本發(fā)明涉及DANNER(丹納)水平拉管技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種DANNER水平拉管生產(chǎn)中玻璃管直徑調(diào)節(jié)裝置。

背景技術(shù)：

在DANNER水平拉管的生產(chǎn)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(wěn)定性以及玻璃管內(nèi)部吹氣裝置的穩(wěn)定性影響。玻璃液溫度一般采用按偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)進(jìn)行控制的PID控制進(jìn)行調(diào)節(jié)，穩(wěn)定性能夠得到保證。目前比較先進(jìn)的設(shè)備已經(jīng)采用伺服電機閉環(huán)控制拉管機速度，拉管機速度的穩(wěn)定性也可以得到保證。

在吹氣裝置中，目前行業(yè)內(nèi)普遍采用風(fēng)機變頻調(diào)節(jié)，將空氣吹入一個儲氣罐，儲氣罐上部設(shè)有一個手動排氣閥，依靠手動調(diào)節(jié)閥門位置得到較穩(wěn)定的所需壓力的氣體，該氣體吹入玻璃管內(nèi)部，來調(diào)節(jié)玻璃管直徑。

上述吹氣裝置的缺點為：不能保證氣體的潔凈，玻璃管內(nèi)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(diào)節(jié)采用手動調(diào)節(jié)，吹氣壓力及流量不能得到保證，玻璃管直徑在生產(chǎn)中會較大波動，不能生產(chǎn)高精度玻璃管產(chǎn)品。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例提供了一種DANNER水平拉管生產(chǎn)中玻璃管直徑調(diào)節(jié)裝置，以實現(xiàn)有效地保證玻璃管直徑的穩(wěn)定性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。

本發(fā)明提供了如下方案：

一種DANNER水平拉管生產(chǎn)中的玻璃管直徑調(diào)節(jié)裝置，包括：過濾減壓裝置、電動閥門、拉管驅(qū)動機吹氣接口、控制器和激光測徑裝置；

所述的過濾減壓裝置，用于接收外部輸入的高壓壓縮空氣，對高壓壓縮空氣進(jìn)行過濾處理并進(jìn)行減壓穩(wěn)壓，輸出低壓氣體給所述的電動閥門；

所述的電動閥門，用于根據(jù)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(diào)整自身的閥門開度，依據(jù)調(diào)整后的閥門開度輸出對應(yīng)流量的低壓潔凈氣體給拉管驅(qū)動機吹氣接口；

所述的拉管驅(qū)動機吹氣接口，用于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(nèi)部，不同流量的吹氣將產(chǎn)生不同的玻璃管直徑；

所述的激光測徑裝置，用于通過激光測量玻璃管的直徑，通過預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)換公式將測出的玻璃管的直徑轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的電信號，將電信號傳輸給控制器；

所述的控制器，用于通過PID控制過程中將所述激光測徑裝置傳輸過來的電信號轉(zhuǎn)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(jìn)一步地，所述的過濾減壓裝置，用于接收外部輸入的高壓壓縮空氣，對高壓壓縮空氣進(jìn)行過濾處理并進(jìn)行減壓穩(wěn)壓，輸出拉管工藝所需低壓氣體給電動閥門。

進(jìn)一步地，所述的激光測徑裝置，用于安裝在DANNER水平拉管玻璃管的成型部位，包括激光的發(fā)射窗口和接收窗口，發(fā)射窗口對著玻璃管發(fā)射激光，接收窗口接收激光；

設(shè)激光的標(biāo)準(zhǔn)強度為I₁,標(biāo)準(zhǔn)長度為L₁，接收窗口接收到的激光的強度為I₂，則玻璃管的直徑

設(shè)玻璃管的初始設(shè)定直徑為L₀，測量的玻璃管直徑為L₂，偏差范圍±δ。

直徑偏差百分比：A的范圍設(shè)定在±1之間

激光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(shè)定的信號強度。

進(jìn)一步地，所述的控制器，用于接收到激光測徑裝置傳輸過來的電信號后，提取所述電信號的強度數(shù)值，通過PID運算的轉(zhuǎn)換公式將所述電信號的強度數(shù)值轉(zhuǎn)換為控制信號的強度數(shù)值，輸出控制信號給電動閥門，所述控制信號的強度數(shù)值作為閥門位置開度信息。

