Vorrichtung und Verfahren zum positionsgenauen Belegen eines ebenen Flächenelementes mit einem ein Abdeckband aufweisenden doppelseitigen Klebeband

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum positionsgenauen Belegen eines ebenen Flächenelementes, mit einem eine beidseitige Klebschicht aufweisenden dünnen Band, insbesondere Isolations- oder Haftklebeband.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Lagegenauigkeit beim Belegen von druckempfindlichen Flächen, beispielsweise Photovoltaikelemente, Wafer, Substrate o. dgl., mit Isolationsband bei gleichzeitiger Reduzierung der Flächenbelastung unter Einsparung von Material und Gewährleistung wirtschaftlicher Vorteile deutlich zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch folgende Merkmale gelöst,
a) die Schneideinrichtung (41) ist der Andruckrolle (12) entgegen der Bandlaufrichtung in einem vorbestimmten Längenmaß vorgeordnet, das dem Verfahrweg des Bandes (1) vom Schnitt im Klebeband (2) bis zur Lage des Schnittes senkrecht unter der Andruckrolle im Andruckabschnitt (30) in Bandlaufrichtung entspricht;
b) einen auf das vorbestimmte Längenmaß eingestellten Antrieb (64), der zum Verfahren der Legeeinheit (11) entgegen der Bandlaufrichtung um das vorbestimmte Längenmaß entlang einer Lineareinheit (58) mechanisch gekoppelt ist, wobei der Antrieb (64) über eine Steuerung (60) mit einem der Schneideinrichtung (41) zugeordneten Initiator (42) in Verbindung steht;
c) die Legeeinheit (11) ist in Bezug zum Andruckabschnitt (30) der Andruckrolle (12) schwenkbeweglich und höhenverstellbar ausgebildet, wobei die Legeeinheit (11) vom Andruckabschnitt in Bandlaufrichtung wegschwenkt und die Andruckrolle vom Band abhebt, sobald die mit dem Antrieb (64) verbundene Steuerung (60) feststellt, dass der Schnitt im Klebeband (2) das definierte Längenmaß zurückgelegt und seine Lage senkrecht unter der Andruckrolle (12) erreicht hat, wobei der Schrittschaltmotor der Aufrolleinrichtung (8) mit einer Steuerung (61) zum ständigen Straffhalten des Abdeckbandes (3) versehen ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum positionsgenauen Belegen eines ebenen Flächenelementes, beispielsweise Photovoltaikelement, Wafer, Substrat o. dgl. mit einem eine beidseitige Klebeschicht aufweisenden dünnen Klebeband, insbesondere Isolations- oder Haftklebeband, dessen eine Klebeschicht durch ein Abdeckband abgedeckt ist, umfassend eine Abwickeleinrichtung des auf einer Rolle bevorratenden Bandes, einer Schneideinrichtung zum Durchtrennen des Klebebandes, einer durch Führungsrollen von der Abwickeleinrichtung in die Legelage geführten Bahn für das Band, eine mit einer Andruckrolle versehenen Legeeinheit zum Andrücken der Klebeschicht des durchtrennten Klebebandes auf das Flächenelement in einem Andruckabschnitt und eine durch einen Schrittschaltmotor angetriebene Aufrolleinrichtung zum Aufrollen des Abdeckbandes, wobei das Abdeckband auf einer durch Führungsrollen mehrfach umgelenkten Bahn zur Aufrolleinrichtung zwangsgeführt ist.

[0002] Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum positionsgenauen Belegen eines ebenen Flächenelementes, beispielsweise Photovoltaikelement, Wafer, Substrat o. dgl., mit einem eine beidseitige Klebschicht aufweisenden Band, dessen eine Klebeschicht durch ein Abdeckband abgedeckt ist, bei dem das in einer Abwickeleinrichtung bevorratete Band der zu belegenden Fläche über eine Schneideinrichtung zugeführt, das Band durch eine Legeeinheit mittels einer Andruckrolle auf die Fläche angedrückt und gleichzeitig das Abdeckband mit einer Aufrolleinrichtung abgezogen wird.

Stand der Technik

[0003] Vorrichtungen und Verfahren zum Auflegen von dünnem Klebeband auf ebene Flächen sind hinlänglich bekannt (EP 0 640 545 A1, DE 101 47 813 A1, DD 0 153 669 A5, WO 96024450 A2).
Alle diese bekannten Lösungen sind dadurch charakterisiert, dass entweder das Abdeckband vor dem Schneiden vom Klebeband abgezogen, das Klebeband auf Länge geschnitten und anschließend durch Andrücken auf die Fläche aufgebracht (EP 0 640 545 A1, WO 96024450 A2) oder das Klebeband zusammen mit dem Abdeckband durchtrennt und danach vereinzelt wird (EP 0 567 299 B1, DD 0 153 669 A5). Dies ist mit dem Nachteil verbunden, dass die Lagegenauigkeit des zu positionierenden Klebebandes beeinträchtigt und jede Vereinzelung eines Klebebandabschnitts wiederum eine Neupositionierung für die Ablage nach sich zieht, was zu Verschiebungen des Bandzuschnittes und damit der Genauigkeit führen kann. Eine solche Arbeitsweise stört einen kontinuierlichen Fertigungsprozess erheblich und führt zu Qualitätseinbußen.

