适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构及太阳能电池丝网印刷机

摘要

本发明公开了一种适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构及太阳能电池丝网印刷机，为了提高印刷过程刮刀印刷力的均衡性，所述刮刀自适应机构包括装设在左、右两个导轨滑块上的左、右两个气缸，用于安装刮墨刀组件的中间支撑横梁；所述中间支撑横梁的左右两端各固定安装有一个弹性连接片，每个弹性连接片与一过渡件固定相连，每个过渡件与一气缸联接板固定相连；位于左边的气缸联接板固定在左气缸的活塞杆上，位于右边的气缸联接板固定在右气缸的活塞杆上；所述刮墨刀组件通过铰轴结构铰接在中间支撑横梁的下方。本发明实现了丝网印刷过程刮墨刀组件的自适应调节，有效提高了印刷力的均衡性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构及太阳能电池丝网印刷机，用于提高丝网印刷过程刮刀印刷力的均衡性，属于太阳能电池生产专用装备领域。

背景技术

光伏发电是解决世界能源危机和环境问题的有效途径，然而目前光伏发电的成本较高，大规模普及应用困难，很大程度上仍然依赖于国家的政策补贴，缺乏自身造血功能。目前，光伏产业发展的关键问题是降低发电成本，而降低光伏发电成本直接的方法一是提高电池片光电转换效率，二是通过提升设备的技术水平，降低生产成本。丝网印刷用于制备太阳能电池表面栅线，是制造太阳能电池中极为重要的环节，直接影响到太阳能电池的转换效率和生产成本。

丝网印刷技术从上世纪70年代开始产生发展，鉴于相对简单的生产工艺，在市场上确立了优势地位。丝网印刷过程中网版固定，刮墨刀组件沿着导轨移动，在气缸的作用下刮墨刀将浆料以一定的速度和角度压入丝网的漏孔中，银浆在刮墨刀的挤压力作用下，通过网孔漏印到电池片上，形成电池片表面栅线。丝网印刷过程刮刀对网版须保持一定的压力，印刷压力的准确性和均衡性是制备高质量图形的重要保证。一方面，印刷压力大小必须合适，印刷压力过小，印版就接触不到承印物而无法实施印刷，即无法制备图形；印刷压力过大，会导致丝网变形过大，印刷图形模糊，网版和刮墨刀磨损严重、承印物受力过大造成破坏等印刷故障。另一方面，印刷压力必须均衡，如果印刷压力不均衡，会出现油墨宽度及厚度不均匀，虚印，断栅，图文不完整等印刷故障。因此，控制影响印刷压力的因素，改善印刷压力不均匀现象，提高印刷压力的均衡性是丝网印刷工艺要解决的关键问题。

印刷压力均衡性的影响因素较多，设备方面主要有导轨的平行度、刮刀与网板的平行度两个因素。

1、导轨间的平行度

印刷装置一般具有两根圆柱型或T型导轨，刮墨刀组件固定在导轨滑块上，通过滑块在导轨上往复运动，完成刮墨和涂墨过程。导轨之间的不平行会导致滑块受力不均，运动卡涩，一方面造成导轨滑块的不均匀磨损，另一方面造成滑块运动过程不流畅，导致印制图形质量下降，故导轨的平行度是影响印刷均匀性的重要因素。

2、刮刀与网版的平行度

刮墨刀是刮印压力的施力机构，如果刮墨刀与网版不平行，网版所受印刷力左右不均衡，一方面会出现虚印，断栅，图文不完整等印刷故障，另一方面印刷力的左右不均衡还会导致生产过程中电池片碎片率上升，造成生产过程中电池片损耗浪费增加。

在传统丝网印刷设备中，以上两个因素主要通过设备零件的精密加工制造及高精度装配来保证。

目前，传统丝网印刷机印刷装置中刮刀安装为刚性联接，印刷装置的加工及装配误差、印刷过程中结构振动很容易引起导轨不平行、刮刀与网版不平行，从而影响印刷压力的均衡性，最终导致电池片虚印、碎片率高、设备故障等问题，为提高丝网印刷过程印刷力的均衡性，有必要采用新型的刮刀装置。

