DE3020843A1

DE3020843A1 - Verfahren zur ueberwachung und steuerung der breite eines glasbandes bei einer schwimmenden flachglasproduktion

Info

Publication number: DE3020843A1
Application number: DE19803020843
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Masuda; Syoji Saito; Hirohiko Sakai
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 1979-06-02
Filing date: 1980-06-02
Publication date: 1980-12-04
Also published as: FR2458093A1; GB2051414A; GB2051414B; FR2458093B1; BE883552A; JPS5919888B2; JPS55162434A; US4312656A; DE3020843C2

Description

@ESCHR@I@UNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwach-und Steuerung der Breite eines glas@andes bei einer schwimmenden Flachglasproduk tion, wo @eschmolzenes Glao an einem Verschlußstein- vorBei auf ein Bad aus geschmolzenem Metall gegossen wird, urn ein auf dem Metallbad schwimmendes und auf diesem transportierbares @lasband zu bilden.
Bei einer schwimmenden Flachglasherstellung ändert sich die Schmelzglas-Zuführrate mit den unterschiedlichen Betriabsbedingungen eines Schmelzofens zur @erstellung von Schmelzglas, beispielsweise mit dem Urnfanq und der Folge von Rohmaterial-Chargen und den Betriebszuständen eines Schwerülbrenners im Schmelzofen . Die Praxis hat gezeigt, daß eine Erhöhung der @emperatur des @eschmelzenen Glases zu einer Absenkung -der Schmelzgles-Viskosität und d foltqlich zu einer Fördermengenerhühung führt. Diese Vorgänge beeinflussen zwar kaum die Dicke des Glasbandes; sie bleibt innerh-alb der durch Spezifikationen vorqeschriehenen Grenzen . Jedoch wird aufgrung dieser ErscheinungEn die Breite des Glasbandes größer. Mit anderen worten: Ånderungen der Schmelzglas-Zuführrate baben kaum einen Einfluß auf die Dicke, jedoch einen erheblichen Einfluß auf die Breite des erzeugten Glasbandes.
De geschmolzenes Glas gewöhnlich einen hohen Viskositätswert aufweist, bildet sich kurz nach seiner Abgabe auf das Metallbad ein Glasband mit ungleichförmiger Breite. An beiden Rändern des Glasbandes aufgestellte Abtasteinrichtungen zur Ermittlung der Glasbandbreite müssen in der Strö mungsrichtung genügend weit hinter dem Verschlußstein positioniert werden, so daß ei-ne eotsprechende Zeitverzögerung zwischen einer Änderung der Verschl@ßsteinhöhe und einer dadurch verursachten Änderung der Glasbandbreite auftritt.
Bei einem solchen Herstellprozeß neigt der Wert der Glas bandbreite zum Pendeln mit einer relativ roßen Amplitude und geht dabei abwechselnd über und unter einen Norm- bzw Soll-Wert. Daher war es bisher sehr schwierig, eine genügend gleichförmige Olasbandbreite einzuhalten.
Diese Schwankungen der Glasbandbreite verursachen mehr oder weniger breite Pandabschnitte des Glasbandes, die beim Endprodukt beschnitten werden müssen. Da-durch wird das Produktionsergebnis verschlechtert. In einigen Fällen wird das auf dem Metallbad schwimmende Glasbad beiderseits durch Stützrollen o.dgl. gehalten, doch diese Maßnahme bedeutet eine weitere Zunahme des Beschnittflächenanteils.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein qeqenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren der qenannten Art aufzuzeigen, mit dem die Schwankungen der Glasbandbreite vermindert und das Produktionsergebnis verbessert werden können.
Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist kruzgefaßt im Patentanspruch 1 angegeben.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen enthalten.
Bei der schwimmenden Flachglasproduktion wird das geschmolzene Glas an einem beweglichen Verschlußstein oder Schleusentor vorbei auf das Bad aus geschmolzenem Metall gegossen und bildet darauf ein schwimmendes Glasband, welches sich in Längsrichtung des Metallbades bewegt und dabei fortlaufend abgekühlt wird, bis es formstabil wird.
Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens beste-ht darin, daß zur Steuerung der Breite des Glasbandes nicht nur laufend die sich ergebende Breite ermittelt, sonderen zusätzlich die jeweilige Temperatur des gerade zugeführten geschrnolzenen Glases festgestellt @ und bei der Steuersignalerzeugung berücksichtigt wird.
