JP2010207936A - 長尺フィルムの型抜き加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製品部分を取り除かれた長尺フィルムの残部を、製品部分の型抜きおよび搬出工程に連続した自動工程でコンパクトに回収可能な長尺フィルムの型抜き加工装置を提供する。
【解決手段】長手方向に所定の間隔で製品部分（１１）を有する長尺フィルム（１０）から前記製品部分を型抜きする加工装置は、型抜き加工部（３）を通って周回される下敷きシート（４）と、下敷きシート（４）上に長尺フィルムを重ねて型抜き加工部（３）に一体的に前進させる搬送手段（６）と、型抜きされた製品部分（１１）を長尺フィルムから取り出す搬出手段（７）とを備えている。搬出手段（７）の下流側で長尺フィルムの残部（１２）を、長手方向に不連続な中央部分（１２ａ）と、長手方向に連続した両耳部分（１２ｂ，１２ｂ）とに切断する切断装置（８１）と、その下流側で両耳部分を巻取る巻取り装置（８３，８３）とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、薄膜太陽電池など、長手方向に所定の間隔で製品部分を有する長尺フィルムから、前記製品部分を型抜きする加工装置に関し、さらに詳しくは、製品部分を取り除かれた長尺フィルムの残部を分割回収するフィルム残部分割回収装置を備えた型抜き加工装置に係わるものである。

光電変換層を構成する半導体膜としてアモルファスシリコン系薄膜を用いた薄膜太陽電池は、気相成長法で形成でき容易に大面積化できるとともに、形成温度が低いためにプラスチックフィルムのような可撓性基板に形成でき、さらに集積型の直列接続構造、即ち、プラスチックフィルム基板の表面側に多数の太陽電池単位セルが並設され、それらが基板背面側の接続用電極層と、基板を貫通する孔を介して直列接続された構造により、１枚の基板で高電圧を取り出すこともでき、また、低電圧／大電流型の太陽電池モジュールを構成するのにも適している（特許文献１参照）。

上記直列接続構造をなす薄膜太陽電池は、所定の配列で貫通孔を穿設した長尺のプラスチックフィルム基板の両面に電極層を形成する一次成膜工程、およびその表面側の電極層上に光電変換層および透明電極層を積層形成する二次成膜工程を経た後、フィルム基板を各太陽電池単位セルに分割するレーザ加工工程、フィルム基板の各面を封止する封止材のラミネート工程を経て製造される。

上記各製造工程を経た状態では、長尺のフィルム基板の長手方向に、直列接続構造をなす太陽電池単位セル群で構成される製品部分（太陽電池モジュール）が、所定の間隔で多数形成されており、次の裁断工程では、長尺フィルム基板を所定ピッチで間欠的に搬送しながら、前記製品部分をトムソン刃などの裁断刃で型抜きする。この際、薄いフィルム基板を型抜き加工部に正確に位置決めしかつ確実に裁断するために、長尺フィルム基板を、樹脂製の下敷きシートの上に重ね、それらをグリップフィーダで把持して一体的に前進させ、型抜き加工部に位置決めして、型抜きするようにしている。

特開平６−３４２９２４号公報

上記型抜き加工部の下流側で製品部分を取り除かれた長尺フィルムの残部は、薄膜部分に含まれるＡｇなどの金属を回収する設備に送られるが、幅方向の中央に前記製品部分に相当する大きな開口部が存在するので保形性が低く、不連続形状であるため巻取ることもできず、搬送経路の延長上に設置した回収ボックス内にそのまま投下されていた。しかし、上記のような空隙の多い形態であるため回収ボックス内で嵩張り、多くの貯留スペースを必要とするうえ、回収設備への運搬効率が悪い問題があった。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、製品部分を取り除かれた長尺フィルムの残部を、製品部分の型抜きおよび搬出工程に連続した工程でコンパクトに回収可能な長尺フィルムの型抜き加工装置を提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するため、本発明は、長手方向に所定の間隔で製品部分を有する長尺フィルムから前記製品部分を型抜きする加工装置であって、型抜き加工を行なう型抜き加工部と、前記型抜き加工部を通って周回される無端ベルト状の下敷きシートと、前記型抜き加工部の上流側にて前記下敷きシート上に前記長尺フィルムを供給する手段と、前記下敷きシート上に前記長尺フィルムを重ねて、前記型抜き加工部に一体的に前進させる搬送手段と、前記型抜き加工部で型抜きされた前記製品部分を前記長尺フィルムから搬出する搬出手段と、を備えるものにおいて、前記搬出手段の下流側で前記長尺フィルムの残部を、フィルム長手方向に不連続な中央部分と、フィルム長手方向に連続した両耳部分とに切断する切断装置と、前記切断装置の下流側で前記両耳部分を巻取る巻取り装置とを備えたことを特徴とする。

