CN105014526B - 丝网印刷刮条的自动打磨机及自动打磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种丝网印刷刮条的自动打磨机及自动打磨方法，其中包括砂轮、砂轮定位机构、砂轮驱动电机、刮条锁定机构、刮条位置传感器、控制器和刮条移动伺服机构，刮条位置传感器用以测量刮条的初始位置，控制器用以根据刮条的初始位置和移动目标位置控制刮条移动伺服机构将刮条锁定机构移动至工作位置，砂轮驱动电机用以在所述的控制器的控制下驱动所述的砂轮对移动至工作位置的刮条进行打磨。采用该种结构的丝网印刷刮条的自动打磨机及自动打磨方法，实现了提高刮条打磨精度，保证刮条表面的平整度，控制每次打磨的深度，全过程自动化作业，人员操作简单，打磨参数直观可调，根据不同需求进行调整设置，有更广泛的应用范围。

Description

丝网印刷刮条的自动打磨机及自动打磨方法

技术领域

本发明涉及太阳能电池生产技术领域，尤其涉及丝网印刷刮条处理技术领域，具体是指一种丝网印刷刮条的自动打磨机及自动打磨方法。

背景技术

晶硅电池生产过程需要丝印这个环节，丝印的原理是通过刮条下压挤压网版，使网版上的浆料通过预订的孔粘在硅片表面，其每次印刷都需要刮条在网版上磨蹭，经过几千次的磨蹭后会导致刮条磨损，棱角被磨圆而失去原有的功能，导致产品虚印、断线等问题。

目前现有的刮条打磨机打磨精度不能确定，人工操作打磨进给量，致使打磨厚度不均，不能有效控制打磨速度和打磨面的均匀性。

打磨深度大，目前市场上基本打磨2至3次就需报废。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现提高刮条打磨精度、全过程自动化作业、人员操作简单、具有更广泛应用范围的丝网印刷刮条的自动打磨机及自动打磨方法。

为了实现上述目的，本发明的丝网印刷刮条的自动打磨机及自动打磨方法具有如下构成：

该丝网印刷刮条的自动打磨机，其主要特点是，所述的打磨机包括砂轮、砂轮定位机构、砂轮驱动电机、刮条锁定机构、刮条位置传感器、控制器和刮条移动伺服机构，所述的刮条位置传感器用以测量刮条的初始位置，所述的控制器用以根据刮条的初始位置和移动目标位置控制所述的刮条移动伺服机构将所述的刮条锁定机构移动至工作位置，所述的砂轮定位机构用以在所述的控制器的控制下调节打磨进给量，所述的砂轮驱动电机用以在所述的控制器的控制下驱动所述的砂轮对移动至工作位置的刮条锁定机构上固定的刮条进行打磨。

较佳地，所述的刮条位置传感器为光纤传感器。

较佳地，所述的控制器为欧姆龙紧凑型伺服控制器。

较佳地，所述的刮条移动伺服机构包括相互垂直设置的水平移动机构和纵向移动机构。

更佳地，所述的水平移动机构包括水平移动导轨和水平移动驱动电机，所述的刮条锁定机构下方设置有与所述的水平移动导轨相配合的第一滑块，所述的纵向移动机构包括纵向移动导轨和纵向移动驱动电机，所述的水平移动导轨下方设置有与所述的纵向移动导轨相配合的第二滑块。

更进一步地，所述的水平移动驱动电机用以沿所述的水平移动导轨将所述的刮条锁定机构移动至工作位置，所述的纵向移动驱动电机用以在打磨过程中相对于所述的砂轮纵向移动所述的刮条锁定机构。

本发明还涉及一种基于所述的自动打磨机的丝网印刷刮条的自动打磨方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)在装卸区将刮条安装于刮条锁定机构；

(2)所述的刮条位置传感器对所述的刮条的初始位置进行测量；

(3)所述的控制器根据刮条的初始位置和移动目标位置控制所述的刮条移动伺服机构将所述的刮条锁定机构移动至工作位置；

(4)所述的砂轮驱动电机驱动所述的砂轮对移动至工作位置的刮条锁定机构上固定的刮条进行打磨。

较佳地，所述的刮条移动伺服机构包括相互垂直设置的水平移动机构和纵向移动机构，所述的刮条移动伺服机构将所述的刮条锁定机构移动至工作位置，具体为：

所述的水平移动机构沿水平移动导轨将所述的刮条锁定机构移动至工作位置。

更佳地，所述的砂轮驱动电机驱动所述的砂轮对移动至工作位置的刮条锁定机构上固定的刮条进行打磨，具体为：

所述的纵向移动机构将所述的刮条锁定机构移动至打磨位置且所述的砂轮驱动电机驱动所述的砂轮转动进行打磨。

更进一步地，所述的砂轮驱动电机驱动所述的砂轮转动进行打磨，包括以下步骤：

(4-1)根据系统设定的粗打磨次数，所述的水平移动机构将所述的刮条相对于所述的砂轮横向移动且每次粗打磨设定系统预设的砂轮进给量，所述的砂轮边缘转动的方向与所述的刮条运动方向一致；