[0004] Aus der DE 101 47 813 A1 ist eine Spendevorrichtung zum Verspenden von Material bekannt, das aus einer auf einer Rolle befindlichen beidseitig selbstklebend ausgerüstetem Trägermaterial besteht. Die bekannte Vorrichtung umfasst eine Andrückvorrichtung, die während des Spendenvorgangs das zu verspendende Material auf das unter der Andrückvorrichtung laufende Gut presst und ansonsten in einer Ruhestellung oberhalb des Gutes ist. Die Schneidvorrichtung ist vor der Andrückvorrichtung angeordnet und durchtrennt das Klebeband bis auf die Trennpapierschicht. Diese bekannte Lösung weist des Weiteren eine Vorrichtung zur Erkennung der Lage des an die Spendevorrichtung geführten Gutes mit zumindest einem Messerkontakt auf, der, wenn das Gut an ihm vorbeigeführt wird, den Schnittvorgang auslöst.
Die Andrückvorrichtung besteht aus einer das Klebeband in einem Winkel von 180° umschlingenden Andrückwalze und ggf. einer Fixierwalze, die zu einer verhältnismäßig großen Flächenbelastung auf das zu belegende Gut führen und eine Lagegenauigkeit von ± 0,3 mm für Isolationsbänder auf Photovoltaikelementen nicht sicherstellen können, so dass diese bekannte Lösung zwar für das Ausrüsten von Papp- und Kunststoffkernen, Papier- oder Folienrollen mit Klebeband geeignet, aber für das positionsgenaue Belegen von Photovoltaikelementen mit Isolationsband nicht verwendbar ist.

Aufgabenstellung

[0005] Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Lagegenauigkeit beim Belegen von druckempfindlichen Flächen, beispielsweise Photovoltaikelemente, Wafer, Substrate o. dgl., mit Isolationsband bei gleichzeitiger Reduzierung der Flächenbelastung unter Einsparung von Material und Gewährleistung wirtschaftlicher Vorteile deutlich zu erhöhen.

[0006] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 13 gelöst.

[0007] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfahrens sind den Unteransprüchen entnehmbar.

[0008] Kerngedanke der erfindungsgemäßen Lösung ist es, das Klebeband bzw. die Klebeschicht vor dem Belegen vollständig zu durchtrennen und das Abdeckband jedoch nur gezielt anzuschneiden, so dass das Abdeckband die Funktion einer Lagefixierung gegen Verschiebung für den abgetrennten aufzulegenden Abschnitt des Klebebandes bis dem Andrücken übernimmt.
Dies wird durch folgende Merkmale erreicht:

a) die Schneideinrichtung ist der Andruckrolle entgegen der Bandlaufrichtung in einem vorbestimmten Längenmaß vorgeordnet, das dem Verfahrweg des Bandes vom Schnitt im Klebeband bis zu seiner senkrechten Lage unter der Andruckrolle im Andruckabschnitt in Bandlaufrichtung entspricht;

b) einen auf das vorbestimmte Längenmaß eingestellten Antrieb, der zum Verfahren der Legeeinheit entgegen der Bandlaufrichtung um das vorbestimmte Längenmaß entlang einer Lineareinheit mechanisch gekoppelt ist, wobei der Antrieb über eine Steuerung mit einem der Schneideinrichtung zugeordneten Initiator in Verbindung steht;

c) die Legeeinheit ist in Bezug zum Andruckabschnitt der Andruckrolle schwenkbeweglich und höhenverstellbar ausgebildet, wobei die Legeeinheit vom Andruckabschnitt in Bandlaufrichtung wegschwenkt und die Andruckrolle vom Band abhebt, sobald die mit dem Antrieb verbundene Steuerung feststellt, dass der Schnitt im Klebeband das definierte Längenmaß zurückgelegt und seine Lage senkrecht unter der Andruckrolle erreicht hat, wobei der Schrittschaltmotor der Aufrolleinrichtung mit einer Steuerung zum ständigen Straffhalten des Abdeckbandes in Verbindung steht.

[0009] In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Legeeinheit

• ein Halteteil und einen Schwenkkörper, der gegenüber dem Halteteil verschwenkbar ist;
• einen am oder im Schwenkkörper linear geführten mit Pneumatikdruck beaufschlagbaren Präzisionsschlitten, an dem die Andruckrolle zum Aufbringen einer konstanten Andruckkraft auf das geschnittene Klebeband mit ihrem Drehpunkt im Andruckabschnitt senkrecht zur Bandlaufrichtung höhenverstellbar angeordnet ist, wobei dem Präzisionsschlitten in Flucht des Drehpunktes der Andruckrolle ein Klemmmechanismus zugeordnet ist, der die Andruckrolle in ihrer Lage fixiert, sobald der Drehpunkt der Andruckrolle seine senkrechte Lage zur Bandlaufrichtung verlässt;
• einen in Flucht des Drehpunktes der Andruckrolle oberhalb des Klemmmechanismus am Schwenkkörper drehbar und am Halteteil fix befestigter Pneumatikzylinder zum Ausführen der Schwenkbewegung des Schwenkkörpers, wobei der Drehpunkt der Andruckrolle aus dem Andruckabschnitt in Bandlaufrichtung wegschwenkt, sobald der Schnitt im Klebeband senkrecht unter dem Drehpunkt der Andruckrolle liegt;
• eine im oder am Schwenkkörper geführte pneumatische Schlitteneinheit zur Aufnahme der Schneideinrichtung, dessen Messer senkrecht zum Klebeband ausgerichtet ist; und
• einen am Schwenkkörper vorgesehenen Klemmmechanismus, der dem Band zugordnet ist und das Band im angehobenen bzw. geschwenkten Zustand der Legeeinheit gegen ein Durchlaufen fixiert.

Dies ist mit dem Vorteil verbunden, dass eine flache und kompakte Bauweise für die erfindungsgemäße Vorrichtung realisiert werden kann und die Einbaulage aller Bauteile in der Legeeinheit unabhängig von der Schwenkbewegung ist.

