簡談工裝治具在機械自動化設(shè)備中的應(yīng)用

于 虹

（友達光電（廈門）有限公司，福建 廈門 361000）

伴隨著科技的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對人工的需求在不斷地提高。在生產(chǎn)工作中，勞動力需求大的企業(yè)支付工人的工資是一筆較大的支出，并且人工成本在不斷地提高。在需要確保產(chǎn)品質(zhì)量的同時，想要做便宜的產(chǎn)品，能走的路線便是降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。工人的操作速度是有限的，不管是哪一個工位，哪一種產(chǎn)品，都有通過機器來完成操作的可能性，而工人的工資是只升不降的，而且每個月都需要按時支付，此費用也隨著工人工作年限的延長而不斷增加。這些因素都促使了非標自動化設(shè)備的發(fā)展和產(chǎn)生。

文章講述的非標自動化檢測設(shè)備主要應(yīng)用在LCD、OLED、Micro LED 顯示屏行業(yè)中，這些設(shè)備中的治具屬于非標自動化設(shè)備中的一部分，對于非標自動化設(shè)備的整體功能性影響非常大，通常整個設(shè)備流程需要運行順暢，除了機臺機構(gòu)的影響外，治具的使用更影響著設(shè)備在客戶使用時的觀感。API 點燈測試機臺中，它影響著產(chǎn)品的點亮率、稼動率等；光學(xué)實驗機臺中，它影響著產(chǎn)品點亮與實驗測試數(shù)據(jù)。隨著各大制造工廠對自動化設(shè)備的要求越來越高，自動化設(shè)備的整理流暢性、效率至關(guān)重要。

1 治具概述

治具在工業(yè)時代前就被廣泛使用在各個領(lǐng)域，其主要功能是為重復(fù)和準確的重復(fù)某部分的重制，幫助人工更方便快速地完成指定動作。通過客制化設(shè)計&制作，幫助人工精確的重復(fù)某些特定動作，使工作更加便利從而提高生產(chǎn)力。治具的設(shè)計基本上是建立于邏輯，根據(jù)客戶的不同使用需求，精心設(shè)計&制作客制化，實現(xiàn)多種應(yīng)用功能。

在現(xiàn)代工業(yè)中，治具作為輔助產(chǎn)品生產(chǎn)的一種工具，主要應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)制造的裝配、輔助產(chǎn)品檢測等相關(guān)復(fù)雜工藝環(huán)節(jié)中，起到定位固定、調(diào)節(jié)角度或調(diào)節(jié)方向位置或動作的控制、檢測等關(guān)鍵作用。由于其應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，涉及的生產(chǎn)工序較為復(fù)雜，因此治具具有定制化程度高、產(chǎn)品多樣性、仿形設(shè)計等特點。

伴隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展和工業(yè)技術(shù)的進步，精密治具已發(fā)展成為與自動化、智能化的制造設(shè)備緊密結(jié)合的關(guān)鍵工藝裝備，被廣泛應(yīng)用于各制造領(lǐng)域的精密制造中，為現(xiàn)代制造業(yè)高精度、高效率、高質(zhì)量、低成本的大批量生產(chǎn)提供了必要條件。

在LCD、OLED、Micro LED 等顯示屏制造企業(yè)中，治具作為液晶顯示屏生產(chǎn)車間內(nèi)使用的一種功能性測試類機械治具，使用壓接模塊將產(chǎn)品和信號連接，給產(chǎn)品輸送信號，以點亮產(chǎn)品，其幫助人工便捷的將產(chǎn)品順利點亮，治具的使用使得產(chǎn)線工作變得更加的便利，以提高人工的作業(yè)效率。

2 自動化檢測設(shè)備概述

隨著科技的快速發(fā)展，自動化技術(shù)逐步被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域、各個方面。自動化檢測設(shè)備能減少人員，節(jié)約人工費用，大幅度減少人為檢測錯誤，提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品出貨質(zhì)量，提高產(chǎn)品競爭力。倘若進一步將光學(xué)篩選系統(tǒng)運用于生產(chǎn)線上，在生產(chǎn)線上生產(chǎn)產(chǎn)品的同時還可以進行生產(chǎn)線產(chǎn)品品質(zhì)檢測，不僅可以減少原材料的浪費，而且可以進一步有效管控生產(chǎn)時間。

