一種雙層玻璃表面膜材處理的設計

秦 輝， 武 杰， 劉向勇

（1.中電科風華信息裝備股份有限公司， 山西 太原 030024；2.中國電子科技集團公司第二研究所， 山西 太原 030024）

引言

大型玻璃基板上料作為液晶切裂的前端工序，對玻璃實現雙面撕膜、搬運、取紙的工序，使玻璃搬運到后續滾涂機臺上，對于狹小場地和超大型玻璃基板工藝的要求，設計了一套基于六軸機器人的大型玻璃自動上料系統，和基于安川伺服的撕膜翻轉系統，可滿足最大1 900 mm×1 800 mm 玻璃基板的工藝要求

1 上料撕膜段概述

上料機由料盒夾具、上料壓紙機構、拾取玻璃機器人組件、取紙組件、撕膜組件、翻轉組件、操作臺、氣路組件、控制組件等組成；外圍加裝安全保護圍欄如圖1 所示。

圖1 上料撕膜機構

料盒夾具用于料箱上料、下料固定箱體和玻璃。夾具主體由方鋼管焊接而成，表面噴塑處理，壓紙組件由兩個伺服電機和一個氣缸組成。當機械手取玻璃時，壓紙氣缸伸出，防止玻璃之間的紙張掉下，每取一張玻璃，垂直于玻璃的伺服電機前進一個玻璃的厚度。當機械手取紙時，壓紙氣缸縮回[1]。

機械手取料組件由機器人、真空吸附架、吸盤，取紙伸縮氣缸，取紙風機組成，取料機器人6 個自由度組合動作可將玻璃從上料轉臺上的料箱里吸附轉運到撕膜傳送臺上的指定位置。當取紙時，取紙氣缸伸出，風機打開，利用強大的吸力將紙吸附，如圖2 所示。

圖2 機械手上料機構

1.1 撕膜機構

1）由撕膜傳送機構、撕膜模組、易撕貼機構等組成。

2）撕膜機構采用易撕貼（輔材）從玻璃角撕起。

3）X、Y 和Z 向模組配合運動撕膜，并放至廢膜收集盒，如圖3、圖4 所示。

圖3 撕膜機構整體示意圖

1.2 取易撕貼機構

圖4 所示為易撕貼機構，右側主動輪帶動左側從動輪，當傳感器感應到易撕貼時轉動停止，夾緊機構下壓，等待撕膜機構取易撕貼。

圖4 易撕貼機構

1.3 翻轉機構

1）主要由翻轉機構和皮帶傳送機構組成。

2）玻璃UV 固化后，翻轉機皮帶機構和冷卻傳送機同時傳動，把玻璃傳至翻轉位，翻轉180°把玻璃的帶膜面翻至上方，然后傳送給撕膜機，如圖5 所示。

圖5 翻轉機構示意圖

2 控制系統設計

2.1 電氣設計

系統采用安川六軸機器人作位取放玻璃以及取紙動作執行機構，采用安川伺服系統用作撕膜壓紙動作，同時采用安川可編程邏輯控制器作為時序控制部件，配合Proface 觸摸屏實現人機交互，安川六軸機器人作為工業機器人中的一線品牌，可以滿足絕大部分應用場景。選用PLC 控制的優點在于系統穩定、拓展性強，維護方便如圖6 所示。

圖6 設備硬件系統配置圖

2.2 軟件設計

系統運行流程如圖7 所示。系統初始化，機器人手臂回原點，撕膜壓紙機構復位，首先壓紙機構運動到壓紙位置，易撕貼供料電機運轉到合適位置，撕膜機構夾爪氣缸動作，夾取易撕貼回到等待位置，機器人開始執行取玻璃流程，機器人快速運動到預先設定位置，開始慢速執行平移動作，當機器人前端接近傳感器有信號時，機器人停止前進，開啟真空，等待真空表信號，緩慢平移后退到安全區域，回原點等待，執行放玻璃動作，回原點，繼續執行取紙動作，取紙動作和取玻璃動作一樣，只是把真空替換成排氣泵，利用排氣泵大流量吸取紙張，當玻璃放在撕膜傳送機構上，傳送滾輪開始運動，到達預定位置，臺板上升開啟真空，撕膜開始，易撕貼氣缸執行向前伸縮動作，此時易撕貼具有黏性的一面黏住玻璃基板表面的塑料膜，來回滾壓三次后開始執行撕膜動作，撕膜機構按照預定的軌跡運動到廢料盒上方，執行吹氣動作，把廢膜放到廢料盒中。操作界面如圖8 所示。

圖7 設備運行流程圖

圖8 自動操作界面

2.3 技術難點

2.3.1 玻璃表面膜難撕

依靠靜電貼附在玻璃表面的塑料膜很薄，如果采用傳統的氣缸夾爪，機器人堅硬的機械臂很容易把玻璃給撞壞掉，同時塑料膜在撕的過程中容易拉扯壞[2]。

解決方案：伺服模組前端夾取易撕貼，依靠易撕貼的黏性把膜給粘起來，同時優化機械手運動軌跡，使膜避免被料盒拉扯斷。

2.3.2 玻璃難取

大型玻璃之間，除了存在靜電，還有因為玻璃自重，壓合產生的真空，在機械手吸取玻璃的過程中很容易把后面的玻璃給帶起來，造成后面玻璃掉落的風險。

解決方案：在料盒上加裝離子風棒用來除靜電；使用緩沖較長的吸筆；優化機械手接觸玻璃的角度，利用吸筆緩沖使機械手再吸取玻璃的時候產生角度，從而破壞玻璃之間的真空狀態。

2.3.3 玻璃之前紙難取

玻璃之間用紙來隔離，這種紙密度低，強度小，采用傳統吸筆加氣缸夾爪，很容易造成紙張的掉落。

解決方案：采用大型抽風機，產生類似于吸塵器的效果，很好地解決了上述難點。

2.3.4 空間局促，容易碰撞

設備現場空間局促，機械手不能很好的施展手臂，同時容易造成機械臂的碰撞。

解決方案：設置多個干涉區域，同時優化機械手運動軌跡和整個上料流程，使得在容易產生碰撞的區域，在同一時間只有一個機械臂在運動。

3 結語

大型玻璃基板上料作為液晶切裂的前端工序，對玻璃實現雙面撕膜、搬運、取紙的工序，使玻璃搬運到后續滾涂機臺上，同時滿足狹小場地和超大型玻璃基板工藝的要求，本設計在玻璃的上料、取紙、雙面撕膜，防止玻璃劃傷等各個工藝環節起到了良好的效果，滿足了客戶的要求，有效代替人工上料，大大提高了生產效率。