CN103231416A - 太阳能组件薄膜自动裁切设备 - Google Patents

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周晓峰
申如意
王震宇
徐燕
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Abstract

本发明公开了一种太阳能组件薄膜自动裁切设备，尤其是一种太阳能组件辅料（EVA、背板、玻璃纤维）的自动裁切设备，按工艺流水线机架上依次设置有放料装置，张力装置，裁切装置，收料装置；所述放料装置和取料装置均由伺服电机驱动，放料伺服电机主动放料，其速度根据所述张力装置的张力来调节，当所述取料装置拉料至设定长度时，所述裁切装置运用飞刀划割方式完成薄膜的裁切。本发明所述的薄膜裁切设备精度高，结构简单，可靠性好，能够提高生产效率而且可方便地应用于全自动生产线。

Description

太阳能组件薄膜自动裁切设备
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池组件制造技术领域，尤其是一种用于太阳能电池组件EVA、背板和玻璃纤维的自动裁切设备。 
背景技术
EVA、背板和玻璃纤维是太阳能晶体硅电池板的重要组成部分，玻璃纤维在封装新工艺中代替胶带，利用毛面摩擦阻力来定位电池片串，防止电池片串在层压过程中发生相对移动。在封装过程中，要用到不同尺寸的EVA、背板和玻璃纤维来进行密封衬垫，然而这三种材料的物理特性差异很大。EVA（厚度为0.1~0.5mm）膜弹性大，受力后会产生较大的弹性变形；背板（厚度为0.1~0.4mm）质地较硬，不存在弹性变形；玻璃纤维（厚度为0.05~0.5mm）质地较软，不存在弹性变形，但是受力不能过大，否则会出现拉断现象。 
目前国内大部分太阳能组件生产厂家，在加工这三种材料时，没有该类裁切设备能够同时裁切该三种材料。主要原因有：一、材料的弹性变形差异巨大，对张力控制和送料方式带来很大难度；二、材料的厚薄不一，对送料装置调节带来很大难度。因此，许多太阳能组件生产厂家在加工这三种材料时，仍然采用手工操作，效率低、裁切质量和精度差、材料浪费较大。虽然于2010年06月02日授权的发明专利“薄膜材料自动裁切机”（申请号：200920307412.4，公开号：201493882U）、2012年04月04日授权的发明专利“一体化全自动裁切机”（申请号：201120220506.5，公开号：202181134U）和2011年06月27日申请的发明专利“全自动裁切设备”（申请号：201110175131.X），但是此类专利公开的裁切机只裁切EVA和背板两种材料，在功能上不能完成玻璃纤维的裁切；同时采用胶辊滚压送料的方式，由于EVA膜弹性变形较大，滚压送料方式造成材料的延展变形，裁切精度较差，材料浪费较多；针对材料规格较多、厚薄不一，换规格时一对送料辊之间间隙调节难度大，操作不方便。 
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种自动送料、自动裁切，自动收料的太阳能组件薄膜自动裁切设备，能适应不同张力的薄膜材料裁切且规格更换方便、裁切精度高。 
