发明内容
本发明的目的在于提供一种狭缝涂布设备及涂布方法,解决了现有技术中不同溶液进行涂布作业时需要更换不同的模头或者对模头进行清洗,导致整体涂布作业的效率较低的问题。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种狭缝涂布设备,其包括:机架、涂布头、旋转驱动组件以及多个注射设备。涂布头转动连接在所述机架上,所述涂布头上设有多个用于对基材进行涂布作业且可调节间距的涂布狭缝;多个注射设备与多个所述涂布狭缝一一对应,所述注射设备用于向对应的所述涂布狭缝中注射涂布作业用的溶液。旋转驱动组件设置在所述机架上并与所述涂布头连接,以驱动多个所述涂布狭缝依次与所述基材相对应。
可选地,所述涂布头包括:主体,转动连接在所述机架上;多个主模头,固定设置在所述主体上并沿所述主体的周向间隔分布,每个所述主模头均对应设置一个分模头以形成所述涂布狭缝;以及调节件,设置在所述主模头上并与所述分模头连接以用于调节所述涂布狭缝的间距。
可选地,所述调节件包括:调节垫片,设置在所述主模头上并与所述分模头的侧面抵接以限制所述主模头与所述分模头之间的间距;以及多个调节螺栓,穿过所述分模头和所述调节垫片,并与所述主模头螺纹连接。
可选地,所述狭缝涂布设备还包括:检测模块,与所述注射设备以及所述旋转驱动组件分别通讯连接,所述检测模块用于检测所述注射设备及所述旋转驱动组件的运行状态;以及控制器,与所述检测模块、所述旋转驱动组件及所述注射设备通讯连接,以根据所述检测模块的检测结果调整所述旋转驱动组件及所述注射设备的运行状态。
可选地,所述检测模块包括:第一传感器,与所述注射设备及所述控制器分别通讯连接,所述第一传感器用于检测所述注射设备的运行状态和运行时间;以及第二传感器,与所述旋转驱动组件及所述控制器分别通讯连接,所述第二传感器用于检测所述旋转驱动组件的旋转角度。
可选地,所述旋转驱动组件包括:旋转轴,转动连接在所述机架上,所述涂布头固定设置在所述旋转轴上;以及驱动件,设置在所述机架上并与所述旋转轴向连接以驱动所述旋转轴转动。
可选地,所述注射设备包括:接头,设置在所述涂布头上并与所述涂布狭缝连通;输送管,与所述接头连通;以及注射泵,与所述输送管相连通。
可选地,所述狭缝涂布设备包括:基板,位于所述涂布狭缝下方并用于承托所述基材;以及动力件,与所述基板相连接以驱动所述基板带动所述基材相对于所述涂布狭缝移动。
本发明提供一种涂布方法,应用于上述任一项所述狭缝涂布设备,所述涂布方法包括:将所述基材与所述涂布狭缝相对应,利用所述注射设备向所述涂布狭缝内注射溶液,并使得所述基材与所述涂布狭缝相对运动以将从所述涂布狭缝内流出的溶液附着于基材表面而完成一次涂布作业;当一次涂布作业完成后,控制所述旋转驱动组件驱动所述涂布头旋转,将另一个所述涂布狭缝与所述基材对应,并重复上述步骤进行下一次涂布作业,以实现对所述基材的多次涂布作业。
可选地,在利用所述注射设备向所述涂布狭缝内注射溶液时,所述涂布方法还包括:将所述注射设备的运行时间和运行状态信息与预设信息做对比,根据对比结果调节所述注射设备以控制涂布作业的质量。
本发明的有益效果:
1、通过在涂布头上设置多个涂布狭缝,每个涂布狭缝均对应一个注射设备,在对基材进行涂布前,预先对多个涂布狭缝进行调试,完成调试后将基材与第一个涂布作业用的涂布狭缝对应,利用对应的注射设备向涂布狭缝进行溶液的注射,并使得基材相对于该涂布狭缝移动,使得从涂布狭缝内流出的溶液均匀落在基材表面,完成对基材的表面覆膜。完成一次覆膜后,通过旋转驱动组件驱动涂布头转动,以使得第二个涂布狭缝与基材相对应,重复上述步骤以进行第二次涂布作业。以此通过旋转驱动组件旋转涂布头,依次将多个涂布狭缝与基材相对应,使得基材快速完成多种溶液的涂布作业,避免了模头更换或清洗而带来的繁琐步骤,而且涂布作业前能够一次性对多个涂布狭缝进行预调节,从而有效节约了涂布花费的时间,提高了涂布效率。
