一種自動(dòng)覆膜機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

田偉東，趙 磊，劉江然

（中電科風(fēng)華信息裝備股份有限公司，山西 太原 030024）

引言

目前，國內(nèi)液晶顯示器行業(yè)多采用人工覆膜的方法，存在著覆膜精度低、效率低、一致性差和膜材損耗率高等問題[1]。針對以上問題，本文提出了一種自動(dòng)覆膜機(jī)構(gòu)。本機(jī)構(gòu)采用工控機(jī)和PLC 控制，通過氣脹軸加阻尼的方法來送料，既簡化了送料機(jī)構(gòu)，又實(shí)現(xiàn)了送料的可控性。伺服電機(jī)帶動(dòng)模組或電缸驅(qū)動(dòng)各零部件完成膜材的拉取、貼覆，從而實(shí)現(xiàn)了膜材的定點(diǎn)拉取、定點(diǎn)吸取和定點(diǎn)貼覆，也能保證各工藝階段的速度可控性；氣缸、導(dǎo)軌和限位螺栓的配合，實(shí)現(xiàn)了膜材裁切的平順性，同時(shí)也提高了機(jī)構(gòu)對膜材不同尺寸的兼容性。通過此機(jī)構(gòu)可以提高膜材的貼覆精度和速度，大大節(jié)省人力成本，提高生產(chǎn)效率，解決手工覆膜帶來的一致性差和損耗率高的問題。

1 自動(dòng)覆膜機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

此機(jī)構(gòu)所要實(shí)現(xiàn)的主要功能是給產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化覆膜。在覆膜的過程中要求保護(hù)膜出料穩(wěn)定，不能有卷折、斷裂現(xiàn)象；拉膜時(shí)，膜材平穩(wěn)拉出，無多出、少出或不出的現(xiàn)象；膜材裁切時(shí)，壓膜機(jī)構(gòu)下壓平整，膜材裁切工整無毛邊，無裁不開的現(xiàn)象[2]。壓膜機(jī)構(gòu)上升時(shí)無帶膜現(xiàn)象；膜材貼覆時(shí)，膜材吸取平整無卷曲，移載運(yùn)動(dòng)時(shí)膜材無掉落現(xiàn)象，貼覆平整精準(zhǔn)，滾壓無氣泡，褶皺、帶料等現(xiàn)象。

2 確定總體機(jī)構(gòu)

要實(shí)現(xiàn)保護(hù)膜的送料、拉膜、裁切、貼覆等一系列動(dòng)作，可通過機(jī)械機(jī)構(gòu)將運(yùn)動(dòng)部件連接在一起，通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模組或電缸實(shí)現(xiàn)同步動(dòng)作，保證整體動(dòng)作的穩(wěn)定和連貫性，以及裁切尺寸、裁切速度的可控性，膜材貼覆的精準(zhǔn)度和平整度。

整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要是由膜材送料部件、膜材拉膜部件、膜材裁切部件、膜材貼覆部件組成。

圖1 膜材切割貼覆機(jī)構(gòu)示意圖

工作流程：人工將膜材料卷裝于氣脹軸上，擋料部件擋于料卷兩側(cè)，打開手動(dòng)閥氣脹軸脹開將料卷固定。將料卷接頭穿過裁切部件，置于膜材拉膜處的夾爪部件內(nèi)并通過氣缸驅(qū)動(dòng)夾爪夾緊膜材，此時(shí)裁切部件改向輥置于下位，防止物料回彈；電機(jī)帶動(dòng)電缸驅(qū)動(dòng)夾爪部件運(yùn)動(dòng)拉取所需長度的膜材，膜材裁切部件處的壓膜機(jī)構(gòu)壓下降壓緊膜材，氣缸驅(qū)動(dòng)刀片裁切膜材后壓膜機(jī)構(gòu)上升，夾爪部件的夾爪氣缸驅(qū)動(dòng)夾爪松開膜材，膜材移載從拉膜平臺(tái)上吸取裁切好的膜材，并將其進(jìn)行貼覆。膜材移載在返回吸取起始位的過程中，對膜材進(jìn)行滾壓，以使其平整無氣泡。而后夾爪部件回到夾取起始位進(jìn)行拉膜動(dòng)作，重復(fù)上述的膜材裁切，吸取、貼覆、滾壓的動(dòng)作。

2.1 膜材送料部件的設(shè)計(jì)

