JPWO2011155594A1 - モジュールのトリミング処理方法及びトリミング処理装置 - Google Patents

モジュールのトリミング処理方法及びトリミング処理装置 Download PDF

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Abstract

刃先を刃厚方向において径方向の外方に向かうに従い尖鋭状に傾斜させた回転刃を、前記基板側へ前記基板の厚み方向に沿った軸心回りに傾斜させる切断角度を持たせ、かつ、一方向に回転させた状態で、該回転刃と前記モジュールとのうち少なくとも一方を前記基板の端面に沿った切断方向に沿って相対的に移動させつつ前記余剰部を切除する。【選択図】図5

Description

本発明は、封止部材によって基板を封止した太陽電池モジュール等のモジュールにおける前記封止部材の余剰部を除去するトリミング処理方法及びトリミング処理装置に関する。
近年、環境保全に対する取り組みが重要視されるようになっており、省資源化や省エネルギー化が求められている。省エネルギー化に対する取り組みとしては、例えば、太陽電池モジュール等を用いた環境に負荷を与えない発電方法が各地で実施されている。こうした状況を受けて、太陽電池モジュール等のモジュールを安定して生産することが必要とされている。
太陽電池モジュール等のモジュールは、一般的に、太陽電池セル等の半導体セルを搭載した透明ガラス等の基板をエチレンビニルアセテート(EVA)やバックシート等の封止部材で覆う構造となっている。
図37は、薄膜太陽電池モジュール10における構造の一例の構成を概略的に示す断面図である。
図37に示す薄膜太陽電池モジュール(以下、単にモジュールという)10は、受光側(表面10b)からガラス基板11、ガラス基板11に形成された表側電極12、表側電極12に積層された半導体層である太陽電池セル13、太陽電池セル13に積層された裏側電極14、第1封止部材として作用するEVA15、第2封止部材として作用するバックシート16がこの順に積層されたモジュールとなっており、太陽電池セル13の両端部をリード線17aで連結して端子ボックス17にある端子17bから電力を取り出すようになっている。そして、これらの構成要素を端面10aでシールするために、モジュール10の端面10aに端面シール材18を設け、端面シール材18を介して封止保護枠として作用するアルミ枠19で囲む構造になっている。なお、図37に示すモジュール10において、EVA15を用いずに、表側電極12、裏側電極14、及び太陽電池セル13が搭載されたガラス基板(以下、単に基板という)11にバックシート16のみを被着する場合もある。
図38は、モジュール10の製造工程において、基板11にEVA15及びバックシート16を被着した状態のモジュール10を概略的に示す断面図である。
モジュール10の製造工程においては、図38に示すように、基板11にEVA15及びバックシート16を被着した(基板11をEVA15及びバックシート16で封止した)モジュール10では、EVA15及びバックシート16の一部が基板11の周縁部からはみ出す。なお、図38において、符号15aは、基板11の周縁部からはみ出したEVA15の余剰部を示し、符号16aは、基板11の周縁部からはみ出したバックシート16の余剰部を示している。
このようなモジュール10を製造する場合においては、EVA15及びバックシート16による基板11の封止後に、基板11の周縁部からはみ出した余剰部15a,16aを除去するトリミング処理工程を行う必要がある。
余剰部15a,16aを切除するトリミング処理方法として、例えば、特許文献1は、切断手段として一方向に長いナイフ状のカッター板を用い、該ナイフ状のカッター板を超音波によって上下方向に振動させるトリミング処理(段落[0060])を開示している。また、特許文献1は、このトリミング処理において、あおり角を設けた姿勢で余剰部を切断することで、切断した余剰部を封止済モジュールの基板の各辺から遠ざけるスクレーパとして利用できる上、この切断に伴って発生する熱で熱可塑性の余剰部の切断箇所が溶けることがあっても、それによる該余剰部の再付着を防止できる点(段落[0061])、さらには、切断手段として、丸鋸、ダイシングカッターを用いる点(段落[0025])を開示している。
特開2001−320069号公報
そして、トリミング処理工程の後には、端面シール材18でモジュール10の端面10aを封止する端面封止工程を行う。
図39は、端面シール材18でモジュール10の端面10aを封止する工程の一例を説明するための概略側面図である。図39(a)は、モジュール10の厚み方向(Z方向)において端面シール材18の中央部をモジュール10の端面10aに貼り付ける状態を示しており、図39(b)は、モジュール10の厚み方向(Z方向)において端面シール材18の両端部(図39に示す吸着ヘッド20の両端部20a,20b付近の部位を参照)をモジュール10の表面10b及び裏面10cに貼り付ける状態を示している。
図39に示すように、端面封止工程では、モジュール10の厚み方向(Z方向)の両端部20a,20bが折れ曲がり可能とされた吸着ヘッド20に端面シール材18を吸着させ、端面シール材18を吸着した吸着ヘッド20をモジュール10の端面10aに平行に近づけて、吸着ヘッド20の中央部20cの端面シール材18をモジュール10の端面10aに沿って貼り付ける(図39(a)参照)。そして、吸着ヘッド20の両端部20a,20bを中央部20cに対して90°に折り曲げて、吸着ヘッド20の両端部20a,20bに吸着した端面シール材18の両端部をモジュール10の表面10b及び裏面10cに沿って貼り付ける(図39(b)参照)。
図39に示すような端面封止工程においては、端面シール材18をモジュール10に貼り付ける場合、切り残し部15b,16b(図40参照)の切り残し量によって、端面シール材18が垂れて貼付不良を招く。
図40は、トリミング処理工程での切り残し部15b,16bの切り残し量によって端面封止工程で発生し得る不都合を説明するための概略断面図である。また、図41は、図40に示すモジュール10の端面10a部分を拡大した拡大断面図である。図41(a)は、図40に示すモジュール10の端面10a部分を示しており、図41(b)は、図41(a)に示すα1部分を拡大して示している。
図41に示すように、バックシート16は、この例では2層に分かれており、端面シール材18は、この例ではブチル層18aと、厚さ約17μmのポリエチレンテレフタレート(PET)層18bと、発泡層18cとの3層に分かれている。
そして、トリミング処理工程での切り残し部15b,16bの切り残し量が多かったり、不安定(切り残し量が不均一)であったりすると、端面シール材18が切り残し部15b,16bに対して線接触となり、モジュール10の端面10aに対する端面シール材18の貼付面積が確保できない。そうすると、端面シール材18が垂れ、貼付不良が発生しやすくなる(図41(a)のβ1部分参照)。また、端面シール材18は、モジュール10との絶縁を確保する役割もあるが、切り残し量が多いと、切り残し部15b,16bが端面シール材18を貫通するリスクが高くなる(図41(b)のγ部分参照)。例えば、切り残し部15b,16bが端面シール材18に貫通して端面シール材18が破れてしまうと、耐圧不良を招く。
この点に関し、特許文献1に記載のトリミング処理は、超音波によって基板の上下方向に振動するカッター板を、モジュールの周囲に沿って移動させて余剰部を切除するものであり、余剰部を切断するにあたって、カッター板が超音波によって上下方向に振動する。そのため、カッター板の運動方向が、上から下への移動と、下から上への移動とを交互に繰り返し、移動方向が切り替わる時に瞬間的にカッターが停止する。ここで、カッター板が上下に移動するのに合わせて余剰部が切除されるため、せん断応力が一様でなく、例えば、アルミ金属箔を積層したバックシートでは切断面の波打ち形状(凹凸形状)が発生して切断面にムラが生じ、これにより切り残し量が安定せず、端面シール材の貼付不良や耐圧不良を招きやすいという課題がある。
そこで、本発明は、封止部材によって基板を封止したモジュールにおける前記封止部材の余剰部を除去するトリミング処理方法及びトリミング処理装置であって、切り残し量を安定させることができ、これにより端面シール材の貼付不良や耐圧不良等の切り残し量のバラツキに伴う不具合の発生を効果的に防止することができるモジュールのトリミング処理方法及びトリミング処理装置を提供することを目的とする。
本発明者は、前記課題を解決するために、鋭意研究を重ねたところ、次のことを見出した。
すなわち、封止部材によって基板を封止したモジュールにおける前記封止部材の余剰部を除去する場合、外周端の刃先を刃厚方向において径方向の外方に向かうに従い尖鋭状に傾斜させた回転刃を用い、この回転刃を一方向に回転させた状態で前記余剰部を切断すれば、従来のナイフ状のカッター板の如く、瞬間的にカッターが停止することがないため、せん断応力を一様にでき、切断面のムラを抑制でき、これにより切り残し量を安定させることができる。また、一方向に回転する前記回転刃を前記基板の端面に沿った切断方向に平行にした状態で前記余剰部を切断すると、前記基板から離れる方向に働く力により、一方向に回転する前記回転刃が回転軸方向にブレやすくなるため、切り残し量のバラツキが大きくなり、場合によっては、切断面が凹凸状になる。このため、一方向に回転する前記回転刃を前記基板側へ前記基板の厚み方向に沿った軸心回りに傾斜させる切断角度を持たせ状態で前記余剰部を切断すれば、前記回転刃の回転軸方向のブレを低減させることができ、それだけ切り残し量を安定させることができる。
本発明は、かかる知見に基づくものであり、前記課題を解決するために、次のモジュールのトリミング処理方法及びトリミング処理装置を提供する。
(1)モジュールのトリミング処理方法
本発明にかかるモジュールのトリミング処理方法は、封止部材によって基板を封止したモジュールにおける前記封止部材の余剰部を除去するトリミング処理方法であって、刃先を刃厚方向において径方向の外方に向かうに従い尖鋭状に傾斜させた回転刃を、前記基板側へ前記基板の厚み方向に沿った軸心回りに傾斜させる切断角度を持たせ、かつ、一方向に回転させた状態で、該回転刃と前記モジュールとのうち少なくとも一方を前記基板の端面に沿った切断方向に沿って相対的に移動させつつ前記余剰部を切除することを特徴とする。
(2)モジュールのトリミング処理装置
本発明にかかるモジュールのトリミング処理装置は、封止部材によって基板を封止したモジュールにおける前記封止部材の余剰部を除去するトリミング処理装置であって、刃先を刃厚方向において径方向の外方に向かうに従い尖鋭状に傾斜させた回転刃と、前記回転刃を前記基板側へ前記基板の厚み方向に沿った軸心回りに傾斜させる切断角度を持たせた状態で該回転刃を支持する回転刃支持部と、前記回転刃を一方向に回転させるための回転駆動部と、前記回転刃と前記モジュールとのうち少なくとも一方を前記基板の端面に沿った切断方向に沿って相対的に移動させる切断用移動部とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、前記回転刃を前記基板側へ前記基板の厚み方向に沿った軸心回りに傾斜させる前記切断角度を持たせ、かつ、一方向に回転させた状態で、該回転刃と前記モジュールとのうち少なくとも一方を前記切断方向に沿って相対的に移動させつつ前記余剰部を切除するので、切り残し量を安定させることができ、これにより端面シール材の貼付不良や耐圧不良等の切り残し量のバラツキに伴う不具合の発生を効果的に防止することができる。しかも、前記回転刃の刃先は、刃厚方向において径方向の外方に向かうに従い尖鋭状に傾斜したものであるので、丸鋸を用いた場合の如く、目詰まりを起こしたり、凹凸形状の切断面になったりすることがない。丸鋸を用いた場合、すぐに目詰まりを起こすだけでなく、凹凸形状の切断面になりやすく、これにより、切り残し量が安定しないため、量産には不向きである。また、従来のナイフ状のカッター板では、カッターとしての使用可能長さが小さく、寿命が短くなるところ、本発明では、切断手段として前記回転刃を使用しているため、使用可能な長さが直径の円周率(約3.14)倍の長さとなり、これにより、切断手段が長寿命になり、従来のナイフ状のカッター板では実現困難な切断手段の寿命にすることが可能となる。また、ダイジングカッターを用いる場合には、ダイヤモンドを使用するので高コストであり、しかも、基板が損傷する危険性が非常に高く、未強化基板や薄膜状の基板には不向きである。また、上記の特許文献1に示すように、超音波によってカッターを振動させる場合、「出力150W以上で稼働」という記述があるが(段落[0060])、これは高出力であり、コスト面から量産にあたっては好ましくない。また、消耗品の交換作業等のメンテナンス作業時での安全面の点でも、カッターを低出力で駆動させることが好ましい。これに対して、本発明によれば、前記回転刃を一方向に回転させるので、例えば、低消費電力の駆動モーターを用いるができ、これにより、切断手段を低出力で駆動することができる。従って、低消費電力化を実現できかつメンテナンス作業時の安全性を確保することができる。さらに、丸鋸やダイシングカッターは再研磨が困難であるが、本発明では、容易に再研磨した前記回転刃を使用することができ、それだけ、切断手段のランニングコストを抑えることができる。つまり、本発明によれば、切断手段の寿命を延ばすことができる上、切断手段を低出力で駆動することができ、従って、低消費電力化かつメンテナンス作業時の安全性の確保を実現でき、しかも、切断手段のランニングコストを抑えることができる。
本発明において、前記回転刃の前記切断角度が大きくなると、前記回転刃に対して回転軸方向(曲げる方向)に力を受けやすい。従って、この力が大きくなると、前記回転刃が回転軸方向に曲がりやすく、刃先の磨耗や寿命の低下につながりやすい。一方、前記回転刃の前記切断角度が0°に近づくと、前記回転刃が前記基板の端面から離れる方向に力が働き、これにより切り残し量が増加しやすくなる。かかる観点から、本発明において、前記回転刃の前記切断角度は、0.6°〜10°の範囲のうち何れかの値であってもよい。
本発明において、前記余剰部を切断するときの前記回転刃の周速度の好ましい範囲として、2.0m/s〜5.5m/sの範囲のうち何れかの値であってもよい。周速度が2.0m/sより小さくなると、前記封止部材の切断面が凹凸になりやすく、切り残し量が増加してバラツキが多くなる傾向を示す。一方、周速度が5.5m/sよりも大きくなると、切削時に前記封止部材(例えばエチレンビニルアセテート(EVA))との摩擦抵抗が大きくなりやすく、融解する前記封止部材が多くなるため、前記回転刃の刃先に融解した前記封止部材が付着し、切断能力が著しく低下する傾向を示す。
