液晶模組組裝機(jī)玻璃撕膜膠帶的平穩(wěn)運(yùn)行方式研究

陳 磊

（中電科風(fēng)華信息裝備股份有限公司， 山西 太原 030024）

引言

在電子行業(yè)中，液晶玻璃在生產(chǎn)的時(shí)候，一般都要用到保護(hù)做起的成品與半成品,為了在流水線上不容易出現(xiàn)劃傷和碰壞，因此，會在玻璃上下表面貼上保護(hù)膜。而在背光與玻璃組合的過程中，需要撕掉相互接觸表面上的保護(hù)膜。其中，對于玻璃與背光貼合的貼合面需要進(jìn)行撕膜，玻璃撕膜工藝是其中重要的工藝過程。目前常用的玻璃撕膜方式有三種：一種是膠帶撕膜，一種是膠輥撕膜，一種是易撕貼撕膜。本文主要分析的是膠帶撕膜方式，撕膜利用粘性膠帶與玻璃的相對運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)膜與玻璃的分離，即先將膠帶與玻璃的一個(gè)角連在一起，再通過彼此之間的相對運(yùn)動(dòng)來達(dá)到玻璃與膜分離的效果。

1 撕膜機(jī)構(gòu)的應(yīng)用背景

由于手機(jī)行業(yè)液晶顯示玻璃更趨向于薄產(chǎn)品的趨勢，本機(jī)構(gòu)對應(yīng)的玻璃厚度最薄可達(dá)0.2 mm，因此撕膜過程中膠帶需要對玻璃均勻平整的輸出力量[1]。結(jié)合保護(hù)膜與液晶玻璃的貼合粘度測試，本設(shè)備所用膠帶均為膠中丁酯含量60%以上涂膠厚度達(dá)到54%以上的高黏性膠帶，膠帶外形為寬度18 mm纏繞為外徑200 mm左右的膠盤。

2 撕膜機(jī)構(gòu)的工作原理及主體構(gòu)架

膠帶撕膜的纏繞布局如圖1所示，新膠帶固定在隨電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的放帶機(jī)構(gòu)上，然后依次通過放帶張緊機(jī)構(gòu)，撕膜運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，拉帶壓帶機(jī)構(gòu)，收帶張緊機(jī)構(gòu)，最后纏繞在隨電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)收帶的廢膜輪軸上[2]。膠帶按照圖1所示方式依次通過各個(gè)輪軸纏繞之后，由于放帶張緊機(jī)構(gòu)和收帶張緊機(jī)構(gòu)的存在，使得柔性的膠帶能夠在整個(gè)過程中保持張緊平穩(wěn)的運(yùn)行狀態(tài)。

2.1 撕膜運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

撕膜運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主體如圖2所示，當(dāng)玻璃被放置在撕膜工位時(shí)，要確保玻璃的斜對角線與膠帶的運(yùn)動(dòng)軸線方向一致，這時(shí)，撕膜氣缸上升，將撕膜膠輥上的膠帶與玻璃撕膜角黏貼在一起，之后撕膜運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)整體沿運(yùn)動(dòng)軸線水平向后移動(dòng)，這樣膠帶與玻璃的相對運(yùn)動(dòng)就是水平方向與豎直方向的合成運(yùn)動(dòng)，且水平方向的速度與豎直方向的速度相同都等于撕膜整體機(jī)構(gòu)沿模組運(yùn)動(dòng)的速度，保護(hù)膜相對玻璃形成斜向下45°的合成運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了玻璃與表面保護(hù)膜的分離。這時(shí)候，從圖1的纏繞方式可以看出，膠帶在進(jìn)撕膜運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)之前與出撕膜運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)之后都是保持水平的軸線位置，這樣，在撕膜運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的過程中，就能夠保證膠帶從放帶機(jī)構(gòu)到拉帶壓帶機(jī)構(gòu)之間的總長保持不變，使得在整個(gè)撕膜過程中膠帶的張力保持恒定。

圖1 膠帶纏繞機(jī)構(gòu)及運(yùn)行流程示意圖

圖2 撕膜運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

2.2 拉帶壓帶機(jī)構(gòu)

拉帶壓帶機(jī)構(gòu)的主體如下頁圖3所示，通過三個(gè)相互相切的滾花軸將膠帶固定，確保在撕膜過程中從放帶機(jī)構(gòu)到拉帶壓帶機(jī)構(gòu)之間的膠帶長度保持一致，其中包括一個(gè)主動(dòng)軸和兩個(gè)從動(dòng)軸。從動(dòng)軸安裝在缸徑20 mm、壓強(qiáng)0.4 MPa的氣缸上，氣缸時(shí)刻處于伸出狀態(tài)，使得壓帶壓力一定。當(dāng)撕膜運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)撕膜結(jié)束后，拉帶主動(dòng)軸靠伺服電機(jī)帶動(dòng)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，將膠帶從拉帶壓帶的上面拉到機(jī)構(gòu)的下面去，實(shí)現(xiàn)膠帶的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

2.3 重錘張緊機(jī)構(gòu)

