王 芳

（中國電子科技集團公司第二研究所，山西 太原030024）

1 研究背景

液晶面板決定了液晶顯示器亮度、對比度、色彩、可視角度的材料，液晶面板價格走勢直接影響到液晶顯示器的價格，液晶面板質(zhì)量、技術(shù)的好壞關(guān)系到液晶顯示器整體性能的高低[1]。

目前，客戶現(xiàn)場沒有全自動設(shè)備，組裝生產(chǎn)線主要由一些手動機臺、單機機臺、半自動機臺拼湊而成，自動化水平較低，精度較差，成品合格率較低。因此，主要研究了液晶面板在組裝生產(chǎn)過程中各個工序的自動化實現(xiàn)方法，設(shè)計了液晶面板組裝機，實現(xiàn)了液晶面板的各個工序全自動生產(chǎn)。

2 工藝流程

本設(shè)備主要分為上料單元、清潔單元、OCA光學膠貼附單元、RealTape背膠貼附單元。設(shè)備大體流程如下：由上料機將液晶玻璃基板通過視覺對位精準的放置在清潔平臺上，清潔單元通過酒精噴灑與無塵布擦拭機構(gòu)，將玻璃基板表面清潔干凈；通過搬運機械手將清潔好的玻璃基板搬運到OCA光學膠貼附平臺；在光學膠貼附平臺上經(jīng)過視覺對位后，通過貼片頭機構(gòu)將基板與光學膠貼合在一起（精度誤差±0.1 mm）。貼合完成后，通過翻轉(zhuǎn)機械手將玻璃基板反面朝上放置在RealTape貼附平臺，在經(jīng)過視覺光學對位后，將RealTape背膠與基板反面貼合在一起。整機工藝流程如圖1所示。

圖1 整機流程圖

2.1 上料單元

該單元主要由功能是將玻璃基板通過皮帶傳輸?shù)缴狭弦曈X對位相機下方，通過視覺對位，將玻璃基板準確的放置在清潔平臺上，在清潔平臺掃碼后，傳送掃清潔工位。機構(gòu)如圖2所示。

圖2 上料機結(jié)構(gòu)示意

2.2 清潔單元

該單元主要由功能是將玻璃基板徹底的清洗，去除基板表面的臟污、殘膠等異物，使OCA光學膠與玻璃基板貼合完成后，中間沒有雜質(zhì)，保證屏幕的潔凈度。清潔單元主要由酒精清潔和無塵布清潔兩部分組成。當清潔平臺到達酒精工位后，酒精噴頭會根據(jù)設(shè)定好的噴灑延時，向清潔平臺噴出霧狀酒精，將玻璃基板完全覆蓋，然后等待一定延時，清潔平臺運動到無塵布清潔機構(gòu)下方，使用無塵布再將基板表層的酒精擦拭干凈，擦拭完成后，平臺會繼續(xù)運動到清潔風刀機構(gòu)下方，使用清潔離子風將基板吹幾次，吹干殘余的剩余酒精。機構(gòu)如圖3所示。

圖3 清潔機構(gòu)示意

2.3 OCA貼附單元

該單元主要功能是將清洗過的玻璃基板和OCA光學膠通過視覺對位，準確地貼附在一起[2]。貼附單元主要的部件是貼片頭，貼片頭由主貼附面板，補償貼附塊、轉(zhuǎn)角機構(gòu)等組成。主貼附面板分四路真空，在貼附過程中，通過計算貼片的當前長度，來逐級關(guān)真空，保證在貼附過程中OCA光學膠不會掉落。機構(gòu)如圖4所示。

圖4 貼附機構(gòu)示意

2.4 RealTape貼附單元

該單元主要由功能是將清洗過的玻璃基板背板和RealTape背膠貼附，背膠的主要作用是面板IC芯片的固定、FPC電路帶的固定機構(gòu)等，貼附機構(gòu)與OCA基本相同，貼片頭如圖5所示。

圖5 貼附頭機構(gòu)示意

3 硬件設(shè)計

本設(shè)備整機共有31個三菱伺服電機、4個安川DD馬達、4個步進電機、2個東方交流電機、1臺三菱機器人、1臺搬運機器人、26個SMC氣缸等。

根據(jù)統(tǒng)計的輸入量輸出量以及程序量，選擇三菱Q26系列CPU；選用兩個QD77MS16總線定位模塊來驅(qū)動31個三菱伺服電機；一個QD75MS4脈沖定位模塊來驅(qū)動2個DD馬達；選用4個QH42P（32IN、32OUT）輸入輸出混合模塊；選用Q64AD模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)對貼合壓力的控制。設(shè)備整體硬件架構(gòu)圖如下圖6所示。

圖6 整體硬件架構(gòu)圖

4 軟件設(shè)計

控制系統(tǒng)使用三菱PLC編程軟件GXWorks2的梯形圖進行編寫，人機交互使用三菱機交互軟件GT Designer3分別進行編寫，三菱機器人程序使用三菱自帶編寫軟件編寫。觸摸屏編寫界面如圖7所示。

圖7 觸摸屏界面簡介

5 結(jié)論

該設(shè)備的研發(fā)成功滿足了客戶實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的需求，有效提高了現(xiàn)場的生產(chǎn)效率，大大減少了人工成本，得到客戶現(xiàn)場的一致好評。