太陽能小組件自動焊片機及錯位的分片機構、分片方法與流程

2023-06-10 12:01:06

本發明是申請號為201310305460.0，申請日為2013年7月19日，名稱為「一種太陽能小組件自動焊片機」的發明專利申請的分案申請，涉及一種太陽能小組件的封裝設備，特別是涉及一種太陽能電池的分片、焊片設備。

背景技術：
在太陽能組件特別是太陽能電池小組件的封裝過程中，電池片的分片和焊接是一個非常重要的工序，其焊接的質量直接影響太陽能電池組件的可靠性。目前電池片的分片主要是通過手工方式來進行，如圖1所示，首先在一大片太陽能電池片的正面按設定的規定尺寸劃出一道道切割痕，從而構成太陽能電池組片1a。然後人工將太陽能電池組片1a掰成一小片一小片的太陽能電池片2a，在每片太陽能電池片2a的背面焊接焊帶4a，焊帶4a連接該片太陽能電池片2a中的電路的電極，然後再將多片太陽能電池片2a粘在基板上，使通過焊帶4a電連接每片太陽能電池片2a的電路的電極，從而組成電極連接在一起的太陽能電池板，用於各類電子產品上的發電組件，例如照明產品。由於電池片屬於比較易碎的物品且比較鋒利，手工將太陽能電池組片1a上分成一小片一片的太陽能電池片2a，在分片過程中容易將組件掰碎導致碎片扎傷手指。目前電池片的焊接也主要依靠手工焊接，用電烙鐵接觸焊帶對其加熱使其熔化，從而實現焊接。手工焊接不僅勞動強度大，焊接效率低，且由於小組件本身材料面積比較小，人工操作需要相對熟練，手持電烙鐵進行操作的時候，一旦出現誤操作會出現燙傷事件，且由於人工操作方法和用力以及接觸時間的不同，容易出現虛焊或焊接過重壓壞電池片，造成較高的不良率。

技術實現要素：
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種既能提高效率又能提高成品率的太陽小組件自動焊片機。本發明的目的在於提供一種既能提高效率又能提高成品率的錯位的分片機構。本發明的目的在於提供一種既能提高效率又能提高成品率的錯位的分片方法。為了達成上述目的，本發明的解決方案是：太陽能小組件自動焊片機，包括依太陽能電池組片的送料方向依次銜接的輸送帶，以及能將太陽能電池組片以錯位分片的方式分成若干個太陽能電池片的分片機構；還包括焊帶輸送機構、第一吸取機械手、焊接機構、第二吸取機械手和擺放輸出機構；其中，焊帶輸送機構的出料端對應焊接機構設置，第一吸取機械手以能吸取分片機構處的太陽能電池片至焊接機構的方式設置，第二吸取機械手以能吸取焊接機構處已焊接的太陽能電池片至擺放輸出機構的方式設置；所述分片機構包括一對能夾持太陽能電池組片的第一壓腳，能使第一壓腳所夾持的太陽能電池組片分片的頂板，壓腳氣缸和頂板氣缸；一對第一壓腳上下相對設置，所述一對第一壓腳和所述頂板沿進料方向依次設置在所述輸送帶的出料端，所述一對第一壓腳中的一個第一壓腳連接壓腳氣缸的活塞杆，頂板連接頂板氣缸的活塞杆；或者所述分片機構包括兩對第一壓腳和兩個壓腳氣缸，每對第一壓腳上下對應設置，兩對第一壓腳並排設置在輸送帶的出料端，兩對第一壓腳分別連接一個壓腳氣缸的活塞杆，兩對第一壓腳分別通過各自的壓腳氣缸實現錯位升降。所述焊接機構包括焊臺、第二壓腳和烙鐵，焊臺設在所述分片機構和所述擺放輸出機構之間，第二壓腳和烙鐵分別以能升降的方式對應設置在焊臺的上下方；焊臺固定在工作檯上且設在所述分片機構的出料端和所述擺放輸出機構之間，第二壓腳和烙鐵分別對應設置在焊臺的上下方，且第二壓腳和烙鐵分別通過第二壓腳氣缸和烙鐵氣缸實現升降。所述焊帶輸送機構包括使焊帶呈蛇形依次繞過的卷放輪和導向輪，還包括輸送導向輪導出的焊帶的輸帶機械手，切斷輸帶機械手送出的焊帶的斷帶刀，以及將切斷的焊帶送至所述焊接機構的送帶機械手。