CN116974152A - 多自由度调平的物料输送装置及非接触式曝光设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多自由度调平的物料输送装置及非接触式曝光设备，属于光伏行业中电池镀铜的图形化领域，一种多自由度调平的物料输送装置，物料输送装置包括自下而上布置的X向驱动模组、顶升模组、平面内调整模组、调平模组和物料载台；物料载台用于承载和定位待曝光的产品，顶升模组、平面内调整模组、调平模组用于升降驱动、平面内调节和平面姿态调节，X向驱动模组用于装置在X向的整体驱动，实现物料沿X向的进给和复位。本申请的物料输送装置能够对多规格的物料实现精确调平和运输，保证了曝光设备的高效运行，便于在硅片镀铜图形化领域中的推广应用。

Description

多自由度调平的物料输送装置及非接触式曝光设备
技术领域
本发明属于光伏行业中电池镀铜的图形化领域，具体涉及一种多自由度调平的物料输送装置及非接触式曝光设备。
背景技术
目前光伏行业中，随着P型电池逼近效率极限，N型电池将逐渐展开对P型的替代。2022年来公布的扩产规划中明确为N型的占比56％，随着N型电池扩产落地，浆料端成本占比将抬升，同时有限的银矿产量无法支撑光伏用银需求的快速增长，推动行业持续进行低银化和去银化探索。
电镀铜作为去银化终级技术不只是“降本”技术，更是“提效”技术。HJT电池由于膜层原因采用低温工艺，只能采用低温银浆，而低温银浆为纯银和有机物的混合物，导电性能较差，因此耗用银浆较多；银包铜浆料今年底明年初有望迈入量产，但是仍然无法彻底解决银耗问题；而电镀铜工艺制备的纯铜电极电阻显著小于含有机杂质的低温银浆，高宽比更大，遮光更少，线宽有望降至20m以下，“去银化”的同时也可实现更高的转换效率。
图形化环节是电镀铜技术的核心突破点，可通过掩膜光刻或激光方式实现。掩膜光刻主要是在涂覆感光材料的基材表面，通过曝光显影刻蚀出电镀区域的凹槽。掩膜光刻的优点在于，一旦确定了图形方案，以及解决了曝光图形精度和曝光均匀性，掩膜光刻有很大的产能提升潜力，有助于降低电镀工艺的设备投资，也有利于电镀工艺在光伏业内的推广。
当前市场并没有针对光伏行业高分辨率及高产能的相关成熟曝光设备，因此，面向电镀铜等图形化工艺，需要设计一款可批量生产、低成本、便于后期维护的曝光设备。尤其对于曝光前的工序，物料的传输、调平及定位等，需要快速精确化。
因此，面向电镀铜等需要图形化工艺，需要设计一款能快速传输、物料能够精确姿态调整的传输装置。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多自由度调平的物料输送装置及非接触式曝光设备，其能解决上述问题。
一种多自由度调平的物料输送装置，物料输送装置包括自下而上布置的X向驱动模组、顶升模组、平面内调整模组、调平模组和物料载台；物料载台用于承载和定位待曝光的产品，顶升模组、平面内调整模组、调平模组用于升降驱动、平面内调节和平面姿态调节，X向驱动模组用于装置在X向的整体驱动，实现物料沿X向的进给和复位。
进一步的，所述X向驱动模组采用电缸驱动或直线电机驱动，在X向往复运动的供给行程上设定上料位、测厚位和加工位。
进一步的，所述顶升模组包括顶升驱动组件、顶升外架板和顶升内侧板；所述顶升驱动组件的竖直的设置在X向驱动模组的中部，所述顶升驱动组件的驱动端外侧通过顶升外架板与外部固定件连接支撑；所述顶升内侧板与顶升驱动组件的驱动输出端连接。
进一步的，所述平面内调整模组包括中心镂空的面内调整下底板、面内调整电机组和中心镂空的面内调整上底板；面内调整电机组的多个电机驱动单元设置在面内调整下底板和面内调整上底板之间，用于驱动面内调整上底板相对于下方的面内调整下底板在X-Y平面移动实现面内调节。
进一步的，所述调平模组设置在所述平面内调整模组的顶部，用于实现顶面的水平调平。
进一步的，物料载台可拆卸的安装至所述调平模组的顶部，用于承载不同规格的物料。
本发明还提供了一种非接触式曝光设备，设备包括安装于底架上的掩膜支撑模组、上料模组、曝光光学模组、定位相机模组和控制模组；所述掩膜支撑模组用于支撑和定位掩膜版并测量下方待加工产品的厚度；所述上料模组采用前述的物料输送装置，用于将物料相对于掩膜支撑模组的调平、传输、定位和调高；所述曝光光学模组用于向所述掩膜支撑模组提供曝光光源；一个定位相机模组安装于所述曝光光学模组上，用于对下方产品的定位；所述控制模组与上料模组、曝光光学模组和定位相机模组电讯连接，用于设备的控制。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：本申请的物料输送装置能够对多规格的物料实现精确调平和运输，保证了曝光设备的高效运行，便于在硅片镀铜图形化领域中的推广应用。