(4-2)根据系统设定的细打磨次数，所述的水平移动机构将所述的刮条相对于所述的砂轮横向移动且每次粗打磨设定系统预设的砂轮进给量，所述的砂轮边缘转动的方向与所述的刮条运动方向相反；

(4-3)根据系统设定的精打磨次数，所述的水平移动机构将所述的刮条相对于所述的砂轮横向移动且每次精打磨不增加砂轮进给量。

较佳地，所述的步骤(4)之后，还包括以下步骤：

(5)打磨完成后关闭砂轮并将所述的刮条移动回装卸区。

更佳地，所述的刮条移动伺服机构包括相互垂直设置的水平移动机构和纵向移动机构，所述的将所述的刮条移动回装卸区，包括以下步骤：

(5-1)所述的纵向移动机构将所述的刮条锁定机构移动回工作区；

(5-2)所述的水平移动机构将所述的刮条锁定机构移动回装卸区。

采用了该发明中的丝网印刷刮条的自动打磨机及自动打磨方法，实现了提高刮条打磨精度，保证刮条表面的平整度，控制每次打磨的深度，全过程自动化作业，人员操作简单，打磨参数直观可调，根据不同需求进行调整设置，有更广泛的应用范围。

附图说明

图1为本发明的丝网印刷刮条的自动打磨机的结构示意图。

图2为本发明的控制器的结构示意图。

图3为本发明的丝网印刷刮条的自动打磨机打磨后刮条印刷时湿重的变化趋势图。

图4为本发明的丝网印刷刮条的自动打磨机打磨后主栅和副栅的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明可有效保证打磨的精度，打磨分为三部分，第一部分为粗磨，即刮条与砂轮运行方向一致，打磨较大颗粒及杂物；第二部分为细磨，即刮条与砂轮运动方向相反，此种打磨的表面平整无颗粒；第三部分为精磨，即进行两次细磨，经过三种不同方式的打磨，将刮条由粗到细，由快到慢循序渐进，保证刮条打磨的进度。

打磨刮条的要点是打磨的平整度，本发明设计砂轮机为静态位置，通过砂轮定位机构将砂轮固定在电机上，电机与机架固定在一起，运动模块为横移伺服机构和刮条锁定机构，其运动机构均采用上银的直线导轨滑块方式组合，可保证动态运动偏差在0.001mm内，是保证刮条打磨平整的基础保障。刮条锁定机构才有铝合金材料加工制成，刮刀背板与锁定机构紧密贴合，使用5支M3内六角加紧锁定，保证运动过程中无松动移位。

本发明另一特点是有效的控制打磨深度，控制打磨深度的机构是由伺服控制器驱动，丝杆导轨紧密配合的运动机构，可有效消除纵向进给的机械误差损失。自动运行过程中，由于每只刮条的差异，每次打磨都会自动对进行刮条厚度测量，本发明采用进口光纤传感器对刮条初始位进行检测，将测量结果通过公式计算得出刮条打磨的基础数据，通过此方法可将刮条的深度测量精确到0.01mm，为打磨深度提供有力的依据。打磨进给量是通过操作人员设定，每次打磨的深度在0.009～0.8mm间可调，误差可控制在0.01mm。

本发明最大的特点是打磨过程实现一键操作，全程自动化运行。刮条安装完毕后，按下启动按钮，设备会自动对刮条的位置进行测量，测量结束后将数值进行分析运算，得出初次打磨的位置，下一步会将刮条运动到工作区进行打磨，当刮条到达工作区后，启动砂轮机，纵向运动到初次打磨位置(由计算得出)，进行粗打磨，打磨时按照设定的速度进行横向运动，通过砂轮的高速运动将刮条的磨损层去除，根据设定的打磨次数进行反复打磨，每次打磨后会根据设定好的进给量对刮条进行深度打磨，最后一次打磨不进行进给动作，反复打磨两次巩固打磨效果，最后一步关闭砂轮机，将刮条运动到装卸区域，等待操作人员拆卸检验。全过程由PLC控制，打磨参数有进给距离、打磨次数、进给补偿、打磨距离等，通过人机界面输入修改。打磨过程直观可见，在操作界面实时显示当前工作状态，主要状态有自动/手动/待机/报警、刮条水平运动位置、打磨纵向深度位置、砂轮机状态、已打磨次数和检测光纤状态等信息。