所述焊帶輸送機構還包括液盒，所述導向輪為三個，其中一個導向輪設置在液盒內，兩個導向輪對應設置在液盒的上方，焊帶依次呈蛇形繞過所述卷放輪和三個導向輪。所述液盒裡盛有助焊劑，所述液盒上有盒蓋，盒蓋上對應上方的兩個所述導向輪分別開有一條槽，位於液盒51內的焊帶浸泡在液盒52內的助焊劑裡，焊帶從液盒裡引出後朝向烙鐵伸出。所述輸帶機械手和所述送帶機械手可分別採用夾指結構、夾板結構、壓板結構或負壓吸嘴結構。太陽能小組件自動焊片機還包括第一檢測機構，第一檢測機構包括光電傳感器，光電傳感器的發射端對應所述分片機構設置。太陽能小組件自動焊片機還包括第二檢測機構，第二檢測機構包括鎢絲燈和檢測儀，鎢絲燈對應所述焊接機構設置，檢測儀的一輸入端電連接有比較太陽能電池片，檢測儀的另一輸入端用於連接所述焊接機構中已焊接的太陽能電池片。一種錯位的分片機構，包括一對能夾持太陽能電池組片的第一壓腳，能使第一壓腳所夾持的太陽能電池組片分片的頂板，壓腳氣缸和頂板氣缸；一對第一壓腳上下相對設置，所述一對第一壓腳和所述頂板沿進料方向依次設置在所述輸送帶的出料端，所述一對第一壓腳中的一個第一壓腳連接壓腳氣缸的活塞杆，頂板連接頂板氣缸的活塞杆；或者所述頂板由另一對所述第一壓腳替代，所述頂板氣缸由另一個所述壓腳氣缸替代。一種錯位的分片方法，通過以下步驟實現：首先在太陽能電池組片的正面或背面按設定的規模尺寸切割出一道道割痕，從而構成太陽能電池組片；壓腳氣缸帶動一對第一壓腳夾緊太陽能電池組片，頂板氣缸帶動頂板從太陽能電池組片的背面向上抵頂太陽能電池組片，這樣即可沿上述切割痕從太陽能電池組片上掰下一片設定寬度的太陽能電池片；或者首先在太陽能電池組片的正面或背面切割出一道道割痕，將太陽能電池組片劃分成若干個設定寬度的太陽能電池片；當太陽能電池組片進入兩對第一壓腳中時，兩對第一壓腳分別通過各自的壓腳氣缸夾緊太陽能電池組片；其中一對第一壓腳相對另一對第一壓腳稍稍錯位下降或上升設定的距離，這樣即可沿上述切割痕從太陽能電池組片上掰下一片設定寬度的太陽能電池片。採用上述結構後，本發明的太陽能小組件自動焊片機具有以下有益效果：太陽能電池組片通過分片機構分成一片片獨立的太陽能電池片，通過焊接機構將焊帶焊接在一片片太陽能電池片的背面，以連接每片太陽能電池片中的電路的電極；本發明採用錯位式分片方式，不僅易於操作，而且還能提高生產效率和焊接良品率，降低勞動強度，克服了現有電池片小組件人工分片容易掰碎、小組件焊接容易虛焊和壓壞組件的問題，以及易發生工傷事故的問題。附圖說明圖1為太陽能電池組片從分片到焊片的加工示意圖；圖2為本發明的太陽能小組件自動焊片機的結構示意圖；圖3為本發明的太陽能小組件自動焊片機的另一角度的結構示意圖；圖4為圖3中的局機構放大示意圖；圖5為本發明的太陽能小組件自動焊片機的再一角度的結構示意圖；圖6為本發明中的分片機構、第一吸取機械手和第二吸取機械手的裝配示意圖；圖7為本發明中的分片機構、第一吸取機械手和第二吸取機械手的另一角度的裝配示意圖；圖8為本發明中的分片機構的結構示意圖；圖9為本發明中的第一吸取機械手的結構意圖；圖10為本發明中的焊帶輸送機構的結構意圖；圖11為本發明中的第二吸取機械手的結構意圖。圖中：太陽能電池組片1a太陽能電池片2a集成電路基板3a焊帶4a工作檯1輸送帶2分片機構3第一壓腳31頂板32焊接機構4焊臺41烙鐵42焊帶輸送機構5液盒51卷放輪52導向輪53輸帶機械手54夾帶機械手55斷帶刀56壓帶板57第一吸取機械手6吸盤61吸盤支架62吸盤氣缸63第二吸取機械手7上夾臂71下夾臂72驅動機構73擺放輸出機構8第一檢測機構9第一棄料機構10第二棄料機構11具體實施方式為了進一步解釋本發明的技術方案，下面通過具體實施例來對本發明進行詳細闡述。