[0010] Vorteilhaft ist, wenn am Schwenkkörper in Flucht des Drehpunktes der Andruckrolle oberhalb des Klemmmechanismus die Aufrolleinrichtung für das Abdeckband über einen Direktantrieb mit Rutschkupplung drehbar gelagert ist, wobei die Aufrolleinrichtung mit einem Sensor zur Abfrage einer ausgeführten Drehung der Aufrolleinrichtung und einer Steuerung und einer Rutschkupplung zum ständigen Straffhalten des Abdeckbandes versehen ist.

[0011] Für die Kompaktbauweise hat sich weiter als zweckmäßig erwiesen, dass am Schwenkkörper ein Arm für die Abwickeleinrichtung des Isolationsbandes vorgesehen ist.

[0012] In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind am Schwenkkörper senkrecht von der Schwenkkörperebene aufragende Führungsrollen für das ungeschnittene Isolationsband, Führungsrollen für das geschnittene Klebeband und Führungsrollen für das Abdeckband vorgesehen sind.

[0013] Die der Schneideinrichtung zugeordneten Führungsrollen sind am Schwenkkörper so angeordnet, dass das Isolationsband senkrecht zur Schneideinrichtung geführt ist. Dies gewährleistet, dass das Messer der Schneideinrichtung bei seiner Schneidoperation das Klebeband vertikal durchtrennen kann.
Mindestens eine der für das Abdeckband vorgesehenen Führungsrollen ist als eine Tänzerrolle ausgebildet, die in einer im Schwenkkörper eingebrachten Bahn vertikal verschiebbar zum Andruckabschnitt des geschnittenen Klebebandes geführt ist. Dadurch ist es möglich, auftretende Schwingungen des Abdeckbandes aufzufangen.

[0014] In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die durch den Pneumatikzylinder realisierte Schwenkbewegung des Schwenkkörpers durch an Kulissenelemente geführte Kurvenrollen, vorzugsweise Exzenterrollen, stabilisiert. Dies hat den Vorteil, dass das Spiel zwischen Kurvenrolle und Kulissenelement einstellbar bzw. nachgestellt werden kann und eine Verkippung des Schwenkkörpers beim Schwenken sicher verhindert wird.

[0015] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die pneumatische Schlitteneinheit eine pendelnde Messeraufnahme für das Messer, federnde Niederhalter zum Niederhalten und Fernhalten des Klebbandes beim Rückhub des Messers nach dem Schneiden und eine mit der Messeraufnahme verbundene Präzisionsschraube zum Einstellen der Schnitttiefe des Messers in das Klebeband auf, wobei der Schlitteneinheit ein Anschlagstift als mechanischer Hubanschlag für den Abstandes des Messers zur Gleitfläche des Bandes zugeordnet ist, so dass nur die Klebschicht vollständig und das Abdeckband definiert angeschnitten wird.

[0016] Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass dass die Führungsrollen, der Stößel und die Niederhalter mit einer Antihaftbeschichtung versehen sind, damit das Klebeband nicht an den Funktionsflächen dieser Bauteile anhaftet.

[0017] In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beträgt der Schwenkwinkel des Schwenkkörpers vorzugsweise 10°, was ausreichend ist, um den Schnitt im Klebeband unmittelbar senkrecht unter der Andruckrolle zu verfahren und genau in diesem Zeitpunkt die Andruckrolle vom Klebeband abzuheben.

[0018] Die Aufgabe wird weiter durch ein Verfahren gelöst, das folgende Schritte umfasst:

a) Klemmen des ungeschnittenen Bandes;

b) Schneiden des geklemmten Bandes ohne Durchtrennen des Abdeckbandes vor dem Andrücken, derart, dass die Schnittoperation am Band dann erfolgt, wenn der Verfahrweg des Bandes dem zurückgelegten Weg des Schnittes bis zum Andruckabschnitt entspricht, so dass der Schnitt des durchtrennten Bandes direkt senkrecht unter dem Drehpunkt der Andruckrolle liegt, wobei das Verfahren des Bandes durch einen der Schnittoperation zugeordneten Initiator ausgelöst wird;

b) Anheben bzw. Schwenken der Legeeinheit in Transportrichtung des Abdeckbandes, so dass die Andruckrolle das nicht durchtrennte Abdeckband vom Andruck entlastet und zum Aufrollen durch die Aufrolleinrichtung freigibt, wobei das Band durch eine Steuerung und eine Rutschkupplung der Aufrolleinrichtung ständig straff gehalten wird

c) Absenken bzw. Rückschwenken der Legeinheit in den Andruckabschnitt und Freigeben der Klemmung des Bandes zum erneuten Ausführen der Schritte a) und b).

[0019] Von besonderer Bedeutung für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass das ungeschnittene Band während des Anhebens bzw. Schwenkens der Legeeinheit gegen ein unbeabsichtigtes Durchlaufen des Bandes infolge der Zugkraft der Aufrolleinrichtung geklemmt wird.

[0020] In besonders vorteilhafter Weise kann die Andruckkraft der Andruckrolle durch den pneumatischen Schlitten feinfühlig auf druckempfindliche Flächen, beispielsweise Photovoltaikelemente, Wafer od.gl. eingestellt und konstant gehalten werden.
Der pneumatische Antrieb der Schneideinrichtung und der Legeeinheit hat weiterhin den Vorteil, dass alle Arbeitsoperationen exakt aufeinander abgestimmt werden können.

[0021] Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.