2、通过该方法进行涂布作业时,在进行不同溶液的涂布时,只需要利用旋转驱动组件带动涂布头转动,即可将不同的涂布狭缝与基材相对应,以便于基材快速完成多次不同溶液的涂布作业,避免了模头更换或清洗带来的繁琐步骤,有效节约了涂布花费的时间,提高了涂布效率。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中,术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,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”仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。
本发明提供一种狭缝涂布设备及涂布方法,主要用于对基材进行狭缝涂布作业,而基材的涂布作业往往需要用不同种类的溶液,比如钙钛矿太阳能电池板的涂布过程就分为导电层、窗口界面层、钙钛矿活性层、顶部界面层以及顶部电极,前四层就需要利用狭缝涂布作业的方式进行涂膜,最后一层则会通过真空电镀金属形成电极。因此在涂布过程需要切换四种不同的溶液分别进行涂膜,每种溶液需要单独一个涂布头进行涂膜作业。本发明提供的狭缝涂布设备在对多种溶液进行分别涂膜时,不再需要进行模头的拆装更换或清洗,还能够节约调试花费的时间,从而能够有效节约涂布花费的时间,提高涂布效率。
图1所示为本发明一些实施例中狭缝涂布设备的结构示意图。图2所示为本发明一些实施例中狭缝涂布设备的爆炸结构示意图。参照图1和图2所示。该狭缝涂布设备包括:机架100、涂布头200、旋转驱动组件300以及多个注射设备。涂布头200转动连接在机架100上,涂布头200上设有多个用于对基材进行涂布作业且可调节间距的涂布狭缝201;多个注射设备与多个涂布狭缝201一一对应,注射设备用于向对应的涂布狭缝201中注射涂布作业用的溶液。旋转驱动组件300设置在机架100上并与涂布头200连接,以驱动多个涂布狭缝201依次与基材相对应。
具体地,机架100包括两个支座110,涂布头200位于两个支座110之间并通过转轴与支座110转动连接。支座110整体可以呈上窄下宽的结构,以使得其重心降低,其底壁可以通过螺栓等紧固件固定在地面上或者其他设备上。应当理解的是,机架100也可以采用其他结构构成,比如U形架等,本发明不对其具体构成做限定。
涂布头200呈长条形,涂布狭缝201沿涂布头200的长度方向延伸,且涂布狭缝201可以设置四个并间隔90度分布。注射设备也可以对应设置四个,每种注射设备用于注射一种溶液。旋转驱动组件300可以采用电机作为动力件,并设置齿轮减速箱等传动结构,以驱动涂布头200旋转。基材可以放置在涂布头的下方,并通过专门的直线驱动机构驱动其直线移动,使得基材能够相对于涂布狭缝201移动,以承接从涂布狭缝201内流出的溶液。
在对基材进行涂布作业时,预先对各个涂布狭缝201进行调试,在调试完成后,就可以将基材与一个涂布狭缝201相对应,利用对应的注射设备,向涂布狭缝201内进行溶液的注射,并驱动基材移动,使得基材相对于涂布狭缝相对移动,当溶液从涂布狭缝内流出时就会附着于基材的表面,完成一次涂布。再通过旋转驱动组件300驱动涂布头200转动,以使得第二个涂布狭缝201与基材相对应,重复上述步骤以进行下一次涂布作业。
以此通过旋转驱动组件300旋转涂布头200,依次将多个涂布狭缝201与基材相对应,使得基材快速完成多种溶液的涂布作业,避免了模头更换而带来的繁琐步骤,而且涂布作业前能够一次性对多个涂布狭缝201进行预调试,从而有效节约了涂布花费的时间,提高了涂布效率。也避免了对模头进行清洗,因为清洗需要利用对应溶液对模头进行冲洗,从而有效节约了溶液。
