CN114937715A - 薄膜太阳能电池高速高精度清边设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄膜太阳能电池高速高精度清边设备，包括机架、上料机、清边机、搬运机构和下料机；底座、机架立柱、第一型材梁和第二型材梁之间形成的空间区域沿着X负方向依次被分为三个区，即上料位、加工区和下料区，分别用来布置上料机、清边机和下料机，搬运机构架设于沿着X方向设置的第一型材梁上。本发明相比于现有技术，太阳能电池在设备内部加工传输路径短、加工精度高、清边加工路径和清边宽度灵活可调、实现完全自动上料、自动对位清边和自动下料，无需人为干预。

Description

薄膜太阳能电池高速高精度清边设备

技术领域

本发明涉及太阳能电池加工相关技术领域，尤其涉及薄膜太阳能电池高速高精度清边设备。

背景技术

清边工艺是薄膜太阳能电池片基板气密性封装前的一道重要工序，清边的主要目的有两个，其一是防止薄膜太阳能电池安装时与金属边框接触发生短路，其二是防止边缘膜层脱离导致气密性封装失效。

早期清边工艺采用喷砂、机械滚轮摩擦和刮铲的方法，喷砂法采用压缩空气裹挟喷料(一定粒径的沙子)形成高速流体，高速撞击薄膜太阳能电池表面，破坏并清除电池边缘膜层，达到清边的目的，这种方法的缺点显而易见，不但加工工况恶劣，易污染环境，还会对电池膜层造成污染，进而影像电池光电转换效率。采用机械滚轮摩擦和刮铲的方式，其清边效果取决于刮刀磨损程度，效果极不稳定，且效率很低，更重要的是机械滚轮摩擦用到的滚轮和刮铲用到的铲刀属于高价易耗品，无形中增加了生产成本。

近些年激光加工成为了薄膜太阳能电池主要的清边加工方式，业界普遍采用100-1500W功率范围内的激光器作为清边加工光源。

申请号为CN201410323999和CN202110930087的对比文件分别提供了一种激光清边方案和设备，其中CN201410323999的方案采用机构搬运和平台运动结合的方式传送玻璃来进行清边动作。采用机械定位，具有对位精度差、清边尺寸难以精确控制等缺点；清边过程中涉及到二次搬运和定位，对电池片损伤风险较大，加工效率也不高；

申请号CN202110930087的方案采用先用低功率激光系统进行划刻分割线，将电池片分为有效区域和无效区域，然后用高功率激光系统对无效区域进行清除的方案，优选的需要采用八套激光模组进行清边加工，而且分割线和无效区域膜层的清除依靠的直线驱动机构往返运动，受限于机械运动速度极限，其整片加工效率难有提升，且设备造价会很高。此外除了这些共性问题外，还存在清边路径不够灵活等问题。

有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种薄膜太阳能电池高速高精度清边设备，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种薄膜太阳能电池高速高精度清边设备。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

薄膜太阳能电池高速高精度清边设备，包括机架、上料机、清边机、搬运机构，集尘跟随机构和下料机；机架包括底座、设置在底座上起支撑作用的若干个机架立柱、以及沿着X方向和沿着Y方向设置且连接机架立柱的第一型材梁和第二型材梁，底座、机架立柱、第一型材梁和第二型材梁之间形成的空间区域沿着X负方向依次被分为三个区，即上料位、加工区和下料区，分别用来布置上料机、清边机和下料机，搬运机构架设于沿着X方向设置的第一型材梁上。

作为本发明的进一步改进，上料机包括铝型材机架、设置于铝型材机架上的传送组件、设置在传送组件的下方且固定在底座上的顶升机构、以及设置在顶升机构上的规整机构。

作为本发明的进一步改进，传送组件包括驱动单元、传动单元和传送单元，驱动单元通过传动单元与传送单元进行动力传递；驱动单元设置在铝型材机架沿着Y正方向一侧的中间位置，传动单元沿着X方向设置且驱动单元位于传动单元的中间位置，铝型材机架上沿着X方向均匀的设置有若干个传送单元，且传送单元沿着Y方向设置；驱动单元包括上料电机、减速机以及设置在减速机输出轴上的第一传动轮；传动单元由传动轴和设置在传动轴上的若干第二传动轮组成，其中传动轴与流片方向平行；传送单元由与流片方向垂直设置的传送轴、设置在传送轴端部的第三传动轮、设置在传送轴上的若干个传送轮以及支撑传送轴的若干轴承组成。