本発明において、前記余剰部を切断するときの前記回転刃と前記モジュールとの相対移動速度の好ましい範囲として、233.3mm/s以下の範囲のうち何れかの値であってもよい。相対移動速度が233.3mm/sを超えると、前記封止部材の切断面が凹凸になりやすく、切り残し量が増加してバラツキが多くなる。
本発明において、前記回転刃によって切除される前記余剰部の浮き上がりを浮き上がり規制部材を備えて、浮き上がり規制部材によって前記余剰部の浮き上がりを規制してもよい。すなわち、本発明に係るトリミング処理装置において、前記回転刃によって切除される前記余剰部の浮き上がりを規制する浮き上がり規制部材を備えていることが好ましい。
この特定事項では、前記浮き上がり規制部材によって、前記回転刃のせん断応力による前記余剰部の浮き上がりを抑制することができ、前記回転刃による前記余剰部の切断をスムーズに行うことができる。なお、前記回転刃により前記余剰部を切断するときの前記モジュールの前記基板に対応する部分の上面と前記浮き上がり規制部材の前記余剰部との接触面との距離(押さえ高さ)は、−1.0mm〜0mmの範囲のうち何れかの値が好ましく、−0.5mm程度にすることがより好ましい。ここで、前記押さえ高さのマイナスの値は、前記浮き上がり規制部材の前記余剰部との接触面が前記モジュールの前記上面よりも前記回転刃の回転軸側にある場合の値を表している。
本発明において、前記刃先の先端角度は、小さすぎると、剛性を維持し難く、大きすぎると、切断能力が低下しやすい。そこで、本発明において、前記刃先の先端角度は、10°〜30°の範囲のうち何れかの値であってもよい。
本発明において、保持ローラーによって前記回転刃に対して非接触の状態で前記モジュールを一方の面で保持してもよい。すなわち、本発明に係るトリミング処理装置において、前記回転刃に対して非接触の状態で前記モジュールを保持する保持ローラーを備えていることが好ましい。
この特定事項では、前記保持ローラーが前記モジュールを保持するときには前記回転刃に対して非接触であるので、前記保持ローラーの接触による前記回転刃への負荷をなくすことができる。これにより、前記回転刃の変形を抑制でき、それだけ切り残し量を安定させることができる。しかも、前記保持ローラーにより前記基板を保持しながら前記回転刃により前記余剰部を切断することができる。これにより、前記基板のソリや前記封止部材の厚みのバラツキなどで、前記モジュールの厚みに凹凸があったり、前記モジュールの厚み方向における切断位置が微小に異なっていたりしても、前記回転刃と前記基板との前記基板の厚み方向における位置関係を一定に維持させたまま前記回転刃による前記余剰部の切断を行うことができる。
本発明において、前記保持ローラーは、ローラー部と、周方向に沿って前記ローラー部から径方向の外方に突出した段差部とを有してもよい。
この特定事項では、前記保持ローラーは前記ローラー部と前記段差部とを有するので、前記保持ローラーの外周面と前記モジュールとの接触面積を減らすことができ、これにより、前記回転刃の高さ位置の位置精度を高めることができる。
本発明において、前記回転刃は、前記切断方向に対して順方向に回転してもよいし、前記切断方向とは逆方向に回転してもよい。すなわち、本発明に係るトリミング処理装置において、前記回転駆動部は、前記回転刃を、前記切断方向に対して順方向に回転させるか又は前記切断方向とは逆方向に回転させることが好ましい。
この特定事項では、前記回転刃の回転方向を前記順方向にする場合には、前記回転刃の刃先の摩耗を少なくすることができ、切断効率を向上させることができる。また、前記回転刃の回転方向を前記逆方向にする場合よりも切り残し量を安定させることができる。一方、前記回転刃の回転方向を前記逆方向にする場合には、前記余剰部の切粉が前記切断方向とは逆方向に掻き出されるため、該切粉が前記回転刃による前記余剰部の邪魔になり難くすることができる。
本発明において、前記回転刃と前記モジュールとのうち少なくとも一方を前記基板の厚み方向に沿って相対的に移動させてもよい。すなわち、本発明に係るトリミング処理装置において、前記回転刃と前記モジュールとのうち少なくとも一方を前記基板の厚み方向に沿って相対的に移動させる厚み方向移動部を備えてもよい。
この特定事項では、前記回転刃の回転中心を前記モジュールよりも下方にするか、或いは上方にするかによって、前記回転刃の回転方向を容易に前記順方向又は前記逆方向にすることができる。なお、前記回転刃により切断するときの前記余剰部の長さは、前記回転刃が逆方向の回転の場合は3mm以上が好ましく、前記回転刃が順方向の回転の場合は1mm以上が好ましい。
本発明において、前記回転刃を前記基板側へ前記切断方向に沿った軸心回りに傾斜させる傾斜角度を持たせた状態で前記余剰部を切除してもよい。すなわち、本発明に係るトリミング処理装置において、前記切断用移動部は、前記回転刃を前記基板側へ前記切断方向に沿った軸心回りに傾斜させる傾斜角度を持たせた状態で前記回転刃と前記モジュールとのうち少なくとも一方を前記切断方向に沿って相対的に移動させてもよい。
この特定事項では、前記回転刃を前記基板側へ前記切断方向に沿った軸心回りに傾斜させる前記傾斜角度を持たせた状態で前記余剰部を切除することで、前記回転刃の前方から受ける抵抗力を分散でき、これにより、前記回転刃が前記基板から離れることを防止することができる。
本発明において、前記基板の対向する2辺の余剰部を同時に切除するように、一対の前記回転刃を備えてもよい。
この特定事項では、前記基板の対向する2辺の余剰部を同時に切除するように、一対の前記回転刃を備えるので、前記基板の対向する2辺の余剰部を同時に切除できることによって、処理速度を向上させることができる。
本発明において、前記回転刃の前記傾斜角度が0°(前記回転刃が前記基板に対して垂直)の状態では、前記回転刃が外側に逃げる方向に変形しやすくなる。一方、前記回転刃の前記傾斜角度が大きくなるにつれて、前記回転刃の前記余剰部に対する切断長さが増加するため、前記回転刃の寿命低下につながりやすくなる。かかる観点から、本発明において、前記回転刃の前記傾斜角度は、0°より大きくかつ15°以下の範囲のうち何れかの値であってもよい。
本発明において、前記回転駆動部の回転軸を回転軸カバーによって覆ってもよい。すなわち、本発明に係るトリミング処理装置において、前記回転駆動部の回転軸を覆う回転軸カバーを備えてもよい。
この特定事項では、前記回転軸カバーによって、前記回転駆動部の回転軸の露出を無くすことができ、これにより、前記余剰部の前記回転駆動部の回転軸への巻き込みを防止することができる。
本発明において、切除された前記余剰部の切粉をエアブロー装置によって吹き飛ばしてもよい。すなわち、本発明に係るトリミング処理装置において、切除された前記余剰部の切粉を吹き飛ばすエアブロー装置を備えてもよい。
この特定事項では、前記エアブローによって、前記回転刃の切断点(例えば、前記回転刃の前記余剰部との接触部の前記切断方向における下流側の端)を標的にすることで切断直後に発生し得る切粉を容易に吹飛ばすことができる。
本発明において、切除された前記余剰部の切粉を吸塵装置によって吸引してもよい。すなわち、本発明に係るトリミング処理装置において、切除された前記余剰部の切粉を吸引する吸塵装置を備えてもよい。
この特定事項では、前記吸塵装置によって、前記回転刃の切断点(例えば、前記回転刃の前記余剰部との接触部の前記切断方向における下流側の端)を標的にすることで切断直後に発生し得る切粉を容易に吸引することができる。
前記回転刃に用いることができる材料としては、SK材、ハイス鋼等を挙げることができる。但し、それに限定されるものではない。
前記封止部材としては、代表的には、エチレンビニルアセテート(EVA)やバックシートを例示できる。EVAの材料は、例えば、特開2006−134969号公報で知られているような組成のものに対して有効である。
具体的には、EVAの材料として、エチレンを主成分とし、これと共重合可能な単量体との共重合体であって、エチレンと酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステルの共重合体、エチレンとアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n ブチル、メタクリル酸メチル等の不飽和カルボン酸エステルの共重合体、エチレンとアクリル酸、メタクリル酸などの不飽和カルボン酸の共重合体または、そのアイオノマー、 エチレンとプロピレン、1 − ブテン、1 − ヘキセン、1 − オクテン、4 − メチル− 1 − ペンテン、などのα − オレフィンの共重合体、或いはこれらの2種以上の混合物などを例示できる。
前記バックシートとしては、1層のもの(ポリエチレンテレフタレート(PET)系)、3層のもの(PET系/金属箔・金属酸化物層/PET系)のものが知られており、特開2009−188299号公報で知られているような材料を挙げることができる。
具体的には、前記バックシートの材料として、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリシクロヘキサンジメタノール−テレフタレート(PCT)から選ばれるポリエステル基材、ポリカーボネート系基材、或いはアクリル系基材から選択することができる。その他のポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂などについても、耐熱性、強度物性、電気絶縁性等を考慮して適宜選択することが可能である。
フッ素系樹脂フィルムの材料としては、例えば、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、ポリエチレンテトラフルオロエチレン(ETFE)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、或いはこれらフッ素系樹脂のアクリル変性物のフィルム又はシートから適宜選択することができる。
金属酸化物蒸着層・金属箔層としては、例えば、酸化珪素または酸化アルミニウム、銅、アルミ箔などから選択することができる。
以上説明したように、本発明によると、切り残し量を安定させることができ、これにより端面シール材の貼付不良や耐圧不良等の切り残し量のバラツキに伴う不具合の発生を効果的に防止することができる。
図1は、モジュールの余剰部をトリミング処理するトリミング処理方法を実施する本発明の実施の形態1に係るトリミング処理装置の概略構成を示す平面図である。 図2は、モジュールにおける封止部材の長辺側の余剰部をトリミング処理する工程の一例を説明するための概略平面図である。 図3は、モジュールにおける封止部材の短辺側の余剰部をトリミング処理する工程の一例を説明するための概略平面図である。 図4は、余剰部切断機構を中心に示す図であって、図1に示すトリミング処理装置のA−A線に沿った断面図である。 図5は、回転刃によって余剰部を切断している状態を示す図であって、図5(a)は、その概略断面図であり、図5(b)は、その概略平面図であり、図5(c)は、図1に示すトリミング処理装置の回転刃部分を回転軸の方向の内側から視た概略側面図である。 図6は、回転刃の切断角度の好ましい値を説明するための説明図であって、図6(a)は、回転刃の切断角度が大きすぎる場合での回転刃に受ける力の状態を示す図であり、図6(b)は、回転刃の切断角度が小さすぎる場合での回転刃に受ける力の状態を示す図である。 図7は、端面封止工程において端面シール材でモジュールの端面が封止される状態を示す概略断面図である。 図8は、端面封止工程において端面シール材で封止したモジュールの端面部分を拡大した拡大断面図である。 図9は、回転刃において2段階に傾斜させた刃先の一例を概略的に示す側面図である。 図10は、トリミング処理装置の回転刃による余剰部の切断部分を概略的に示す側面図である。 図11は、切断方向に対する回転刃の回転方向を説明するための概略側面図であって、図11(a)は、回転刃が切断方向に対して順方向に回転している状態を示す図であり、図11(b)は、回転刃が切断方向とは逆方向に回転している状態を示す図である。 図12は、回転刃を刃先が基板側に向くように切断方向に沿った軸心回りに傾斜させて余剰部を切断している状態を示す説明図であって、図12(a)は、トリミング処理装置における回転刃部分の概略側面図であり、図12(b)は、余剰部の切断状態を拡大した拡大側面図である。 図13は、回転刃支持部に対して回転軸を覆う回転軸カバーの一例が設けられる場合の回転軸部分を概略的に示す側面図である。 図14は、トリミング処理装置に備えられたエアブロー装置を概略的に示す側面図であって、図14(a)は、エアブロー装置の一例を示しており、図14(b)は、エアブロー装置の他の例を示している。 図15は、トリミング処理装置に備えられた第1吸塵装置の一例を概略的に示す図であって、図15(a)は、その側面図であり、図15(b)は、その断面図である。 図16は、トリミング処理装置に備えられた第2吸塵装置の一例を概略的に示す側面図である。 図17は、第2吸塵装置が設けられたトリミング処理装置において、回転刃の回転方向を逆方向にする場合での切断後の切粉と余剰部との状態を示す概略側面図である。 図18は、第2吸塵装置が設けられたトリミング処理装置において、回転刃の回転方向を順方向にする場合での切断後の切粉と余剰部との状態を示す概略側面図である。 図19は、余剰部を切断するにあたって回転刃の切断角度の最適条件を明確にするための実験機を示す図であって、図19(a)は、実験機の概略平面図であり、図19(b)は、実験機の回転刃部分の概略平面図である。 図20は、図19に示す実験機でのモジュールにおける余剰部の回転刃による切断状態を示す平面図であって、図20(a)は、回転刃の切断角度を示すと共に回転刃の刃先と基板との間の隙間を示す図であり、図20(b)は、回転刃にて切断後の切り残し部の切り残し量に示す図である。 図21は、切断角度の調整を容易化したことを説明するための説明図であって、図21(a)は、回転軸の方向から視て基板とオーバーラップする回転刃の部分のY(X)方向における第1距離を示す側面図であり、図21(b)は、基板とオーバーラップする回転刃の部分における切断方向の下流側端部と上流側端部とのX(Y)方向における第2距離を示す平面図であり、図21(c)は、切断角度を得るための第2距離の値を示す表である。 