CN103477425B - 用于面型基层的加工站 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于面型基层尤其太阳能电池的加工站，带有具有用于待加工的基层的支撑面的工件支架尤其印刷巢和加工单元尤其印刷机构，该印刷机构具有可相对于工件支架的支撑面移动的加工工具尤其印刷丝网，其中，加工工具借助于空气轴承保持成可移动。

Description

用于面型基层的加工站
技术领域
本发明涉及一种用于面型基层尤其太阳能电池的加工站(Bearbeitungsstation)，带有具有用于待加工的工件的支撑面的工件支架和加工单元，该加工单元具有可相对于工件支架的支撑面移动的加工工具。本发明还涉及一种用于加工面型基层的方法。
利用本发明应能改进用于面型基层的加工站和方法。
发明内容
为此，根据本发明设置有一种加工站，尤其用于面型基层尤其太阳能电池的印刷站(Druckstation)，带有具有用于待加工的基层的支撑面的工件支架尤其印刷巢(Drucknest)和加工单元尤其印刷机构(Druckwerk)，该印刷机构具有可相对于工件支架的支撑面移动的加工工具尤其印刷丝网(Drucksieb)，在其中，加工工具借助于空气轴承保持成可移动，其中，该空气轴承尤其构造成至少在加工过程期间可移动地保持加工工具。
设置用于加工工具(例如接触框或印刷丝网)的空气轴承使得能够在加工之前或加工期间高精度地调整加工工具的位置，这主要因为利用空气轴承可实现印刷丝网的基本上无摩擦的支承并且因此在印刷丝网的取向的情况下未出现粘滑效应。因此空气轴承甚至在加工过程本身期间也是活动的，以便在需要的情况下使加工工具移动。对于有摩擦的轴承(例如传统的滑动轴承)，在这方面中表现出粘滑效应，即在每次从静止位置开始移动时必须首先克服起动力矩，以便引起在移动时从静摩擦过渡到滑动摩擦。如果多重调整或调节加工工具，那么起动效应更确切地说粘滑效应的出现导致在定位时的公差，其在精密的应用中不再是可接受的。特别在例如利用导体电路印刷太阳能电池时，必须将常常仅毫米级的若干分之一宽的导体电路压印(aufgedrukt)在多个层中。因此对印刷丝网相对于在印刷巢的支撑面上的待印刷的太阳能电池的位置精度提出了非常高的要求。设置用于可移动地保持印刷丝网的空气轴承避免在定位印刷丝网时的粘滑效应，并且因此允许在印刷面型工件时维持非常小的公差。加工站例如可构造成印刷站，带有作为工件支架的印刷巢和作为加工工具的印刷丝网。例如接触框、孔模、掩模等等也被视为加工工具。
在本发明的改进方案中，空气轴承利用磁来预紧、借助于重力预紧或构造成双侧的(doppelseitig)。
通过将空气轴承预紧或构造成双侧可保证空气轴承的非常精确的支承间隙，该支承间隙对于预定的精密应用来说非常重要。此外，通过预紧到静止位置中(在其中，两个支承面在切断空气输送时相接触)或双侧的实施方案还使得利用空气轴承不仅能够传递推力而且能够传递拉力。这例如使得即使当空气轴承仅仅作用在印刷丝网的保持框的唯一的侧部处时也能够使印刷丝网或印刷丝网的保持框在中间连接空气轴承的情况下在彼此相反的两个方向上移动。
在本发明的改进方案中，加工工具借助于空气轴承保持成可平行于支撑面移动。
以这种方式例如可探测待印刷的太阳能电池在支撑面上的位置，并且使印刷丝网的位置与所探测的位置相匹配。那么这借助于印刷丝网平行于支撑面的移动来发生。
在本发明的改进方案中设置有执行器，以便使加工工具相对于工件支架的支撑面移动，其中，执行器在中间连接空气轴承的情况下作用在用于加工工具的保持装置处。
通过执行器在中间连接空气轴承的情况下作用在用于加工工具(例如印刷丝网)的保持装置处可在印刷丝网的定位或运动时避免粘滑效应。除了用于使印刷丝网相对于待印刷的基层取向的高精度的定位之外，由此也可以很小的公差进行印刷丝网的在印刷过程期间可能需要的运动。印刷丝网在印刷过程期间的这种运动可是有利的，以便补偿在印刷过程中由于印刷刮刀引起的丝网变形(Siebverzug)。例如液压缸、气动缸、电马达、电磁体或甚至压电元件、轴驱动部、直接驱动部(例如线性马达)等可使用为执行器。