上記本発明装置において、前記搬送手段が、前記下敷きシートと前記長尺フィルムとを把持して間欠的に前進させるグリップフィーダを含み、前記切断装置と前記巻取り装置との間で、前記両耳部分をループさせて張力付与する張力調整装置をさらに備えることが好適である。また、前記切断装置の中間またはその直後に、前記残部の中央部分を落下回収する回収部をさらに備えることが好適である。

本発明の型抜き加工装置は、上述した通り、型抜き加工部において製品部分を取り除かれた長尺フィルムの残部を、フィルム長手方向に不連続な中央部分と、フィルム長手方向に連続した両耳部分とに切断する切断装置を備えたことにより、幅が一定の両耳部分をそれぞれコンパクトなロール状に容易に巻取り可能であるとともに、中央部分は空隙が少ないかまたは空隙が無い比較的単純な形状、例えば矩形状の枚葉シートになるため、いずれも回収後の取扱が容易になり、かつ、そのままの形態で回収する場合に比べて大幅に減容され、貯留スペースを節減するうえで有利である。しかも、切断装置の下流側で両耳部分を巻取る巻取り装置を備えたことで、前記切断装置は、両耳部分に巻取り張力が作用した状態で残部を切断でき、切断性が良好になる利点もある。

また、前記搬送手段が、前記下敷きシートと前記長尺フィルムとを把持して間欠的に前進させるグリップフィーダを含み、前記切断装置と前記巻取り装置との間で、前記両耳部分をループさせて張力付与する張力調整装置をさらに備えた態様では、グリップフィーダによる両耳部分の間欠的な搬送と、巻取り装置による両耳部分の巻取り動作とが、張力調整装置によってバッファリングされることで、間欠的なグリップフィードを行ないながらも、両耳部分に対する一定張力での連続的な巻取り動作が可能となり、両耳部分の巻き崩れを防止するうえで有利であるとともに、型抜き加工部より下流側での弛みや下敷きシートからの浮きが防止され、グリップフィードの搬送性が向上する利点もある。

また、前記切断装置の中間またはその直後に、前記残部の中央部分を落下回収する回収部をさらに備えた態様では、両耳部分の切断により搬送力および搬送姿勢を失う以前に中央部分を重力で回収でき、回収部を簡素化するうえで有利である。

本発明実施形態の型抜き加工装置を示す平面図である。 本発明実施形態の型抜き加工装置を示す側面図である。 本発明実施形態の型抜き加工装置におけるフィルム残部分割回収装置の概略を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は、型抜き加工プロセスを示す概略側面図である。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１および図２は、本発明に係る型抜き加工装置を、薄膜太陽電池の型抜き加工装置として実施した実施形態を示している。図において、型抜き加工装置は、成膜工程を経たフィルム基板１０が巻装された供給ロール１の巻出し装置、フィルム基板１０の供給側張力調整部２、フィルム基板１０の型抜き加工を行なう型抜き加工部３、該型抜き加工部３を通って周回される無端ベルト状の下敷きシート４、供給側張力調整部２から引出されるフィルム基板１０を下敷きシート４上に案内するガイドロール２４、フィルム基板１０および下敷きシート４を型抜き加工部３の下流側で把持する固定グリップ５、フィルム基板１０と下敷きシート４とを固定グリップ５の下流側で把持して一体的に前進させるグリップフィーダ６、型抜きされたフィルム基板１０から製品部分１１を搬出するアンローダ７、および、フィルム基板１０の残部１２を分割回収するフィルム残部分割回収装置８などから構成されている。