進(jìn)一步地，所述的電動閥門，用于通過處理器獲取接收到的控制信號的強度數(shù)值，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)換公式將所述控制信號的強度數(shù)值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的閥門0～100％開度位置信息，根據(jù)所述閥門0～100％開度位置信息調(diào)整自己的閥門開度，依據(jù)調(diào)整后的閥門開度輸出對應(yīng)流量的低壓潔凈氣體給拉管驅(qū)動機吹氣接口。

進(jìn)一步地，所述的電動閥門，還用于當(dāng)所述控制信號的強度數(shù)值為4mA，對應(yīng)閥門關(guān)閉位置；當(dāng)所述控制信號的強度數(shù)值為20mA及以上時，對應(yīng)閥門100％打開位置；當(dāng)控制信號的強度數(shù)值在4～20mA之間的變動，閥門開度在0％到100％之間相應(yīng)的線性變動。

由上述本發(fā)明的實施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例的裝置通過激光測徑裝置實時測量玻璃管的直徑，并轉(zhuǎn)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(gòu)成了一套玻璃管直徑的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使用經(jīng)過過濾減壓后的壓縮空氣提供穩(wěn)定壓力的潔凈氣體，依據(jù)玻璃管直徑的變化使吹入玻璃管內(nèi)部的氣體流量自動進(jìn)行相應(yīng)的改變，以保證玻璃管直徑的穩(wěn)定性。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)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(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種DANNER水平拉管生產(chǎn)中的玻璃管直徑調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)圖，圖中，過濾減壓裝置1、電動閥門2、拉管驅(qū)動機吹氣接口3、控制器4和激光測徑裝置5。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)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(biāo)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，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)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，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關(guān)聯(lián)的列出項的任一單元和全部組合。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將結(jié)合附圖以幾個具體實施例為例做進(jìn)一步的解釋說明，且各個實施例并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。

本發(fā)明實施例提供了一種DANNER水平拉管生產(chǎn)中的玻璃管直徑調(diào)節(jié)裝置，使用經(jīng)過過濾減壓后的壓縮空氣提供穩(wěn)定壓力的潔凈氣體，依據(jù)玻璃管直徑的變化，使吹入玻璃管內(nèi)部的氣體流量進(jìn)行相應(yīng)的改變，以保證玻璃管直徑的穩(wěn)定性。本裝置使用PID(proportion、integral、derivative，比例積分導(dǎo)數(shù))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(chǎn)中的玻璃管直徑調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)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(qū)動機吹氣接口3、控制器4和激光測徑裝置5。下面分別介紹各個單元的功能。

過濾減壓裝置1，用于接收外部輸入的高壓壓縮空氣，對高壓壓縮空氣進(jìn)行過濾處理并進(jìn)行減壓穩(wěn)壓，輸出拉管工藝所需低壓潔凈氣體給電動閥門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，用于根據(jù)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(diào)整自身的閥門開度。依據(jù)調(diào)整后的閥門開度輸出對應(yīng)流量的低壓潔凈氣體給拉管驅(qū)動機吹氣接口3。

電動閥門2與拉管驅(qū)動機吹氣接口3采用軟管連接，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(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)閥連接組合后經(jīng)過機械連接裝配、調(diào)試安裝構(gòu)成的電動調(diào)節(jié)閥。電動調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器內(nèi)含飼服功能，接受統(tǒng)一的4-20mA或1-5V·DC的標(biāo)準(zhǔn)信號，將電流信號轉(zhuǎn)變成相對應(yīng)的直線位移，自動地控制調(diào)節(jié)閥開度，達(dá)到對管道內(nèi)流體的壓力、流量、溫度、液位等工藝參數(shù)的連續(xù)調(diào)節(jié)。動作原理:電機電源220VAC或者380VAC，控制信號4～20mA，閥里面有控制器，控制器把電流信號轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機的角行程信號，電機轉(zhuǎn)動，由齒輪，杠桿，或者齒輪加杠桿，帶動閥桿運作，實現(xiàn)直行程或角行程。反饋:電機運行，通過齒輪運轉(zhuǎn)，由三接頭的滑動變阻器輸出閥門的位置開度信號。