Vorzugsweise wird ein zulässiger Fehlergrenzen- bzw. Toleranzbereich vorbestimmt und während des Steuervorgangs laufend entschieden, ob das Fehlersignal in oder außerhalb des Toleranzbereiches lieqt. Falls in einem ersten Fall das Fehlersignal inne-rhalb des festgelegten Toleranzbereiches liegt, dann .wird als Steuersiqnal ein erstes @ückkopplungssteuersignal benutzt, welches aus dem Fehlersignal nach einer integrierenden Regelungsart erzeugt wird. Wenn in einem zweiten Fall das FehlersignaL nuß erhalt des vorgegebenen Toleranzbereiches liegt, dann wird als Steuersignal ein zweites Rückkopplungssteuersignal verwendet, welches aus dem Fehlersignal unter einer positiven Proportional/Integral--Regelun.gsart (P/I-Regler) erzeugt wird.
Vorzugsweise wird bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren eine Impulsregelung bzw. Abtastregelung, jedoch kein kontinuierliches System angewandt.
Nachstehend wird ein die merkmale der Erfindung aufweisendes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Kammer mit einem geschmolzenes Metall enthaltenden Bad, Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Yeil von Fig. 1, Fig. 3 ein schematisches Blockschaitbild zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und Fig. 4 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen einem Fehlerslgnal und dem Steuersignal.
In Fig. 1 und 2 verbindet ein Kanal 1 einen nicht darqestellten Schmelzofen oder Behälter zur Herstellung von Schmelzglas mit einer Kammer 2, die ein Bad 3 aus geschmolzenem Metall enthält. In dem Kanal 1 ist ein Schleusentor bzw. Verschlußstein 4 angeordnet,der sich mittels eines Antriebs 5 aufwärts und abwärts bewegen läßt. Den Übergang zwischen dem Ende des Kanals 1 und dem Rad 3 bildet ein lippenförmiger Ausgußstein 6. Nahe, vorzugsweise dicht vor oder hinter dem Verschlußstein 4 ist zur Messung der Temperatur des geschmolzenen Glases in diesem Bereich ein Strahlungsthermometer 20 angeordnet. In Strömungsrichtung hinter dem Ausgußstein 6 befinden sich in ausreichendem Abstand davon auf beiden Seiten des Schmelzmetallbades je ein photoelektrischer Positionsmelder 7 und 7' in gegenüberliegenden Positionen, die beispielsweise sog. Video-Analysatoren enthalten, die Positionen der Ränder des Glasbandes abtasten und entsprechende Positionssignale abgeben.
Die Positionssignale der Positionsmelder 7 und 7' werden in eine Breitensignalgeneratorschaltung 9 eingespeist, welche daraus in einer Rechenoperation ein der Breite eines Glas bandes B entsprechendes Areitensignal entwickelt. Eine Sollbreitensignalgeberschaltung 10 erzeugt ein Solibrei tensignal, und eine Fehlersignalgeneratorschaltung 11 vergleicht das Breitensignal mit dem Sollbreitensignal, um daraus als Vergleichsergebnis ein Fehlersignal zu erzeugen. Eine Fehlerqrenzen-Siqnalqeberschaltunq 2 erzeugt ein Fehlergrenzensignal, welches einem vorgegebe -nen zulässigen Toleranzbereich (z.B. +R in Fig. 4) für den -Fehler zwische-n dem Ist-Wert und dem Soll-ilert der Glasbandbreite entspricht. Ein Komparator vergleicht das Fehlersignal- aus der @chaltung 11 mit; dem Fehlergrenzen -signal aus der Schalung 12 und überträ@t das Fehlersignal für den F-all, daß es in den zulässigen Toleranzbereich fällt, in eine erste Steuerschaltung 14, jedoch für den Fall, daß das Fehlersignal außerhalb des zulässigen toleranzhereich@s liegt, in eine zweite Steuerschaltung 15. Die ers-te Steuerschaltung 114 erzeugt ein erstes Steuersignal, welches dem Mittelwert einer Anzahl von Fehlersignalen oder dem Zeitintegral des Fehlersigna:ls proportional ist. Die zweite Steuerschaltung 15 dagegen erzeugt ein zweites Steuersignal nach einer positiven Proportional/Integral-Regelung (P/1-Regler). vorzugsweise mit Impulsregelung bzw. Abtastregelung.
Eine GeneratorschaLtung 22 erhält in der AbtastprJriode einmal ein Temperatursignal von dem Strahlungsthermometer 20-und erzeugt ein Temperaturdifferenzsignal, welches einer Differenz zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Temperatursignalen entspricht. Ein in dem Schmelzofen angeordneter Spiegelanzeiqer 23 ermittelt den Stand des Schmel.zglasspiegels innerhalb des Ofens und erzeugt einmal während jeder vorgegebenen Abtastperiode ein Spiegelstandsignal, nach dem ein Signalgenerator 24 ein Spiegeldifferenzsignal erzeugt, we-lches einer Differenz zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Spiegelstandsignalen entspricht.
Bei Zugang entweder des ersten Steuersignals von der Schaltung .14- oder des zweiten Steuersignals von der Schaltung 15 i.n eine Verschlußsteinsteuerschaltung 1G aktiviert diese einen Antrieb so, daß durch Auf- und Abwärtsbewegungen des Verschlußsteins 4 eine einheitliche Breite des Glasbandes 8 eingehalten wird.
