简谈工装治具在机械自动化设备中的应用

于 虹

（友达光电（厦门）有限公司，福建 厦门 361000）

伴随着科技的不断发展，各行各业对人工的需求在不断地提高。在生产工作中，劳动力需求大的企业支付工人的工资是一笔较大的支出，并且人工成本在不断地提高。在需要确保产品质量的同时，想要做便宜的产品，能走的路线便是降低生产成本，提高生产效率。工人的操作速度是有限的，不管是哪一个工位，哪一种产品，都有通过机器来完成操作的可能性，而工人的工资是只升不降的，而且每个月都需要按时支付，此费用也随着工人工作年限的延长而不断增加。这些因素都促使了非标自动化设备的发展和产生。

文章讲述的非标自动化检测设备主要应用在LCD、OLED、Micro LED 显示屏行业中，这些设备中的治具属于非标自动化设备中的一部分，对于非标自动化设备的整体功能性影响非常大，通常整个设备流程需要运行顺畅，除了机台机构的影响外，治具的使用更影响着设备在客户使用时的观感。API 点灯测试机台中，它影响着产品的点亮率、稼动率等；光学实验机台中，它影响着产品点亮与实验测试数据。随着各大制造工厂对自动化设备的要求越来越高，自动化设备的整理流畅性、效率至关重要。

1 治具概述

治具在工业时代前就被广泛使用在各个领域，其主要功能是为重复和准确的重复某部分的重制，帮助人工更方便快速地完成指定动作。通过客制化设计&制作，帮助人工精确的重复某些特定动作，使工作更加便利从而提高生产力。治具的设计基本上是建立于逻辑，根据客户的不同使用需求，精心设计&制作客制化，实现多种应用功能。

在现代工业中，治具作为辅助产品生产的一种工具，主要应用于产品生产制造的装配、辅助产品检测等相关复杂工艺环节中，起到定位固定、调节角度或调节方向位置或动作的控制、检测等关键作用。由于其应用领域较为广泛，涉及的生产工序较为复杂，因此治具具有定制化程度高、产品多样性、仿形设计等特点。

伴随着社会生产力的发展和工业技术的进步，精密治具已发展成为与自动化、智能化的制造设备紧密结合的关键工艺装备，被广泛应用于各制造领域的精密制造中，为现代制造业高精度、高效率、高质量、低成本的大批量生产提供了必要条件。

在LCD、OLED、Micro LED 等显示屏制造企业中，治具作为液晶显示屏生产车间内使用的一种功能性测试类机械治具，使用压接模块将产品和信号连接，给产品输送信号，以点亮产品，其帮助人工便捷的将产品顺利点亮，治具的使用使得产线工作变得更加的便利，以提高人工的作业效率。

2 自动化检测设备概述

随着科技的快速发展，自动化技术逐步被广泛应用于各个领域、各个方面。自动化检测设备能减少人员，节约人工费用，大幅度减少人为检测错误，提高生产效率，提高产品出货质量，提高产品竞争力。倘若进一步将光学筛选系统运用于生产线上，在生产线上生产产品的同时还可以进行生产线产品品质检测，不仅可以减少原材料的浪费，而且可以进一步有效管控生产时间。

近年来，随着人工成本的不断上升，越来越多的企业开始关注工业自动化设备，特别是非标自动化设备，非标自动化设备需要根据客户的需求进行定制设计&制作、功能多样从而满足客户的不同应用场景需求。

在液晶显示屏工厂的生产车间内，非标自动化检测设备是使用机台代替人工对产品的功能性缺陷进行检测并给出判定的设备。在液晶显示屏制作工厂内，不同的检测流程中需要应用不同的自动化检测设备。自动光学检测，便是基于光学原理来对产品的常见缺陷进行检测的设备。AOI 是新兴起的一种新型测试技术，且发展迅速，很多厂家都推出了各类AOI 测试设备。机器视觉系统的工作方式是通过视觉相机等设备将被摄取产品信息转换为图像信息，得到被摄目标的形态信息。随着机器视觉检测技术的极速发展，自动化机械设备利用机器视觉检测代替人眼判定产品的各种缺陷，相对于人眼，使用机器视觉的方式更加智能化且准确率更高。

3 治具在自动化检测设备中的应用

随着自动化程度的要求越来越高，Inline 自动光学检测设备应用逐步扩大，在多数液晶显示屏行业的Inline 自动光学检测设备中，机台需要使用机械手等机构把产品通过自动上下料等的方式将产品运送至指定产品载台上，再通过自动对位&自动压接的方式点亮产品，这个承接产品并压接点亮产品的模块，称之为自动化检测设备中的治具。在不同的自动化测试机台中，需要根据不同的产品形态进行客制化设计使用不同的治具。自动化机台内部的治具不同于人工治具，它不仅需要考虑配合产品的结构设计，并且需要与设备的上下料、视觉对位等搭配设计。对于治具的精密性、稳定性要求更高。