近年來，隨著人工成本的不斷上升，越來越多的企業(yè)開始關(guān)注工業(yè)自動化設(shè)備，特別是非標自動化設(shè)備，非標自動化設(shè)備需要根據(jù)客戶的需求進行定制設(shè)計&制作、功能多樣從而滿足客戶的不同應(yīng)用場景需求。

在液晶顯示屏工廠的生產(chǎn)車間內(nèi)，非標自動化檢測設(shè)備是使用機臺代替人工對產(chǎn)品的功能性缺陷進行檢測并給出判定的設(shè)備。在液晶顯示屏制作工廠內(nèi)，不同的檢測流程中需要應(yīng)用不同的自動化檢測設(shè)備。自動光學(xué)檢測，便是基于光學(xué)原理來對產(chǎn)品的常見缺陷進行檢測的設(shè)備。AOI 是新興起的一種新型測試技術(shù)，且發(fā)展迅速，很多廠家都推出了各類AOI 測試設(shè)備。機器視覺系統(tǒng)的工作方式是通過視覺相機等設(shè)備將被攝取產(chǎn)品信息轉(zhuǎn)換為圖像信息，得到被攝目標的形態(tài)信息。隨著機器視覺檢測技術(shù)的極速發(fā)展，自動化機械設(shè)備利用機器視覺檢測代替人眼判定產(chǎn)品的各種缺陷，相對于人眼，使用機器視覺的方式更加智能化且準確率更高。

3 治具在自動化檢測設(shè)備中的應(yīng)用

隨著自動化程度的要求越來越高，Inline 自動光學(xué)檢測設(shè)備應(yīng)用逐步擴大，在多數(shù)液晶顯示屏行業(yè)的Inline 自動光學(xué)檢測設(shè)備中，機臺需要使用機械手等機構(gòu)把產(chǎn)品通過自動上下料等的方式將產(chǎn)品運送至指定產(chǎn)品載臺上，再通過自動對位&自動壓接的方式點亮產(chǎn)品，這個承接產(chǎn)品并壓接點亮產(chǎn)品的模塊，稱之為自動化檢測設(shè)備中的治具。在不同的自動化測試機臺中，需要根據(jù)不同的產(chǎn)品形態(tài)進行客制化設(shè)計使用不同的治具。自動化機臺內(nèi)部的治具不同于人工治具，它不僅需要考慮配合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且需要與設(shè)備的上下料、視覺對位等搭配設(shè)計。對于治具的精密性、穩(wěn)定性要求更高。

3.1 工裝治具在Cell 全自動點燈檢查設(shè)備中的應(yīng)用

Cell 全自動點燈檢查設(shè)備。即產(chǎn)品在Cell 段的自動畫面檢測機臺。這類機臺通常包括入料單元、產(chǎn)品檢測單元、出料分揀單元，機臺通過機械裝置將產(chǎn)品運送至產(chǎn)品載臺上，再通過自動對位壓接、自動點亮、相機取像等的方式完成產(chǎn)品檢測。在此類機臺中，將產(chǎn)品的放置載板，壓接模塊等部分歸于治具的部分。產(chǎn)品載板用于放置產(chǎn)品，配合機臺機構(gòu)&視覺模塊，對產(chǎn)品進行固定并壓接產(chǎn)品點亮產(chǎn)品。

小尺寸Cell 全自動點燈檢查設(shè)備中的Cell 自動壓接治具模塊，它包含壓接模塊、產(chǎn)品放置模塊、產(chǎn)品微調(diào)平臺。其采用壓頭固定，產(chǎn)品微調(diào)的結(jié)構(gòu)模式。另一種Cell 自動壓接治具，包含壓接模塊、放置產(chǎn)品模塊。為產(chǎn)品固定，壓頭微調(diào)的結(jié)構(gòu)。具體需要使用壓頭調(diào)節(jié)或者產(chǎn)品調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)模式，需要根據(jù)不同的產(chǎn)品精度&視覺對位&客戶需求等多方因素綜合確定。

3.2 工裝治具在Moudle AOI(自動光學(xué)檢測)設(shè)備中的應(yīng)用

Moudle AOI 檢測設(shè)備,即產(chǎn)品在已經(jīng)bonding完IC 芯片&FPC（柔性電路板）&PCB 板&背光源等之后的一道畫面檢測流程。這類機臺通常由入料單元、檢測模塊、出料分揀單元燈組成。該類機臺與Cell 自動檢測機臺屬于不同流程段的檢測設(shè)備。

