車載背光源中尺寸貼膜設(shè)備研究

黃永雄，許良友

（廣東省惠州偉志電子有限公司，廣東 惠州 516100）

1 設(shè)備開發(fā)背景

目前，車載背光源產(chǎn)品的生產(chǎn)逐漸從人工轉(zhuǎn)為人機(jī)結(jié)合的生產(chǎn)模式，現(xiàn)有的貼膜設(shè)備以小尺寸為主，結(jié)構(gòu)上采用的是轉(zhuǎn)盤式的，以DD 馬達(dá)分度盤為主要源動(dòng)力，單軸機(jī)械手取放物料。這也是目前行業(yè)里用的最多的設(shè)備結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)僅限于生產(chǎn)10 寸以內(nèi)的產(chǎn)品，再大的產(chǎn)品，這種設(shè)備結(jié)構(gòu)根本不適用，占地面積會(huì)很大，操作起來也不方便。隨著汽車行業(yè)對(duì)顯示屏的需求越來越大，尺寸大小要求規(guī)格也越來越多，現(xiàn)有的設(shè)備根本不能滿足日益增長(zhǎng)的客戶需求，因此，開發(fā)一款能生產(chǎn)較大規(guī)格尺寸，如8 ～15 寸產(chǎn)品的貼膜設(shè)備是企業(yè)和顧客的迫切需求。

2 設(shè)備工作流程與原理

車載背光源中尺寸貼膜設(shè)備主要用于中尺寸車載背光產(chǎn)品生產(chǎn)工藝中的貼膜工序。設(shè)備主要工作流程如下：撕膜機(jī)取料、膜片覆膜、撕保護(hù)膜、膜片初步校正，機(jī)器人貼膜，移送溝送料，末端檢測(cè)下料。

設(shè)備主要工作原理如下：

設(shè)備采用直線連桿式6 工位同時(shí)作業(yè)，膜片上料機(jī)構(gòu)機(jī)械手抓取物料膜片，通過抖動(dòng)、吹氣、刮膜等方式確保物料膜片單片上料，物料膜片放在粘撕膜部件，通過膠紙、壓輪進(jìn)行覆膜，再經(jīng)過刀口撕膜分離，分離后的膜片在出料平臺(tái)上進(jìn)行初步校正；四軸機(jī)器人取料，與此同時(shí)，視覺相機(jī)對(duì)鐵框進(jìn)行拍照，將坐標(biāo)信息傳遞給機(jī)器人，然后機(jī)器人對(duì)位貼膜，貼完一個(gè)膜片，連桿機(jī)構(gòu)移動(dòng)，將產(chǎn)品送到下一個(gè)工位，同樣的方式貼附后面的膜片，待每個(gè)產(chǎn)品貼完所有膜片后，在檢測(cè)工位的視覺相機(jī)進(jìn)行拍照檢測(cè)，判定OK 的產(chǎn)品即可套上膠框、下料，判定不合格的產(chǎn)品機(jī)臺(tái)報(bào)警燈閃爍，通過人工校正后檢測(cè)下料。

與傳統(tǒng)工藝所不同的是，該設(shè)備是由機(jī)器人代替人工貼膜，移送溝代替流水線作業(yè)且所有動(dòng)作同步進(jìn)行，生產(chǎn)效率大大提升，并且加入視覺系統(tǒng)，產(chǎn)品的品質(zhì)更有保障。

3 設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

現(xiàn)有廣泛使用的背光源貼膜設(shè)備大多都是轉(zhuǎn)盤式的，一個(gè)或兩個(gè)工位上下料，轉(zhuǎn)盤上設(shè)有產(chǎn)品定位治具，轉(zhuǎn)盤周圍是各種物料上料機(jī)構(gòu)，中間還有校正機(jī)構(gòu)，這種設(shè)備結(jié)構(gòu)大多用于小尺寸的車載背光源產(chǎn)品。而我們本文所闡述的這款新開發(fā)的車載背光源貼膜設(shè)備適用于中尺寸（8 ～15 寸），且為直線式的，與傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)方式有相類似的地方，如人（機(jī)器人）在流水線（移送溝）兩側(cè)作業(yè)，前端上料，后端下料，見圖1。

圖1

3.1 移送溝的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

本文所闡述的這款設(shè)備的移送溝是代替原人工生產(chǎn)工藝中流水線的作用，在原小尺寸背光源貼膜機(jī)中代替轉(zhuǎn)盤的作用。移送溝由三段結(jié)構(gòu)拼接而成，每段有兩個(gè)工位，每個(gè)工位之間用連桿連接。移送溝的主要?jiǎng)恿υ捶胖迷谡w結(jié)構(gòu)的后端，由伺服電機(jī)帶動(dòng)絲桿螺母沿滑軌滑塊前后移動(dòng)。連桿連接各個(gè)工位，各工位的氣缸上下動(dòng)作完成產(chǎn)品頂料，連桿的前后移動(dòng)完成產(chǎn)品的移位。所有動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行，循環(huán)往復(fù)，減少運(yùn)輸行程，提升工作效率，這也是移送溝獨(dú)有的特點(diǎn)，相對(duì)小尺寸背光源產(chǎn)品的貼膜機(jī)轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)來說，這種結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、穩(wěn)定。

