專利名稱：電池片印刷機印刷壓力控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及絲網(wǎng)印刷機技術領域。
背景技術：
印刷壓力是印刷機設計和使用過程中的基礎，它不僅是現(xiàn)代印刷 的根本保證，而 且在很大程度上決定著印刷的質(zhì)量。隨著太陽能電池技術的廣泛應用，太陽能電池用硅片 的印刷質(zhì)量成為保證太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的一個關鍵。現(xiàn)代印刷技術在生產(chǎn)效率和控制 精度上提出了高效、穩(wěn)定、精準的控制要求。而以往采用的氣壓式壓力印刷方式和位置壓 力印刷方式已經(jīng)無法滿足要求。對于高精度印刷，例如LTCC用網(wǎng)版印刷，對控制精度要求 士0. 2N的偏差量，由于氣壓式壓力印刷本身存在的缺陷印刷壓力控制精度低、印刷速度 較慢、印刷質(zhì)量粗糙，這種印刷方式已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)要求，氣壓式壓力印刷是通過控制氣 壓源的壓力大小來完成力的輸出，但是由于氣壓調(diào)節(jié)精度低，壓力輸出的精度進而受到影 響，反復輸出同一壓力的情況下的重復精度較差，由于對汽缸進行控制，硬件的響應延遲， 對整機的印刷效率有影響，由于這種方式力的輸出精度較低，所以印刷質(zhì)量就無法滿足要 求。而其他一些印刷用設備采用位置控制的方式(通過絲網(wǎng)變形量實現(xiàn)壓力控制)，這種控 制方式需要絲網(wǎng)變形量保持一致，但是由于長期工作后絲網(wǎng)松脫，不能保證線性度一致的 變形量，所以這種方式也不適合現(xiàn)代印刷系統(tǒng)的高要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電池片印刷機印刷壓力控制裝置，與現(xiàn)有技術相比，利 用本發(fā)明裝置，可以實現(xiàn)印刷壓力控制較平穩(wěn)準確、壓力輸出較均衡、印刷質(zhì)量高、效率高、 適用范圍廣等優(yōu)點。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種電池片印刷機印刷壓力控制裝置，包括涂墨座整體、印 刷座整體，涂墨座整體和涂墨刮板體相連，其特征在于涂墨座整體上設有導軌和線性電機 定子；印刷座整體和印刷刮板體相連，印刷座整體上設有導軌滑塊和壓力控制線性電機動 子；設有印刷座整體的重量平衡機構(gòu)印刷座整體和平衡氣缸的活塞桿相連，平衡氣缸和 氣壓調(diào)節(jié)裝置相連。電池片印刷機印刷壓力控制裝置中設有刮板平衡調(diào)節(jié)機構(gòu)較佳，其結(jié)構(gòu)為印刷 刮板與印刷座下端通過浮動連接頭相連，印刷座左右兩側(cè)各設有一個刮板平衡螺旋調(diào)節(jié)機 構(gòu)，刮板平衡螺旋調(diào)節(jié)機構(gòu)的兩個伸出桿端頂住印刷刮板的上邊緣。電池片印刷機印刷壓力控制裝置中設有可構(gòu)成位置閉環(huán)的光柵反饋裝置及零位 開關，線性電機采用無齒槽效應的無鐵芯線性電機，并采用線性電機位置模式和力矩輸出 模式控制。上述的光柵反饋裝置具有光柵尺尺條帶和光柵尺讀數(shù)頭，光柵尺尺條帶安裝于涂 墨座上，光柵尺讀數(shù)頭安裝于印刷座整體上，光柵尺尺條帶及零位開關裝在壓力控制線性 電機定子行程的一側(cè)。
上述的線性電機位置模式和在位置模式下的輔助力矩輸出模式控制電路的結(jié)構(gòu) 較佳為具有上位機、CAN運動控制卡和Copley驅(qū)動器，上位機通過PCI總線與CAN運動控 制卡相連，CAN運動控制卡直接插入上位機的PCI插槽內(nèi)；CAN卡上配有與Copley驅(qū)動器 相連接的CAN通訊口，Copley驅(qū)動器則通過CAN總線與CAN運動控制卡相連接，用來傳輸 控制系統(tǒng)命令；電機本身自帶霍爾傳感器，用于電機自身相位初始化時的校正，霍爾線直接 接到驅(qū)動器相應的霍爾傳感器接口，電機線直接接入驅(qū)動器電機線輸入口，且保證同名端 