在本发明的改进方案中执行器至少部分地为此设置成以便使加工工具从布置成平行于工件支架的支撑面的平面中运动出来。
执行器例如可使印刷丝网在待印刷的工件之上或不远的上方下降到印刷状态中。此外，借助于执行器也可实现所谓的丝网提升，在其中，即在印刷刮刀运动经过印刷丝网期间使在印刷刮刀之后的印刷丝网稍微抬高，以便将印刷丝网从压印的颜料中快速地抬起。这通过抬高印刷丝网的关于印刷刮刀的印刷运动位于后部的侧部来实现。
在本发明的改进方案中执行器至少部分地为此设置成以便使加工工具平行于工件支架的支撑面移动。
以这种方式例如在印刷太阳能电池时可使印刷丝网适应于在支撑面上的太阳能电池的位置。刚好在敏感的待印刷的工件中有利的是不是使待印刷的工件自身移动，而是代替地使印刷丝网适应于工件的位置。
在本发明的改进方案中，执行器在中间连接相应空气轴承和相应球窝关节或固体关节(Festkörpergelenk)的情况下作用在用于加工工具的保持装置处。
以这种方式可避免将扭矩引入到空气轴承中，并且可确保空气轴承作为单值的(einwertig)支承起作用，即被支承的面的运动仅仅限制在一个空间方向上。以固体关节来表示近似柔性的棒，其可传递平行于其纵轴线的推力和拉力，但仅可传递垂直于纵轴线的不重要的力和不重要的弯矩。
在本发明的改进方案中，至少三个执行器作用在用于加工工具的保持装置处，以引起平行于工件支架的支撑面的移动力。
可通过预紧空气轴承或双侧的空气轴承利用三个执行器在平行于印刷巢的支撑面的所有的方向上移动加工工具尤其印刷丝网，因为由此也可利用执行器施加拉力。
在本发明的改进方案中，至少三个执行器作用在用于加工工具的保持装置处，以便引起垂直于工件支架的支撑面的移动力。
原则上，为了产生垂直于印刷巢的支撑面的移动力，甚至为了例如翻转印刷丝网，三个执行器便足够。有利地，保持装置构造为环绕加工工具的保持框并且执行器至少部分地作用在该保持框的四个角部的区域中。
在本发明的改进方案中，执行器布置在保持装置的与工件支架的支撑面相对而置的侧部上。
以这种方式还可使用很大的执行器，因为在印刷丝网上方提供有足够的空间并且例如不存这样的危险，即执行器伸入到布置在印刷丝网之下的、带有印刷巢的圆形回转工作台(Rundschalttisch)的运动空间中。
在本发明的改进方案中，用于加工工具的保持装置具有布置成平行于加工工具的支承板，并且每个支承板关联有U形的保持弓形件(Haltebügel)，该保持弓形件按区段包围相应的支承板。
通过设置支承板和U形的保持弓形件可使执行器的组件在加工工具(例如印刷丝网)之上与印刷丝网的构造相对简单的空气支承部相连接。有利地，空气轴承布置在保持弓形件的第一支脚的内侧与支承板之间，并且执行器作用在保持弓形件的第二支脚的外侧处。有利地，执行器借助于球窝关节或固体关节与保持弓形件的第二支脚相连接。
以这种方式可实现执行器的非常节省空间的布置并且同时可确保借助于单值的多个支承来保持加工工具并且由此可不用担心弯矩作用到加工工具或其保持装置上，其可在定位加工工具时又引起公差。
附图说明
结合附图从权利要求和以下对本发明的优选的实施形式的说明中得到本发明的其它的特征和优点。在此，不同的示出的和/或说明的实施形式的单个特征可以任意的方式彼此组合，而未超出本发明的范围。在附图中：
图1显示了根据本发明的印刷丝网与保持框的示意性的图示，
图2显示了图1的印刷丝网的侧视图，
图3显示了图1的印刷丝网的另一侧视图，
图4显示了图1的印刷丝网的俯视图，
图5显示了图2中的截面A－A的俯视图，
图6显示了图4中的截面B－B的俯视图，以及
图7斜向上地显示了根据本发明的印刷站的示意性的视图。
具体实施方式