In Fig. 4 ist mit 0 die Sollbreite des Glasbandes und mit +R und -R der obere sowie untere Grenzwert des zulässigen Toleranzbereiches für die Glasbandb-reite bezeichnet. Vorzugsweise wird der Verschlußstein 4 so reguliert, daß er sich in vorgegebenen Steuerzyklen sufwärts oder abwärts bewegt, wie durch unterbrochene Linien angedeutet. Dabei ist die Zeit für den Steuerzyklus etwas größer als jener Zeitraum gewählt, der zwischen einer Änderung der Verschlußsteinhühe bis zu einer dadurch verursachten Änderung der Glasbandhreite vergeht, was dem Zeitraum entspricht, der während der Auswanderung eines Schmelzqlaspunktes von dem Verschlußstein 4 bis in Höhe der Positionsmelder 7 vergeht.
Vorzugsweise wird das Fehlersignal einmal in jeder Abtastperiode erzeugt, die kürzer als die Dauer einer Steuerperiode gewählt ist.
Wenn die von dem Strahlungsthermometer gemessene Temperatur des geschmolzenen Glases steigt oder fällt, bewirkt die Steueranordnung in Abhängigkeit von dem Temperaturdifferenzsignal der Schaltung 22 eine entsprechende Regulierung des Verschlußsteins in Form einer Hebe- oder Absenkbewegung. In ähnlicher Weise wird der Verschlußstein 4 in Abhängigkeit von dem Spiegeldifferenzsignal des Generators 24 regulierend angehoben oder abgesenkt, wenn der von dem Spiegelanzeiger 23 ermittelte Schmelzglasspiegel in dem Ofen steigt oder fällt.
In dieser Steueranordnung erzeugt Ferner die Generatorschaltung 11 z.8. ein Fehlersignal, wenn die ermittelte Breite des Glasbandes 8 die Sollbreite überschreitet, weil durch den Verschlußstein 14 eine erhöhte Menge geschmolzenen Glases von dem Kanal 1 au-f das Metallbad fließt.
Wenn dieses Fehlersignal in den zulässigen Toleranzbereich fällt, z.B. zwischen 0 und +R in Fig. 4, dann erhält die erste Steuerschaltung 14 das Fehlersignal und erzeugt in ihrer Steuerungsart ein erstes Steuersignal, das eine Abwärtsbewegung des Verschlußsteins 4 auslöst. ienn das Fehlersignal dagegen über dem oberen Grenzwert +R in Fig. 4 liegt und damit den zugelassenen Toleranzbereich überschreitet, dann erhält die zweite Steuerschaltung 15 das Fehlersignal und erzeugt das zweite Steuersignal in Form eines Rechteckimpulses (Fig. Li) in ihrer Steuerungsart. Dadurch wird der Verschlußstein 14 während eines der Impulsbreite des Steuersignals entsprechenden Zeitraumes abwärts bewegt. Es erfolgt ein ähnlicher Ablauf des Uerfahrens, wenn zum Ausgleich einer zu geringen Glasfördermenge der Verschlußstein 4 aufwärts bewegt wird.
Dabei ist die Erfindung keinesfalls auf die bei der beschriebenen Ausführung verwendeten Video-Analysatoren als Positionsmelder 7, 7' zu beiden Seiten des Glasbandes beschränkt.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß durch die erfindungsgemäße regulierung des Verschlußsteins in Abhängigkeit von einer gemessenen Temperatur des auf das Bad aus geschmolzenem metall gegossenen geschmolzenen Glases Breitenschwankungen des Glasbandes dadurch wirksam reduziert werden, daß Änderungen der Schmelzglastemperatur rechtzeitig und v o r einer ungünstigen Auswirkung auf die Glasbandbreite kompensiert werden.
Außerdem werden bei dem erfindungsgemänen Verfahren der zulässige Fehlergrenzen- bzw. Toleranzbereich der Glas bandbreite und der gewünschte Sollwert vorher bestimmt und Schwankungen der Glasbandbreite dadurch klein gehalten, daß eine Umschaltung der Steuerungs- bzw. Regelungsart in Abhängigkeit davon durchgeführt wird, ob das Fehlersignal in dem vorgegebenen Fehlergrenzenbereich liegt oder nicht.
Liegt das Fehlersignal innerhalb des vorgegebenen Toleranz-oder Fehlergrenzenbereiches, dann erfolgt die Regelung des Verschlußsteins durch ein erstes Steuersignal, welches die erste Steuerschaltung auf der Grundlage des itteluertes oder Integralwertes des Fehlersignals erzeugt, urn so die Tendenz zu Schwankungen der Slasbandbreite zu dämpfen.
Liegt dagegen das Fehlersignal außerhalb des vorgegebenen Fehlergrenzbereiches, dann wird das Steuersignal von der zweiten Steuerschaltung unter positiver Proportional/lotegralregelung (P/I-Regler) erzeugt, vorzugsweise in Verbindung mit einer Impulsregelung (bzw. einem Überwachungssystem mit Stichprobendatenüb@rprüfung), um auf diese Weise mit Sicherheit zu verhindern, daß die Slasbandbreite den vorgegebenen Toleranzbereich noch mehr überschreitet.
Erfindungsgemäß können die Schwankungen der Glasbandbreite klein gehalten und damit der Wirkungsgrad der Flachglasproduktion erhöht werden.