図22は、封止部材をバックシートのみとし、回転刃の刃先と基板との隙間を0.2mmとした時の切り残し量と切削抵抗とを示すグラフであって、図22(a)及び図22(b)は、それぞれ、回転刃の回転方向を逆方向及び順方向とした切断角度に対する切り残し量を示すグラフであり、図22(c)及び図22(d)は、それぞれ、回転刃の回転方向を逆方向及び順方向とした切断角度に対する引っ張り力を示すグラフである。 図23は、封止部材をバックシートのみとし、回転刃の刃先と基板との隙間を0.4mmとした時の切り残し量と切削抵抗とを示すグラフであって、図23(a)及び図23(b)は、それぞれ、回転刃の回転方向を逆方向及び順方向とした切断角度に対する切り残し量を示すグラフであり、図23(c)及び図23(d)は、それぞれ、回転刃の回転方向を逆方向及び順方向とした切断角度に対する引っ張り力を示すグラフである。 図24は、封止部材をEVA及びバックシートとし、回転刃の刃先と基板との隙間を0.2mmとした時の切り残し量と切削抵抗とを示すグラフであって、図24(a)及び図24(b)は、それぞれ、回転刃の回転方向を逆方向及び順方向とした切断角度に対する切り残し量を示すグラフであり、図24(c)及び図24(d)は、それぞれ、回転刃の回転方向を逆方向及び順方向とした切断角度に対する引っ張り力を示すグラフである。 図25は、封止部材をEVA及びバックシートとし、回転刃の刃先と基板との隙間を0.4mmとした時の切り残し量と切削抵抗とを示すグラフであって、図25(a)及び図25(b)は、それぞれ、回転刃の回転方向を逆方向及び順方向とした切断角度に対する切り残し量を示すグラフであり、図25(c)及び図25(d)は、それぞれ、回転刃の回転方向を逆方向及び順方向とした切断角度に対する引っ張り力を示すグラフである。 図26は、比較例の切り残し量と実施例1の切り残し量とを示すグラフである。 図27は、モジュールの余剰部の切断後のモジュールの切断開始部分を拡大して示す概略平面図であって、図27(a)は、浮き上がり規制部材を設けていない実施例2の場合を示す図であり、図27(b)は、浮き上がり規制部材を設けた実施例3の場合を示す図である。 図28は、バックシートのはみ出し量及び浮き上がり規制部材の押さえ高さを変化させた場合での回転刃の切断状態を調べた実施例4を説明するための説明図であって、図28(a)は、実施例4の実験条件を示す図であり、図28(b)は、実施例4の実験結果を示す表である。 図29は、本発明の実施の形態2に係るトリミング処理装置の概略構成を示す平面図である。 図30は、余剰部をトリミング処理する工程を説明するための概略平面図であって、図30(a)は、長辺側の余剰部を切断する状態を示す説明図であって、図30(b)は、短辺側の余剰部を切断する状態を示す説明図である。 図31は、切断用移動部支持機構を中心に示す図であって、図29の矢符A−Aに沿った断面図である。 図32は、余剰部切断機構を中心に示す図であって、図29の矢符B−Bに沿った断面図である。 図33は、図29に示すトリミング処理装置の回転刃部分を回転軸の方向の内側から視た概略側面図である。 図34は、回転刃において2段階に傾斜させた刃先の一例を概略的に示す側面図である。 図35は、トリミング処理装置の回転刃による余剰部の切断部分を概略的に示す側面図である。 図36は、加熱した電熱線を用いたモジュールの余剰部を切除する方法を示す説明図である。 図37は、薄膜太陽電池モジュールにおける構造の一例の構成を概略的に示す断面図である。 図38は、モジュールの製造工程において、基板にEVA及びバックシートを被着した状態のモジュールを概略的に示す断面図である。 図39は、端面シール材でモジュールの端面を封止する工程の一例を説明するための概略側面図であって、図39(a)は、モジュールの厚み方向において端面シール材の中央部をモジュールの端面に貼り付ける状態を示す図であり、図39(b)は、モジュールの厚み方向において端面シール材の両端部をモジュールの表面及び裏面に貼り付ける状態を示す図である。 図40は、トリミング処理工程での切り残し部の切り残し量によって端面封止工程で発生し得る不都合を説明するための概略断面図である。 図41は、図40に示すモジュールの端面部分を拡大した拡大断面図であって、図41(a)は、図40に示すモジュールの端面部分を示す図であり、図41(b)は、図41(a)に示すα1部分を拡大して示す図である。
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
−実施の形態1−
(トリミング処理装置の全体構成について)
図1は、モジュール10の余剰部15a,16aをトリミング処理するトリミング処理方法を実施する本発明の実施の形態1に係るトリミング処理装置100の概略構成を示す平面図である。図2は、モジュール10における封止部材15,16(ここではEVA15及びバックシート16、以下、EVA15及びバックシート16という)の長辺側の余剰部15a,16aをトリミング処理する工程の一例を説明するための概略平面図である。図3は、モジュール10における封止部材15,16の短辺側の余剰部15a,16aをトリミング処理する工程の一例を説明するための概略平面図である。
ここで、モジュール10は、図37に示すものと同様のものである。よって、図37に示すものと同一符号を付し、ここではモジュール10についての詳しい説明を省略する。
トリミング処理装置100は、図2に示すように、モジュール10を第1ステージST1に向けて搬送方向(図2のY2方向)に搬送し、リフトアップする。
第1ステージST1においてモジュール10における基板11の一方側(Y方向に沿う側、ここでは長辺側)の2辺を基板11の端面11a,11aに沿った切断方向(Y1方向)に沿って同時に切断し、その後、図3に示すように、モジュール10を第2ステージST2に向けて搬送方向Y2に搬送し、リフトアップした後、第2ステージST2において他方側(X方向に沿う側、ここでは短辺側)の2辺を切断方向(X1方向)に沿って同時に切断するようになっている。
なお、長辺側で余剰部15a,16aをトリミング処理する第1ステージST1と、短辺側で余剰部15a,16aをトリミング処理する第2ステージST2とでは切断方向が90°異なる以外は実質的に同じ構成及び動作である。よって、図1では、長辺側で余剰部15a,16aをトリミング処理する第1ステージST1でのトリミング処理装置100を示し、短辺側で余剰部15a,16aをトリミング処理する第2ステージST2でのトリミング処理装置100については図示及びその説明を省略する。
図1から図3に示すように、トリミング処理装置100は、セル(ここでは、太陽電池セル等の半導体セル)が搭載された四角形状の基板11(ここでは、透明ガラス等の透明絶縁基板)をEVA15及びバックシート16によって封止するモジュール10(ここでは、太陽電池モジュール等の半導体モジュール)を製造する製造過程において、基板11に被着されたEVA15及びバックシート16の基板11の周縁部から外側にはみ出た余剰部15a,16a(後述する図5参照)を回転刃121によって除去するものである。
トリミング処理装置100は、モジュール10を水平に載置する昇降式の載置台113(後述する図4参照)と、X方向に沿って延びている第1支持部110aと、Y方向に沿って延びている第2支持部111bとを備えている。第1支持部110aは、Y方向に間隔をおいて配設された一対のものとされており、垂直方向に立設された支柱(図示せず)を介して床面G(図4参照)にそれぞれ固定されている。第2支持部111bは、X方向に間隔をおいて配設された一対のものとされており、Y方向における両端部が一対の第1支持部110a,110aに支持されている。
トリミング処理装置100は、基板位置決め機構(図示省略)と、余剰部切断機構120とを備えている。
(基板位置決め機構について)
基板位置決め機構は、CCDカメラ等の撮像手段を用いて、基板11の輪郭を位置情報として検出し、得られた位置情報に基づき移動手段によりモジュール10をX方向に移動させるようになっている。なお、モジュール10及び回転刃121の少なくとも一つをX方向に移動させるようになっていてもよい。
(余剰部切断機構について)
図4は、余剰部切断機構120を中心に示す図であって、図1に示すトリミング処理装置100のA−A線に沿った断面図である。また、図5は、回転刃121によって余剰部15a,16aを切断している状態を示す図である。図5(a)は、その概略断面図であり、図5(b)は、その概略平面図であり、図5(c)は、図1に示すトリミング処理装置100の回転刃121,121部分を回転軸122aの方向の内側から視た概略側面図である。図5(b)において、EVA15及びバックシート16は図示を省略している。なお、余剰部15a,16aの切断状態において、基板11の一辺側と他辺側とでは実質的に同じ構成となっている。よって、図4及び図5では、基板11の一辺側に代表させて示し、基板11の他辺側については図示を省略してある。このことは後述する各図についても同様である。
図1、図4及び図5に示すように、余剰部切断機構120は、X方向の両側に設けられた回転刃121,121と、回転刃121,121をそれぞれ回転駆動する回転駆動部122,122と、回転刃121,121の回転軸122aをそれぞれ回転自在に支持する回転刃支持部123,123と、載置台113に載置されたモジュール10を保持する保持部124,124と、回転刃支持部123,123をそれぞれ切断方向Y1に移動させるための切断用移動部125,125とを備えている。
回転刃121,121は、回転駆動部122,122の回転軸122a,122aの方向から視て円形状のものであり、刃厚方向(図5(a)のW方向)において径方向(図5(a)のV方向)の外方に向かうに従い尖鋭状に傾斜させた刃先121a(図5参照)を有している。
回転駆動部122,122は、回転刃121,121を回転させる回転モーターとさており、回転軸122a,122aと回転刃121,121とが同軸上に連結されている。回転駆動部122,122は、回転刃121,121を一方側(切断方向Y1に対して順方向)に回転させる順回転動作と、回転刃121,121を他方側(切断方向Y1とは逆方向)に回転させる逆回転動作とを切り替え可能に駆動されるようになっている。
回転刃支持部123,123は、余剰部15a,16aを切断する刃先121aが基板11側に向くように基板11の厚み方向(Z方向)に沿った軸心回りに傾斜させる切断角度θ(図5(b)参照)を持たせた状態で基板11の端面11aに対して閉じた方向で回転刃121,121の回転軸122aを回転自在に支持している。ここで、切断角度θは、基板11の表面11b及び裏面11cに垂直な方向から視て、基板11の端面11aに沿った仮想面E1(図5(b)参照)と、回転刃121の回転軸122aに直交する側面121bに沿った仮想面E2(図5(b)参照)とのなす角度とされている。
図1及び図4に示すように、保持部124,124は、それぞれ、Y方向に沿って複数設けられており(ここではモジュール10をY方向の両側で保持する一対のものとされており)、載置台113に向けてモジュール10を押圧するクランプ部(基板押さえ部)124a,124aと、クランプ部124a,124aをZ方向に往復移動させる押圧部移動機構124b,124bとを有している。
クランプ部124a,124aは、モジュール10のEVA15及びバックシート16に接触する接触面124c,124cを有し、接触面124c,124cでモジュール10を確実に保持できるようになっている。押圧部移動機構124b,124bは、クランプ部124a,124aをZ方向に往復移動させるアクチュエーター124d,124dを有している。アクチュエーター124d,124dは、支持部材124e,124eによって第2支持部111b,111bに支持されたシリンダー124f,124fと、シリンダー124f,124fに対してZ方向に可動するピストン124g,124gとを含んでいる。クランプ部124a,124aは、ピストン124g,124gの先端部に設けられている。本実施の形態では、一方側(図1中の右側)のクランプ部124aは、一方側の複数の(ここでは一対の)保持部124間で(図1中の上下方向に)一体的に連結されており、他方側(図1中の左側)のクランプ部124aは、他方側の複数の(ここでは一対の)保持部124間で(図1中の上下方向に)一体的に連結されている。
切断用移動部125,125は、回転刃121,121とモジュール10とのうち少なくとも一方(ここでは回転刃121,121)を切断方向(ここでは回転刃121,121の進行方向)Y1に沿って相対的に移動させるものであり、回転刃支持部123,123をY方向に沿って案内するガイド部125a,125aと、回転刃支持部123,123をY方向に往復移動させる回転刃切断方向移動機構125b,125bをそれぞれ備えている。ここでは、切断用移動部125,125は、回転刃121,121が切断開始時には低速の第1移動速度(具体的には70mm/s)で移動し、所定時間(例えば1秒)経過後に第1移動速度よりも速い高速の第2移動速度(具体的には221.7mm/s)に切り替わる構成とされている。なお、回転刃121,121の周速度は、ここでは、3.2m/sとされている。
具体的には、ガイド部125a,125aは、第2支持部111b,111bに設けられており、第2支持部111b,111bに対して回転刃支持部123,123をY方向に移動自在に案内する従動式LMガイド(Linear Motion Guide)を有している。回転刃切断方向移動機構125b,125bは、回転刃支持部123,123をY方向に往復移動させる走行駆動部125c,125cを有している。走行駆動部125a,125aは、図示しない回転軸に連結された車輪を含む走行部125d,125dをガイド部125a,125a上に走行させることで回転刃支持部123,123をY方向に往復移動させるようになっている。
(トリミング処理工程について)
以上説明したトリミング処理装置100では、モジュール10の余剰部15a,16aをトリミング処理するにあたり、図2に示すように、モジュール10における基板11の長辺側の余剰部15a,16aを切断する第1ステージST1へと搬送し、載置台113に載置する。
[モジュール位置決め工程]
次に、図示しない基板位置決め機構によって、モジュール10を位置決めし、押圧部移動機構124bによって、クランプ部124a,124aを下降させ、クランプ部124a,124aによりモジュール10を押さえ、クランプ部124a,124aと載置台113との間でモジュール10を保持する(図4の破線参照)。
[余剰部切断工程]
