雙滾輪擠壓貼合方式的探討

張曉寧

(太原風華信息裝備股份有限公司，太原030024)

目前在平板顯示領域中，中小尺寸觸控屏的功能膜/保護膜貼合主要以滾輪+網板貼合方式以及滾輪+真空吸附臺貼合方式為主。大尺寸觸控屏的功能膜/保護膜貼合方式一直受制于日韓的技術壁壘，尚未在國內取得突破和應用。本文介紹的雙滾輪擠壓貼合方式，實現了PCB 板熱壓機的覆膜方式向大尺寸觸控領域功能膜貼合方式的移植，可以高效率的進行在線式貼合，是一種全新的貼合方式。

1 雙滾輪擠壓貼合方式的設計、架構

區別于中小尺寸的貼合方式，大尺寸貼合如果采用網板貼合方式，則需要加工大尺寸的網板，再考慮撕膜、上料等機構機臺整體尺寸勢必會很大，零件的加工尺寸和精度要求都較高。如果采用傳統的真空吸附臺貼合方式，在貼合過程中功能膜與吸附臺的吸附力將是難于解決的問題。吸附力過大則造成功能膜對吸附平臺不滑動導致空貼或者由于滑動造成劃傷，吸附力過小則造成膜的直接掉落會產生氣泡，且撕膜后膠面面積過大極易受異物影響降低良品率。

考慮到以上因素，并結合實際狀況，可以選取立式雙滾輪擠壓貼合方式（圖示3）。該方式由兩根豎直狀態的滾輪組成，一根為主動擠壓滾輪，另一根為被動擠壓滾輪。其中主動擠壓滾輪和被動擠壓滾輪均采用伺服電機+減速機驅動，現有三菱控制系統的同步功能可以滿足雙滾輪擠壓過程中兩根滾輪的同步轉動需求。根據貼合原理,兩擠壓滾輪中應有一固定滾輪,另外一根是可以開合的滾輪,每個滾輪可以設計裝有帶加熱裝置的電感加熱器。需要進行開合動作的滾輪為調試和運動方便可以采取電機絲桿驅動的方式，這樣可以方便調整滾輪之間的間隙，主動滾輪的壓力應該由比例閥控制氣缸供給，最后兩滾輪應該設計兩個自由度的調整機構用來調整相對的平行和總體的豎直狀態。

2 機構設計

2.1 熱壓輪設計

熱壓輪設計時考慮的因素有以下幾點：

（1）加熱方式：由于熱壓輪需要旋轉，加熱器需要選用非接觸式電感加熱器，且為了減輕質量可以選擇鋁制芯軸；

（2）包膠材質：受加熱以及耐磨和抗靜電需求影響，熱壓輪的外表面包膠應選用耐高溫硅膠并做抗靜電處理；

（3）傳動方式：考慮到需要計算精確走行長度并根據驅動力矩的要求選用伺服電機加減速機來驅動滾輪旋轉；

（4）傳感器：因考慮熱壓輪需要設定表面溫度,可以采取傳感器反饋熱壓輪表面溫度。

圖示1 給出了一種熱壓輪的內部構造以及傳動方式。

圖1 伺服電機驅動的熱壓輪設計

2.2 開合機構設計

作為主動熱壓輪，在動作需求上需要完成開合動作，在工藝需求上需要調節壓入量和壓力，因此需要設計精確位置走行機構與壓力控制機構，圖示2 給出了一種調節主動熱壓輪的壓入量和熱壓輪兩側壓力的結構。通過該種結構可以調節熱壓輪兩側的壓力和整體的壓入量，對消除貼合氣泡以及防止擠壓過程中的跑偏有至關重要作用。

2.3 整體動作思路

擠壓貼合方式（圖示3）就是通過將兩滾輪先接觸再做同步轉動將膜與玻璃面板擠壓粘合在一起的貼合方式，以下為參考的工藝流程：

（1）待貼合面板水平流入，抓取吸盤將待貼合面板豎起并將起始端移動到滾輪切線位置；

圖示2 主動擠壓滾輪開合機構設計示意圖

（2）經過視覺對位的膜由真空吸附臺吸住豎起并運行到貼合位置；

（3）主動擠壓滾輪升降運動到壓合位置；

（4）主動擠壓滾輪和被動擠壓滾輪同時按照圖示方向運動；

（5）貼合好的面板流出擠壓區完成貼合。

圖3 雙滾輪擠壓貼合原理示意圖

3 實現難度以及優勢分析

3.1 實現難點

（1）需要一個合理的方式將玻璃面板豎起且位置、角度可調；

（2）在擠壓貼合過程中要保持滾輪上下兩側壓力基本均衡，使得玻璃在擠壓貼合過程中不跑偏，因此選取合適的壓力傳感器與比例閥連接形成閉環控制是關鍵；

（3）貼合完畢的產品受到玻璃自重的影響會掉落下來，因此貼合完畢后需要一定的緩沖機構來緩沖玻璃的自重；

（4）貼合完畢后玻璃一側末端邊緣尚停留在滾輪切線位置，需要機構將玻璃搬運出去。

3.2 優勢分析

雙滾輪擠壓貼合方式具有如下優勢：

（1）速度快。擠壓貼合的滾輪半徑較大，轉動幾圈即可完成貼合。

（2）異物低。采用豎向貼合方式與異物的接觸面降低可以有效降低異物的包裹幾率。

（3）無氣泡。在貼合過程中膜由于無垂直于貼合面的分力，因此貼合過程中膜與玻璃是逐步粘合可以將空氣排凈，因此無氣泡產生。

（4）因為是直進直出設計因此適宜于流水線設計和自動化量產需求。

4 結束語

雙滾輪擠壓貼合方式，應用于大尺寸貼合設備中能夠有效的提升生產效率和良率，選擇合理的貼合方式對減少貼合過程中的各種不良有至關重要的作用，實際應用中還應結合用戶對設備的自動化程度需求，效率，產能，設備外形尺寸限制等諸多因素進行考慮，這樣才能設計出優秀的產品。

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