CN102361049A - 用于太阳能电池生产线的下料装置 - Google Patents

Abstract

一种用于太阳能电池生产线的下料装置包括：硅片输送单元，支撑并输送硅片；吸气管，位于硅片输送单元的上方；歧管分配器，吸气管安装在歧管分配器上；多个歧管；每个歧管的一端安装在歧管分配器上，并通过歧管分配器与吸气管气体连通；歧管支撑板，每个歧管的另一端穿透并固定在歧管支撑板上；多个真空笔式吸盘，每个真空笔式吸盘安装在相应一个歧管的所述另一端并与所述相应一个歧管气体连通；可调式气刀，位于硅片输送单元的下方，在可调式气刀的上表面上设置有向上吹出气体的气体排放口；硅片限位挡板，位于硅片输送单元的输送方向的下游，通过驱动单元的驱动在备用位置和阻挡位置之间运动；控制单元，用于控制所述下料装置以拾取硅片。

Description

用于太阳能电池生产线的下料装置

技术领域

本发明属于太阳能电池工艺装备的领域，尤其涉及一种太阳能电池生产线的制绒和刻蚀工艺后的下料装置。

背景技术

太阳能电池(光伏电池)作为可再生的环保能源受到国内外的广泛关注，并且相继出台了各种举措推动光伏电站的规模建设。与此同时，太阳能电池的生产工艺设备也有了飞速的发展。各个工艺设备的产能在不断增加，低破片率、高良品产出率的要求对工艺设备的性能提出了严格的要求。硅片的拾取和移载贯穿电池工艺制程的始末，是破片率和良品率高低的关键环节。

然而，目前在线使用的下料装置都是采用在下料区域在硅片的上方布置中心吸盘或者分布在硅片四角的笔式吸盘或者两者的组合，来完成硅片的吸取，然后通过伺服电机控制和移动机械手来完成硅片的移载工作。由于承载硅片的滚轴和导套是连续运转的，所以在控制单元控制吸盘吸取硅片时，吸盘必须距离硅片一段距离。因此，吸盘的吸力要远大于吸附硅片所需要的最小阈值，这一较大的吸力会对硅片表面形成一个瞬间冲击力，容易导致硅片表面局部变形，导致裂纹的形成和扩展，甚至直接导致碎片。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于太阳能电池生产线的下料装置，以解决拾取硅片时导致硅片损坏的问题。

根据本发明的一方面，提供一种用于太阳能电池生产线的下料装置，所述下料装置包括：硅片输送单元，用于支撑并输送将被拾取的硅片；吸气管，位于硅片输送单元的上方；歧管分配器，吸气管安装在歧管分配器上；多个歧管；每个歧管的一端安装在歧管分配器上，并通过歧管分配器与吸气管气体连通；歧管支撑板，位于硅片输送单元和歧管分配器之间，每个歧管的另一端穿透并固定在歧管支撑板上；多个真空笔式吸盘，每个真空笔式吸盘安装在所述多个歧管中的相应一个歧管的所述另一端并与所述相应的一个歧管气体连通；可调式气刀，位于硅片输送单元的下方中部，在可调式气刀的上表面上设置有向上吹出气体的气体排放口；硅片限位挡板，位于硅片输送单元的输送方向的下游，通过驱动单元的驱动在位于硅片输送单元的下方的备用位置和用于阻挡将被拾取的硅片的阻挡位置之间运动；控制单元，用于控制所述下料装置以拾取硅片。

所述下料装置还可包括：中心吸盘，固定在歧管支撑板的下表面的中心位置处，与吸气管气体连通。

所述多个真空笔式吸盘可相对于将被拾取的硅片呈四角方式布置。

在吸气管的上游可安装有电磁阀和气压调压阀，电磁阀控制气路的通断，气压调节阀调整气路的气压大小。

硅片输送单元可包括多个滚轴，所述多个滚轴彼此隔开预定距离，每个滚轴的两端上分别安装有导套，硅片放置在滚轴上并位于相对的两个导套之间，所述多个滚轴以预定速度旋转，以带动硅片向下料区域移动。

