DANNER水平拉管生產中玻璃管直徑調節裝置的製作方法

2023-04-29 23:36:21 1

本發明涉及DANNER(丹納)水平拉管技術領域，尤其涉及一種DANNER水平拉管生產中玻璃管直徑調節裝置。

背景技術：

在DANNER水平拉管的生產過程中，玻璃管要保證直徑的一致性。直徑的一致性受玻璃液溫度、拉管機速度的穩定性以及玻璃管內部吹氣裝置的穩定性影響。玻璃液溫度一般採用按偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)進行控制的PID控制進行調節，穩定性能夠得到保證。目前比較先進的設備已經採用伺服電機閉環控制拉管機速度，拉管機速度的穩定性也可以得到保證。

在吹氣裝置中，目前行業內普遍採用風機變頻調節，將空氣吹入一個儲氣罐，儲氣罐上部設有一個手動排氣閥，依靠手動調節閥門位置得到較穩定的所需壓力的氣體，該氣體吹入玻璃管內部，來調節玻璃管直徑。

上述吹氣裝置的缺點為：不能保證氣體的潔淨，玻璃管內部會含有一定的微塵顆粒，影響玻璃管的使用；再就是裝置調節採用手動調節，吹氣壓力及流量不能得到保證，玻璃管直徑在生產中會較大波動，不能生產高精度玻璃管產品。

技術實現要素：

本發明的實施例提供了一種DANNER水平拉管生產中玻璃管直徑調節裝置，以實現有效地保證玻璃管直徑的穩定性。

為了實現上述目的，本發明採取了如下技術方案。

本發明提供了如下方案：

一種DANNER水平拉管生產中的玻璃管直徑調節裝置，包括：過濾減壓裝置、電動閥門、拉管驅動機吹氣接口、控制器和雷射測徑裝置；

所述的過濾減壓裝置，用於接收外部輸入的高壓壓縮空氣，對高壓壓縮空氣進行過濾處理並進行減壓穩壓，輸出低壓氣體給所述的電動閥門；

所述的電動閥門，用於根據所述控制器傳輸過來的控制信號中攜帶的閥門位置開度信息調整自身的閥門開度，依據調整後的閥門開度輸出對應流量的低壓潔淨氣體給拉管驅動機吹氣接口；

所述的拉管驅動機吹氣接口，用於將所述電動閥門傳輸過來的低壓氣體通過此接口吹入玻璃管內部，不同流量的吹氣將產生不同的玻璃管直徑；

所述的雷射測徑裝置，用於通過雷射測量玻璃管的直徑，通過預先設定的轉換公式將測出的玻璃管的直徑轉換為相對應的電信號，將電信號傳輸給控制器；

所述的控制器，用於通過PID控制過程中將所述雷射測徑裝置傳輸過來的電信號轉換為電動閥門的閥門位置開度信息，將攜帶所述閥門位置開度信息的控制信號傳輸給所述電動閥門。

進一步地，所述的過濾減壓裝置，用於接收外部輸入的高壓壓縮空氣，對高壓壓縮空氣進行過濾處理並進行減壓穩壓，輸出拉管工藝所需低壓氣體給電動閥門。

進一步地，所述的雷射測徑裝置，用於安裝在DANNER水平拉管玻璃管的成型部位，包括雷射的發射窗口和接收窗口，發射窗口對著玻璃管發射雷射，接收窗口接收雷射；

設雷射的標準強度為I1,標準長度為L1，接收窗口接收到的雷射的強度為I2，則玻璃管的直徑

設玻璃管的初始設定直徑為L0，測量的玻璃管直徑為L2，偏差範圍±δ。

直徑偏差百分比：A的範圍設定在±1之間

雷射測徑裝置輸出的電信號的強度S的計算公式如下：

S＝B+C×A

其中B和C為設定的信號強度。

進一步地，所述的控制器，用於接收到雷射測徑裝置傳輸過來的電信號後，提取所述電信號的強度數值，通過PID運算的轉換公式將所述電信號的強度數值轉換為控制信號的強度數值，輸出控制信號給電動閥門，所述控制信號的強度數值作為閥門位置開度信息。