本发明另一特点是可根据不同的刮条进行参数优化和修改，操作人员根据打磨情况，可调整打磨深度，配合现场的使用情况调整打磨深度，打磨的越小，刮条的寿命越长；打磨的过小可能导致边缘失效，操作人员可通过反复试验得出一个最优的参数配置。针对其打磨的粗糙度可修改其打磨的次数和打磨时间，通过不同的参数配置，反复试验可得出更好的效果。其参数变更在人机界面中即可修改，操作简单明了，触摸即可。

本发明采用两轴伺服控制器进行进给和打磨的控制；系统由PLC控制器控制，过程安全可靠，抗干扰能力强；操作人机界面友好，操作简单易懂，状态一目了然；操作简单，一键操作，无其他繁琐动作；

砂轮的材料和粗糙度是根据刮条材质定制。

本发明使用欧姆龙紧凑型PLC作为中央控制器，该控制器成本低，功能全，节点数刚好符合设计需求；上位机选用E-view的作为人机操作界面，彩色界面可以更直观表现机台的状态，灵活的操作界面使的操作人员得心应手；伺服选用富士交流伺服控制放大器，控制进度可控制在0.009mm；砂轮电机选用西门子三相交流异步机，为打磨刮条提供给足够的动力。

机械部分主要有水平运动机构和纵向运动机构，固定装置直线导轨滑块组成，运动轨迹偏移范围在0.001mm内，可以保证了运动过程中平稳性和一致性；运动装置有丝杆和联轴器组成，伺服电机通过丝杆将能量传递到运动机构中，保证运动的平稳性和可靠性。

刮条夹持在水平运动机构上，分装卸区和工作区，在右边离砂轮远的一边为装卸区，操作人员在该区域进行装卸刮条，装好的刮条会自动定位，经过计算后运动到工作区，同时砂轮机启动，进行打磨。打磨分为三部分，第一部分为粗磨，即刮条与砂轮运行方向一致，砂轮边缘运转的方向与刮条运动的方向。砂轮圆心固定，不移动，刮条在直线导轨上运动。打磨较大颗粒及杂物；第二部分为细磨，即刮条与砂轮运动方向相反，反方向运行，主要指砂轮边缘的方向与刮条在直线导轨上运行的方向相反。粗磨加工和细磨加工是配合运行的，即一次粗磨后，一次细磨；该方案可在打磨配方里更改。此种打磨的表面平整无颗粒；第三部分为精磨，即进行两次细磨，精磨后刮条会自动退到装卸区，同时砂轮停止，操作人员将刮条拆卸，进行检验和记录。

电气部分的构成主要控制器、人机界面、伺服放大器、交流滤波器、光纤放大器和继电器等常规电气元件组成。

如图3～4和下列表格所示，在使用本发明的自动打磨机打磨后，对60°斜角刮条印刷、湿重、高宽比和电性能的变化进行了测试。

如图3所示为湿重的变化趋势图，从图中可以看出两条线15-1和15-2的变化趋势均是比较稳定的，都在正常范围内0.091～0.098g。

如图4所示为高宽比的示意图，该线生产内销片使用18A浆料，高宽比正常。

如下表格1和表格2为电性能的变化表格，从表中可以看出，电性能与正常片对比基本差异不大，可以保证正常生产。

表格1

表格2

采用了该发明中的丝网印刷刮条的自动打磨机及自动打磨方法，实现了提高刮条打磨精度，保证刮条表面的平整度，控制每次打磨的深度，全过程自动化作业，人员操作简单，打磨参数直观可调，根据不同需求进行调整设置，有更广泛的应用范围。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (8)

1.一种丝网印刷刮条的自动打磨机，其特征在于，所述的打磨机包括砂轮、砂轮定位机构、砂轮驱动电机、刮条锁定机构、刮条位置传感器、控制器和刮条移动伺服机构，所述的刮条位置传感器用以测量刮条的初始位置，所述的刮条移动伺服机构包括相互垂直设置的水平移动机构和纵向移动机构，所述的控制器用以根据刮条的初始位置和移动目标位置控制所述的刮条移动伺服机构将所述的刮条锁定机构移动至工作位置，所述的砂轮定位机构用以在所述的控制器的控制下调节打磨进给量，所述的砂轮驱动电机用以在所述的控制器的控制下驱动所述的砂轮对移动至工作位置的刮条锁定机构上固定的刮条进行打磨，