在硅片输送单元的上方或下方可设置有光电传感器，以判断硅片是否到达预定的下料区域，当光电传感器确定硅片到达预定的下料区域时，光电传感器发出拾取信号。

在光电传感器检测到硅片移动到预定下料区域后，控制单元可根据光电传感器的拾取信号发送控制信号以启动驱动单元使得硅片限位挡板从备用位置向上运动到阻挡位置以挡住硅片，从而限制硅片向前移动，通过导套的限制以及硅片限位挡板的阻挡，硅片被限定在预定的下料区域，等待被拾取。

在硅片被限定在预定的下料区域时，控制单元可将控制信号发送到安装在吸气管的上游的电磁阀，以开启硅片上方的真空笔式吸盘和中心吸盘，对硅片实施吸取动作，并且控制单元发送控制信号以开启安装于硅片输送单元下方的可调式气刀，气体排放口向上吹出气体使硅片悬浮并脱离滚轴一段距离，接近硅片上方的真空笔式吸盘和中心吸盘，从而形成可调式气刀由下而上的吹拂以及真空笔式吸盘和中心吸盘由下而上的吸取并行组合的硅片拾取方式。

可调式气刀可布置在硅片的下料区域的中心位置，并且包括气刀本体、进气管、密封螺钉及垫圈和气压微调机构。进气管和密封螺钉及垫圈设置在气刀本体的侧表面上，气压微调机构位于气刀本体的内部，气压微调机构为一端带有圆锥头的顶丝，顶丝的圆锥头与气刀本体内部的气路通道之间存在预定间隙。通过调节顶丝的圆锥头与气刀本体内部的气路通道之间的间隙，来调节和控制气体排放口所产生的气幕厚度和气压大小。

歧管支撑板可与太阳能电池生产线的移载机械手连接，移载机械手按照预定轨迹移动歧管支撑板，从而将吸附在真空笔式吸盘和中心吸盘上的硅片移动到预定位置。

根据本发明的用于太阳能电池生产线的下料装置在操作时，硅片下方的气刀和上方的吸盘同时动作，形成下吹上吸的组合的硅片拾取方式。该拾取方式与现有技术中单独采用上方吸盘吸取的方式相比，硅片受到吸盘的冲击力大大减小，并防止硅片表面发生变形，因此不会出现生产线中因为硅片的拾取和移载导致的破片和碎片问题。

附图说明

通过结合附图，从下面的实施例的描述中，本发明这些和/或其它方面及优点将会变得清楚，并且更易于理解，其中：

图1是根据本发明实施例的用于太阳能电池生产线的下料装置的结构示意图；

图2是图1中所示的下料装置的组合应用的结构示意图；

图3是根据本发明另一实施例的用于太阳能电池生产线的下料装置的结构示意图；

图4是图3中所示的下料装置的组合应用的结构示意。

具体实施方式

以下，参照附图来详细描述本发明的实施例。

图1是根据本发明实施例的用于太阳能电池生产线的下料装置的结构示意图。

参照图1，用于太阳能电池生产线的下料装置包括：吸气管1、歧管分配器2、多个歧管3、歧管支撑板4、硅片限位挡板5、多个真空笔式吸盘6、硅片输送单元8、可调式气刀9和中心吸盘10。

硅片输送单元8用于支撑并输送将被拾取的硅片7。这里，硅片7可包括用于太阳电池的晶硅片，特别是目前广泛使用的125×125mm单晶硅片和156×156mm的多晶硅片。

吸气管1位于硅片输送单元8的上方，并安装在歧管分配器2上。

优选地，歧管分配器2可以是内部中空的近似圆形板，在其中央形成有中央开口，在其外周上形成有多个通孔，所述多个通孔沿着所述圆板形歧管分配器2的径向延伸，以与所述中央开口连通。吸气管1连接到所述中央开口以与歧管分配器2气体连通。

多个歧管3中的每个歧管的一端安装在歧管分配器2上，并通过歧管分配器2与吸气管1气体连通。所述多个歧管3沿着圆板形歧管分配器2的径向延伸一段距离之后按照预定角度(例如90度)向下弯曲并延伸一段距离。歧管支撑板4位于硅片输送单元8和歧管分配器2之间，每个歧管3的另一端穿透并固定在歧管支撑板4上。每个真空笔式吸盘6安装在所述多个歧管3中的相应一个歧管的所述另一端并与所述相应的一个歧管气体连通。