進一步地，所述的電動閥門，用於通過處理器獲取接收到的控制信號的強度數值，根據預先設定的轉換公式將所述控制信號的強度數值轉換為對應的閥門0～100％開度位置信息，根據所述閥門0～100％開度位置信息調整自己的閥門開度，依據調整後的閥門開度輸出對應流量的低壓潔淨氣體給拉管驅動機吹氣接口。

進一步地，所述的電動閥門，還用於當所述控制信號的強度數值為4mA，對應閥門關閉位置；當所述控制信號的強度數值為20mA及以上時，對應閥門100％打開位置；當控制信號的強度數值在4～20mA之間的變動，閥門開度在0％到100％之間相應的線性變動。

由上述本發明的實施例提供的技術方案可以看出，本發明實施例的裝置通過雷射測徑裝置實時測量玻璃管的直徑，並轉換為電信號傳輸給控制器，控制器將攜帶閥門位置開度信息的控制信號傳輸給電動閥門，構成了一套玻璃管直徑的自動調節系統，使用經過過濾減壓後的壓縮空氣提供穩定壓力的潔淨氣體，依據玻璃管直徑的變化使吹入玻璃管內部的氣體流量自動進行相應的改變，以保證玻璃管直徑的穩定性。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

圖1為本發明實施例一提供的一種DANNER水平拉管生產中的玻璃管直徑調節裝置的結構圖，圖中，過濾減壓裝置1、電動閥門2、拉管驅動機吹氣接口3、控制器4和雷射測徑裝置5。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。

本技術領域技術人員可以理解，除非特意聲明，這裡使用的單數形式「一」、「一個」、「所述」和「該」也可包括複數形式。應該進一步理解的是，本發明的說明書中使用的措辭「包括」是指存在所述特徵、整數、步驟、操作、元件和/或組件，但是並不排除存在或添加一個或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元件被「連接」或「耦接」到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這裡使用的「連接」或「耦接」可以包括無線連接或耦接。這裡使用的措辭「和/或」包括一個或更多個相關聯的列出項的任一單元和全部組合。

本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這裡使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，並且除非像這裡一樣定義，不會用理想化或過於正式的含義來解釋。

為便於對本發明實施例的理解，下面將結合附圖以幾個具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個實施例並不構成對本發明實施例的限定。

本發明實施例提供了一種DANNER水平拉管生產中的玻璃管直徑調節裝置，使用經過過濾減壓後的壓縮空氣提供穩定壓力的潔淨氣體，依據玻璃管直徑的變化，使吹入玻璃管內部的氣體流量進行相應的改變，以保證玻璃管直徑的穩定性。本裝置使用PID(proportion、integral、derivative，比例積分導數)控制器控制及高精度電動閥門，玻璃管直徑的波動將大幅減小。

DANNER水平拉管生產中的玻璃管直徑調節裝置的結構示意圖如圖1所示，包括如下的單元：過濾減壓裝置1、電動閥門2、拉管驅動機吹氣接口3、控制器4和雷射測徑裝置5。下面分別介紹各個單元的功能。

過濾減壓裝置1，用於接收外部輸入的高壓壓縮空氣，對高壓壓縮空氣進行過濾處理並進行減壓穩壓，輸出拉管工藝所需低壓潔淨氣體給電動閥門2。

過濾減壓裝置1與電動閥門2之間的連接方式為管路連接，過濾減壓裝置1為目前市面上常用的過濾減壓閥。

電動閥門2，可以為高精度電動閥門2，用於根據控制器4傳輸過來的控制信號中攜帶的閥門位置開度信息，調整自身的閥門開度。依據調整後的閥門開度輸出對應流量的低壓潔淨氣體給拉管驅動機吹氣接口3。

電動閥門2與拉管驅動機吹氣接口3採用軟管連接，與控制器4之間為信號電纜連接。電動閥門2就是由電動執行機構和調節閥連接組合後經過機械連接裝配、調試安裝構成的電動調節閥。電動調節閥執行器內含飼服功能，接受統一的4-20mA或1-5V·DC的標準信號，將電流信號轉變成相對應的直線位移，自動地控制調節閥開度，達到對管道內流體的壓力、流量、溫度、液位等工藝參數的連續調節。動作原理:電機電源220VAC或者380VAC，控制信號4～20mA，閥裡面有控制器，控制器把電流信號轉換為步進電機的角行程信號，電機轉動，由齒輪，槓桿，或者齒輪加槓桿，帶動閥杆運作，實現直行程或角行程。反饋:電機運行，通過齒輪運轉，由三接頭的滑動變阻器輸出閥門的位置開度信號。