供給側張力調整部２は、フィルム基板１０の搬送方向に並設された２つのガイドロール２１，２２、それらの中間部において上下方向に移動可能なダンサロール２３などで構成され、供給ロール１から連続的に巻出されるフィルム基板１０を、型抜き加工に伴う停止期間中にループさせその張力を調整する。

型抜き加工部３は、加工テーブル３１の上方に昇降フレーム３２を備え、昇降フレーム３２の下面に、打抜き加工を行なうための裁断刃３０が保持されている。裁断刃３０としては、平坦な基板の下面に打抜き形状にレイアウトされた刃を有するトムソン刃やピナクル刃などを使用可能である。昇降フレーム３２は、モータ３４により偏心カムなどの昇降機構３３を介して昇降駆動され、加工テーブル３１上の下敷きシート４に裁断刃３０を圧接し、フィルム基板１０から太陽電池モジュールを構成する製品部分１１を型抜きする。

また、型抜き加工部３には、マーカ検出手段３５が配設されている。該マーカ検出手段３５は、フィルム基板１０の側縁部に各製品部分１１に対応して所定の間隔で穿設された図示しないマーカホールを検出し、後述するグリップフィーダ６の制御部に検出信号を送り、グリップフィーダ６をその位置で停止させ、フィルム基板１０を型抜き加工部３に位置決めする。

下敷きシート４は、ＰＥＴ樹脂などの可撓性シート材料で構成され、フィルム基板１０の搬送経路両端部に配置された一対のガイドロール４１，４２を含む複数のガイドロールにエンドレスに巻き掛けられており、前記搬送経路外となる基枠下方にテンション検出ロール４３、テンション装置４４、および位置制御装置４５が配置されている。

固定グリップ５は、下敷きシート４の上下に配置された一対の把持部材（５，５０）を含み、上側把持部材（５）は、図示しないエアシリンダなどのアクチュエータにより下側把持部材５０に対して接離可能に設けられている。

グリップフィーダ６は、下敷きシート４の上下に配置された一対の把持部材（６，６０）を含む把持機構部と、該把持機構部を往復動させるための送り手段で構成されている。上側把持部材（６）は下側把持部材６０に対して図示しないエアシリンダなどのアクチュエータにより接離可能に設けられている。下側把持部材６０は、搬送経路の両側に配置された一対のガイドレール６１，６１により摺動可能に案内されるとともに、モータ６３で駆動される送りネジ機構６２によって往復動可能であり、フィルム基板１０を下敷きシート４とともに把持して一体的に前進させる。

アンローダ７は、搬送経路の上方に搬送方向と交差するように延設された一対の軌道７３に沿って移動可能なキャリッジ７２、およびその下方に昇降手段（アクチュエータ）を介して昇降可能に支持された吸着部材７１で構成されており、型抜きされた製品部分１１を吸着部材７１で吸着して持ち上げ、フィルム基板１０の残部１２から分離して搬出可能である。

フィルム残部分割回収装置８は、図３に示すように、アンローダ７の下流側に下敷きシート４の端部（ガイドロール４２）に隣接して配置された両側一対の切断装置８１、該各切断装置８１の下流側に設置された中央部分の落下回収部（８４，８５）、両側一対の耳部張力調整装置（８２）、および耳部巻取り装置（８３）などで構成されている。