如圖2至11所示，本發明的太陽能小組件自動焊片機，包括工作檯1、輸送帶2、分片機構3、焊接機構4、焊帶輸送機構5、第一吸取機械手6、第二吸取機械手7、擺放輸出機構8、第一檢測機構9、第一棄料機構10、第二棄料機構11、第二檢測機構和控制系統。工作檯1主要用於放置輸送帶2、分片機構3、焊接機構4、焊帶輸送機構5、第一吸取機械手6、第二吸取機械手7和擺放輸出機構8。工作檯1可以採用可移動式的箱式結構，這樣可根據場地需要，移至指定位置。輸送帶2包括電機、輥輪和皮帶，電機的轉軸傳動連接輥輪，皮帶套在輥輪上，電機驅動輥輪旋轉從而帶動皮帶迴轉，將多個待分片的太陽能電池組片1a一一放置在皮帶上，太陽能電池組片1a隨著皮帶移至分片機構3。分片機構3可以採用以下多種實施例。實施例一本實施例中，分片機構3包括一對第一壓腳31，頂板32，壓腳氣缸和頂板氣缸。一對第一壓腳31上下相對設置，一對第一壓腳31和頂板32沿進料方向依次設置在輸送帶2的出料端。上面的第一壓腳31連接壓腳氣缸的活塞杆，通過壓腳氣缸的活塞杆的伸縮動作，以實現夾持、鬆開太陽能電池組片1a的動作。頂板32連接頂板氣缸的活塞杆，當頂板氣缸的活塞杆的伸出時，帶動頂板32向上移動，頂板32抵頂在夾在一對第一壓腳31中的太陽能電池組片1a外露的部位上，並從太陽能電池組片1a上分下一片太陽能電池片2a，從而實現錯位分片。本實施例錯位分片時，首先在太陽能電池片的正面或背面按設定的規模尺寸切割出一道道割痕，從而構成太陽能電池組片1a。壓腳氣缸帶動一對第一壓腳31夾緊太陽能電池組片1a，頂板氣缸帶動頂板32從太陽能電池組片1a的背面向上抵頂太陽能電池組片1a，這樣即可沿上述切割痕從太陽能電池組片1a上掰下一片設定寬度的太陽能電池片2a。實施例二本實施例中，分片機構3包括兩對第一壓腳和兩個壓腳氣缸。每對第一壓腳上下對應設置，兩對第一壓腳並排設置在輸送帶2的出料端，兩對第一壓腳分別連接一個壓腳氣缸的活塞杆，兩對第一壓腳分別通過各自的壓腳氣缸實現錯位升降，具體如下所述。首先在太陽能電池組片1a的正面或背面切割出一道道割痕，將太陽能電池組片1a劃分成若干個設定寬度的太陽能電池片2a。當太陽能電池組片1a進入兩對第一壓腳中時，兩對第一壓腳分別通過各自的氣缸夾緊太陽能電池片2a。其中一對第一壓腳相對另一對第一壓腳稍稍錯位下降或上升設定的距離，這樣即可沿上述切割痕從太陽能電池組片1a上掰下一片設定寬度的太陽能電池片2a。然後兩對第一壓腳鬆開，第一吸取機械手6吸取掰下來的太陽能電池片2a送到焊接機構4，在太陽能電池片2a的背面進行焊接，以連接太陽能電池片2a上的電路中的電極。太陽能電池組片1a隨著輸送帶2沿進料方向移動，兩對第一壓腳重複上述錯位分片動作。實施例三本實施例與實施例一相比，還包括紅外切割機構，紅外切割機構能產生雷射束，紅外切割機構的雷射束髮射端對應一對第一壓腳31的進料端，通過雷射束在太陽能電池組片1a的正面或背面切割出一道道割痕，從而將太陽能電池組片1a劃分成若干個設定寬度的太陽能電池片2a。然後再通過上述各實施例中的錯位分片方式，沿著割痕將太陽能電池組片1a分成一片片的太陽能電池片2a。焊接機構4包括焊臺41、烙鐵42、第二壓腳、烙鐵氣缸和第二壓腳氣缸。焊臺41固定在工作檯1上且設在分片機構3的出為端和擺放輸出機構8之間，第二壓腳和烙鐵42分別對應設置在焊臺41的上下方，且第二壓腳和烙鐵42分別通過第二壓腳氣缸和烙鐵氣缸實現升降。