Ausführungsbeispiel

[0022] Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

[0023] Es zeigen

[0024] Fig. 1 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Vorderansicht,

[0025] Fig. 2 eine Darstellung des Schwenkkörpers in Vorderansicht,

[0026] Fig. 3 eine schematische Ansicht der Schneideinrichtung in Draufsicht,

[0027] Fig. 4 eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung des Aufbaus der Schneideinrichtung,

[0028] Fig. 5 eine ausschnittsweise Darstellung der Rückseite von Halteteil und Schwenkkörper,

[0029] Fig. 6 eine Darstellung des Schwenkkörpers in Schwenklage,

[0030] Fig. 7a und 7b schematische Darstellungen der Lage des Schnitts senkrecht unter dem Drehpunkt der Andruckrolle beim Abziehen des Abdeckbandes und beim Neuanlegen.

[0031] Die Fig. 1 und 2 zeigen die erfindungsgemäße Vorrichtung schematisch in Vorderansicht mit bestücktem Isolationsband 1, das sich aus einem beidseitig mit Klebstoff versehenen Klebeband 2 (Tape) und einem Abdeckband 3, dem sogenannten Liner, zusammensetzt. Das Klebeband hat beispielsweise eine Dicke von 0,03 mm und eine Breite von mm. Das Abdeckband 3 besteht aus Kunststoff und besitzt eine Dicke von 0,1 mm. Es kommen für Photovoltaikelemente handelsübliche Isolationsbänder in Rollenform zum Einsatz, die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung in entsprechender Länge und Breite auf die Flächen der Photovoltaikelemente aufgebracht werden sollen.

[0032] Die erfindungsgemäße Vorrichtung setzt sich im Wesentlichen aus einer ein Halteteil 5 und einem gegenüber dem Halteteil 5 verschwenkbar ausgebildeten Schwenkkörper 4 aufweisenden Legeeinheit 11, einer Abwickeleinrichtung 19a und einer Lineareinheit 58 zusammen, an der die Legeeinheit 11 Schwenkkörper 4 mittels eines Antriebes 64 verfahrbar ist. Die Lineareinheit 58 ist oberhalb der nicht weiter dargestellten Zuführeinheit für das Flächenelement angeordnet und liegt in diesem Beispiel quer zur Förderrichtung FR des Flächenelementes 17. Die Legeeinheit 11 ist mit der Lineareinheit 58 gekoppelt, welche die Antriebsbewegung des Antriebs 64 in eine Linearbewegung umsetzt und damit die Legeeinheit 11 quer zur Förderrichtung FR des Flächenelementes 17 bewegt. Als Antrieb kommt ein Servomotor zum Einsatz.

[0033] Am Schwenkkörper 4 befinden sich im Wesentlichen alle für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendigen Baugruppen und Teile.
Der Schwenkkörper 4 besteht aus einem plattenartigen Zuschnitt 6 eines etwa unregelmäßigen Fünfeckes mit vier parallel zueinander liegenden Seiten unterschiedlicher Länge und einer Seite, die zwei zueinander senkrechte Seiten unter einem bestimmten Winkel verbindet, so dass alle Seiten des Zuschnittes eine unterschiedliche Länge aufweisen. Die Seite mit der kürzesten Länge definiert den Kopf des Schwenkkörpers 4.

[0034] Der Schwenkkörper 4 trägt nahe seiner kürzesten (oberen) Seite ein Lager 7 für eine Aufrolleinrichtung 8 zum Aufrollen des vom Klebeband 2 abgezogenen Abdeckbandes 3. Die Aufrolleinrichtung 8 wird von einem nicht gezeigten Schrittmotor mit Rutschkupplung direkt angetrieben, der eine entsprechende Zugkraft auf das abgezogene Abdeckband 3 ausübt und in der Lage ist, das Abdeckband 3 ständig straff zu halten. Lotrecht vom Lager 7 in Richtung der der kürzesten Seite gegenüberüberliegenden unteren Basisseite 9 des Schwenkkörpers 4 ist die pneumatische Legeeinheit 11 angeordnet. In einer Aufnahme 10 befindet sich eine aus Kunststoff bestehende Andruckrolle 12, die an der Legeeinheit 11 befestigt und dadurch linear auf der vom Lager 7 gefällten Achse A in vertikaler Richtung geführt ist. Die Legeeinheit 11 ist als Präzisionsschlitten ausgebildet und besitzt einen entsprechenden Anschluss 13 für Druckluft. Am Anschluss 13 liegt ein konstanter Druck an, der in diesem Beispiel 3 bar beträgt. Dieser hat sich als vollkommen ausreichend erwiesen, um die Andruckrolle 12 mit einer Andruckkraft von 30N zu beaufschlagen. Die pneumatische Legeeinheit 11 hat den Vorteil, dass die Andruckkraft der Andruckrolle 12 einen konstanten Wert einhält. Es versteht sich, dass die in diesem Beispiel genannten Druckwerte je nach der Druckempfindlichkeit der mit Klebeband zu belegenden Flächen durch ein nicht gezeigtes Druckregelventil entsprechend eingestellt werden können.

[0035] Der Legeeinheit 11 kann durch eine in Flucht der Achse A am hinteren Anschlag 15 der Legeeinheit 11 befindlichen Klemmmechanismus 16 geklemmt werden, so dass die Andruckrolle 12 in ihrer Lage fixiert werden kann, wenn diese von der zu belegenden Fläche des Photovoltaikelements 17 abgehoben wird. Am Anschlag 15 ist eine Koppelstange 67 befestigt, welche durch den Klemmmechanismus 16 geht und somit die Fixierung der Legeeinheit 11 bewerkstelligt.

