一种用于片材的布放设备及太阳能电池生产线的制作方法

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种用于片材的布放设备及太阳能电池生产线。

背景技术：

异质结太阳能电池的制备工艺包括：清洗制绒、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition；等离子体增强化学气相沉积法)镀膜、PVD(Physical Vapor Deposition；物理气相沉积)镀膜、丝网印刷和退火等工序。在清洗制绒工艺中，太阳能电池的片材间隔叠放于清洗花篮中，而在PECVD镀膜工艺中片材需阵列排布在玻璃托盘上，一般通过用于片材的布放设备将清洗花篮中的片材阵列排布于玻璃托盘上。

现有的用于片材的布放设备为半自动化设备，包括升降装置、布片台、出片装置和布片装置，在片材的布放过程中，玻璃托盘在物料传送系统的传送台上传送到特定的布片区域时，升降装置将玻璃托盘由传送台上顶起，并通过操作人员将玻璃托盘转运到布片台，再通过机械定位的方式对玻璃托盘进行固定，以准备进行片材的布放。操作人员还需将放有片材的花篮放置到出片装置的取片位置，通过出片装置的取片机械手将片材从花篮中取出，再将片材顺次放置到出片装置的传片机构上并排成一列，操作人员通过布片装置的吸盘机构将一列片材吸起，并推动吸盘机构运动到玻璃托盘上方，再将片材放置到玻璃托盘定位槽内，完成片材的布放。在片材布放完成后，还需要操作人员将玻璃托盘从布片台重新转运到物料传送系统的原传送台上，以将承载片材的玻璃托盘传送至下一工序。

综上所述可知，由于用于片材的布放设备为半自动化设备，且无法与物料传送系统进行对接，其生产效率较低，并降低了整个太阳能电池生产线的生产效率。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种用于片材的布放设备，用以解决现有技术中的用于片材的布放设备自动化程度低、无法与物料传送系统进行对接而导致的生产效率较低，并降低了整个太阳能电池生产线的生产效率的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下的技术方案：

一种用于片材的布放设备，包括托盘转运装置、片材布片装置和控制装置，其中：

所述托盘转运装置包括托盘传输机构、托盘定位机构和与所述托盘传输机构传动连接的第一驱动电机组件，所述托盘定位机构与物料传送系统的托盘进出区域通过所述托盘传输机构对接；

所述片材布片装置包括吸盘机构、与所述吸盘机构传动连接的第二驱动电机组件和片材排片机构，所述托盘定位机构和所述片材排片机构通过所述吸盘机构对接；

所述控制装置与所述第一驱动电机组件和所述第二驱动电机组件信号连接。

本实用新型提供的用于片材的布放设备包括托盘转运装置、片材布片装置和控制装置，托盘转运装置中的托盘传输机构可在与其传动连接的第一驱动电机组件的驱动下将托盘在托盘定位机构与物料传送系统的托盘进出区域之间进行传送；片材布片装置中包括吸盘机构、与吸盘机构传动连接的第二驱动电机组件和至少一个片材排片机构，吸盘机构可在第二驱动电机组件的驱动下，使托盘定位机构和每个片材排片机构对接。因此，本实用新型提供的用于片材的布放设备减少了人工的使用量，且可与物料传送系统进行自动化对接，提高了片材布放过程的自动化程度，从而提高了用于片材的布放设备的生产效率和整个太阳能电池生产线的生产效率。

优选地，所述托盘转运装置还包括托盘承载台，所述托盘定位机构设置于所述托盘承载台；

所述托盘传输机构包括设置于所述物料传送系统与所述托盘承载台之间的第一平移升降台和设置于所述托盘承载台的第二平移升降台；所述第一驱动电机组件包括与所述第一平移升降台传动连接的第一平移升降台电机组件和与所述第二平移升降台传动连接的第二平移升降台电机组件。