そして、回転刃支持部123,123により回転刃121,121を基板11側へZ方向に沿った軸心回りに傾斜させる切断角度θを持たせ(図5(b)参照)、かつ、回転駆動部122,122により一方向に回転させた状態で、回転刃121,121とモジュール10とのうち少なくとも一方(ここでは回転刃121,121)を切断用移動部125,125により切断方向Y1に沿って相対的に移動させつつ基板11の長辺側の余剰部15a,16aを切断する。
余剰部15a,16aの切断後、押圧部移動機構124b,124bによって、クランプ部124a,124aを上昇させてモジュール10を解放し、モジュール10をリフトダウンさせて、図3に示すように、モジュール10を基板11の短辺側の余剰部15a,16aを切断する第2ステージST2へと搬送する。
そして、第2ステージST2に搬送されたモジュール10を第1ステージST1と同様にしてクランプ部124a,124aと載置台113との間で保持した後、モジュール10に対して、回転刃支持部123,123により回転刃121,121を基板11側へZ方向に沿った軸心回りに傾斜させる切断角度θを持たせ、かつ、回転駆動部122,122により一方向に回転させた状態で、回転刃121,121とモジュール10とのうち少なくとも一方(ここでは回転刃121)を切断用移動部125,125により切断方向X1に沿って相対的に移動させつつ基板11の短辺側の余剰部15a,16aを切断する。
上記した特許文献1に記載の従来のトリミング処理では、余剰部を切断するにあたって、カッター板が超音波によって上下方向に振動するので、せん断応力が一様でない。このため、切断面にムラが生じ、これにより切り残し量が安定しない。これに対し、本実施の形態に係るトリミング処理装置100によれば、余剰部15a,16aを切除するにあたって、回転刃121,121を一方向に回転させるので、せん断応力を一様にすることができ、切断面のムラを抑制でき、これにより切り残し量を安定させることができる。
しかも、一方向に回転する回転刃121,121を基板11側へZ方向に沿った軸心回りに傾斜させる切断角度θを持たせるので、回転刃121,121の回転軸方向のブレを低減させることができ、それだけ切り残し部15b,16bの切り残し量を安定させることができる。
すなわち、EVA15及びバックシート16は、図5(a)に示すように、基板11上では(図5(a)のH領域参照)基板11に固定された状態に、基板11より外側では(図5(a)のS領域参照)フリーな状態になっている。従って、回転刃121が刃厚方向Wの両側から受ける反作用力が均等でないため、回転刃121が基板11から離れる方向に力fが働く。特に、コスト面との兼ね合いから、回転刃121の剛性が低い程、回転刃121を基板11の端面11aに対して水平にすると、基板11から離れる方向の力fにより回転刃121がブレやすくなるため、それだけ、切り残し部15b,16bの切り残し量のバラツキが大きくなり、さらには、切断面が凹凸状になる場合がある。そのため、本実施の形態では、回転刃121,121において予め切断角度θをつけることによって、この力fによる回転刃121,121のブレを低減することを狙いとしている(後述する図22から図25の実験例において、切断角度θと切り残し量の相関関係参照)。
図6は、回転刃121,121の切断角度θの好ましい値を説明するための説明図である。図6(a)は、回転刃121,121の切断角度θが大きすぎる場合での回転刃121,121に受ける力の状態を示しており、図6(b)は、回転刃121,121の切断角度θが小さすぎる場合での回転刃121,121に受ける力の状態を示している。
図6(a)に示すように、回転刃121,121の切断角度θが大きすぎる場合(具体的には切断角度θが10°より大きい場合)では、回転刃121,121が切断方向(Y1方向(X1方向))に対して抵抗力Fを受けるため、回転刃121,121の切断角度θが大きくなると、それだけ、回転刃121,121を曲げる方向に力(Fsinθ)を受けることになる。この力(Fsinθ)が大きくなり過ぎると、回転刃121,121が基板11側に曲がり、刃先121a,121aが磨耗しやすくなり、これにより回転刃121,121の寿命の低下につながる。
一方、図6(b)に示すように、回転刃121,121の切断角度θが小さすぎる場合(具体的には切断角度θが0.6°より小さい場合)では、回転のブレなどの回転刃121,121の回転に起因する影響により、回転刃121,121において刃先121a,121aが基板11の端面11aに対して開く方向に傾斜してしまう(図6(b)では回転刃121,121の状態を強調して示している)。そうすると、回転刃121,121が基板11の端面11aから離れる方向に力Fが働くため、切り残し部15b,16bの切り残し量が増加し、切り残し量の安定性の低下を招く。
このため、切断角度θの下限値は0.6°程度であることが好ましく、また、sin10°(=0.17)で力Fの約20%の分力を受けるという観点から、上限値は10°程度であることが好ましい。
[端面封止工程]
次に、端面シール材18(図39参照)でモジュール10の端面10aを封止する端面封止工程を行うが、これについては図39に示す工程と同様の工程であるため、ここでは端面封止工程についての詳しい説明を省略する。
図39に示す端面封止工程では、前記した余剰部切断工程による余剰部15a,16aの切断において余剰部15a,16aの切り残し量が安定しているために、端面シール材18の貼付不良や耐圧不良等の切り残し量のバラツキに伴う不具合の発生を効果的に防止することができる。これについて図7及び図8を参照しながら詳しく説明する。
図7は、端面封止工程において端面シール材18でモジュール10の端面10aが封止される状態を示す概略断面図である。図8は、端面封止工程において端面シール材18で封止したモジュール10の端面10a部分を拡大した拡大断面図である。
モジュール10は、基板(具体的にはガラス基板)11上に第1封止部材として作用するEVA15、第2封止部材として作用するバックシート16がこの順に積層されている。バックシート16は、この例では2層に分かれており、端面シール材18は、この例ではブチル層18aと、厚さ約17μmのポリエチレンテレフタレート(PET)層18bと、発泡層18cとの3層に分かれている。ブチル層18aの表面は粘着状になっていて、この機能により端面シール材18をモジュール10に貼り付ける。ブチル層18aは、水蒸気バリア性と絶縁性とを持ち、基板11を保護するための層である。発砲層18cは、クッションの役目をもち、後工程ではめ込むアルミ枠19との接触性をよくするための層である。
トリミング処理工程での切り残し部15b,16bの切り残し量が少なくなり(図8のα2参照)、安定(切り残し量が各所で均一化)していることで、端面封止工程において吸着ヘッド20(図7参照)により吸着された端面シール材18がモジュール10に対して面接触となり(図8のβ2部分参照)、モジュール10の端面10aに対する端面シール材18の貼付状態が安定し、これにより、端面シール材18の貼付不良を効果的に防止することができる。
また、端面シール材18は、モジュール10との絶縁性を確保する役割もあるが、切り残し量が少ないことで、切り残し部15b,16bの端面シール材18に対する貫通を十分抑制でき、これにより、切り残し部15b,16bによる端面シール材18の耐圧不良を効果的に防止することができる。
さらに、トリミング処理装置100によれば、回転刃121の刃先121aは、刃厚方向Wにおいて径方向Vの外方に向かうに従い尖鋭状に傾斜したものであるので、丸鋸を用いた場合の如く、目詰まりを起こしたり、凹凸形状の切断面になったりすることがない。
本実施の形態において、回転刃121は、図9に示すように、先端側傾斜部121cと、先端側傾斜部121cの刃先角度τ1よりも小さい先端角度τ2の回転中心側傾斜部121dとの2段階に刃先121aを傾斜させたものであってもよい。
図9は、回転刃121において2段階に傾斜させた刃先121aの一例を概略的に示す側面図である。
図9に示す例では、回転刃121は、厚みd1が1.2mm、刃先121aの径方向Vにおける長さeが15mm(先端側傾斜部121cの長さe1=1mm、回転中心側傾斜部121dの長さe2=14mm)、先端側傾斜部121cの刃先角度τ1が16.7°、回転中心側傾斜部121dの先端角度τ2が3.678°のものとされている。
従来のナイフ状のカッター板では、使用可能長さが小さく、寿命が短くなるところ、本実施の形態では、切断手段として回転刃121を使用しているため、使用可能な長さが直径の円周率(約3.14)倍の長さとなり、それだけ長期にわたり切断手段を使用することができ、従来のナイフ状のカッター板では実現困難な切断手段の寿命にすることが可能となる。
具体的には、直径150mmの回転刃121を使用する場合、約471mm(≒150mm×3.14)がカッターとして使用可能となる。この長さは、従来のナイフ状のカッター板(上下振動式カッター)では実現不可能な長さと言える。勿論、直径150mmよりも大きな直径或いは小さな直径の回転刃を使用してもよい。
また、回転刃121を一方向A(図11参照)に回転させるので、例えば、低消費電力の駆動モーターを用いるができ、これにより、切断手段を低出力で駆動することができる。従って、低消費電力化を実現できかつメンテナンス作業時の安全性を確保することができる。さらに、丸鋸やダイシングカッターは再研磨が困難であるが、本実施の形態では、容易に再研磨した回転刃121を使用することができ、それだけ、切断手段のランニングコストを低減する(例えば新品の1/5程度の値段に抑える)ことができる。
トリミング処理装置100の量産にあたっては、部材公差、余剰部形状のバラツキ、余剰部15a,16aの幅のバラツキ、基板(具体的にはガラス基板)11のソリ、基板11の温度のバラツキなどの様々な誤差因子が生じるため、これらの誤差因子を吸収し、かつ、安価に処理できる方法が必要となるが、本実施の形態では、「安価」「量産性」「作業性(安全性)」の3点で上記した特許文献1よりも優れている。
(浮き上がり規制部材)
本実施の形態において、トリミング処理装置100は、回転刃121によって切除される余剰部15a,16aの浮き上がりを規制する浮き上がり規制部材130(ここでは両側に設けられた一対の規制部材130,130)を備えている。
図10は、トリミング処理装置100の回転刃121による余剰部15a,16aの切断部分を概略的に示す側面図である。
図10に示すように、浮き上がり規制部材130は、回転刃支持部123に支持された板状の規制部材本体131と、規制部材本体131の下端部から基板11側に余剰部15a,16aを臨むように屈曲(具体的には略直角に屈曲)して延設された規制部132とを有している。
このように、回転刃121によって切除される余剰部15a,16aの浮き上がりを規制する浮き上がり規制部材130を設けることによって、回転刃121のせん断応力による余剰部15a,16aの浮き上がり(特に回転刃121との接触部の回転方向(A方向)における上流側の浮き上がり)を抑制することができ(図10のα3参照)、回転刃121による余剰部15a,16aの切断をスムーズに行うことができる。
(保持ローラー)
本実施の形態において、トリミング処理装置100は、モジュール10を一方の面(ここでは回転軸122aとは反対側)で保持する保持ローラー140を備えている。
図10に示すように、保持ローラー140は、回転刃支持部123に支持された回転軸143に回転自在に支持されており、モジュール10の余剰部15a,16aをトリミング処理するにあたり、切断用移動部125によって切断方向(Y1方向(X1方向))へ進んでいくと、外周面140aがモジュール10におけるバックシート16の上面に接触しながら従動回転するようになっている。このように保持ローラー140の外周面140aがモジュール10と接触することによって、保持ローラー140と共に回転刃支持部123に支持された回転刃121の高さ位置を特定することができる。すなわち、基板11のソリやEVA15の厚みバラツキなどで、モジュール10の厚みが不均一であったり、モジュール10の高さが微小に異なっていたりしても、回転刃121と基板11とのZ方向の位置関係を一定に維持したまま余剰部15a,16aを安定して切断することができる。例えば、モジュール10の厚みが不均一な場合に、保持ローラー140がないと不均一なせん断応力で余剰部15a,16aを切断しなければならないところ、保持ローラー140を設置することにより、部材公差を吸収でき、均一なせん断応力で余剰部15a,16aを切断することができる。
詳しくは、保持ローラー140は、ローラー部141と、周方向に沿ってローラー部141から径方向Vの外方に突出した(例えば0.5mm程度突出した)段差部142を有している。このように、保持ローラー140が段差部142を有していることで、外周面140aとモジュール10との接触面積を減らすことができ(図10のβ3参照)、これにより、回転刃121の高さ位置の位置精度を高めることができる。また、外周面140aとモジュール10との接触面積を減らすことで、余剰部15a,16aの切断により発生した切粉の保持ローラー140への付着を抑えることができる。なお、モジュール10の上面(保持ローラー140の外周面140a)と浮き上がり規制部材130の余剰部15a,16aとの接触面との距離(押さえ高さ)d2は、ここでは、−0.5mm程度とされている。ここで、浮き上がり規制部材130の押さえ高さd2の値は、浮き上がり規制部材130の余剰部15a,16aとの接触面がモジュール10の上面よりも低い位置にある場合をマイナスとしている。後述する実施例4の値も同様である。
(保持ローラーを回転刃に非接触とした構成)
本実施の形態では、保持ローラー140は、モジュール10の余剰部15a,16aをトリミング処理するにあたり、回転刃121の回転軸122aに直交する回転刃121側の側面140bが回転刃121に対して非接触の状態となっている。
ところで、回転刃121の側面121bと、保持ローラー140の側面140aとが接触すると、回転刃121の回転による側面121bの面振れによって回転刃121に負荷がかかり、回転刃121が変形することがある。この点、本実施の形態では、保持ローラー140の側面140bが回転刃121に対して非接触の状態となっていることで、回転刃121が保持ローラー140から受ける負荷がなくなるため、回転刃121の変形を抑制でき、これにより、切り残し部15b,16bの切り残し量を安定させることができる。