[0036] Am Schwenkkörper 4 ist des Weiteren ein gegenüber der Basisseite 9 des Schwenkkörpers 4 senkrecht aufragender Arm 18 vorgesehen, der eine Umlenkrolle 19 zum Umlenken des von der Abwickeleinrichtung 19a in Rollenform bereitgestellten Isolationsbandes 1 trägt. Der Abwickeleinrichtung 19a sind Führungsrollen 20a bis 25a zum Führen des Isolationsbandes 1 zugeordnet, die das Isolationsband 1 der Umlenkrolle 19 zuführen. Lotrecht unterhalb des Drehpunktes 62 der Abwickeleinrichtung 19a befindet sich eine Gleitführung 63 mit Speicherrolle. Dies stellt sicher, dass genügend Isolationsband für einen Belegungsvorgang zur Verfügung steht.
Zwischen den Führungsrollen 24a und 25a befindet sich -in Bandvorschubrichtung gesehen- ein pneumatisch betriebener Klemmmechanismus 65 zum Klemmen des Isolationsbandes 1. Nachfolgend wird die Bandführung des Isolationsbandes 1 am Schwenkkörper 4 beschrieben, die mittels vom Zuschnitt 6 aufragende, drehbar an diesem gelagerte Führungsrollen 20 bis 26 erfolgt. Die Führungsrollen 20 bis 26 sind leichtgängig und ihre Führungsflächen sind mit einer Antihaftbeschichtung versehen, so dass ein Anhaften des Klebebandes vermieden wird.
Die Führungsrollen 20 bis 26 teilen die Bandführung in einen zunächst senkrechten, d.h. parallel zur Achse A verlaufenden Einlaufabschnitt 27, einen zwischen den Führungsrollen 20 und 21 gegenüber der Achse A unter einem Winkel von etwa 45° verlaufenden Klemmabschnitt 28 und einen wiederum zur Achse A zwischen den Führungsrollen 21 und 22 parallel verlaufenden Schneidabschnitt 29 ein. Die Führungsrollen 22 und 23 definieren einen Andruckabschnitt 30, in dem die Andruckrolle 12 mit darüber angeordnetem Präzisionsschlitten 11 auf der Achse A auf das Photovoltaikelement 17 mit dem zuvor eingestellten Druckwert einwirkt. Der Drehpunkt 31 der Führungsrolle 22 ist so angeordnet, dass dieser geringfügig oberhalb des Drehpunktes 32 der Führungsrolle 23 liegt, so dass zwischen dem horizontal darunter liegenden Photovoltaikelement 17 eine Winkellage entsteht, die ausreichend ist, um das vom geschnittenen Klebeband 2 durch die Zugkraft der Aufrolleinrichtung 8 abgezogene Abdeckband 3 umzulenken und über die Führungsrollen 24 bis 26 der Aufrolleinrichtung 6 zuzuführen. Die Führungsrollen 24 bis 26 sind so angeordnet, dass sie einen Speicherabschnitt 33 für das abgezogene Abdeckband 3 bilden. Hierzu ist zwischen den Führungsrollen 24 und 25 eine Gleitführung 34 am Zuschnitt 6 des Schwenkkörpers 4 vorgesehen, die parallel versetzt zur Achse A angeordnet ist und auf der eine Tänzerrolle 35 entsprechend verschiebbar geführt ist. Die Tänzerrolle 35 umschlingt teilweise das Abdeckband 3 und gleicht eventuell auftretende Schwingungen oder Flatterbewegungen des Abdeckbandes 3 aus.

[0037] Dem Klemmabschnitt 28 ist ein aus einer Platte 36 und einem Stößel 37 bestehender Klemmmechanismus 38 zugeordnet, der am Zuschnitt 6 befestigt ist. Die Klemmung des ungeschnittenen Isolationsbandes 1 erfolgt durch das Andrücken des Stößels 37 an die Platte 36. Der Stößel 37 wird pneumatisch betrieben und ist dazu mit den entsprechenden Anschlüssen 39 und 40 für die Druckluft versehen. Damit der Stößel 37 beim Klemmen der Klebschicht des Isolationsbandes 1 nicht anhaften kann, besitzt der Stößel 37 eine Antihaftbeschichtung.

[0038] Die Schneideinrichtung 41 ist am Zuschnitt 6 so angeordnet, dass das Isolationsband 1 vom Messer 43 der Schneideinrichtung 41 in exakt senkrechter Lage zugeführt und das Klebeband 2 vollständig durchschnitten, das Abdeckband 3 jedoch nur definiert angeschnitten wird. Es wird jetzt auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen, die den Aufbau und die Funktionsweise der Schneidrichtung 41 näher zeigen. Die als Schlitteneinheit ausgebildete Schneidrichtung 41 arbeitet pneumatisch und ist über die Anschlüsse 44 und 45 mit der Druckluftleitung 46 verbunden. Die Schneideinrichtung 41 setzt sich im Wesentlichen aus einer pendelnden Messeraufnahme 47 für das Messer 43, federnde obere und untere Niederhalter 48 und 49, einem Anschlagstift 50 und einer Präzisionsschraube 51 zusammen. Das Messer 43 wird über einen Druckluftzylinder 66 betätigt, dem ein Initiator 42 zum Erfassen der Lage des Messers 43 zugeordnet ist. Sobald das Messer 43 die entsprechende Lage in Bezug auf den Schnittvorgang erreicht hat, gibt der Initiator 42 ein Signal an die Steuerung 60, die dann ihrerseits den Antrieb 64, vorzugsweise Servomotor, betätigt, so dass das Verfahren der Legeeinheit 11 um das definierte Längenmaß beginnt. Der Auflagestift 50 bildet dabei den mechanischen Hubanschlag für die Schlitteneinheit an der Gleitfläche (gleitende Fläche am Abdeckband) des Isolationsbandes 1. Die Niederhalter 48 und 49 dienen dazu, das Isolationsband 1 während des Schneidens niederzuhalten und während des Rückhubes des Messers 43 von diesem fernzuhalten. Die Niederhalter 48 und 49 sind ebenso mit einer Antihaftbeschichtung versehen. Mit der Präzisionsschraube 51 wird der Abstand der Schnittkante des Messers zur Gleitfläche eingestellt und justiert. Im vorliegenden Beispiel wurde dieser Abstand auf 0,07mm eingerichtet, so dass das Klebeband mit einer Dicke vom 0,03 mm vollständig und das Abdeckband um etwa 0,03mm definiert eingeschnitten wird.
Die pendelnde Messeraufnahme 47 stellt sicher, dass das Messer 43 parallel ausgerichtet werden kann.