切断装置８１は、フィルム基板残部１２の製品部分１１に相当する開口部の長手方向縁部１２ｃの延長線上に上下動可能に配設されかつその方向に延在する刃部と、該刃部を上下動させるアクチュエータ（流体圧シリンダなど）で構成され、フィルム基板残部１２を中央部分１２ａと両側の耳部１２ｂ，１２ｂに切断可能である。刃部は、図３に概略的に示されるように、複数の刃先を有する鋸刃状とし、平板状のフィルム基板１０を間欠的な１動作で確実に切断可能とすることが好適であるが、切断部分の長さに対して小幅な刃部を連続的に上下動させ、フィルム基板１０の搬送に乗じて切断がなされるように構成することもできる。また、上記のような裁断刃の代わりにロータリーカッターなどで切断装置８１を構成することもできる。

落下回収部（８４，８５）は、切断装置８１を構成する一対の刃部の中間に対して搬送方向下流側に設けたシュート８４、およびその下端部に沿って搬送方向と交差する方向に延設されたコンベア８５で構成され、コンベア８５の出側には、回収ボックス８６が設置されている。

耳部張力調整装置（８２）は、落下回収部（８４，８５）を挟んで切断装置８１，８１の下流側における両側耳部１２ｂ，１２ｂの搬送経路に沿って配設された各２つのガイドローラと、それらの中間で両側耳部１２ｂ，１２ｂをループさせて張力付与するダンサローラ８２，８２などで構成されている。両側のダンサローラ８２，８２は、供給側のダンサロール２３と同様に、図示しない機構を介して上下方向に移動可能に案内されているが、型抜き前のフィルム基板１０に張力付与するダンサロール２３と、幅の狭い耳部分１２ｂに張力付与するダンサローラ８２とでは、設定張力が大きく異なっている。両側のダンサローラ８２，８２は、共通の軸で相互に連結されるかまたは１つのロールで一体に構成されていても良い。

耳部巻取り装置（８３）は、幅方向両側の耳部張力調整装置（８２）の下流側で両側耳部１２ｂ，１２ｂをロール状に巻取る巻芯、該各巻芯を保持するチャックなどの保持手段を備えた巻軸、該巻軸を回転自在に支持する支持構造部、および前記巻軸を駆動回転するモータなどの駆動手段で構成される。モータは、前記ダンサローラ８２，８２の上下移動範囲の端部に設置したリミットセンサにより、および／または、グリップフィーダ６の前進に同期して間欠的に駆動されるか、または連続的に駆動回転される。

次に、上記実施形態に基づく作用について、型抜き加工プロセスに沿って図４（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。

先ず、図４（ａ）に示すように、供給側張力調整部２のダンサロール２３にフィルム基板１０がループされた状態で、固定グリップ５側に位置したグリップフィーダ６が閉じてフィルム基板１０と下敷きシート４とをその位置で把持する。その後、固定グリップ５が開き、図４（ｂ）に示すように、グリップフィーダ６が前進することで、フィルム基板１０と下敷きシート４とが所定ストロークに亘ってグリップ搬送され、センサ３５がマーカホールを検出した地点でグリップフィーダ６が停止し、フィルム基板１０が型抜き加工部３に対して位置決めされる。

次いで、図４（ｃ）に示すように、固定グリップ５が閉じ、グリップフィーダ６が開き、昇降フレーム３２と共に裁断刃３０が降下して加工テーブル３１に圧接され、下敷きシート４上のフィルム基板１０から製品部分１１が型抜きされる。これと並行してグリップフィーダ６は固定グリップ５側に後退し、図４（ａ）に示すように、フィルム基板１０と下敷きシート４とを把持して、次のグリップ搬送に備える。

一方、製品部分１１が型抜きされたフィルム基板１０は、下敷きシート４に載置された状態でアンローダ７に送られ、図４（ｃ）（ｄ）に示すように、アンローダ７の吸着部材７１で製品部分１１が吸着され、フィルム基板１０（１２）から搬出される。製品部分１１を取り除かれたフィルム基板１０の残部１２は、フィルム長手方向に連続した両耳部分１２ｂ，１２ｂが、フィルム長手方向に不連続な中央部分１２ａで間欠的に連結された梯子状をなし、実部に比較して大きな矩形の開口部１２ｃを有している。

