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一种双层玻璃表面膜材处理的设计

发布时间:2022年8月3日 点击数:50

引言

大型玻璃基板上料作为液晶切裂的前端工序,对玻璃实现双面撕膜、搬运、取纸的工序,使玻璃搬运到后续滚涂机台上,对于狭小场地和超大型玻璃基板工艺的要求,设计了一套基于六轴机器人的大型玻璃自动上料系统,和基于安川伺服的撕膜翻转系统,可满足最大1 900 mm×1 800 mm玻璃基板的工艺要求

1 上料撕膜段概述

上料机由料盒夹具、上料压纸机构、拾取玻璃机器人组件、取纸组件、撕膜组件、翻转组件、操作台、气路组件、控制组件等组成;外围加装安全保护围栏如图1所示。

图1 上料撕膜机构

图1 上料撕膜机构   下载原图


料盒夹具用于料箱上料、下料固定箱体和玻璃。夹具主体由方钢管焊接而成,表面喷塑处理,压纸组件由两个伺服电机和一个气缸组成。当机械手取玻璃时,压纸气缸伸出,防止玻璃之间的纸张掉下,每取一张玻璃,垂直于玻璃的伺服电机前进一个玻璃的厚度。当机械手取纸时,压纸气缸缩回[1]

机械手取料组件由机器人、真空吸附架、吸盘,取纸伸缩气缸,取纸风机组成,取料机器人6个自由度组合动作可将玻璃从上料转台上的料箱里吸附转运到撕膜传送台上的指定位置。当取纸时,取纸气缸伸出,风机打开,利用强大的吸力将纸吸附,如图2所示。

图2 机械手上料机构

图2 机械手上料机构   下载原图


1.1 撕膜机构

1)由撕膜传送机构、撕膜模组、易撕贴机构等组成。

2)撕膜机构采用易撕贴(辅材)从玻璃角撕起。

3)X、Y和Z向模组配合运动撕膜,并放至废膜收集盒,如图3、图4所示。

图3 撕膜机构整体示意图

图3 撕膜机构整体示意图   下载原图


1.2 取易撕贴机构

图4所示为易撕贴机构,右侧主动轮带动左侧从动轮,当传感器感应到易撕贴时转动停止,夹紧机构下压,等待撕膜机构取易撕贴。

1.3 翻转机构

1)主要由翻转机构和皮带传送机构组成。

2)玻璃UV固化后,翻转机皮带机构和冷却传送机同时传动,把玻璃传至翻转位,翻转180°把玻璃的带膜面翻至上方,然后传送给撕膜机,如图5所示。

图4 易撕贴机构

图4 易撕贴机构   下载原图


图5 翻转机构示意图

图5 翻转机构示意图   下载原图


2 控制系统设计

2.1 电气设计

系统采用安川六轴机器人作位取放玻璃以及取纸动作执行机构,采用安川伺服系统用作撕膜压纸动作,同时采用安川可编程逻辑控制器作为时序控制部件,配合Proface触摸屏实现人机交互,安川六轴机器人作为工业机器人中的一线品牌,可以满足绝大部分应用场景。选用PLC控制的优点在于系统稳定、拓展性强,维护方便如图6所示。

图6 设备硬件系统配置图

图6 设备硬件系统配置图   下载原图


2.2 软件设计

系统运行流程如图7所示。系统初始化,机器人手臂回原点,撕膜压纸机构复位,首先压纸机构运动到压纸位置,易撕贴供料电机运转到合适位置,撕膜机构夹爪气缸动作,夹取易撕贴回到等待位置,机器人开始执行取玻璃流程,机器人快速运动到预先设定位置,开始慢速执行平移动作,当机器人前端接近传感器有信号时,机器人停止前进,开启真空,等待真空表信号,缓慢平移后退到安全区域,回原点等待,执行放玻璃动作,回原点,继续执行取纸动作,取纸动作和取玻璃动作一样,只是把真空替换成排气泵,利用排气泵大流量吸取纸张,当玻璃放在撕膜传送机构上,传送滚轮开始运动,到达预定位置,台板上升开启真空,撕膜开始,易撕贴气缸执行向前伸缩动作,此时易撕贴具有黏性的一面黏住玻璃基板表面的塑料膜,来回滚压三次后开始执行撕膜动作,撕膜机构按照预定的轨迹运动到废料盒上方,执行吹气动作,把废膜放到废料盒中。操作界面如图8所示。

图7 设备运行流程图

图7 设备运行流程图   下载原图


图8 自动操作界面

图8 自动操作界面   下载原图


2.3 技术难点

2.3.1 玻璃表面膜难撕

依靠静电贴附在玻璃表面的塑料膜很薄,如果采用传统的气缸夹爪,机器人坚硬的机械臂很容易把玻璃给撞坏掉,同时塑料膜在撕的过程中容易拉扯坏[2]

解决方案:伺服模组前端夹取易撕贴,依靠易撕贴的黏性把膜给粘起来,同时优化机械手运动轨迹,使膜避免被料盒拉扯断。

2.3.2 玻璃难取

大型玻璃之间,除了存在静电,还有因为玻璃自重,压合产生的真空,在机械手吸取玻璃的过程中很容易把后面的玻璃给带起来,造成后面玻璃掉落的风险。

解决方案:在料盒上加装离子风棒用来除静电;使用缓冲较长的吸笔;优化机械手接触玻璃的角度,利用吸笔缓冲使机械手再吸取玻璃的时候产生角度,从而破坏玻璃之间的真空状态。

2.3.3 玻璃之前纸难取

玻璃之间用纸来隔离,这种纸密度低,强度小,采用传统吸笔加气缸夹爪,很容易造成纸张的掉落。

解决方案:采用大型抽风机,产生类似于吸尘器的效果,很好地解决了上述难点。

2.3.4 空间局促,容易碰撞

设备现场空间局促,机械手不能很好的施展手臂,同时容易造成机械臂的碰撞。

解决方案:设置多个干涉区域,同时优化机械手运动轨迹和整个上料流程,使得在容易产生碰撞的区域,在同一时间只有一个机械臂在运动。

3 结语

大型玻璃基板上料作为液晶切裂的前端工序,对玻璃实现双面撕膜、搬运、取纸的工序,使玻璃搬运到后续滚涂机台上,同时满足狭小场地和超大型玻璃基板工艺的要求,本设计在玻璃的上料、取纸、双面撕膜,防止玻璃划伤等各个工艺环节起到了良好的效果,满足了客户的要求,有效代替人工上料,大大提高了生产效率。

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