进一步地，所述第一平移升降台包括分别与所述物料传送系统的托盘进出区域和所述托盘承载台的托盘进出区域对接的第一平移升降单元，以及与所述第一平移升降单元传动连接、用于驱动所述第一平移升降单元沿垂直所述物料传送系统的托盘进出区域和所述托盘承载台的托盘进出区域的连线方向运动的第一升降驱动电机，和与所述第一平移升降单元传动连接、用于驱动所述第一平移升降单元沿所述物料传送系统的托盘进出区域和所述托盘承载台的托盘进出区域的连线方向运动的第一平移驱动电机。

进一步地，所述第二平移升降台包括分别与所述托盘承载台的托盘进出区域和所述托盘定位机构对接的第二平移升降单元，以及与所述第二平移升降单元传动连接、用于驱动所述第二平移升降单元沿垂直所述托盘承载台的托盘进出区域和所述托盘定位机构的连线方向运动的第二升降驱动电机，和与所述第二平移升降单元传动连接、用于驱动所述第二平移升降单元沿所述托盘承载台的托盘进出区域和所述托盘定位机构的连线方向运动的第二平移驱动电机。

进一步地，所述托盘定位机构包括设置于所述托盘承载台的至少一个定位挡块和与每个定位挡块相对设置的夹紧单元，每个夹紧单元的夹紧部可相对于对应的定位挡块运动。

进一步地，所述托盘定位机构包括两个垂直设置的定位挡块，每个夹紧单元为垂直于对应的定位挡块的气缸，每个气缸的缸杆端部为所述夹紧部。

优选地，每个片材排片机构包括取片机械手、片材承载台，以及设置于所述片材承载台的片材进入端的花篮循环台和花篮升降台，所述花篮循环台的花篮输出端和花篮输入端分别与所述花篮升降台对接，所述花篮升降台通过所述取片机械手与所述片材承载台对接。

进一步地，每个片材排片机构中，所述取片机械手包括用于取放片材的取放部和与所述取放部传动连接的机械手驱动机构，所述取放部具有伸入花篮中的任一片材下方的第一工作位置、托起对应的片材的第二工作位置、将托起的片材取出花篮的第三工作位置，以及将托起的片材放置于所述片材排片机构的第四工作位置。

进一步地，每个片材排片机构中，所述花篮升降台包括花篮承载单元和与所述花篮承载单元传动连接的花篮升降台驱动电机，所述花篮承载单元在垂直于所述花篮输出单元和所述花篮输入单元的传送方向上具有多个工作位置，所述花篮承载单元的每个工作位置与所述取片机械手的取放部的第一工作位置对应。

进一步地，每个片材排片机构中，所述花篮循环台包括传送方向朝向所述花篮升降台、以使所述花篮循环机构的花篮输出端与所述花篮升降台对接的花篮输出单元，以及传送方向背离所述花篮升降台、以使所述花篮循环机构的花篮输出端与所述花篮升降台对接的花篮输入单元；所述花篮输出单元和所述花篮输入单元沿垂直所述花篮输出单元和所述花篮输入单元的传送方向设置。

进一步地，每个片材排片机构中，所述片材承载台包括多个并排设置的片材承载单元，以及与所述多个片材承载单元传动连接、以驱动所述多个片材承载单元沿其排列方向运动的片材承载单元驱动电机，每个片材承载单元在其运动路线上具有一个承载工作位置，所述承载工作位置与所述取片机械手的第四工作位置对应。

优选地，所述吸盘机构包括导轨、滑动安装于所述导轨的至少一个吸盘组件，所述第二驱动电机组件包括与每个吸盘组件传动连接的吸盘驱动电机，每个吸盘组件包括多个并排设置的伯努利吸盘。

本实用新型还提供了一种太阳能电池生产线，包括如上所述的用于片材的布放设备。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的用于片材的布放设备的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的托盘承载台的结构示意图；

