本發明涉及太陽能電池技術領域，特別涉及一種用于片材的自動翻片裝置、方法及太陽能電池生產線。
背景技術：
隨著科學技術的迅猛發展，人們的節能環保意識也在不斷提高，通過綠色能源代替不可再生能源已經形成一種熱潮，太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的可再生能源得到前所未有的快速發展，而太陽能電池的研制和開發日益得到重視。
硅異質結太陽能電池正是太陽能電池中的一種，而現有的硅異質結太陽能電池制備工藝包括清洗制絨、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等離子體增強化學氣相沉積法)鍍膜、PVD(Physical Vapor Deposition，物理氣相沉積)、絲網印刷和退火等步驟，其中，在PECVD鍍膜工藝中，需要對陣列分布在托盤上的片材的正、反兩面分別進行鍍膜處理，因此，在鍍膜過程中需要通過人工或翻片裝置對片材進行翻轉。
但是，現有用于片材的翻片裝置在翻轉過程中需要對片材進行拾取，并且在拾取過程中，翻片裝置會接觸片材表面，導致翻片裝置上的雜質會沾到片材表面，從而污染片材、降低太陽能電池的光電轉換效率。
技術實現要素：
本發明提供了一種用于片材的自動翻片裝置、方法及太陽能電池生產線，該自動翻片裝置因采用非接觸式吸盤對片材進行非接觸式拾取，該自動翻片裝置能夠減少與片材的接觸，進而減小污染片材的概率、且對太陽能電池的光電轉換效率影響較小。
為達到上述目的，本發明提供以下技術方案：
一種用于片材的自動翻片裝置，所述自動翻片裝置包括機架組件、控制機構、以及安裝于所述機架組件的片材拾取機構和片材翻轉機構；
所述片材拾取機構用于拾取片材并將拾取的所述片材運送到預定位置，所述片材拾取機構包括用于非接觸式拾取片材的至少一個非接觸式吸盤；
所述片材翻轉機構用于將所述片材拾取機構運送到所述預定位置的所述片材翻轉180°；
所述控制機構與所述片材拾取機構和片材翻轉機構信號連接，用于控制所述片材拾取機構和片材翻轉機構動作，以使所述片材實現翻面。
上述自動翻片裝置在使用過程中，可以設置于太陽能電池生產線的物料輸送系統中，所述物料輸送系統的托盤中陣列分布有硅片等片材，自動翻片裝置通過片材拾取機構拾取位于物料輸送系統的托盤中的片材，并將拾取的片材運送到預定位置，片材翻轉機構將片材拾取機構運送到預定位置的片材翻轉180°，完成翻面處理后，片材拾取機構拾取完成翻面的片材，并將片材運送回托盤上，以完成一次片材的翻面。
上述自動翻片裝置通過控制機構控制片材拾取機構和片材翻轉機構動作，即可實現片材的翻面動作，并且在片材的翻面過程中，片材拾取機構通過非接觸式吸盤對片材進行拾取，使片材在翻面過程中，減少了片材與非接觸式吸盤之間的接觸機會，能夠減少非接觸式吸盤上的雜質沾到片材表面上，進而減小污染片材的概率。
因此，該自動翻片裝置能夠減少與片材的接觸，進而減小污染片材的概率、且對太陽能電池的光電轉換效率影響較小。
優選地，所述至少一個非接觸式吸盤中，每個非接觸式吸盤為伯努利吸盤。
由于每個非接觸式吸盤為伯努利吸盤，根據伯努利原理“流速增加、壓強降低”可知，當壓縮空氣從非接觸式吸盤吹出且吹向片材時，壓縮空氣從非接觸式吸盤的出氣孔吹出后沿非接觸式吸盤的徑向迅速擴散，此時，片材上部的氣流速度遠高于片材下部的氣流速度，因此，片材上部的氣壓小于片材下部的氣壓，片材在大氣壓的作用下能夠被非接觸式吸盤吸起，由于非接觸式吸盤一直有壓縮空氣吹出，片材與非接觸式吸盤之間形成空氣間隙，使片材和非接觸式吸盤之間形成非接觸式拾取，減少了片材與非接觸式吸盤的接觸機會，能夠減少非接觸式吸盤上的雜質沾到片材表面上，進而減小污染片材的概率。