发明内容

为了提高印刷过程刮刀印刷力的均衡性，解决传统的丝网印机刮刀安装为刚性联接，印刷装置的导轨不平行、刮刀与网版不平行等因素很容易引起印刷压力的不均衡，造成印刷质量下降、碎片率高、设备故障率高等问题，本发明旨在提供一种适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构，该刮刀自适应机构通过机构两端的弹性连接片实现刮墨刀组件一定幅度的左右自适应摆动调节；通过旋转铰链机构实现刮墨刀组件一定角度范围内的自适应转动，从而刮刀与网版之间接触均匀，提高了丝网印刷过程刮刀印刷力的均衡性，降低了导轨、刮刀、网版、承印台之间配合精度的复杂度，有效解决了刮刀与网版不平行带来的问题，从而提高印刷质量、设备可靠性，降低碎片率。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构，其结构特点是，包括装设在左、右两个导轨滑块上的左、右两个气缸，设置在左、右两个气缸之间且用于安装刮墨刀组件的中间支撑横梁；所述中间支撑横梁的左右两端各固定安装有一个弹性连接片，每个弹性连接片的上端与一过渡件固定相连，每个过渡件的下端与一气缸联接板固定相连；两个气缸联接板中位于左边的气缸联接板固定在左气缸的活塞杆上,位于右边的气缸联接板固定在右气缸的活塞杆上；所述刮墨刀组件通过装在所述中间支撑横梁中部的铰轴结构铰接在中间支撑横梁的下方。

由此，可以实现刮墨刀上下左右四个方向的自适应。

以下为本发明的进一步改进的技术方案：

所述中间支撑横梁的中部装有轴承座，所述刮墨刀组件通过一纵向连接座固定安装在一竖向布置的轴下端，该轴的上部通过轴承安装在所述轴承座上形成铰轴结构。

优选地，所述弹性连接片厚度为1mm~1.5mm。

所述弹性连接片呈“1”字型竖向布置，使两个弹性连接片与中间支撑横梁连接后整体呈U形；所述过渡件呈Z字型，所述气缸联接板整体呈“L”型，使一个过渡件和一个气缸联接板连接后整体呈倒“几”字型。

左右两个弹性连接片关于中间支撑横梁的中点对称布置。

所述轴承座与纵向联接座的轴孔中心线重合。

为了方便固定，所述轴的上下两端均设有通过锁紧螺母将轴承座和纵向联接座锁紧的螺纹。

进一步地，本发明还提供了一种太阳能电池丝网印刷机，包括网版，位于网版正上方的刮墨刀组件，以及设置在网版左右两侧的两条导轨；每条导轨上均装设一个可沿着导轨长度方向滑动的滑块；两个滑块之间设有用于安装所述刮墨刀组件的安装机构；其结构特点是，所述安装机构上述的适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构。

藉由上述结构，本发明公开了一种适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构，通过以下技术方案实现：

设计一种适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构，其结构由气缸联接板1、Z型过渡件2、弹性连接片3、中间支撑横梁4、轴承座5、纵向联接座6、轴7、刮墨刀组件8、锁紧螺母9等组成，总体结构见图1。

上述的一种适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构，通过弹性连接片实现刮墨刀组件一定幅度的左右自适应摆动调节。

如图1所示，刮刀自适应机构左右两端均设置有弹性连接片3，弹性连接片3通过螺纹与中间支撑横梁4相联接，左右两端的弹性连接片3关于中间支撑横梁4的中点对称。

该技术方案摒弃传统印刷装置中气缸联接板1与刮墨刀组件8直接螺纹刚性联接设计，新装置通过两端的弹性连接片3，刮墨刀组件8可以实现一定幅度的左右自适应摆动调节，这样，在刮墨刀组件在导轨上来回刮墨运动过程中，即使导轨出现一定程度的不平行的情况，通过弹性连接片3的自适应变形，仍能保证印刷装置正常工作，不会出现滑块运动卡涩、栅线高度不均匀的情况，有效解决了导轨加工制造及装配不平行带来的问题。

进一步的，在弹性连接片3与气缸联接板1之间还设有Z型过渡件2，该过渡件通过螺纹将缸联接板1与弹性连接片3联接在一起。

通过该进一步改进技术方案，由Z型过渡件2实现弹性连接片3与气缸联接板1的方便联接，实现了标准化设计及安装，便于实现刮刀自适应机构的模块化，对于对生产商而言，只需在原有机型的基础上直接进行技术升级改造即可，普及推广应用十分方便。

上述的一种适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构，另一显著特征是：在支撑横梁与刮墨刀组件之间设有一旋转铰链（其结构见图1），通过旋转铰链机构实现刮墨刀组件一定角度范围内的自适应转动。

结合图8可见，在中间支撑横梁4的中部安装有轴承座5，刮墨刀组件置于支撑横梁4的下方，在刮刀组件中部安装有纵向联接座6，轴承座5与纵向联接座6的孔中心线重合。轴7穿过所述的轴承座5和纵向联接座6，使支撑横梁4与刮刀组件之间形成一旋转铰链，即刮墨刀组件相对于中间支撑横梁在一定角度范围内的自适应转动。