图3是本实用新型实施例一提供的第一平移升降台的结构示意图；

图4是本实用新型实施例一提供托盘定位机构的结构示意图；

图5是本实用新型实施例一提供的片材排片机构的结构示意图；

图6是本实用新型实施例一提供的片材排片机构的结构示意图；

图7是本实用新型实施例一提供的吸盘机构的结构示意图；

图8是本实用新型实施例一提供的吸盘机构的局部结构示意图。

附图标记：

10，托盘转运装置；11，托盘传输机构；111，第一平移升降台；

1110，第一平移升降单元；1111,第一升降单元；1112，第一平移单元；

112，第一升降驱动电机；113，第一平移驱动电机；12，托盘定位机构；

121，挡块；122，气缸；13，托盘承载台；131，机架；132，导向机构；

20，片材布片装置；21，片材排片机构；211，花篮循环台；

2111，花篮输入单元；2112，花篮输出单元；212，花篮升降台；

2121，花篮承载单元；2122，花篮升降台驱动电机；

213，片材承载台；214，取片机械手；22，吸盘机构；221，导轨；

222，吸盘组件；2221，伯努利吸盘；223，龙门机架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

本实施例提供了一种用于片材的布放设备，参见图1所示，图1是本实施例提供的用于片材的布放设备的整体结构示意图，该布放设备包括托盘转运装置10、片材布片装置20和控制装置(图中未示出)，其中：

托盘转运装置10包括托盘传输机构11、托盘定位机构12和与托盘传输机构11传动连接的第一驱动电机组件(图中未示出)，托盘定位机构12与物料传送系统的托盘进出区域通过托盘传输机构11对接；其中，物料传送系统的托盘进出区域是指物料传送系统与用于片材的布放设备对接、并用于从物料传送系统向用于片材的布放设备传送托盘、或从用于片材的布放设备向物料传送系统传送托盘的区域，托盘在物料传送系统中运行到此区域时停止传送；托盘定位机构12用于将从物料传送系统传送来的托盘进行固定，例如采用夹紧、真空吸附等方式使托盘的位置固定，以便于进行后续的片材布放工序；托盘定位机构12和物料传送系统的托盘进出区域之间通过托盘传输机构11对接，以使托盘可在托盘定位机构12和物料传送系统的托盘进出区域之间进行传输；

片材布片装置20包括吸盘机构22、与吸盘机构22传动连接的第二驱动电机组件(图中未示出)和至少一个片材排片机构21，托盘定位机构12和每个片材排片机构21通过吸盘机构22对接；其中，片材排片机构21用于将清洗花篮中的层叠设置的片材顺次取出，并排列成一列，吸盘机构22用于通过吸盘将排成一列的多个片材吸起，并放置在通过托盘定位机构12进行固定的托盘中，实现片材的布放；

控制装置与第一驱动电机组件和第二驱动电机组件信号连接；具体实施中，驱动托盘传输机构11的第一驱动电机组件、和驱动吸盘机构22的第二驱动电机组件的动作均由控制装置进行控制，以实现片材的布放过程，控制机构具体可采用PLC(Programmable Logic Controller；可编程逻辑控制器)实现。需要说明的是，上述对接是指物料可在两个生产装置之间进行传送，以使物料的生产工艺连续进行。具体例如，托盘定位机构12和物料传送系统的托盘进出区域之间通过托盘传输机构11对接，是指托盘可在托盘定位机构12和物料传送系统的托盘进出区域之间通过托盘传输机构11进行传输。

需要说明的是，本实施例提供的用于片材的布放设备适用于布放的片材为进行清洗制绒工艺之后、还未进行镀膜工艺的片材。当然，该用于片材的布放设备同样也适用于太阳能电池片制备过程中其他需要进行片材布放的生产工艺。具体实施中，太阳能电池片的片材可为硅片，硅片具体可为单晶硅、多晶硅或非晶硅；太阳能电池片的片材还可为其他材质，例如还可采用钙钛矿材料片材。上述用于片材的布放设备中，控制装置可控制托盘转运装置10中的托盘传输机构11在与其传动连接的第一驱动电机组件的驱动下将托盘在托盘定位机构12与物料传送系统的托盘进出区域之间进行传送；片材布片装置20中包括吸盘机构22、与吸盘机构22传动连接的第二驱动电机组件和至少一个片材排片机构21，控制装置可控制吸盘机构22在第二驱动电机组件的驱动下，使托盘定位机构12和每个片材排片机构21对接。