相連接；光柵尺反饋裝置的讀數(shù)頭帶有連接線，直接接入驅(qū)動器的相應輸入端；原點開關 為一個位置傳感器，傳感器一端帶有連接線，接入驅(qū)動器相應的輸入端，原點開關作為電機 初始位參考，以確定印刷位置的相對位置；工作時，上位機通過CAN卡向驅(qū)動器發(fā)送控制指 令，驅(qū)動器接收到位移或者力輸出指令后，向電機發(fā)送脈沖，完成命令傳送；驅(qū)動器首先將 控制環(huán)設置為位置閉環(huán)，壓力控制電機工作在位置模式下；然后電機從初始位置運動到印 刷時所需的印刷位置時，驅(qū)動器收到電機到位信號，將驅(qū)動器內(nèi)部控制環(huán)改為電流環(huán)，使電 機工作在力矩輸出模式下，輸出相應的力，實現(xiàn)印刷壓力輸出。
所述的電池片印刷機印刷壓力控制裝置，可對電機施加電流偏置量，電流偏置量 通過Copley自身配帶的軟件CME2在驅(qū)動器內(nèi)部設置，用以抵消有氣缸平衡后的整個壓力 控制裝置運行時對壓力控制電機產(chǎn)生的微小反作用力；測力計測量電機的微小反作用力。所述的位置閉環(huán)用光柵尺分辨率小于Ium較好，壓力計型號為SH-500較好。本發(fā)明的積極效果是能有效解決現(xiàn)有技術中存在的問題，采用平衡裝置平衡掉 印刷座整體的自重和摩擦力，為精準的力輸出控制消除了系統(tǒng)自身的因素，與現(xiàn)有氣動壓 力印刷技術和單純位置控制壓力印刷方法相比，利用本發(fā)明裝置，可以實現(xiàn)壓力控制準確 度較高、印刷壓力輸出較均衡、實時性好穩(wěn)定性高、印刷質(zhì)量高、工作效率高、適用范圍廣等 優(yōu)點，有利于提高經(jīng)濟效益。本發(fā)明在驅(qū)動器內(nèi)部設置電機輸出電流偏移量，可抵消整個印刷裝置帶來的微小 反作用力對電機輸出電流的影響，進一步保證了電機處于高度力平衡狀態(tài)；采用位置模式 輔助力矩輸出模式的控制方法使系統(tǒng)壓力輸出的準確度大幅提高，克服了現(xiàn)有技術印刷壓 力輸出不均衡、印刷效率低等缺陷。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定。圖1是本發(fā)明裝置的機械結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的左視圖。圖3是圖2中件號2印刷座整體的左視圖。圖4是圖2中件號1涂墨座整體的右視圖。圖5是圖1的硬件結(jié)構(gòu)控制原理框圖。圖6是圖1的控制流程圖。圖1 圖6中1.涂墨座整體，2.印刷座整體，3.印刷刮板體，4.涂墨刮板體， 5.壓力控制電機定子，6.導軌，7.涂墨氣缸，8.導軌滑塊，9.平衡氣缸，10.零位開關， 11.光柵尺尺條帶，12.涂墨刮板，13.螺旋測位頭，14.光柵尺讀數(shù)頭，15.壓力控制電機 動子，16.印刷刮板，17.浮動連接頭，18.上位機，19. CAN運動控制卡，20. Copley驅(qū)動器，21.電機霍爾，22.壓力控制電機，23.印刷裝置，24.原點開關，25，光柵反饋。
具體實施例方式參見圖1 圖6。該電池片印刷機印刷壓力控制裝置，包括涂墨座整體1、印刷座 整體2，涂墨座整體1和涂墨刮板體4相連，涂墨座整體1上設有導軌6和線性電機定子5 ； 印刷座整體2和印刷刮板體3相連，印刷座整體2上設有導軌滑塊8和壓力控制線性電機 動子15 ；設有印刷座整體2的重量平衡機構(gòu)印刷座整體2和平衡氣缸9的活塞桿相連，平 衡氣缸9和氣壓調(diào)節(jié)裝置相連；平衡汽缸9平行于電機運行方向安裝，平衡印刷座整體2的 自重和電機運行時的摩擦力。設有可構(gòu)成位置閉環(huán)的光柵反饋裝置及零位開關，線性電機 采用無齒槽效應的無鐵芯線性電機，并采用線性電機位置模式和電機力矩輸出模式控制。刮板平衡調(diào)節(jié)機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)為印刷刮板16與印刷座2下端通過浮動連接頭17相 連，印刷座2左右兩側(cè)各設有一個刮板平衡螺旋調(diào)節(jié)機構(gòu)13，刮板平衡螺旋調(diào)節(jié)機構(gòu)13的 兩個伸出桿端頂住印刷刮板的上邊緣。