このようなフィルム基板残部１２は、図４（ｂ）に示すように、グリップフィーダ６によるグリップ搬送に伴い、耳部巻取り装置（８３）の巻取り動作とダンサローラ８２，８２の張力付与によって、下敷きシート４の端部（４２）から下流側に移送され、切断装置８１で中央部分１２ａと両耳部分１２ｂ，１２ｂとが切断され、図３に示すように幅方向に３分割される。

両耳部分１２ｂ，１２ｂから切り離されることで矩形の枚葉シートとなった中央部分１２ａは、図４（ｃ）（ｄ）および図３に示すように、シュート８４を通じてコンベア８５上に落下し、該コンベア８５によって回収ボックス８６内に回収される。一方、中央部分１２ａを分離した帯状の両耳部分１２ｂ，１２ｂは、図４（ｂ）に示すように、グリップ搬送中には、ダンサローラ８２，８２でループされかつ張力付与されているが、図４（ｃ）（ｄ）に示すように、グリップ搬送の停止期間中には、ダンサローラ８２，８２でループされた両耳部分１２ｂ，１２ｂが引出され、耳部巻取り装置（８３）にロール状に巻取られる。

以上、本発明の実施形態につき述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、シュート８４から落下させた中央部分１２ａをコンベア８５によって回収ボックス８６に回収する場合を示したが、シュート８４の下方に回収ボックスを設置して、回収ボックス内に直接回収するように構成しても良い。

また、上記実施形態では、製品部分１１が矩形の場合を示したが、製品部分が他の形状の場合にも、長手方向に連続した両耳部分（１２ｂ，１２ｂ）が存在する限り実施可能である。長手方向に不連続な中央部分が、丸みを帯びた形状等で耳部との切断区間が相対的に長くなる場合は、連続的な切断動作を行なう切断装置が有利である。

また、上記実施形態では、本発明に係るフィルム残部分割回収装置を、グリップ搬送によってフィルム基板を型抜き加工部に間欠的に位置決めする加工装置に実施する場合を示したが、裁断刃にロータリーガイカッタなどを用いた連続式の型抜き加工装置に実施することもできる。

１ 供給ロール
２ 供給側張力調整部
３ 型抜き加工部
４ 下敷きシート
５ 固定グリップ
６ グリップフィーダ（搬送手段）
７ アンローダ（搬出手段）
８ フィルム残部分割回収装置
１０ フィルム基板
１１ 製品部分
１２ 残部
１２ａ 中央部分
１２ｂ 耳部分
１２ｃ 開口部
８１ 切断装置（刃部）
８２ ダンサローラ（耳部張力調整装置）
８３ 耳部巻取り装置
８４ シュート（落下回収部）
８５ コンベア
８６ 回収ボックス

Claims (3)

1. 長手方向に所定の間隔で製品部分を有する長尺フィルムから前記製品部分を型抜きする加工装置であって、型抜き加工を行なう型抜き加工部と、前記型抜き加工部を通って周回される無端ベルト状の下敷きシートと、前記型抜き加工部の上流側にて前記下敷きシート上に前記長尺フィルムを供給する手段と、前記下敷きシート上に前記長尺フィルムを重ねて、前記型抜き加工部に一体的に前進させる搬送手段と、前記型抜き加工部で型抜きされた前記製品部分を前記長尺フィルムから搬出する搬出手段と、を備えるものにおいて、
   前記搬出手段の下流側で前記長尺フィルムの残部を、フィルム長手方向に不連続な中央部分と、フィルム長手方向に連続した両耳部分とに切断する切断装置と、前記切断装置の下流側で前記両耳部分を巻取る巻取り装置とを備えたことを特徴とする長尺フィルムの型抜き加工装置。
2. 前記搬送手段が、前記下敷きシートと前記長尺フィルムとを把持して間欠的に前進させるグリップフィーダを含み、前記切断装置と前記巻取り装置との間で、前記両耳部分をループさせて張力付与する張力調整装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の長尺フィルムの型抜き加工装置。
3. 前記切断装置の中間またはその直後に、前記残部の中央部分を落下回収する回収部をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の長尺フィルムの型抜き加工装置。
   

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