玻璃堆垛设备的设计选型及工艺布置探讨

随着人工成本的增加和生产设备自动化程度的大幅度提高，无论是玻璃原片生产线还是玻璃深加工生产线，用堆垛机械设备及机械手取代人工取板已成为趋势，特别是大片玻璃更是堆垛取板的强项。从水平堆垛机、垂直堆垛机、机械手及下取板堆垛机等设备的原理及使用范围的分析中，找到堆垛机的最佳适用范围，为不同生产线的设计提供最佳的选型方法。堆垛机原理及使用范围分析：（1）半自动堆垛机，在一个类似于天车的驱动滑台下面配置单体或双四连杆机构，采用真空吸盘，人工操纵，可实现大规格取片，为此需增加一段停片辊道。该装置的优点是可配备在生产线堆垛工位的任意位置；不足是取片周期长，且需要熟练的操作工。（2）全自动堆垛机，必须具备的基本要素：①玻璃板的正位。正向和侧向定位，保证垛位底部位置和边缘整齐；②玻璃片的90°旋转，保证板的长边在垛位底部；③堆垛机构和吸盘架。基本的堆垛执行装备，附属真空和空压设施；④堆垛架和进给机构。垛位支撑和码垛的需要；⑤零换垛时间必须的附属机构或设备。换垛和故障时的必备；⑥精确的控制系统。确保堆垛的顺序执行和堆垛精度。（3）机械手堆垛的原理及使用范围，机械手以其灵活、占地少、无需辊道配合等优点迅速得到应用。机械手堆垛的缺点在于：由于是高度集成结构，机械维护相对困难；受机械手搬运力矩限制，目前基本无法实现大片或超大片堆垛。（4）下取板堆垛机的原理及使用范围，下取板堆垛机同样需满足全自动堆垛的6大基本要素。基本设置为（默认玻璃片的长度方向）：正交转向辊道（保证主线上的通道畅通）、下片垂直堆垛主机和进给堆垛架（玻璃片正位与主机集成）。该堆垛方式不能实现零换垛时间，不宜用于几个等级的分等堆垛，因此适合于当前光伏压延等小线取板、大线辅助取板以及对玻璃上表面有特殊要求的玻璃的取板，也可用于深加工中小片的取片。水平堆垛和垂直堆垛工艺及其配置：（1）水平堆垛机的工艺配置较为灵活，在新建线或旧线改造均可使用。只需利用一段辊道，带上伺服传动站，保证启停准确快速，增加正向和侧向定位装置，架设堆垛机和堆垛架，前端提供玻璃等级信号即可。该配置简单实用，适应性强，可以用在现有的生产线上，但此时的正向定位需要根据玻璃尺寸大小手动调节。（2）垂直堆垛系统的工艺配置：需要在新工艺设计时预留位置，一般布置在主线末端（主线辊道只能有一片玻璃，不能中分，一般为中大片）或支线（中小片）上，每个堆垛机构只取一片玻璃；因为堆垛的几个基本要素几乎完全独立，所以需要多段辊道来完成每个要素，一段带旋转机构的辊道，一段带正向定位的辊道；因等级不同（同一支线出口只能有2个等级），需配备2个堆垛机构布置在出口两端，通过转向辊道传送；中心定位辊道同时也作为堆垛停片辊道；配置堆垛机构和可旋转换垛的堆垛架；堆垛架上集成码垛的进给机构。水平堆垛机还有很多优点有待人们重新认识和挖掘，只要配置合理，工艺设计先进，同样能单独地应用在大多数生产线上，效率并不亚于其它堆垛方式。综合考虑成本和堆垛工艺，目前采用几种堆垛方式组合的较多，特别是机械手和水平堆垛机的组合。下面列举一成功实例：国内某生产线，产量900t/d，原板宽5200mm，按堆垛取片规格长度1650mm以上，单片切割周期极限值为8.2s。堆垛机的布置方式为：①首先根据生产线各种玻璃规格和分等级堆垛的需要确定数量，采用每2台堆垛机集成为1台堆垛机组，全部置于主线辊道上，如图1所示。1段、2段、3段、4段辊道每段长均为4.8m，间距0.3m，以达到占地少、结构紧凑、投资少的目的；②玻璃正向正位由传统的吸盘架后方挪到前方（1段辊道），正向堆垛位置由吸盘架下方辊道（2段、3段辊道）中心定位，保证同一段辊道上的功能最少，侧向位置仍由光电开关扫描得到；③为达到零换垛时间，将原有的三工位堆垛架改为二工位堆垛架，将所有在线的翻转打包等动作放在取片小车上进行，固定架满垛即取走；④为确保辊道输送不堵塞，使中分后的左右2片玻璃所用辊道实现独立输送，2段、3段辊道两端各设置传动站，中间断开。这样布置是因为中分的2片玻璃如果不能同时被1台堆垛机取走，剩下的1片会占用该辊道，下一个待取片则不能进入而导致出现输送堵塞现象。具体布置图见图1。图1堆垛实例布置图按上述布置，采用6台水平堆垛机共3个机组，仅占用辊道长度61.2m，能对中分（偏分）的极小片（板长1650mm）2个等级完全取片（第3个机组备用），第3个等级（一般设置为数量最少的）可以由第3个机组或尾端气浮桌取片。综上所述，得出以下结论：（1）水平堆垛机结构简单实用，适用于多种规格，性价比高，但存在一定隐患，适合于多种生产线。（2）垂直堆垛系统运行可靠，取片周期最短，但配置冗长，相对玻璃规格要小，适合有预留及设计工位的生产线，不易堵塞，但投资高，适合于高端线的配置。（3）机械手堆垛配置简单，但价格昂贵，维修困难，对大片无能为力，适用于自动化程度较高的大生