附图说明
图1为本发明物料输送装置的示意图；
图2为X向驱动模组的示意图；
图3为物料输送装置的部分结构示意图；
图4为平面内调整模组的示意图；
图5为非接触式曝光设备的示意图。
图中，
210、X向驱动模组；211、双侧导轨底座；212、X向导轨；213、滑块；214、传送底板；215、丝杆组件；216、联轴器；217、X向驱动电机；
220、顶升模组；221、顶升驱动组件；222、顶升外架板；223、顶升内侧板；
230、平面内调整模组；231、面内调整下底板；232、面内调整电机组；233、面内调整上底板；234、调整台板；
240、调平模组；
250、物料载台；
260、X向防撞组件；
1000、底架；
100、掩膜支撑模组；
200、上料模组；
300、曝光光学模组；
400、定位相机模组。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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。
物料输送装置
一种多自由度调平的物料输送装置，参见图1-图4，物料输送装置包括自下而上布置的X向驱动模组210、顶升模组220、平面内调整模组230、调平模组240和物料载台250。物料载台250用于承载和定位待曝光的产品，顶升模组220、平面内调整模组230、调平模组240用于升降驱动、平面内调节和平面姿态调节，X向驱动模组210用于装置在X向的整体驱动，实现物料沿X向的进给和复位。
具体链接关系：所述顶升模组220设置在X向驱动模组210上，用于对面调整模组230、调平模组240和物料载台250的整体升降驱动调节。平面调整模组230设置在所述顶升模组220上，用于对调平模组240和物料载台250在X向、Y向和绕Z轴旋转的多自由度调节。调平模组240设置在所述面调整模组230上，用于物料载台250的姿态调整。物料载台250设置在调平模组240上方，用于承载和定位传输的物料。调平模组240一般是用于将物料载台250的载物面进行水平调平。
其中，参见图2，X向驱动模组210采用电缸驱动或直线电机驱动，在X向往复运动的供给行程上设定上料位、测厚位和加工位。
当采用电缸驱动时，所述X向驱动模组210包括双侧导轨底座211、X向导轨212、滑块213、传送底板214、丝杆组件215、联轴器216和X向驱动电机217。为了行程控制，可以进一步的设置位移或位置传感器，如光栅尺、光电感应开关等。图示示例中，采用光电感应开关，安装在双侧导轨底座211和传送底板214上。
在传送底板214的中部开设顶升窗口，以便于顶升模组220的安装。
其中，参见图1和图3，顶升模组220包括顶升驱动组件221、顶升外架板222和顶升内侧板223；所述顶升驱动组件221的竖直的设置在X向驱动模组210的中部，所述顶升驱动组件221的驱动端外侧通过顶升外架板222与外部固定件连接支撑；所述顶升内侧板223与顶升驱动组件221的驱动输出端连接。
其中，参见图1、图3和图4，平面内调整模组230包括中心镂空的面内调整下底板231、面内调整电机组232和中心镂空的面内调整上底板233；面内调整电机组232的多个电机驱动单元设置在面内调整下底板231和面内调整上底板233之间，用于驱动面内调整上底板233相对于下方的面内调整下底板231在X-Y平面移动实现面内调节。
具体的，面内调整下底板231的底部固定至所述X向驱动模组210上，并随之被驱动的沿着X向移动；面内调整电机组232的多个电机驱动单元设置在面内调整下底板231和面内调整上底板233之间，电机驱动单元的固定部底面固定至面内调整下底板231上表面，电机驱动单元的活动部顶面固定至面内调整上底板233的底面。图示示例中，面内调整电机组232采用三个电机驱动单元，该处只要能实现X自由度、Y自由度、和绕Z轴旋转的θ自由度的组合均可。
面内调整上底板233直接或间接通过一个调整台板234连接至所述顶升外架板222的顶部。
所述顶升模组220的顶升内侧板223与顶升驱动组件221的驱动输出端刚性连接或柔性连接，优选柔性连接，如弹簧的弹性连接等。
顶升外架板222的顶部内侧与顶升内侧板223的外侧之间通过交叉滚子导轨等机构连接。
进一步的，可以设置位移传感器和或角度传感器，用于实时监测和控制调整的位置和旋转角度。
其中，调平模组240设置在所述平面内调整模组230的顶部，用于实现顶面的水平调平。
