CN102254984B - 层叠基板的构图装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供层叠基板的构图装置。其课题在于，能够高速且高精度地对太阳能电气基板等层叠基板进行构图加工而不会导致成本上升。作为解决手段，该构图装置具有：隔开规定间隔配置的一对支承部(1)、导杆(2)、加工头(3)、辊作业台(4)以及搬送机构(5)。导杆(2)配置于一对支承部(1)之间，并且，该导杆的两端分别支承于一对支承部(1)，层叠基板能够通过其下方。加工头(3)安装于导杆(2)上，用于对薄膜层进行构图。辊作业台(4)在一对支承部(1)之间与加工头(3)相对配置，并且，旋转自如地支承于一对支承部(1)，在该辊作业台的外周面载置层叠基板。搬送机构(5)搬送载置于辊作业台(4)上的层叠基板。

Description

层叠基板的构图装置
技术领域
本发明涉及构图装置，特别涉及用于在形成于层叠基板的薄膜层上形成槽的层叠基板的构图装置。
背景技术
在太阳能电池等的层叠基板中，在玻璃基板上层叠有金属膜和/或半导体膜等薄膜。而且，为了进行绝缘处理，在这些薄膜上形成有多个分离槽。通过使用激光的激光头、使用金刚石等刀尖的机械刀具来形成该分离槽。
作为以上这种在薄膜上形成槽的所谓的构图加工用装置，以往公知有专利文献1所示的装置。该专利文献1所示的构图装置具有：载置有太阳能电池基板的载置台、以及将从激光振荡器出射的激光引导到太阳能电池基板的加工光学系统。载置台具有X作业台和Y作业台，作为能够分别在X轴方向和Y轴方向上移动的移动机构，能够使载置台上的太阳能电池基板相对于加工光学系统相对移动。
并且，作为其他构图装置，提供专利文献2所示的装置。该构图装置具有：供给基板的供给辊、卷绕基板的卷绕辊、配置于供给辊与卷绕辊之间且用于支承基板背面的辊状作业台、以及向基板引导激光的光学系统。这里，一边从供给辊供给基板，一边向基板照射激光，从而形成沿着基板的移动方向的槽。
【专利文献1】日本特开2007-48835号公报
【专利文献2】日本专利第3210251号公报
在所述这种构图加工时，为了缩短生产间隔时间，优选使载物台高速移动。并且，为了高精度地形成槽，需要高精度地对加工头与基板之间的间隔进行管理，需要以较高的面精度对载置有太阳能电池基板等工件的载物台载置面进行精加工。
这里，近年来，太阳能电池基板大型化，因此，用于载置基板的载物台也成为大尺寸。一般地，载物台多为石制，当载物台的尺寸增大时，其重量也变重。因此，使这种大重量的载物台高速移动是很困难的，并且，使整个大范围的载置面具备较高的面精度会导致成本上升。
并且，在专利文献2所示的这种装置中，利用辊状作业台支承基板的背面，所以，不需要使重量较重的载物台移动。但是，在该专利文献2所示的结构的装置中，完全没有示出如何高精度地配置激光头和辊状作业台。即，完全没有示出用于高精度地对两者之间的间隔进行管理的结构，在这种装置中，无法高精度地形成槽。
发明内容
本发明的课题在于，能够高速且高精度地对太阳能电气基板等工件进行构图加工而不会导致成本上升。
第1方面的层叠基板的构图装置用于在形成于层叠基板的薄膜层上形成槽，该构图装置具有：隔开规定间隔配置的一对支承部、导杆、加工头、辊作业台以及搬送机构。导杆配置于一对支承部之间，并且，该导杆的两端分别被一对支承部支承，层叠基板能够通过导杆下方。加工头安装于导杆上，用于对薄膜层进行构图。辊作业台在一对支承部之间与加工头相对配置，并且旋转自如地支承于一对支承部，在该辊作业台的外周面载置层叠基板。搬送机构搬送载置于辊作业台上的层叠基板。
在该装置中，在导杆的下方，层叠基板载置于辊作业台的外周面而被搬送。此时，在导杆上装配有加工头，通过该加工头，针对在辊作业台上搬送的层叠基板形成槽。
