簡談工裝治具在機械自動化設備中的應用

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展，各行各業對人工的需求在不斷地提高。在生產工作中，勞動力需求大的企業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。在需要確保產品質量的同時，想要做便宜的產品，能走的路線便是降低生產成本，提高生產效率。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備的發展和產生。

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

1 治具概述

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

在現代工業中，治具作為輔助產品生產的一種工具，主要應用于產品生產制造的裝配、輔助產品檢測等相關復雜工藝環節中，起到定位固定、調節角度或調節方向位置或動作的控制、檢測等關鍵作用。由于其應用領域較為廣泛，涉及的生產工序較為復雜，因此治具具有定制化程度高、產品多樣性、仿形設計等特點。

伴隨著社會生產力的發展和工業技術的進步，精密治具已發展成為與自動化、智能化的制造設備緊密結合的關鍵工藝裝備，被廣泛應用于各制造領域的精密制造中，為現代制造業高精度、高效率、高質量、低成本的大批量生產提供了必要條件。

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

2 自動化檢測設備概述

隨著科技的快速發展，自動化技術逐步被廣泛應用于各個領域、各個方面。自動化檢測設備能減少人員，節約人工費用，大幅度減少人為檢測錯誤，提高生產效率，提高產品出貨質量，提高產品競爭力。倘若進一步將光學篩選系統運用于生產線上，在生產線上生產產品的同時還可以進行生產線產品品質檢測，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時間。

近年來，隨著人工成本的不斷上升，越來越多的企業開始關注工業自動化設備，特別是非標自動化設備，非標自動化設備需要根據客戶的需求進行定制設計&制作、功能多樣從而滿足客戶的不同應用場景需求。

在液晶顯示屏工廠的生產車間內，非標自動化檢測設備是使用機臺代替人工對產品的功能性缺陷進行檢測并給出判定的設備。在液晶顯示屏制作工廠內，不同的檢測流程中需要應用不同的自動化檢測設備。自動光學檢測，便是基于光學原理來對產品的常見缺陷進行檢測的設備。AOI 是新興起的一種新型測試技術，且發展迅速，很多廠家都推出了各類AOI 測試設備。機器視覺系統的工作方式是通過視覺相機等設備將被攝取產品信息轉換為圖像信息，得到被攝目標的形態信息。隨著機器視覺檢測技術的極速發展，自動化機械設備利用機器視覺檢測代替人眼判定產品的各種缺陷，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備中的應用

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

3.1 工裝治具在Cell 全自動點燈檢查設備中的應用

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

小尺寸Cell 全自動點燈檢查設備中的Cell 自動壓接治具模塊，它包含壓接模塊、產品放置模塊、產品微調平臺。其采用壓頭固定，產品微調的結構模式。另一種Cell 自動壓接治具，包含壓接模塊、放置產品模塊。為產品固定，壓頭微調的結構。具體需要使用壓頭調節或者產品調節結構模式，需要根據不同的產品精度&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(自動光學檢測)設備中的應用

Moudle AOI 檢測設備,即產品在已經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備。

Moudle AOI 檢測治具，同樣包含產品定位模塊與壓接模塊，它們因產品形態不同而結構不同，與Cell 產品自動檢測機臺的不同結構在于壓頭壓接模塊壓接的產品位置不同，需要根據對應產品PCB 的連接器或者FPC 的信號點而客制化設計不同的壓接模塊治具。

4 發展趨勢

隨著現代化生產和科學技術的不斷發展，對自動化技術的需求越來越高，同時也促使自動化技術不斷地更新與發展。自20 世紀70 年代以來，自動化不斷向復雜的系統控制和高級的智能控制發展，廣泛地應用到機械、國防、科學研究和經濟等各個領域，不同程度地實現了更大規模的自動化。例如各大企業內綜合自動化管理系統、國家監控系統等等。自動化技術的應用正從工業工程領域向非工程服務領域擴展。自動化在各個方面越來越大的程度上模仿人的智能，機器人在工業生產等領域更多的得到應用，自動化系統在各個領域取得顯著效果。工廠自動化管理、自動化生產等均將成為新技術的重要課題，并且得到飛速發展。

4.1 治具精密度要求不斷提升

隨著消費電子產品輕薄化、高度集成化發展大勢的來臨，產品零部件隨著終端產品技術提升而要求更高的精密度，因而消費電子產品制造商對生產零部件所需的治具的加工精度要求亦越來越高，需要不斷優化治具生產加工工藝，更新治具的產品類型，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提升，而治具作為輔助實現產品生產的重要工具，企業對新型治具的需求以及其技術要求不斷提高。

4.2 治具逐漸高端化

經過多年生產積累的行業技術與生產管理經驗，我國部分治具廠商已在成本管控、響應速度、交付效率等方面逐步實現對國外廠商的超越，正逐步向系統化、自動化、設備化方向轉型發展。同時，自動控制技術等新技術的創新和突破，實現生產加工工藝升級和產品差異化發展，進一步增加了治具產品的附加值，我國治具產業開始出現從中低端領域向高端發展的趨勢。

5 結語

隨著電子科技的發展，電子產品功能日趨多樣化，產品精密度、復雜性不斷提高，出廠所需的檢測項目也相應增多，下游企業往往需要配置多種類型的檢測裝備才能完成單個產品的全面檢測。采用自動化的技術不僅可以將人從重復單一、繁重以及惡劣、危險的工作環境中解放出來，并且可以更大的提高勞動生產率，在此基礎上更有效的提高產品質量，自動化技術廣泛地應用于制造、工業、家庭、農業等領域，擴展人的器官功能，增強人類認識世界與改造世界的能力。自動化設備不僅讓企業更好控制開支預算，也提高了工作效率等。自動化檢測設備代替人工單一的重復性檢測工作，對產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&穩定性，實現生產效果的提升，為客戶達到提升質量、降本增效的效果，提升企業競爭力。