光柵反饋裝置具有光柵尺尺條帶11和光柵尺讀數(shù) 頭，光柵尺尺條帶11安裝于涂墨座1上，光柵尺讀數(shù)頭安裝于印刷座整體2上，光柵尺尺條 帶11及零位開關裝在壓力控制線性電機定子5行程的一側(cè)。線性電機位置模式和電機力矩輸出模式控制的硬件結(jié)構(gòu)較佳為具有上位機18、 CAN運動控制卡19和Copley驅(qū)動器20 ；上位機18通過PCI總線與CAN運動控制卡19相 連，CAN運動控制卡19直接插入上位機18的PCI插槽內(nèi)；CAN卡19上配有與Copley驅(qū)動 器20相連接的CAN通訊口，Copley驅(qū)動器20則通過CAN總線與CAN運動控制卡19相連 接，用來傳輸控制系統(tǒng)命令；電機22本身自帶霍爾傳感器21，用于電機自身相位初始化時 的校正，霍爾線直接接到驅(qū)動器相應的霍爾傳感器接口，電機線直接接入驅(qū)動器電機線輸 入口，且保證同名端相連接；光柵尺反饋裝置25的讀數(shù)頭帶有連接線，直接接入驅(qū)動器20 的相應輸入端；原點開關24為一個位置傳感器，傳感器一端帶有連接線，接入驅(qū)動器相應 的輸入端，原點開關作為電機初始位參考，以確定印刷位置的相對位置；工作時，上位機通 過CAN卡19向驅(qū)動器20發(fā)送控制指令，驅(qū)動器20接收到位移或者力輸出指令后，向電機 發(fā)送脈沖，完成命令傳送；驅(qū)動器首先將控制環(huán)設置為位置閉環(huán)，壓力控制電機工作在位置 模式下；然后電機從初始位置運動到印刷時所需的印刷位置時，驅(qū)動器20收到電機22到位 信號，將驅(qū)動器內(nèi)部控制環(huán)改為電流環(huán)，使電機工作在力矩輸出模式下，輸出相應的力，實 現(xiàn)印刷壓力輸出。控制部分包括采用位置模式輔助力矩輸出模式，并對電機施加電流偏置量。對電 機施加電流偏置量，電流偏置量通過Copley驅(qū)動器20自身配帶的軟件CME2在驅(qū)動器內(nèi)部 設置，用以抵消有氣缸平衡后的整個壓力控制裝置運行時對壓力控制電機產(chǎn)生的微小反作 用力；測力計測量電機的微小反作用力。Copley驅(qū)動器20可通過自身配帶的軟件CME2在 驅(qū)動器內(nèi)部設置電機輸出電流偏置量，用以抵消有氣缸平衡后的整個壓力控制裝置運行時 對壓力控制電機22產(chǎn)生的微小反作用力；采用測力計測量電機輸出力。位置閉環(huán)用光柵尺 分辨率小于lum，壓力計型號為SH-500。平衡汽缸8豎直安裝在涂墨座上，承載了印刷座2本身的自重，保證電機在運行過 程中處于無負載狀態(tài)(與水平安裝無異)。涂墨氣缸6驅(qū)動涂墨刮板1用于涂墨。涂墨座 整體1固定不動，印刷座整體2作為壓力控制電機動子15的負載，隨電機動子上下滑動。電機動子15和電機定子5通過螺釘緊固在涂墨座1上，動子通過螺釘直接與印刷座2相連接；導軌6通過螺釘安裝在涂墨座上，導軌上的滑塊8直接與印刷座2通過螺釘連接，作為 導向裝置，當電機通電后，電機動子在電機定子所產(chǎn)生的磁場推力作用下沿著導軌導向，帶 動印刷座整體同步運動。圖4，螺旋測位頭13對稱安裝在壓力控制電機動子15的兩側(cè)，它通過一塊座在印 刷座2上的小板豎直裝夾在壓力控制電機動子15的兩側(cè)，印刷刮板16與印刷座2的最下 端邊緣通過一個浮動連接頭17相連，當配套的印刷刮板套在浮動連接頭上時，可能會使刮 板與絲網(wǎng)接觸面不平，這時，調(diào)節(jié)印刷座左右兩側(cè)的螺旋測位頭13，使螺旋測位頭的兩個伸 出桿端頂住印刷刮板的上邊緣，使刮板保持平衡。整個裝置印刷力輸出動作描述以導軌6導向的壓力控制電機的動子15帶動負 載(印刷座整體)向下運動，由于安裝在涂墨座上的平衡氣缸8的活塞桿連接著印刷座整 體，因此整個印刷座整體的重量就由氣缸承載了，這樣，電機可在豎直安裝的導軌上自由上 下運動，當電機下降至印刷位置時，控制系統(tǒng)發(fā)送力輸出命令，電機輸出相應的作用力。