優選地，還包括片材定位機構，所述片材定位機構用于對通過所述片材翻轉機構翻轉180°后的所述片材進行定位，以使每個所述片材在翻轉前后的位置不變；
所述片材定位機構包括傳動連接的第一驅動組件和定位組件，所述第一驅動組件用于驅動所述定位組件動作，以對所述片材進行定位。
由于上述自動翻片裝置還包括片材定位機構，在片材翻轉機構將片材翻轉180°后，能夠將翻轉后的片材進行定位，使片材恢復到被片材拾取機構釋放的位置，因此，使片材拾取機構能夠在其釋放片材的位置拾取翻轉后的片材，因而能夠更加快速地拾取翻轉后的片材，有利于提高片材的拾取效率，進而提高片材的翻面效率。
優選地，所述片材拾取機構還包括安裝于所述機架組件頂部的導軌、以及安裝于所述導軌且能沿所述導軌的延伸方向往復移動的拾取支架，所述導軌的延伸方向與物料輸送系統的輸送路徑垂直；每個所述非接觸式吸盤均安裝于所述拾取支架。
優選地，所述片材拾取機構還包括安裝于所述拾取支架、且與所述控制機構信號連接的定位傳感器，所述定位傳感器用于檢測所述片材的位置。
優選地，所述拾取支架包括安裝于所述導軌的升降組件和安裝于所述升降組件頂部的吸盤支架，所述升降組件能夠在同時與所述物料輸送系統的輸送路徑和所述導軌的延伸方向垂直的平面內進行往復直線運動；每個所述非接觸式吸盤均安裝于所述吸盤支架朝向所述片材的一側表面。
優選地，所述升降組件為電缸組件、液壓缸組件或氣缸組件。
優選地，所述片材翻轉機構包括第二驅動組件、與所述第二驅動組件傳動連接的翻轉臂以及安裝于所述翻轉臂的真空吸盤；所述第二驅動組件用于驅動所述翻轉臂繞其自身的軸線轉動。
優選地，所述第二驅動組件為伺服電機。
優選地，所述片材翻轉機構還包括與所述控制機構信號連接的真空檢測組件，所述真空檢測組件用于檢測所述真空吸盤的真空度。
優選地，還包括托盤升降定位機構，所述托盤升降定位機構用于對所述物料輸送系統輸送的托盤進行升降和定位，所述托盤升降定位機構包括托盤升降組件和托盤定位機構。
優選地，所述托盤升降組件包括托盤升降驅動組件、以及安裝于所述托盤升降驅動組件頂部的托盤支架，所述托盤支架的頂部表面設有呈三角形分布且能自由滾動的滾動件。
優選地，所述滾動件為萬向輪。
優選地，所述托盤定位機構包括安裝于所述托盤支架、且能驅動所述托盤在水平面內移動的托盤驅動組件。
優選地，所述控制機構為可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)。
本發明還提供了一種太陽能電池生產線，該太陽能電池生產線包括上述技術方案提供的任意一種自動翻片裝置。
另外，本發明還提供了一種采用上述技術方案提供的任意一種自動翻片裝置的自動翻片方法，該自動翻片方法包括：
拾取片材并將拾取的所述片材運送到預定位置；
將運送到所述預定位置的所述片材翻轉180°；
拾取翻轉180°后的所述片材并將翻轉后的所述片材運送到所述托盤。
優選地，在所述將運送到預定位置的所述片材翻轉180°以后、以及所述拾取翻轉180°后的所述片材并將翻轉后的所述片材運送到托盤以前，還包括：
對翻轉180°后的所述片材進行定位。