本发明一些实施例中,涂布头200包括:主体210、多个主模头220、多个分模头230以及调节件。主体210转动连接在机架100上。多个主模头220固定设置在主体210上并沿主体210的周向间隔分布,每个主模头220均对应设置一个分模头230以形成涂布狭缝,调节件设置在主模头220上并与分模头230连接以用于调节所述涂布狭缝201的间距。
具体地,主体210呈长条形并沿水平方向延伸,主模头220和分模头230均呈立方体结构,二者的侧面相对应,以形成上述的涂布狭缝201。主模头220与主体210可以一体注塑成型,分模头230则与对应的主模头220滑动连接,其底壁可以与相邻主模头220的背面滑动贴合。在本实施例中,主模头220设置四个,四个主模头220与主体210形成“十”字形结构。
图3所示为本发明一些实施例中狭缝涂布设备中涂布头的结构示意图。参照图3所示,主模头220内可以设置溶液腔221,注射设备与溶液腔221连通以将溶液注入其中,主模头220的侧面上具有分别与溶液腔221和涂布狭缝201连通的溶液口。
在基材与涂布狭缝201对应后,就可以利用注射设备将溶液注入溶液腔221内,当溶液在溶液腔221内挤压成型并形成稳定的压力后,就会通过溶液口流入涂布狭缝201内,并通过涂布狭缝201流出以均匀涂覆于基材的表面上,从而完成对基材的涂膜。
参照图3所示,在本发明一些实施例中,调节件包括:调节垫片250和多个调节螺栓240。调节垫片250设置在主模头220上并与分模头230的侧面抵接以限制主模头220与分模头230之间的间距。多个调节螺栓240,穿过分模头230和调节垫片250,并与主模头220螺纹连接。具体地,每个分模头230上可以设置五个供调节螺栓240穿过的通孔,五个通孔沿分模头230的周向均匀间隔分布,主模头220的表面上设有螺纹孔以与对应的调节螺栓240螺纹连接。应当理解的是,分模头230与主模头220之间的间距还可以通过其他结构来进行调节,比如在主模头220上转动连接一个丝杠,丝杠穿过分模头230并与分模头230螺纹连接,丝杠设置两个并通过一个驱动机构驱动二者转动。具体调节分模头230与主模头220之间间距的结构可以根据实际的应用场景和使用需求来设计,本发明不做限定。
调节垫片250可以包括多种厚度不同的种类,根据需要调节涂布狭缝201的间距大小,选择不同厚度的调节垫片250贴合在主模头220的侧面上,调节螺栓240穿过调节垫片250以将调节垫片250固定在主模头220上。具体调节垫片250的厚度和数量均可以根据实际的涂布作业要求来设计,本申请不做限定。
在调整涂布狭缝201的间距大小时,将调节螺栓240取下,分离主模头220和分模头230,并根据需要调节的涂布狭缝201的大小,选择相应厚度的调节垫片250贴合在主模头220上,再将调节螺栓240依次穿过分模头230和调节垫片250而与主模头220螺纹连接,使得分模头230与调节垫片250抵紧,调节垫片250的厚度即为涂布狭缝201的间距,以此通过更换不同的调节垫片250来对应调整涂布狭缝201的间距。而且在调节过程中,可以根据涂膜要求对多个涂布狭缝201依次进行调节,则在进行涂布作业时就不再需要调节,能够有效节约涂布作业花费的时间。
参照图2所示,在本发明一些实施例中,旋转驱动组件300包括:旋转轴310和驱动件320。旋转轴310转动连接在机架100上,涂布头200固定设置在旋转轴310上。驱动件320设置在机架100上并与旋转轴310相连接以驱动旋转轴310转动。
具体地,主体210上贯穿设有供旋转轴310穿过的通孔,主体210与旋转轴310可以通过焊接、粘接、过盈配合等方式固定。旋转轴310穿过两个支座110的上部,支座110的上部设有与旋转轴310连接的轴承,旋转轴310的一端穿过对应的轴承而与驱动件320连接。
