)，在应用中辊子的线速度v值需要保持不变，当r变化后，根据公式ω＝v/r，角速度ω就需要相应调整以保证v值。

浮动辊控制器7和固定辊控制器24均采用plc，浮动辊控制器7和固定辊控制器24输出端分别连接固定辊2和浮动辊3的电机输入端；每个控制器7的输入端均连接玻璃带位置检测传感器4和浮动辊传感器6的输出端；控制器7调整辊子角速度的改变时，控制与辊子连接的电机转速。

浮动辊控制器7和固定辊控制器24根据辊子半径的变化量控制浮动辊3和固定辊2的角速度，将固定辊2和浮动辊3的线速度控制在起始线速度。同时玻璃带1的偏移量d1超过第二阈值时，待固定辊2或浮动辊3的角速度调整完成后，固定辊控制器24会发出玻璃带1位置修正的信号，将固定辊2向浮动辊3方向水平移动，移动距离为玻璃带1的偏移量d1，修正玻璃带1的位置。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。