鐘思達(dá)

（廈門特盈自動化科技股份有限公司，福建 廈門 361000）

Cell 自動點燈檢查機是通過高速攝像頭取像，經(jīng)由預(yù)先設(shè)定好的制程參數(shù)細(xì)項，檢測產(chǎn)品的外觀類、點類、線類、LCD 類、Mura 類、影像類及偏光片類等電測不良的光學(xué)檢測設(shè)備。該設(shè)備用來取代現(xiàn)有TFT-LCD（薄膜晶體管液晶顯示器）制造領(lǐng)域制盒后二切所得單粒產(chǎn)品在投入偏光片貼附前的人工檢測。檢測后依據(jù)客戶的檢驗標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分產(chǎn)品的OK 品、電檢NG 品、外觀NG 品及Other 品，產(chǎn)品分類后由Cell 自動點燈檢查機下料單元完成下料。

1 下料單元設(shè)計要求

Cell 自動點燈檢查機下料單元設(shè)計要求包括7 個方面[1]。1）下料Panel（液晶屏）置于Tray（托盤）內(nèi)，取放片過程中不造成產(chǎn)品缺陷。2）下料口分OK Port（合格端口）、電檢NG Port（不合格端口）、外觀NG Port（不合格端口）及Others Port（其他端口）4 個，每個端口需要配置一個空托盤供給端口和托盤蓋供給端口。3）空托盤端口需至少堆疊50 層，下料端口需要至少堆疊25 層。4）托盤蓋管理。下料口滿一摞（25 個托盤或其他）后，自動填充上1 個托盤蓋，讀取托盤蓋ID（識別碼）并與整摞Panel（液晶屏）進行綁定動作，托盤蓋端口至少可裝10 個托盤蓋。5）托盤和托盤蓋上下料時，保證設(shè)備不停機，保證人員取放托盤的便利性，取放空托盤及托盤蓋需要在30 s 內(nèi)完成。6）能根據(jù)前段制程或機臺判定不良，對應(yīng)流片至相應(yīng)下料端口。7）節(jié)拍：Tack Time（節(jié)拍時間）≤4 s。

2 下料單元設(shè)計總體思路

2.1 前期調(diào)研

下料單元的關(guān)鍵點是在節(jié)拍時間內(nèi)完成產(chǎn)品搬運、Tray 蓋和Tray 的搬運，Cell 自動點燈檢查機下料單元項目是通過前期調(diào)研和客戶需求調(diào)查后明確重點開發(fā)的非標(biāo)項目，該項目設(shè)計的指導(dǎo)思想是穩(wěn)定、創(chuàng)新、經(jīng)濟、操作方便。

2.2 明確設(shè)備機構(gòu)布局

Cell 自動點燈檢查機主要包括上料單元、產(chǎn)品搬送單元、讀碼單元、外觀檢測單元、電測檢測單元、下料單元和設(shè)備In-Line 控制系統(tǒng)單元等[2]。筆者負(fù)責(zé)對下料單元進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，下料單元包括下料產(chǎn)品搬運四軸機械手（X/Y/Z/θ）、Tray 和Tray 蓋的搬運機械手、2 組Tray 上料軸、2 組Tray 蓋上料軸以及4 組產(chǎn)品歸類軸（如圖1 所示）。

2.3 設(shè)計技術(shù)參數(shù)的輸入

設(shè)計技術(shù)參數(shù)主要包括以下6 個方面。1）功能：①下料Panel 置于分四類的Tray 盤內(nèi)。②自動上Tray 和Tray蓋，Tray 蓋ID 讀取。2）節(jié)拍：Tack Time ≤4 s。3）產(chǎn)品大?。?3 cm～30 cm。4）工作高度：工件臺表面到地面的高度為（1 100±20）mm。5）定位精度：將搬運產(chǎn)品放置在Tray 上，其位置可以任意調(diào)節(jié)，放置精度為±0.5 mm，±1°。6）放置空Tray 與取出滿Tray 時，設(shè)備仍然可以正常運轉(zhuǎn)。

3 下料單元項目實施進度

3.1 設(shè)計階段（2016年4月1日到6月30日）

設(shè)計階段主要內(nèi)容以下5 點[3]。1）明確設(shè)計輸入，確定各項目參數(shù)的要求。2）編寫控制程序，設(shè)計電氣控制電路、氣路。3）設(shè)計機械結(jié)構(gòu)的方案。4）設(shè)計機械機構(gòu)模型。5）設(shè)計和審核機械圖紙。

圖1 下料單元布局圖

3.2 裝配和調(diào)試、設(shè)備改進階段（2016年7月1日到8月15日）

裝配、調(diào)試和改進包括機加工、外購件等，主要包括5 點內(nèi)容。1）機械零件的加工。2）外購件的采購。3）設(shè)備裝配。4）設(shè)備調(diào)試和性能測試。5）對設(shè)備存在的問題進行改進。

3.3 客戶現(xiàn)場調(diào)試階段（2016年8月16日到9月15日）

客戶現(xiàn)場調(diào)試階段進行事項包括2 個方面的內(nèi)容。1）將設(shè)備發(fā)給客戶，針對客戶的使用情況以及反饋的問題進行改進。2）整理資料，包括技術(shù)圖紙、說明書手冊、線路圖等。