3.2 膜片上料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

一般車載背光源產(chǎn)品的膜片由卷料和片料兩種，為方便人工和設(shè)備共用物料，降低生產(chǎn)成本，大多來料都是片料。但設(shè)備使用片料時(shí)，最大的一個(gè)隱患就是因膜片產(chǎn)生的靜電使膜片吸附在一起，機(jī)械手在取料時(shí)會(huì)疊料，導(dǎo)致機(jī)臺(tái)撕膜不暢或卡料，或貼多膜片，這不僅影響生產(chǎn)效率，而且還影響產(chǎn)品的品質(zhì)，對(duì)于這個(gè)問題，一直以來都沒有得到徹底的解決。本文所闡述的這款車載背光源貼膜設(shè)備針對(duì)取料疊料問題進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最終解決了這個(gè)問題。就是膜片按通常的方式堆疊放置，膜片周圍設(shè)置有吹氣裝置對(duì)準(zhǔn)膜片吹風(fēng)，并且膜片在被上料機(jī)械手抓取時(shí)，機(jī)械手對(duì)抓取的膜片進(jìn)行一定程度的上下折彎抖動(dòng)，同時(shí)，在膜片四周限位的柱子上采用特殊的結(jié)構(gòu)，即其中兩個(gè)相對(duì)的柱子上帶有齒狀結(jié)構(gòu)，在膜片被機(jī)械手提起來時(shí)，膜片依次刮過齒狀結(jié)構(gòu)的齒牙，再一次確保膜片單片上料。也就是說，膜片上料是通過吹氣裝置吹風(fēng)、機(jī)械手上下抖動(dòng)和刮過齒牙三重工序確保單片上料的。這就是本文所闡述的車載背光源貼膜設(shè)備膜片上料機(jī)構(gòu)獨(dú)有的特點(diǎn)（見圖2）。

圖2

3.3 設(shè)備零部件選型特點(diǎn)

車載背光源產(chǎn)品對(duì)品質(zhì)的要求很高，所以，在設(shè)備零部件選型時(shí)，最基本的是考慮零部件能否滿足設(shè)備精度的問題。設(shè)備的精度取決于零部件的精度和相互之間的配合精度。對(duì)于主要的設(shè)備部件之一的機(jī)器人，這款設(shè)備選用的是愛普生四軸機(jī)器人，它的重復(fù)精度高達(dá)±0.02mm，同時(shí)，機(jī)器人在在集成機(jī)械視覺系統(tǒng)的配合下，設(shè)置的容易度和操作工件的準(zhǔn)確性也提高了。設(shè)備所采用的視覺相機(jī)采用國(guó)外進(jìn)口品牌，精度也達(dá)到了±0.02mm。產(chǎn)品的輸送定位精度取決于移送溝的定位精度，而移送溝所選用的導(dǎo)軌和絲桿，是選自臺(tái)灣研上銀磨級(jí)別的導(dǎo)軌和絲桿，精度達(dá)±0.02mm。其他的零部件，如氣缸、電磁閥、感應(yīng)器、光纖、滑臺(tái)、接頭等均采用業(yè)界較為出名的品牌，如SMC、CHELIC、米思米、神視等品牌。在保證零部件的精度的情況下，各零部件之間的配合精度經(jīng)過多次調(diào)試和反復(fù)驗(yàn)證，最終設(shè)備貼膜定位精度達(dá)±0.05mm，完全能滿足產(chǎn)品的需求。

3.4 取料機(jī)械手及產(chǎn)品定位吸盤的設(shè)計(jì)

車載背光源產(chǎn)品貼膜設(shè)備主要是光學(xué)膜片的貼附，產(chǎn)品對(duì)膜片要求非常高，不能有刮花、打折、破損等情況，因此，取料機(jī)械手最為合適的方式就是采用真空吸盤取放料，吸盤是軟性硅膠原料，在真空吸附時(shí)能很好的保護(hù)膜片，不易使膜片變形，也不會(huì)在膜片表面產(chǎn)生臟污，能有效控制貼膜過程中的品質(zhì)，同時(shí)也能保證產(chǎn)品在取放料過程中的重復(fù)精度。吸盤大小的選用，可根據(jù)以下方式計(jì)算獲得：

抓料真空吸盤面積設(shè)計(jì)：

設(shè)膜片重量為G，需要的真空壓力＞F吸，設(shè)真空壓力為P真空；選用F吸＞G×9.8N/kg；根據(jù)F吸＝P真空×S面積，

同樣，產(chǎn)品定位吸盤的設(shè)計(jì)也是考慮到不能使背光底框變形、刮花等因素，用到真空吸盤，吸盤大小計(jì)算方式同樣。

4 設(shè)備的開發(fā)對(duì)行業(yè)的影響

隨著自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，企業(yè)智能制造的需求越來越迫切，機(jī)器人自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用是必經(jīng)之路，這款車載背光源中尺寸貼膜設(shè)備的開發(fā)，是行業(yè)內(nèi)的首例，突破了行業(yè)中新型結(jié)構(gòu)中大尺寸背光源產(chǎn)品貼膜設(shè)備的瓶頸。對(duì)企業(yè)來說，該設(shè)備的研發(fā)不僅提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，提升產(chǎn)品的品質(zhì)，對(duì)于在同行業(yè)中，也是非常具有競(jìng)爭(zhēng)力的。

5 結(jié)語

本文所闡述的車載背光源中尺寸貼膜設(shè)備是為了解決當(dāng)前車載背光行業(yè)產(chǎn)能增加、產(chǎn)品規(guī)格多樣化的需求及降低生產(chǎn)成本，提高效率的初衷。該設(shè)備投入使用后，企業(yè)很大程度上解決了當(dāng)前最為緊要的問題，同時(shí)，大型自動(dòng)化設(shè)備的使用也給企業(yè)增加了一份實(shí)力，贏得了更多的客戶支持，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于人才吸引和培養(yǎng)也起到了很大的作用，可謂一舉多得。