優選地，在所述拾取片材并將拾取的所述片材運送到預定位置之前，還包括：
對用于輸送所述片材的托盤進行定位。
通過上述自動翻片裝置和自動翻片方法能夠實現片材的自動翻面，并且自動翻片裝置因采用非接觸式吸盤對片材進行非接觸式拾取，該自動翻片裝置能夠減少與片材的接觸，進而減小污染片材的概率、且對太陽能電池的光電轉換效率影響較小。
附圖說明
圖1為本發明實施例提供的一種自動翻片裝置的結構示意圖；
圖2為圖1中自動翻片裝置提供的一種非接觸式吸盤的工作原理；
圖3為圖1中自動翻片裝置的片材定位機構的結構示意圖；
圖4為圖3中片材定位機構的A向結構示意圖；
圖5為圖1中自動翻片裝置的片材翻轉機構的結構示意圖；
圖6為本發明實施例提供的一種自動翻片方法的工藝流程圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
本發明實施例提供了一種用于片材的自動翻片裝置、方法及太陽能電池生產線，太陽能電池生產線包括自動翻片裝置；該自動翻片裝置因采用非接觸式吸盤對片材進行非接觸式拾取，該自動翻片裝置能夠減少與片材的接觸，進而減小污染片材的概率、且對太陽能電池的光電轉換效率影響較小。
在本發明實施例中提到的片材可以為硅片、連接片材、密封片材等片狀材料。
其中，請參考圖1以及圖2，本發明實施例提供的一種用于片材3的自動翻片裝置1，該自動翻片裝置1可用于太陽能電池生產線的物料輸送系統2上，物料輸送系統2的托盤中陣列分布有片材3；
自動翻片裝置1包括機架組件11、控制機構、以及安裝于機架組件11的片材拾取機構12和片材翻轉機構13；
片材拾取機構12用于拾取片材3并將拾取的片材3運送到預定位置，片材拾取機構12包括用于非接觸式拾取片材3的至少一個非接觸式吸盤121，如圖1結構所示，當物料輸送系統2輸送的片材3達到自動翻片裝置1時，控制機構控制自動翻片裝置1動作，并控制片材拾取機構12的非接觸式吸盤121拾取指定的至少一個片材3，然后通過片材拾取機構12將拾取的片材3運送到片材翻轉機構13所處的位置，此時，控制機構控制片材翻轉機構13將片材拾取機構12運送來的片材3翻轉180°，控制機構繼續控制片材拾取機構12拾取片材翻轉機構13翻轉完畢的片材3并運送到物料輸送系統2的托盤中，片材拾取機構12和片材翻轉機構13完成一次動作，在控制機構的控制下，片材拾取機構12和片材翻轉機構13重復多次動作，即可完成物料輸送系統2中所有片材3的翻面任務；
片材翻轉機構13用于將片材拾取機構12運送到預定位置的片材3翻轉180°，片材翻轉機構13可如圖5結構所示；
控制機構與片材拾取機構12和片材翻轉機構13信號連接，用于控制片材拾取機構12和片材翻轉機構13動作，以使片材3實現翻面。
上述自動翻片裝置1在使用過程中，通過片材拾取機構12拾取位于物料輸送系統2的托盤中的片材3，并將拾取的片材3運送到預定位置，片材翻轉機構13將片材拾取機構12運送到預定位置的片材3翻轉180°，完成翻面處理后，片材拾取機構12拾取完成翻面的片材3，并將片材3運送到托盤上，以完成一次片材3的翻面。
由于在上述片材3在使用過程中，可以設置于太陽能電池生產線的物料輸送系統2上，物料輸送系統2的托盤中陣列分布有硅片等片材3，自動翻片裝置通過片材拾取機構12拾取位于物料輸送系統2的托盤中的片材3，并將拾取的片材3運送到預定位置，片材翻轉機構13將片材拾取機構12運送到預定位置的片材3翻轉180°，完成翻面處理后，片材拾取機構12拾取完成翻面的片材3，并將片材3運送回托盤上，以完成一次片材3的翻面。