拉管驅(qū)動機吹氣接口3，用于將電動閥門2傳輸過來的低壓潔凈氣體通過此接口吹入玻璃管內(nèi)部，以使玻璃管保持圓形，不同流量的吹氣將產(chǎn)生不同的玻璃管直徑。吹入玻璃管內(nèi)部的氣體的流量越大，則玻璃管的直徑越大。

拉管驅(qū)動機吹氣接口3與玻璃管之間的連接方式：DANNER水平拉管采用一根中空的耐火材料旋轉(zhuǎn)管進(jìn)行拉制，旋轉(zhuǎn)管正常情況下勻速轉(zhuǎn)動，玻璃液在旋轉(zhuǎn)管中下部外側(cè)均勻纏繞形成管狀玻璃液，在旋轉(zhuǎn)管端部將玻璃液向外拉動，即形成玻璃管。在旋轉(zhuǎn)管后部安裝一套密封可旋轉(zhuǎn)吹氣裝置，將氣體由此吹入旋轉(zhuǎn)管內(nèi)部，氣體經(jīng)過旋轉(zhuǎn)管進(jìn)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，冷卻后定型)的直徑和圓度。此吹氣接口為拉管驅(qū)動機標(biāo)準(zhǔn)組件。

激光測徑裝置5，用于通過激光測量玻璃管的直徑，通過預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)換公式將測出的玻璃管的直徑轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的電信號，將電信號傳輸給控制器。

激光測徑裝置包括激光測徑檢測部分及控制部分組成，安裝方式為支架式安裝，玻璃管從激光發(fā)射裝置和接收裝置之間垂直通過。激光測徑裝置5與控制器4之間采用信號電纜連接。

控制器4，用于在PID控制過程中，通過轉(zhuǎn)換公式將上述電信號轉(zhuǎn)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?？刂破?可以是PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器)或者帶PID控制的調(diào)節(jié)器。

基于圖1所示的裝置，本發(fā)明實施例的DANNER水平拉管生產(chǎn)中的玻璃管直徑調(diào)節(jié)裝置的具體工作過程包括：壓縮空氣經(jīng)過一套過濾減壓裝置，將高壓氣體調(diào)整為玻璃管生產(chǎn)中所需的低壓氣體，低壓氣體經(jīng)過一套高精度電動閥門調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量后，吹入玻璃管內(nèi)部。不同流量的吹氣將產(chǎn)生不同的玻璃管直徑。吹入玻璃管內(nèi)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激光測徑裝置，該激光測徑裝置按照設(shè)定時間間隔測量玻璃管的直徑。激光測徑裝置現(xiàn)在有一套成熟的技術(shù)。在激光測徑裝置中有兩個標(biāo)準(zhǔn)透明窗口，一側(cè)用于激光發(fā)射，一側(cè)用于激光接收。激光以掃描形式對著玻璃管發(fā)射激光，從發(fā)射窗口發(fā)出，由上向下掃描，由接收窗口接收激光信號。激光頻率設(shè)定在200～400Hz，在沒有物體阻擋的情況下，接收窗口檢測到和發(fā)射激光信號相同的標(biāo)準(zhǔn)強度的激光的時間為標(biāo)準(zhǔn)時間，窗口長度為標(biāo)準(zhǔn)長度。當(dāng)有圓柱形物體(即玻璃管)位于兩個標(biāo)準(zhǔn)窗口之間時(不得超出標(biāo)準(zhǔn)窗口范圍)，接收窗口將會接收到較弱強度的激光信號(依據(jù)透光率強度不同)。依據(jù)激光強度不同的時間對比，測得該物體的直徑與標(biāo)準(zhǔn)長度之間比值計算出物體的直徑。

設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強度為I₁,接收窗口接收到的較弱強度為I₂，標(biāo)準(zhǔn)長度為L₁，則玻璃管的直徑

在激光測徑裝置中設(shè)定玻璃管的初始直徑值，以及允許偏差范圍。玻璃管的直徑范圍的下限對應(yīng)激光測徑裝置輸出的電信號的強度下限，玻璃管的直徑范圍的上限對應(yīng)激光測徑裝置輸出的電信號的強度上限，在實際應(yīng)用中，對應(yīng)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(shè)定直徑差值與偏差范圍比較，按百分比形式輸出4～20mA之間的對應(yīng)數(shù)值強度的電信號。這是偏差信號輸出模式。