作为本发明的进一步改进，顶升机构包括对中支撑组件、设置在对中支撑组件上的顶升单元、驱动对中支撑组件和顶升单元沿Z轴方向运动的顶升驱动模组，顶升单元均布在对中支撑组件的安装板上，顶升单元包括顶升立柱和位于顶升立柱顶部的缓冲片。

作为本发明的进一步改进，规整机构包括第一规整组件和第二规整组件；第一规整组件沿着流片方向对电池片位置进行规整，第一规整组件包括固定规整单元和运动规整单元，固定规整单元固定在安装板上，运动规整单元通过下端的运动单元与顶升机构连接，在运动单元驱动下，运动规整单元可以沿X方向往复运动，配合起位置限定作用的固定规整单元实现对电池片流片方向的规整；第二规整组件包括规整驱动组件和设置在顶升机构沿着X方向的两侧且通过同步带与规整驱动组件连接的规整单元，规整单元通过下端的直线导轨与顶升机构连接，规整单元可在直线导轨上沿着Y方向自由移动。

作为本发明的进一步改进，铝型材机架沿着X负方向的一侧设置有固定挡停单元，铝型材机架上沿着X正方向的一侧还设置有传感器。

作为本发明的进一步改进，搬运机构包括两个沿着X轴方向设置的搬运直线驱动模组，以及架设在搬运直线驱动模组上的取料模组，两个搬运直线驱动模组的动力输入端与同步传动轴相连接，搬运电机通过同步传动轴与两个搬运直线驱动模组进行动力传递，取料模组包括搬运框架和安装在搬运框架内的若干个夹爪组件，取料模组沿着X方向分别与两侧的搬运直线驱动模组的动子相连接。

作为本发明的进一步改进，清边机包括基座平台、安装于基座平台上的可沿着X轴和Y轴向驱动的清边直线驱动模组、设置在清边直线驱动模组上的激光加工组件、以及设置在基座平台四角镂空位置的影像单元；激光加工组件包括激光器、设置在光箱中的微动模组底座，以及设置于微动模组底座上的第一反射镜、扫描振镜和聚焦镜，在聚焦镜沿着Y轴正方向的一侧设置有第二反射镜，激光器发出的激光经第一反射镜后依次进入扫描振镜和聚焦镜，光束经聚焦镜聚焦后再经第二反射镜反射，沿垂直于水平方向射出。

作为本发明的进一步改进，激光加工组件的光箱的出光口处设置有高透窗口片，高透窗口片的一侧设置有吹气装置。

作为本发明的进一步改进，还包括集尘跟随机构，集尘跟随机构设置于搬运机构上方的设备罩壳的铝型材上，集尘跟随机构包括可沿着X轴和Y轴向驱动的集尘直线模组，集尘直线模组上的驱动端与可沿着Z轴向驱动的集尘驱动模组相连接，集尘驱动模组上的驱动端与集尘组件相连接。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

1、本发明相比于现有技术，太阳能电池在设备内部加工传输路径短、加工精度高、清边加工路径和清边宽度灵活可调、实现完全自动上料、自动对位清边和自动下料，无需人为干预。

2、在清边加工过程中，电池片由搬运机构一次夹取完成，中间不需要转运和重复机械对位，最大限度缩短电池片在设备内部传输路径，从而减少加工过程中薄膜太阳能电池受到损伤，进而影响电池光电转化效率；即使搬运过程中夹爪会接触到电池片边缘膜面，但接触区域为待清理区域，且夹爪做了防伤膜层设计，不会损伤电池片有效区。

3、清边路径和清边宽度可灵活控制，清边加工范围完全覆盖整个电池片幅面，可以实现电池片幅面范围内的任意清边位置和清边宽度需求。

4、本发明引入影像抓靶技术对电池片进行精确定位，相对于现有技术方案中的机械定位方法，对位速度更快，加工精度更高。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明一种薄膜太阳能电池高速高精度清边设备的结构示意图；

