料滴重量的穩(wěn)定在玻璃瓶罐生產(chǎn)中的重要性不言而喻，它是生產(chǎn)出合格產(chǎn)品的最基本要求。實際生產(chǎn)過程中影響料滴重量的因素有很多，它們的表象或許不同，但歸根結(jié)底無外乎三個最關(guān)鍵的因素：料液面高度、玻璃液溫度和耐火材料變化。

為了保證料滴重量的穩(wěn)定，前些年玻璃瓶罐生產(chǎn)廠家一般都設(shè)有專職的供料人員，隨著窯爐和成型設(shè)備工藝技術(shù)的不斷進步，控制料滴重量已逐漸列入成型設(shè)備現(xiàn)場操作人員的工作范疇內(nèi)。隨著客戶及生產(chǎn)廠家自身對玻璃瓶罐的產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高，行列機生產(chǎn)對料滴穩(wěn)定性的要求也越來越嚴格，前后剪料滴重量的波動和同一剪的兩滴（或多滴）料之間的重量偏差越小越好。在單純依靠人工來控制料重的情況下，只能通過增加現(xiàn)場操作人員的稱量、調(diào)整頻率來力爭達到料重穩(wěn)定的目的，然而這不但大大增加了現(xiàn)場操作人員的工作量，而且實際效果往往并不盡如人意。單純依靠人工來控制料重的方式已經(jīng)越來越不能滿足行列機高速生產(chǎn)的需求，特別是啤酒瓶抗沖擊指標(biāo)修訂后，行列機采用小口壓吹的生產(chǎn)工藝必將迅猛發(fā)展。這種生產(chǎn)工藝對料重的要求甚為苛刻，毫不夸張的說，是否能夠提供重量穩(wěn)定的料滴是小口壓吹成功與否的先決條件，這也使得料滴重量自動控制系統(tǒng)成為高速生產(chǎn)行列機配置的必選項。

筆者有幸與一些國內(nèi)外先進設(shè)備的供應(yīng)商進行了多次技術(shù)交流，并在實際生產(chǎn)過程中接觸了部分料重自動控制系統(tǒng)，現(xiàn)將一部分體會與大家分享。“料滴重量自動控制”的基本工作原理是：軟件內(nèi)設(shè)定好當(dāng)前產(chǎn)品的目標(biāo)重量值，采用一定的方式實時采集每個料滴/產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，結(jié)合人工定期稱量的結(jié)果，軟件通過計算后自動發(fā)出相關(guān)指令，指揮勻料筒或（和）供料機沖頭電機產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)整動作，使料滴實際重量與設(shè)定的目標(biāo)值不斷趨于一致（見圖1）。

圖1 

筆者將幾種主流的料重控制系統(tǒng)根據(jù)采集數(shù)據(jù)源方式的不同分為以下三類：

一、沖壓機構(gòu)傳感器，如PPC、DFS、HPC等

采用在沖壓機構(gòu)安裝傳感器這種方式的主要是行列機制造商，比如Emhart公司、Bottero公司及HEYE公司等。雖然各家公司的技術(shù)細節(jié)有差異，其名稱也不盡相同，比如Emhart公司稱之為Plunger Process Control（簡稱PPC），Bottero公司稱之為Dynamic Forming System（簡稱DFS），HEYE公司稱之為Heye Process Control（簡稱HPC），但工作原理都基本一致。下面就Emhart公司的PPC系統(tǒng)為例進行簡要說明。

傳感器安裝于沖壓機構(gòu)底部，用以感應(yīng)沖頭進入初模模腔的深度，如圖2所示：

圖2

傳感器部件及轉(zhuǎn)接板的實物外觀，如圖3所示：

圖3

無論是Emhart公司，還是Bottero公司、HEYE公司，在沖壓機構(gòu)上安裝感應(yīng)器都是采用小口壓吹生產(chǎn)工藝的行列機的標(biāo)準配置。必須要說明的是：控制料重只是該配置的其中一個功能，另外還有一個重要功能是“監(jiān)控沖壓過程”，該功能不在本文討論范圍內(nèi)，故不再贅述。

