王建花，董彥梅，段晉勝，宋俊耀

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所，山西太原 030024)

偏光片是液晶面板的關(guān)鍵零件，約占面板成本的10%左右，而且面板越大，其占成本比例就越高。偏光片的應(yīng)用范圍很廣，不但能使用在LCD上作為偏光材料，亦可用于太陽(yáng)眼鏡、防眩護(hù)目鏡、攝影器材的濾光鏡、汽車(chē)頭燈放眩處理及光量調(diào)整器等，其他還有偏光顯微鏡與特殊醫(yī)療用眼鏡。在LCD的生產(chǎn)工序過(guò)程中，必須上下各用一片偏光片，并且成交錯(cuò)方向置入，主要用途是在有電場(chǎng)與無(wú)電場(chǎng)時(shí)使光源產(chǎn)生位相差而呈現(xiàn)敏感的狀態(tài)，用以顯示字幕或圖案。如果裁切的上下兩片偏光片角度相差過(guò)大就會(huì)直接影響到偏光片的透光性能，因此裁切的上下兩片偏光片裁切后尺寸精度是影響LCD質(zhì)量非常重要的因素，送長(zhǎng)精度又由實(shí)際送料的長(zhǎng)度和送料偏位決定。

目前國(guó)內(nèi)液晶行業(yè)使用的國(guó)產(chǎn)切片機(jī)都是對(duì)整張進(jìn)行裁切，斜角裁切機(jī)是對(duì)整卷偏光片進(jìn)行裁切，是機(jī)電一體化的高科技產(chǎn)品，該設(shè)備切割范圍廣，切割精度高，自動(dòng)化程度和效率都有一定的提高。

斜角裁切機(jī)是LCD生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備，切邊送料糾偏是整個(gè)設(shè)備的的核心部件之一，實(shí)現(xiàn)了廢邊去除，精確送料，及時(shí)糾偏的功能。從系統(tǒng)特點(diǎn)、工作功能、邊料裁切結(jié)構(gòu)以及具體分析送料精度如何保證和實(shí)現(xiàn)。

在切片過(guò)程中，偏光片的碎末、PVC墊板的碎末、余膠等物質(zhì)都會(huì)停留在切片機(jī)刀口周?chē)团_(tái)面板上，形成多余物。這些多余物在隨后的切片過(guò)程中，極易形成對(duì)偏光片表面的劃傷、刺傷、表面異物等不良，因此應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行清掃處理，保持切片機(jī)臺(tái)面的潔凈狀態(tài)。由于切片數(shù)量和使用頻度不同，因此對(duì)切片機(jī)臺(tái)面的清掃工作可以在30～60 min之間進(jìn)行一次。清掃時(shí)，應(yīng)使用粘有酒精的無(wú)塵布進(jìn)行清掃。

1 整卷切片的工序流程

在整卷切片過(guò)程中，工序流程主要為：整卷上料、自動(dòng)送料、自動(dòng)糾偏、自動(dòng)切邊、自動(dòng)清洗偏光片、定長(zhǎng)送料、傳送帶送料、自動(dòng)清洗傳送帶、自動(dòng)斜切。這幾道流程是斜切機(jī)裁切偏光片的必備工序，其中最關(guān)鍵和對(duì)精度及良率影響最大的流程是送料和糾偏，因?yàn)樵谇羞叾ㄩL(zhǎng)送料系統(tǒng)中，電機(jī)帶動(dòng)橡膠輥?zhàn)鳛樗土蟿?dòng)力，實(shí)現(xiàn)原卷定尺送長(zhǎng)度的精確控制，通過(guò)皮帶傳送，實(shí)現(xiàn)傳送帶同步送料，且?guī)?dòng)圓刀切邊系統(tǒng)同步對(duì)復(fù)合薄膜進(jìn)行邊料裁切。如果送料中偏光片傳送有偏差而沒(méi)有及時(shí)糾偏，就會(huì)導(dǎo)致裁切的偏光片角度不對(duì)和長(zhǎng)度不一。

根據(jù)工藝要求和使用性能，裁切機(jī)中切邊送料系統(tǒng)部件應(yīng)解決如下技術(shù)難點(diǎn)：一是送料精度高，送料精度是指偏光片送料過(guò)程中，理論設(shè)定長(zhǎng)度和裁切后實(shí)際長(zhǎng)度之間的誤差，直接決定了產(chǎn)品的良率；二是送料機(jī)構(gòu)糾偏快，指送料長(zhǎng)度偏位采用糾偏傳感器檢測(cè)出偏位量再進(jìn)行糾偏；三是送料過(guò)程偏光片無(wú)污染的工藝性能，且該部件直接決定了產(chǎn)品的質(zhì)量性能和良品率。