图2是图1中机架的结构示意图；

图3是图1中上料机的结构示意图；

图4是图3中A处的局部放大图；

图5是图3中B处的局部放大图；

图6是图3中顶升机构和规整机构的结构示意图；

图7是图1中搬运机构的结构示意图；

图8是图7中A处的局部放大图；

图9是图1中清边机的结构示意图；

图10是图9中激光加工组件的结构示意图；

图11是图1中集尘跟随机构的结构示意图。

其中，图中各附图标记的含义如下。

100 机架 200 上料机

300 清边机 400 搬运机构

500 集尘跟随机构 600 下料机

110 底座 120 机架立柱

130 第一型材梁 140 第二型材梁

150 脚杯 210 铝型材机架

211 固定挡停单元 212 传感器

220 传送组件 221 驱动单元

2211 上料驱动电机 2212 减速机

2213 第一传动轮 222 传动单元

2221 传动轴 2222 第二传动轮

223 传送单元 2231 传送轴

2232 传送轮 2233 第三传动轮

2234 轴承 230 顶升机构

231 对中支撑组件 2311 安装板

232 顶升单元 2321 顶升立柱

2322 缓冲片 233 顶升驱动模组

240 规整机构 241 第一规整组件

2411 固定规整单元 2412 运动规整单元

242 第二规整组件 2421 规整驱动组件

2422 规整单元 310 基座平台

320 清边直线驱动模组 330 激光加工组件

331 激光器 332 微动模组底座

333 第一反射镜 334 扫描振镜

335 聚焦镜 336 第二反射镜

337 高透窗口片 338 吹气装置

340 影像单元 410 搬运直线驱动模组

411 同步传动轴 412 搬运电机

420 取料模组 421 搬运框架

422 夹爪组件 510 集尘直线模组

520 集尘组件 530 集尘驱动模组

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1～图11所示，

薄膜太阳能电池高速高精度清边设备，包括机架100、上料机200、清边机300、搬运机构400和下料机600；机架100包括底座110、设置在底座110上起支撑作用的若干个机架立柱120、以及沿着X方向和沿着Y方向设置且连接机架立柱120的第一型材梁130和第二型材梁140，底座110、机架立柱120、第一型材梁130和第二型材梁140之间形成的空间区域沿着X负方向依次被分为三个区，即上料位、加工区和下料区，分别用来布置上料机200、清边机300和下料机600，搬运机构400架设于沿着X方向设置的第一型材梁130上，底座110的底部设置有若干个脚杯150。

优选的，上料机200包括铝型材机架210、设置于铝型材机架210上的传送组件220、设置在传送组件220的下方且固定在底座110上的顶升机构230、以及设置在顶升机构230上的规整机构240。

优选的，传送组件220包括驱动单元221、传动单元222和传送单元223，驱动单元221通过传动单元222与传送单元223进行动力传递；驱动单元221设置在铝型材机架210沿着Y正方向一侧的中间位置，传动单元222沿着X方向设置且驱动单元221位于传动单元222的中间位置，铝型材机架210上沿着X方向均匀的设置有若干个传送单元223，且传送单元223沿着Y方向设置；驱动单元221包括上料电机2211、减速机2212以及设置在减速机输出轴上的第一传动轮2213；传动单元222由传动轴2221和设置在传动轴2221上的若干第二传动轮2222组成，其中传动轴2221与流片方向平行；传送单元223由与流片方向垂直设置的传送轴2231、设置在传送轴2231端部的第三传动轮2233、设置在传送轴2231上的若干个传送轮2232以及支撑传送轴2231的若干轴承2234组成。

优选的，顶升机构230包括对中支撑组件231、设置在对中支撑组件231上的顶升单元232、驱动对中支撑组件231和顶升单元232沿Z轴方向运动的顶升驱动模组233，顶升单元232均布在对中支撑组件231的安装板2311上，顶升单元232包括顶升立柱2321和位于顶升立柱2321顶部的缓冲片2322。

优选的，规整机构240包括第一规整组件241和第二规整组件242；第一规整组件241沿着流片方向对电池片位置进行规整，第一规整组件241包括固定规整单元2411和运动规整单元2412，固定规整单元2411固定在安装板2311上，运动规整单元2412通过下端的运动单元与顶升机构230连接，在运动单元驱动下，运动规整单元2412可以沿X方向往复运动，配合起位置限定作用的固定规整单元2411实现对电池片流片方向的规整；第二规整组件包括规整驱动组件2421和设置在顶升机构230沿着X轴方向的两侧且通过同步带与规整驱动组件2421连接的规整单元2422，规整单元2422通过下端的直线导轨与顶升机构230连接，规整单元2422可在直线导轨上沿着Y方向自由移动。

优选的，铝型材机架210沿着X负方向的一侧设置有固定挡停单元211，铝型材机架210上沿着X正方向的一侧还设置有传感器212。

优选的，搬运机构400包括两个沿着X轴方向设置的搬运直线驱动模组410，以及架设在搬运直线驱动模组410上的取料模组420，两个搬运直线驱动模组410的动力输入端与同步传动轴411相连接，搬运电机412通过同步传动轴411与两个搬运直线驱动模组410进行动力传递，取料模组420包括搬运框架421和安装在搬运框架421内的若干个夹爪组件422，取料模组420沿着X方向分别与两侧的搬运直线驱动模组410的动子相连接。