料重自動控制的過程是：品種更換時，首先由人工將料滴調(diào)整至目標(biāo)重量，并在軟件內(nèi)輸入該目標(biāo)重量值，開啟自動控制功能。每一個沖壓機構(gòu)內(nèi)的傳感器將感應(yīng)信息傳送至主站，由行列機操作人員定時在電子稱上稱量實際生產(chǎn)產(chǎn)品的重量，稱量結(jié)果自動進入主站。由主站進行計算分析后發(fā)出指令，直接控制勻料筒升降或?qū)⒅噶顐鬏斀o供料機沖頭電機對相關(guān)供料機沖頭的高度進行單獨調(diào)節(jié)，如圖4所示：

圖4

1-主站：是系統(tǒng)控制和可視化的中心

2-控制箱：為主站提供能量，形成控制回路，并將電子秤的稱重信息傳遞給主站

3-全沖程傳感器：信號源安裝在Emhart快換沖頭機構(gòu)里面

4-轉(zhuǎn)接板：安裝在沖頭機構(gòu)的底板上，傳輸無線傳感器信號

5-電機控制：供料機沖頭和勻料筒的高度控制無需進入行列機操作系統(tǒng)，直接由主站控制

6-萬能調(diào)整驅(qū)動：對供料機的勻料筒和供料機沖頭高度進行調(diào)整

這種在沖壓機構(gòu)安裝傳感器的方式除了可以控制料重外，還可以發(fā)現(xiàn)沖壓過程中的其它問題，及時剔除不合格產(chǎn)品，其優(yōu)點是明顯的，也得到了世界上一些大的瓶罐使用公司（如百威公司）的認可。但它也不是完美的，比如它不能用于吹吹法生產(chǎn)，它的初始投資成本和運維成本都相對較高，也正是因為這些不足，才使其它的料重自動控制系統(tǒng)在市場上也有一席之地。

 

二、紅外熱成像的IGC系統(tǒng)

荷蘭Xpar公司的料重自動控制系統(tǒng)是Individual gob weight control（簡稱IGC系統(tǒng)），它的測量數(shù)據(jù)來源于該公司的IR-D系統(tǒng)，即IGC必須與IR-D系統(tǒng)一起配套使用。IRD系統(tǒng)是在機前輸瓶機的剔瓶功位前安裝兩臺熱成像儀，進行實時檢測，并形成每一個產(chǎn)品的熱像圖（圖5）。

圖5

根據(jù)這些圖片，可直觀監(jiān)測產(chǎn)品的玻璃分布、垂直度、形狀、直徑等情況，將部分有缺陷的產(chǎn)品直接在機前輸瓶機上剔除，避免這些缺陷產(chǎn)品進入冷端。如下列三組圖片（圖6）分別展示了對“Bird swing”、“Thin bottom”和“Choked neck”的檢測情況。

圖6

其料重控制過程是：由操作人員定時稱量實際生產(chǎn)出來的瓶罐的重量，該信息傳送至“目標(biāo)料重控制閉環(huán)”。同時每個成品的熱成像圖片信息也傳送到“目標(biāo)料重控制閉環(huán)”，在經(jīng)過計算分析后，根據(jù)需要將動作指令傳輸至供料機。如圖7所示：

圖7

由于筆者未實際用過該系統(tǒng)，對于其優(yōu)缺點不敢妄下雌黃。資料顯示它可適用于吹吹、壓吹及小口壓吹等成型工藝，且可實現(xiàn)多產(chǎn)品、多料重的自動控制。據(jù)了解，或許是由于國內(nèi)瓶罐（特別是一些白酒瓶）的形狀不規(guī)則，使用廠家的顧慮較多，該系統(tǒng)在國內(nèi)的實際使用案例暫時還不多。

 

三、HR矩陣攝像機3D成像的GCO系統(tǒng)

德國的Symplex公司的料重自動控制系統(tǒng)簡稱GCO（Gob Cutting Observation）（注：Symplex公司已被Emhart公司收購，國內(nèi)現(xiàn)由Emhart公司旗下的三金公司提供該技術(shù)）。GCO系統(tǒng)在剪刀機構(gòu)下方的合適位置安裝兩臺攝像機（根據(jù)現(xiàn)場情況決定安裝位置，再采用適合相應(yīng)距離的鏡頭），這兩臺攝像機以一定的角度對準料滴，拍攝每一個下落料滴的圖片（圖8）。