这里，以使层叠基板与辊作业台的外周面线接触的方式支承层叠基板，所以，接触部的面积小。因此，能够容易地使接触部的面精度为高精度。并且，不会为了提高接触部的面精度而导致成本上升。而且，加工头和辊作业台均支承于一对支承部，所以，能够容易地高精度地设定两者之间、甚至加工头与层叠基板之间的相对位置。并且，还能够缩短槽形成用的时间。
第2方面的层叠基板的构图装置在第1方面的装置中，导杆以升降自如的方式支承于一对支承部。
这里，使导杆升降，能够容易地对装配于导杆的加工头与基板之间的相对位置进行调整。
第3方面的层叠基板的构图装置在第1或第2方面的装置中，辊作业台以升降自如的方式支承于一对支承部。
这里，使辊作业台升降，能够使装配于导杆的加工头与辊作业台之间充分隔开间隙，能够顺畅地将层叠基板搬入到辊作业台上。
第4方面的层叠基板的构图装置在第3方面的装置中，辊作业台以两端分别独立地升降自如的方式支承于一对支承部。
这里，能够使辊作业台的两端分别独立地升降，所以，能够调整在辊作业台上载置的层叠基板的倾斜。
第5方面的层叠基板的构图装置在第1～第4方面的装置中，加工头在与基板搬送方向正交的方向上相对于导杆移动自如。
这里，能够利用较少的加工头容易地形成多个槽。
第6方面的层叠基板的构图装置在第1～第5方面的装置中，基板搬送机构具有一组夹紧机构，一组夹紧机构隔着辊作业台配置于基板搬送方向的上游侧和下游侧，把持层叠基板的搬送方向两端部。
这里，分别通过夹紧机构把持层叠基板的两端部，从而在辊作业台上搬送层叠基板。
第7方面的层叠基板的构图装置在第6方面的装置中，一组夹紧机构以使载置于辊作业台的部分高于搬送方向两端部的方式把持层叠基板。
这里，通过夹紧机构把持层叠基板的两端部，以使载置于辊作业台的部分最高的方式使层叠基板挠曲。因此，层叠基板与辊作业台紧密贴合，能够高精度地加工槽。
第8方面的层叠基板的构图装置在第1～第7方面的装置中，该构图装置还具有传感器，该传感器设于导杆，对该传感器与载置于辊作业台的层叠基板之间的距离进行测定。
这里，通过传感器，能够对传感器与辊作业台上的层叠基板之间的距离进行测定，根据该测定结果，能够容易地调整包含层叠基板与加工头之间的间隔在内的相对位置。
在以上这种本发明中，通过辊作业台支承层叠基板，并且，通过一对支承部支承辊作业台和加工头，所以，能够高速形成槽而不会导致成本上升，并且，能够高精度地在层叠基板上形成槽。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的构图装置的概念图。
图2是所述构图装置的主视图。
图3是所述装置的概略侧视图。
图4是示出基板搬送机构的一部分的外观图。
图5是示出在基板搬送机构中把持基板的结构的外观图。
标号说明
1：支承部；2：导杆；2a：引导槽；3：加工头；4：辊作业台；5：搬送机构；6：非接触位移传感器；10：导杆升降机构；12：辊升降机构；16：第1和第2夹紧机构；21：卡紧装置。
具体实施方式
[整体结构]
图1～图3示出本发明的一个实施方式的构图装置。图1是构图装置的概念图，图2是其主视图，图3是其概略侧视图。
该构图装置是用于在形成于作为层叠基板的太阳能电池基板的薄膜层上形成绝缘处理用的槽的装置。在图1中，太阳能电池基板(以下简记为基板)在箭头A方向上被搬送。另外，在图1和图2中省略了搬送机构(在图3中仅示出一部分)。该构图装置主要具有：左右一对支承部1、导杆2、槽形成用的加工头3、辊作业台4、搬送机构5(参照图3～5)、非接触位移传感器6。并且，该构图装置具有由微型计算机等构成的控制器7。
[支承部]
一对支承部1隔开规定间隔配置，分别固定在基体框架8上。并且，各支承部1在外侧具有导杆支承部1a，在其内侧具有辊作业台支承部1b。
[导杆]