2 切邊送料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

為了滿足偏光片裁切工藝流程的要求，解決技術(shù)難點(diǎn)，我們切邊送料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)了邊料切割部件、定長(zhǎng)送料機(jī)構(gòu)、自動(dòng)糾偏機(jī)構(gòu)及清洗部件組成。同時(shí)由于整卷偏光片寬度在1 000 mm之多，兩邊需要切除廢邊，采用專用的意大利圓刀和圓環(huán)一套配合切邊，并且在送料過(guò)程中，裝有清洗部件，用粘塵輥將偏光片正反兩面的灰塵雜質(zhì)清洗，且采用帶粘性的粘塵紙清洗粘塵滾，這樣，保證送料中偏光片無(wú)污染。切邊送料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

2.1 高精度的定長(zhǎng)送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了保證送料的精度，使偏光片裁切后精度滿足要求，我們?cè)O(shè)計(jì)了切邊、送料及后續(xù)的傳送帶送料同步和張力控制系統(tǒng)，它是設(shè)備的核心部件，設(shè)計(jì)中包含了精密制造，精密裝配，精密控制和合理設(shè)計(jì)等理論知識(shí)。

送料的傳送和相關(guān)工序都采用一個(gè)電機(jī)，通過(guò)齒皮帶傳送使動(dòng)作流程保證一致。該機(jī)構(gòu)是由電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)，在減速機(jī)軸上裝有皮帶輪，通過(guò)皮帶與送料的橡膠輥，下切刀的皮帶輪相連，保證同步。偏光片定長(zhǎng)送料通過(guò)上橡膠輥和下橡膠輥夾持送料，這樣兩個(gè)輥?zhàn)禹氂幸欢ǖ挠捕惹也捎梅墙饘俨馁|(zhì)增加摩擦力來(lái)送料，既不能太硬又不能太光，防止偏光片表面損傷或是夾持送料中出現(xiàn)打滑影響送料長(zhǎng)度，經(jīng)過(guò)大量的工藝試驗(yàn)和計(jì)算選取，輥?zhàn)硬馁|(zhì)采用EPDM硬度65°～70°，且空心，外包橡膠厚度為10 mm。

圖1 切邊定長(zhǎng)傳送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

送料中的下膠輥通過(guò)皮帶和皮帶輪跟主驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，位置固定不能上下移動(dòng)，而上膠輥由左右兩個(gè)氣缸上下同步驅(qū)動(dòng)，采用調(diào)整塊調(diào)整壓輥間隙，方便夾持送料。為了實(shí)現(xiàn)壓輥?zhàn)笥议g隙一致，兩個(gè)氣缸在跨距約1 500 mm的情況下需很好的同步，在設(shè)計(jì)中充分考慮了膠輥的上下前后一致，安裝膠輥的左右兩個(gè)側(cè)板采用對(duì)稱，加工中同時(shí)加工，保證各孔之間的相對(duì)位置一致，另外，在輥?zhàn)右欢烁饔幸粋€(gè)齒輪相嚙合保證輥?zhàn)油?；在裝配時(shí)，都采用加工中定位的一側(cè)為基準(zhǔn)裝配，且調(diào)整輥?zhàn)又g的平行度。

送長(zhǎng)長(zhǎng)度采用編碼計(jì)算長(zhǎng)度，高、低速控制方式。編碼器和主驅(qū)動(dòng)電機(jī)一體，速度最大可以達(dá)到35 m/min。

定長(zhǎng)送料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

圖2 定長(zhǎng)送料部件結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 響應(yīng)速度快的自動(dòng)糾偏機(jī)構(gòu)

糾偏系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，由糾偏控制器、超聲波傳感器、糾偏電機(jī)、絲杠導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等組成。在糾偏過(guò)程中，首先糾偏傳感器探測(cè)偏光片卷材的邊緣，讀出卷材的實(shí)際位置與設(shè)定位置的偏移量，并將偏移量轉(zhuǎn)換成與之成正比的電信號(hào)，再將電信號(hào)送入糾偏控制器，信號(hào)經(jīng)過(guò)控制器放大、校準(zhǔn)后，輸出至糾偏驅(qū)動(dòng)器，糾偏驅(qū)動(dòng)器根據(jù)信號(hào)的大小，驅(qū)動(dòng)糾偏絲杠導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，將卷材恢復(fù)至設(shè)定位置。