图1的图示示意性地显示了印刷丝网10，其固定在保持框12处并且设置成用于印刷同样示意性地示出的太阳能电池14。为了使印刷丝网10与保持框12一起在平行于太阳能电池14的平面的平面中取向，设置有总计三个执行器16、18和20。为了使印刷丝网10与保持框12一起垂直于太阳能电池14运动或相对于太阳能电池14翻转，设置有另外三个执行器22、24和26。执行器22、24和26作用在保持框12的上侧处，而执行器16、18和20作用在保持框12的侧棱处。两个执行器16、18作用在保持框12的侧棱的外端的区域中，而执行器20作用在保持框12的处成垂直于第一侧棱的侧棱的中心中。执行器22在保持框12的上侧处作用在执行器16和18的作用点之间。两个执行器24、26相应作用在保持框12的上侧的、与两个执行器16、18相对而置的角部处。执行器16、18、20、22、24和26相应借助于单值的支承作用在保持框12处。这相应通过交叉引导部28以及相应通过球窝关节30来象征性地表示。因此执行器16、18、20、22、24、26相应在中间连接球窝关节30以及通过交叉引导部28象征性地表示的单值的支承的情况下作用在保持框12处。
单值的支承可理解成将保持框12在其运动方面仅限制在唯一的空间方向上。设置球窝关节30象征不可将扭矩引入到通过交叉引导部28象征性地表示的单值的支承中。有利地将交叉引导部28构造为无摩擦的支承，例如构造为空气轴承，其有利地构造成利用磁或借助于重力来预紧或者构造成双侧的。以这种方式可在没有干扰的粘滑效应的情况下不仅引起保持框12与印刷丝网10的抬起而且引起其定位。由执行器16、18、20、22、24、26施加的任何力因此被转化成保持框12的移动，因为由于空气轴承的基本上无摩擦的设计而不必克服起动力以便克服在支承面之间的静摩擦。以这种方式实现保持框12与印刷丝网10相对于待印刷的太阳能电池14的高精度的调整。
图2至6的图示显示了图1中的组件的不同的视图。
在图7中示意性地示出了根据本发明的优选的实施形式的印刷站32。印刷站32具有印刷丝网40，其布置在保持框42中。印刷丝网40在此不必直接固定在保持框42处，而是适宜地设有自己的丝网框，该丝网框于是又固定在保持框42处。但是，为了清楚明了，在图7中未示出印刷丝网40的这样的固定。印刷丝网40设置成用来印刷太阳能电池44。
印刷丝网40的保持框42可借助于三个执行器46、48、50在平行于太阳能电池44处在其上的支撑面的平面中进行调整。保持框42和印刷丝网40借助于总计四个执行器52、54、56、58可垂直于该支撑面进行调整或者例如也可相对于该支撑面翻转。
此外，印刷站32具有印刷刮刀60，其可借助于气动缸62抬起和下降并且可在刮刀引导部64处基本上平行于太阳能电池44处在其上的支撑面移动。
太阳能电池44位于柔性的输送带66(例如纸带)上，其被引导通过印刷巢68的上侧。印刷巢68的上侧或输送带66的上侧由此限定太阳能电池44处在其上的支撑面。输送带66以第一滚轮70为起点通过印刷巢68的上侧被引导至第二滚轮72。输送带66可在彼此相反的两个方向上运动并且因此或者从滚轮70展开或者卷起在该滚轮上。因此输送带66不仅用作印刷底座而且同时用作输送带，以便将待印刷的太阳能电池44输送到印刷巢68上或者以便将已经印刷的太阳能电池44从印刷巢68运走。在太阳能电池44上示意性地指出了导体电路74，其利用印刷丝网40和印刷刮刀60来压印。印刷巢68固定在圆形回转工作台处，然而该圆形回转工作台仅仅示意性地通过旋转轴线76象征性地表示。因此印刷巢68可围绕旋转轴线76旋转且存在未示出的其它的印刷巢，其可相继行驶到印刷丝网40之下。
