修復(fù)液晶玻璃表面劃傷的研磨機(jī)結(jié)構(gòu)

李 江

（中電科風(fēng)華信息裝備股份有限公司， 山西 太原 030024）

1 YM-950 玻璃研磨機(jī)的簡(jiǎn)介

YM-950 玻璃研磨機(jī)是針對(duì)修復(fù)在液晶玻璃生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的玻璃表面劃傷的一種專用設(shè)備。機(jī)器主要由上、下工作臺(tái)部件，研磨液供給機(jī)構(gòu)，電氣控制柜、操作面板等幾部分構(gòu)成。本設(shè)備具有高精度、高可靠性的特點(diǎn)。它的工作原理是整個(gè)系統(tǒng)采用PLC 控制，由伺服系統(tǒng)控制絲杠運(yùn)動(dòng)，并由兩臺(tái)大功率電機(jī)分別帶動(dòng)上、下研磨臺(tái)旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)研磨的全過(guò)程操作。PLC 控制氣缸使上工作臺(tái)壓到下工作臺(tái)待研磨的玻璃上（壓力可任意設(shè)定），高頻計(jì)量泵可按實(shí)際生產(chǎn)的需求在上下工作臺(tái)之間供研磨液，調(diào)速電機(jī)分別帶動(dòng)上下工作臺(tái)按設(shè)定的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，另一伺服電機(jī)帶動(dòng)上工作臺(tái)作前后運(yùn)動(dòng)。YM-950LCD 玻璃研磨機(jī)的關(guān)鍵部件為上研磨工作臺(tái)與下研磨工作臺(tái)。

2 上工作臺(tái)部件

上工作臺(tái)部件由上下氣缸、前后滑座、前后運(yùn)動(dòng)部件、底座、電機(jī)、研磨工作臺(tái)等幾部分構(gòu)成，見(jiàn)圖1。

圖1 上工作臺(tái)部件

其工作原理是：氣缸帶動(dòng)研磨工作臺(tái)下降到指定位置后，電機(jī)帶動(dòng)研磨工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)前后運(yùn)動(dòng)部件帶動(dòng)研磨工作臺(tái)做前后運(yùn)動(dòng)，研磨結(jié)束后轉(zhuǎn)動(dòng)及前后運(yùn)動(dòng)停止，氣缸帶動(dòng)工作臺(tái)上升，伺服電機(jī)帶動(dòng)工作臺(tái)回到初始位置完成復(fù)位動(dòng)作。在上工作臺(tái)部件中，研磨工作臺(tái)是整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)中直接與液晶玻璃接觸的部分，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的精度、穩(wěn)定性有極高的要求，其機(jī)械結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 研磨工作臺(tái)

最下面的零件為研磨盤，為了在保證精度的同時(shí)最大化地降低整個(gè)部件的重量并且不會(huì)因?yàn)檠心ヒ?、水等具有腐蝕性的液體噴灑發(fā)生生銹等情況，材料選為表面硬質(zhì)氧化的鋁，確保了研磨盤的表面硬度在研磨玻璃時(shí)不會(huì)因?yàn)橐壕РＡУ漠惓Ｆ屏?，而?dǎo)致研磨盤零件的損傷。與研磨盤連接的是一個(gè)法蘭盤，因?yàn)樾枰o研磨盤提供支撐力保證精度和防生銹，因此選擇材料時(shí)使用了不銹鋼。法蘭盤上均布有研磨液導(dǎo)流孔，使得高頻磁力泵泵出的研磨液可以流動(dòng)到所需要研磨的液晶玻璃的正上方，防止因研磨液的不均勻造成生產(chǎn)中的不良，甚至因研磨液的缺少引發(fā)干磨導(dǎo)致液晶玻璃表面出現(xiàn)劃傷甚至破損等風(fēng)險(xiǎn)。法蘭盤與傳動(dòng)軸相連接，在傳動(dòng)軸的上下兩端分別設(shè)置有兩個(gè)相對(duì)的向心推力軸承，因?yàn)樵谏涎心ヮ^下壓到工作高度接觸到液晶玻璃的時(shí)候，傳動(dòng)軸在軸向受到氣缸向下的作用力以及液晶玻璃給研磨盤的反向作用力，所以傳動(dòng)軸上下兩端設(shè)計(jì)了兩個(gè)相對(duì)的向心推力軸承，這樣既消除了傳動(dòng)軸在軸向可能因?yàn)槭芰ψ兓a(chǎn)生的竄動(dòng)，也能保證在徑向的精度。因此機(jī)構(gòu)在零件加工及裝配階段有非常高的精度要求，在裝配完成后不方便拆卸，所以在軸承安裝座上加開(kāi)了注油孔，為日常維護(hù)保養(yǎng)提供了便利。傳動(dòng)軸上方為聯(lián)軸器與電機(jī)相連，在聯(lián)軸器選用時(shí)，應(yīng)充分考慮到進(jìn)一步消除兩軸線不對(duì)中的誤差，減震、降噪以及傳動(dòng)效率高等特殊需求，因此選用了膜片式聯(lián)軸器。

