一种玻璃基板成型状态监控装置的制作方法

本实用新型涉及一种监控装置，具体地，涉及一种玻璃基板成型状态监控装置。

背景技术：

用于液晶显示器的玻璃基板具有高耐热性，高透明度，低吸湿性，高平坦度，良好的耐溶性，耐刮，耐强酸，耐强碱等特性。玻璃的厚度一般在0.3mm-1.4mm之间，具有优良的几何特性和光学指标。液晶显示器对玻璃基板的厚度要求非常严格，玻璃基板厚度的精确性直接影响到显示器的电场分布的一致性和像素分辨能力。

目前，生产液晶玻璃基板的几种成熟工艺中，以溢流下拉法最为流行，溢流下拉法依靠一对牵引辊的夹持并相对转动对玻璃基板表面形成压力及向下的牵引力，从而将玻璃板定形、向下牵引成型，牵引辊的转动速度决定了玻璃基板的成型厚度。

为了实现对玻璃基板厚度的精确控制，需要对玻璃基板在成型过程中的拉引状态进行监测，现有的拉引状态监测系统主要通过将成型后的玻璃基板进行横切，纵切，取样，送质检部门进行玻璃厚度离线测量，将测量结果上传至查询系统，操作人员通过查询系统查询结果，并执行相应的牵引辊转速调整来控制玻璃基板的厚度，这样的操作程序持续时间过长，不能及时反馈玻璃基板成型过程中的厚度，且只能测量某个时间点的玻璃基板状态，不能反映各个时间点的连续变化过程，不利于玻璃基板的成型工序的控制。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种玻璃基板成型状态监控装置，用来对玻璃基板成型过程中的厚度变化进行实时监控，及时发现问题，以确保玻璃基板的成型工序稳定受控，提高玻璃基板的成型品质。

为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：一种玻璃基板成型状态监控装置，其用于对夹持于退火设备的浮动牵引辊和固定牵引辊之间的玻璃基板的成型状态监控，所述玻璃基板成型状态监控装置包括用于检测所述浮动牵引辊的浮动位移的位移检测装置、用于接收所述位移检测装置的检测结果并控制显示装置显示该检测结果的控制系统。

优选地，所述浮动牵引辊通过与固定轴铰接的浮动拐臂与所述退火设备外的配重块连接。

优选地，所述位移检测装置用于检测所述配重块的浮动位移，并将检测结果输出至所述控制系统。

优选地，所述位移检测装置为LVDT位移传感器，所述LVDT位移传感器固定于安装在所述退火设备外壁上的固定支架上。

优选地，所述固定支架的一端设有长条形开口，所述退火设备外壁上设有与所述长条形开口的开口宽度相匹配的螺孔，所述固定支架通过贯穿所述长条形开口并拧紧于所述螺孔内的螺钉固定在所述退火设备外壁上；所述固定支架的另一端用于固定位于所述配重块正下方的所述LVDT位移传感器。

优选地，所述LVDT位移传感器包括传感器本体和连接所述传感器本体的伸缩探头，所述传感器本体与所述固定支架固定，所述伸缩探头支撑于所述配重块的底部。

优选地，所述传感器本体通过固定板与所述固定支架固定，所述固定板两端分别设有通孔，所述固定支架上设有与所述通孔相对应的安装孔，所述传感器本体安装在所述固定板与所述固定支架之间，并通过贯穿所述通孔和所述安装孔的连接件与所述固定支架固定。

优选地，所述浮动牵引辊位于初始位置时，所述伸缩探头的伸缩量为其最大伸缩量的一半，所述伸缩探头支撑于所述配重块的底部中心。

优选地，所述固定牵引辊通过固定拐臂与所述退火设备外的配重件连接。

本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：

本实用新型提供的玻璃基板成型状态监控装置具有位移检测装置、控制系统和显示装置，所述位移检测装置可以实时检测浮动牵引辊的浮动位移量，该浮动位移量的变化反映了玻璃基板状态的变化，所述控制系统能够实时读取所述位移检测装置的检测结果，并控制所述显示装置以曲线形式显示所述检测结果并存储所述检测结果，因此，本实用新型提供的玻璃基板成型状态监控装置能够实现玻璃基板拉引成型状态的在线监控，以及玻璃基板的厚度追溯查询，可为玻璃基板成型状态的调整和控制提供可靠依据，从而极大提高了玻璃基板成型品质的控制能力。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是浮动牵引辊处于初始位置时的玻璃基板成型状态监控装置的结构示意图；