优选的，清边机300包括基座平台310、安装于基座平台310上的可沿着X轴和Y轴向驱动的清边直线驱动模组320、设置在清边直线驱动模组320上的激光加工组件330、以及设置在基座平台310四角镂空位置的影像单元340；激光加工组件330包括激光器331、设置在光箱中的微动模组底座332，以及设置于微动模组底座332上的第一反射镜333、扫描振镜334和聚焦镜335，在聚焦镜335沿着Y轴正方向的一侧设置有第二反射镜336，激光器331发出的激光经第一反射镜333后依次进入扫描振镜334和聚焦镜335，光束经聚焦镜335聚焦后再经第二反射镜336反射，沿垂直于水平方向射出。

优选的，激光加工组件330的光箱的出光口处设置有高透窗口片337，高透窗口片337的一侧设置有吹气装置338。

优选的，还包括集尘跟随机构500，集尘跟随机构500设置于搬运机构400上方的设备罩壳的铝型材上，集尘跟随机构500包括可沿着X轴和Y轴向驱动的集尘直线模组510，集尘直线模组510上的驱动端与可沿着Z轴向驱动的集尘驱动模组530相连接，集尘驱动模组530上的驱动端与集尘组件520相连接。

本发明的具体实施方式：

图1示出了本发明的其中一个实施例中一种薄膜太阳能电池高速高精度清边设备的整体结构图，在该实施例中可知，该设备主要包括：机架100、上料机200、清边机300、搬运机构400、集尘跟随机构500和下料机600。其中所有机构均依照加工路径按照一定空间关系安装机架上，进而形成一个统一整体。太阳能电池进入设备后在上料机200上进行初步规整定位，然后经搬运机构400将电池片输送至清边机300加工位，清边机300对电池片边角进行抓靶定位后按照预设参数开始实施清边作业。清边完毕后搬运机构400将电池片搬运至下料区，并由下料机600完成卸料流出。

结合图1-2对本发明实施例机架100进行描述。机架100部分包括底座110、设置在底座两侧起支撑作用的若干机架立柱120，以及横向和纵向连接机架立柱120的第一型材梁130、第二型材梁140。底座110、机架立柱120、第一型材梁130和第二型材梁140形成的空间区域被分为三个区，即上料位、加工区和下料区。分别用来布置上料机200、清边机300和下料机600。此外，搬运机构400架设于第一型材梁130上，集尘跟随机构500设置于搬运机构上方的外罩铝型材横梁上(图中未示出)。在本实施例中，机架立柱120可选用方钢或者铝型材，设计时机架立柱120可沿Y方向微调，以确保搬运机构400的两个搬运直线驱动模组410平行。底座下方着力点位置有脚杯150，方便设备整体调整水平。

参阅图3-6，上料机200包括：铝型材机架210、设置于型材机架上的传送组件220、设置在传送组件下方的顶升机构230，以及设置在顶升机构上的规整机构240。

传送组件220主要作用是对进入设备的电池片进行运输传送，主要包括驱动单元221、传动单元222和传送单元223。驱动单元221包括上料电机2211、减速机2212以及设置在减速机输出轴上的第一传动轮2213；传动单元222主要由传动轴2221和设置在传动轴上的若干第二传动轮2222组成；其中传动轴与流片方向平行，且驱动单元221设置于传动单元中间位置；传送单元223由与流片方向垂直设置的传送轴2231、设置在传送轴2231端部的第三传动轮2233、设置在传送轴2231上的若干个传送轮2232以及支撑传送轴2231的若干轴承2234组成。驱动单元221与传动单元222可通过同步带、皮带、链条或者磁力轮连接，此时传动轮可以是同步带轮、皮带轮、链轮或者磁力轮；传动单元222与传送单元223也可通过齿轮、磁力轮连接，此时传动轮对应为齿轮或磁力轮。传送轴2231长度可根据电池片尺寸确定，且传送单元的设置数量、间距，以及传送单元上传送轮个数可以根据传送距离、传送平稳性等确定。考虑到设备使用环境等因素，本实施例上料机驱动单元221与传动单元222通过齿轮进行动力传递，传送单元与传动单元通过磁力轮进行动力传递。