焊帶輸送機構5包括液盒51，卷放輪52，三個導向輪53，輸帶機械手54，夾帶機械手55，斷帶刀56、壓帶板57和送帶機械手。卷放輪52和導向輪53的輪面上分別開有導向槽，焊帶繞在此槽內，避免焊帶產生扭曲和走偏。液盒51裡盛有助焊劑，其中一個導向輪53設置在液盒52內，兩個導向輪53對應設置在液盒51的上方，液盒51的盒蓋上對應兩個導向輪53分別開有一條槽。焊帶4a依次呈蛇形繞過卷放輪52和三個導向輪53，位於液盒51內的焊帶浸泡在液盒52內的助焊劑裡，焊帶4a從液盒52裡引出後朝向烙鐵42伸出，通過助焊劑可提高焊帶4a與太陽能電池片2a的焊接效果。輸帶機械手54、夾帶機械手55、斷帶刀56、壓帶板57和送帶機械手分別連接有氣缸，通過各自的氣缸的動作，使輸帶機械手54向斷帶刀56輸送焊帶4a，使夾帶機械手55和壓帶板57分別壓住焊帶4a，使斷帶刀56向下移動切斷焊帶4a，使送帶機械手夾取該切下來的一截焊帶4a並送到烙鐵42上。其中，輸帶機械手54、夾帶機械手55、斷帶刀56、壓帶板57和送帶機械手可分別採用夾指結構、夾板結構、壓板結構、負壓吸嘴等多種結構。焊接時，第一吸取機械手6從分片機構3吸取太陽能電池片2a放在焊臺41上，第二壓腳下降壓在太陽能電池片2a的正面，並將太陽能電池片2a壓在焊臺41上。送帶機械手將一截焊帶4a放在烙鐵42的工作端。烙鐵42升溫並在其所連接的氣缸的帶動下上升將焊帶4a焊在太陽能電池片2a的背面。第一吸取機械手6包括吸盤61、吸盤支架62和吸盤氣缸63。吸盤61固定在吸盤支架62上，吸盤氣缸63包括驅動吸盤支架62升降、平移的多個氣缸。吸盤61連接有產生負壓的裝置，通過吸盤氣缸63帶動吸盤61下降，吸盤61的內產生負壓並從分片機構3上吸取已分割下來的太陽能電池片2a，然後吸盤61上升將此太陽能電池片2a放置在焊臺41上。第二吸取機械手7圖11中所示，其包括上夾臂71、下夾臂72、驅動機構73和支架。驅動機構包括第一驅動氣缸、第二驅動氣缸和第三驅動氣缸，第一驅動氣缸的活塞杆橫向設置，第二驅動氣缸的活塞杆縱向設置，第三驅動氣缸的活塞杆豎向設置。上夾臂、下夾臂上下相對安裝在支架上，第三驅動氣缸的活塞杆連接支架，第二驅動氣缸的活塞杆連接第三驅動氣缸的缸體，第一驅動氣缸的活塞杆連接第二驅動氣缸的缸體。這樣通過驅動機構使上夾臂、下夾臂能夠實現三維方向上的移動。支架上還安裝有夾取氣缸，夾取氣缸的活塞杆連接上夾臂或下夾臂，使上夾臂和下夾臂從焊臺41上夾取太陽能電池片2a並放到輸出機構8上。另外，上夾臂、下夾臂也可用負壓吸嘴替代。擺放輸出機構8垂直於輸送帶2設置。擺放輸出機構8可以採用與輸送帶2相同的結構。擺放輸出機構8包括對稱設置的兩組輥輪，每組輥輪上繞有一根傳送帶，通過電機分別帶動一組輥輪轉動。先在集成電路基板上貼雙面膠，然後把集成電路基板放在傳送帶上，當集成電路基板到達設定位置時，第二吸取機械手7恰好將太陽能電池片放在集成電路基板上的雙面膠上，太陽能電池片和集成電路基板即粘合在一起從而完成生產。第一檢測機構9對應設置在分片機構3的出料端。第一檢測機構9包括光電傳感器(或稱電眼)，光電傳感器的發射端對應分片機構3設置，光電傳感器的輸出端連接有一機械手的控制端，以控制此機械手將太陽能電池片2a次品撿出。從太陽能電池組片1a上以錯位分片的方式掰下一片太陽能電池片2a後，光電傳感器的發射端向太陽能電池片2a發出光線，如果此光線被太陽能電池片2a反射，光電傳感器的接收端就能檢測到此反射光線，則表示太陽能電池片2a此處無斷裂現象。反之，則表示太陽能電池片2a此處在錯位分片過程中出現了斷裂現象，這樣就不能進入下一道的焊接工位，通過上述機械手將此太陽能電池片2a次品撿出。