因此，上述用于片材的布放设备减少了在将托盘从物料传送系统和托盘定位机构12之间传递时和在通过吸盘机构22将片材由片材排片机构21布放到托盘时所需的操作人员的数量，实现了与物料传送系统之间的自动化对接，提高了片材布放过程的自动化程度，从而提高了用于片材的布放设备的生产效率和整个太阳能电池生产线的生产效率。

一种具体实施方式中，为便于实现托盘的定位，参见图2所示，托盘转运装置10还包括托盘承载台13，托盘承载台13包括机架131和多个阵列分布的导向机构132，托盘定位机构12设置于托盘承载台13，托盘可在多个导向机构132上朝向任意方向滑动，以便于托盘的定位，具体实施中，导向机构132可采用万向轮。

为实现托盘在物料传送系统的托盘进出区域和托盘定位机构12之间的传送，一种具体实施方式中，托盘传输机构11包括设置于物料传送系统与托盘承载台13之间的第一平移升降台111和设置于托盘承载台13的第二平移升降台；第一驱动电机组件包括与第一平移升降台111传动连接的第一平移升降台电机组件和与第二平移升降台传动连接的第二平移升降台电机组件。

参见图3所示，第一平移升降台111包括分别与物料传送系统的托盘进出区域和托盘承载台13的托盘进出区域对接的第一平移升降单元1110，以及与第一平移升降单元1110传动连接、用于驱动第一平移升降单元1110沿垂直物料传送系统的托盘进出区域和托盘承载台13的托盘进出区域的连线方向运动的第一升降驱动电机112，和与第一平移升降单元1110传动连接、用于驱动第一平移升降单元1110沿物料传送系统的托盘进出区域和托盘承载台13的托盘进出区域的连线方向运动的第一平移驱动电机113。具体地，参见图2所示，第一平移升降单元包括与第一平移驱动电机113传动连接的第一平移单元1112，以及与第一升降驱动电机112传动连接的第一升降单元1111。

相应地，第二平移升降台的结构与第一平移升降台111类似，包括分别与托盘承载台13的托盘进出区域和托盘定位机构12对接的第二平移升降单元，以及与第二平移升降单元传动连接、用于驱动第二平移升降单元沿垂直托盘承载台13的托盘进出区域和托盘定位机构12的连线方向运动的第二升降驱动电机，和与第二平移升降单元传动连接、用于驱动第二平移升降单元沿托盘承载台13的托盘进出区域和托盘定位机构12的连线方向运动的第二平移驱动电机。

具体实施中，第一平移升降台111和第二平移升降台的工作流程为：托盘在运行到物料传送系统的托盘进出区域时停止，第一平移升降台111的第一升降驱动电机驱动第一平移升降单元沿垂直物料传送系统的托盘进出区域和托盘承载台13的托盘进出区域的连线方向运动，以将托盘顶起，然后第二平移驱动电机驱动第一平移升降单元沿物料传送系统的托盘进出区域和托盘承载台13的托盘进出区域的连线方向运动，以将托盘平移到第二平移升降单元，第二平移驱动电机驱动第二平移升降单元沿托盘承载台13的托盘进出区域和托盘定位机构12的连线方向运动，以使托盘运动到托盘定位机构12上方，第二升降驱动电机驱动第二平移升降单元沿垂直托盘承载台13的托盘进出区域和托盘定位机构12的连线方向运动，使托盘下降到托盘承载台13上；在将托盘由托盘承载台13传送到物料传送系统的托盘进出区域的过程则与上述过程相反。

为实现放置于托盘承载台13上的托盘的定位，一种实现方式中，托盘定位机构12包括设置于托盘承载台13的至少一个定位挡块和与每个定位挡块相对设置的夹紧单元，每个夹紧单元的夹紧部可相对于对应的定位挡块运动。在夹紧单元的夹紧部朝向对应的挡块运动时，则将位于挡块和夹紧部之间的托盘夹紧，实现托盘的定位，反之，在夹紧单元的夹紧部背离对应的挡块运动时，则位于挡块和夹紧部之间的托盘可进行运动，以实现托盘的传送。