拉管驅動機吹氣接口3，用於將電動閥門2傳輸過來的低壓潔淨氣體通過此接口吹入玻璃管內部，以使玻璃管保持圓形，不同流量的吹氣將產生不同的玻璃管直徑。吹入玻璃管內部的氣體的流量越大，則玻璃管的直徑越大。

拉管驅動機吹氣接口3與玻璃管之間的連接方式：DANNER水平拉管採用一根中空的耐火材料旋轉管進行拉制，旋轉管正常情況下勻速轉動，玻璃液在旋轉管中下部外側均勻纏繞形成管狀玻璃液，在旋轉管端部將玻璃液向外拉動，即形成玻璃管。在旋轉管後部安裝一套密封可旋轉吹氣裝置，將氣體由此吹入旋轉管內部，氣體經過旋轉管進入拉制中的玻璃管，以保證玻璃管在冷卻過程中(此時玻璃管比較柔軟，冷卻後定型)的直徑和圓度。此吹氣接口為拉管驅動機標準組件。

雷射測徑裝置5，用於通過雷射測量玻璃管的直徑，通過預先設定的轉換公式將測出的玻璃管的直徑轉換為相對應的電信號，將電信號傳輸給控制器。

雷射測徑裝置包括雷射測徑檢測部分及控制部分組成，安裝方式為支架式安裝，玻璃管從雷射發射裝置和接收裝置之間垂直通過。雷射測徑裝置5與控制器4之間採用信號電纜連接。

控制器4，用於在PID控制過程中，通過轉換公式將上述電信號轉換為電動閥門2的閥門位置開度信息，將攜帶上述閥門位置開度信息的控制信號傳輸給電動閥門2。上述控制器4可以為PID控制器。控制器4可以是PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器)或者帶PID控制的調節器。

基於圖1所示的裝置，本發明實施例的DANNER水平拉管生產中的玻璃管直徑調節裝置的具體工作過程包括：壓縮空氣經過一套過濾減壓裝置，將高壓氣體調整為玻璃管生產中所需的低壓氣體，低壓氣體經過一套高精度電動閥門調節進氣流量後，吹入玻璃管內部。不同流量的吹氣將產生不同的玻璃管直徑。吹入玻璃管內部的氣體的流量越大，則玻璃管的直徑越大。

在DANNER水平拉管玻璃管成型部位安裝一套雷射測徑裝置，該雷射測徑裝置按照設定時間間隔測量玻璃管的直徑。雷射測徑裝置現在有一套成熟的技術。在雷射測徑裝置中有兩個標準透明窗口，一側用於雷射發射，一側用於雷射接收。雷射以掃描形式對著玻璃管發射雷射，從發射窗口發出，由上向下掃描，由接收窗口接收雷射信號。雷射頻率設定在200～400Hz，在沒有物體阻擋的情況下，接收窗口檢測到和發射雷射信號相同的標準強度的雷射的時間為標準時間，窗口長度為標準長度。當有圓柱形物體(即玻璃管)位於兩個標準窗口之間時(不得超出標準窗口範圍)，接收窗口將會接收到較弱強度的雷射信號(依據透光率強度不同)。依據雷射強度不同的時間對比，測得該物體的直徑與標準長度之間比值計算出物體的直徑。

設標準強度為I1,接收窗口接收到的較弱強度為I2，標準長度為L1，則玻璃管的直徑

在雷射測徑裝置中設定玻璃管的初始直徑值，以及允許偏差範圍。玻璃管的直徑範圍的下限對應雷射測徑裝置輸出的電信號的強度下限，玻璃管的直徑範圍的上限對應雷射測徑裝置輸出的電信號的強度上限，在實際應用中，對應III型儀表輸出信號，強度上限為4mA，強度下限為20mA。將測量得到的玻璃管直徑與設定直徑差值與偏差範圍比較，按百分比形式輸出4～20mA之間的對應數值強度的電信號。這是偏差信號輸出模式。