顶升机构230包括对中支撑组件231、设置在对中支撑组件上的顶升单元232和驱动对中支撑组件和顶升单元的顶升驱动模组233。顶升机构230设置于传送组件220下方，且固定在机架底座上。驱动模组233驱动整个机构沿Z方向运动，实现电池片沿Z方向的传输；顶升单元232均布在对中支撑组件231的安装板2311上，主要包括顶升立柱2321和位于顶升立柱顶部的缓冲片2322。缓冲片2322作用主要是避免顶升过程中顶升单元和薄膜太阳能电池片的硬接触，防止电池片受到损伤。顶升单元232在Z方向上的安装高度可调，确保所有顶升单元232端部都可调至同一平面，避免电池片顶升过程中受力不均。此外顶升单元232配置数量和分布由电池片尺寸确定。

顶升驱动模组233在Z方向上从下到上依次标定有三个位置，即上料避让位、规整位和出料位。在上料避让位时，顶升单元232上端部刚好在传输平面以下位置，可以保证电池片无障碍传送；规整位在上料避让位上方，此时电池片抬升高度高于传输平面、但低于搬运机构。在规整机构作用下，电池片进行简单的位置校正。避免电池片因位置偏斜碰到搬运机构。出料位处在最高位，此时电池片高度正好与搬运机构夹爪闭合时高度平齐，且夹爪闭合时正好能夹住电池片边缘，且不会使电池片产生明显变形。

在本发明实施例中，规整机构240包括第一规整组件241和第二规整组件242。第一规整组件241沿着流片方向对电池片位置进行规整，主要包括固定规整单元2411和运动规整单元2412。固定规整单元2411固定在安装板2311上；运动规整单元2412通过下端的运动单元与顶升机构连接。在运动单元驱动下，运动规整单元2412可以沿X向往复运动，配合起位置限定作用的固定规整单元2411，实现对电池片流片方向的规整。所述的运动单元可以是气缸或者是电缸。在其他实施例中，第一规整组件还可以采用两组运动规整单元2412的方式，分别设置在顶升机构左右两侧。第二规整组件242沿着与流片方向垂直的方向对电池片位置进行规整。同样地，第二规整组件可采用与第一规整机构相同结构。更优的，可以采用电机加同步带驱动两侧的规整单元的方式。其结构包括驱动组件2421和设置在顶升机构230前后两侧且通过同步带与驱动组件连接的规整单元2422。驱动组件2421包括电机、设置于电机输出轴上的主动同步带轮、同步带以及其轴与主动轮轴平行安装的从动同步带轮。规整单元2422通过下端的直线导轨与顶升机构230连接，规整单元2422可在直线导轨长度范围内顺畅滑动。第二规整机构通过电机驱动同步带，带动连接在同步带两侧的规整单元相向运动，进而实现沿与流片方向垂直的方向对电池片位置进行规整。其优点是控制精度高，定位更加准确，且规整范围较大，可完全兼容不同尺寸电池片。

在铝型材机架210沿着X负方向的一侧设置有固定挡停单元211，主要目的是限制电池片在上料机上的位置，方便后续规整定位。

在上料机构的入料端，还设置有传感器212，用以感知电池片位置，传感器类型可选光电传感器或者机械接触式传感器，优选地，此处选择光电传感器。

参阅图7-8，搬运机构400包括两条沿X向平行安装在机架100的搬运直线驱动模组410，架设在直线驱动机构上的取料模组420。其中两条搬运直线驱动模组410动力输入端用同步传动轴411连接，搬运电机412通过同步传动轴411与两条搬运直线驱动模组410进行动力传递。这里直线驱动单元还可以采用电缸模组或直线电机形式。搬运直线驱动模组410行程范围覆盖设备的三个工位，可将电池片运送至上料位、加工位和下料位。取料模组420主要包括搬运框架421和安装在搬运框架内的若干夹爪组件422，取料模组两端分别与平行直线驱动机构410的动子连接。夹爪组件422通过安装板与搬运框架421连接，夹爪组件422可以180度开合；夹爪组件的夹爪上设置有缓冲片，目的是防止气爪夹取电池片时伤到电池片和电池片上薄膜镀层。

根据产品加工流程，搬运机构标定三个工位，即取料位、加工位和下料位。上料时，搬运机构400预先到达取料位且夹爪组件422张开，然后电池片在顶升机构230传送下到达出料位，也即搬运机构取料位。此时电池片正好在搬运机构框架421中间，然后夹爪组件422闭合夹取电池片边缘。夹爪单元的数量根据电池片尺寸确定，避免设置过少导致电池片支撑不良发生变形。