图2是浮动牵引辊浮动至某一位置时的玻璃基板成型状态监控装置的结构示意图。

附图标记说明

1-浮动牵引辊；2-固定牵引辊；3-玻璃基板；4-退火设备；5-固定轴；6-浮动拐臂；7-配重块；8-伸缩探头；9-连接件；10-固定板；11-传感器本体；12-固定支架；13-螺钉；14-长条形开口；15-顶丝；16-固定拐臂；17-配重件。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指玻璃基板成型状态监控装置在正常使用状态下的方位关系，“内、外”是指退火设备4的内部和外部。

玻璃基板的制造方法主要具有熔解工序、澄清工序、均匀化工序、供给工序、成型工序、冷却工序以及切割工序。在熔解工序中，例如可以用火焰和电加热器对供给至熔解槽内的玻璃原料进行加热而使其熔解，由此获得熔融玻璃；该熔融玻璃可通过导管供给至澄清槽。澄清工序在澄清槽中进行，澄清槽内具有澄清剂，通过对澄清槽内的熔融玻璃进行加热，由此使得熔融玻璃中的氧或SO₂气泡由于澄清剂的氧化还原反应而成长并上浮至液面排出，或者使得气体成分被吸收到熔融玻璃种，从而使得气泡消失。经过澄清工序处理后的熔融玻璃可通过导管转移到搅拌槽内，均匀化工序在搅拌槽内进行，利用搅拌器在搅拌槽内搅拌熔融玻璃，从而使得玻璃成分均匀化。经过均匀化工序处理后的熔融玻璃，可在供给工序中通过导管转移至成型装置，成型装置包括进行成型工序的成型炉和进行冷却工序的退火设备4，例如退火炉，成型炉和退火炉由炉壁包围构成，炉壁例如可以由耐火砖、耐火隔热砖或者纤维类隔热材料等耐火物构成，成型装置通过溢流下拉法实现薄板玻璃的成型，在溢流下拉法中，成型炉设置在退火炉的竖直上方，成型炉内设有成型体，退火炉内设有浮动牵引辊1和固定牵引辊2，浮动牵引辊1和固定牵引辊2一般情况下轴线平行，熔融玻璃流动至形成体内，在形成体内形成薄板玻璃，该薄板玻璃竖直向下流动，夹持于浮动牵引辊1和固定牵引辊2之间，事实上，薄板玻璃竖直向下的流动是由转向相反的浮动牵引辊1和固定牵引辊2向下拉引所至，例如在下图1中，浮动牵引辊1顺时针转动，而固定牵引辊2逆时针转动，通过浮动牵引辊1和固定牵引辊2夹持薄板玻璃向下拉引，而使得薄板玻璃竖直向下流动，浮动牵引辊1和固定牵引辊2的转速决定了薄板玻璃的厚度，具体地，浮动牵引辊1和固定牵引辊2转动的速度越快时，成型体内形成的薄板玻璃的厚度越薄，反之，成型体内形成的薄板玻璃的厚度越厚。薄板玻璃在退火设备4内冷却后，竖直向下运送至切割装置。切割工序中，在切割装置内将薄板玻璃切割为预定的尺寸，从而获得板状的玻璃基板3。

正如前文所述，玻璃基板3在成型过程中，其厚度随着浮动牵引辊1和固定牵引辊2转动速度的变化而变化，如图1和图2所示，当玻璃基板3的厚度变大时，玻璃基板3会挤压推动浮动牵引辊1以退避的方向(远离玻璃基板3的方向)移动，以允许变厚的玻璃基板3通过，从而防止浮动牵引辊1和固定牵引辊2对玻璃基板3施加的夹持力度过大而导致玻璃基板3破碎。

为了实现对玻璃基板3厚度的精确控制，请参阅图1-图2，本实用新型实施例提供一种玻璃基板3成型状态监控装置，用于监控夹持于浮动牵引辊1和固定牵引辊2之间的玻璃基板3的成型状态，所述玻璃基板3成型状态监控装置包括位移检测装置、控制系统和显示装置，控制系统分别信号连接位移检测装置和显示装置，位移检测装置用于检测浮动牵引辊1的浮动位移，控制系统用于接收位移检测装置的检测结果，同时控制显示装置显示该检测结果。