3 下工作臺(tái)部件

下工作臺(tái)是由研磨連接盤、底盤、交叉輥?zhàn)虞S承、傳動(dòng)軸、軸承連接座、減速機(jī)等構(gòu)成，如圖3 所示，工作時(shí)電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)工作臺(tái)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

圖3 下工作臺(tái)部件圖

3.1 下工作臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)的關(guān)鍵點(diǎn)

1）研磨連接盤的精度，因?yàn)樗枰心サ囊壕РＡ欠胖迷谘心ミB接盤上的，所以研磨連接盤的平面度以及上下表面的平行度至關(guān)重要。并且在研磨盤上充滿了研磨液，為防止研磨液腐蝕下工作臺(tái)內(nèi)部零件，在研磨液流向的位置設(shè)計(jì)有可以防止研磨液滲漏的溝槽。

2）由于機(jī)器在生產(chǎn)運(yùn)行中，下工作臺(tái)受到上工作臺(tái)向下的壓力，并且兩工作臺(tái)接觸擠壓、高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生摩擦力，依靠摩擦力作用在工件表面才能有效地在研磨過(guò)程中修復(fù)液晶玻璃表面的不良。

3.2 下工作臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)的相關(guān)計(jì)算

3.2.1 上工作臺(tái)氣缸出力計(jì)算

因工藝需求氣缸實(shí)際的氣壓理論上應(yīng)該在0.05～0.1 MPa 之間，這個(gè)區(qū)間范圍對(duì)液晶玻璃的影響較小，因此選擇氣壓P=0.05 MPa，缸徑r=80 mm，則氣缸截面積S=πr2=5 024 mm2。所以，0.05 MPa 下的理論出力F＝SP＝251.2 N。由此得出的下工作臺(tái)受到的壓力為251.2 N，可以通過(guò)公式計(jì)算出所需交差輥?zhàn)虞S承所需的徑向載荷與軸向載荷。

3.2.2 徑向載荷計(jì)算

式中：Fr為徑向載荷，N；m1為邊緣位置質(zhì)量，kg；m2中心位置質(zhì)量，kg；D1、D2分別為m1、m2位置所在的距離，mm；ω 為角速度，rad/s。

3.2.3 軸向載荷計(jì)算

式中：Fa為軸向載荷，N；m3為旋轉(zhuǎn)中心的質(zhì)量，kg。

3.2.4 力矩計(jì)算

式中：M 為力矩，N·m；H 為零件厚度，mm。

圖4 下工作臺(tái)計(jì)算示意圖

在實(shí)際生產(chǎn)工藝中，由于液晶玻璃只能承受一定范圍內(nèi)的壓力，壓力過(guò)高可能造成液晶屏的碎裂以及液晶陣列的損壞，需要精確控制上研磨頭作用在下工作臺(tái)上的作用力，又考慮到上研磨工作臺(tái)的自重較大，在氣路設(shè)計(jì)中增加了反向緩沖力用來(lái)抵消電機(jī)、零件的自重，這樣只需要計(jì)算氣缸的推力，因?qū)к墳榇怪卑惭b，可以忽略摩擦力，也就是氣缸的推力等于實(shí)際作用在液晶玻璃表面的力。因軸承所承受的負(fù)載較大，所以選用了具有出色的旋轉(zhuǎn)精度并能夠承受較大的軸向和徑向負(fù)荷的交叉輥?zhàn)虞S承。表1 為用壓力計(jì)實(shí)測(cè)在不同壓力下研磨頭的下壓力曲線。

表1 研磨頭壓力實(shí)際測(cè)量值

4 結(jié)語(yǔ)

研磨修復(fù)工序作為修復(fù)表面劃傷的液晶玻璃的關(guān)鍵設(shè)備，它的好壞直接影響到液晶面板是否能夠重新使用，因此對(duì)于各大液晶面板生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)的精度、穩(wěn)定性就顯得尤為重要。本文所分析的機(jī)械結(jié)構(gòu)很好地貼合液晶面板廠家的生產(chǎn)工藝，并得到多家廠商的認(rèn)可，具有很大的推廣價(jià)值。