所述的自动打磨机的丝网印刷刮条的自动打磨方法包括以下步骤：

(1)在装卸区将刮条安装于刮条锁定机构；

(2)所述的刮条位置传感器对所述的刮条的初始位置进行测量；

(3)所述的控制器根据刮条的初始位置和移动目标位置控制所述的刮条移动伺服机构将所述的刮条锁定机构移动至工作位置，所述的水平移动机构沿水平移动导轨将所述的刮条锁定机构移动至工作位置；

(4)所述的纵向移动机构将所述的刮条锁定机构移动至打磨位置，所述的砂轮驱动电机驱动所述的砂轮对移动至工作位置的刮条锁定机构上固定的刮条进行打磨，砂轮打磨刮条包括以下步骤：

(4-1)根据系统设定的粗打磨次数，所述的水平移动机构将所述的刮条相对于所述的砂轮横向移动且每次粗打磨设定系统预设的砂轮进给量，所述的砂轮边缘转动的方向与所述的刮条运动方向一致，使得所述的砂轮圆心固定，刮条在直线导轨上运动；

(4-2)根据系统设定的细打磨次数，所述的水平移动机构将所述的刮条相对于所述的砂轮横向移动且每次粗打磨设定系统预设的砂轮进给量，所述的砂轮边缘转动的方向与所述的刮条运动方向相反；

(4-3)根据系统设定的精打磨次数，所述的水平移动机构将所述的刮条相对于所述的砂轮横向移动且每次精打磨不增加砂轮进给量。

2.根据权利要求1所述的丝网印刷刮条的自动打磨机，其特征在于，所述的刮条位置传感器为光纤传感器。

3.根据权利要求1所述的丝网印刷刮条的自动打磨机，其特征在于，所述的控制器为欧姆龙紧凑型伺服控制器。

4.根据权利要求1所述的丝网印刷刮条的自动打磨机，其特征在于，所述的水平移动机构包括水平移动导轨和水平移动驱动电机，所述的刮条锁定机构下方设置有与所述的水平移动导轨相配合的第一滑块，所述的纵向移动机构包括纵向移动导轨和纵向移动驱动电机，所述的水平移动导轨下方设置有与所述的纵向移动导轨相配合的第二滑块。

5.根据权利要求4所述的丝网印刷刮条的自动打磨机，其特征在于，所述的水平移动驱动电机用以沿所述的水平移动导轨将所述的刮条锁定机构移动至工作位置，所述的纵向移动驱动电机用以在打磨过程中相对于所述的砂轮纵向移动所述的刮条锁定机构。

6.一种基于权利要求1至5中任一项所述的自动打磨机的丝网印刷刮条的自动打磨方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)在装卸区将刮条安装于刮条锁定机构；

(2)所述的刮条位置传感器对所述的刮条的初始位置进行测量；

(3)所述的控制器根据刮条的初始位置和移动目标位置控制所述的刮条移动伺服机构将所述的刮条锁定机构移动至工作位置，所述的水平移动机构沿水平移动导轨将所述的刮条锁定机构移动至工作位置；

(4)所述的纵向移动机构将所述的刮条锁定机构移动至打磨位置，所述的砂轮驱动电机驱动所述的砂轮对移动至工作位置的刮条锁定机构上固定的刮条进行打磨，砂轮打磨刮条包括以下步骤：

(4-1)根据系统设定的粗打磨次数，所述的水平移动机构将所述的刮条相对于所述的砂轮横向移动且每次粗打磨设定系统预设的砂轮进给量，所述的砂轮边缘转动的方向与所述的刮条运动方向一致，使得所述的砂轮圆心固定，刮条在直线导轨上运动；

(4-2)根据系统设定的细打磨次数，所述的水平移动机构将所述的刮条相对于所述的砂轮横向移动且每次粗打磨设定系统预设的砂轮进给量，所述的砂轮边缘转动的方向与所述的刮条运动方向相反；

(4-3)根据系统设定的精打磨次数，所述的水平移动机构将所述的刮条相对于所述的砂轮横向移动且每次精打磨不增加砂轮进给量。

7.根据权利要求6所述的丝网印刷刮条的自动打磨方法，其特征在于，所述的步骤(4)之后，还包括以下步骤：

(5)打磨完成后关闭砂轮并将所述的刮条移动回装卸区。

8.根据权利要求7所述的丝网印刷刮条的自动打磨方法，其特征在于，所述的刮条移动伺服机构包括相互垂直设置的水平移动机构和纵向移动机构，将所述的刮条移动回装卸区，包括以下步骤：

(5-1)所述的纵向移动机构将所述的刮条锁定机构移动回工作区；

(5-2)所述的水平移动机构将所述的刮条锁定机构移动回装卸区。