由于本实用新型实施例提供的玻璃基板3成型状态监控装置是通过位移检测装置来自动检测浮动牵引辊1的浮动位移，控制系统自动采集位移检测装置检测的浮动牵引辊1的浮动位移量，而显示装置在控制系统的控制下实时显示并存储浮动牵引辊1的浮动位移量，具体地，显示装置例如可以通过曲线的形式显示浮动牵引辊1的浮动位移量，如此，浮动牵引辊1在不同时刻的位置值就可以被连续的测量输出，并且可以在显示装置中进行记录和存储，通过显示装置显示的曲线，可以快速直观地获得浮动牵引辊1在不同时刻的位置值，而通过显示装置的查询功能还可以追溯浮动牵引辊1位置值的历史记录，由此，本实用新型实施例提供的上述技术方案可以实现浮动牵引辊1位置的在线监测，而浮动牵引辊1的位置变化直接反应了玻璃基板3的厚度变化，因此本实用新型实施例提供的上述技术方案可以实现玻璃基板3厚度的在线监控，而玻璃基板3厚度的在线监控可以为浮动牵引辊1和固定牵引辊2的转速调整提供可靠地控制依据，以更加精确地获得所需要厚度的玻璃基板3，从而极大提高成型工序中对玻璃基板3品质的控制能力。

本实用新型实施例提供的上述玻璃基板3成型状态监控装置中，所述控制系统例如可以为单片机，现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或可编程式逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)等、所述显示装置例如可以为上位机、人机交互界面或LCD显示屏等，所述位移检测装置的类型可以有多种，例如所述位移检测装置可以为位移传感器，所述位移检测装置只要能够实现浮动牵引辊1的浮动位移的检测即可，对于其结构和类型，本实用新型实施例在此不作限制。

所述浮动牵引辊1用于同固定牵引辊2配合而夹持玻璃基板3，浮动牵引辊1的辊轴和固定牵引辊2的辊轴均与驱动源连接(图中未示出)，在驱动源的驱动下向预定方向旋转(例如图1和图2中浮动牵引辊1顺时针方向旋转，而固定牵引辊2逆时针方向旋转)而向下拉引玻璃基板3。一般情况下，浮动牵引辊1和固定牵引辊2的材质为隔热材质，而辊轴的材质为金属材质。

上述浮动牵引辊1和固定牵引辊2在配置不恰当的情况下，会对玻璃基板3产生不恰当的应力，其结果是，在制造出的玻璃基板3上产生翘曲，更严重地，可能导致玻璃基板3破碎。为此，本实用新型实施例提供的玻璃基板3成型状态监控装置中，所述浮动牵引辊1通过浮动拐臂6与所述退火设备4外的配重块7连接，所述配重块7例如可以为砝码。所述浮动拐臂6与固定轴5铰接，从而所述浮动拐臂6可以绕着所述固定轴5转动，而通过所述配重块7的载荷，可以对所述浮动牵引辊1朝向玻璃基板3侧赋予预定的力，该力的大小可以通过调节所述配重块7的数量、重量或所述配重块7的安装位置来调节，具体地，当通过调节配重块7的位置来改变浮动牵引辊1对玻璃基板3施加的力的大小时，所述浮动拐臂6的外端端部可以设置具有一定长度的外螺纹，所述配重块7具有与所述外螺纹相匹配的内螺纹，如此，所述配重块7可以与所述浮动拐臂6螺纹连接，当需要改变所述配重块7的位置时，只需要调节所述配重块7的拧入量即可，操作较为便利。

基于上述同样的原理，所述固定牵引辊2可以通过固定拐臂16而与所述退火设备4外的配重件17连接，设置所述固定牵引辊2位置固定的目的是，将所述固定牵引辊2的位置高精度地定位于预定的适当位置，即用于垂直地拉出玻璃基板3的位置，以生产出具有所需要的平面度的玻璃基板3，防止由于所述浮动牵引辊1和固定牵引辊2的位置均不固定而导致的向下拉引玻璃基板3过程中，玻璃基板3的左右漂移，玻璃基板3左右漂移的直接结果是，在制造出来的玻璃基板3上产生翘曲。具体地，为了使所述固定拐臂16的位置固定，所述固定拐臂16可以由安装在固定架上的顶丝15支撑，所述固定架可以设置在退火设备4的外部，为了防止所述固定牵引辊2以所述顶丝15为支点，而绕所述顶丝15向下做圆弧运动，在所述固定拐臂16的外端安装有配重件17，所述配重件17例如可以为砝码，通过所述配重件17的载荷，可以对固定牵引辊2朝向玻璃基板3侧赋予预定的力，该力的大小可以通过调节所述配重件17的安装位置或数量进行调整，具体地，所述配重件17相对于固定拐臂16的位置调节可采用前文所述的配重块7相对于浮动拐臂6的位置调节方法；而为了防止所述固定牵引辊2在所述配重件17的载荷下，以所述顶丝15为支点而绕所述顶丝15向上做圆弧运动，可以在用于支撑所述固定牵引辊2的辊轴的壳体上安装卡定部件，该卡定部件与固定在预定位置的止动件抵接，以限制所述固定牵引辊2以所述顶丝15为支点而向上做圆弧运动，由于所述固定牵引辊2与所述固定拐臂16固定，因此，除了上述方法限制所述固定牵引辊2向上做圆弧运动外，还可以在所述顶丝15与所述固定牵引辊2之间的固定拐臂16上方设置用于限制所述固定拐臂16以所述顶丝15为支点而向上转动的止动部件，所述固定拐臂16的位置的固定是通过设置重量较大的配重件17，以及设置用于限制所述固定拐臂16向上运动的止动部件来实现的；当出现紧急情况而需要抽出浮动牵引辊1与固定牵引辊2之间的玻璃基板3时，则通过人工上抬所述配重件17，使得所述固定牵引辊2以所述顶丝15为支点而向下做圆弧运动，此时，所述浮动牵引辊1与所述固定牵引辊2之间的距离变大，如此，即可抽出玻璃基板3。