為了保證送料長(zhǎng)度的精度，不僅要在機(jī)械結(jié)構(gòu)上保證傳送機(jī)構(gòu)的傳送輥與原卷機(jī)構(gòu)的出料輥保持在同一水平線上，更需要在送料過(guò)程中利用自動(dòng)糾偏系統(tǒng)防止材料跑偏從而影響到送料長(zhǎng)度精度。在糾偏過(guò)程中，首先糾偏傳感器探測(cè)偏光片卷材的邊緣，讀出卷材的實(shí)際位置與設(shè)定位置的偏移量，將偏移量處理成電信號(hào)送入糾偏控制器，信號(hào)經(jīng)過(guò)控制器放大、校準(zhǔn)后，輸出至糾偏電機(jī)，驅(qū)動(dòng)糾偏絲杠導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，將卷材恢復(fù)至設(shè)定位置。

2.3 張力控制技術(shù)

在送料過(guò)程中，整卷偏光片要保證張力穩(wěn)定。在偏光片卷材裁切時(shí)，需要使用-定的張力將材料張緊進(jìn)入清洗和裁切單元，并在啟動(dòng)、運(yùn)行及停止等過(guò)程中保證張力穩(wěn)定，這樣才能保證送長(zhǎng)精度達(dá)到技術(shù)指標(biāo)從而保證產(chǎn)品品質(zhì)。因此張力控制是斜角裁切機(jī)驅(qū)動(dòng)控制的技術(shù)核心，若張力控制穩(wěn)定，張力波動(dòng)小，則設(shè)備的送長(zhǎng)精度及生產(chǎn)效率就高。因此要實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)，不僅要有精確的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還必須要有一套完善的張力控制系統(tǒng)。

2.4 傳送帶機(jī)構(gòu)

傳送帶送料和定長(zhǎng)送料結(jié)構(gòu)原理一樣，傳動(dòng)帶主動(dòng)輪為金屬輥，被動(dòng)輪為橡膠輥，兩輥水平平行放置，通過(guò)氣缸驅(qū)動(dòng)橡膠輥來(lái)調(diào)整壓輥壓力，平行間隙可調(diào)整壓輥間隙。所有皮帶驅(qū)動(dòng)型式都采取同步帶傳輸。

2.5 皮帶傳送

皮帶傳送包括左右兩側(cè)傳送。左皮帶傳送由電機(jī)減速機(jī)帶動(dòng)主皮帶輪，通過(guò)皮帶帶動(dòng)傳送帶送料軸和定長(zhǎng)送料軸一起動(dòng)作，在右側(cè)由傳送帶送料軸上的皮帶輪通過(guò)皮帶帶動(dòng)花鍵旋轉(zhuǎn)，使得花鍵、送料軸和定長(zhǎng)軸一起動(dòng)作。圖3為皮帶安裝示意圖。

傳送皮帶是由圖中水平放置的金屬輥和橡膠輥夾持傳送，同時(shí)依靠摩擦力帶動(dòng)薄膜一起送料，在傳送帶送料中也有自動(dòng)糾偏機(jī)構(gòu)。圖中豎直放置兩個(gè)黑色的橡膠輥是用于夾持復(fù)合薄膜進(jìn)行定長(zhǎng)送料。

圖3 皮帶安裝示意圖

3 電氣控制部分

整個(gè)設(shè)備的控制以三菱Q系列PLC為核心。設(shè)備中的傳感器，控制按鈕，輸出信號(hào)，輸入脈沖均接入PLC，PLC通訊接口與人機(jī)操作界面相連。由來(lái)自PLC的控制信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)器完成相應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。PLC進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故障判斷，控制定長(zhǎng)張力控制和自動(dòng)糾偏技術(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

LCD是目前顯示行業(yè)中發(fā)展速度快、市場(chǎng)應(yīng)用廣的顯示器件。因此用于加工LCD行業(yè)偏光片的切割機(jī)，具有極佳的應(yīng)用前景。該系統(tǒng)充分體現(xiàn)了偏光片裁切機(jī)的自動(dòng)化程度，可以廣泛應(yīng)用于LCD生產(chǎn)廠家，實(shí)現(xiàn)其生產(chǎn)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。

[1] 賀智.TFT-LCD偏光片加工工藝與設(shè)備探索[J].山西太原：電子工藝技術(shù)，2008.222-224

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