Conocimiento de la indust

1.1 Arquitectura general del equipo

El dispositivo consta de un bastidor, un mecanismo de rotura de cantos, un conjunto de rodillos de presión, un conducto de aire de limpieza, una placa de guía de virutas y un carro móvil (Figura 1), que se instala entre las cintas transportadoras delantera y trasera para formar una línea de producción continua. La unidad funcional principal es el mecanismo de rotura de cantos, que incluye:

• Unidad de rotura de bordes: el servomotor acciona la cremallera para lograr el posicionamiento horizontal de la cuchilla de rotura superior y se utiliza presión neumática vertical hacia abajo para completar el recorte;

• Unidad de rotura: acciona neumáticamente la cuchilla de rotura inferior para elevarla verticalmente y lograr la rotura del vidrio;

• Herramienta de material de poliuretano: evita la rotura del vidrio y satisface las necesidades de corte de alta precisión.

1.2 Flujo del proceso

1. Recorte del borde frontal: el sensor fotoeléctrico ubica el vidrio → la cuchilla rompedora inferior se levanta y posiciona → la cuchilla rompedora superior presiona hacia abajo para cortar el borde frontal;

2. Rotura continua: el rodillo de presión presiona dinámicamente hacia abajo para amortiguar el impacto → la varilla de la cuchilla de rotura inferior se levanta para completar la segmentación;

3. Recorte del borde trasero: el servomotor impulsa la cuchilla de corte superior para que se mueva horizontalmente → presión neumática hacia abajo para cortar el borde trasero;

4. Gestión de residuos: el aire comprimido limpia la superficie → la placa guía de virutas recoge los residuos en el carro móvil.

2. Innovación tecnológica y diseño de núcleos

2.1 Sistema de rodillos antivibratorios

En vista del problema de que los vidrios de tamaño pequeño se rompen fácilmente debido a la vibración, se diseñó un sistema de ajuste dinámico de doble rodillo:

• Estructura de oscilación de arco: el volante impulsa la viga del rodillo a través del reductor para lograr un ajuste del ángulo de ±15°;

• Contacto flexible del rodillo recubierto de goma: el coeficiente de amortiguación de presión es >0,8, lo que dispersa eficazmente la fuerza de impacto de la cuchilla de rotura inferior;

• Disposición simétrica bilateral: se adapta a vidrios de 300 a 1500 mm de ancho para garantizar la estabilidad del proceso de rotura.

2.2 Control de movimiento de alta precisión

• Sistema de servoaccionamiento: Reductor planetario + servomotor que realiza el posicionamiento horizontal de la cuchilla de rotura superior (precisión ±0,1 mm);

• Conjunto de guía lineal: Garantiza la estabilidad del movimiento vertical de la herramienta para evitar el agrietamiento del borde del vidrio;

• Colaboración de sensores inteligentes: el sensor fotoeléctrico y el controlador están vinculados para lograr una retroalimentación de posición a nivel milimétrico.

2.3 Integración de la limpieza y la recogida

• Módulo de limpieza con aire a presión: el aire comprimido de 0,6 MPa cubre la superficie del vidrio a través de una serie de boquillas de aire (tasa de limpieza ≥95%);

• Placa guía de virutas en forma de embudo: el diseño de ángulo de inclinación de 45° guía los escombros para que caigan de manera eficiente;

• Carro de escombros móvil: volumen de 0,5 m³ + estructura de ruedas universal, que favorece una limpieza y un transporte rápidos.

III. Efecto de la aplicación y perspectivas de mercado

3.1 Verificación de la mejora del rendimiento

En la prueba de procesamiento del vidrio del estante del refrigerador (especificaciones 400 × 600 mm):

• Tasa de producto terminado: aumentó del 92% de trabajo manual tradicional al 99,2%;

• Eficiencia: ciclo de operación único acortado de 25 s a 8 s;

• Precisión dimensional: control de tolerancia ±0,5 mm (manual ±2 mm).

3.2 Análisis de beneficios económicos

• Costo de mano de obra: reducir la necesidad de operadores en un 60%;

• Mayor capacidad de producción: Soporta producción continua las 24 horas, con un volumen de procesamiento diario de 3.000 piezas;

• Costo de mantenimiento: el diseño modular reduce el tiempo de reparación de fallas en un 30%.

3.3 Dirección de expansión de la aplicación

• Adaptación a múltiples campos: se ha aplicado con éxito al vidrio de electrodomésticos (paneles de hornos, estantes de refrigeradores), sustratos de pantallas electrónicas y otros campos;

• Ruta de actualización tecnológica:

◦ Integrar el sistema de posicionamiento de visión artificial para lograr el procesamiento adaptativo de vidrio no estándar;

◦ Desarrollar módulos de herramientas de cambio rápido para soportar el procesamiento de vidrio de 0,5 a 10 mm de espesor;

◦ Combinado con el Internet industrial de las cosas (IIoT), cree una plataforma de análisis inteligente de datos de producción.

IV. Desafíos y perspectivas futuras

El dispositivo actual aún presenta limitaciones, como una inversión inicial elevada (entre un 30 % y un 40 % superior a la de las líneas de producción tradicionales) y una adaptabilidad insuficiente al vidrio ultrafino (<2 mm). Las futuras líneas de investigación incluyen:

1. Optimización de costos: utilice materiales livianos (como fibra de carbono) para reducir el peso y el costo del cuadro;

2. Actualización flexible: desarrollar un sistema de control adaptativo de presión y expandirlo al procesamiento de vidrio curvo;

3. Fabricación ecológica: Desarrollar tecnología de reciclaje y reutilización de residuos para reducir la pérdida de materia prima de vidrio.

Conclusión

Este estudio ha superado los problemas de rotura por vibración, control de precisión y gestión de residuos en el corte automático de cantos de vidrio de pequeño tamaño mediante innovación mecatrónica. Su aplicación práctica demuestra que el dispositivo puede mejorar significativamente el nivel de inteligencia de la línea de producción de procesamiento profundo de vidrio y proporcionar soluciones eficientes para la fabricación de vidrio de precisión en electrodomésticos, electrónica y otras industrias. Con la posterior iteración tecnológica y la optimización de costos, se espera que se convierta en un equipo estándar en el campo del procesamiento profundo de vidrio e impulse la transformación de la industria hacia un desarrollo sostenible y de alta calidad.