执行器46、48和50设置成用于将移动力施加到处成平行于印刷巢68的支撑面的保持框42上。执行器46、48、50相应借助于空气轴承78、80、82与保持框相连接，其中，在相应的空气轴承78、80、72与相应的执行器46、48、50之间设置有球窝关节84、86、88。三个执行器46、48、50全部作用在保持框42的关于圆形回转工作台的旋转轴线76沿径向位于外部的侧棱处。以这种方式可实现节省空间的布置，其中，在保持框42的沿径向位于外部的侧部处提供足够的空间。空气轴承78、80、72利用磁预紧到静止位置中(在该静止位置中，支承面在切断空气输送时相接触)并且因此垂直于支承面不仅可传递推力而且可传递拉力。执行器46、48作用在保持框42的沿径向处于外部的侧棱的彼此相对而置的角部的区域中并且设置成用于将基本上在相对于旋转轴线76的径向方向上起作用的移动力施加到保持框42上。执行器50作用在保持框42的支承板90处，该支承板基本上在径向方向上延伸并且布置在两个执行器46、48的作用点之间。借助于执行器50可基本上将相对于旋转轴线76处成切向的移动力施加到保持框42上。
四个执行器52、54、56、58设置成用于将保持力或移动力作用在保持框42上，其基本上垂直于印刷巢68的支撑面且因此处成基本上平行于旋转轴线76。执行器52、54、56、58中的每一个作用在支承板92、94、96、98的布置成平行于印刷丝网40的区域中，其中，支承板92、94、96、98相应布置在保持框42的角部的区域中。支承板92、94、96、98相应由U状弓形件100、102、104、106部分地包围，从而将支承板92、94、96、98按区段容纳在相应的U状弓形件100、102、104、106中。支承板92、94、96、98在中间连接空气轴承的情况下相应处在U状弓形件100、102、104、106的在图7的图示中下部的支脚的内侧上。执行器52、54、56、58在中间连接球窝关节108、110、112、114的情况下相应作用在相应的U状弓形件100、102、104、106的相对而置的支脚的在图7中位于上部的外侧处。设置支承板92、94、96、98和U状弓形件100、102、104、106以及所选择的空气轴承和执行器52、54、56、58的布置方案确保将保持框42与印刷丝网40基本上无摩擦地支承在平行于印刷丝网68的支撑面的平面中。无摩擦的支承使得再次借助于执行器46、48、50可靠地实现印刷丝网40相对于印刷巢68的支撑面(其由纸带66形成)和位于其上的太阳能电池44的极其精确的取向。因此利用根据本发明的印刷站32可以极其高的精度压印太阳能电池44的导体电路74。特别可将导体电路74通过多个相继的印刷过程施加至多个层中，其中，相继施加的多个层的位置公差极小。
在图7中示出的印刷丝网40可借助于执行器46、48、50和执行器52、54、56、58在所有的三个空间方向上基本上任意地运动。这使得在印刷期间(即在印刷刮刀60运动越过印刷丝网40期间)能够将所有的印刷参数(例如丝网张力和释放角度)保持恒定。这具体由此来实现，即，印刷刮刀60的相应的位置－尤其在印刷刮刀60与印刷丝网40之间的接触线－为主轴线，并且在印刷刮刀60的运动期间通过印刷丝网40围绕该主轴线的翻转来保持印刷参数丝网张力和丝网释放角度恒定。丝网张力由于丝网应变而产生，该丝网应变通过在z方向(即在图7中朝着印刷巢68或远离该印刷巢)上变化的行程引起。丝网释放角度(即在刮刀之后的印刷丝网40相对于印刷巢68的支撑面占据的角度)因印刷丝网40的斜置/倾斜引起，该斜置/倾斜可通过执行器52、54、56、58的可变的z向行程来调整。例如为了在刮刀60的运动期间补偿丝网变形，印刷丝网40的其它的运动可是有意义的，其中，对此，印刷丝网40的运动也可借助于执行器46、48、50来执行。

Claims (18)

1.一种用于面型基层的印刷站，带有具有用于待加工的基层的支撑面的工件支架(68)和印刷机构，该印刷机构具有可相对于所述工件支架(68)的支撑面移动的印刷丝网(10;40)，其特征在于，所述印刷丝网(10;40)借助于空气轴承(78,80,82)保持成可移动，其中所述空气轴承(78,80,82)构造成至少在印刷过程期间可移动地保持所述印刷丝网(10;40)。
2.根据权利要求1所述的印刷站，其特征在于，所述空气轴承利用磁来预紧、通过重力来预紧或构造成双侧的。