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：太阳能组件辅料（EVA、背板、玻璃纤维）的自动裁切设备，按工艺流水线机架上一次设置有放料装置，张力装置，裁切装置，收料装置；所述放料装置和取料装置均由伺服电机驱动，放料伺服电机主动放料，其速度根据所述张力装置的张力来调节，当所述取料装置拉料至设定长度时，所述裁切装置运用飞刀划割方式完成薄膜的裁切。 
所述放料装置包括气胀轴，薄膜料卷设置在气胀轴上； 
所述张力装置由第一过渡辊、第二过渡辊、张力辊和张力检测元件组成，所述第一过渡辊和第二过渡辊安装于机架上，所述张力辊安装于导轨上，所述张力检测元件的钢丝与张力辊相连；
所述裁切装置由下压板、上压板、裁切下压板、裁切上压板、飞刀组成，上压板置于下压板上方，裁切上压板置于裁切下压板的上方，飞刀的刀头置于裁切上压板内；
所述取料装置由夹取机构和收料台组成，收料台设置于夹取机构运动平面下方。
所述气胀轴上设置有驱动料卷主动放料的伺服电机及第一传动装置。 
所述张力检测元件为拉线传感器。 
所述张力辊为可沿导轨上下运动的浮辊，根据裁切材料张力的不同，在浮辊两端增加同等质量的配重。 
所述裁切下压板上表面设置有形通槽。 
裁切上压板设置有矩形通孔，所述飞刀的刀头置于矩形通孔内。 
所述飞刀包括裁切刀片、刀架、一个导杆气缸、带导轨无杆气缸，裁切刀片置于刀架内，刀架由导杆气缸驱动，导杆气缸连接于带导轨无杆气缸。 
所述夹取机构为一组夹钳。 
所述夹取机构上还设置有驱动夹取机构往复运动的伺服电机及第二传动装置。 
所述收料台的台面上设置有若干孔，底面设置四个万向轮。 
采用上述结构后，由于薄膜通过放料装置主动放卷，由张力辊调整张力后经过上压板和下压板之间，当取料装置拉料至设定长度时，上压板下行压紧薄膜材料，同时裁切下压板上行，裁切上压板下行压紧薄膜材料，运用飞刀划割方式完成薄膜的裁切，取料装置拉料至收料台上、整齐叠放。在取料过程过程中，采用拉料方式而不是滚压送料，前拉后放，薄膜没有弹性变形，裁切精度高，节省材料；同时无需调节间隙，操作方便。 
附图说明
图1是本发明的结构示意图； 
图2是放料装置的俯视图；
图3是裁切装置的主视图；
图4是裁切装置的左视图；
图5是飞刀的主视图；
图6是取料装置俯视图；
图7是上压板俯视图；
具体实施方式
以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。 
如图1所示，太阳能组件薄膜自动裁切设备，根据工艺流水线依次设置放料装置（Ⅰ），张力装置（Ⅱ），裁切装置（Ⅲ），取料装置（Ⅳ），所述放料装置（Ⅰ），张力装置（Ⅱ），裁切装置（Ⅲ），取料装置（Ⅳ）都安装于机架上。 
如图2所示，放料装置（Ⅰ）包括气胀轴（Ⅰ-2）、传动装置（Ⅰ-3）、伺服电机（Ⅰ-4），薄膜料卷（Ⅰ-1）设置在气胀轴（Ⅰ-2）上。 
如图1所示，所述张力装置（Ⅱ）由第一过渡辊（Ⅱ-3）、第二过渡辊（Ⅱ-4）、张力辊（Ⅱ-2）和张力检测元件（Ⅱ-1）组成，所述第一过渡辊（Ⅱ-3）和第二过渡辊（Ⅱ-4）安装于机架上，所述张力辊（Ⅱ-2）安装于导轨上，所述张力检测元件（Ⅱ-1）的钢丝与张力辊（Ⅱ-2）相连。 