Moudle AOI 檢測治具，同樣包含產(chǎn)品定位模塊與壓接模塊，它們因產(chǎn)品形態(tài)不同而結(jié)構(gòu)不同，與Cell 產(chǎn)品自動檢測機臺的不同結(jié)構(gòu)在于壓頭壓接模塊壓接的產(chǎn)品位置不同，需要根據(jù)對應(yīng)產(chǎn)品PCB 的連接器或者FPC 的信號點而客制化設(shè)計不同的壓接模塊治具。

4 發(fā)展趨勢

隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對自動化技術(shù)的需求越來越高，同時也促使自動化技術(shù)不斷地更新與發(fā)展。自20 世紀70 年代以來，自動化不斷向復(fù)雜的系統(tǒng)控制和高級的智能控制發(fā)展，廣泛地應(yīng)用到機械、國防、科學(xué)研究和經(jīng)濟等各個領(lǐng)域，不同程度地實現(xiàn)了更大規(guī)模的自動化。例如各大企業(yè)內(nèi)綜合自動化管理系統(tǒng)、國家監(jiān)控系統(tǒng)等等。自動化技術(shù)的應(yīng)用正從工業(yè)工程領(lǐng)域向非工程服務(wù)領(lǐng)域擴展。自動化在各個方面越來越大的程度上模仿人的智能，機器人在工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域更多的得到應(yīng)用，自動化系統(tǒng)在各個領(lǐng)域取得顯著效果。工廠自動化管理、自動化生產(chǎn)等均將成為新技術(shù)的重要課題，并且得到飛速發(fā)展。

4.1 治具精密度要求不斷提升

隨著消費電子產(chǎn)品輕薄化、高度集成化發(fā)展大勢的來臨，產(chǎn)品零部件隨著終端產(chǎn)品技術(shù)提升而要求更高的精密度，因而消費電子產(chǎn)品制造商對生產(chǎn)零部件所需的治具的加工精度要求亦越來越高，需要不斷優(yōu)化治具生產(chǎn)加工工藝，更新治具的產(chǎn)品類型，以確保零部件的精度符合整機組裝的要求。在此背景下，零部件的加工難度將愈發(fā)提升，而治具作為輔助實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的重要工具，企業(yè)對新型治具的需求以及其技術(shù)要求不斷提高。

4.2 治具逐漸高端化

經(jīng)過多年生產(chǎn)積累的行業(yè)技術(shù)與生產(chǎn)管理經(jīng)驗，我國部分治具廠商已在成本管控、響應(yīng)速度、交付效率等方面逐步實現(xiàn)對國外廠商的超越，正逐步向系統(tǒng)化、自動化、設(shè)備化方向轉(zhuǎn)型發(fā)展。同時，自動控制技術(shù)等新技術(shù)的創(chuàng)新和突破，實現(xiàn)生產(chǎn)加工工藝升級和產(chǎn)品差異化發(fā)展，進一步增加了治具產(chǎn)品的附加值，我國治具產(chǎn)業(yè)開始出現(xiàn)從中低端領(lǐng)域向高端發(fā)展的趨勢。

5 結(jié)語

隨著電子科技的發(fā)展，電子產(chǎn)品功能日趨多樣化，產(chǎn)品精密度、復(fù)雜性不斷提高，出廠所需的檢測項目也相應(yīng)增多，下游企業(yè)往往需要配置多種類型的檢測裝備才能完成單個產(chǎn)品的全面檢測。采用自動化的技術(shù)不僅可以將人從重復(fù)單一、繁重以及惡劣、危險的工作環(huán)境中解放出來，并且可以更大的提高勞動生產(chǎn)率，在此基礎(chǔ)上更有效的提高產(chǎn)品質(zhì)量，自動化技術(shù)廣泛地應(yīng)用于制造、工業(yè)、家庭、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，擴展人的器官功能，增強人類認識世界與改造世界的能力。自動化設(shè)備不僅讓企業(yè)更好控制開支預(yù)算，也提高了工作效率等。自動化檢測設(shè)備代替人工單一的重復(fù)性檢測工作，對產(chǎn)品進行百分百自動全檢，提高檢測效率，保證測試過程的準確性&穩(wěn)定性，實現(xiàn)生產(chǎn)效果的提升，為客戶達到提升質(zhì)量、降本增效的效果，提升企業(yè)競爭力。