上述自動翻片裝置通過控制機構控制片材拾取機構12和片材翻轉機構13動作，即可實現片材3的翻面動作，并且在片材3的翻面過程中，片材拾取機構12通過接觸式吸盤121對片材3進行拾取，使片材3在翻面過程中，減少了片材3與非接觸式吸盤121之間的接觸機會，能夠減少非接觸式吸盤121上的雜質沾到片材3表面上，進而減小污染片材3的概率。
因此，該自動翻片裝置1能夠減少與片材3的接觸，進而減小污染片材3的概率、且對太陽能電池的光電轉換效率影響較小。
上述非接觸式吸盤121可以為伯努利吸盤，也可以為旋風式吸盤；伯努利吸盤的工作原理可參考圖2，根據伯努利原理“流速增加、壓強降低”可知，當壓縮空氣從伯努利吸盤吹出且吹向片材3時，壓縮空氣從伯努利吸盤的出氣孔吹出后沿伯努利吸盤的徑向迅速擴散，此時，片材3上部的氣流速度遠高于片材3下部的氣流速度，因此，片材3上部的氣壓小于片材3下部的氣壓，片材3在大氣壓的作用下能夠被伯努利吸盤吸起，由于伯努利吸盤一直有壓縮空氣吹出，片材3與伯努利吸盤之間形成空氣間隙S，使片材3和伯努利吸盤之間形成非接觸式拾取，減少了片材3與伯努利吸盤的接觸，能夠減少伯努利吸盤上的雜質沾到片材3表面上，進而減小污染片材3的概率。
一種具體的實施方式中，如圖3和圖4結構所示，上述自動翻片裝置1還包括片材定位機構14，片材定位機構14用于對通過片材翻轉機構13翻轉180°后的片材3進行定位，以使每個片材3在翻轉前后的位置不變；
片材定位機構14包括傳動連接的第一驅動組件和定位組件，第一驅動組件用于驅動定位組件動作，以使片材3進行定位。
片材定位機構14可如圖3和圖4中結構所示，定位組件可以包括片材支撐架144、第一定位臂145、第二定位臂146、設置于第一定位臂145上的第一定位柱147以及設置于第二定位臂146上的第二定位柱148，第一驅動組件可以包括驅動第一定位臂145沿第一定位臂145的延伸方向移動的第一定位驅動組件141、驅動第二定位臂146沿第二定位臂146的延伸方向移動的第二定位驅動組件142、驅動第一定位臂145和第二定位臂146升降的第三定位驅動組件143；在通過片材定位機構14對片材3進行定位的過程中，可先通過第三定位驅動組件143使第一定位臂145和第二定位臂146下降至片材3的下表面，使片材3處于水平狀態，然后通過第三定位驅動組件使第一定位臂145和第二定位臂146上升并且頂部超過片材3的上表面，此時，保持第三定位驅動組件143不動，使第一定位驅動組件141和第二定位驅動組件142相對運動，進而通過第一定位臂145和第二定位臂146帶動第一定位柱147和第二定位柱148相對運動，通過設置第一定位驅動組件141和第二定位驅動組件142的運動行程，可將片材3定位到預定位置，進而方便片材拾取機構12的拾取和定位。
由于上述自動翻片裝置1還包括片材定位機構14，在片材翻轉機構13將片材3翻轉180°后，能夠將翻轉后的片材3進行定位，使片材3恢復到被片材拾取機構12釋放的位置，因此，使片材拾取機構12能夠在其釋放片材3的位置拾取翻轉后的片材3，因而能夠更加快速地拾取翻轉后的片材3，有利于提高片材3的拾取效率，進而提高片材3的翻面效率。