また、保持ローラー140の側面140bが回転刃121に対して非接触の状態となっていることで、回転刃121の回転方向(A方向)(図11参照)が自由になる。すなわち、回転刃121は、余剰部15a,16aを切除するにあたって、切断方向(Y1方向(X1方向))に対して順方向に回転してもよいし、切断方向(Y1方向(X1方向))とは逆方向に回転してもよい。よって、本実施の形態では、回転駆動部122は、余剰部15a,16aを切除するにあたり、回転刃121を、切断方向(Y1方向(X1方向))に対して順方向に回転させるか又は切断方向(Y1方向(X1方向))とは逆方向に回転させる構成とされている。
図11は、切断方向(Y1方向(X1方向))に対する回転刃121の回転方向(A方向)を説明するための概略側面図である。図11(a)は、回転刃121が切断方向(Y1方向(X1方向))に対して順方向に回転している状態を示しており、図11(b)は、回転刃121が切断方向(Y1方向(X1方向))とは逆方向に回転している状態を示している。
図11(a)のように回転刃121の回転方向(A方向)を順方向にする場合には、回転刃121の切削抵抗を小さくすることができ、これにより、回転刃121の刃先121aの磨耗を少なくすることができ、切断効率を向上させることができる。また、回転方向(A方向)を逆方向にする場合よりも切り残し量を安定させることができる。一方、回転刃121の回転方向(A方向)を逆方向にする場合には、余剰部15a,16aの切粉Tが切断方向(Y1方向(X1方向))とは逆方向に掻き出されるため、切粉Tが回転刃121による余剰部15a,16aの邪魔になり難くすることができる。
(厚み方向移動部)
本実施の形態においては、トリミング処理装置100は、回転刃121とモジュール10とのうち少なくとも一方(ここでは回転刃121)をZ方向に沿って相対的に移動させる厚み方向移動部126(図4及び図5(c)参照)を備えている。
図4及び図5(c)に示すように、厚み方向移動部126は、回転刃121をZ方向に往復移動させるものであり、回転刃121の回転軸122aを回転自在に支持した回転刃支持部123をZ方向に調整可能に支持する回転刃高さ方向調整機構126aを有している。
回転刃高さ方向調整機構126aは、Z方向に沿って走行部125dに設けられた支持棒126bと、支持棒126bに対してZ方向に移動自在に支持され、かつ、回転刃支持部123に一体的に連結された可動部126cと、可動部126cと摺動自在に係合する螺旋状の螺旋部材(例えばスプリングやバネ)126dと、螺旋部材126dをZ方向に沿った軸心回りに回転自在に保持する保持部材126e,126fを有している。
詳しくは、支持棒126bは、Y方向に列設され、かつ、Z方向に沿って走行部125dの下面に立設された一対のものとされている。保持部材126e,126fは、螺旋部材126dをZ方向の両端部で保持している。保持部材126eは、一対の支持棒126b,126bの先端側で支持されており、螺旋部材126dの一端部を保持している。他方の保持部材126fは、可動部126cの上面にZ方向に沿って立設された一対の支持棒126g,126gに対してZ方向に移動可能に支持されており、螺旋部材126dの他端部を保持している。また、可動部126cには、支持棒126bを摺動自在に挿通する貫通孔126hと、螺旋部材126dをZ方向に沿った軸心回りに摺動自在に挿通して螺旋部材126dを係入する貫通孔126iとが設けられている。
回転刃高さ方向調整機構126aでは、螺旋部材126dをZ方向に沿った軸心回りに回転させることで、Z方向に沿った軸心回りの回転運動を回転刃支持部123に連結された可動部126cに対するZ方向の直線運動に変換することができる。これにより、螺旋部材126dにより回転刃支持部123に支持された回転刃121の高さ調節を行うことができる。本実施の形態では、回転刃121のバランス維持のために、可動部126cは、金属プレートされている。
回転刃121が高さ調整されると、回転刃支持部123に支持された保持ローラー140がモジュール10の上面に接触するように設けられる。すなわち、回転刃121の高さ調整は、保持ローラー140の径を変更することで実施することができ、回転刃121を変更する必要がないので、高さ調整の簡便性の向上に保持ローラー140が寄与する。このように回転刃121の高さに応じて保持ローラー140を設けることによって、切断したいモジュール10に適した高さに簡単に回転刃121を調整することができる。
そして、回転刃121の回転中心をモジュール10よりも下方にするか、或いは、上方にするかによって、回転刃121の回転方向(A方向)を容易に順方向又は逆方向にすることができる。
(回転刃の傾斜角度)
また、保持ローラー140の側面140bが回転刃121に対して非接触の状態となっていることで、回転刃121を、余剰部15a,16aを切断する刃先121aが基板11側に向くように切断方向(Y1方向(X1方向))に沿った軸心回りに傾斜させてもよい(図12参照)。
図12は、回転刃121を刃先121aが基板11側に向くように切断方向(Y1方向(X1方向))に沿った軸心回りに傾斜させて余剰部15a,16aを切断している状態を示す説明図である。図12(a)は、トリミング処理装置100における回転刃121部分の概略側面図であり、図12(b)は、余剰部15a,16aの切断状態を拡大した拡大側面図である。
図12(a)に示すように、切断用移動部125は、回転刃121を基板11側へ切断方向(Y1方向(X1方向))に沿った軸心回りに傾斜させる傾斜角度φを持たせた状態で回転刃121を切断方向(Y1方向(X1方向))に沿って移動させるようになっている。ここで、傾斜角度φは、基板11の表面11b及び裏面11cに平行な方向から視て、基板11の端面11aに沿った仮想面E1と、回転刃121の回転軸122aに直交する側面121bに沿った仮想面E2とのなす角度とされている。
このように、回転刃121を基板11側へ切断方向(Y1方向(X1方向))に沿った軸心回りに傾斜させることで、精度よく余剰部15a,16aを切断することが可能となる。
傾斜角度φ=0°の状態では、切断方向(Y1方向(X1方向))に抵抗がある場合、回転刃121が外側に逃げる方向に変形しやすい。回転刃121を基板11側へ切断方向(Y1方向(X1方向))に沿った軸心回りに傾斜させる傾斜角度φをつけることによって、前方から受ける抵抗力を分散し、回転刃121が基板11から離れることを防ぐことができる。従って、傾斜角度φがマイナスになると、切断が非常に困難となり、場合によっては切断不可能となってしまう。逆に、図12(b)に示すように、余剰部15a,16aの厚みをhとすると、傾斜角度φが大きくなるにつれて、切断長さΔlがh/cosφ−h=h×(1−cosφ)/cosφだけ増加するため、それだけ寿命の低下につながる。
以上のバランスを考慮して、傾斜角度φは0°より大きく15°以下(寿命低下率1%未満)であることが好ましい。
(回転軸カバー)
本実施の形態において、トリミング処理装置100は、回転駆動部122の回転軸122aを覆う回転軸カバー150(図13参照)を備えていてもよい。
図13は、回転刃支持部123に対して回転軸122aを覆う回転軸カバー150の一例が設けられる場合の回転軸122a部分を概略的に示す側面図である。
図13に示すように、回転軸カバー150は、ドーナツ状のものとされている。回転軸カバー150の中心部には、回転軸122aの外周面を隠蔽するように回転自在に挿通する貫通孔151が設けられている。これにより、回転駆動部122の回転軸122aにおける外周面の露出をなくすことができる。なお、本実施の形態に係るトリミング処理装置100では、切断後の余剰部15a,16aが自然落下し、一定面積の回収箱(図示省略)で回収するようになっている。
この構成では、回転軸カバー150によって、回転駆動部122の回転軸122aにおける外周面の露出をなくすことができ、これにより、余剰部15a,16aの回転駆動部122の回転軸122aへの巻き込みを防止することができ、回収箱に確実に落下させることができる。
(回転刃と基板との隙間調整)
本実施の形態において、トリミング処理装置100は、回転刃121と基板11との間の隙間を調整可能とされていてもよい。
具体的には、図1及び図4に示すように、回転刃121と基板11との間の隙間は、図示しない基板位置決め機構によって調整することができる。
このように回転刃121と基板11との間の隙間を調整可能とされていることで、EVA15及びバックシート16の材料や回転刃121の角度θ,φ等の切断に関する各種条件に応じて回転刃121と基板11との間の隙間を調整することができる。
(切粉の散乱の防止対策)
本実施の形態において、回転刃121による余剰部15a,16aの切断時に発生する切粉の散乱を防ぐ対策として、次のエアブロー装置160(図14参照)、第1吸塵装置170(図15参照)及び第2吸塵装置180(図16から図18参照)のうち少なくとも一つを備えている構成とすることができる。
(エアブロー装置)
図14は、トリミング処理装置100に備えられたエアブロー装置160を概略的に示す側面図である。図14(a)は、エアブロー装置160の一例を示しており、図14(b)は、エアブロー装置160の他の例を示している。
図14(a)及び図14(b)に示すように、エアブロー装置160は、切除された余剰部15a,16aの切粉Tを吹き飛ばすものであり、エアを吐出するエアブローノズル161と、エアブローノズル161に連通されたエアホース162と、エアホース162に空気を送り込むエアコンプレッサー(図示省略)とを有している。詳しくは、エアブローノズル161は、回転刃121の余剰部15a,16aとの接触部のうちの何れかの切断点Q1(ここでは、切断方向(Y1方向(X1方向))における下流側の端)を標的にして切断直後に発生する切粉Tを吹き飛ばすようにエア吐出方向が切断点Q1に向けられている。
この構成では、回転刃121による余剰部15a,16aの切断時に発生する切粉Tを効果的に引き飛ばすことができる。
しかも、図14(b)に示すエアブロー装置160では、エアブローノズル161に加えて、余剰部15a,16aの吹き飛ばし用のエアブローノズル163を設置している。詳しくは、エアブローノズル163は、エアホース162に連通されており、余剰部15a,16aの切れ端の散乱を防ぐために、エア吐出方向が余剰部15a,16aの切断後の通過経路を間にした回収箱(図示省略)の方向に向けられている。こうすることで、エアブローノズル161による切粉Tの吹き飛ばし機能だけでなく、余剰部15a,16aの切れ端を確実に回収箱に落下させることができる。
なお、本実施の形態では、エアブローノズル161,163は、切断点Q1よりも切断方向(Y1方向(X1方向))の上流側に設けられている。
(第1吸塵装置)
図15は、トリミング処理装置100に備えられた第1吸塵装置170の一例を概略的に示す図である。図15(a)は、その側面図であり、図15(b)は、その断面図である。
図15に示すように、第1吸塵装置170は、切除された余剰部15a,16aの切粉Tを吸引するものであり、回転刃121に対して回転刃121にて切断されるモジュール10よりも下方を覆って回転刃121による余剰部15a,16aの切断時に発生する切粉Tを収容する空間P2(図15(b)参照)を有する吸塵ポケット171と、吸塵ポケット171に連通される吸塵ホース172と、吸塵ホース172を介して吸塵ポケット171に収容される切粉Tを吸引する吸塵機173とを有している。切粉Tは回転刃121の周辺にも付着するため、吸塵ポケット171は、回転刃121の周辺をできるだけ覆うことができるポケットの形状とされている。詳しくは、吸塵ポケット171は、回転刃121の外周方向に沿って回転刃121の外周部を覆う第1ポケット部171aと、回転刃121の側面121bに沿って側面121bを覆う第2ポケット部171bとを有している。第1ポケット部171aには、吸塵ホース172に連通される連通孔171cが設けられている。吸塵ホース172は、一端が連通孔171cに連結され、かつ、他端が吸塵機173に連結されている。
この構成では、回転刃121の回転方向(A方向)を順方向とする場合、切粉Tは前方(切断方向(Y1方向(X1方向))の下流側)に生じる(図15(a)参照)。吸塵ポケット171は、ポケット全体が吸引口となっているため、発生した切粉Tは、確実に吸塵ポケット171に吸引され、吸塵ポケット171の下部に接続された吸塵ホース172から切粉Tを吸塵機173で吸引することができる。
(第2吸塵装置)
図16は、トリミング処理装置100に備えられた第2吸塵装置180の一例を概略的に示す側面図である。
図16に示すように、第2吸塵装置180は、切除された余剰部15a,16aの切粉Tを吸引するものであり、エアを吸い込む吸塵ノズル181と、吸塵ノズル181に連通された吸塵ホース182と、吸塵ホース182を介して吸塵ノズル181からのエアを吸引する吸塵機(図示省略)とを有している。詳しくは、吸塵ノズル181は、回転刃121の余剰部15a,16aとの接触部のうちの何れかの切断点Q2(ここでは、切断方向(Y1方向(X1方向))における下流側の端)を標的にして切断直後に発生する切粉Tを吸引するように吸引方向が切断点Q2に向けられている。
トリミング処理装置100の量産にあたっては、切断後の余剰部15a,16aの挙動も制御する必要がある。切断後の余剰部15a,16aは回転刃121付近に存在するため、回転刃121の回転の影響を受けて、余剰部15a,16aは激しく動くことになる。そのため、自然落下のままでは一定面積の回収箱で回収することは困難であり、何らかの制御が必要となる。吸塵と余剰部制御機構とを同方向の位置に設置することは困難であり、別々の方向に分離できる方が好ましいため、回転刃121の回転方向(A方向)として、順方向を採用する方が有利になる。
これについて、以下に図17及び図18を参照しながら回転刃121の回転方向(A方向)が逆方向である場合と順方向である場合とで分けて説明する。
(逆方向の場合)
図17は、第2吸塵装置180が設けられたトリミング処理装置100において、回転刃121の回転方向(A方向)が逆方向である場合での切断後の切粉Tと余剰部15a,16aとの状態を示す概略側面図である。
図17に示すように、回転刃121の回転方向(A方向)が逆方向である場合には、切粉Tと切断後の余剰部15a,16aとが何れも切断方向(Y1方向(X1方向))の上流側(回転刃121の後方)に生じる。そのため、吸塵ノズル181を切断方向(Y1方向(X1方向))の切断点Q2よりも上流側に設置すると、切断後の余剰部15a,16aも切粉Tと共に吸引され、余剰部15a,16aが吸塵ノズル181の吸引口に絡んだり、余剰部15a,16aの真下への落下が妨げられたりするため、余剰部15a,16aの挙動には影響を与えないような吸塵機構が必要となり、量産にあたっては複雑な設計が必要となる。
