液晶模組組裝機玻璃撕膜膠帶的平穩運行方式研究

陳 磊

（中電科風華信息裝備股份有限公司， 山西 太原 030024）

引言

在電子行業中，液晶玻璃在生產的時候，一般都要用到保護做起的成品與半成品,為了在流水線上不容易出現劃傷和碰壞，因此，會在玻璃上下表面貼上保護膜。而在背光與玻璃組合的過程中，需要撕掉相互接觸表面上的保護膜。其中，對于玻璃與背光貼合的貼合面需要進行撕膜，玻璃撕膜工藝是其中重要的工藝過程。目前常用的玻璃撕膜方式有三種：一種是膠帶撕膜，一種是膠輥撕膜，一種是易撕貼撕膜。本文主要分析的是膠帶撕膜方式，撕膜利用粘性膠帶與玻璃的相對運動實現保護膜與玻璃的分離，即先將膠帶與玻璃的一個角連在一起，再通過彼此之間的相對運動來達到玻璃與膜分離的效果。

1 撕膜機構的應用背景

由于手機行業液晶顯示玻璃更趨向于薄產品的趨勢，本機構對應的玻璃厚度最薄可達0.2 mm，因此撕膜過程中膠帶需要對玻璃均勻平整的輸出力量[1]。結合保護膜與液晶玻璃的貼合粘度測試，本設備所用膠帶均為膠中丁酯含量60%以上涂膠厚度達到54%以上的高黏性膠帶，膠帶外形為寬度18 mm纏繞為外徑200 mm左右的膠盤。

2 撕膜機構的工作原理及主體構架

膠帶撕膜的纏繞布局如圖1所示，新膠帶固定在隨電機軸轉動的放帶機構上，然后依次通過放帶張緊機構，撕膜運動機構，拉帶壓帶機構，收帶張緊機構，最后纏繞在隨電機轉動收帶的廢膜輪軸上[2]。膠帶按照圖1所示方式依次通過各個輪軸纏繞之后，由于放帶張緊機構和收帶張緊機構的存在，使得柔性的膠帶能夠在整個過程中保持張緊平穩的運行狀態。

2.1 撕膜運動機構

撕膜運動機構的主體如圖2所示，當玻璃被放置在撕膜工位時，要確保玻璃的斜對角線與膠帶的運動軸線方向一致，這時，撕膜氣缸上升，將撕膜膠輥上的膠帶與玻璃撕膜角黏貼在一起，之后撕膜運動機構整體沿運動軸線水平向后移動，這樣膠帶與玻璃的相對運動就是水平方向與豎直方向的合成運動，且水平方向的速度與豎直方向的速度相同都等于撕膜整體機構沿模組運動的速度，保護膜相對玻璃形成斜向下45°的合成運動，從而實現了玻璃與表面保護膜的分離。這時候，從圖1的纏繞方式可以看出，膠帶在進撕膜運動機構之前與出撕膜運動機構之后都是保持水平的軸線位置，這樣，在撕膜運動機構運動的過程中，就能夠保證膠帶從放帶機構到拉帶壓帶機構之間的總長保持不變，使得在整個撕膜過程中膠帶的張力保持恒定。

圖1 膠帶纏繞機構及運行流程示意圖

圖2 撕膜運動機構

2.2 拉帶壓帶機構

拉帶壓帶機構的主體如下頁圖3所示，通過三個相互相切的滾花軸將膠帶固定，確保在撕膜過程中從放帶機構到拉帶壓帶機構之間的膠帶長度保持一致，其中包括一個主動軸和兩個從動軸。從動軸安裝在缸徑20 mm、壓強0.4 MPa的氣缸上，氣缸時刻處于伸出狀態，使得壓帶壓力一定。當撕膜運動機構撕膜結束后，拉帶主動軸靠伺服電機帶動產生驅動力，將膠帶從拉帶壓帶的上面拉到機構的下面去，實現膠帶的進給運動。