导杆2在一对支承部1之间延伸配置，两端位于各支承部1的导杆支承部1a的上方。而且，通过在各支承部1的导杆支承部1a的内部设置的导杆升降机构10，该导杆2自如升降。另外，导杆升降机构10分别具有伺服电动机以及用于通过伺服电动机的旋转而使导杆2升降的机构。在导杆2上，沿着其长度方向、即与基板的搬送方向A正交的方向B形成有引导槽2a。引导槽2a设置在与辊作业台4大致相同长度的范围内。
[加工头]
槽形成用的加工头3能够沿着导杆2的引导槽2a在与基板搬送方向A正交的方向B上移动。另外，作为加工头3，能够使用向基板照射激光的激光头、或具有金刚石等刀尖的加工头。
[辊作业台]
辊作业台4具有与导杆2的延伸方向(B方向)平行的旋转轴。而且，该辊作业台4在导杆2的下方与加工头3相对配置。辊作业台4的两端部分别以旋转自如的方式支承于在各支承部1的辊作业台支承部1b设置的辊升降机构12。基板被压接在辊作业台4上而向A方向搬送，在该搬送中，通过加工头3形成槽。另外，不对辊作业台4作用旋转驱动力，辊作业台4伴随基板的搬送而从动旋转。
设于各支承部1的辊升降机构12均为相同的结构。各辊升降机构12具有：驱动部12a，其包括伺服电动机和将电动机的旋转转换为升降移动的机构；通过驱动部12a而升降的驱动棒12b；以及固定于驱动棒12b前端的支承部12c。而且，辊作业台4的旋转轴的端部以旋转自如的方式支承于支承部12c。
2个辊升降机构12能够分别独立地进行动作，通过对各辊升降机构12的升降量进行控制，由此，能够调整辊作业台4的倾斜。
[搬送机构]
搬送机构5是用于沿着图1的A方向搬送基板的机构。如图3和图4所示，搬送机构5具有：多个搬送辊14、一对导轨15、沿着一对导轨15移动的第1和第2夹紧机构16(在图4中仅示出一个夹紧机构)、以及用于驱动第1和第2夹紧机构16的直线电动机机构17。
多个搬送辊14配置于辊作业台4的基板搬送方向上游侧和下游侧。各搬送辊14具有与辊作业台4的旋转轴平行的旋转轴，旋转自如地支承于未图示的框架上。
一对导轨15沿着基板搬送方向延伸。该一对导轨15分别形成为在侧视观察(辊作业台4的旋转轴方向观察)时以向上方鼓出的方式弯曲，以便将基板的挠曲保持为恒定。更具体而言，各导轨配置成，辊作业台4侧的部分最高，随着离开辊作业台4而来到基板搬送方向上游侧和下游侧，高度位置变低。
第1和第2夹紧机构16隔着辊作业台4配置于基板搬送方向的下游侧和上游侧。图4是进一步从基板搬送方向上游侧观察配置于基板搬送方向下游侧的第2夹紧机构16的图。2个夹紧机构16采用完全相同的结构，所以，这里，仅说明第2夹紧机构16。
第2夹紧机构16具有移动基体20和一对卡紧装置21。
移动基体20是与辊作业台4的旋转轴平行地延伸的板状部件。移动基体20的两端部分别滑动自如地卡合在导轨15，从而能够在基板搬送方向移动。
一对卡紧装置21分别配置于移动基体20的两端部。各卡紧装置21具有：液压缸23，其固定于移动基体20的上表面；以及卡紧爪25，其固定于液压缸23的棒24。
卡紧爪25能够通过液压缸23的驱动而升降。如图5所示，卡紧爪25具有外壳26以及上下一对转动臂27a、27b。外壳26固定于棒24的前端。转动臂27a、27b的基端部以转动自如的方式支承于外壳26，能够从垂直状态转动到图5所示的水平状态。在该转动臂27a、27b的前端部设有把持部28a、28b。而且，上下一对转动臂27a、27b分别从垂直状态转动到水平状态，通过上下的把持部28a、28b夹持基板，由此能够把持基板。
通过以上这种结构，能够分别通过一对卡紧装置21把持基板的搬送方向上游侧端部和下游侧端部。
直线电动机机构17由一对固定件30和可动件31构成。一对固定件30与导轨15平行地配置于一对导轨15各自的外侧。各固定件30形成为朝向内侧打开的コ字状截面。一对可动件31以向外侧突出的方式设于移动基体20的两端。各可动件31插入对应的固定件30中。