由于膠帶本身的柔性特質(zhì)，因此在整體的使用過程中，要保證膠帶平穩(wěn)的運(yùn)行，就必須有自動(dòng)化的張緊拉直功能，因而在拉帶壓帶機(jī)構(gòu)隔離開的上下兩個(gè)相對受力獨(dú)立的纏繞區(qū)域內(nèi)都需要添加一個(gè)自動(dòng)的恒力張緊機(jī)構(gòu)。重錘張緊機(jī)構(gòu)的主體如圖4所示，由一個(gè)氣缸帶動(dòng)重錘機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌上實(shí)現(xiàn)往復(fù)位置變動(dòng)，其中氣缸提供的力是恒定向下的，再加上重錘本身的重力，使得膠帶時(shí)刻處于緊繃狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)膠帶的張緊。

圖3 拉帶壓帶機(jī)構(gòu)

圖4 重錘張緊機(jī)構(gòu)

2.4 整體工作流程

在撕膜的初始狀態(tài)時(shí)，膠帶處于張緊狀態(tài)，其中，放帶重錘張緊機(jī)機(jī)構(gòu)處于下位，收帶重錘張緊機(jī)構(gòu)處于上位。撕膜的工作流程如圖5所示，當(dāng)玻璃運(yùn)動(dòng)到撕膜工位后，撕膜運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由撕膜開始位水平運(yùn)動(dòng)到撕膜結(jié)束位，完成玻璃與保護(hù)膜的分離，在整體的過程中，膠帶固定不動(dòng)，撕膜完成后，在撕膜運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)返回撕膜開始位的過程中，拉帶主動(dòng)軸拉帶，這時(shí)拉帶軸上方膠帶總長減小，下方膠帶總成增加，從而放帶重錘張緊軸由下位移動(dòng)到上位，移動(dòng)距離近似為拉帶長度的一半，收帶重錘張緊軸由上位運(yùn)動(dòng)到下位，移動(dòng)距離也為拉帶長度的一半。之后拉帶軸停止動(dòng)作，這時(shí)候放帶軸與收帶軸分別由電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)膠帶的放帶及廢膜膠帶的回收，同時(shí)，使得放帶重錘運(yùn)動(dòng)到下位，收帶重錘運(yùn)動(dòng)到上位。從而完成完整的一套動(dòng)作循環(huán)。

3 撕膜壓力與膠帶張力的關(guān)系

圖5 撕膜的工作流程示意圖

在膠帶撕膜的過程中，由于液晶薄玻璃本身的脆性特征，在玻璃與柔性膠帶的黏貼角的接觸過程中，如果不能保證玻璃受力的恒定，就會導(dǎo)致撕膜機(jī)構(gòu)在開始運(yùn)動(dòng)的過程的起膜不均勻的現(xiàn)象，容易造成撕裂以及壓傷彩虹等不良損傷，造成物料的損耗，因此，必須確保玻璃與膠帶接觸受力恒定。在機(jī)械結(jié)構(gòu)固定，撕膜各個(gè)變量參數(shù)（包括撕膜氣缸壓力、撕膜高度、撕膜機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度，起膜角的長度等）不變的情況下，膠帶與玻璃接觸時(shí)的受力狀態(tài)就與膠帶本身的張力大小息息相關(guān)。

從上頁圖1的纏繞方式可以看出，膠帶的張力大小主要與放帶重錘張緊機(jī)構(gòu)對于膠帶向下的拉力大小有關(guān)[3]。為了保證從放帶重錘機(jī)構(gòu)處的受力傳遞到撕膜膠輥處時(shí)力的大小不變，因此，就需要從放帶重錘到撕膜膠輥處膠帶均是光面與纏繞輪接觸，這樣可以使得運(yùn)行過程中的滑動(dòng)摩擦力最小且時(shí)刻保持一致，從而使得撕膜膠輥處膠帶張力恒定。重錘機(jī)構(gòu)可以近似的看成滑輪機(jī)構(gòu)來研究，忽略膠帶運(yùn)行中的能量損失，膠帶張力=（重錘的重力+放帶氣缸的壓力）/2，膠輥撕膜的力=撕膜氣缸在上位時(shí)的壓力-2×膠帶的張力，因此撕膜壓力=撕膜氣缸壓力-重錘重力-放帶氣缸壓力。由于放帶張緊機(jī)構(gòu)還有張緊功能，一般運(yùn)行過程中放帶氣缸的壓力要保持恒定，因此可以通過調(diào)節(jié)撕膜氣缸的壓力大小來控制撕膜壓力。根據(jù)現(xiàn)場相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對于一般的液晶產(chǎn)品，設(shè)置放帶氣缸（缸徑為10 mm）壓力為0.1 MPa，撕膜氣缸（雙缸缸徑均為12 mm）壓力設(shè)置在0.2～0.3 MPa之間。

4 結(jié)論

經(jīng)現(xiàn)場使用證明，如上頁圖1所示的膠帶纏繞機(jī)構(gòu)能夠很好地控制膠帶運(yùn)行過程中的張力恒定，大大減少了撕膜造成的物料損耗，節(jié)約了成本，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。