一种具体实施方式中，参见图4所示，托盘定位机构12包括两组垂直设置的定位挡块121，每个夹紧单元为垂直于对应的定位挡块121的气缸122，每个气缸122的缸杆端部为夹紧部。具体实施中，每个气缸122可由控制装置进行控制。

为提高托盘的定位精度，一种优选实施方式中，托盘承载台13设有与控制装置信号连接的托盘位置传感器，托盘位置传感器在检测到托盘运动到托盘定位机构12上方时，向控制装置发送托盘到位信号，控制装置在接收到托盘到位信号后，向第二升降驱动电机发送驱动信号，使第二升降驱动电机驱动第二平移升降单元沿垂直托盘承载台13的托盘进出区域和托盘定位机构12的连线方向运动，以使托盘下降到托盘承载台13上的托盘定位机构12所在区域，或使托盘由托盘承载台13上的托盘定位机构12所在区域升起。托盘位置传感器具体可采用光电传感器、行程开关实现。

参见图5和图6所示，一种具体实施方式中，每个片材排片机构21包括取片机械手214、片材承载台213，以及设置于片材承载台213的片材进入端的花篮循环台211和花篮升降台212，花篮循环台211的花篮输出端和花篮输入端分别与花篮升降台212对接，花篮升降台212通过取片机械手214与片材承载台213对接。在片材排片机构21的使用过程中，放置有片材的清洗花篮放置于花篮循环台211上，并从花篮循环台211的花篮输出端传送至花篮升降台212，取片机械手214依次将清洗花篮中的片材取出，并将片材放置在片材承载台213上，在清洗花篮中的片材全部取出时，清洗花篮由花篮循环台211的花篮输入端回到花篮循环台211。

一种具体实施方式中，每个片材排片机构21中，取片机械手214包括用于取放片材的取放部和与取放部传动连接的机械手驱动机构，取放部具有伸入花篮中的任一片材下方的第一工作位置、托起对应的片材的第二工作位置、将托起的片材取出花篮的第三工作位置，以及将托起的片材放置于片材排片机构21的第四工作位置。

具体实施中，根据上述四个工作位置，取片机械手214的具体工作流程为：

动作S1，取放部朝向清洗花篮方向运动，并伸入一片片材的下方；

动作S2，取放部朝向托起对应的片材的方向运动，将对应的片材托起；

动作S3，取放部朝向背离清洗花篮的方向运动，将对应的片材从清洗花篮取出，并运动到片材承载台213上方；

动作S4，取放部朝向片材承载台213运动，以将取出的片材放置到片材承载台213上。

控制装置控制取片机械手214循环执行上述四个动作，即可将清洗花篮中的全部片材取出，并放置于片材承载台213上。

一种具体实施方式中，为将清洗花篮在花篮循环台211上的输入输出动作与花篮升降台212的升降动作进行对接，并使花篮升降台212的升降动作与取片机械手214的取片动作对接，参见图5所示，每个片材排片机构21中，花篮升降台212包括花篮承载单元2121和与花篮承载单元2121传动连接的花篮升降台驱动电机2122，花篮承载单元2121在垂直于花篮输出单元2112和花篮输入单元2111的传送方向上具有多个工作位置，花篮承载单元2121的每个工作位置与取片机械手214的取放部的第一工作位置对应；

每个片材排片机构21中，花篮循环台211包括传送方向朝向花篮升降台212、以使花篮循环机构的花篮输出端与花篮升降台212对接的花篮输出单元2112，以及传送方向背离花篮升降台212、以使花篮循环机构的花篮输出端与花篮升降台212对接的花篮输入单元2111；花篮输出单元2112和花篮输入单元2111沿垂直花篮输出单元2112和花篮输入单元2111的传送方向设置。

