自动双刀多功能划线机切割机构的设计

2014-12-26王春暖

科技视界 2014年29期

王春暖

（包头职业技术学院数控技术系，内蒙古包头014030）

0 概述

双刀多功能切割机属于LCD行业玻璃切割工序的关键设备，应用于LCD行业对玻璃盒的划线分割。也可推广应用于电容屏行业的玻璃划线分割工序。传统的手动双刀多功能划线机工作台可实现纵向运动，横向位移，刀轮间距调整在本机上通过摄像头和玻璃上印刷标记点确定。因为需要停机换料和人工上料，生产效率和产品质量都难以得到保障。

而自动双刀多功能划线机采用工控机控制划线刀轮的升降、工作台纵向位移、刀轮间距自动调整及真空吸放等。刀架、刀头及工作台的移动均由工控机控制安川伺服电机实现；设备采用手工上料，定位销粗定位，精确对位通过全自动光学对位系统（由刀头X、工作台Y、θ调整控制）实现，可进行准确划线，并可完成任意间距的多刀划线。双刀多功能划线机采用工控机控制划线刀轮的升降、两个刀头的横向运动、工作台纵向运动、真空吸放等。刀头及工作台的移动均由工控机控制伺服电机实现。工作台由旋转气缸驱动完成0度、90度旋转。对位通过手工上料，采用CCD系统进行准确定位，并辅以真空吸附，进行准确划线。

1 总体结构介绍及切割机构设计

1.1 总体结构介绍

双刀多功能划线机设备总体分机械、电器和气路三大部分。依据设备工艺要求，由工控机控制依次完成零点检测、玻璃吸附、玻璃自动对位、刀头加压、排刀、划线、吹气等工艺。结构简图1如下：

图1 结构简图

设备机械主体主要由机架装配、工作台部件、刀梁组件、光学对位系统、后外罩组件、电控柜部件、气路控制部件等组成；电器部分由软、硬件组成；气路部分由减压阀、方向控制阀、辅助元件等组成。

1.2 切割及结构设计

切割机构主要包括真空吸附工作台部件和刀架运动系统两部分。

1.2.1 切割运动的工作原理

以LM导轨为导向，采用伺服电机驱动丝杠自动完成两个刀头的横向位移；工作台纵向运动采用伺服电机做动力、丝杠副与LM导轨组合方式；工作台上气路单独控制，可实现自动及手动吸气、吹气；刀头的升降由伺服电机作动力，通过扭矩变化自动检测零点以控制入刀深度。对位通过手工上料，采用CCD系统进行准确定位，并辅以真空吸附。

图2 工作台部件

图3 刀架运动系统

1.左支座；2.横梁；3.左刀丝杆组件；4.左刀体；5.导轨；6.右刀体；7.右刀丝杆组件；8.右支座

1.2.2 真空吸附工作台部件的结构设计

该部件作为设备划线运动的执行部件。工作台面上开真空吸附孔，工作时，玻璃置于其上通过定位销粗定位，启动真空吸附开关，使玻璃牢固吸附于台面，然后，利用光学对位系统自动调节工作台作X、Y、θ三向运动进行精确对位。工作台可按程序自动纵向运动，实现划线。

工作台纵向运动由滚珠丝杠辅以直线导轨导向机构实现。采用伺服电机作动力，通过联轴器带丝杠旋转，使安装于丝杠螺母上的工作台组件沿直线导轨纵向运动。工作台旋转使用直驱电机驱动，实现角度的微量调整及90°旋转。如下图2所示，工作台部件由基座1、旋转电机2、工作台下板3、工作台上板4、直线导轨5、电机丝杠组件6等组成。

工作台面板上开真空小孔，工作时，玻璃置于其上通过手动定位后，启动真空吸附开关，使玻璃牢固的吸附于台面上。工作台板上真空可分区控制，依据所划玻璃规格尺寸选择真空区域，划线完毕后，自动吹气，可方便拾取基板。

1.2.3 刀架运动系统的结构设计

如图3和图4所示，此系统由X向运动组件及2个刀头组件组成。

（1）X向运动组件：由两个刀组成，每个头自身都是以LM导轨为导向，采用伺服电机驱动丝杠自动完成刀头的横向位移，两个刀互不影响。

（2）刀头组件：该组件由电机、凸轮、刀轮组、导轨、吹气头等组成