[0039] Die Fig. 5 zeigt den Schwenkmechanismus des Schwenkkörpers 4, der im Wesentlichen aus einem an die Druckluftleitung 46 mit Anschluss 54 angeschlossenen Pneumatikzylinder 52 besteht. Der Pneumatikzylinder 52 ist zur Ausübung der Schwenkbewegung des Schwenkkörpers 4 am Halteteil 5 drehbar gelagert, wobei der Schwenkpunkt 53 des Schwenkteils 6 (siehe Fig. 2) etwa der Umlenkrolle 22 gegenüberliegend nahe der Basisseite 9 angeordnet ist und am Halteteil 5 fixiert ist. Die Linearbewegung der Kolbenstange 55 des Pneumatikzylinders 52 wird über ein Gelenk 56 in eine Drehbewegung des Schwenkkörpers 4 umgesetzt, in dem ein am Gelenk 56 befestigtes Kulissenelement 57 an Kurvenrollen 59 zwangsgeführt ist. Dies ermöglicht eine definierte Schwenkbewegung des Schwenkkörpers 4 in Richtung der Transportrichtung des Abdeckbandes 3 um etwa 10°.
Zur Stabilisierung der Drehbewegung des Schwenkkörpers 4 am Halteteil 5 werden als Kurvenrollen 59 vorzugsweise Exzenterrollen eingesetzt.

[0040] Die Fig. 6 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in Schwenklage. Man erkennt, dass alle am Schwenkkörper 4 montierten Bauteile die Schwenklage einnehmen. Im Folgenden soll der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit der Fig. 1 näher erläutert werden.
Das von der Abwickeleinrichtung 19a zugeführte Isolationsband 1 erreicht die Schneideeinrichtung 41. Zeitgleich mit der Betätigung der Schneideeinrichtung 41 durch eine an die Druckluftleitung 46 angeschlossene Steuerung 60 werden der Klemmmechanismus 38 am Schwenkkörper 4 und der Klemmmechanismus 65 der Abwickeleinrichtung 19a für das Isolationsband 1 zugeschaltet, so dass das Isolationsband 1 für die Ausführung des Schnittes in der Schneideinrichtung ruht. Vom zweilagigen aus Klebeband 2 und Abdeckband 3 bestehenden Isolationsband 1 wird das Klebeband 2 vollständig und das Abdeckband 3 geringfügig angeschnitten. Der mit der Legeeinheit 11 gekoppelte Antrieb 64, vorzugsweise ein Servomotor, ist mit der Steuerung 60 verbunden, die in Abhängigkeit der Signalgebung eines der Schneideinrichtung 41 zugeordneten Initiators 42 den Antrieb 64 betätigt. Das mit dem Schwenkkörper 4 versehene Halteteil 5 ist an der Lineareinheit 58 entsprechend verfahrbar geführt, so dass sich das Isolationsband 1 mit seinem Schnitt in Richtung der Andruckrolle 12 um ein definiertes Längenmaß bewegt, das dem Verfahrweg des Schnittes im Klebeband von der Schneideinrichtung 41 bis zur Andruckrolle 12 entspricht. Der Antrieb 64 wird dazu mit seinem Vorschub auf dieses definierte Längenmaß fest voreingestellt Hat sich das Abdeckband 3 um dieses Längenmaß bewegt, löst die mit dem Antrieb 64 verbundene Steuerung 60 die Schwenkbewegung des Schwenkkörpers 4 durch Betätigen des Pneumatikzylinders 52 aus. Der Schwenkkörper 4 vollzieht eine Schwenkbewegung um 10° in Transportrichtung des Abdeckbandes 3 und die Andruckrolle 12 hebt vom Photovoltaikelement 17 ab. Die von der Aufrolleinrichtung 8 durch den Schrittmotor ausgeübte Zugkraft zieht das Abdeckband 3 ab, das über die Führungsrollen 23 bis 26 zum Aufrollen der Aufrolleinrichtung 8 zugeführt wird.
Dabei wird die Schrittschaltgeschwindigkeit des Schrittmotors mit einer Steuerung 61 so eingestellt, dass das Abdeckband 3 ständig straff gehalten wird und der Motor durch die Rutschkupplung weiterdreht, sobald die Legeeinheit 11 steht. Dies verdeutlichen die Fig. 7a und 7b.
Die Pneumatik-Steuerung 60 betätigt den Klemmmechanismus 38 und gibt das ungeschnittene Isolationsband 1 zum Weitertransport frei, wobei der Schwenkkörper 4 in seine Ausgangslage zurückschwenkt und die Andruckrolle 12 in ihre Andruckposition gelangt. Das Belegen mit Klebeband kann erneut beginnen.

