CN202651081U - 一种光伏太阳能硅片上料设备及其系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光伏太阳能硅片上料设备，包括：机架；安装在机架上用于将硅片沿着X轴方向输送路径可调换方向地输送至下位机的硅片输送机构；分别设置在输送路径的两侧用于贮存硅片的料盒；处于输送路径的上方，通过Y轴和Z轴方向的移动拾取硅片并将其释放至输送路径上执行输送的机械手，该机械手还具备硅片分离装置，由此在拾取硅片的过程中使得相邻硅片予以分离以便逐一拾取；用于对整体工况提供控制指令的电气控制系统；以及根据电气控制系统的控制指令对相应功能元件执行驱动的气动模块。本实用新型还公开了相应的上料系统。通过本实用新型，能够取得上料效率高、降低硅片破损率以及灵活设定传送方向等方面的优点。

Description

一种光伏太阳能硅片上料设备及其系统

技术领域

本实用新型属于光伏太阳能电池技术领域，更具体地，涉及一种光伏太阳能硅片上料设备及其系统。

背景技术

太阳能光伏用的硅片是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分；太阳能光伏硅片的作用是将太阳能转化为电能，电能被送往蓄电池中存储起来，或直接用于推动负载进行工作；太阳能光伏用硅片的质量和成本将直接决定整个太阳能发电系统的质量和成本。

太阳电池制备过程中，电极的制备是一个至关重要的步骤，它不仅决定了发射区的结构，而且也决定了电池的串联电阻和电池表面被金属覆盖的面积。目前电极的制备普遍采用丝网印刷法，即通过特殊的印刷机和模版将银浆铝浆（银铝浆）印刷在太阳电池的正背面，以形成正负电极引线。在硅片印刷前首先需要将成叠（约几百片）的硅片相分离，然后根据印刷机的生产需求进行传送，这就需要太阳能硅片上料机来完成。

现有市场上的太阳能硅片上料机效率低，在实际生产中传送一片硅片的时间大约为3秒，当下位机要求上料机传送单片硅片的单位时间更短时，现有硅片上料机就无法满足要求，同时存在碎片率较高的缺陷。此外，现有技术的上料机根据后续印刷工艺常采用从左到右的方向进行硅片的输送，当因为场地的原因，上料机的传送方向需要改为从右到左时，现有的上料机不能灵活更改传送方向。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷和技术需求，本实用新型的目的在于提供一种光伏太阳能硅片上料设备及其系统，其能够较好地解决现有上料机存在的效率低下、硅片的破损率高及不能灵活设定传送方向等问题。

按照本实用新型的一个方面，提供了一种光伏太阳能硅片上料设备，其特征在于，该上料设备包括：

机架；

硅片输送机构，该硅片输送机构安装在机架上，用于将光伏太阳能硅片沿着X轴方向的输送路径可调换方向地输送至下位机；

料盒，所述料盒分别设置在所述输送路径的两侧，用于贮存层叠堆放的光伏太阳能硅片；

机械手，该机械手安装在机架上并处于所述输送路径的上方，其通过Y轴和Z轴方向的移动，拾取所述料盒的硅片并将其释放至所述输送路径上执行输送，所述机械手还具备硅片分离装置，由此在拾取硅片的过程中使得层叠堆放的相邻硅片予以分离以便逐一拾取；

电气控制系统，该电气控制系统用于对上料设备的整体工况提供相应控制指令；以及

根据所述电气控制系统的控制指令对相应功能元件执行驱动的气动模块。

作为进一步优选地，所述硅片输送机构包括安装在机架上的基板、设置在该基板上的支架、安装在该支架上的双向电机、通过同步带与该双向电机相连并由其驱动的主动轴、设置在所述主动轴两侧并各自通过传送带与其相连的前从动轴和后从动轴，由此当双向电机启动时，所述传送带形成硅片沿着X轴方向的输送路径并可调换方向地对硅片进行输送。

作为进一步优选地，所述机械手包括沿着Y轴方向平行设置的Y轴驱动电缸和Y轴导向机构、横向设置在Y轴驱动电缸与Y轴导向机构之间并可沿着Y轴方向移动的连接板、集成安装在所述连接板上的Z轴导向机构和Z轴驱动电缸、以及设置在Z轴驱动电缸底部用于吸附拾取硅片的吸盘，所述硅片分离装置设置在所述吸盘的一侧，由此在拾取硅片的过程中使得层叠堆放的相邻硅片予以分离。

