秦 輝， 武 杰， 劉向勇

（1.中電科風(fēng)華信息裝備股份有限公司， 山西 太原 030024；2.中國電子科技集團(tuán)公司第二研究所， 山西 太原 030024）

引言

大型玻璃基板上料作為液晶切裂的前端工序，對玻璃實(shí)現(xiàn)雙面撕膜、搬運(yùn)、取紙的工序，使玻璃搬運(yùn)到后續(xù)滾涂機(jī)臺上，對于狹小場地和超大型玻璃基板工藝的要求，設(shè)計了一套基于六軸機(jī)器人的大型玻璃自動上料系統(tǒng)，和基于安川伺服的撕膜翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)，可滿足最大1 900 mm×1 800 mm 玻璃基板的工藝要求

1 上料撕膜段概述

上料機(jī)由料盒夾具、上料壓紙機(jī)構(gòu)、拾取玻璃機(jī)器人組件、取紙組件、撕膜組件、翻轉(zhuǎn)組件、操作臺、氣路組件、控制組件等組成；外圍加裝安全保護(hù)圍欄如圖1 所示。

圖1 上料撕膜機(jī)構(gòu)

料盒夾具用于料箱上料、下料固定箱體和玻璃。夾具主體由方鋼管焊接而成，表面噴塑處理，壓紙組件由兩個伺服電機(jī)和一個氣缸組成。當(dāng)機(jī)械手取玻璃時，壓紙氣缸伸出，防止玻璃之間的紙張掉下，每取一張玻璃，垂直于玻璃的伺服電機(jī)前進(jìn)一個玻璃的厚度。當(dāng)機(jī)械手取紙時，壓紙氣缸縮回[1]。

機(jī)械手取料組件由機(jī)器人、真空吸附架、吸盤，取紙伸縮氣缸，取紙風(fēng)機(jī)組成，取料機(jī)器人6 個自由度組合動作可將玻璃從上料轉(zhuǎn)臺上的料箱里吸附轉(zhuǎn)運(yùn)到撕膜傳送臺上的指定位置。當(dāng)取紙時，取紙氣缸伸出，風(fēng)機(jī)打開，利用強(qiáng)大的吸力將紙吸附，如圖2 所示。

圖2 機(jī)械手上料機(jī)構(gòu)

1.1 撕膜機(jī)構(gòu)

1）由撕膜傳送機(jī)構(gòu)、撕膜模組、易撕貼機(jī)構(gòu)等組成。

2）撕膜機(jī)構(gòu)采用易撕貼（輔材）從玻璃角撕起。

3）X、Y 和Z 向模組配合運(yùn)動撕膜，并放至廢膜收集盒，如圖3、圖4 所示。

圖3 撕膜機(jī)構(gòu)整體示意圖

1.2 取易撕貼機(jī)構(gòu)

圖4 所示為易撕貼機(jī)構(gòu)，右側(cè)主動輪帶動左側(cè)從動輪，當(dāng)傳感器感應(yīng)到易撕貼時轉(zhuǎn)動停止，夾緊機(jī)構(gòu)下壓，等待撕膜機(jī)構(gòu)取易撕貼。

圖4 易撕貼機(jī)構(gòu)

1.3 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

1）主要由翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和皮帶傳送機(jī)構(gòu)組成。

2）玻璃UV 固化后，翻轉(zhuǎn)機(jī)皮帶機(jī)構(gòu)和冷卻傳送機(jī)同時傳動，把玻璃傳至翻轉(zhuǎn)位，翻轉(zhuǎn)180°把玻璃的帶膜面翻至上方，然后傳送給撕膜機(jī)，如圖5 所示。

圖5 翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)示意圖

2 控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1 電氣設(shè)計

系統(tǒng)采用安川六軸機(jī)器人作位取放玻璃以及取紙動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，采用安川伺服系統(tǒng)用作撕膜壓紙動作，同時采用安川可編程邏輯控制器作為時序控制部件，配合Proface 觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，安川六軸機(jī)器人作為工業(yè)機(jī)器人中的一線品牌，可以滿足絕大部分應(yīng)用場景。選用PLC 控制的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)穩(wěn)定、拓展性強(qiáng)，維護(hù)方便如圖6 所示。