圖2 Tray 導(dǎo)向示意圖

4 下料單元的核心技術(shù)和創(chuàng)新點

4.1 核心技術(shù)

4.1.1 產(chǎn)品下料機械手

產(chǎn)品下料機械手采用“H”型龍門結(jié)構(gòu)，并運用了平行動態(tài)驅(qū)動的設(shè)計理念。結(jié)構(gòu)緊湊、功能強大，最大限度地節(jié)省了工作空間，可以承受較大負(fù)載。

不過這臺借用了尼康高級入門膠片單反相機F80機身的柯達(dá)DCS Pro 14n性能并沒有想象中那么好，并且也沒能幫柯達(dá)從尼康的鏡頭群中占到什么便宜。比如它盡管設(shè)計了配置256MB緩存的信號處理系統(tǒng)，但是在當(dāng)時來說超高的1400萬像素造成的大影像數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)使DCS Pro 14n的連拍效率只能達(dá)到每秒1.7張，連拍持續(xù)拍攝能力僅為8張左右。這臺相機最終也隨著柯達(dá)的慘淡經(jīng)營而很快退出了大家的視野。

功能原理：導(dǎo)軌滑塊通過連接“H”型齒形同步帶，在二維空間（X軸/Y軸）中移動。電機通過同步帶輪與齒形同步帶相連接，在2 個固定的主動電機的驅(qū)動下（如圖2所示），使導(dǎo)軌滑塊在伺服電機被相應(yīng)驅(qū)動時，能夠接近工作空間中的任何位置。

主要運動參數(shù)有以下5 點。1）單個主動電機轉(zhuǎn)動：斜線方向運動。2）2 個主動電機在同一方向轉(zhuǎn)動：X軸方向運動。3）2 個主動電機一正一反轉(zhuǎn)動：Y軸方向運動。4）X行程800 mm，Y行程1 300 mm，移動負(fù)載20 kg。5）最快速度1.8 m/s，重復(fù)定位精度：±0.3 mm。

4.1.2 Tray及Tray蓋搬運手

為了滿足4 個位置上Tray 和Tray 蓋的搬運，且與產(chǎn)品下料機械手互不干涉，采用前后分布的2 組搬運手的結(jié)構(gòu)來搬運Tray 及Tray 蓋（如圖2 所示）。前側(cè)搬運手負(fù)責(zé)搬運前側(cè)的Tray1 及Tray 蓋1，且可獨立控制Z方向的升降，后側(cè)搬運手負(fù)責(zé)搬運后側(cè)的Tray2 及Tray 蓋2，且可獨立控制Z方向的升降，2 組搬運手共用一個X軸。

4.2 創(chuàng)新點

4.2.1 “H”型機構(gòu)的應(yīng)用

“H”型同步帶機構(gòu)的應(yīng)用，實現(xiàn)了運動機構(gòu)在水平面上任意位置的停留，大大節(jié)省了安裝空間。相對于可以實現(xiàn)同樣功能的四軸機械手，節(jié)省了采購成本。

4.2.2 Tray及Tray蓋搬運手吸嘴的安裝方式

吸嘴安裝桿通過一個安裝孔來固定，在水平面上可以擺動到任意角度。吸嘴桿上“U”型長槽孔將吸嘴調(diào)節(jié)到設(shè)定位置。這種吸嘴的安裝方式可以實現(xiàn)任意角度的調(diào)節(jié)，可以吸附各種尺寸的Tray 及Tray 蓋。

4.2.3 Tray放置導(dǎo)向裝置

如果Tray 搬運至指定位置時偏差太大，容易導(dǎo)致產(chǎn)品無法放入Tray 中，在堆疊Tray 的過程導(dǎo)致產(chǎn)品破損。在Tray 放置點四周加上如圖2 所示的導(dǎo)向桿，落料時由錐形落料導(dǎo)向，到位后由導(dǎo)桿線性導(dǎo)向邊導(dǎo)向。如果Tray 放置偏差在允許的范圍內(nèi)，產(chǎn)品就可放入指定位置。

4.2.4 適合人工上Tray及Tray蓋的抽屜機構(gòu)

人工上Tray 抽屜機構(gòu)：人工抽出抽屜（展開狀態(tài)），抽屜伸出機臺外，將50 層Tray 放置在板上，將抽屜推入到位，感應(yīng)器響應(yīng)。抽屜式上料可以大大方便人工上Tray。

5 設(shè)備使用情況及不足

5.1 設(shè)備使用情況

目前，從客戶的反映情況來看，客戶對該項目下料單元的操作、功能運用等方面都比較滿意。

5.2 設(shè)備不足之處

設(shè)備的具體不足之處有以下3 點。1）齒形同步帶的損耗：目前平均每8 個月需要更換一條。2）Tray 位置導(dǎo)向機構(gòu)：圓桿導(dǎo)向方便定位，同時會在Tray 四邊磨出碎屑，影響無塵環(huán)境的潔凈度。3）管線的布置：由于產(chǎn)品下料機械手Z方向的行程較大，且還需要旋轉(zhuǎn)，這給布線布管帶來很多的限制，欠缺對整體美觀的考慮。

綜上所述，對于該非標(biāo)設(shè)備，我們密切關(guān)注客戶的評價，對客戶提出的問題，我們都盡心盡力的解決。