Bezugszeichenliste

[0041] 

Isolationsband

1

Klebeschicht/Klebeband

2

Abdeckband

3

Schwenkkörper

4

Halteteil

5

Zuschnitt von 4

6

Lager von 8

7

Aufrolleinrichtung

8

Basisseite von 4

9

Aufnahme für Andruckrolle 12

10

Legeeinheit, Präzisionsschlitten

11

Andruckrolle

12

Pneumatische Anschlüsse

13

Hinterer Anschlag von 11

15

Klemmmechanismus für 11

16

Flächenelement, Photovoltaikelement

17

Arm

18

Umlenkrolle

19

Abwickeleinrichtung

19a

Führungsrollen am Schwenkkörper

20-26

Führungsrollen der Abwickeleinrichtung

20a-24a

Einlaufabschnitt

27

Klemmabschnitt

28

Schneidabschnitt

29

Andruckabschnitt

30

Drehpunkt von 22

31

Drehpunkt von 23

32

Speicherabschnitt

33

Gleitführung an 6

34

Tänzerrolle

35

Platte von 38

36

Stößel von 38

37

Klemmmechanismus am Schwenkkörper 4

38

Pneumatische Anschlüsse von 38

39, 40

Schneideinrichtung

41

Initiator

42

Messer von 41

43

Pneumatische Anschlüsse von 41

44, 45

Druckluftleitung

46

Pendelnde Messeraufnahme

47

Niederhalter

48, 49

Anschlagstift

50

Präzisionsschraube

51

Pneumatikzylinder

52

Drehlager von 52

53

Pneumatikanschluss für 52

54

Kolbenstange von 52

55

Drehgelenk

56

Kulissenelement

57

Lineareinheit

58

Kurvenrollen

59

Pneumatik-Steuerung

60

Schrittmotor-Steuerung

61

Drehpunkt der Abwickeleinrichtung 19a

62

Gleitführung von 19a

63

Antrieb für 4 und 5

64

Klemmmechanismus von 19a

65

Druckluftzylinder

66

Koppelstange von 11

67

Achse

A

Bandlaufrichtung

BR

Drehpunkt Andruckrolle

DP

Förderrichtung von 17

FR

Schwenkwinkel

α

Ansprüche

1. Vorrichtung zum positionsgenauen Belegen eines ebenen Flächenelementes, beispielsweise Photovoltaikelement, Wafer, Substrat o. dgl. mit einem eine beidseitige Klebschicht aufweisenden dünnen Klebeband, insbesondere Isolations- oder Haftklebeband, dessen eine Klebeschicht durch ein Abdeckband (3) abgedeckt ist, umfassend eine Abwickeleinrichtung (19) des auf einer Rolle bevorratenden Bandes, einer Schneideinrichtung (41) zum Durchtrennen des Klebebandes (2), einer durch Führungsrollen (20 bis 22) von der Abwickeleinrichtung (19) in die Legelage geführten Bahn für das Band, eine mit einer Andruckrolle (12) versehenen Legeeinheit (11) zum Andrücken der Klebeschicht des durchtrennten Klebebandes (2) auf das Flächenelement (17) in einem Abdruckabschnitt (30) und eine durch einen Schrittschaltmotor angetriebene Aufrolleinrichtung (8) zum Aufrollen des Abdeckbandes (3), wobei das Abdeckband (3) auf einer durch Führungsrollen (23-26) mehrfach umgelenkten Bahn zur Aufrolleinrichtung (8) zwangsgeführt ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale,

a) die Schneideinrichtung (41) ist der Andruckrolle (12) entgegen der Bandlaufrichtung in einem vorbestimmten Längenmaß vorgeordnet, das dem Verfahrweg des Bandes vom Schnitt im Klebeband (2) bis zur Lage des Schnittes senkrecht unter der Andruckrolle (12) im Andruckabschnitt (30) in Bandlaufrichtung entspricht;

b) einen auf das vorbestimmte Längenmaß eingestellten Antrieb (64), der zum Verfahren der Legeeinheit (11) entgegen der Bandlaufrichtung um das vorbestimmte Längenmaß entlang einer Lineareinheit (58) mechanisch gekoppelt ist, wobei der Antrieb (64) über eine Steuerung (60) mit einem der Schneideinrichtung (41) zugeordneten Initiator (42) in Verbindung steht;

c) die Legeeinheit (11) ist in Bezug zum Andruckabschnitt (30) der Andruckrolle (12) schwenkbeweglich und höhenverstellbar ausgebildet, wobei die Legeeinheit (11) vom Andruckabschnitt in Bandlaufrichtung wegschwenkt und die Andruckrolle vom Band abhebt, sobald die mit dem Antrieb (64) verbundene Steuerung (60) feststellt, dass der Schnitt im Klebeband (2) das definierte Längenmaß zurückgelegt und seine Lage senkrecht unter der Andruckrolle (12) erreicht hat, wobei der Schrittschaltmotor der Aufrolleinrichtung (8) mit einer Steuerung (61) zum ständigen Straffhalten des Abdeckbandes (3) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzechnet, dass die Legeeinheit (11) umfasst:

- ein Halteteil (5) und einen Schwenkkörper (4), der gegenüber dem Halteteil (5) verschwenkbar ist;

- einen am oder im Schwenkkörper (4) linear geführten mit Pneumatikdruck beaufschlagbaren Präzisionsschlitten (11), an dem die Andruckrolle (12) zum Aufbringen einer konstanten Andruckkraft auf das geschnittene Klebeband (2) mit ihrem Drehpunkt (DP) im Andruckabschnitt (30) senkrecht zur Bandlaufrichtung höhenverstellbar angeordnet ist, wobei dem Präzisionsschlitten (11) in Flucht des Drehpunktes der Andruckrolle (12) ein Klemmmechanismus (16) zugeordnet ist, der die Andruckrolle (12) in ihrer Lage fixiert, sobald der Drehpunkt der Andruckrolle (12) seine senkrechte Lage zur Bandlaufrichtung verlässt;