调平模组240的形式多样，如平移滑块加角度滑块的组合、球铰形式等，本示例优先采用球铰形式中的球形调节机构，即通过球铰的形式调整，再以外部零件锁定实现最终定位。球铰调整如通过外力机械调节，也可以以吹气或吸气实现推动或吸拉的模式调节。
实际调节过程中，对调节好的位置采用螺丝、气缸顶推夹紧、抱夹等机构进行锁定定位，实现最终的水平面调平定位。
具体示例中，调平模组240的底面固定至平面内调整模组230的顶部，直接连接或通过一个调整台板234连接至所述顶升外架板222的顶部。
其中，物料载台250可拆卸的安装至所述调平模组240的顶部，用于承载不同规格的物料。
物料载台250采用机械夹持、真空吸附等方式对承载的物料定位，图示示例中优先采用真空吸附定位。
进一步的，在X向驱动模组210的前后部设置X向防撞组件260，用于端部限位。
曝光设备
一种非接触式曝光设备，参见图5，设备包括安装于底架1000上的掩膜支撑模组100、上料模组200、曝光光学模组300、定位相机模组400和控制模组。
其中，所述掩膜支撑模组100用于支撑和定位掩膜版并测量下方待加工产品的厚度；所述上料模组200采用前述的物料输送装置，用于将物料相对于掩膜支撑模组100的调平、传输、定位和调高；所述曝光光学模组300用于向所述掩膜支撑模组100提供曝光光源；一个定位相机模组400安装于所述曝光光学模组300上，用于对下方产品的定位；所述控制模组与上料模组200、曝光光学模组300和定位相机模组400电讯连接，用于设备的控制。
进一步的，在掩膜支撑模组100上还设置一个测厚机构，用于对上料模组200上的物料进行厚度检测。
非接触式曝光设备的控制模组包括控制器和控制按钮组500，用于控制上料模组200、曝光光学模组300和定位相机模组400的运行。非接触式曝光设备的控制模组还包括显示操控台600，用于调整和显示设备的运行参数。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种多自由度调平的物料输送装置，其特征在于：物料输送装置包括自下而上布置的X向驱动模组(210)、顶升模组(220)、平面内调整模组(230)、调平模组(240)和物料载台(250)；物料载台(250)用于承载和定位待曝光的产品，顶升模组(220)、平面内调整模组(230)、调平模组(240)用于升降驱动、平面内调节和平面姿态调节，X向驱动模组(210)用于装置在X向的整体驱动，实现物料沿X向的进给和复位。
2.根据权利要求1所述的物料输送装置，其特征在于：
所述X向驱动模组(210)采用电缸驱动或直线电机驱动，在X向往复运动的供给行程上设定上料位、测厚位和加工位。
3.根据权利要求1所述的物料输送装置，其特征在于：
所述顶升模组(220)包括顶升驱动组件(221)、顶升外架板(222)和顶升内侧板(223)；所述顶升驱动组件(221)的竖直的设置在X向驱动模组(210)的中部，所述顶升驱动组件(221)的驱动端外侧通过顶升外架板(222)与外部固定件连接支撑；所述顶升内侧板(223)与顶升驱动组件(221)的驱动输出端连接。
4.根据权利要求3所述的物料输送装置，其特征在于：
所述平面内调整模组(230)包括中心镂空的面内调整下底板(231)、面内调整电机组(232)和中心镂空的面内调整上底板(233)；面内调整电机组(232)的多个电机驱动单元设置在面内调整下底板(231)和面内调整上底板(233)之间，用于驱动面内调整上底板(233)相对于下方的面内调整下底板(231)在X-Y平面移动实现面内调节。
5.根据权利要求1所述的物料输送装置，其特征在于：
所述调平模组(240)设置在所述平面内调整模组(230)的顶部，用于实现顶面的水平调平。
6.根据权利要求1所述的物料输送装置，其特征在于：
物料载台(250)可拆卸的安装至所述调平模组(240)的顶部，用于承载不同规格的物料。
7.一种非接触式曝光设备，其特征在于：设备包括安装于底架(1000)上的掩膜支撑模组(100)、上料模组(200)、曝光光学模组(300)、定位相机模组(400)和控制模组；
所述掩膜支撑模组(100)用于支撑和定位掩膜版并测量下方待加工产品的厚度；
所述上料模组(200)采用权利要求1-6任一项所述的物料输送装置，用于将物料相对于掩膜支撑模组(100)的调平、传输、定位和调高；
所述曝光光学模组(300)用于向所述掩膜支撑模组(100)提供曝光光源；
一个定位相机模组(400)安装于所述曝光光学模组(300)上，用于对下方产品的定位；
所述控制模组与上料模组(200)、曝光光学模组(300)和定位相机模组(400)电讯连接，用于设备的控制。
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