Claims

Verfahren zur Überwachung und Steuerung der Breite eines Glasbandes bei einer schwimmenden Flachglasproduktion Priorität: 2. Juni 1979, Japan, No. 54-69307 PATENTANSPRÜCEIE 1. Verfahren zur Überwachung und Steuerung der Breite eines Glasbandes bei einer schwimmenden Flachglasproduktion, bei der geschmolzenes Glas an einem Uerschlußstein vorbei auf ein Bad aus geschmolzenem Metall gegossen wird, um ein auf dem Metallbad schwimmendes und auf diesem vorbewegtes Glasband zu bilden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - die Breite des Glasbandes an einer von dem Verschlußstein entfernten Stelle ermittelt, - die ermittelte Breite mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen und ein der Abweichung zwischen beiden entsprechendes Fehlersignal erzeugt, - aus dem Fehlersignal ein Rückkopplungssteuersignal zum Regulieren des Verschlußsteins erzeugt, - die Temperatur von dem Bad zuzuführendem geschmolzenem Glas gemessen und ein dem Meßwert entsprechendes Temperatursignal erzeugt, - nach dem Temperatursignal ein erstes Zuführsignal erzeugt, und - die Schmelzglaszufuhrmenge in das Bad durch Regulierung des Verschluß steins unter dem Steuerbefehl des Rückkopplungssteuersignals im Sinne einer Fehlerreduzierung auf null und zusätzlich unter dem Steuerbefehl des ersten Zuführsteuersignals im Sinne einer Kompensation des Einflusses von Temperaturänderungen in dem dem Bad zugeführten geschmolzenen Glas kontrolliert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - zwischen einem ersten Fall, bei dem das Fehlersignal innerhalb, und einem zweiten Fall, bei dem das Fehlersignal außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches liegt, unterschieden wird, und - das. Rückkopplungssteuersignal bei Vorliegen des ersten Falles ein aus dem Fehlersignal durch Integralregelung erzeugtes erstes Rückkopplungssteuersignal, und beim Vorliegen des zweiten Falles ein aus dem Fehlersignal durch positive Proportional/Integral-Regelung (P/I-Regler) erzeugtes zweites Rückkopplungssteuersignal ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung des Fehlersignals periodisch einmal während erl2r vorgegebenen Abtastperiode erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeicilnet, daß das erste und das zueite Steuersignal jewoils perio@isch einmal während jeder vorgegebenen Steuerperiorle erzeugt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastperiode kleiner als die Steuerperiode ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerperiode etwas länger als ein Zeitintervall ist, welches für den @ransport eines geschmolzenen @lases von dem @rt des Verschlußsteins ZU dem Ort, wo die breite des Glas bandes ermittelt wird, notwendig ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch geke-nnzeichnet, daß das @emperatursignal periodisch einmal innerhalb jeder vorgegebenen Abtastperiode erzeugt wird, und daß dus erste Zuführsteuersignal einer Differenz zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Temperstursignalen proportional ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temparatur des geschmolzenen Glases in Ortsnähe des Verschlußsteins gemessen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß - der Spiegel von geschmolzenem Glas in einem das geschmolzene Glas enthaltenden und dem ßad zuführenden Behälter ermittelt und ein der Höhe des ermittelten Spiegels entsprechendes Spiegelsignal erzeugt, - aus dem Spiegelsignal ein zweites Zuführsteuersignal erzeugt, und - der Verschluß stein zusätzlich unter dem Steuerbefehl des zweiten Zuführsteuersignals in der Weise, daß der Einfluß von Änderungen des Schmelzglasspiegels in dem Behälter kompensiert wird, reguliert werden.
10. Verfahren nach Anspruch r; dadurch gekennzeichnet, daß Spiegelsignal periodisch einmal in jeder Abtastperiode erz@ugt wird, und daß das zweite Zuführsteuersiqnal einer Differenz zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Spiegelsignalwerten proportional ist.