2.3 重錘張緊機構

由于膠帶本身的柔性特質，因此在整體的使用過程中，要保證膠帶平穩的運行，就必須有自動化的張緊拉直功能，因而在拉帶壓帶機構隔離開的上下兩個相對受力獨立的纏繞區域內都需要添加一個自動的恒力張緊機構。重錘張緊機構的主體如圖4所示，由一個氣缸帶動重錘機構在導軌上實現往復位置變動，其中氣缸提供的力是恒定向下的，再加上重錘本身的重力，使得膠帶時刻處于緊繃狀態，從而實現膠帶的張緊。

圖3 拉帶壓帶機構

圖4 重錘張緊機構

2.4 整體工作流程

在撕膜的初始狀態時，膠帶處于張緊狀態，其中，放帶重錘張緊機機構處于下位，收帶重錘張緊機構處于上位。撕膜的工作流程如圖5所示，當玻璃運動到撕膜工位后，撕膜運動機構由撕膜開始位水平運動到撕膜結束位，完成玻璃與保護膜的分離，在整體的過程中，膠帶固定不動，撕膜完成后，在撕膜運動機構返回撕膜開始位的過程中，拉帶主動軸拉帶，這時拉帶軸上方膠帶總長減小，下方膠帶總成增加，從而放帶重錘張緊軸由下位移動到上位，移動距離近似為拉帶長度的一半，收帶重錘張緊軸由上位運動到下位，移動距離也為拉帶長度的一半。之后拉帶軸停止動作，這時候放帶軸與收帶軸分別由電機旋轉帶動實現膠帶的放帶及廢膜膠帶的回收，同時，使得放帶重錘運動到下位，收帶重錘運動到上位。從而完成完整的一套動作循環。

3 撕膜壓力與膠帶張力的關系

圖5 撕膜的工作流程示意圖

在膠帶撕膜的過程中，由于液晶薄玻璃本身的脆性特征，在玻璃與柔性膠帶的黏貼角的接觸過程中，如果不能保證玻璃受力的恒定，就會導致撕膜機構在開始運動的過程的起膜不均勻的現象，容易造成撕裂以及壓傷彩虹等不良損傷，造成物料的損耗，因此，必須確保玻璃與膠帶接觸受力恒定。在機械結構固定，撕膜各個變量參數（包括撕膜氣缸壓力、撕膜高度、撕膜機構運行速度，起膜角的長度等）不變的情況下，膠帶與玻璃接觸時的受力狀態就與膠帶本身的張力大小息息相關。

從上頁圖1的纏繞方式可以看出，膠帶的張力大小主要與放帶重錘張緊機構對于膠帶向下的拉力大小有關[3]。為了保證從放帶重錘機構處的受力傳遞到撕膜膠輥處時力的大小不變，因此，就需要從放帶重錘到撕膜膠輥處膠帶均是光面與纏繞輪接觸，這樣可以使得運行過程中的滑動摩擦力最小且時刻保持一致，從而使得撕膜膠輥處膠帶張力恒定。重錘機構可以近似的看成滑輪機構來研究，忽略膠帶運行中的能量損失，膠帶張力=（重錘的重力+放帶氣缸的壓力）/2，膠輥撕膜的力=撕膜氣缸在上位時的壓力-2×膠帶的張力，因此撕膜壓力=撕膜氣缸壓力-重錘重力-放帶氣缸壓力。由于放帶張緊機構還有張緊功能，一般運行過程中放帶氣缸的壓力要保持恒定，因此可以通過調節撕膜氣缸的壓力大小來控制撕膜壓力。根據現場相關實踐經驗，對于一般的液晶產品，設置放帶氣缸（缸徑為10 mm）壓力為0.1 MPa，撕膜氣缸（雙缸缸徑均為12 mm）壓力設置在0.2～0.3 MPa之間。

4 結論

經現場使用證明，如上頁圖1所示的膠帶纏繞機構能夠很好地控制膠帶運行過程中的張力恒定，大大減少了撕膜造成的物料損耗，節約了成本，提高了勞動生產率。