膜材送料部件機(jī)構(gòu)如下頁圖2 所示，主要由擋料部件、氣脹軸、膜材、手動(dòng)閥、型材座等零部件組成。

圖2 膜材送料部件示意圖

工作原理：膜材卷料通過擋料部件固定在氣脹軸上，并隨其一塊轉(zhuǎn)動(dòng)（膜材拉膜部件的拉動(dòng)）來實(shí)現(xiàn)送料。手動(dòng)閥控制氣脹軸的開合來實(shí)現(xiàn)膜材料卷的裝拆。擋料部件既能保證膜材卷料在氣脹軸上的位置，又能保證料卷的整齊度。

2.2 膜材拉膜部件的設(shè)計(jì)

膜材拉膜部件如下頁圖3 所示，主要由拉膜平臺(tái)、夾爪部件、電機(jī)電缸等零部件組成。

圖3 膜材拉膜部件示意圖

工作原理：料卷接頭進(jìn)入夾爪內(nèi)，氣缸驅(qū)動(dòng)夾爪合并將其夾緊，電機(jī)帶動(dòng)電缸驅(qū)動(dòng)夾爪部件運(yùn)動(dòng)拉取所需長度尺寸的膜材。待膜材裁切完成后，夾爪氣缸驅(qū)動(dòng)夾爪松開膜材，膜材被取走后，電缸驅(qū)動(dòng)夾爪部件回到夾取起始位重復(fù)上述拉膜動(dòng)作。

2.3 膜材裁切部件的設(shè)計(jì)

膜材裁切部件如圖4 所示，主要由裁切氣缸、裁切導(dǎo)軌、裁切刀片、壓膜機(jī)構(gòu)、限位螺栓、保護(hù)罩、改向輥、檢測光纖等零部件組成。

圖4 膜材裁切部件示意圖

工作原理：穿過改向輥的膜材在拉取所需長度后，氣缸驅(qū)動(dòng)壓膜機(jī)構(gòu)下降壓住膜材，裁切氣缸和導(dǎo)軌配合驅(qū)動(dòng)刀片平順運(yùn)動(dòng)裁切膜材后返回初始位，氣缸驅(qū)動(dòng)壓膜機(jī)構(gòu)上升[3]。需要注意的是，根據(jù)料卷的寬度，通過調(diào)節(jié)限位螺栓來確定切割初始位；膜材料卷的有無通過檢測光纖來檢測；支撐平臺(tái)處增加真空吸附膜材，防止壓膜機(jī)構(gòu)上升時(shí)發(fā)生帶膜現(xiàn)象。

2.4 膜材貼覆部件的設(shè)計(jì)

膜材貼覆部件如圖5 所示，主要由型材底座、X軸模組、Z 軸模組、吸筆座、滾壓部件等零部件組成。

圖5 膜材貼覆部件示意圖

工作原理：Z 軸電機(jī)帶動(dòng)模組驅(qū)動(dòng)吸筆座從拉膜平臺(tái)吸取裁切好的膜材，然后上升到原點(diǎn)位，X 軸電機(jī)帶動(dòng)模組驅(qū)動(dòng)Z 向吸筆座機(jī)構(gòu)到達(dá)所需位置后下降進(jìn)行膜材貼覆。膜材貼覆后，X 軸模組回程過程中氣缸驅(qū)動(dòng)滾壓部件對所覆膜材進(jìn)行滾壓，以保證膜材吸附平整。電機(jī)帶動(dòng)模組覆膜能夠?qū)崿F(xiàn)膜材的精準(zhǔn)貼覆。

3 設(shè)計(jì)的驗(yàn)證及運(yùn)用

將此機(jī)構(gòu)運(yùn)用到一系列設(shè)備上，得到了良好的驗(yàn)證和使用效果。其大大節(jié)省了設(shè)備的運(yùn)行周期和生產(chǎn)成本，同時(shí)也降低了設(shè)備使用商的人力成本，提高了設(shè)備的生產(chǎn)效率，解決了人工覆膜一致性差和膜材損耗率高等問題。

4 結(jié)語

自動(dòng)覆膜機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了膜材從拉取送料到裁切貼覆的自動(dòng)化流程，大大節(jié)省了人力成本，提高了生產(chǎn)效率，解決了手工貼覆一致性差和膜材損耗率高的問題。同時(shí)，作為一個(gè)小型機(jī)構(gòu)，既能獨(dú)立成機(jī)，又能作為一個(gè)模塊依附于大型設(shè)備上，提高設(shè)備整機(jī)的自動(dòng)化程度，具有一定的應(yīng)用靈活性。