圖6 設(shè)備硬件系統(tǒng)配置圖

2.2 軟件設(shè)計

系統(tǒng)運(yùn)行流程如圖7 所示。系統(tǒng)初始化，機(jī)器人手臂回原點(diǎn)，撕膜壓紙機(jī)構(gòu)復(fù)位，首先壓紙機(jī)構(gòu)運(yùn)動到壓紙位置，易撕貼供料電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到合適位置，撕膜機(jī)構(gòu)夾爪氣缸動作，夾取易撕貼回到等待位置，機(jī)器人開始執(zhí)行取玻璃流程，機(jī)器人快速運(yùn)動到預(yù)先設(shè)定位置，開始慢速執(zhí)行平移動作，當(dāng)機(jī)器人前端接近傳感器有信號時，機(jī)器人停止前進(jìn)，開啟真空，等待真空表信號，緩慢平移后退到安全區(qū)域，回原點(diǎn)等待，執(zhí)行放玻璃動作，回原點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行取紙動作，取紙動作和取玻璃動作一樣，只是把真空替換成排氣泵，利用排氣泵大流量吸取紙張，當(dāng)玻璃放在撕膜傳送機(jī)構(gòu)上，傳送滾輪開始運(yùn)動，到達(dá)預(yù)定位置，臺板上升開啟真空，撕膜開始，易撕貼氣缸執(zhí)行向前伸縮動作，此時易撕貼具有黏性的一面黏住玻璃基板表面的塑料膜，來回滾壓三次后開始執(zhí)行撕膜動作，撕膜機(jī)構(gòu)按照預(yù)定的軌跡運(yùn)動到廢料盒上方，執(zhí)行吹氣動作，把廢膜放到廢料盒中。操作界面如圖8 所示。

圖7 設(shè)備運(yùn)行流程圖

圖8 自動操作界面

2.3 技術(shù)難點(diǎn)

2.3.1 玻璃表面膜難撕

依靠靜電貼附在玻璃表面的塑料膜很薄，如果采用傳統(tǒng)的氣缸夾爪，機(jī)器人堅硬的機(jī)械臂很容易把玻璃給撞壞掉，同時塑料膜在撕的過程中容易拉扯壞[2]。

解決方案：伺服模組前端夾取易撕貼，依靠易撕貼的黏性把膜給粘起來，同時優(yōu)化機(jī)械手運(yùn)動軌跡，使膜避免被料盒拉扯斷。

2.3.2 玻璃難取

大型玻璃之間，除了存在靜電，還有因?yàn)椴Ａё灾?，壓合產(chǎn)生的真空，在機(jī)械手吸取玻璃的過程中很容易把后面的玻璃給帶起來，造成后面玻璃掉落的風(fēng)險。

解決方案：在料盒上加裝離子風(fēng)棒用來除靜電；使用緩沖較長的吸筆；優(yōu)化機(jī)械手接觸玻璃的角度，利用吸筆緩沖使機(jī)械手再吸取玻璃的時候產(chǎn)生角度，從而破壞玻璃之間的真空狀態(tài)。

2.3.3 玻璃之前紙難取

玻璃之間用紙來隔離，這種紙密度低，強(qiáng)度小，采用傳統(tǒng)吸筆加氣缸夾爪，很容易造成紙張的掉落。

解決方案：采用大型抽風(fēng)機(jī)，產(chǎn)生類似于吸塵器的效果，很好地解決了上述難點(diǎn)。

2.3.4 空間局促，容易碰撞

設(shè)備現(xiàn)場空間局促，機(jī)械手不能很好的施展手臂，同時容易造成機(jī)械臂的碰撞。

解決方案：設(shè)置多個干涉區(qū)域，同時優(yōu)化機(jī)械手運(yùn)動軌跡和整個上料流程，使得在容易產(chǎn)生碰撞的區(qū)域，在同一時間只有一個機(jī)械臂在運(yùn)動。

3 結(jié)語

大型玻璃基板上料作為液晶切裂的前端工序，對玻璃實(shí)現(xiàn)雙面撕膜、搬運(yùn)、取紙的工序，使玻璃搬運(yùn)到后續(xù)滾涂機(jī)臺上，同時滿足狹小場地和超大型玻璃基板工藝的要求，本設(shè)計在玻璃的上料、取紙、雙面撕膜，防止玻璃劃傷等各個工藝環(huán)節(jié)起到了良好的效果，滿足了客戶的要求，有效代替人工上料，大大提高了生產(chǎn)效率。