具體地，片材拾取機構12還包括安裝于機架組件11頂部的導軌、以及安裝于導軌且能沿導軌的延伸方向往復移動的拾取支架，導軌的延伸方向與物料輸送系統2的輸送路徑垂直；每個非接觸式吸盤121均安裝于拾取支架。如圖1結構所示，片材拾取機構12可以包括安裝于機架組件11頂部的兩條并行排列的第一導軌122和第二導軌123，也可以根據實際情況和實際需要，設置一條導軌或多條導軌，只要能夠使片材拾取機構12將拾取的片材3運送到片材翻轉機構13所處的位置、完成片材3的翻轉即可；并且，導軌可以為滑軌。
為了提高片材拾取機構12的拾取效率，片材拾取機構12還包括安裝于拾取支架、且與控制機構信號連接的定位傳感器，定位傳感器用于檢測片材3的位置。通過安裝于拾取支架的定位傳感器，能夠迅速定位片材3的位置，使片材拾取機構12能夠快速、準確地移動到片材3所處的位置，在提高拾取效率的同時，提高了整條太陽能電池生產線的生產效率。
為了提高自動翻片裝置1的適用范圍，拾取支架包括安裝于導軌的升降組件和安裝于升降組件頂部的吸盤支架，升降組件能夠在同時與物料輸送系統2的輸送路徑和導軌的延伸方向垂直的平面內進行往復直線運動；每個非接觸式吸盤121均安裝于吸盤支架朝向片材3的一側表面。
通過設置于導軌的升降組件，并將吸盤支架安裝于升降組件的頂部，能夠通過升降組件調節非接觸式吸盤121的高度，進而使自動翻片裝置1能夠處理不同規格的片材3，而且在設備高度設置不合理的時候，也可以通過升降組件進行調節，既提高了自動翻片裝置1的適用范圍，也提高了自動翻片裝置1的工作靈活性。在實際使用過程中，可以根據實際情況選擇不同的升降組件，升降組件可以為電缸組件、液壓缸組件或氣缸組件。
在上述各實施例的基礎上，如圖5結構所示，片材翻轉機構13包括第二驅動組件131、與第二驅動組件131傳動連接的翻轉臂132以及安裝于翻轉臂132的真空吸盤133；第二驅動組件131用于驅動翻轉臂132繞其自身的軸線轉動。第二驅動組件131可以為伺服電機，當采用伺服電機時，能夠精確控制翻轉臂132的翻轉角度，并能微調翻轉臂132的翻轉角度，進而能夠精確控制片材3的翻轉角度，提高片材3的翻轉精度。
同時，上述真空吸盤133優選PTFE(Polytetrafluoroethylene，聚四氟乙烯)、PEEK(polyetheretherketone，聚醚醚酮)等工程塑料制成，采用上述材料制成的真空吸盤133具有采用較小吸力即可保持片材3與真空吸盤133的相對靜止，并且因其本身為易清潔材料，因此，能夠減小片材3沾上污染物的概率，進而提高片材3的清潔度。翻轉臂132可以采用鋁合金型材制成。
為了提高真空吸盤133吸附片材3的成功率以及防止真空吸盤133因吸力過大而使片材3碎裂的情況發生，片材翻轉機構13還包括與控制機構信號連接的真空檢測組件，真空檢測組件用于檢測真空吸盤133的真空度。
通過真空檢測組件檢測真空吸盤133的真空度，能夠將真空吸盤133的真空度控制在合理范圍內，既能提高真空吸盤133吸附片材3的成功率，也能防止真空吸盤133因吸力過大而使片材3碎裂的情況發生，進而提高產品合格率。
為了提高物料輸送系統2的生產效率，上述自動翻片裝置1還可包括托盤升降定位機構，托盤升降定位機構用于對物料輸送系統2輸送的托盤進行升降和定位，托盤升降定位機構包括托盤升降組件和托盤定位機構。
通過托盤升降定位機構可將物料輸送系統2輸送的托盤升高，使托盤脫離物料輸送系統2，在通過自動翻片裝置1進行翻片的過程中，使物料輸送系統2能夠進行正常的物料輸送，進而提高物料輸送系統2的輸送效率。