設(shè)玻璃管的初始設(shè)定直徑為L₀，測量的玻璃管直徑為L₂，偏差范圍±δ。

直徑偏差百分比：A的范圍設(shè)定在±1之間

激光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(shè)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的值范圍為4mA～20mA，所以S的范圍寬度為16mA，因為A的范圍設(shè)定在±1之間，范圍寬度為2，因此C設(shè)為8mA；C×A為±8mA，因此B為12mA，S才能得到4mA～20mA。

控制器根據(jù)接收到的激光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(xiàn)在的調(diào)節(jié)器的常用功能，依據(jù)外部4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號或其它溫度、壓力、流量等信號，經(jīng)過軟件處理，進(jìn)行PID運算，給出處理結(jié)果進(jìn)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(yīng)III型儀表輸出信號，輸出一般為4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號。

在實際應(yīng)用中，閥門位置開度信息可以通過控制信號的強度數(shù)值來表示。PID運算依據(jù)生產(chǎn)不同品種產(chǎn)品對P值、I值、D值做不同的調(diào)整。經(jīng)驗數(shù)據(jù)，沒有具體的說明。因為不同產(chǎn)品對吹氣量的要求不同。對于直徑控制信號來說，直徑偏差信號S都是4～20mA，對于一種小規(guī)格產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)吹氣開度可能在30％，調(diào)整幅度5％，那么吹氣開度范圍為25～35％，控制信號數(shù)值就為8mA～9.6mA；對于一種大規(guī)格產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)吹氣開度有可能達(dá)到80％開度，調(diào)整幅度5％，那么吹氣開度范圍為75～85％，控制信號數(shù)值就為16mA～17.6mA。因此沒有具體運算數(shù)值。只能在生產(chǎn)中依據(jù)經(jīng)驗值去實時調(diào)整。

高精度電動閥門為4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號輸入，經(jīng)過閥門自帶處理器進(jìn)行處理。電動閥門根據(jù)接收到的控制信號中的閥門位置開度信息進(jìn)行高精度調(diào)節(jié)，過閥門自帶處理器獲取控制信號的強度數(shù)值，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)換公式將控制信號的強度數(shù)值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的閥門0～100％開度位置信息，根據(jù)開度位置信息調(diào)整自己的閥門開度，依據(jù)調(diào)整后的閥門開度輸出對應(yīng)流量的低壓潔凈氣體給拉管驅(qū)動機吹氣接口。

上述轉(zhuǎn)換公式可以為：控制信號的強度數(shù)值4mA對應(yīng)閥門開度0％，對應(yīng)閥門關(guān)閉位置，控制信號的強度數(shù)值20mA對應(yīng)閥門開度100％，對應(yīng)閥門100％打開位置。當(dāng)控制信號的強度數(shù)值在4～20mA之間的變動，閥門開度在0％到100％之間相應(yīng)的線性變動。

通過拉管驅(qū)動機吹氣接口將低壓潔凈氣體吹入玻璃管內(nèi)部，以使玻璃管保持圓形，不同流量的吹氣將產(chǎn)生不同的玻璃管直徑。吹入玻璃管內(nèi)部的氣體的流量越大，則玻璃管的直徑越大。

在實際應(yīng)用中，可以依據(jù)生產(chǎn)品種的不同，手動調(diào)整過濾減壓裝置的輸出壓力，在控制器中設(shè)定生產(chǎn)品種的玻璃管標(biāo)準(zhǔn)直徑范圍，及相應(yīng)PID控制數(shù)據(jù)，然后控制器會依據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)自動調(diào)整玻璃管吹氣的流量，達(dá)到玻璃管直徑的自動調(diào)整。

綜上所述，本發(fā)明實施例的裝置通過激光測徑裝置實時測量玻璃管的直徑，并轉(zhuǎn)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(gòu)成了一套玻璃管直徑的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使用經(jīng)過過濾減壓后的壓縮空氣提供穩(wěn)定壓力的潔凈氣體，依據(jù)玻璃管直徑的變化使吹入玻璃管內(nèi)部的氣體流量自動進(jìn)行相應(yīng)的改變，以保證玻璃管直徑的穩(wěn)定性。

本發(fā)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(lǐng)域普通技術(shù)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并不一定是實施本發(fā)明所必須的。

本領(lǐng)域普通技術(shù)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于實施例的裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的部件可以合并為一個部件，也可以進(jìn)一步拆分成多個子部件。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。