3.1 工装治具在Cell 全自动点灯检查设备中的应用

Cell 全自动点灯检查设备。即产品在Cell 段的自动画面检测机台。这类机台通常包括入料单元、产品检测单元、出料分拣单元，机台通过机械装置将产品运送至产品载台上，再通过自动对位压接、自动点亮、相机取像等的方式完成产品检测。在此类机台中，将产品的放置载板，压接模块等部分归于治具的部分。产品载板用于放置产品，配合机台机构&视觉模块，对产品进行固定并压接产品点亮产品。

小尺寸Cell 全自动点灯检查设备中的Cell 自动压接治具模块，它包含压接模块、产品放置模块、产品微调平台。其采用压头固定，产品微调的结构模式。另一种Cell 自动压接治具，包含压接模块、放置产品模块。为产品固定，压头微调的结构。具体需要使用压头调节或者产品调节结构模式，需要根据不同的产品精度&视觉对位&客户需求等多方因素综合确定。

3.2 工装治具在Moudle AOI(自动光学检测)设备中的应用

Moudle AOI 检测设备,即产品在已经bonding完IC 芯片&FPC（柔性电路板）&PCB 板&背光源等之后的一道画面检测流程。这类机台通常由入料单元、检测模块、出料分拣单元灯组成。该类机台与Cell 自动检测机台属于不同流程段的检测设备。

Moudle AOI 检测治具，同样包含产品定位模块与压接模块，它们因产品形态不同而结构不同，与Cell 产品自动检测机台的不同结构在于压头压接模块压接的产品位置不同，需要根据对应产品PCB 的连接器或者FPC 的信号点而客制化设计不同的压接模块治具。

4 发展趋势

随着现代化生产和科学技术的不断发展，对自动化技术的需求越来越高，同时也促使自动化技术不断地更新与发展。自20 世纪70 年代以来，自动化不断向复杂的系统控制和高级的智能控制发展，广泛地应用到机械、国防、科学研究和经济等各个领域，不同程度地实现了更大规模的自动化。例如各大企业内综合自动化管理系统、国家监控系统等等。自动化技术的应用正从工业工程领域向非工程服务领域扩展。自动化在各个方面越来越大的程度上模仿人的智能，机器人在工业生产等领域更多的得到应用，自动化系统在各个领域取得显著效果。工厂自动化管理、自动化生产等均将成为新技术的重要课题，并且得到飞速发展。

4.1 治具精密度要求不断提升

随着消费电子产品轻薄化、高度集成化发展大势的来临，产品零部件随着终端产品技术提升而要求更高的精密度，因而消费电子产品制造商对生产零部件所需的治具的加工精度要求亦越来越高，需要不断优化治具生产加工工艺，更新治具的产品类型，以确保零部件的精度符合整机组装的要求。在此背景下，零部件的加工难度将愈发提升，而治具作为辅助实现产品生产的重要工具，企业对新型治具的需求以及其技术要求不断提高。

4.2 治具逐渐高端化

经过多年生产积累的行业技术与生产管理经验，我国部分治具厂商已在成本管控、响应速度、交付效率等方面逐步实现对国外厂商的超越，正逐步向系统化、自动化、设备化方向转型发展。同时，自动控制技术等新技术的创新和突破，实现生产加工工艺升级和产品差异化发展，进一步增加了治具产品的附加值，我国治具产业开始出现从中低端领域向高端发展的趋势。

5 结语

随着电子科技的发展，电子产品功能日趋多样化，产品精密度、复杂性不断提高，出厂所需的检测项目也相应增多，下游企业往往需要配置多种类型的检测装备才能完成单个产品的全面检测。采用自动化的技术不仅可以将人从重复单一、繁重以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，并且可以更大的提高劳动生产率，在此基础上更有效的提高产品质量，自动化技术广泛地应用于制造、工业、家庭、农业等领域，扩展人的器官功能，增强人类认识世界与改造世界的能力。自动化设备不仅让企业更好控制开支预算，也提高了工作效率等。自动化检测设备代替人工单一的重复性检测工作，对产品进行百分百自动全检，提高检测效率，保证测试过程的准确性&稳定性，实现生产效果的提升，为客户达到提升质量、降本增效的效果，提升企业竞争力。