液晶顯示器廠房自動(dòng)化搬送系統(tǒng)潔凈設(shè)計(jì)

文/孫華

隨著液晶顯示器在生活中的廣泛應(yīng)用，我國(guó)的液晶顯示器工廠在近二十年中不斷的投產(chǎn)，工廠的世代也由一步步的提高，這就代表著其玻璃基板的尺寸不斷在增大，根據(jù)業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)，5代線玻璃基板產(chǎn)品尺寸為1100*1300mm或者1000*1200mm，6代線玻璃基板產(chǎn)品尺寸為1500*1850mm，8代線玻璃基板產(chǎn)品尺寸為2200*2500mm， 8.5代線玻璃基板產(chǎn)品尺寸為2200*2500mm，8.6代線玻璃基板產(chǎn)品尺寸為2250*2600mm，10.5代線玻璃基板產(chǎn)品尺寸為2940*3370mm，目前全國(guó)8.5代以上的生產(chǎn)線已經(jīng)將近有二十條左右，隨著玻璃基板的尺寸不斷增大，對(duì)于自動(dòng)化搬送系統(tǒng)的要求也不斷在提高，而整個(gè)自動(dòng)化搬送系統(tǒng)在液晶顯示器工廠中的作用相當(dāng)于人體的血液系統(tǒng)一樣，負(fù)責(zé)串聯(lián)各個(gè)工藝機(jī)臺(tái)，保證生產(chǎn)的流暢。玻璃基板從投片到最后的成品以ARRAY工藝（電視屏）為例大約需要十天左右，而在這十天中剝離基板大部分時(shí)間是在自動(dòng)化搬送系統(tǒng)中，因此整個(gè)自動(dòng)化搬送系統(tǒng)的潔凈度的優(yōu)劣將對(duì)產(chǎn)品的良率產(chǎn)生巨大的影響。這樣對(duì)于潔凈室設(shè)計(jì)的要求也越來(lái)越高，需要整體的潔凈室設(shè)計(jì)與自動(dòng)化廠商密切配合，制定出合理的系統(tǒng)方案，經(jīng)濟(jì)、有效的保證整個(gè)自動(dòng)化搬送系統(tǒng)潔凈度滿足生產(chǎn)的需求。

本文針對(duì)一些液晶顯示器項(xiàng)目設(shè)計(jì)的實(shí)例，就自動(dòng)化搬送系統(tǒng)中STK(stocker)的潔凈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如何制定合理、經(jīng)濟(jì)、高效的系統(tǒng)方案進(jìn)行探討。

1 自動(dòng)化搬送系統(tǒng)

液晶顯示器工廠中的自動(dòng)化搬送系統(tǒng)一般是由Unpacker、Conveyor、Stocker(STK)、OHCV、MGV、Left、Loader、Robot、照明、配電及控制系統(tǒng)組成。Unpacker主要用于玻璃基板的拆包及上板，Conveyor是由于玻璃基板的傳送，Stocker(STK)用于玻璃基板的儲(chǔ)存及中轉(zhuǎn)，OHCV是用于在高空玻璃卡匣在STK間的傳送，MGV是用于在地面玻璃卡匣在STK間的傳送，Loader是用于STK與工藝機(jī)臺(tái)間玻璃卡匣的傳送，Robot是用于卡匣與工藝機(jī)臺(tái)間或不同工藝機(jī)臺(tái)間玻璃的傳送，Left是用于不同生產(chǎn)層間卡匣的傳送。

圖1

圖2

在Stocker(STK)內(nèi)部包含Crane、Change、棚架、FFU、隔板、照明、配電及控制系統(tǒng)。其中Crane的作用是將卡匣在棚架和Change間進(jìn)行搬送，Crane可以同時(shí)進(jìn)行水平移動(dòng)、上下移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，Crane的最大水平移動(dòng)速度為210 m/min，最大的上下移動(dòng)速度為55 m/min，180度旋轉(zhuǎn)的時(shí)間小于10秒。Change是用于存放供Loader取、存玻璃的卡匣的棚架。圖1為某8.6代項(xiàng)目STK的剖面圖。

圖3

如圖1所示8.6代的STK的寬度為11100mm，凈高為9050mm，其長(zhǎng)度根據(jù)工藝平面的布置一般為80m～200m不等，STK左右兩側(cè)是布置的棚架，根據(jù)需要設(shè)置一些Change，棚架一般為三層，每個(gè)棚架的寬度大于2900mm，Change的寬度大于3600mm，中間為Crane的行走區(qū)域，每個(gè)棚架的后面都自帶FFU，其潔凈度的要求根據(jù)各個(gè)工藝段不同而不同，一般的潔凈度要求分別為class10@0.1μm、class100@0.3μm、class1000@0.3μm、class5000@0.3μm，溫、濕度的要求為23±2℃，50±10%。對(duì)于潔凈度一般是廠務(wù)端保證靜態(tài)，而動(dòng)態(tài)潔凈度需要由自動(dòng)化搬送廠商保證。潔凈度測(cè)試的位置在Passline處，Passline距離地面的高度為1250mm。

2 STK潔凈系統(tǒng)設(shè)計(jì)

現(xiàn)在液晶顯示器工廠的潔凈室均采用上送下回的氣流組織形式，生產(chǎn)層設(shè)置在二層，一層為下技術(shù)層，空氣由上部靜壓箱通過(guò)FFU過(guò)濾后，有頂部送入潔凈室，回風(fēng)通過(guò)地面的華夫板的洞口進(jìn)入下夾層，下夾層的空氣經(jīng)過(guò)兩側(cè)的干盤管（DCC）冷卻后，在回風(fēng)道與處理后新風(fēng)混合后，進(jìn)入二層上部的靜壓箱，具體形式如圖2所示。