搬运机构随后将电池片搬运至加工位进行清边作业。作业过程中，夹爪组件422可根据激光加工作用点实时位置，按照预先设置的控制节点依次张开和闭合夹爪，从而避免夹爪阻挡激光而造成清边残留。清边完成后电池片将被搬运机构400运送至下料位，在下料机600配合下完成出料。电池片在整个加工流程中由搬运机构一次夹取完成，中间不需要转运和重复机械对位，最大限度缩短电池片在设备内部传输路径，从而减少清边工序中薄膜太阳能电池受到损伤。

参阅图9-10，清边机构300设置于设备加工区，包括基座平台310、安装于基座平台310上的可沿着X轴和Y轴向驱动的清边直线驱动模组320、设置在直线驱动模组320上的激光加工组件330、以及设置在基座四角镂空处的影像单元340。清边直线驱动模组320包括X轴和Y轴，其中X轴与入料方向平行，Y轴与入料方向垂直。X轴层叠架设在Y轴之上，激光加工组件设置于X轴上。清边直线驱动模组320可采用伺服丝杆模组或者直线电机模组，优选地，本实施例选用直线电机模组驱动。

清边直线驱动模组320负载激光加工组件330可在基座尺寸范围内运动，确保激光加工模组运动范围可完全覆盖待加工太阳能电池幅面。清边直线驱动模组320采用这种垂直双轴结构，不仅可以沿电池片边缘进行清边加工，还可以在电池片幅面范围内进行任意路径和任意宽度的涂层清理加工，控制更加灵活。

激光加工组件330包括激光器331、设置在光箱中的微动模组底座332，以及设置于微动模组底座上的第一反射镜333、扫描振镜334和聚焦镜335。在聚焦镜335正前方设置有第二反射镜336。在本发明实施例中，激光器331的功率选用范围为200-1500W，其发出的激光经第一反射镜333后依次进入扫描振镜334和聚焦镜335，光束经聚焦镜335聚焦后再经第二反射镜336反射，沿垂直于水平方向射出。通过控制微动模组底座332运动，调节聚焦镜335与第二反射镜336之间距离，进而可调节激光加工焦点相对于电池片的位置。

为防止光箱内光学器件污染，保持现光箱密封性，在激光加工组件出光口处设置有高透窗口片337。此外出光口旁边设置有吹气装置338，吹气装置出风口呈线形，高速气流从出风口喷出，形成阻挡灰尘沉积在高透窗口片上的保护屏障。

在基座平台镂空处安装有四个影像单元340。影像单元340安装位置固定，影像镜头中心连线形成的矩形正好与电池片尺寸相等。使得电池片到达加工位时电池片四角正好处在视野范围中心位置。影像单元的调节基座可以对影像单元的相对位置进行微调。在执行清边加工动作之前，先由影像单元340对电池片四个角进行抓靶对位，获取电池片在加工系统绝对坐标系中的坐标位置，然后系统根据获取到的电池片的精确位置进行匹配计算，控制激光加工作用点在电池片的相对位置，进而实现高精度加工。

进一步，在电池片各边角附近设置有背光源，便于电池片在相机中精准成像，顺利实现抓靶定位。

进一步，可在影像单元的镜头端部设置风刀组件，可在镜头上方一定距离提供高速气流屏障，避免灰尘沉积相机镜头而影响成像质量。

参阅图11，集尘跟随机构500主要用于跟随收集清边过程中产生的烟尘，其运动由集尘直线模组510驱动，其中Y向模组由两条平行设置的直线模组构成，其方向与进料方向垂直；X轴架设在Y轴的两直线模组之上且和Y轴垂直。集尘直线模组510行程范围视电池片尺寸确定，保证能完全覆盖电池片幅面，进而实现集尘口对激光清边加工全路径的跟随。集尘组件520一端通过管路与集尘设备连接，另一端设计成喇叭口型，喇叭口内部涂镀激光吸收层。喇叭口型在加工跟随过程中不但对产生的烟尘起到聚集作用，其内壁涂层还能遮挡并吸收激光，防止激光穿透电池片后向设备内部传播。

进一步，集尘跟随机构500架设在搬运机构400上方的设备罩壳的铝型材上(图中未示出)。

进一步，为了进一步使集尘组件520靠近激光加工作用点以提升集尘效果，在集尘组件520与X轴连接处增加可使集尘杆在Z轴方向运动的集尘驱动模组530，该驱动模组可以是气缸或电缸，优选地，本实施例采用气缸。