3.根据权利要求1或2所述的印刷站，其特征在于，所述印刷丝网(10;40)借助于所述空气轴承(78,80,82)保持成可平行于所述支撑面移动。
4.根据权利要求1或2所述的印刷站，其特征在于，设置有执行器(16,18,20,22,24,26;46,48,50,52,54,56,58)以便使所述印刷丝网(10;40)相对于所述工件支架(68)的支撑面移动，其中，所述执行器在中间连接所述空气轴承(78,80,82)的情况下作用在用于所述印刷丝网(10;40)的保持装置处。
5.根据权利要求4所述的印刷站，其特征在于，所述执行器(22,24,26;52,54,56,58)至少部分地为此设置成以便使所述印刷丝网(10;40)从布置成平行于所述工件支架(68)的支撑面的平面中运动出来。
6.根据权利要求4所述的印刷站，其特征在于，所述执行器(16,18,20;46,48,50)至少部分地为此设置成以便使所述印刷丝网(10;40)平行于所述工件支架(68)的支撑面移动。
7.根据上述权利要求4所述的印刷站，其特征在于，所述执行器(46,48,50,52,54,56,58)在中间连接相应空气轴承(78,80,82)和相应球窝关节(84,86,88,108,110,112,114)或固体关节的情况下作用在用于所述印刷丝网(10;40)的保持装置处。
8.根据上述权利要求4所述的印刷站，其特征在于，至少三个执行器(16,18,20;46,48,50)作用在用于所述印刷丝网(10;40)的保持装置处，以便引起平行于所述工件支架(68)的支撑面的移动力。
9.根据上述权利要求4所述的印刷站，其特征在于，至少三个执行器(52,54,56,58)作用在用于所述印刷丝网(40)的保持装置处，以便引起垂直于所述工件支架(68)的支撑面的移动力。
10.根据权利要求9所述的印刷站，其特征在于，所述保持装置具有环绕所述印刷丝网(40)的保持框(42)，其中，所述执行器(52,54,56,58)至少部分地作用在所述保持框(42)的角部的区域中。
11.根据权利要求9或10所述的印刷站，其特征在于，所述执行器(52,54,56,58)布置在所述保持装置的与所述工件支架(68)的支撑面相对而置的侧部上。
12.根据权利要求4所述的印刷站，其特征在于，用于所述印刷丝网(40)的保持装置具有布置成平行于所述印刷丝网(40)的支承板(92,94,96,98)，并且每个支承板(92,94,96,98)关联有U形的保持弓形件(100,102,104,106)，该保持弓形件按区段包围相应的所述支承板(92,94,96,98)。
13.根据权利要求12所述的印刷站，其特征在于，所述空气轴承布置在所述保持弓形件(100,102,104,106)的第一支脚的内侧与所述支承板(92,94,96,98)之间。
14.根据权利要求12或13所述的印刷站，其特征在于，所述执行器(52,54,56,58)作用在所述保持弓形件(100,102,104,106)的第二支脚的外侧处。
15.根据权利要求14所述的印刷站，其特征在于，所述执行器(52,54,56,58)借助于球窝关节(108,110,112,114)或固体关节与所述保持弓形件(100,102,104,106)的第二支脚相连接。
16.根据权利要求1所述的印刷站，其特征在于，所述面型基层是太阳能电池(14,44)。
17.一种用于利用根据上述权利要求中任意一项所述的印刷站来加工面型基层的方法，其特征在于，所述印刷丝网(10;40)借助于空气轴承(78,80,82)的可移动性以及在印刷过程期间所述印刷丝网(10;40)相对于所述工件支架(68)的支撑面的移动。
18.根据权利要求17所述的印刷站，其特征在于，所述面型基层是太阳能电池(14,44)。
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