(順方向の場合)
図18は、第2吸塵装置180が設けられたトリミング処理装置100において、回転刃121の回転方向(A方向)が順方向である場合での切断後の切粉Tと余剰部15a,16aとの状態を示す概略側面図である。
図18に示すように、回転刃121の回転方向(A方向)が順方向である場合には、切粉Tと切断後の余剰部15a,16aとが切断方向(Y1方向(X1方向))の下流側と上流側とで別々の方向に生じるため、吸塵ノズル181を切断方向(Y1方向(X1方向))の切断点Q2よりも下流側に設置することで、余剰部15a,16aが吸塵ノズル181の吸引口に絡むことがなく、余剰部15a,16aを真下へ確実に落下させることができる。これにより、吸塵機構を設置するにあたって余剰部15a,16aの挙動を考慮する手間を省くことができる。
なお、本実施の形態において、切断後の余剰部15a,16aを強制的に真下に落下させるエアブローを設置してもよいし、切断後の余剰部15a,16aをチャックして引っ張りながら切断動作を行うチャック機構を導入してもよい。
(実験例について)
[1]基礎実験結果
回転刃121の切断角度θの最適条件を明確にするために,図19に示すような実験機を作製した。
図19は、余剰部15a,16aを切断するにあたって回転刃121の切断角度θの最適条件を明確にするための実験機200を示す図である。図19(a)は、実験機200の概略平面図であり、図19(b)は、実験機200の回転刃121部分の概略平面図である。
実験機200は、Y方向に往復移動自在とされた(摺動抵抗のほとんどない)LMガイド220の可動部221に対して、回転刃121を回転駆動する回転駆動部122を固定し、かつ、切削抵抗(回転刃121の切断方向(Y1方向(X1方向))への引っ張り力)を測定可能な引っ張り試験機210(DFG−50T(SHIMPO社製))を連結したものである。
図20は、図19に示す実験機200でのモジュール10における余剰部15a,16aの回転刃121による切断状態を示す平面図である。図20(a)は、回転刃121の切断角度θを示すと共に回転刃121の刃先121aと基板11との間の隙間d3を示しており、図20(b)は、回転刃121にて切断後の切り残し部15b,16bの切り残し量C1,C2,C3に示している。図20(b)において、切り残し量C1は、切断方向(Y1方向(X1方向))の上流側端部における切断開始位置での切り残し量を表しており、切り残し量C2は、切断方向(Y1方向(X1方向))の中央部における切断中央位置での切り残し量を表しており、切り残し量C3は、切断方向(Y1方向(X1方向))の下流側端部における切断終了位置での切り残し量を表している。
本実験では,封止部材をバックシート16のみとした場合と、封止部材をEVA15及びバックシート16とした場合と、回転刃121の回転方向(A方向)を逆方向とした場合と、回転刃121の回転方向(A方向)を順方向とした場合とで、回転刃121の切断角度θと、回転刃121の刃先121aと基板11との間の隙間d3(図20(a)参照)とを変化させた時の切り残し量C1,C2,C3(図20(b)参照)と切削抵抗(回転刃121の切断方向(Y1方向(X1方向))への引っ張り力)との測定をそれぞれ1回ずつ行った。
実験は、図9に示す刃先121aを有する直径150mmの回転刃121を使用し、回転刃121の周速度を3.1m/s(回転速度400rpm)として回転刃121を手動で移動させ、厚み4.5mmの基板11にEVA15及びバックシート16で封止したモジュール10の余剰部15a,16aを切断することで行った。
図21は、切断角度θの調整を容易化したことを説明するための説明図である。図21(a)は、回転軸122aの方向から視て基板11とオーバーラップする回転刃121の部分のY(X)方向における第1距離aを示す側面図である。図21(b)は、基板11とオーバーラップする回転刃121の部分における切断方向(Y1方向(X1方向))の下流側端部と上流側端部とのX(Y)方向における第2距離bを示す平面図である。また、図21(c)は、切断角度θを得るための第2距離bの値を示す表である。[第2距離b]は、[第1距離a]・tan([切断角度θ])で求めることができる。本実験では、第1距離aを78mmとしている。
図21(c)に示すように、切断角度θを測定しなくても、第2距離bを設定することで切断角度θを決定することができる。
実験結果を図22から図25に示す。図22は、封止部材をバックシート16のみとし、回転刃121の刃先121aと基板11との隙間d3を0.2mmとした時の切り残し量C1,C2,C3と切削抵抗(回転刃121の切断方向(Y1方向(X1方向))への引っ張り力)とを示すグラフである。図22(a)及び図22(b)は、それぞれ、回転刃121の回転方向(A方向)を逆方向及び順方向とした切断角度θに対する切り残し量C1,C2,C3を示している。図22(c)及び図22(d)は、それぞれ、回転刃121の回転方向(A方向)を逆方向及び順方向とした切断角度θに対する引っ張り力を示している。
図23は、封止部材をバックシート16のみとし、回転刃121の刃先121aと基板11との隙間d3を0.4mmとした時の切り残し量C1,C2,C3と切削抵抗(回転刃121の切断方向(Y1方向(X1方向))への引っ張り力)とを示すグラフである。図23(a)及び図23(b)は、それぞれ、回転刃121の回転方向(A方向)を逆方向及び順方向とした切断角度θに対する切り残し量C1,C2,C3を示している。図23(c)及び図23(d)は、それぞれ、回転刃121の回転方向(A方向)を逆方向及び順方向とした切断角度θに対する引っ張り力を示している。
図24は、封止部材をEVA15及びバックシート16とし、回転刃121の刃先121aと基板11との隙間d3を0.2mmとした時の切り残し量C1,C2,C3と切削抵抗(回転刃121の切断方向(Y1方向(X1方向))への引っ張り力)とを示すグラフである。図24(a)及び図24(b)は、それぞれ、回転刃121の回転方向(A方向)を逆方向及び順方向とした切断角度θに対する切り残し量C1,C2,C3を示している。図24(c)及び図24(d)は、それぞれ、回転刃121の回転方向(A方向)を逆方向及び順方向とした切断角度θに対する引っ張り力を示している。
また、図25は、封止部材をEVA15及びバックシート16とし、回転刃121の刃先121aと基板11との隙間d3を0.4mmとした時の切り残し量C1,C2,C3と切削抵抗(回転刃121の切断方向(Y1方向(X1方向))への引っ張り力)とを示すグラフである。図25(a)及び図25(b)は、それぞれ、回転刃121の回転方向(A方向)を逆方向及び順方向とした切断角度θに対する切り残し量C1,C2,C3を示している。図25(c)及び図25(d)は、それぞれ、回転刃121の回転方向(A方向)を逆方向及び順方向とした切断角度θに対する引っ張り力を示している。
図22(a)から図25(a)及び図22(b)から図25(b)に示すように、回転刃121の切断角度θが大きくなると、切り残し量C1,C2,C3は減少する傾向を示していることが分かる。
また、図22(c)から図25(c)及び図22(d)から図25(d)に示すように、回転刃121の回転方向(A方向)を逆方向にすると、順方向に比べ全体的に切削抵抗が増加する(引っ張り力が大きくなる)傾向を示していることが分かる。
また、回転刃121の回転方向(A方向)を逆方向にすると、切断角度θが増加するにつれて切削抵抗(引っ張り力)は減少する傾向を示す。一方、回転刃121の回転方向(A方向)を順方向にすると、増加する箇所(図22(d)から図23(d)のPの値参照)が存在する。
また、図22(a)から図25(a)及び図22(b)から図25(b)に示すように、合計切り残し量が1.5mm以下となる切断角度θの最小角度が0.6°となっている。
ところで、端面シール材18は、絶縁対策としてブチル層18aと、PET層18bと、発泡層18cとの3層に分かれており、切り残し部15b,16bによって端面シール材18が破れると耐圧不良になるため、その基準として切り残し量C1,C2,C3を各箇所で0.5mm以下としており、この実験例では、切り残し量C1,C2,C3の各箇所の合計切り残し量を1.5mm以下としている。
このような、切り残し量C1,C2,C3の3箇所合計1.5mm以下という評価では、各箇所0.5以下でない場合も生じるものの、回転刃121は基板11から離れる方向に力を受けるため、必ずC1≦C2≦C3となり、切り残し量C1,C2,C3のいずれかが0.5mmを超える場合は、ほとんどの場合において合計1.5mmを必然的に超える。
よって、本実験のように微小変化量を評価しない場合は、合計切り残し量1.5mm以下を基準にしても支障がないと判断した。
また、図22から図25に示すように、回転刃121の刃先121aと基板11との隙間d3を0.2mmとした方が、0.4mmとした場合に比べて切り残し量C1,C2,C3が全体的に少なかった。
以上のことから、回転刃121の回転方向(A方向)を逆方向にし、回転刃121の切断角度θを0.6°にし、回転刃121の刃先121aと基板11との隙間d3を0.2mmにすることが最適であることが分かった。
[2]実験後のモジュールの端面と回転刃の側面の確認
次に、実験例の構成で実験した後のモジュール10の端面10aと回転刃121の断面121aを拡大した撮影画像(不図示)で観察を行ったところ、異常は見られず、切断角度θの制御によって、切り残し量C1,C2,C3の安定化を実現できることが確認された。
[3]切り残し量の変化
図26は、比較例の切り残し量C1,C2,C3と実施例1の切り残し量C1,C2,C3とを示すグラフである。
比較例では、回転刃121の回転方向(A方向)を順方向とし、切断角度θを0°とし、回転刃121の刃先121aと基板11との隙間d3を0.2mmとした。また、実施例1では、回転刃121の回転方向(A方向)を逆方向とし、切断角度θを0.6°とし、回転刃121の刃先121aと基板11との隙間d3を0.2mmとした。
そして、基板11の1辺の余剰部15a,16aを切断した場合を回転刃121の1回の使用回数とし、比較例では8928回使用した時点での切り残し量C1,C2,C3を測定し、実施例1では6352回使用した時点での切り残し量C1,C2,C3を測定した。ここで、回転刃121は、使用初期(1回〜3000回程度)で切り残し量C1,C2,C3が増加することがあるため、切り残し量C1,C2,C3が安定する使用回数(比較例では8928回、実施例1では6352回)で比較した。
図26に示すように、比較例では、切り残し量C2(切断方向(Y1方向(X1方向))の中央部における切断中央位置)及び切り残し量C3(切断方向(Y1方向(X1方向))の下流側端部における切断終了位置)で多くなっており、切り出し量C1,C2,C3が安定していないのに対して、実施例1では、切り出し量C1,C2,C3が共に少なくなっており、安定していることが分かる。すなわち、実施例1において、切り残し量C1,C2,C3の低減と精度の向上とを達成できることを確認した。
[4]浮き上がり規制部材の導入
次に、図10に示す浮き上がり規制部材130により、モジュール10の余剰部15a,16aの切断開始がスムーズに開始されることを確認した。
図27は、モジュール10の余剰部15a,16aの切断後のモジュール10の切断開始部分を拡大して示す概略平面図である。図27(a)は、浮き上がり規制部材130を設けていない実施例2の場合を示しており、図27(b)は、浮き上がり規制部材130を設けた実施例3の場合を示している。
実施例2及び実施例3では、回転刃121の回転方向(A方向)を逆方向とし、切断角度θを0.6°とし、回転刃121の刃先121aと基板11との隙間d3を0.2mmとした。
そして、浮き上がり規制部材130がない実施例2では、図27(a)に示すように、バックシート16の端部に若干のバリBが生じたのに対して(δ部分参照)、実施例3では、図27(b)に示すように、浮き上がり規制部材130により、バックシート16の端部でバリを十分抑制した状態で切断することができた。
また、浮き上がり規制部材130がない実施例2では、回転刃121の使用回数が2600回であったのに対して、実施例3では、浮き上がり規制部材130によって、回転刃121のせん断応力による余剰部15a,16aの浮き上がりが抑制されたことにより、回転刃121への加わる力を安定させることができ、回転刃121の使用回数として10000回を達成させることができた。
また、回転刃121の回転方向(A方向)は、順方向、逆方向どちらの方向であっても良好に切断可能であることを確認した。すなわち、余剰部15a,16b(具体的にはEVA15やバックシート16のはみ出し量)は、回転刃121が逆方向の回転の場合、3mm以上であれば安定して切断することができ、順方向の回転の場合は1mm以上であれば安定して切断することができることがわかった。
ところで、モジュール10の上面(保持ローラー140の外周面140a)と浮き上がり規制部材130の余剰部15a,16aとの接触面との距離(押さえ高さ)d2(図10参照)が大きくなり過ぎると、余剰部15a,16aの切れ端に接触しないため切断面が凹凸になりやすい。
この点に関し、バックシート16のはみ出し量d5(余剰部16a)及び浮き上がり規制部材130の押さえ高さd2を変化させた場合での回転刃121の切断状態を調べた。
図28は、バックシート16のはみ出し量d5及び浮き上がり規制部材130の押さえ高さd2を変化させた場合での回転刃121の切断状態を調べた実施例4を説明するための説明図である。図28(a)は、実施例4の実験条件を示す図であり、図28(b)は、実施例4の実験結果を示す表である。
実施例4は、回転刃121を切断方向Y1とは逆方向の回転とし、図28(a)に示すように、回転刃121のモジュール10側の端面と浮き上がり規制部材130の回転刃121側の端面との距離d4を1.5mmで固定し、回転刃121のモジュール10側の端面とモジュール10の回転刃121側の端面との距離d3を0.2mmで固定し、バックシート16のはみ出し量d5を8mm、6mm、3mm、2mmに変化させると共に、浮き上がり規制部材130の押さえ高さd2を1mm、0.5mm、0mm、−0.5mm、−1mmに変化させることで行った。