清边作业时，系统控制集尘过滤设备启动，集尘直线模组510带动集尘组件在电池片上方按照事先设置好的路径和速度进行运动跟随，及时抽取清边过程中产生的有害烟尘。

为避免重复设计，下料机构600和上料机构200整体结构一致，主要区别是下料机构600取消了规整机构。下料机构600的顶升机构主要标定有两个位置，即接料位和出料位，其中接料位为顶升机构伸出的位置，相应的出料为顶升机构缩回到顶升单元低于传送平面的位置。在清边加工完毕，搬运机构将电池片搬运至机台下料区，下料机构的顶升机构伸出到接料位，此时顶升单元上端部正好接触到电池片下表面。随后搬运夹爪松开，电池片被顶升机构支撑。随后顶升机构收缩到出料位，电池片被运送道的下料机的传送平面上。在传送组件的传输下，电池片下料完成。

为避免搬运夹爪放料后电池片与顶升单元发生碰撞产生异响，顶升单元端部可设置缓冲垫片。垫片材质可选用材质偏软的材料，如硅胶、聚氨酯等。

进一步，下料机构传输线上还设置由传感器，传感器可以是机械接触时或者光电传感器，优选地，本实施例中采用光电传感器。

下面对高精度全自动清边设备完整加工流程做进一步阐述：太阳能电池进入上料机构，首先被上料机构上的传感器感知，传送机构启动，电池片在传送轮作用下向前输送。随后电池片被挡停单元挡停，传送机构停止工作。上料升降机构将电池片顶起到上料规整位，X/Y向规整机构对电池片姿态进行规整。然后顶升机构继续将电池片传输到出料位。此时搬运机构已在在机台上料位等待。搬运机构上张开的夹爪闭合夹起电池片边缘。随后规整机构回到待规整位，随顶升机构回到上料等待位，同时搬运机构将电池片输送到机台清边加工位。

在清边加工位，影像系统对电池片四个角进行抓靶定位，获取电池片在加工坐标系中的绝对坐标值。然后系统根据提前导入的清边工路径和清边宽度依次对太阳能电池四边进行精密清边加工。与此同时集尘跟随系统驱动Z轴到达吸尘位，并实时跟随在激光加工作用点上方进行集尘作业。加工完毕后电池片在搬运机构运送下达到机台下料位，下料顶升机构上升至接料位，顶升单元托举电池片下表面。随后搬运夹爪松开，电池片在跟随顶升机构回到出料位，并在传送轮输送下完成下料。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指咧所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接：可以是机械连接，也可以是电连接：可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通.对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.薄膜太阳能电池高速高精度清边设备，其特征在于，包括机架(100)、上料机(200)、清边机(300)、搬运机构(400)和下料机(600)；所述机架(100)包括底座(110)、设置在底座(110)上起支撑作用的若干个机架立柱(120)、以及沿着X方向和沿着Y方向设置且连接机架立柱(120)的第一型材梁(130)和第二型材梁(140)，所述底座(110)、机架立柱(120)、第一型材梁(130)和第二型材梁(140)之间形成的空间区域沿着X轴的负方向依次被分为三个区，即上料位、加工区和下料区，分别用来布置上料机(200)、清边机(300)和下料机(600)，所述搬运机构(400)架设于沿着X方向设置的第一型材梁(130)上。

2.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池高速高精度清边设备，其特征在于，所述上料机(200)包括铝型材机架(210)、设置于铝型材机架(210)上的传送组件(220)、设置在传送组件(220)的下方且固定在底座(110)上的顶升机构(230)、以及设置在顶升机构(230)上的规整机构(240)。

3.如权利要求2所述的薄膜太阳能电池高速高精度清边设备，其特征在于，所述传送组件(220)包括驱动单元(221)、传动单元(222)和传送单元(223)，所述驱动单元(221)通过传动单元(222)与传送单元(223)进行动力传递；所述驱动单元(221)设置在铝型材机架(210)沿着Y正方向一侧的中间位置，所述传动单元(222)沿着X方向设置且驱动单元(221)位于传动单元(222)的中间位置，所述铝型材机架(210)上沿着X方向均匀的设置有若干个传送单元(223)，且所述传送单元(223)沿着Y方向设置；所述驱动单元(221)包括上料电机(2211)、减速机(2212)以及设置在减速机输出轴上的第一传动轮(2213)；所述传动单元(222)由传动轴(2221)和设置在传动轴(2221)上的若干第二传动轮(2222)组成，其中所述传动轴(2221)与流片方向平行；所述传送单元(223)由与流片方向垂直设置的传送轴(2231)、设置在传送轴(2231)端部的第三传动轮(2233)、设置在传送轴(2231)上的若干个传送轮(2232)以及支撑传送轴(2231)的若干轴承(2234)组成。