圖5示，上位機18通過PCI總線與CAN運動控制卡19相連，CAN卡19直接插入上 位機18的PCI插槽內(nèi)；CAN卡19上配有與Copley驅(qū)動器20相連接的CAN通訊口，Copley 驅(qū)動器20則通過CAN總線與CAN運動控制卡19相連接，用來傳輸控制系統(tǒng)命令；電機21本 身自帶霍爾傳感器21，它用于電機自身相位初始化時的校正，霍爾線直接接到驅(qū)動器相應 的霍爾傳感器接口，電機線直接接入驅(qū)動器電機線輸入口，且保證同名端相連接；電機22 的反饋裝置采用光柵尺反饋裝置25，它包括尺條和讀數(shù)頭，讀數(shù)頭帶有連接線，直接接入驅(qū) 動器20的相應輸入端；原點開關24為一個位置傳感器，傳感器一端帶有連接線，接入驅(qū)動 器20相應的輸入端，原點開關24作為電機初始位參考，以確定印刷位置的相對位置。工作 時，上位機18通過CAN卡19向驅(qū)動器20發(fā)送控制指令，驅(qū)動器20接收到位移或者力輸出 指令后，向電機22發(fā)送脈沖，完成命令傳送；電機22則驅(qū)動印刷裝置23完成相應的位移或 者力輸出動作。電機的基礎參數(shù)在CME2軟件中設置好后通過CAN總線下傳到Copley驅(qū)動器20 中，CME2軟件為驅(qū)動器自身配帶的調(diào)試軟件，安裝在上位機18上，用于初始調(diào)試電機的PID 參數(shù)等。驅(qū)動器與CAN卡19之間的通訊協(xié)議為CanOpen網(wǎng)絡通訊協(xié)議，光柵尺讀數(shù)頭與零 位開關的電氣接線端接入相應驅(qū)動器端口。圖6示控制流程圖，總體上分為以下幾部分首先是參數(shù)設置，在CME2軟件里設置 電機工作的控制環(huán)，電機基本參數(shù)，光柵尺的分辨率、PID調(diào)節(jié)參數(shù)等，通過CAN總線下傳到 驅(qū)動器，調(diào)節(jié)電機PID參數(shù)至運行最佳狀態(tài)。其次，測試該裝置的微小反作用力所對應的電機電流值，方法如下使電機反復輸 出兩種不同的力，從測力計上讀取數(shù)值，將兩組力的值分別取平均，然后將兩平均值作差即 可得到系統(tǒng)自身的微小反作用力，根據(jù)電流與力的比例關系得到驅(qū)動器內(nèi)部應該設置的電
流偏置量。最后，測試程序編譯，其中程序編譯的過程即為本控制方式的實現(xiàn)過程，電機從初 始位置至印刷位置是一個位置模式控制，從印刷位置輸出控制壓力是一個力矩模式控制。 電機接收到位移命令后，驅(qū)動印刷裝置從初始位置運動到印刷位置；之后，從印刷位置開 始，電機需要輸出控制壓力，這是一個力矩模式控制，電機接收到力輸出命令后，輸出相應的力。本發(fā)明克服了現(xiàn)有絲網(wǎng)印刷技術壓力控制準確度低、刷壓力輸出不均衡、印刷效 率低的缺陷，提出了一種全新的絲網(wǎng)印刷系統(tǒng)。該實施例可為半自動或全自動電池片印刷機壓力控制裝置。
權(quán)利要求
一種電池片印刷機印刷壓力控制裝置，包括涂墨座整體(1)、印刷座整體(2)，涂墨座整體(1)和涂墨刮板體(4)相連，其特征在于涂墨座整體(1)上設有導軌(6)和線性電機定子(5)；印刷座整體(2)和印刷刮板體(3)相連，印刷座整體(2)上設有導軌滑塊(8)和壓力控制線性電機動子(15)；設有印刷座整體(2)的重量平衡機構(gòu)印刷座整體(2)和平衡氣缸(9)的活塞桿相連，平衡氣缸(9)和氣壓調(diào)節(jié)裝置相連；設有線性電機位置模式和電機力矩輸出模式控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池片印刷機印刷壓力控制裝置，其特征在于設有刮板平衡 調(diào)節(jié)機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)為印刷刮板(16)與印刷座(2)下端通過浮動連接頭(17)相連，印刷座 (2)左右兩側(cè)各設有一個刮板平衡螺旋調(diào)節(jié)機構(gòu)(13)，刮板平衡螺旋調(diào)節(jié)機構(gòu)(13)的兩個 伸出桿端頂住印刷刮板的上邊緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池片印刷機印刷壓力控制裝置，其特征在于設有可構(gòu)成位 置閉環(huán)的光柵反饋裝置及零位開關，線性電機采用無齒槽效應的無鐵芯線性電機。