驱动件320可以为电机,电机的电机轴通过轴套330与旋转轴310连接,轴套330上可以穿设两个插杆,以分别将电机的电机轴和旋转轴310与轴套330固定连接。电机可以采用伺服电机,也可以采用其他电机。应当理解的是,电机与旋转轴310之间还可以通过皮带或者链条等结构连接,具体可以根据旋转轴310需要满足的转速以及电机所能提供的转速来设计,本发明不做限定。
在完成一种溶液的涂布而进行另一种溶液的涂布时,就可以启动驱动件320以带动旋转轴310转动,旋转轴310就能够带动涂布头200转动,以使得注射对应溶液的涂布狭缝201与基材对应。
参照图2所示,在本发明一些实施例中,注射设备包括:接头400、输送管以及注射泵。接头400设置在涂布头200上并与涂布狭缝201连通。输送管与接头400连通。注射泵与输送管相连通。
具体地,接头400固定在主模头220的侧面上并与溶液腔221相连通,接头400可以为圆柱形的管状结构,其两端开口。输送管插设在接头400远离溶液腔221的一端,输送管远离接头400的一端与注射泵的出液口连通。应当理解的是,输送管也可以为钢管等硬质管,也可以为塑料软管等,能够连通注射泵与接头400即可。
在涂布头200转动时,可以暂时将输送管与接头400分离,待涂布狭缝201与基材对应后,再将输送管与接头400连通,注射泵通过输送管和接头400向溶液腔221内注入相应的溶液,以进行涂膜作业。
在本发明一些实施例中,狭缝涂布设备包括基板和动力件。基板位于涂布狭缝201下方并用于承托基材。动力件与基板相连接以驱动基板带动基材移动。
具体地,基材可以固定在基板上,基板的厚度和横截面积均大于基材,以方便基材的固定。在涂布头200的下方可以设置专门安装一个承托台,基板滑动连接在该承托台上,动力件设置在承托台内。动力件可以采用直线电机,直线电机与基板之间可以设置相应的减速传动机构,以根据覆膜作业要求调整基材移动速度。
在对基材进行涂膜时,就可以利用动力件驱动基板移动,基板可以带动基板相对于涂布狭缝201匀速移动,使得溶液能够均匀涂覆在基材的表面,以完成涂膜工作。
在本发明一些实施例中,狭缝涂布设备还包括:检测模块和控制器。检测模块与注射设备以及旋转驱动组件300分别通讯连接,检测模块用于检测注射设备及旋转驱动组件300的运行状态。控制器与检测模块、旋转驱动组件300及注射设备通讯连接,以根据检测模块的检测结果调整旋转驱动组件300及注射设备的运行状态。
具体地,检测模块可以采用多种传感器,比如计时传感器、功率传感器以及角度传感器等,检测模块能够对注射设备、旋转驱动组件300的电机以及动力件中的电机等进行实时检测,并将检测结果实时传递至控制器内。
控制器则可以为PLC模块,内部设有相应的控制程序。在接收到对应的检测结果后,利用控制程序对检测结果进行处理并产生相应的控制信号,控制信号传递给注射泵和电机等结构,从而对应控制溶液的注射速率、基材的移动速度以及涂布头200的旋转角度等,以控制基材的涂布质量。
控制器上还可以设置触摸显示屏,显示屏上可以实时显示各种检测结果,以便于操作人员能够实时了解涂布状态。
在本发明一些实施例中,检测模块包括第一传感器和第二传感器。第一传感器与注射设备及控制器分别通讯连接,第一传感器用于检测注射设备的运行状态和运行时间。第二传感器与旋转驱动组件300及控制器分别通讯连接,第二传感器用于检测旋转驱动组件300的旋转角度。
具体地,第一传感器可以包括计时传感器和功率传感器。计时传感器用于检测注射泵的工作时间,功率传感器则用于检测注射泵的功率。操作人员可以通过触摸显示屏向控制器输入预设时间和预设功率,当控制器获取到第一传感器检测到的工作时间和功率后,就分别与预设时间和预设功率进行对比,以计算出溶液的流量和速率,并对应产生控制信号以调节注射泵的运行,从而控制涂布的质量。