また、図28(b)の表において、はみ出し量d5毎に示されている3つの数値は、左から切り残し部16bの切り残し量C1,C2,C3を表している。そして、余剰部16aを切断したモジュール10に対して、切り残し量C1,C2,C3及び外観上から、良好なものを「○」とし、やや不良なものを「△」とし、不良なものを「×」とし、切断できなかったものを「切断不可」として評価した。なお、「△」及び「×」の評価において、切り残し部16bの全体がギザギザ状(凹凸状)であった場合を「A」とし、切り残し部16bの一部がギザギザ状(凹凸状)であった場合を「B」とし、切り残し部16bのギザギザ状(凹凸状)の占める割合が切断状態「B」よりも小さかった場合を「C」としている。
図28(b)に示す実験結果から、押さえ高さd2の上限値としては、0mm程度とすることが好ましいことが分かった。
一方、押さえ高さd2が小さく(浮き上がり規制部材130の余剰部15a,16aとの接触面がモジュール10の上面よりも低く)なり過ぎると、余剰部15a,16aの切れ端が折れ曲がりすぎて、切断時の振動によって余剰部15a,16aの切れ端が飛び上がりやすいことから、押さえ高さd2の下限値としては、−1.0mm程度とすることが好ましい。よって、押さえ高さd2は、上限値(0mm程度)と下限値(−1.0mm程度)との中央値である−0.5mm程度にすることが好ましい。
−実施の形態2−
次に、実施の形態2にかかるトリミング処理方法およびトリミング処理装置100を説明する。この実施の形態2にかかるトリミング処理方法およびトリミング処理装置100によれば、実施の形態1にかかるトリミング処理方法およびトリミング処理装置100と同様に、封止部材(EVA15、バックシート16)によって基板11を封止したモジュール10におけるEVA15およびバックシート16の余剰部15a,16aの切り残し量を安定させることができ、これにより端面シール材18の貼付不良や耐圧不良等の切り残し量のバラツキに伴う不具合の発生を効果的に防止することができる。なお、実施の形態2にかかるトリミング処理方法およびトリミング処理装置に関して、実施の形態1に関連する構成などについては同一の符号を付す。
以下、本実施の形態に係るモジュールのトリミング処理装置100について、図面に基づいて説明する。
図29は、本発明の実施の形態に係るトリミング処理装置100の概略構成を示す平面図である。図30は、余剰部15a,16aをトリミング処理する工程を説明するための概略平面図であって、(a)は、長辺側の余剰部15a,16aを切断する状態を示す説明図であって、(b)は、短辺側の余剰部15a,16aを切断する状態を示す説明図である。図31は、切断用移動部支持機構110を中心に示す図であって、図29の矢符A−Aに沿った断面図である。なお、モジュール10は、図37に示すものと同様のものであるので、図37に示すものと同一の符号を付し、ここではモジュール10についての詳しい説明を省略する。また、図29は、第1ステージST1(図30参照)でのトリミング処理装置100を示す。
本実施の形態に係るトリミング処理装置100は、封止部材15,16(EVA15とバックシート16)によって基板11を封止したモジュール10における封止部材15,16の余剰部15a,16aを切除するものである。トリミング処理装置100は、封止部材15,16の側からモジュール10を押圧する円板状のせん断ローラー190と、せん断ローラー190の回転軸143(保持ローラー140の回転軸143)と平行な回転軸122aとされ、先鋭状に形成された刃先121a(図34参照)が外周に設けられた円板状の回転刃121と、回転刃121を一方向に回転させる回転駆動部122(図32参照)と、基板11の端面11aに沿った切断方向において、回転刃121およびモジュール10の少なくともいずれか一方を相対的に移動させる切断用移動部125と、を備える。回転刃121とせん断ローラー190とは、接触するように配置されている。
この構成によると、余剰部15a,16aを切除する際の抵抗を低減することができ、このことにより、封止部材15,16の厚さが異なる場合においても、精度よく切除することができる。また、回転刃121の円周全体に刃先121aを設けることで、刃先121aの長さを長くして回転刃121を長寿命化することができる。
基板11は、四角形状とされており、以下では、基板11の短辺に平行な方向をX方向と呼び、基板11の長辺に平行な方向をY方向と呼ぶ。
本実施の形態において、モジュール10は、第1ステージST1でのトリミング処理装置100で長辺側の余剰部15a,16aを切除された後、第2ステージST2に搬送され、第2ステージST2でのトリミング処理装置100で短辺側の余剰部15a,16aを切除される。なお、第1ステージST1と第2ステージST2とでは、切断方向が90度異なる以外は実質的に同じ構成および動作であるので、第2ステージST2でのトリミング処理装置100については図示およびその説明を省略する。
トリミング処理装置100は、基板位置決め機構(図示しない)と、切断用移動部支持機構110と、余剰部切断機構120と、保持部124とを備える。余剰部切断機構120および保持部124についての詳細は後述する(図32参照)。
基板位置決め機構は、CCDカメラ等の撮像手段を用いて、基板11の輪郭を位置情報として検出し、得られた位置情報に基づき移動手段によりモジュール10をX方向に移動させるようになっている。なお、モジュール10および回転刃121の少なくとも一方をX方向に移動させるようになっていてもよい。
トリミング処理装置100は、モジュール10を第1ステージST1に向けて搬送方向(Y2方向)に搬送し、リフトアップする。第1ステージST1においてモジュール10における基板11の一方側(図29のY方向に沿う側、ここでは長辺側)の2辺を基板11の端面11a,11aに沿った切断方向(図29のY1方向)に沿って同時に切断し、その後、モジュール10を第2ステージST2に向けて搬送方向Y2に搬送し、リフトアップする。第2ステージST2において他方側(X方向に沿う側、ここでは短辺側)の2辺を切断方向(X1方向)に沿って同時に切断するようになっている。
図29および図31に示すように、切断用移動部支持機構110は、モジュール10を水平に載置する昇降式の載置台113と、X方向に沿って延びている第1支持部110aと、Y方向に沿って延びている第2支持部111bと、Y方向に沿って延びている第3支持部112bと、第3支持部112bをX方向に往復移動させる支持部移動機構112mとを備えている。
第1支持部110aは、Y方向に間隔をおいて配設された一対のものとされており、支柱G1,G1を介して床面Gにそれぞれ固定されている。
第2支持部111bおよび第3支持部112bは、X方向に間隔をおいて配置され、第1支持部に支持されている。
第2支持部111bは、基準側(図中右側)の支持部とされ、Y方向における両端部が一対の第1支持部110a,110aに固定されている。
第3支持部112bは、押し側(図中左側)の支持部とされ、Y方向における両端部が一対の第1支持部110a,110aによって、X方向に移動自在に支持されている。
支持部移動機構112mは、一対のものとされており、第3支持部112bのY方向における両端部にそれぞれ設けられている。支持部移動機構112mは、第3支持部112bをX方向に往復移動させるアクチュエーター112nと、第3支持部112bのX方向におけるモジュール10側への移動を規制するストッパー112lとを有している。
アクチュエーター112nは、第1支持部110aに固定されたシリンダー112jと、シリンダー112jからX方向に可動するピストン112kとで構成されている。
ストッパー112lは、第1支持部110aに固定され、第3支持部112bに対してアクチュエーター112nの反対側に配置されている。
本実施の形態において、2つのピストン112kは、それぞれ独立して動作する。つまり、第3支持部112bは、Y方向に対して間隔を置いて配置された2つのピストン112k,112kによって、X方向における位置を決定される。このことから、Y方向に向かって延びる第3支持部112bを、X方向に傾斜させることができる。
図32は、余剰部切断機構120を中心に示す図であって、図29の矢符B−Bに沿った断面図である。図33は、図29に示すトリミング処理装置100の回転刃121,121部分を回転軸122aの方向の内側から視た概略側面図である。なお、余剰部15a,16aの切断状態において、基準側と押し側とでは実質的に同じ構成となっている。よって、図32および図33では、押し側に代表させて示し、基準側については図示を省略してある。
図32および図33に示すように、余剰部切断機構120は、回転刃121、せん断ローラー190、回転駆動部122、回転軸支持部123、および切断用移動部125を、基準側および押し側にそれぞれ備え、さらに、載置台113に載置されたモジュール10を保持する保持部124を備える。
保持部124,124は、基準側および押し側にそれぞれ設けられ、載置台113に向けてモジュール10を押圧するクランプ部(基板押さえ部)124aと、クランプ部124aをZ方向に往復移動させる押圧部移動機構124bとを有している。なお、モジュール10を保持する際には、基準側および押し側に設けられた一対のクランプ部124a,124aによって、モジュール10が押圧される。
クランプ部124aは、モジュール10のEVA15およびバックシート16に接触する接触面124cを有し、接触面124cでモジュール10を確実に保持できるようになっている。また、クランプ部124aは、Y方向に沿って延びている。
押圧部移動機構124bは、クランプ部124aをZ方向に往復移動させY方向に間隔を置いて配置された一対のアクチュエーター124d,124dを有している。
アクチュエーター124dは、支持部材124eによって第2支持部111bまたは第3支持部112bに支持されたシリンダー124fと、シリンダー124fからZ方向に可動するピストン124gとを含んでいる。クランプ部124aは、ピストン124gの先端部に設けられている。
切断用移動部125は、回転軸支持部123をY方向に沿って案内するガイド部125aと、回転軸支持部123をY方向に往復移動させる回転刃切断方向移動機構125bとを備えている。つまり、本実施の形態においては、切断用移動部125は、回転刃121を切断方向Y1に向かって移動させている。
ガイド部125aは、第2支持部111bおよび第3支持部112bに設けられており、第2支持部111bおよび第3支持部112bに対して回転軸支持部123をY方向に移動自在に案内する従動式LMガイド(Linear Motion Guide)を有している。
回転刃切断方向移動機構125bは、回転軸支持部123をY方向に往復移動させる走行駆動部125cを有している。
走行駆動部125cは、図示しない回転軸に連結された車輪を含む走行部125dをガイド部125a上に走行させることで回転軸支持部123をY方向に往復移動させるようになっている。
切断用移動部125は、回転刃121とモジュール10との相対移動速度を制御する。この構成によると、切断用移動部125の相対移動速度を余剰部15a,16aの切除に最適な速度にすることができ、例えば、切除を開始する際に相対移動速度を低速にして、スムーズに余剰部15a,16aを引き込むことで、バリ等の不具合を低減することができる。
ここでは、切断を開始する際の回転刃121の移動速度は、70mm/sとされており、切断中の回転刃121の移動速度は、151.6mm/sとされている。また、切断用移動部125は、基準側と押し側とが同期するように制御している。
回転刃121は、回転駆動部122の回転軸122aの方向から視て円形状のものであり、先鋭状に形成された刃先121である刃部(図34参照)が外周に設けられている。
回転駆動部122は、回転刃121を一方向に回転させる回転モーターとされており、回転軸122aと回転刃121とが同軸上に連結されている。
回転軸支持部123は、回転刃121の回転軸122aとせん断ローラー190の回転軸143とを支持する。回転軸支持部123によって、回転刃121の回転軸122aとせん断ローラー190の回転軸143との距離が一定とされている。この構成によると、回転刃121とせん断ローラー190との接触角が一定となることによって、一様なせん断応力を得ることができる。
ここで、図33に示すように、回転軸122aの方向から回転刃121を視たとき、回転刃121およびせん断ローラー190は、一部が重なるように配置され、それぞれに他方と重ならない部分がある。
せん断ローラー190は、回転軸支持部123に回転自在に支持されている。この構成によると、せん断ローラー190の回転数を回転刃121の回転数に追従できるようになることによって、回転刃121との摩擦抵抗を抑制し、回転刃121の磨耗を抑えることができる。
上述したように、トリミング処理装置100は、基板11の対向する2辺の余剰部15a,16aを同時に切除するように、一対の回転刃121,121を備える。この構成によると、基板11の対向する2辺の余剰部15a,16aを同時に切除できることによって、処理速度を向上させることができる。
トリミング処理装置100は、切断用移動部125に連結され、回転軸支持部123を吊り下げる吊下げ連結部である厚み方向移動部126を備える。回転軸支持部123は、基板の厚み方向(Z方向)と平行な軸回りに回転可能な構成とされている。この構成によると、基板11の端面に沿った切断方向の歪みに対して、回転刃121を追従させることが容易になる。つまり、第3支持部112bをX方向に傾斜させることによって、回転軸支持部123を回転させることができる。
厚み方向移動部126は、回転軸支持部123をZ方向に調整可能に支持する支持部吊下げ機構である回転刃高さ方向調整機構126aを有している。
回転刃高さ方向調整機構126aは、Z方向に沿って走行部125dに設けられた支持棒126bと、支持棒126bに対してZ方向に移動自在に支持され、かつ、回転軸支持部123に一体的に連結された可動部126cと、可動部126cと摺動自在に係合する螺旋状の螺旋部材(例えばスプリングやバネ)126dと、螺旋部材126dをZ方向に沿った軸心回りに回転自在に保持する保持部材126e,126fを有している。
支持棒126bは、Y方向に列設され、Z方向に沿って走行部125dの下面に立設された一対のものとされている。
保持部材126e,126fは、螺旋部材126dをZ方向の両端部で保持している。
保持部材126eは、支持棒126bの先端側で支持されており、螺旋部材126dの一端部を保持している。
保持部材126fは、可動部126cの上面にZ方向に沿って立設された支持棒126gに対してZ方向に移動可能に支持されており、螺旋部材126dの他端部を保持している。