設玻璃管的初始設定直徑為L0，測量的玻璃管直徑為L2，偏差範圍±δ。

直徑偏差百分比：A的範圍設定在±1之間

雷射測徑裝置輸出的電信號的強度S的計算公式如下：

S＝B+C×A

其中B和C為設定的信號強度，比如，上述B可以為12mA，C可以為8mA，

因為需要S的值範圍為4mA～20mA，所以S的範圍寬度為16mA，因為A的範圍設定在±1之間，範圍寬度為2，因此C設為8mA；C×A為±8mA，因此B為12mA，S才能得到4mA～20mA。

控制器根據接收到的雷射測徑裝置傳輸過來的電信號通過PID控制過程，輸出一個攜帶閥門位置開度信息的控制信號給電動閥門。這是現在的調節器的常用功能，依據外部4～20mA標準信號或其它溫度、壓力、流量等信號，經過軟體處理，進行PID運算，給出處理結果進行輸出，一般為反向輸出，輸入信號越大，輸出信號就越小。對應III型儀表輸出信號，輸出一般為4～20mA標準信號。

在實際應用中，閥門位置開度信息可以通過控制信號的強度數值來表示。PID運算依據生產不同品種產品對P值、I值、D值做不同的調整。經驗數據，沒有具體的說明。因為不同產品對吹氣量的要求不同。對於直徑控制信號來說，直徑偏差信號S都是4～20mA，對於一種小規格產品，標準吹氣開度可能在30％，調整幅度5％，那麼吹氣開度範圍為25～35％，控制信號數值就為8mA～9.6mA；對於一種大規格產品，標準吹氣開度有可能達到80％開度，調整幅度5％，那麼吹氣開度範圍為75～85％，控制信號數值就為16mA～17.6mA。因此沒有具體運算數值。只能在生產中依據經驗值去實時調整。

高精度電動閥門為4～20mA標準信號輸入，經過閥門自帶處理器進行處理。電動閥門根據接收到的控制信號中的閥門位置開度信息進行高精度調節，過閥門自帶處理器獲取控制信號的強度數值，根據預先設定的轉換公式將控制信號的強度數值轉換為對應的閥門0～100％開度位置信息，根據開度位置信息調整自己的閥門開度，依據調整後的閥門開度輸出對應流量的低壓潔淨氣體給拉管驅動機吹氣接口。

上述轉換公式可以為：控制信號的強度數值4mA對應閥門開度0％，對應閥門關閉位置，控制信號的強度數值20mA對應閥門開度100％，對應閥門100％打開位置。當控制信號的強度數值在4～20mA之間的變動，閥門開度在0％到100％之間相應的線性變動。

通過拉管驅動機吹氣接口將低壓潔淨氣體吹入玻璃管內部，以使玻璃管保持圓形，不同流量的吹氣將產生不同的玻璃管直徑。吹入玻璃管內部的氣體的流量越大，則玻璃管的直徑越大。

在實際應用中，可以依據生產品種的不同，手動調整過濾減壓裝置的輸出壓力，在控制器中設定生產品種的玻璃管標準直徑範圍，及相應PID控制數據，然後控制器會依據相應數據自動調整玻璃管吹氣的流量，達到玻璃管直徑的自動調整。

綜上所述，本發明實施例的裝置通過雷射測徑裝置實時測量玻璃管的直徑，並轉換為電信號傳輸給控制器，控制器將攜帶閥門位置開度信息的控制信號傳輸給電動閥門，構成了一套玻璃管直徑的自動調節系統，使用經過過濾減壓後的壓縮空氣提供穩定壓力的潔淨氣體，依據玻璃管直徑的變化使吹入玻璃管內部的氣體流量自動進行相應的改變，以保證玻璃管直徑的穩定性。

本發明實施例的裝置使用PID控制及高精度電動閥門，玻璃管直徑的波動將大幅減小。

本領域普通技術人員可以理解：附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程並不一定是實施本發明所必須的。

本領域普通技術人員可以理解：實施例中的裝置中的部件可以按照實施例描述分布於實施例的裝置中，也可以進行相應變化位於不同於本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的部件可以合併為一個部件，也可以進一步拆分成多個子部件。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。