硅片输送单元8位于所述多个真空笔式吸盘6的下方。硅片限位挡板5设置在硅片输送单元8的输送方向的下游，并且通过驱动单元的驱动在位于硅片输送单元8的下方的备用位置和用于阻挡将被拾取的硅片7的阻挡位置之间运动。阻挡位置位于备用位置的上方。因此，硅片限位挡板5可从备用位置向上运动预定距离，从而到达阻挡位置。

可调式气刀9位于硅片输送单元8的下方中部，在可调式气刀9的上表面上设置有向上吹出气体的气体排放口94。气体排放口94可呈狭长型，气体排放口94的长度可与硅片的尺寸相应。可调式气刀9还可包括气刀本体91、进气管92、密封螺钉及垫圈93和气压微调机构(未示出)。气刀本体91可由铝、不锈钢或铜等材料制成。进气管92和密封螺钉及垫圈93设置在气刀本体91的侧表面上。气体排放口94设置在气刀本体91的上表面上，用于向上吹出气体。气压微调机构位于气刀本体91的内部，气压微调机构为一端带有圆锥头的顶丝，顶丝的圆锥头与气刀本体内部的气路通道之间存在预定间隙。通过调节顶丝的圆锥头与气刀本体内部的气路通道之间的间隙，可调节和控制气体排放口94所产生的气幕厚度和气压大小。

中心吸盘10固定在歧管支撑板4的下表面的中心位置处，与吸气管1气体连通。因此，吸气管1、歧管分配器2、歧管3、真空笔式吸盘6以及中心吸盘10彼此之间气体连通。

另外，根据本发明的用于太阳能电池生产线的下料装置还包括控制单元(未示出)，以控制所述下料装置拾取硅片7。

可选地，歧管支撑板4基本上可以呈方形，多个真空笔式吸盘6的数量可以是4，并且所述4个真空笔式吸盘6可以分别位于方形歧管支撑板4的四个角上，即，所述真空笔式吸盘相对于硅片7呈四角方式布置。中心吸盘10可以是环形中心吸盘。虽然附图中示出了相对于硅片7呈四角方式布置的4个真空笔式吸盘6，但是根据歧管支撑板4的形状和结构以及硅片7的形状和结构，真空笔式吸盘6的数量以及布置方式可相应改变，只要能够平稳地吸附硅片即可。

在吸气管1的上游可安装有电磁阀和气压调压阀。电磁阀可控制气路的通断，进而开启/关闭空笔式吸盘6和中心吸盘10。气压调节阀可调整气路的气压大小。

硅片输送单元8包括多个滚轴81以及分别套在每个滚轴81的两端上的多个导套82，多个滚轴81彼此隔开预定距离。硅片7可放置在滚轴81上，并且位于相对的两个导套82之间。多个滚轴81以预定速度旋转，从而可带动硅片7向下料区域移动。由于导套82的外径大于滚轴81的直径，所以能够使得硅片7位于相对的两个导套82之间，从而防止硅片7移动到硅片输送单元8之外。

根据硅片7的不同规格，硅片7尺寸越大，则所需的输送硅片7的速度越大。可通过改变滚轴81的旋转速度和/或直径大小来改变硅片7的移动速度。即，滚轴81的旋转速度越大，硅片7的移动速度越快；滚轴81的直径越大，硅片7的移动速度越快。

当完成硅片7的工艺制程之后，由滚轴81的旋转(滚动)带动硅片7向下料区域移动。

在硅片输送单元8的上方或下方设置有光电传感器，判断硅片7是否到达预定的下料区域。当光电传感器确定硅片7到达预定的下料区域时，光电传感器发出拾取信号。优选的是，以硅片输送单元8为基准，与光电传感器相对地设置有光源，光源发出的光被光电传感器接收，当硅片移动经过光电传感器和光源之间时，光源发出的光被硅片阻挡而不能被光电传感器接收，此时光电传感器可判断硅片已到达预定的下料区域。