该技术方案摒弃传统印刷装置中刮墨刀组件的刚性联接设计，通过设计的旋转铰链机构，实现刮墨刀组件一定角度范围内的自适应转动。这样，当刮墨刀与网版之间出现一定程度的不平行情况时，在印刷压力的作用下，刮墨刀组件可绕旋转铰链自适应转动一角度，保证了刮刀与网版之间接触均匀，从而提高了丝网印刷过程刮刀印刷力的均衡性，有效解决了刮刀与网版不平行带来的问题。

进一步的，在所述轴7两端加工有螺纹，其中一端的螺纹加工有关于轴线对称的两个端面，所述的锁紧螺母10安装于轴7两端的螺纹处，将轴承座5和纵向联接座6进行锁紧。

在该进一步的技术方案中，位于轴7的两端的锁紧螺母10可方便的实现旋转铰链的锁紧，同时，在轴7一端的关于轴线对称的两个端面为拆卸扳手提供了操作空间，可方便的实现旋转铰链的拆解。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）提高印刷力均衡性，从而提高栅线质量；

采用刮刀自适应机构，丝网印刷过程印刷力均衡性提高，栅线高度均匀，虚印、断栅、印刷不完整的情况减少，栅线质量得到提高，从而使电池片的转换效率得到有效保证；

（2）提高印刷力均衡性，从而降低碎片率；

采用刮刀自适应机构，保证了刮刀与网版之间接触均匀，从而提高了丝网印刷过程刮刀印刷力的均衡性，可有效降低生产过程中电池片的碎片率，使生产过程中的电池片损耗减少。

（3）提高设备可靠性，降低设备成本；

采用刮刀自适应机构，降低了印刷装置对加工、装配精度要求，同时对印刷过程中因结构振动等因素引发的导轨不平等、刮刀倾斜等问题也具有很好的自适应能力，从而大大提高了设备运行的可靠性，减少设备故障率，减少非正常停机时间，使设备产能得到保证。此外，采用刮刀自适应机构后设备加工制造、装配及维护更简便，在一定程度上可降低设备生产成本，从而降低太阳能电池生产线的设备购置及维护成本。

（4）结构简单，实施简便；

适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构结构简单，成本低廉，且采用模块化设计，不仅适用于新丝网印刷机的设计，对于已购置丝网印刷机的生产商而言，只需在原有机型的基础上进行技术升级改造即可，普通推广应用十分容易。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构原理图；

图2是在导轨不平行情况下（导轨间距变宽）的自适应调节示意图；

图3是在导轨不平行情况下（导轨间距变窄）的自适应调节示意图；

图4是在刮墨刀组件不平行情况下（左导轨高于右导轨）的自适应调节示意图； 

图5是在刮墨刀组件不平行情况下（左导轨低于右导轨）的自适应调节示意图；

图6是在导轨安装平面与网版一种不平行情况下的自适应调节示意图； 

图7是在导轨安装平面与网版另一种不平行情况下的自适应调节示意图；

图8是本发明所述铰轴结构的纵剖面示意图。

在图中

1-气缸联接板；2-过渡件；3-弹性连接片；4-中间支撑横梁；5-纵向联接座；7-轴；8-刮墨刀组件；9—锁紧螺母； 10-气缸； 11-滑块； 12-导轨。   

具体实施方式

一种适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构，如图1所示，由气缸联接板1、Z型过渡件2、弹性连接片3、中间支撑横梁4、纵向联接座5、轴7、刮墨刀组件8、锁紧螺母9等组成。所述刮刀自适应机构的两端均设置有弹性连接片3，弹性连接片3一端通过螺纹固定于中间支撑横梁端头，另一端则通过Z型过渡件与气缸联接板相联接，左右两端的弹性连接片3关于中间支撑横梁4的中点对称。

在弹性连接片3与气缸联接板1之间设有Z型过渡件2，该过渡件通过螺纹将气缸联接板1与弹性连接片3联接在一起。

如图8所示，在中间支撑横梁4的中部安装有轴承座5，在刮墨刀组件中部安装有纵向联接座6，轴承座5与纵向联接座6的孔中心线重合；在轴承座5和纵向联接座6中间安装有轴7，使支撑横梁4与刮墨刀组件8之间形成可自由旋转的铰链结构。

在所述轴7两端加工有螺纹，其中一端的螺纹加工有关于轴线对称的两个端面，所述的锁紧螺母10安装于轴7两端的螺纹处，将轴承座5和纵向联接座6进行锁紧。

本发明具体实施时，丝网印刷装置中，导轨、滑块、气缸及气缸联接板可沿用传统的印刷装置的设计，也可保留传统丝网印刷装置的导轨、滑块、气缸、气缸联接板等零件，对现有印刷装置直接进行改造，实施应用过程如下：