作为进一步优选地，所述硅片分离装置为喷嘴结构，其通过对待拾取的硅片侧边吹向气流，由此使层叠堆放的相邻硅片予以分离。

作为进一步优选地，所述机械手还包括位置检测装置，该位置检测装置设置在所述吸盘的另外一侧，用于对所述料盒中最上方的硅片进行检测，由此根据料盒中硅片的高度自动调整所述Z轴驱动电缸的运动。

作为进一步优选地，所述上料设备还包括由前安装板、后安装板和连接板共同拼接组成的安装台面，该安装台面固定设置在机架的上部区域，并作为硅片输送机构、料盒和机械手的安装基础，其中所述前安装板和后安装板上分别设置有用于安装料盒的槽孔，所述连接板位于前、后安装板之间用于安装所述硅片输送机构，所述机械手固定安装在整体的安装台面上并处于其上方。

作为进一步优选地，所述料盒通过磁性连接方式分别安装在所述前安装板和后安装板的槽孔内。

作为进一步优选地，所述料盒分别用于贮存规格为125*125mm和156*156mm的光伏太阳能硅片。

按照本发明的另一方面，提供一种上料系统，该上料系统由如上所述的多个上料机串联而成。

相对于现有技术，本实用新型的光伏太阳能硅片上料设备及其系统主要具备以下的技术优点：

1、通过采用机械手并使用电缸方式进行驱动及精密导向机构来拾放硅片，同时结合伺服马达驱动的硅片输送，整体设备具有响应速度快，定位精度高的特点，从而可大大提升上料机的工作效率和性能的稳定性；

2、由于硅片分离机构及吸盘的结合很好地完成硅片的分离及取放，在完成硅片的取放中，可以按照指定的要求取放硅片，并避免同时取多片的不良现象和对硅片的损伤；

3、由于硅片输送机构采用对称结构，因此可根据实际生产的要求非常方便的切换上料机的传送方向，只需要修改双向电机的控制指令，就可以方便切换传送系统的方向；

4、此外，当下位机的工作效率超过上料机时，通过将多台上料机进行串联就可以满足下位机的需求，两者之间只需要经过简单的信号连接，无需修改任何的设定就能快速的投入生产。

附图说明

图1是按照本实用新型的光伏太阳能硅片上料设备的整体结构示意图；

图2是按照本实用新型的安装台面、料盒及硅片输送机构的安装示意图；

图3是按照本实用新型的安装台面的结构示意图；

图4是按照本实用新型优选实施例的硅片输送机构的顶部结构示意图；

图5是按照本实用新型优选实施例的硅片输送机构的底部结构示意图；

图6是按照本实用新型的料盒的结构示意图；

图7是按照本实用新型优选实施例的机械手的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1是按照本实用新型的光伏太阳能硅片上料设备的整体结构示意图。如图1中所示，按照本实用新型的光伏太阳能硅片上料设备主要包括机架100、硅片输送机构300、料盒400和可执行二维方向运动的机械手500。机架100是整个上料设备的安装基础，电气控制系统600譬如可以直接固定安装在机架100的下部区域，气动模块700譬如可以固定安装在机架100的中部区域，并接受电气控制系统600的指令，驱动上部区域的相关功能元件的运作。硅片输送机构300可安装在机架100上，用于将光伏太阳能硅片沿着X轴方向的输送路径可调换方向地（也即沿着图1中左右两侧的方向输送至下位机）。譬如为两个的料盒400分别设置在硅片输送路径的两侧，用于贮存层叠堆放的光伏太阳能硅片。机械手500安装在机架100上并处于硅片输送路径的上方，其通过与X轴相垂直的Y轴和Z轴方向的移动，来拾取料盒400内的硅片并将其释放至所述输送路径上执行不同方向的X轴输送。考虑到层叠堆放的硅片往往会彼此粘接，机械手500还具备譬如为吹起喷嘴的硅片分离装置505，由此在拾取硅片的过程中使得层叠堆放的相邻硅片予以分离以便逐一拾取。

图3是按照本实用新型的安装台面的结构示意图。如图3中所示，在一个优选实施例中，可以通过安装面板200作为硅片输送机构300、料盒400和机械手500的安装基础。安装面板200由位于相对两侧的前安装板202、后安装板201，以及啮合连接在两者之间的连接板203共同拼接组成，其中前安装板202和后安装板201上分别设置有用于安装料盒400的槽孔，连接板203位于前、后安装板之间用于安装硅片输送机构300，机械手500则固定安装在整体的安装台面200上并处于其上方。