如图3、4、7所示，裁切装置（Ⅲ）由下压板（Ⅲ-1）、上压板（Ⅲ-2）、裁切下压板（Ⅲ-3）、裁切上压板（Ⅲ-4）、飞刀（Ⅲ-5）组成；上压板（Ⅲ-2）由两个气缸（Ⅲ-10）驱动同时置于下压板（Ⅲ-1）上方，裁切上压板（Ⅲ-4）由两个气缸（Ⅲ-6）驱动同时置于裁切下压板（Ⅲ-3）的上方，裁切下压板（Ⅲ-3）由两个气缸（Ⅲ-11）驱动；‘裁切上压板（Ⅲ-4）设置有矩形通孔，裁切下压板（Ⅲ-3）设置有U型通槽。 
如图1、2、3、4、5所示，飞刀（Ⅲ-5）由裁切刀片（Ⅲ-12）、刀架（Ⅲ-8）、一个导杆气缸（Ⅲ-7）、带导轨无杆气缸（Ⅲ-9）组成，裁切刀片（Ⅲ-12）置于刀架（Ⅲ-8）内，刀架（Ⅲ-8）由导杆气缸（Ⅲ-7）驱动，导杆气缸（Ⅲ-7）连接于带导轨无杆气缸（Ⅲ-9）。 
如图6所示，取料装置（Ⅳ）由夹取机构（Ⅳ-1）、收料台（Ⅳ-2）、伺服电机（Ⅳ-3）和传动系统（Ⅳ-4）组成，收料台（Ⅳ-2）设置于夹取机构（Ⅳ-1）运动平面下方。 
如图1、2、3、4、5、6、7所示，薄膜料卷（Ⅰ-1）设置在气胀轴（Ⅰ-2），伺服电机（Ⅰ-4）通过第一传动装置（Ⅰ-3）驱动薄膜料卷（Ⅰ-1）主动放卷，薄膜按照工艺顺序通过过渡辊（Ⅱ-3），绕过张力辊（Ⅱ-2）和过渡辊（Ⅱ-4），在上压板（Ⅲ-1）和下压板（Ⅲ-2）之间经过，穿过裁切下压板（Ⅲ-3）和裁切上压板（Ⅲ-4）的间隙，穿料完成后气缸（Ⅲ-10）驱动上压板（Ⅲ-2）下行压紧薄膜材料，防止薄膜材料滑落。 
裁切前，需完成修边，便于夹取，其工作流程如下：气缸（Ⅲ-11）驱动裁切下压板（Ⅲ-3）上行，气缸（Ⅲ-6）驱动裁切上压板（Ⅲ-4）下行，压紧薄膜材料；气缸（Ⅲ-7）驱动刀架（Ⅲ-8）和刀片（Ⅲ-12）下行，刀片（Ⅲ-12）插入裁切下压板（Ⅲ-4）的U型槽内，初始时，飞刀（Ⅲ-5）在裁切装置（Ⅲ）一端，带导轨无杆气缸（Ⅲ-9）驱动刀片（Ⅲ-12）在裁切下压板（Ⅲ-4）的U型槽内划过；气缸（Ⅲ-7）驱动刀架（Ⅲ-8）和刀片（Ⅲ-12）上行，带导轨无杆气缸（Ⅲ-9）驱动刀片（Ⅲ-12）和刀架（Ⅲ-8）回到初始位置，气缸（Ⅲ-11）驱动裁切下压板（Ⅲ-3）下行，气缸（Ⅲ-6）驱动裁切上压板（Ⅲ-4）上行。 
正常工作流程如下：夹钳机构（Ⅳ-1）的钳口打开，伺服电机（Ⅳ-3）通过第二传动装置（Ⅳ-4）驱动夹钳机构（Ⅳ-1）前进，钳口运动到设定位置，钳口闭合夹紧薄膜材料，气缸（Ⅲ-10）驱动上压板（Ⅲ-2）上行，然后伺服电机（Ⅳ-3）驱动夹钳机构（Ⅳ-1）拉料至所需长度时，气缸（Ⅲ-11）驱动裁切下压板（Ⅲ-3）上行，气缸（Ⅲ-6）驱动裁切上压板（Ⅲ-4）下行，压紧薄膜材料；气缸（Ⅲ-7）驱动刀架（Ⅲ-8）和刀片（Ⅲ-12）下行，刀片（Ⅲ-12）插入裁切下压板（Ⅲ-4）的U型槽内，飞刀（Ⅲ-5）划割方式完成薄膜的裁切，气缸（Ⅲ-7）驱动刀架（Ⅲ-8）和刀片（Ⅲ-12）上行，带导轨无杆气缸（Ⅲ-9）驱动刀片（Ⅲ-12）和刀架（Ⅲ-8）回到初始位置，气缸（Ⅲ-11）驱动裁切下压板（Ⅲ-3）下行，气缸（Ⅲ-6）驱动裁切上压板（Ⅲ-4）上行，伺服电机（Ⅳ-3）驱动夹钳机构（Ⅳ-1）继续拉料至设定位置，夹钳打开，薄膜整齐叠放在收料台上； 