通过以上这种结构的搬送机构5，由沿着一对导轨15移动的第1和第2夹紧机构16把持着两端部的基板在弯曲成辊作业台4的部分最高的状态下被搬送。因此，在针对基板的构图加工中，基板底面与辊作业台4紧密贴合。
[非接触传感器]
非接触位移传感器6与加工头3同样，沿着导杆2的引导槽2a在与基板搬送方向正交的B方向上移动自如。该非接触位移传感器6对该非接触位移传感器6与在辊作业台4上搬送的基板之间的距离进行测定，由此，对加工头3与基板之间的距离进行测定。
[控制器]
非接触位移传感器6的测定结果被输入到控制器7。控制器7根据该传感器6的测定结果，控制导杆升降机构10的升降量，控制支承于导轨2的加工头3与辊作业台4之间的间隔。并且，控制器7能够根据传感器6的测定结果，控制辊作业台4的倾斜。
[动作]
下面，对通过使用激光的激光头进行构图加工的情况进行说明。在使用激光头进行构图加工的情况下，需要使加工头3与基板之间的间隔始终恒定。另外，在加工头3使用金刚石刀具等的机械刀具的情况下，需要使刀具前端始终咬入基板表面的薄膜层一定距离来进行构图加工。
在进行构图加工之前的准备阶段中，辊作业台4通过辊升降机构12退避到搬送辊14的下方。因此，在辊作业台4与加工头3之间形成比较大的间隙。并且，搬送机构5的各卡紧装置21也进行退避，以使卡紧爪25位于搬送辊14的基板的下方。
在以上这种状态下，基板在搬送辊14上搬送并被搬入到辊作业台4上。当基板被搬入到辊作业台4上时，各卡紧装置21的液压缸23进行动作，使卡紧爪25上升到基板的高度。而且，通过卡紧爪25的转动臂27a、27b把持基板的两端部的左右。然后，辊作业台4上升到规定高度。由此，如图3所示，基板以使与辊作业台4抵接的部分位于最高位置的方式挠曲。
另外，这里，通过非接触位移传感器6对辊作业台4上的基板与非接触位移传感器6之间的距离进行测定，由此，测定加工头3与基板之间的间隔。此时，非接触位移传感器6沿着引导槽2a在与基板搬送方向正交的B方向上进行扫描，测定多个部位处的间隔。然后，根据该测定结果驱动导杆升降机构10，将辊作业台4上的基板与加工头3之间的间隔调整为在基板的宽度方向上始终为规定间隔。
另外，在基板倾斜的情况下，即在基板的宽度方向(B方向)上间隔不同的情况下，通过分别控制一对辊升降机构12，从而校正基板的倾斜。
这里，在进行构图加工的情况下，一边通过卡紧爪25把持基板的两端一边使其进行移动，这是为了确保构图加工所要求的加工精度(几十μm)。在由辊或传送带等的搬送机构实现的移动中，由于基板与辊等之间的偏移，难以确保几十μm的加工精度。
接着，如图3所示，通过搬送机构5的结构，一边使基板以辊作业台4的部分位于最高位置的方式挠曲，一边向A方向搬送基板。由此，基板能够以可靠地与辊作业台4线接触、即与加工头3之间始终维持恒定间隔的方式被搬送。而且，在该搬送中，由加工头3在基板表面的薄膜层上形成槽。
在针对基板的槽形成结束后，使加工头3沿着引导槽2a移动某个间距。然后，反复执行所述处理。
反复进行以上这种动作，由此，能够针对基板形成多个槽。
另外，在以上的动作说明中，为了便于说明，说明了由一个加工头3形成槽的情况，但是，通常构成为，多个加工头3能够沿着引导槽2a同步移动。
[特征]
(1)针对辊作业台4以线接触的方式支承基板，所以，与在大面积的载物台中需要较高面精度的现有装置相比，能够高精度地维持基板，并抑制装置的成本。
(2)加工头3和辊作业台4通过相同的支承部1支承，所以，能够容易地高精度地调整两者之间的间隔。
(3)辊作业台4能够相对于支承部1升降，所以，在将基板搬入到辊作业台4上时，能够扩大加工头3与基板之间的空间，基板的搬入容易。
(4)导杆2能够升降，所以，能够容易地高精度地调整装配于该导杆2的加工头3与辊作业台4上的基板之间的间隔。