可動部126cには、支持棒126bを摺動自在に挿通する貫通孔126hと、螺旋部材126dをZ方向に沿った軸心回りに摺動自在に挿通して螺旋部材126dを係入する貫通孔126iとが設けられている。
回転刃高さ方向調整機構126aでは、螺旋部材126dをZ方向に沿った軸心回りに回転させることで、Z方向に沿った軸心回りの回転運動を回転軸支持部123に連結された可動部126cに対するZ方向の直線運動に変換することができる。これにより、螺旋部材126dにより回転軸支持部123に支持された回転刃121の高さ調節を行うことができる。本実施の形態では、回転刃121のバランス維持のために、可動部126cは、金属プレートで形成されている。
図34は、回転刃121において2段階に傾斜させた刃先121aの一例を概略的に示す側面図である。
回転刃121は、先端側傾斜部121cと、先端側傾斜部121cの刃先角度τ1よりも小さい先端角度τ2の回転中心側傾斜部121dとの2段階に傾斜させた刃先121aが外周に設けられていてもよい。
図34に示す例では、回転刃121は、厚みd1が1.2mm、刃先121aの径方向Vにおける長さeが15mm(先端側傾斜部121cの長さe1=1mm、回転中心側傾斜部121dの長さe2=14mm)、先端側傾斜部121cの刃先角度τ1が16.7°、回転中心側傾斜部121dの先端角度τ2が3.678°のものとされている。
具体的には、直径150mmの回転刃121を使用する場合、約471mm(≒150mm×3.14)がカッターとして使用可能となる。この長さは、従来のナイフ状のカッター板(上下振動式カッター)では実現不可能な長さと言える。勿論、直径150mmよりも大きな直径或いは小さな直径の回転刃を使用してもよい。
図35は、トリミング処理装置100の回転刃121による余剰部15a,16aの切断部分を概略的に示す側面図である。
本実施の形態において、トリミング処理装置100は、余剰部15a,16aの浮き上がりを規制する浮き上がり規制部130を備える。
この構成によると、回転刃121,121のせん断応力による余剰部15a,16aの浮き上がりを抑制することができ、回転刃121,121による余剰部15a,16aの切除をスムーズに行うことができる。
浮き上がり規制部材130は、円板状であって、せん断ローラー190の回転軸143に固定されている。
トリミング処理装置100は、モジュール10に追従する追従ローラーである保持ローラー140を備える。回転軸支持部123は、保持ローラー140の回転軸143を支持する。この構成によると、保持ローラー140によって、基板11のたわみといった基板11の厚み方向(Z方向)の変動を回転軸支持部123に伝えることができる。回転軸支持部123の変動に回転刃121が追従することにより、余剰部15a,16aの切除を安定させることができる。
なお、本実施の形態において、保持ローラー140は、せん断ローラー190と同じ回転軸143によって、回転軸支持部123に回転自在に支持されている。
保持ローラー140は、モジュール10の余剰部15a,16aをトリミング処理するにあたり、切断用移動部125によって切断方向(Y1方向(X1方向))へ進んでいくと、外周面140aがモジュール10におけるバックシート16の上面に接触しながら従動回転するようになっている。すなわち、基板11のソリやEVA15の厚みバラツキなどで、モジュール10の厚みが不均一であったり、モジュール10の高さが微小に異なっていたりしても、回転刃121と基板11とのZ方向の位置関係を一定に維持したまま余剰部15a,16aを安定して切断することができる。例えば、モジュール10の厚みが不均一な場合に、保持ローラー140がないと不均一なせん断応力で余剰部15a,16aを切断しなければならないところ、保持ローラー140を設置することにより、部材公差を吸収でき、均一なせん断応力で余剰部15a,16aを切断することができる。
詳しくは、保持ローラー140は、ローラー部141と、周方向に沿ってローラー部141からZ方向に突出した(例えば0.5mm程度突出した)段差部142を有している。このように、保持ローラー140が段差部142を有していることで、外周面140aとモジュール10との接触面積を減らすことができ、これにより、回転刃121の高さ位置の位置精度を高めることができる。
せん断ローラー190は、回転軸方向に直交する回転刃121側の側面190aが回転刃121の側面121bと接触するように配置されている。また、基板の厚み方向(Z方向)において、回転刃121とせん断ローラー190とで余剰部15a,16aを挟む構成とされている。
以上説明したトリミング処理装置100では、モジュール10の余剰部15a,16aをトリミング処理するにあたり、図30(a)に示すように、モジュール10における基板11の長辺側の余剰部15a,16aを切断する第1ステージST1へと搬送しリフトアップした後、載置台113に載置する。
次に、図示しない基板位置決め機構によって、モジュール10の位置決めをし、押圧部移動機構124bによって、クランプ部124aを下降させ、クランプ部124aによりモジュール10を押さえ、クランプ部124aと載置台113との間でモジュール10を保持する(図32の破線参照)。
そして、回転刃121を回転駆動部122により一方向に回転させた状態で、回転刃121とモジュール10とのうち少なくとも一方(ここでは回転刃121)を切断用移動部125により切断方向Y1に沿って相対的に移動させて、回転刃121とせん断ローラー190とで基板11の長辺側の余剰部15a,16aを挟んで切除する。
余剰部15a,16aの切断後、押圧部移動機構124bによって、クランプ部124aを上昇させてモジュール10を解放し、図30(b)に示すように、モジュール10を基板11の短辺側の余剰部15a,16aを切断する第2ステージST2へと搬送する。
そして、第2ステージST2に搬送されたモジュール10を第1ステージST1と同様にしてクランプ部124aと載置台113との間で保持した後、回転刃121を回転駆動部122により一方向に回転させた状態で、回転刃121とモジュール10とのうち少なくとも一方(ここでは回転刃121)を切断用移動部125により切断方向X1に沿って相対的に移動させて、回転刃121とせん断ローラー190とで基板11の短辺側の余剰部15a,16aを挟んで切除する。
ところで、この実施の形態2にかかるトリミング処理方法の従来技術に関して、上記の特許文献1のトリミング処理方法以外の他のトリミング処理方法として、加熱した電熱線を、一定の速度で基板の上下方向に送りながら溶断する方法がある(特開2006−245265号公報(以下、特許文献2とする))。
図36は、加熱した電熱線を用いたモジュールの余剰部を切除する方法を示す説明図である。
特許文献2に記載のトリミング処理装置は、加熱した電熱線20を、一定の速度でモジュール10の上下方向Eに送りながら余剰部15a,16aを溶断するものである。電熱線20は、モジュール10の上側に配置された上側ガイドローラ21aと、モジュールの下側に配置された下側ガイドローラ21bとに直線状に巻き掛けられている。電熱線20は、図示しない駆動装置によって、上側ガイドローラ21aと下側ガイドローラ21bとの間を一定の速度で無端走行している。電熱線20をモジュール10の周囲に沿って移動させることにより、余剰部15a,16aを溶断する。余剰部15a,16aを溶断する際に、電熱線20は、基板11の端面11aに押し当てられることにより、直線状とされた状態と比較して変位Dpだけ変形する。
この特許文献2に記載のトリミング処理装置では、余剰部を溶断するために、電熱線を高温に加熱する必要があることから、急峻な温度変化によって、加熱した電熱線が切れてしまう可能性がある。また、電熱線の温度によって、溶断可能な材料が限定されるため、金属層を有するバックシートを溶断することが困難であるという課題がある。さらに、溶断する際に加わる力によって、電熱線20の変位Dpが変化するため、モジュールの端面にバリなどができることがある。
これに対して、実施の形態2にかかるトリミング処理方法によれば、バックシート16を溶断することはなく、さらに、モジュール10の端面10aにバリなどが発生しない。
なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
また、この出願は、2010年6月11日に日本で出願された特願2010−133912号と、2010年6月17日に日本で出願された特願2010−138625号と、に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。
10 モジュール
11 基板
11a 端面
15 EVA(封止部材の一例)
15a 余剰部
16 バックシート(封止部材の一例)
16a 余剰部
100 トリミング処理装置
121 回転刃
121a 刃先
122 回転駆動部
123 回転刃支持部
125 切断用移動部
126 厚み方向移動部
130 浮き上がり規制部材
140 保持ローラー
150 回転軸カバー
160 エアブロー装置
170 第1吸塵装置
180 第2吸塵装置
d3 隙間
A 回転方向
V 径方向
W 刃厚方向
X1 切断方向
Y1 切断方向
Z 厚み方向
θ 切断角度
τ2 先端角度
φ 傾斜角度

Claims (17)

  1. 封止部材によって基板を封止したモジュールにおける前記封止部材の余剰部を除去するトリミング処理方法であって、
    刃先を刃厚方向において径方向の外方に向かうに従い尖鋭状に傾斜させた回転刃を、前記基板側へ前記基板の厚み方向に沿った軸心回りに傾斜させる切断角度を持たせ、かつ、一方向に回転させた状態で、該回転刃と前記モジュールとのうち少なくとも一方を前記基板の端面に沿った切断方向に沿って相対的に移動させつつ前記余剰部を切除することを特徴とするモジュールのトリミング処理方法。
  2. 封止部材によって基板を封止したモジュールにおける前記封止部材の余剰部を除去するトリミング処理装置であって、
    刃先を刃厚方向において径方向の外方に向かうに従い尖鋭状に傾斜させた回転刃と、
    前記回転刃を前記基板側へ前記基板の厚み方向に沿った軸心回りに傾斜させる切断角度を持たせた状態で該回転刃を支持する回転刃支持部と、
    前記回転刃を一方向に回転させるための回転駆動部と、
    前記回転刃と前記モジュールとのうち少なくとも一方を前記基板の端面に沿った切断方向に沿って相対的に移動させる切断用移動部と、
    を備えていることを特徴とするモジュールのトリミング処理装置。
  3. 請求項2に記載のトリミング処理装置であって、
    前記回転刃の切断角度は、0.6°〜10°の範囲のうち何れかの値であることを特徴とするモジュールのトリミング処理装置。
  4. 請求項2又は請求項3に記載のトリミング処理装置であって、
    前記回転刃の周速度は、2.0m/s〜5.5m/sの範囲のうち何れかの値であることを特徴とするモジュールのトリミング処理装置。
  5. 請求項2から請求項4までの何れか一つに記載のトリミング処理装置であって、
    前記回転刃と前記モジュールとの相対移動速度は、233.3mm/s以下の範囲のうち何れかの値であることを特徴とするモジュールのトリミング処理装置。
  6. 請求項2から請求項5までの何れか一つに記載のトリミング処理装置であって、
    前記回転刃によって切除される前記余剰部の浮き上がりを規制する浮き上がり規制部材を備えていることを特徴とするモジュールのトリミング処理装置。
  7. 請求項2から請求項6までの何れか一つに記載のトリミング処理装置であって、
    前記刃先の先端角度は、10°〜30°の範囲のうち何れかの値であることを特徴とするモジュールのトリミング処理装置。
  8. 請求項2から請求項7までの何れか一つに記載のトリミング処理装置であって、
    前記回転刃に対して非接触の状態で前記モジュールを一方の面で保持する保持ローラーを備えていることを特徴とするモジュールのトリミング処理装置。
  9. 請求項8に記載のトリミング処理装置であって、
    前記保持ローラーは、ローラー部と、周方向に沿って前記ローラー部から径方向の外方に突出した段差部とを有していることを特徴とするモジュールのトリミング処理装置。
  10. 請求項2から請求項9までの何れか一つに記載のトリミング処理装置であって、
    前記回転駆動部は、前記回転刃を、前記切断方向に対して順方向に回転させる、又は前記切断方向とは逆方向に回転させることを特徴とするモジュールのトリミング処理装置。
  11. 請求項2から請求項10までの何れか一つに記載のトリミング処理装置であって、
    前記回転刃と前記モジュールとのうち少なくとも一方を前記基板の厚み方向に沿って相対的に移動させる厚み方向移動部を備えていることを特徴とするモジュールのトリミング処理装置。
  12. 請求項2から請求項11までの何れか一つに記載のトリミング処理装置であって、
    前記切断用移動部は、前記回転刃を前記基板側へ前記切断方向に沿った軸心回りに傾斜させる傾斜角度を持たせた状態で前記回転刃と前記モジュールとのうち少なくとも一方を前記切断方向に沿って相対的に移動させることを特徴とするモジュールのトリミング処理装置。
  13. 請求項2から請求項12までのいずれか1つに記載のモジュールのトリミング処理装置であって、
    前記基板の対向する2辺の余剰部を同時に切除するように、一対の前記回転刃を備えることを特徴とするモジュールのトリミング処理装置。
  14. 請求項12に記載のトリミング処理装置であって、
    前記回転刃の前記傾斜角度は、0°より大きくかつ15°以下の範囲のうち何れかの値であることを特徴とするモジュールのトリミング処理装置。
  15. 請求項2から請求項14までの何れか一つに記載のトリミング処理装置であって、
    前記回転駆動部の回転軸を覆う回転軸カバーを備えていることを特徴とするモジュールのトリミング処理装置。
  16. 請求項2から請求項15までの何れか一つに記載のトリミング処理装置であって、
    切除された前記余剰部の切粉を吹き飛ばすエアブロー装置を備えていることを特徴とするモジュールのトリミング処理装置。
  17. 請求項2から請求項16までの何れか一つに記載のトリミング処理装置であって、
    切除された前記余剰部の切粉を吸引する吸塵装置を備えていることを特徴とするモジュールのトリミング処理装置。
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