可选地，硅片限位挡板5可以通过气缸驱动，在这种情况下，在硅片限位挡板5的下方设置有气缸，硅片限位挡板5可通过螺钉与气缸固定连接。光电传感器检测到硅片7移动到预定下料区域后，控制单元根据光电传感器的拾取信号发送控制信号以启动气缸电磁阀来驱动气缸，使得硅片限位挡板5从位于硅片输送单元8的下方的备用位置向上运动到用于阻挡将被拾取的硅片7的阻挡位置，以挡住硅片7，从而限制硅片7向前移动。通过导套82的限制以及硅片限位挡板5的阻挡，硅片7被限定在预定的下料区域，等待被拾取。当然，也可以通过其他驱动单元(例如，液压驱动单元或者机械驱动单元)来驱动硅片限位挡板5，只要能够使得硅片限位挡板5在位于硅片输送单元8的下方的备用位置和用于阻挡将被拾取的硅片7的阻挡位置之间运动即可。

此时，控制单元将控制信号发送到安装在吸气管1的上游的电磁阀，以开启硅片7上方的真空笔式吸盘6和中心吸盘10，对硅片7实施吸取动作。真空笔式吸盘6和中心吸盘10与吸气管1气体连通，并由安装在吸气管1的上游的气压调节阀调整和控制，从而调整吸力的大小。

与此同时，控制单元发送指令以开启安装于硅片输送单元8下方的可调式气刀9，气体排放口94向上吹出气体作用于上方的硅片7，使硅片7悬浮并脱离滚轴81一小段距离，接近硅片上方的真空笔式吸盘6和中心吸盘10，从而形成可调式气刀9由下而上的吹拂和真空笔式吸盘6和中心吸盘10由下而上的吸取并行组合的硅片拾取方式。在可调式气刀9的吹力辅助作用下，真空笔式吸盘6和中心吸盘10采用较小的吸力就可以平稳地吸取硅片7。

优选地，可调式气刀9布置在硅片的下料区域的中心位置。歧管支撑板4与太阳能电池生产线的移载机械手连接，以执行硅片7的移载操作。具体地，在硅片7被吸取之后，控制单元发出控制指令，由伺服电机驱动移载机械手按照预定的轨迹移动歧管支撑板4，从而将吸附在真空笔式吸盘6和中心吸盘10上的硅片7移动到预定位置。在将硅片7移动到预定位置后，安装在吸气管1的上游的电磁阀可关闭空笔式吸盘6和中心吸盘1，释放硅片7，以执行接下来的针对硅片7的工艺过程(诸如制绒或刻蚀等工艺)。

通常，为了增加装备产能，可采用多工位上下料系统。因此，可根据实际生产线工艺装备的产能和设备布局，将多个图1所示的下料装置进行组合。图2示出了图1所示的5个下料装置的组合应用的结构。组合下料装置的工作方式和过程与单个下料装置完全相同，集成方便，易于操作。

图3是根据本发明另一实施例的用于太阳能电池生产线的下料装置的结构示意图。图3的下料装置与图1所示的实施例类似，主要区别在于，在图3的下料装置中没有设置中心吸盘。图3的下料装置适用于硅片7移载距离不大的情况。

与图2所示的情形类似，可根据实际生产线工艺装备的产能和设备布局，可将多个图3所示的下料装置进行组合。图4示出了图3所示的5个下料装置的组合应用的结构。组合下料装置的工作方式和过程与单个下料装置完全相同，集成方便，易于操作。

根据本发明的用于太阳能电池生产线的下料装置在操作时，硅片下方的气刀和上方的吸盘同时动作，形成下吹上吸的组合硅片拾取方式。该拾取方式与现有技术中单独采用上方吸盘吸取的方式相比，硅片受到吸盘的冲击力大大减小，并且能够防止硅片的表面发生变形，因此不会出现生产线中因为硅片的拾取和移载导致的破片和碎片问题。该下料装置可用于太阳能电池生产线的工艺装备上，也可以在其它类似应用中使用。

虽然本发明是参照其示例性的实施例被具体描述和显示的，但是本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。

Claims (10)