更進一步地，為了提高托盤支撐的穩定性和調節靈活性，托盤升降組件包括托盤升降驅動組件、以及安裝于托盤升降驅動組件頂部的托盤支架，托盤支架的頂部表面設有呈三角形分布且能自由滾動的滾動件。滾動件可以為萬向輪。托盤定位機構包括安裝于托盤支架、且能驅動托盤在水平面內移動的托盤驅動組件。在實際生產過程中，在需要對托盤進行定位的過程中，可通過托盤驅動組件驅動托盤在水平面內移動，因托盤支架的頂部設有能夠自由滾動的滾動件，所以在托盤驅動組件的驅動下，可使托盤在滾動件形成的支撐面上沿預定方向移動已進行定位；托盤驅動組件可以為對位氣缸。
在上述各種實施方式的基礎上，自動翻片裝置1的控制機構可以為可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)。由于可編程邏輯控制器具有編程簡單、功能強、可靠性強、維修簡單的特點，通過可編程邏輯控制器能夠很容易地實現自動翻片裝置1的控制功能，且使自動翻片裝置1實現自動化生產。在片材3規格、操作時間等參數發生變化時，能夠通過更改可編程邏輯控制器中的程序實現自動翻片裝置1的調節。
在上述實施例中提到的托盤的尺寸可以為2600mm*2200mm，片材3的尺寸可以為156mm*156mm或125mm*125mm，并且片材3的尺寸并不限于上述列出的尺寸，也可以為其他的尺寸。
本發明實施例還提供了一種太陽能電池生產線，該太陽能電池生產線包括上述實施方式提供的任意一種自動翻片裝置1；上述自動翻片裝置1可以設置于物料輸送系統2中。
另外，如圖6所示，本發明實施例還提供了一種采用上述實施例提供的任意一種自動翻片裝置1的自動翻片方法，該自動翻片方法包括：
步驟S11，拾取片材3并將拾取的片材3運送到預定位置；
步驟S12，將運送到預定位置的片材3翻轉180°；
步驟S14，拾取翻轉180°后的片材3并將翻轉后的片材3運送到托盤。
上述自動翻片方法可以通過上述自動翻片裝置1進行，在步驟S11中，通過片材拾取機構12拾取片材3并將拾取的片材3運送到預定位置，預定位置即片材翻轉機構13的翻轉位；在步驟S12中，通過片材翻轉機構13將片材拾取機構12運送到翻轉位的片材3翻轉180°；在步驟S14中，通過片材拾取機構12拾取經片材翻轉機構13翻轉180°后的片材3并將片材3運送到物料輸送系統2的托盤中，此時，完成一次片材3的翻面。
為了提高片材3在翻面過程中的生產效率，如圖6所示，在步驟S12將運送到預定位置的片材3翻轉180°以后、以及在步驟S14拾取翻轉180°后的片材3并將翻轉后的片材3運送到托盤以前，還包括：
步驟S13，對翻轉180°后的片材3進行定位。
同理，在采用上述自動翻片裝置1進行片材3的翻面過程中，可通過片材定位機構14對翻轉180°后的片材3進行定位，使片材3在翻轉前后的位置不變，方便片材拾取機構12在釋放片材的位置繼續拾取片材3，因此，片材拾取機構12能夠迅速、準確地拾取片材3，有利于提高工作效率、節省工作時間。
為了能夠在拾取片材3之前，能夠使片材3準確定位，在拾取片材3并將拾取的片材3運送到預定位置之前，還包括：
對用于輸送片材3的托盤進行定位。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明實施例進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。