（1）安装尺寸确定

应用到具体某型号的丝网印刷设备时，首先根据该型号丝网印刷机印刷装置的结构尺寸对刮刀自适应机构的中间横梁的宽度等安装尺寸进行确定，其原则为设计的刮刀自适应机构能够与该型号丝网印刷机印刷装置的部分零件进行配合，如在原有丝网印刷装置基础上进行改造时，通过确定中间横梁的宽度等尺寸应该使得刮刀自适应机构可通过两侧的Z型过渡件3与原有丝网印刷装置的气缸联接板1进行配合，即刮刀自适应机构通过两侧的Z型过渡件3可直接安装于原有丝网印刷装置两侧的气缸联接板1。

（2）弹性连接片设计

新的刮刀自适应机构通过设置于两端的弹性连接片实现刮墨刀组件一定幅度的左右自适应摆动调节，弹性连接片的厚度选择要求在一定范围内，太厚则弹性太小，难以实现刮墨刀组件一定幅度的左右自适应摆动调节的作用，太薄则可能在印刷力的作用下变形过大，稳定性变差。对于太阳能电池丝网印刷装置，丝网印刷过程刮刀对网版刃口压强在10-15N/cm之间，通过大量实验测得弹性连接片厚度在1-1.5mm时较为合适。

（3）安装

安装时，将刮刀自适应机构两端的Z型过渡件与气缸联接板通过螺纹进行联接即可。

如前文所述，在丝网印刷设备中，印刷压力均衡性的影响因素较多，设备方面主要有导轨的平行度、刮刀与网版的平行度两个因素，设备印刷装置导轨之间不平行、刮刀与网版的不平行均会造成印刷力的不均衡，从而导致影响印刷下降、碎片率增加、设备故障等问题。下面结合图2-图7，介绍本发明提出的一种适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构在导轨之间不平行、刮刀与网版的不平行等情况下的自适应调节原理。

图2所示为本发明提出的一种适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构在导轨出现一定程度的不平行时（导轨间距变宽）的自适应调节示意图。可见，当导轨出现一定程度的间距变宽时，滑块在导轨上运动过程中，左右滑块间距也相应变宽，置于中间支撑横梁4两端的弹性连接片3产生自适应变形，两弹性连接片的上端距离被拉伸变宽，通过弹性连接片3的适应性调节，刮墨刀组件8仍可沿着导轨来回移动完成刮墨运动，不会出现滑块卡死在导轨上无法运动的现象。

图3所示为本发明提出的一种适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构在导轨出现一定程度的不平行时（导轨间距变窄）的自适应调节示意图。可见，当导轨出现一定程度的间距变窄时，置于中间支撑横梁4两端的弹性连接片3产生与图6，图7相反的自适应变形，即两弹性连接片3的上端距离被压缩变窄，通过弹性连接片3的适应性调节，刮墨刀组件8同样可沿着导轨来回移动完成刮墨运动，不会出现滑块卡死在导轨上无法运动的现象。

刮刀与网板间的不平行一方面可能由于导轨安装平面与网版不平行。

图4所示为本发明提出的一种适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构在导轨安装平面与网版不平行情况下的自适应调节示意图。

图5所示为本发明提出的一种适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构在导轨安装平面与网版不平行的另一种情形下的自适应调节示意图。

可见，当导轨安装平面与网版出现了图示的不平行情况时，在印刷力的作用下，刮墨刀组件8可绕旋转铰链向顺时针方向或逆时针方向自适应转动一角度，保证了刮刀与网版之间接触均匀，从而提高了丝网印刷过程刮刀印刷力的均衡性，有效解决了刮刀与网版不平行带来的问题。

刮刀与网板间的不平行也可能由于刮墨刀组件本身不平行，这主要是由于刮条安装倾斜，刮条的不均匀磨损等因素导致，具体表现为刮墨刀组件左高右低或右高左低。

图6所示为本发明提出的一种适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构在刮墨刀组件出现一定程度的左高右低时的自适应调节示意图。

图7所示为本发明提出的一种适用于太阳能电池丝网印刷机的刮刀自适应机构在刮墨刀组件出现一定程度的右高左低时的自适应调节示意图。

可见，当刮墨刀组件本身出现一定程度的左高右低时，在印刷力的作用下，刮墨刀组件可绕旋转铰链向顺时针方向自适应转动一角度，保证了刮刀与网版之间接触均匀。当刮墨刀组件本身出现一定程度的右高左低时，在印刷力的作用下，刮墨刀组件可绕旋转铰链向逆时针方向自适应转动一角度，同样保证了刮刀与网版之间接触均匀。即当刮墨刀组件本身出现一定程度的不平行时，通过印刷力的作用，刮墨刀组件可绕旋转铰链向顺时针或逆时针方向自适应转动一角度，使得刮刀与网版之间接触均匀，从而提高丝网印刷过程刮刀印刷力的均衡性。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。