图2是按照本实用新型的安装台面、料盒及硅片输送机构的安装示意图。如图2中所示，硅片输送机构300和料盒400固定安装在安装台面200上，其中硅片输送机构300安装在安装台面200的中间，负责硅片在X轴方向的水平传送，料盒400有前后两个，料盒400与安装台面200之间譬如可以采用磁性连接，以便当硅片规格发生变化时，能快速地更换相应规格料盒满足使用的要求，同时前后两个料盒的布置也能方便硅片的补充。

图4是按照本实用新型优选实施例的硅片输送机构的顶部结构示意图，图5是按照本实用新型优选实施例的硅片输送机构的底部结构示意图。如图4和图5中所示，硅片输送机构300主要包括基板301、双向电机303、同步带304、主动轴305、传送带306、前从动轴308和后从动轴309等元件。基板301是整个硅片输送机构300的安装基础，其它零部件的安装都是直接或间接地固定在基板301上的，同时基板301也是硅片输送机构300与安装台面200之间的连接桥梁。底板302固定在基板301与传送带306之间，支撑传送带306和硅片在重力的作用下在垂直方向的变形。用于驱动的双向电机303提供动力，通过同步带304将动力传递给主动轴305，传送带306由主动轴305经过张紧机构307、前从动轴308及后从动轴309，在摩擦力的带动下进行回转运动，从而带动传送皮带306上的硅片自左向右或者自右向左的水平运动。其中双向电机303为伺服电机，可以提供高精度的运动和定位，连接伺服电机的是一对同步轮和同步皮带304作为主要动力和精度的重要环节，在主动轴305左右两侧各带了平带轮，用来驱动传送皮带306的驱动轮在同步轮的带动下与同步轮同动，进一步通过摩擦带动了传送带306。在基板301的前端和后端还各带了4个鼓轮，鼓轮有助于平带自我矫正避免跑偏，在长距离平带传送结构上高效可靠。

如图6所示，按照本实用新型的料盒400由底板401、立柱402、连接块403及把手404组成，料盒400通过顶部边缘部分与安装台面200进行定位，譬如可以采用磁性连接，由此方便快速切换料盒及快速补充硅片。目前常用的硅片尺寸主要有125*125mm及156*156mm，对应的就有两种规格的料盒，当切换产品时，只需要更换相应的料盒就能快速的切换产品线，提高生产效率。

图7是按照本实用新型优选实施例的机械手的结构示意图。如图7中所示，机械手500可以实现水平Y轴方向及垂直Z轴方向的精密运动，机械手500主要包括Y轴驱动电缸501、Z轴驱动电缸502、Y轴导向机构503、连接板504、硅片分离装置505、柔性吸盘507及Z轴导向机构508等元件。Y轴驱动电缸501及Y轴导向机构503都固定在安装台面200上，通过连接板504连接在一起，实现水平Y轴方向的驱动和导向功能，其特点是速度快、精度高，能很好的满足硅片传输要求，Z轴驱动电缸502与Z轴导向机构508集成在一起，固定在连接板504上，随着Y轴驱动电缸501的作用在水平Y轴上进行平移，同时它又是Z轴方向的驱动单元，带动硅片分离装置505、柔性吸盘507及位置检测装置506在Z轴上进行相应的运动。在一个优选实施例中，机械手500还包括位置检测装置506，该位置检测装置506用于对料盒400中的最上方的硅片进行检测，由此能根据料盒中硅片的高度自动定位，并随时自动调整Z轴驱动电缸的运动轨迹，由此将柔性吸盘507定位在设定的高度。硅片分离装置505譬如为喷嘴结构，其通过在待拾取的硅片侧面产生气流来消除多片硅片之间的真空效应，防止一次取到多块硅片，造成下位机无法工作。柔性吸盘507的设置能较好地解决硅片厚度误差所带来的影响，当硅片的厚度有偏离时，柔性吸盘507在推理的作用下可压缩弹簧，从而消除干涉，对硅片做到零损伤。