了解了STK的構(gòu)造，我們發(fā)現(xiàn)在STK內(nèi)的產(chǎn)塵主要在Crane行走時(shí)與下部的軌道摩擦而產(chǎn)生的塵埃，由于Crane是高速行走的，會(huì)在STK內(nèi)形成活塞效應(yīng)，對(duì)底部軌道處的空氣產(chǎn)生擾動(dòng)，形成底部氣流向上，如果向上的氣流的高度超過(guò)下部棚架的底板就會(huì)造成對(duì)下部棚架所儲(chǔ)存的玻璃造成污染，因此要保證STK的動(dòng)態(tài)潔凈度必須要將Crane行走造成向上氣流的高度不能高于Passline，因此需要整個(gè)STK內(nèi)向下的氣流保證一定的速度才能保證底部的擾動(dòng)氣流不高于Passline。這樣需要增大STK內(nèi)的循環(huán)風(fēng)量，因此在前期自動(dòng)化搬送廠商都會(huì)要求在STK的頂部滿布FFU，風(fēng)速為0.45m/s甚至為0.70m/s，這樣能夠保證STK內(nèi)有最大的循環(huán)風(fēng)量，對(duì)于后期的動(dòng)態(tài)潔凈度的保證是有利的。

為了能夠確實(shí)保證STK內(nèi)的動(dòng)態(tài)潔凈度，需要在設(shè)計(jì)階段采用氣流模擬進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)氣流模擬，考慮Crane行走造成對(duì)氣流的擾動(dòng)，要滿足動(dòng)態(tài)潔凈度class10@0.1μm的要求，需要保證在Passline處的斷面風(fēng)速不小于0.7m/s。

這樣我們可以進(jìn)行計(jì)算頂部滿布FFU時(shí)，Passline處的斷面風(fēng)速，驗(yàn)證這樣在頂部滿布FFU是否合理，是否存在過(guò)度設(shè)計(jì)。從圖1中可以看到STK兩側(cè)均為棚架，在Passline處的氣流寬度為4100mm，棚架后端配置的FFU尺寸是2410*1560mm，風(fēng)速為0.30m/s，頂部可以布置1200*1200mm的FFU 9臺(tái)，風(fēng)速為0.45m/s，這樣Passline處的斷面風(fēng)速計(jì)算如下:

V=(9*0.45*1200+1560*3*0.3)/4100=1.52 m/s

由此可見(jiàn)頂部滿布FFU時(shí)，Passline處的風(fēng)速為氣流模擬的風(fēng)速的兩倍，這樣雖然能夠保證STK的潔凈度，但會(huì)造成初投資的大幅增加，主要包括FFU的數(shù)量、配電系統(tǒng)、干盤管的數(shù)量等，這是不合理的設(shè)計(jì)。

通過(guò)與自動(dòng)化搬送廠商進(jìn)行溝通，綜合考慮STK內(nèi)Change的設(shè)置數(shù)量以及考慮一定的安全系數(shù)，將Passline處的斷面風(fēng)速設(shè)計(jì)時(shí)控制在1.0 m/s，基于此對(duì)STK內(nèi)的FFU的布置及吊頂進(jìn)行了一些調(diào)整，如圖3所示。

與圖1相比圖3的設(shè)計(jì)進(jìn)行了以下幾點(diǎn)的調(diào)整：

（1）頂部的FFU的數(shù)量由9臺(tái)根據(jù)區(qū)域的不同變更為5臺(tái)或6臺(tái)，F(xiàn)FU的風(fēng)速為0.45m/s；

（2）棚架側(cè)面布置的上部?jī)膳臚FU直接從送風(fēng)靜壓箱內(nèi)吸風(fēng)，不在吸取STR內(nèi)部的空氣，棚架側(cè)面布置的下部一排FFU吸取STR內(nèi)部的空氣；

（3）吊頂在STK兩側(cè)各增設(shè)寬度為600mm的百葉供棚架側(cè)面的FFU從靜壓箱內(nèi)取風(fēng)；

（4）STK廠商棚架外側(cè)的隔板直接與吊頂連接；

（5）對(duì)棚架下部和Crane區(qū)域華夫板的開(kāi)口率進(jìn)行了規(guī)劃，后期需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行調(diào)整。

項(xiàng)目最終基于圖3的方案實(shí)施，項(xiàng)目建成后整個(gè)STK的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)潔凈度均達(dá)到工藝的要求。通過(guò)對(duì)潔凈方案進(jìn)行優(yōu)化，也節(jié)省了大量的初投資，同時(shí)也降低了運(yùn)營(yíng)成本。

3 結(jié)束語(yǔ)

上述為一個(gè)項(xiàng)目的實(shí)例，但各個(gè)液晶顯示器工廠的工藝布置各有特色，STK的設(shè)置也不盡相同，但對(duì)于STK的運(yùn)行原理還是一致的，對(duì)于控制Crane的揚(yáng)塵還是具有一定的借鑒的，在實(shí)際中還需要綜合考慮項(xiàng)目的情況，與自動(dòng)化搬送廠商密切配合，制定出適合項(xiàng)目的潔凈設(shè)計(jì)方案。