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池片印刷機印刷壓力控制裝置，其特征在于所述的光柵反 饋裝置具有光柵尺尺條帶(11)和光柵尺讀數(shù)頭，光柵尺尺條帶(11)安裝于涂墨座(1)上， 光柵尺讀數(shù)頭安裝于印刷座整體(2)上，光柵尺尺條帶(11)及零位開關裝在壓力控制線性 電機定子子(5)行程的一側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池片印刷機印刷壓力控制裝置，其特征在于所述的線性電 機位置模式和電機力矩輸出模式控制的硬件結(jié)構(gòu)為具有上位機18、CAN運動控制卡19和 Copley驅(qū)動器20，上位機18通過PCI總線與CAN運動控制卡19相連，CAN運動控制卡19 直接插入上位機18的PCI插槽內(nèi)；CAN卡19上配有與Copley驅(qū)動器20相連接的CAN通 訊口，Copley驅(qū)動器20則通過CAN總線與CAN運動控制卡19相連接，用來傳輸控制系統(tǒng) 命令；電機22本身自帶霍爾傳感器21，用于電機自身相位初始化時的校正，霍爾線直接接 到驅(qū)動器20相應的霍爾傳感器接口，電機線直接接入驅(qū)動器20電機線輸入口，且保證同名 端相連接；光柵尺反饋裝置25的讀數(shù)頭帶有連接線，直接接入驅(qū)動器20的相應輸入端；原 點開關24為一個位置傳感器，傳感器一端帶有連接線，接入驅(qū)動器20相應的輸入端，原點 開關24作為電機初始位參考，以確定印刷位置的相對位置；工作時，上位機18通過CAN卡 19向驅(qū)動器發(fā)送控制指令，驅(qū)動器接收到位移或者力輸出指令后，向電機發(fā)送脈沖，完成命 令傳送；驅(qū)動器首先將控制環(huán)設置為位置閉環(huán)，壓力控制電機22工作在位置模式下；然后 電機從初始位置運動到印刷時所需的印刷位置時，驅(qū)動器收到電機到位信號，將驅(qū)動器內(nèi) 部控制環(huán)改為電流環(huán)，使電機工作在力矩輸出模式下，輸出相應的力，實現(xiàn)印刷壓力輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池片印刷機印刷壓力控制裝置，其特征在于通過軟件對電 機施加電流偏置量，電流偏置量通過Copley自身配帶的軟件CME2在驅(qū)動器內(nèi)部設置，用以 抵消有氣缸平衡后的整個壓力控制裝置運行時對壓力控制電機產(chǎn)生的微小反作用力；測力 計測量電機的微小反作用力。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池片印刷機印刷壓力控制裝置，其特征在于位置閉環(huán)用光 柵尺分辨率小于lum，壓力計型號為SH-500。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種電池片印刷機印刷壓力控制裝置，涉及絲網(wǎng)印刷機技術領域。涂墨座整體上設有導軌和線性電機定子；印刷座整體和印刷刮板體相連，印刷座整體上設有導軌滑塊和壓力控制線性電機動子；設有印刷座整體的重量平衡機構(gòu)印刷座整體和平衡氣缸的活塞桿相連，平衡氣缸和氣壓調(diào)節(jié)裝置相連；設有可構(gòu)成位置閉環(huán)的光柵反饋裝置及零位開關，線性電機采用無齒槽效應的無鐵芯線性電機，設有線性電機位置模式和在位置模式下的輔助力矩輸出模式控制電路。本發(fā)明與現(xiàn)有氣動壓力印刷技術和單純位置控制壓力印刷方法相比，采用本發(fā)明裝置，可以實現(xiàn)壓力控制準確度較高、印刷壓力輸出較均衡、印刷質(zhì)量高、工作效率高、適用范圍廣等優(yōu)點。
文檔編號B41F33/10GK101823360SQ2010101142
公開日2010年9月8日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者張世強, 楊志, 王惠霞, 王慧, 許博 申請人:中國電子科技集團公司第四十五研究所