此外，当下位机的工作效率超过上料机时，可以通过将多台上料机进行串联就可以满足下位机的需求。相应地，本实用新型提供了由多台以上所述的上料设备串联构成的上料系统。

综上所述，本实用新型的太阳能硅片上料设备具备以下特点：一、模块化结构给结构的组装及检修带来极大的方便性；二、专用电缸及精密导向机构的组合能快速精准地传送硅片，伺服电机驱动皮带运送硅片，根据系统的要求进行快速反应，同时可以根据现场的需求简单的设定就可以满足要求；三、柔性吸盘的设计与使用做到对硅片零损伤；四、多个上料机可进行整体串联满足各种不同需求。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光伏太阳能硅片上料设备，其特征在于，该上料设备包括：

机架（100）；

硅片输送机构（300），该硅片输送机构（300）安装在机架（100）上，用于将光伏太阳能硅片沿着X轴方向的输送路径可调换方向地输送至下位机；

料盒（400），所述料盒（400）分别设置在所述输送路径的两侧，用于贮存层叠堆放的光伏太阳能硅片；

机械手（500），该机械手（500）安装在机架（100）上并处于所述输送路径的上方，其通过Y轴和Z轴方向的移动，拾取所述料盒（400）的硅片并将其释放至所述输送路径上执行输送，所述机械手（500）还具备硅片分离装置（505），由此在拾取硅片的过程中使得层叠堆放的相邻硅片予以分离以便逐一拾取；

电气控制系统（600），该电气控制系统（600）用于对上料设备的整体工况提供相应控制指令；以及

根据所述电气控制系统（600）的控制指令对相应功能元件执行驱动的气动模块（700）。

2.如权利要求1所述的光伏太阳能硅片上料设备，其特征在于，所述硅片输送机构（300）包括安装在机架（100）上的基板（301）、设置在该基板（301）上的支架、安装在该支架上的双向电机（303）、通过同步带（304）与该双向电机（303）相连并由其驱动的主动轴（305）、设置在所述主动轴（305）两侧并各自通过传送带（306）与其相连的前从动轴（308）和后从动轴（309），由此当双向电机（303）启动时，所述传送带（306）形成硅片沿着X轴方向的输送路径并可调换方向地对硅片进行输送。

3.如权利要求1或2所述的光伏太阳能硅片上料设备，其特征在于，所述机械手（500）包括沿着Y轴方向平行设置的Y轴驱动电缸（501）和Y轴导向机构（503）、横向设置在Y轴驱动电缸（501）与Y轴导向机构（503）之间并可沿着Y轴方向移动的连接板（504）、集成安装在所述连接板（504）上的Z轴导向机构（508）和Z轴驱动电缸（502）、以及设置在Z轴驱动电缸（502）底部用于吸附拾取硅片的吸盘（507），所述硅片分离装置（505）设置在所述吸盘（507）的一侧，由此在拾取硅片的过程中使得层叠堆放的相邻硅片予以分离。

4.如权利要求3所述的光伏太阳能硅片上料设备，其特征在于，所述硅片分离装置（505）为喷嘴结构，其通过对待拾取的硅片侧边吹向气流，由此使层叠堆放的相邻硅片予以分离。

5.如权利要求4所述的光伏太阳能硅片上料设备，其特征在于，所述机械手（500）还包括位置检测装置（506），该位置检测装置（506）设置在所述吸盘（507）的另外一侧，用于对所述料盒（400）中最上方的硅片进行检测，由此根据料盒中硅片的高度自动调整所述Z轴驱动电缸（502）的运动。

6.如权利要求1所述的光伏太阳能硅片上料设备，其特征在于，所述上料设备还包括由前安装板（202）、后安装板（201）和连接板（203）共同拼接组成的安装台面（200），该安装台面（200）固定设置在机架（100）的上部区域，并作为硅片输送机构（300）、料盒（400）和机械手（500）的安装基础，其中所述前安装板（202）和后安装板（201）上分别设置有用于安装料盒（400）的槽孔，所述连接板（203）位于前、后安装板之间用于安装所述硅片输送机构（300），所述机械手（500）固定安装在整体的安装台面（200）上并处于其上方。

7.如权利要求6所述的光伏太阳能硅片上料设备，其特征在于，所述料盒（400）通过磁性连接方式分别安装在所述前安装板（202）和后安装板（201）的槽孔内。

8.如权利要求7所述的光伏太阳能硅片上料设备，其特征在于，所述料盒（400）分别用于贮存规格为125*125mm和156*156mm的光伏太阳能硅片。

9.一种上料系统，该上料系统由多个如权利要求1-8任意一项所述的上料设备串联而成。

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