具体实施中，花篮承载单元2121在处于初始工作位置时，花篮承载单元2121用于放置清洗花篮的承载面与花篮输出单元2112的传输面平齐，在位于花篮输出单元2112上的清洗花篮被传送到花篮承载单元2121上时，位于清洗花篮最下方的一片片材与取片机械手214的第一工作位置对应，取片机械手214在执行上述动作S1时可伸入该片材下方，并依次执行后续动作将该片材取出，随后花篮升降台驱动电机2122以步进方式驱动花篮升降单元做下降运动，以使相邻的一片片材进入与取片机械手214的第一工作位置对应的位置，控制装置控制上述动作依次执行，即可将清洗花篮中的全部片材取出，在清洗花篮中的全部片材被取出后，花篮承载单元2121下降至最低位置，花篮承载单元2121用于放置清洗花篮的承载面与花篮输入单元2111的传输面平齐，清洗花篮进入花篮输出单元2112上，被传送出花篮循环台211。

具体实施中，上述花篮输入单元2111和花篮输出单元2112可采用传送带实现。

为使从清洗花篮中取出的片材在片材排片机构21上排成一列，以便于吸盘机构22的吸取，每个片材排片机构21中，片材承载台213包括多个并排设置的片材承载单元，以及与多个片材承载单元传动连接、以驱动多个片材承载单元沿其排列方向运动的片材承载单元驱动电机，每个片材承载单元在其运动路线上具有一个承载工作位置，承载工作位置与取片机械手214的第四工作位置对应。

具体实施中，片材承载单元驱动电机以步进的方式驱动每个片材承载单元运动，在取片机械手214将一片片材放置于一个片材承载单元上之后，控制装置控制片材承载单元驱动电机带动多个片材承载单元沿其排列方向运动，以使相邻的未放置片材的片材承载单元运动至与取片机械手214的取放部的第四工作位置对应的位置处，以便于取片机械手214进行片材的放置。该过程循环执行，即可使每个片材承载单元上均对应放有一片片材，完成片材排片过程。具体地，本实施例提供的片材排片机构21可放置12-15片片材。

为提高片材布片装置20的片材排片效率，一种优选方式中，参见图1所示，片材布片装置20中包括两个片材排片机构21。具体地，本实施例提供的每个片材排片机构21可同时放置1-5个清洗花篮，两个片材排片机构21可同时处理2-10个清洗花篮，提高了其片材排片效率。

一种具体实施方式中，参见图7所示，吸盘机构22包括导轨221、滑动安装于导轨221的至少一个吸盘组件222，第二驱动电机组件包括与每个吸盘组件222传动连接的吸盘驱动电机(图中未示出)。具体地，导轨221安装于龙门机架223上，龙门机架223横跨托盘承载台13和两个片材排片机构21。在片材排片机构21上的片材放置完成后，控制装置控制吸盘驱动电机驱动吸盘组件222运动到片材上方，将多个片材同时吸起，然后驱动电机驱动吸盘组件222运动到托盘承载台13上进行固定的托盘上方，将多个片材放置于托盘上，完成片材的布放。

为改善在吸盘吸取片材时对片材造成的污染或损伤，一种优选方式中，参见图8所示，每个吸盘组件222包括多个并排设置的伯努利吸盘2221。伯努利吸盘是一种基于伯努利效应的吸盘，伯努利效应指当一种介质(例如空气)迅速流过一个物体时会产生负压的效应。伯努利吸盘通过在吸盘上加载过压，达到吸持工件的目的。在吸取片材时，片材与吸盘之间留有微小的间隙，改善了由于吸盘与片材的接触造成的片材污染和损伤的问题。

为提高吸盘机构22的工作效率，参见图1所示，吸盘机构22包括两个吸盘组件222，两个吸盘组件222交替吸取两个片材排片机构21上的片材，提高了吸盘机构22的工作效率，同时提高了用于片材的布放设备的工作效率。

实施例二：

基于同一发明构思，本实施例提供了一种太阳能电池生产线，包括如上述实施例一提供的硅片布放设备，具体实施中，该太阳能电池生产线可还包括清洗制绒设备、等离子体增强化学气相沉积镀膜设备，以及连接清洗制绒设备、等离子体增强化学气相沉积镀膜设备的物料传送系统，硅片布放设备与清洗制绒设备与等离子体增强化学气相沉积镀膜设备之间的物料传送系统对接。

上述太阳能电池生产线可生产的太阳能电池类型包括硅异质结太阳能电池，具体实施中，还可应用于其他类型的太阳能电池的生产。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。