(5)能够使辊作业台4的两端分别独立地升降，所以，能够校正辊作业台4上的基板的倾斜。
(6)加工头3沿着导杆2的引导槽2a移动自如，所以，能够通过较少的加工头容易地形成多个槽。
(7)在加工头3上并列设有非接触位移传感器6，所以，能够容易地测定加工头3与基板之间的间隔。
[其他实施方式]
本发明不限于以上这种实施方式，能够在不脱离本发明范围的前提下进行各种变形或修正。
(a)在所述实施方式中，使导杆2能够升降，但是，如果辊作业台4能够升降，则导杆2也可以固定。
(b)导杆2和辊作业台4的升降机构的结构不限于所述实施方式。也可以使用伺服电动机以外的致动器。
(c)把持基板两端部的卡紧装置的结构不限于所述实施方式。例如，也可以由吸附保持基板两端部的表面的真空吸盘构成。
(d)搬送机构的一部分使用多个搬送辊，但是，例如，也可以使用带式传送带等的其他搬送部件。
(e)在所述实施方式中，辊作业台伴随基板的搬送而从动旋转，但是，也可以使辊作业台主动旋转驱动。
(f)在所述实施方式中，作为层叠基板，以太阳能电池用基板为例进行了说明，但是，针对其他层叠基板的构图，当然也能够同样应用本发明。

Claims (11)

1.一种层叠基板的构图装置，该构图装置用于在形成于层叠基板的薄膜层上形成槽，其中，该构图装置具有：
一对支承部，它们隔开规定间隔配置；
导杆，其配置于所述一对支承部之间，并且，该导杆的两端分别被所述一对支承部支承，层叠基板能够通过该导杆的下方；
加工头，其安装于所述导杆上，用于对薄膜层进行构图；
辊作业台，其在所述一对支承部之间与所述加工头相对配置，并且旋转自如地支承于所述一对支承部，在该辊作业台的外周面载置层叠基板；以及
搬送机构，其将层叠基板搬入到所述辊作业台上，对载置于所述辊作业台上的层叠基板进行搬送，
所述辊作业台升降自如地支承于所述一对支承部，并能够退避到搬送机构的下方。
2.根据权利要求1所述的层叠基板的构图装置，其中，
所述导杆升降自如地支承于所述一对支承部。
3.根据权利要求1所述的层叠基板的构图装置，其中，
所述辊作业台以两端分别独立地升降自如的方式支承于所述一对支承部。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的层叠基板的构图装置，其中，
所述加工头在与基板搬送方向正交的方向上相对于所述导杆移动自如。
5.根据权利要求1～3中的任一项所述的层叠基板的构图装置，其中，
所述基板搬送机构具有一组夹紧机构，所述一组夹紧机构隔着所述辊作业台配置于基板搬送方向的上游侧和下游侧，把持层叠基板的搬送方向两端部。
6.根据权利要求4所述的层叠基板的构图装置，其中，
所述基板搬送机构具有一组夹紧机构，所述一组夹紧机构隔着所述辊作业台配置于基板搬送方向的上游侧和下游侧，把持层叠基板的搬送方向两端部。
7.根据权利要求5所述的层叠基板的构图装置，其中，
所述一组夹紧机构以使载置于所述辊作业台的部分高于搬送方向两端部的方式把持所述层叠基板。
8.根据权利要求6所述的层叠基板的构图装置，其中，
所述一组夹紧机构以使载置于所述辊作业台的部分高于搬送方向两端部的方式把持所述层叠基板。
9.根据权利要求1～3，6～8中的任一项所述的层叠基板的构图装置，其中，
该构图装置还具有传感器，该传感器设于所述导杆，对该传感器与载置于所述辊作业台的层叠基板之间的距离进行测定。
10.根据权利要求4所述的层叠基板的构图装置，其中，
该构图装置还具有传感器，该传感器设于所述导杆，对该传感器与载置于所述辊作业台的层叠基板之间的距离进行测定。
11.根据权利要求5所述的层叠基板的构图装置，其中，
该构图装置还具有传感器，该传感器设于所述导杆，对该传感器与载置于所述辊作业台的层叠基板之间的距离进行测定。
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