- einen in Flucht des Drehpunktes der Andruckrolle (12) oberhalb des Klemmmechanismus (16) am Schwenkkörper (5) drehbar und am Halteteil (5) fix befestigter Pneumatikzylinder (52) zum Ausführen der Schwenkbewegung des Schwenkkörpers (4), wobei der Drehpunkt (DP) der Andruckrolle (12) aus dem Andruckabschnitt (30) in Bandlaufrichtung wegschwenkt, sobald der Schnitt im Klebeband (2) senkrecht unter dem Drehpunkt der Andruckrolle (12) liegt;

- eine im oder am Schwenkkörper (4) geführte pneumatische Schlitteneinheit zur Aufnahme der Schneideinrichtung (41), dessen Messer (43) senkrecht zum Klebeband ausgerichtet ist; und

- einen am Schwenkkörper (4) vorgesehenen Klemmmechanismus (38), der dem ungeschnittenen Klebeband (2) zugordnet ist und das Klebeband im angehobenen bzw. geschwenkten Zustand der Legeeinheit (11) gegen ein Durchlaufen fixiert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Schwenkkörper (4) in Flucht des Drehpunktes (DP) der Andruckrolle (12) oberhalb des Klemmmechanismus (16) die Aufrolleinrichtung (8) für das Abdeckband (3) über einen Direktantrieb mit Rutschkupplung drehbar gelagert ist, wobei die Aufrolleinrichtung (8) mit einem Sensor zur Abfrage einer ausgeführten Drehung der Aufrolleinrichtung (8) und einer Steuerung (61) für die Aufrolleinrichtung (61) zum Straffhalten des Abdeckbandes (3) versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Schwenkkörper (4) ein Arm (18) für die Abwickeleinrichtung (19) des Isolationsbandes (1) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Schwenkkörper (4) senkrecht von der Schwenkkörperebene aufragende Führungsrollen (20;21) für das ungeschnittene Isolationsband (1), Führungsrollen (21;22) für das geschnittene Klebeband (2) und Führungsrollen (23-26) für das Abdeckband (3) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die der Schneideeinrichtung (41) zugeordneten Führungsrollen (21;22) so angeordnet sind, dass das Isolationsband (1) senkrecht zur Schneideinrichtung (41) geführt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für das Abdeckband (3) mindesten eine Tänzerrolle (35) zum Auffangen von Schwingungen vorgesehen ist, die in einer am Schwenkkörper (4) eingebrachten Bahn vertikal verschiebbar zum Andruckabschnitt (30) des geschnittenen Klebebandes (2) geführt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkbewegung des Schwenkkörpers (4) durch in Kulissen (58) geführte Kurvenrollen, vorzugsweise Exzenterrollen, stabilisiert ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Schlitteneinheit eine pendelnde Messeraufnahme (47) für das Messer (43), federnde Niederhalter (48,49) für das Messer zum Niederhalten und Fernhalten des Bandes beim Rückhub des Messers nach dem Schneiden und eine mit der Messeraufnahme (47) verbundene Präzisionsschraube (51) zum Einstellen der Schnitttiefe des Messers in das Klebeband aufweist, wobei der Schlitteneinheit ein Anschlagstift (50) als mechanischer Hubanschlag für den Abstandes des Messers (43) zur Gleitfläche des Bandes zugeordnet ist, so dass nur die Klebschicht vollständig und die bandförmige Folie definiert angeschnitten wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrollen (20-26), der Stößel (37) und die Niederhalter (48,49) mit einer Antihaftbeschichtung versehen sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkwinkel (α) des Schwenkkörpers (4) 10° beträgt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (64) ein Servomotor ist.

13. Verfahren zum positionsgenauen Belegen eines ebenen Flächenelementes, beispielsweise Photovoltaikelementen, Wafer, Substrate o. dgl. mit einem eine beidseitige Klebschicht aufweisenden Band, dessen Klebeschicht durch ein Abdeckband abgedeckt ist, mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1, bei dem das in einer Abwickeleinrichtung bevorratete Band dem zu belegenden Flächenelement über eine Schneideinrichtung zugeführt, das Band durch eine Legeeinheit mittels einer Andruckrolle auf die Fläche angedrückt und gleichzeitig das Abdeckband mit einer Aufrolleinrichtung abgezogen wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Klemmen des ungeschnittenen Bandes;

b) Schneiden des geklemmten Bandes ohne Durchtrennen des Abdeckbandes vor dem Andrücken, derart, dass die Schnittoperation am Band dann erfolgt, wenn der Verfahrweg des Bandes dem zurückgelegten Weg des Schnittes bis zum Andruckabschnitt entspricht, so dass der Schnitt des durchtrennten Bandes direkt senkrecht unter dem Drehpunkt der Andruckrolle liegt, wobei das Verfahren des Bandes durch einen der Schnittoperation zugeordneten Initiator über eine Steuerung ausgelöst wird;

b) Anheben bzw. Schwenken der Legeeinheit in Transportrichtung des Abdeckbandes, so dass die Andruckrolle das nicht durchtrennte Abdeckband vom Andruck entlastet und zum Aufrollen durch die Aufrolleinrichtung freigibt, wobei das Band durch eine Steuerung und eine Rutschkupplung der Aufrolleinrichtung ständig straff gehalten wird

c) Absenken bzw. Rückschwenken der Legeinheit in den Andruckabschnitt und Freigeben der Klemmung des Bandes zum erneuten Ausführen der Schritte a) und b).

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das ungeschnittene Band während des Anhebens bzw. Schwenkens der Legeeinheit gegen ein Durchlaufen des Bandes geklemmt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Andruckkraft der Andruckrolle pneumatisch eingestellt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung pneumatisch betrieben wird.

17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Anheben bzw. Schwenken der Legeinheit pneumatisch durchgeführt wird.

Zeichnung