在所述配重块7的作用下，所述浮动牵引辊1的朝向所述玻璃基板3的一侧对所述玻璃基板3施加推力，而在所述配重件17的作用下，所述固定牵引辊2的朝向所述玻璃基板3的一侧对所述玻璃基板3施加推力，为了避免浮动牵引辊1的推力大于固定牵引辊2的推力，而使得固定牵引辊2朝着远离玻璃基板3的方向运动，所述配重块7的重量要小于所述配重件17的重量，以使得所述浮动牵引辊1对玻璃基板3施加的推力小于所述固定牵引辊2对玻璃基板3施加的推力，从而实现玻璃基板3的垂直向下的拉引。

当所述浮动牵引辊1通过浮动拐臂6而与退火设备4外的配重块7连接时，所述浮动牵引辊1的浮动位移量可以通过所述配重块7的浮动位移量来表示，在此情形下，所述位移检测装置可以通过检测所述配重块7的浮动位移量来检测所述浮动牵引辊1的浮动位移量，再将检测结果输出至控制系统。在所述玻璃基板3的厚度发生变化时，例如玻璃基板3的厚度变大时，请参照图2，所述玻璃基板3会挤压推动所述浮动牵引辊1朝着远离固定牵引辊2的方向运动，使所述浮动拐臂6绕着所述固定轴5顺时针转动，随着所述浮动拐臂6绕固定轴5顺时针转动，所述配重块7以该固定轴5上的一点为圆心，而绕该圆心做圆弧运动，一般情况下，由于所述玻璃基板3在成型过程中的厚度变化量较小，因此，当所述玻璃基板3的厚度发生变化时，所述配重块7随浮动拐臂6的转动而产生的浮动位移量也较小，此时，所述配重块7的圆弧运动的轨迹长度约等于配重块7浮动时(即以圆弧运动时)在竖直方向上的高度变化量。因此，所述位移检测装置可以通过检测所述配重块7在浮动过程中的高度变化量来检测其浮动位移量，需要说明的是，这里的高度变化量指的是图1和图2中配重块7在竖直方向的浮动位移量。

为了检测所述配重块7在浮动过程中的高度变化量，下面给出所述位移检测装置中的其中一种类型，当然，所述位移检测装置的类型并不限于此。

如图1和图2所示，所述位移检测装置采用LVDT位移传感器，所述退火设备4的外壁上安装有固定支架12，所述LVDT位移传感器固定于该固定支架12上，所述位移检测装置通过LVDT位移传感器来检测所述配重块7在浮动过程中的高度变化量。将所述固定支架12安装于退火设备4的外壁上可以使得所述LVDT位移传感器的位置与所述配重块7的位置相对固定，即当所述退火设备4发生位移时，所述配重块7与所述位移传感器同时发生相同的位移，而所述配重块7与所述位移传感器的相对位置并不发生变化，这与将固定支架12安装在其他设备上相比，可以克服LVDT位移传感器因其他设备移动而产生位移，导致LVDT位移传感器检测结果不准确的缺陷，或者因LVDT位移传感器与配重块7的位移变化不一致而导致的LVDT位移传感器的检测结果不准确的缺陷，使得所述位移传感器检测的数值更加准确可靠。