4.如权利要求2所述的薄膜太阳能电池高速高精度清边设备，其特征在于，所述顶升机构(230)包括对中支撑组件(231)、设置在对中支撑组件(231)上的顶升单元(232)、驱动对中支撑组件(231)和顶升单元(232)沿Z轴方向运动的顶升驱动模组(233)，所述顶升单元(232)均布在对中支撑组件(231)的安装板(2311)上，所述顶升单元(232)包括顶升立柱(2321)和位于顶升立柱(2321)顶部的缓冲片(2322)。

5.如权利要求2所述的薄膜太阳能电池高速高精度清边设备，其特征在于，所述规整机构(240)包括第一规整组件(241)和第二规整组件(242)；所述第一规整组件(241)沿着流片方向对电池片位置进行规整，所述第一规整组件(241)包括固定规整单元(2411)和运动规整单元(2412)，所述固定规整单元(2411)固定在安装板(2311)上，所述运动规整单元(2412)通过下端的运动单元与顶升机构(230)连接，在运动单元驱动下，所述运动规整单元(2412)可以沿X方向往复运动，配合起位置限定作用的固定规整单元(2411)实现对电池片流片方向的规整；所述第二规整组件包括规整驱动组件(2421)和设置在顶升机构(230)沿着X方向的两侧且通过同步带与规整驱动组件(2421)连接的规整单元(2422)，所述规整单元(2422)通过下端的直线导轨与顶升机构(230)连接，所述规整单元(2422)可在直线导轨上沿着Y方向自由移动。

6.如权利要求2所述的薄膜太阳能电池高速高精度清边设备，其特征在于，所述铝型材机架(210)沿着X负方向的一侧设置有固定挡停单元(211)，所述铝型材机架(210)上沿着X正方向的一侧还设置有传感器(212)。

7.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池高速高精度清边设备，其特征在于，所述搬运机构(400)包括两个沿着X方向设置的搬运直线驱动模组(410)，以及架设在所述搬运直线驱动模组(410)上的取料模组(420)，两个所述搬运直线驱动模组(410)的动力输入端与同步传动轴(411)相连接，搬运电机(412)通过所述同步传动轴(411)与两个所述搬运直线驱动模组(410)进行动力传递，所述取料模组(420)包括搬运框架(421)和安装在搬运框架(421)内的若干个夹爪组件(422)，所述取料模组(420)沿着X方向的两侧分别与搬运直线驱动模组(410)的动子相连接。

8.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池高速高精度清边设备，其特征在于，所述清边机(300)包括基座平台(310)、安装于基座平台(310)上的可沿着X轴和Y轴向驱动的清边直线驱动模组(320)、设置在清边直线驱动模组(320)上的激光加工组件(330)、以及设置在基座平台四角镂空位置的影像单元(340)；所述激光加工组件(330)包括激光器(331)、设置在光箱中的微动模组底座(332)，以及设置于微动模组底座(332)上的第一反射镜(333)、扫描振镜(334)和聚焦镜(335)，在所述聚焦镜(335)沿着Y轴正方向的一侧设置有第二反射镜(336)，所述激光器(331)发出的激光经第一反射镜(333)后依次进入扫描振镜(334)和聚焦镜(335)，光束经聚焦镜(335)聚焦后再经第二反射镜(336)反射，沿垂直于水平方向射出。

9.如权利要求8所述的薄膜太阳能电池高速高精度清边设备，其特征在于，所述激光加工组件(330)的光箱的出光口处设置有高透窗口片(337)，所述高透窗口片(337)的一侧设置有吹气装置(338)。

10.如权利要求1所述的薄膜太阳能电池高速高精度清边设备，其特征在于，还包括集尘跟随机构(500)，所述集尘跟随机构(500)设置于搬运机构(400)上方的设备罩壳的铝型材上，所述集尘跟随机构(500)包括可沿着X轴和Y轴向驱动的集尘直线模组(510)，所述集尘直线模组(510)上的驱动端与可沿着Z轴向驱动的集尘驱动模组(530)相连接，所述集尘驱动模组(530)上的驱动端与集尘组件(520)相连接。

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