圖8

每一剪的料滴都會實時多次拍照（一般拍5次），根據(jù)這些照片建立每個料滴的三維模型，從而得到每個料滴的大小、形狀、體積和重量等實時信息（圖9）。

圖9

料重自動控制的過程是：品種更換時，首先由人工將料滴調(diào)整至目標(biāo)重量，并在軟件內(nèi)輸入該目標(biāo)重量值，調(diào)整好攝像機圖像（因前后品種生產(chǎn)速度的變化，需要對拍攝頻率進行調(diào)整），開啟自動控制功能。GCO系統(tǒng)在行列機現(xiàn)場配置有一個電子稱，由操作人員定時按屏幕提示稱量實際生產(chǎn)出來的瓶罐重量，稱量結(jié)果自動傳送至主機。結(jié)合攝像機所得的信息，在經(jīng)過計算分析后，根據(jù)需要將動作指令傳輸至供料機。如圖10所示：

圖10

該系統(tǒng)可用于行列機生產(chǎn)的吹吹法、壓吹法及小口壓吹法。在筆者的公司工況下，持續(xù)使用一年多后發(fā)現(xiàn)：該系統(tǒng)運行成本較低，日常工作中僅需少量的空壓氣和冷卻水來保護攝像機。定期的維護工作是對鏡頭進行擦拭，以便得到清晰的圖像。瓶重400克以下的產(chǎn)品基本保證偏差在1克以內(nèi)；400克以上的產(chǎn)品偏差不超過3克；600克以上的產(chǎn)品，不太適合自動控制。對重量異常的料滴可進行準確剔除。筆者甚至認為可以記錄下最佳生產(chǎn)狀態(tài)時的料滴形狀、料滴溫度等數(shù)據(jù)，供下一次品種更換時參考，從而迅速提高產(chǎn)品合格率。

該系統(tǒng)的缺點是僅能剔除檢測到的料滴重量不達標(biāo)的產(chǎn)品，而對于生產(chǎn)過程中，因氣壓不穩(wěn)或機構(gòu)故障等其它原因產(chǎn)生的缺陷產(chǎn)品無法識別、剔除，或許這也是暫時未能通過部分國內(nèi)瓶罐使用公司（如百威公司）認證的原因吧。

結(jié)語：料滴重量受窯爐料液面、料滴溫度的影響非常大，打個或許不是很恰當(dāng)?shù)谋确剑毫现刈詣涌刂葡到y(tǒng)可以“錦上添花”，卻不能“雪中送炭”。當(dāng)料液面和玻璃液溫度相對穩(wěn)定時，料重自動控制系統(tǒng)會運行得非常輕松，料滴重量的實際值與目標(biāo)值偏差也非常小；而當(dāng)料液面或玻璃液溫度變化比較大時，料重自動控制系統(tǒng)的工作負荷會非常大，勻料筒、供料機沖頭調(diào)整動作頻繁，甚至?xí)霈F(xiàn)機構(gòu)“卡死”的情況。因此，即使為行列機配置了料重自動控制系統(tǒng)，也不能松懈對其它生產(chǎn)過程的監(jiān)控，它只能作為一種進一步提高料滴重量穩(wěn)定性的工具，而不能作為解決料滴重量穩(wěn)定性的根本辦法。

料重自動控制系統(tǒng)的標(biāo)準配置硬件在記錄數(shù)據(jù)方面還達不到生產(chǎn)實際需求，它記錄的數(shù)據(jù)的存儲時間普遍較短，短的只能存數(shù)小時，長的也不會超過10天，只有配置了額外的服務(wù)器和配套軟件后才能長期存儲生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

料重自動控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)源的采集方式各有不同，與系統(tǒng)配套的其它功能也有很大差異，各自都有針對性很強的特點。各個玻璃瓶罐生產(chǎn)廠家可結(jié)合自身產(chǎn)品特點及生產(chǎn)需求進行選擇。詳細研究方面多下功夫。以后各期我們將討論一些在成型過程中會產(chǎn)生的缺陷。