雙滾輪擠壓貼合方式的探討

張曉寧

(太原風(fēng)華信息裝備股份有限公司，太原030024)

目前在平板顯示領(lǐng)域中，中小尺寸觸控屏的功能膜/保護(hù)膜貼合主要以滾輪+網(wǎng)板貼合方式以及滾輪+真空吸附臺(tái)貼合方式為主。大尺寸觸控屏的功能膜/保護(hù)膜貼合方式一直受制于日韓的技術(shù)壁壘，尚未在國(guó)內(nèi)取得突破和應(yīng)用。本文介紹的雙滾輪擠壓貼合方式，實(shí)現(xiàn)了PCB 板熱壓機(jī)的覆膜方式向大尺寸觸控領(lǐng)域功能膜貼合方式的移植，可以高效率的進(jìn)行在線(xiàn)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(shè)計(jì)、架構(gòu)

區(qū)別于中小尺寸的貼合方式，大尺寸貼合如果采用網(wǎng)板貼合方式，則需要加工大尺寸的網(wǎng)板，再考慮撕膜、上料等機(jī)構(gòu)機(jī)臺(tái)整體尺寸勢(shì)必會(huì)很大，零件的加工尺寸和精度要求都較高。如果采用傳統(tǒng)的真空吸附臺(tái)貼合方式，在貼合過(guò)程中功能膜與吸附臺(tái)的吸附力將是難于解決的問(wèn)題。吸附力過(guò)大則造成功能膜對(duì)吸附平臺(tái)不滑動(dòng)導(dǎo)致空貼或者由于滑動(dòng)造成劃傷，吸附力過(guò)小則造成膜的直接掉落會(huì)產(chǎn)生氣泡，且撕膜后膠面面積過(guò)大極易受異物影響降低良品率。

考慮到以上因素，并結(jié)合實(shí)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(tài)的滾輪組成，一根為主動(dòng)擠壓滾輪，另一根為被動(dòng)擠壓滾輪。其中主動(dòng)擠壓滾輪和被動(dòng)擠壓滾輪均采用伺服電機(jī)+減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，現(xiàn)有三菱控制系統(tǒng)的同步功能可以滿(mǎn)足雙滾輪擠壓過(guò)程中兩根滾輪的同步轉(zhuǎn)動(dòng)需求。根據(jù)貼合原理,兩擠壓滾輪中應(yīng)有一固定滾輪,另外一根是可以開(kāi)合的滾輪,每個(gè)滾輪可以設(shè)計(jì)裝有帶加熱裝置的電感加熱器。需要進(jìn)行開(kāi)合動(dòng)作的滾輪為調(diào)試和運(yùn)動(dòng)方便可以采取電機(jī)絲桿驅(qū)動(dòng)的方式，這樣可以方便調(diào)整滾輪之間的間隙，主動(dòng)滾輪的壓力應(yīng)該由比例閥控制氣缸供給，最后兩滾輪應(yīng)該設(shè)計(jì)兩個(gè)自由度的調(diào)整機(jī)構(gòu)用來(lái)調(diào)整相對(duì)的平行和總體的豎直狀態(tài)。

2 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 熱壓輪設(shè)計(jì)

熱壓輪設(shè)計(jì)時(shí)考慮的因素有以下幾點(diǎn)：

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

（2）包膠材質(zhì)：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(yīng)選用耐高溫硅膠并做抗靜電處理；

（3）傳動(dòng)方式：考慮到需要計(jì)算精確走行長(zhǎng)度并根據(jù)驅(qū)動(dòng)力矩的要求選用伺服電機(jī)加減速機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)滾輪旋轉(zhuǎn)；

（4）傳感器：因考慮熱壓輪需要設(shè)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(nèi)部構(gòu)造以及傳動(dòng)方式。

圖1 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的熱壓輪設(shè)計(jì)

2.2 開(kāi)合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

作為主動(dòng)熱壓輪，在動(dòng)作需求上需要完成開(kāi)合動(dòng)作，在工藝需求上需要調(diào)節(jié)壓入量和壓力，因此需要設(shè)計(jì)精確位置走行機(jī)構(gòu)與壓力控制機(jī)構(gòu)，圖示2 給出了一種調(diào)節(jié)主動(dòng)熱壓輪的壓入量和熱壓輪兩側(cè)壓力的結(jié)構(gòu)。通過(guò)該種結(jié)構(gòu)可以調(diào)節(jié)熱壓輪兩側(cè)的壓力和整體的壓入量，對(duì)消除貼合氣泡以及防止擠壓過(guò)程中的跑偏有至關(guān)重要作用。

2.3 整體動(dòng)作思路

擠壓貼合方式（圖示3）就是通過(guò)將兩滾輪先接觸再做同步轉(zhuǎn)動(dòng)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(pán)將待貼合面板豎起并將起始端移動(dòng)到滾輪切線(xiàn)位置；

圖示2 主動(dòng)擠壓滾輪開(kāi)合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖

（2）經(jīng)過(guò)視覺(jué)對(duì)位的膜由真空吸附臺(tái)吸住豎起并運(yùn)行到貼合位置；

（3）主動(dòng)擠壓滾輪升降運(yùn)動(dòng)到壓合位置；

（4）主動(dòng)擠壓滾輪和被動(dòng)擠壓滾輪同時(shí)按照?qǐng)D示方向運(yùn)動(dòng)；

（5）貼合好的面板流出擠壓區(qū)完成貼合。

圖3 雙滾輪擠壓貼合原理示意圖

3 實(shí)現(xiàn)難度以及優(yōu)勢(shì)分析

3.1 實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)

（1）需要一個(gè)合理的方式將玻璃面板豎起且位置、角度可調(diào)；

（2）在擠壓貼合過(guò)程中要保持滾輪上下兩側(cè)壓力基本均衡，使得玻璃在擠壓貼合過(guò)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(huán)控制是關(guān)鍵；

（3）貼合完畢的產(chǎn)品受到玻璃自重的影響會(huì)掉落下來(lái)，因此貼合完畢后需要一定的緩沖機(jī)構(gòu)來(lái)緩沖玻璃的自重；

（4）貼合完畢后玻璃一側(cè)末端邊緣尚停留在滾輪切線(xiàn)位置，需要機(jī)構(gòu)將玻璃搬運(yùn)出去。

3.2 優(yōu)勢(shì)分析

雙滾輪擠壓貼合方式具有如下優(yōu)勢(shì)：

（1）速度快。擠壓貼合的滾輪半徑較大，轉(zhuǎn)動(dòng)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(wú)氣泡。在貼合過(guò)程中膜由于無(wú)垂直于貼合面的分力，因此貼合過(guò)程中膜與玻璃是逐步粘合可以將空氣排凈，因此無(wú)氣泡產(chǎn)生。

（4）因?yàn)槭侵边M(jìn)直出設(shè)計(jì)因此適宜于流水線(xiàn)設(shè)計(jì)和自動(dòng)化量產(chǎn)需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

雙滾輪擠壓貼合方式，應(yīng)用于大尺寸貼合設(shè)備中能夠有效的提升生產(chǎn)效率和良率，選擇合理的貼合方式對(duì)減少貼合過(guò)程中的各種不良有至關(guān)重要的作用，實(shí)際應(yīng)用中還應(yīng)結(jié)合用戶(hù)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化程度需求，效率，產(chǎn)能，設(shè)備外形尺寸限制等諸多因素進(jìn)行考慮，這樣才能設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的產(chǎn)品。

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