論玻璃基板稱重系統(tǒng)精度提高的對策

齊彥民 王麗紅 周波

摘要：應(yīng)用于玻璃基板生產(chǎn)的在線式稱重系統(tǒng)（以下簡稱稱重系統(tǒng)），要求能夠快速、精確、非接觸式（不能接觸玻璃基板品質(zhì)保證區(qū)）的稱量玻璃基板的重量。為解決原稱重系統(tǒng)的問題，我們設(shè)計(jì)一種不需要取出裝置的稱重系統(tǒng)，這樣既可解決取出、放回過程的時(shí)間占用，同時(shí)也能消除電氣連接對稱重精度的影響。經(jīng)過實(shí)際使用，發(fā)現(xiàn)該稱重系統(tǒng)仍存在一些影響精度的問題。通過改造，系統(tǒng)精度完全滿足前一工序工藝控制的要求，能夠快速反饋精確的重量數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：玻璃基板 稱重系統(tǒng) 精度提高

1 背景技術(shù)

應(yīng)用于玻璃基板生產(chǎn)的在線式稱重系統(tǒng)，要求能夠快速、精確、非接觸式的稱量玻璃基板的重量。在質(zhì)量不符合要求時(shí)，及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，提高玻璃基板的良品率。原有的稱重系統(tǒng)，在稱重傳感器和玻璃基板之間設(shè)計(jì)有一套玻璃基板取出裝置。這個(gè)取出裝置的作用是將玻璃基板從其輸送設(shè)備上取下，使得其重量全部作用在這個(gè)取出裝置上。而這個(gè)取出裝置的重量又全部作用于稱重傳感器上。此時(shí)，稱重傳感器可以稱量出該取出裝置與玻璃基板的累加重量。但具有兩個(gè)明顯的缺點(diǎn)。一是由于取出裝置的存在，動(dòng)作耗時(shí)較長，制約了生產(chǎn)效率的提高；二是該取出裝置中采用氣動(dòng)元件直接夾持玻璃基板，這種連接也會(huì)影響稱重精度。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為解決原稱重系統(tǒng)的問題，我們設(shè)計(jì)一種不需要取出裝置的稱重系統(tǒng)，這樣即可解決取出、放回過程的時(shí)間占用，同時(shí)也能消除電氣連接對稱重精度的影響。結(jié)合5G玻璃基板的實(shí)際生產(chǎn)情況，我們采用的方案如下。

該稱重系統(tǒng)包括兩個(gè)稱重裝置和一部控制裝置，敘述如下：5G液晶玻璃基板生產(chǎn)時(shí)，由一種帶夾子的輸送小車，夾緊玻璃基板后，垂直吊裝運(yùn)輸。輸送小車在特定的軌道上一次運(yùn)動(dòng)到各個(gè)工位。其中，與稱重相關(guān)的有玻璃基板裝載工位、玻璃基板卸載工位，空載小車返回工位等。為了實(shí)現(xiàn)玻璃基板不離開小車即能完成玻璃基板稱重，新設(shè)了兩個(gè)工位。一個(gè)工位在裝置玻璃之前；另一個(gè)在裝載玻璃之后。每個(gè)工位上均設(shè)計(jì)了一種稱重裝置，這樣，這兩個(gè)稱重裝置就可以分別稱出空載輸送小車的重量和負(fù)載輸送小車的重量。兩個(gè)數(shù)據(jù)相減即可得出玻璃基板重量。

上述玻璃輸送小車有一個(gè)金屬材質(zhì)的底板，底板上有兩個(gè)定位孔。輸送小車不需要任何電氣連接。輸送小車置于軌道之上，有底板下部由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的尼龍輥?zhàn)油ㄟ^摩擦力驅(qū)動(dòng)輸送小車前進(jìn)。

根據(jù)這一情況設(shè)計(jì)了一種稱重裝置，由固定底板104、氣缸103、直線軸承102、導(dǎo)桿101、升降底板105、稱重傳感器108、稱重橫梁107、定位柱110、輔助支柱109組成。固定底板安裝在導(dǎo)軌下方，氣缸，直線軸承安裝在固定底板上。氣缸的缸桿與升降底板連接；氣缸在下位時(shí)，升降底板也在下位，這時(shí)定位柱和輔助支柱不會(huì)干涉輸送小車的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)輸送小車到位需要稱量時(shí)，氣缸頂升起升降底板。經(jīng)過稱重傳感器、稱重橫梁同時(shí)頂升起輔助支柱和定位柱。

3 精度提高對策

①采用穩(wěn)固的落地式支架系統(tǒng)。稱重傳感器采用的應(yīng)變片結(jié)構(gòu)的，這種傳感器其精度很受系統(tǒng)穩(wěn)定的影響。設(shè)計(jì)了一個(gè)落地式的支架，將整個(gè)稱重系統(tǒng)通過落地支架支架座落在地面上，并增加了減震墊后，振動(dòng)幅度明顯減小，精度提高了很多。②調(diào)整控制器參數(shù)，作低通濾波。采用HARDY稱重傳感器和控制器，控制器內(nèi)置低通濾波器?？梢詫⒁欢l率的振動(dòng)通過濾波的方式濾除。實(shí)際檢驗(yàn)，濾波頻率設(shè)定為1Hz時(shí)效果最佳。③ 高頻多次采樣取均值。采用HARDY稱重傳感器和控制器，控制器內(nèi)置多次取樣平均的程序。結(jié)合生產(chǎn)節(jié)拍和采樣頻率，設(shè)定為20次采樣后取平均值。④采取除靜電措施，防止靜電對信號線的干擾。傳送帶輥?zhàn)訛槟猃埐馁|(zhì)，玻璃輸送小車為鋁合金陽極化材質(zhì)。兩種材質(zhì)均為表面絕緣體，相互摩擦后產(chǎn)生了靜電。當(dāng)稱重系統(tǒng)稱量小車時(shí)，發(fā)現(xiàn)小車與稱重系統(tǒng)接觸瞬間會(huì)出現(xiàn)靜電放電現(xiàn)象。靜電釋放時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾也影響了稱量精度，甚至造成瞬間電壓過高，稱重控制器內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)入自保護(hù)狀態(tài)而形成了死機(jī)現(xiàn)象。因此，在小車進(jìn)入稱重工位前加了一個(gè)除靜電器。事先將靜電去除。⑤控制器采取屏蔽，防止空間電磁波干擾?？刂破靼惭b于一金屬配線盒內(nèi)，盒體接地。進(jìn)一步降低了空間電磁波對控制器內(nèi)部電路的干擾。

稱重系統(tǒng)改造后的稱量結(jié)果與離線稱量值對比如下圖所示。

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4 結(jié)論

通過上述幾項(xiàng)措施，本次設(shè)計(jì)的稱重系統(tǒng)精度大大提高?，F(xiàn)場統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：未改造前，稱重系統(tǒng)精度為±15g，改造后提升至±5g。改造后的系統(tǒng)精度完全滿足前一工序工藝控制的要求，能夠快速反饋精確的重量數(shù)據(jù)。

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