第二传感器则为角度传感器,其可以检测旋转驱动组件300驱动涂布头200旋转的角度,以便于自动判断涂布狭缝201是否与基材对应。还可以设置第三传感器用于与动力件通讯连接,以检测动力件的运行速度和时间,以便于判断基材的位置和速率。
通过第一传感器和第二传感器的设置,能够在涂布过程中实时检测注射泵和旋转驱动组件300的运行时间和状态,再配合控制器内的程序,对检测结果进行实时处理和分析,从而在涂布作业过程中,只需要操作人员预先调试好涂布狭缝201后,整个涂布作业就能够自动进行,以提高涂布作业的自动化程度,从而提高涂布效率。
本发明还提供一种涂布方法,其应用于上述任一项所述狭缝涂布设备。
图4所示为本发明一些实施例中涂布方法的流程示意图。参照图4所示,该涂布方法包括:
步骤S100:将基材与涂布狭缝201相对应,利用注射设备向涂布狭缝201内注射溶液,并使得基材与涂布狭缝201相对运动以将从涂布狭缝201内流出的溶液附着于基材表面而完成一次涂布作业。
在对基材进行涂布前,先将多个涂布狭缝201通过注射对应溶液进行调试,完成调试后,即可将第一次涂布作业用的涂布狭缝201与基材相对应,控制器则控制注射设备运行,注射设备即可向涂布狭缝201内注射对应的溶液,此时基材已经固定在基板上,通过控制器即可控制动力件运行,以驱动基材移动,基材带动基材相对于涂布狭缝201匀速移动,进入涂布狭缝201内的溶液就会均匀流出而落在基材表面形成薄膜,以进行第一次涂布作业。
步骤S200:当一次涂布作业完成后,控制旋转驱动组件300驱动涂布头200旋转,将另一个涂布狭缝201与基材对应,并重复上述步骤进行下一次涂布作业,以实现对基材的多次涂布作业。
涂布作业的完成标准,可以通过对时间的计量和注射设备功率的统计来自动判断。具体地讲,通过检测模块可以检测注射设备的运行时间和功率,当控制器判断运行时间和功率均符合要求后,就可以确定涂布作业完成。此时控制器就可以控制动力件带动基板复位,从而将基板从复位以准备下一次涂布作业。根据在控制器内提前设定好的程序,控制器就能够控制旋转驱动组件300运行,从而驱动涂布头200旋转,并实时检测涂布头200的旋转角度,以使得下一次涂布作业用的涂布狭缝201与基材对应。
通过上述步骤S100和步骤S200,即可对基材进行多次涂布作业,而且在使用不同溶液进行涂膜时,不需要再进行主模头220的更换或清洗,有效简化了操作步骤,提高了涂布效率。同时还可以在涂布作业前一并对多个涂布狭缝201进行调试,有效节约了调试花费的时间,进一步提高涂布效率。
在本发明一些实施例中,在利用注射设备向涂布狭缝201内注射溶液时,该涂布方法还包括:将注射设备的运行时间和运行状态信息与预设信息做对比,根据对比结果调节注射设备以控制涂布作业的质量。
预设信息是指用户通过触摸显示屏手动输入的标准信息,该信息会根据基材的材质、形状以及涂布所用溶液的性质等产生。当注射设备开始运行后,根据运行时间和运行状态信息就可以确定溶液的流量和流速,从而判断溶液在涂布狭缝201内的状态,比如压力是否稳定等,也就能够判断溶液是否在基材表面产生薄膜。因此注射设备的运行时间和运行状态需要根据预设信息进行实时调整。
举例来讲,预设信息包括预设时间和预设功率,预设时间可以为时间段,当运行时间介于该时间段内,即可确定运行时间已经满足涂膜要求。预设功率则可以为标准值,当注射泵的运行功率满足该预设功率时,即可确定运行功率也满足涂膜要求,当两个条件都满足时,即可判断一次涂布作业完成。而应当理解的是,运行时间和运行状态可以形成关联条件,比如只有当运行功率满足预设功率后,才开始累计运行时间,当运行时间满足预设时间时,即可判断涂布作业完成。具体对比逻辑可以根据实际的应用场景来设计,本发明不做限定。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。