1.一种用于太阳能电池生产线的下料装置，包括：

硅片输送单元，用于支撑并输送将被拾取的硅片；

吸气管，位于硅片输送单元的上方；

歧管分配器，吸气管安装在歧管分配器上；

多个歧管；每个歧管的一端安装在歧管分配器上，并通过歧管分配器与吸气管气体连通；

歧管支撑板，位于硅片输送单元和歧管分配器之间，每个歧管的另一端穿透并固定在歧管支撑板上；

多个真空笔式吸盘，每个真空笔式吸盘安装在所述多个歧管中的相应一个歧管的所述另一端并与所述相应的一个歧管气体连通；

可调式气刀，位于硅片输送单元的下方中部，在可调式气刀的上表面上设置有向上吹出气体的气体排放口；

硅片限位挡板，位于硅片输送单元的输送方向的下游，通过驱动单元的驱动在位于硅片输送单元的下方的备用位置和用于阻挡将被拾取的硅片的阻挡位置之间运动；

控制单元，用于控制所述下料装置以拾取硅片。

2.根据权利要求1所述的用于太阳能电池生产线的下料装置，其特征在于，所述用于太阳能电池生产线的下料装置还包括：中心吸盘，固定在歧管支撑板的下表面的中心位置处，与吸气管气体连通。

3.根据权利要求2所述的用于太阳能电池生产线的下料装置，其特征在于，所述多个真空笔式吸盘相对于将被拾取的硅片呈四角方式布置。

4.根据权利要求2所述的用于太阳能电池生产线的下料装置，其特征在于，在吸气管的上游安装有电磁阀和气压调压阀，电磁阀控制气路的通断，气压调节阀调整气路的气压大小。

5.根据权利要求2所述的用于太阳能电池生产线的下料装置，其特征在于，硅片输送单元包括多个滚轴，所述多个滚轴彼此隔开预定距离，每个滚轴的两端上分别安装有导套，硅片放置在滚轴上并位于相对的两个导套之间，所述多个滚轴以预定速度旋转，以带动硅片向下料区域移动。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的用于太阳能电池生产线的下料装置，其特征在于，在硅片输送单元的上方或下方设置有光电传感器，以判断硅片是否到达预定的下料区域，当光电传感器确定硅片到达预定的下料区域时，光电传感器发出拾取信号。

7.根据权利要求6所述的用于太阳能电池生产线的下料装置，其特征在于，在光电传感器检测到硅片移动到预定下料区域后，控制单元根据光电传感器的拾取信号发送控制信号以启动驱动单元使得硅片限位挡板从备用位置向上运动到阻挡位置以挡住硅片，从而限制硅片向前移动，通过导套的限制以及硅片限位挡板的阻挡，硅片被限定在预定的下料区域，等待被拾取。

8.根据权利要求7所述的用于太阳能电池生产线的下料装置，其特征在于，在硅片被限定在预定的下料区域时，控制单元将控制信号发送到安装在吸气管的上游的电磁阀，以开启硅片上方的真空笔式吸盘和中心吸盘，对硅片实施吸取动作，并且控制单元发送控制信号以开启安装于硅片输送单元下方的可调式气刀，气体排放口向上吹出气体使硅片悬浮并脱离滚轴一段距离，接近硅片上方的真空笔式吸盘和中心吸盘，从而形成可调式气刀由下而上的吹拂以及真空笔式吸盘和中心吸盘由下而上的吸取并行组合的硅片拾取方式。

9.根据权利要求8所述的用于太阳能电池生产线的下料装置，其特征在于，可调式气刀布置在硅片的下料区域的中心位置，并且包括气刀本体、进气管、密封螺钉及垫圈和气压微调机构，

进气管和密封螺钉及垫圈设置在气刀本体的侧表面上，气压微调机构位于气刀本体的内部，气压微调机构为一端带有圆锥头的顶丝，顶丝的圆锥头与气刀本体内部的气路通道之间存在预定间隙，

通过调节顶丝的圆锥头与气刀本体内部的气路通道之间的间隙，来调节和控制气体排放口所产生的气幕厚度和气压大小。

10.根据权利要求9所述的用于太阳能电池生产线的下料装置，其特征在于，歧管支撑板与太阳能电池生产线的移载机械手连接，移载机械手按照预定轨迹移动歧管支撑板，从而将吸附在真空笔式吸盘和中心吸盘上的硅片移动到预定位置。

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