上述用于固定所述LVDT位移传感器的固定支架12的结构可以有多种，下面给出所述固定支架12的其中一种结构，当然，所述固定支架12的结构并不限于此。

如图1和图2所示，所述固定支架12的一端设有长条形开口14，所述退火设备4外壁上设有与所述长条形开口14的开口宽度相匹配的螺孔，所述固定支架12通过贯穿所述长条形开口14并拧紧于所述螺孔内的螺钉12固定在所述退火设备4外壁上；所述固定支架12的另一端用于固定位于所述配重块7正下方的所述LVDT位移传感器。在所述固定支架12的一端设置长条形开口14的目的是，可以在所述退火设备4的外壁上开设为数不多的螺孔，例如一个或两个螺孔，而在实际情况下，当需要调整配重块7相对于浮动拐臂6的位置时，只需要适应性地移动固定支架12，使得长条形开口14与所述螺孔相连通即可，即，该长条形开口14可以使得固定支架12适应于不同安装位置的配重块7，进一步使得LVDT位移传感器可以方便得测量不同安装位置的配重块7的浮动位移量。

具体实施时，所述固定支架12例如可以为Z字型，从而当所述固定支架12的一端固定在退火设备4的前方侧壁上时，其另一端可以位于退火设备4的左侧的配重块7的正下方。

所述LVDT位移传感器包括传感器本体11和连接所述传感器本体11的伸缩探头8，因此，所述固定支架12的另一端可通过如下方式固定所述LVDT位移传感器：所述传感器本体11与所述固定支架12固定，所述伸缩探头8支撑于所述配重块7的底部。具体地，所述伸缩探头8的一端安装在所述传感器本体11内，其另一端支撑于所述配重块7的底部，并且可以随着所述配重块7的浮动而上下伸缩，所述传感器本体11信号连接于控制系统，其可以检测所述伸缩探头8上下伸缩时的伸缩量，并将检测到的伸缩探头8的上下伸缩量传输至所述控制系统，通过所述伸缩探头8的上下伸缩量可以计算得到所述浮动牵引辊1的浮动位移量，具体而言，例如，当所述探头的伸缩量为L，而所述浮动牵引辊1的辊轴与所述固定轴5之间的最短距离d1同所述配重块7的轴线与所述固定轴5之间的最短距离d2的比值为k时，则所述浮动牵引辊1的浮动位移量约为k*L。

所述传感器本体11一般为圆柱体，所述传感器本体11可以通过多种方式固定于固定支架12上，下面给出其中的一种方式，当然，所述传感器本体11的固定方式并不限于此。

如图1和图2所示，所述传感器本体11通过固定板10与所述固定支架12固定，所述固定板10两端分别设有通孔，所述固定支架12上设有与所述通孔相对应的安装孔，所述传感器本体11安装在所述固定板10与所述固定支架12之间，并通过贯穿所述通孔和所述安装孔的连接件9与所述固定支架12固定。具体地，所述固定板10例如可以为Ω形，如此，所述固定板10中部呈圆弧形凹槽结构，而该圆弧形凹槽结构的两端具有在同一平面上分别向两侧反向延伸的连接板，所述连接板上设有通孔，该通孔与所述固定支架12上的通孔相对应，安装时，将所述圆柱体状的传感器本体11沿所述圆弧形凹槽的轴向方向而安置于由所述圆弧形凹槽和所述固定板10所围成的环形空间内，再使用例如螺栓贯穿所述连接板上的通孔以及所述固定支架12上的通孔，并配合螺栓而将所述固定板10与所述固定支架12固定，而为了将所述传感器本体11稳定可靠地固定在所述固定支架12上，所述固定板10的圆弧形凹槽的深度一般小于所述传感器本体11的横截面直径，如此，当所述传感器本体11固定在所述固定板10与所述固定支架12之间时，所述连接板与所述固定支架12之间具有间隙，而通过在竖直方向上抽拉所述传感器本体11，并拧紧螺栓即可实现所述传感器本体11的在竖直方向的位置调节，如此，即可调节所述浮动牵引辊1为初始位置时(例如图1中的固定轴5与配重块7之间的浮动拐臂6处于水平方向时)伸缩探头8的伸缩量。

而为了防止浮动牵引辊1在上下浮动时，LVDT位移传感器超量程，使得在线数据反映失真，优选的，所述浮动牵引辊1位于初始位置时，所述伸缩探头8的伸缩量为其最大伸缩量的一半，而为了使得所述LVDT位移传感器测量的数据更加接近于浮动牵引辊的真实值，所述伸缩探头8支撑于所述配重块7的底部中心。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。