如图1、2所示，在拉料过程中，伺服电机（Ⅰ-4）通过传动装置（Ⅰ-3）驱动薄膜料卷（Ⅰ-1）主动放卷，放卷速度根据张力检测元件（Ⅱ-1）检测出的张力值与伺服电机（Ⅳ-3）驱动夹钳机构（Ⅳ-1）的运动线速度匹配，夹钳机构（Ⅳ-1）的运动线速度根据需要可以设定，一旦设定就是固定值，放卷速度根据张力检测元件（Ⅱ-1）检测出的张力值进行调节，以达到夹钳机构（Ⅳ-1）拉多长料薄膜料卷（Ⅰ-1）就放多长料的目的，不至于出现薄膜被拉伸而产生弹性变形以影响长度准确度的现象。
  

Claims (10)

1.太阳能组件薄膜自动裁切设备，其特征在于：根据工艺流水线依次设置放料装置（Ⅰ），张力装置（Ⅱ），裁切装置（Ⅲ），取料装置（Ⅳ），所述放料装置（Ⅰ），张力装置（Ⅱ），裁切装置（Ⅲ），取料装置（Ⅳ）都安装于机架上；
所述放料装置（Ⅰ）包括气胀轴（Ⅰ-2），薄膜料卷（Ⅰ-1）设置在气胀轴（Ⅰ-2）上；
所述张力装置（Ⅱ）由第一过渡辊（Ⅱ-3）、第二过渡辊（Ⅱ-4）、张力辊（Ⅱ-2）和张力检测元件（Ⅱ-1）组成，所述第一过渡辊（Ⅱ-3）和第二过渡辊（Ⅱ-4）安装于机架上，所述张力辊（Ⅱ-2）安装于导轨上，所述张力检测元件（Ⅱ-1）的钢丝与张力辊（Ⅱ-2）相连；
所述裁切装置（Ⅲ）由下压板（Ⅲ-1）、上压板（Ⅲ-2）、裁切下压板（Ⅲ-3）、裁切上压板（Ⅲ-4）、飞刀（Ⅲ-5）组成，上压板（Ⅲ-2）置于下压板（Ⅲ-1）上方，裁切上压板（Ⅲ-4）置于裁切下压板（Ⅲ-3）的上方，飞刀（Ⅲ-5）的刀头置于裁切上压板（Ⅲ-4）内；
所述取料装置（Ⅳ）由夹取机构（Ⅳ-1）和收料台（Ⅳ-2）组成，收料台（Ⅳ-2）设置于夹取机构（Ⅳ-1）运动平面下方。
2.根据权利要求1所述的太阳能组件薄膜自动裁切设备，其特征在于：所述气胀轴（Ⅰ-2）上设置有驱动料卷（Ⅰ-1），主动放料的伺服电机（Ⅰ-4）及第一传动装置（Ⅰ-3）。
3.根据权利要求1所述的太阳能组件薄膜自动裁切设备，其特征在于：所述张力检测元件（Ⅱ-1）为拉线传感器。
4.根据权利要求1所述的太阳能组件薄膜自动裁切设备，其特征在于：所述张力辊（Ⅱ-2）为可沿导轨上下运动的浮辊，根据裁切材料张力的不同，在浮辊两端增加同等质量的配重。
5.根据权利要求1所述的太阳能组件薄膜自动裁切设备，其特征在于：所述裁切下压板（Ⅲ-3）上表面设置有U形通槽。
6.根据权利要求1所述的太阳能组件薄膜自动裁切设备，其特征在于：裁切上压板（Ⅲ-4）设置有矩形通孔，所述飞刀（Ⅲ-5）的刀头置于矩形通孔内。
7.根据权利要求1或6所述的太阳能组件薄膜自动裁切设备，其特征在于：所述飞刀（Ⅲ-5）包括裁切刀片（Ⅲ-12）、刀架（Ⅲ-8）、一个导杆气缸（Ⅲ-7）、带导轨无杆气缸（Ⅲ-9），裁切刀片（Ⅲ-12）置于刀架（Ⅲ-8）内，刀架（Ⅲ-8）由导杆气缸（Ⅲ-7）驱动，导杆气缸（Ⅲ-7）连接于带导轨无杆气缸（Ⅲ-9）。
8.根据权利要求1所述的太阳能组件薄膜自动裁切设备，其特征在于：所述夹取机构（Ⅳ-1）为一组夹钳。
9.根据权利要求1所述的太阳能组件薄膜自动裁切设备，其特征在于：所述夹取机构（Ⅳ-1）上还设置有驱动夹取机构（Ⅳ-1）往复运动的伺服电机（Ⅳ-3）及第二传动装置（Ⅳ-4）。
10.根据权利要求 1 所述的太阳能组件薄膜自动裁切设备，其特征在于：所述收料台（Ⅳ-2）台面上设置有若干孔，底面设置四个万向轮。
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