或者光電傳感器的輸出端連接本自動焊片機的啟動電源，以控制本自動焊片機暫停運轉，先撿出次品後再行啟動。通過此道分檢工序，可節約成本、提高成品率。第二檢測機構對應焊接機構4設置，第二檢測機構包括鎢絲燈、比較太陽能電池片和檢測儀。鎢絲燈對應焊接機構4中的焊臺41設置，比較太陽能電池片對應鎢絲燈設置，檢測儀的輸入端分別對應連接被測太陽能電池片和比較太陽能電池片的相應輸出端，其中，被測太陽能電池片即焊接機構4中已焊接的太陽能電池片2a。另外，檢測儀的輸出端也可與第一檢測機構9一樣，連接第二吸取機械手7的控制端，或者連接本發明的自動焊片機的啟動電源。第二檢測機構的檢測原理如下：太陽能電池片2a焊接完成後，鎢絲燈模擬太陽能光譜，並向被測太陽能電池片2a和比較太陽能電池片發出檢測光束。被測太陽能電池片2a和比較太陽能電池片分別吸收能量，並分別向檢測儀輸出電壓、電流信號。檢測儀採用市面上常規設備，檢測儀將被測太陽能電池片2a與比較太陽能電池片的信號進行比較，並判斷被測太陽能電池片2a中的電路焊接是否OK。第二檢測機構通過鎢燈照射，模擬太陽能光譜來檢測太陽能電池片完成焊接後是否有電流和電壓，即檢測焊帶是否完成電路焊接。第二檢測機構的檢測過程如下：鎢絲燈向被測太陽能電池片2a和比較太陽能電池片發光，檢測儀接收被測太陽能電池片2a和比較太陽能電池片輸出信號，並將兩者信號進行比較、判斷。當兩者信號相符時，則表示被測太陽能電池片2a為合格品。如果兩者信號不符，則表示被測太陽能電池片2a中的電路等已出現問題，其為不合格品，並報警，或者向第二吸取機械手7發出指令，第二吸取機械手7將此不合格的太陽能電池片2a放置後述的第二棄料機構11內。第一棄料機構10採用槽結構，第一棄料機構10的進料口設置在分片機構3設置和焊接機構4之間，承接第一吸取機械手6從分片機構3上吸取的斷裂的太陽能電池片2a。第二棄料機構11採用盤結構，第二棄料機構11設置焊接機構4和擺放輸出機構8之間，較佳地，緊挨著擺放輸出機構8設置，承接第二吸取機械手7從焊接機構4上吸取的焊接次品，即廢棄的太陽能電池片。控制系統分別控制工作檯1、輸送帶2、分片機構3、焊接機構4、焊帶輸送機構5、第一吸取機械手6、第二吸取機械手7和擺放輸出機構8按照設定的時序工作，而且控制系統的輸入端還連接第一檢測機構9和第二檢測機構的輸出端。通過控制系統的操控，從而完成自動作業：將太陽能電池組片1a分成太陽能電池片2a，焊接太陽能電池片2a上的電極，將已焊接的太陽能電池片2a擺放到設定位置，並將分片不合格品和焊接不合格品分別對應放到第一棄料機構10和第二棄料機構11內。本發明的焊片機的工作過程大致如下：當太陽能電池組片1a通過輸送帶2到達分片機構3處，並位於下面的兩個第一壓腳上，上面的兩個第一壓腳在各自氣缸的帶動下向下移動，其中一對第一壓腳恰好壓住太陽能電池組片1a上，另外一對靠近烙鐵42的第一壓腳下降，以錯位分片的方式從太陽能電池組片1a上分下一片太陽能電池片2a。第一吸取機械手6下降吸取此太陽能電池片2a並向焊臺41移動，將該太陽能電池片2a恰好放在焊臺41上。焊帶4a經過通過位於液盒51裡的導向輪53從液盒51伸出，焊帶的表面沾有液盒51裡裝的助焊劑。送帶機械手夾取切下來的一截沾有助焊劑的焊帶4a並送到烙鐵42上。烙鐵42加熱，其溫度保持在380度，烙鐵42通過烙鐵氣缸上升並貼在焊臺41上放置的太陽能電池片2a的背面上，烙鐵42沿著送片方向移動將熔融的焊帶4a塗在太陽能電池片2a的背面。第二吸取機械手7吸取完成電路焊接的太陽能電池片2a，並將其放在擺放輸出機構8上。如果，第一檢測機構和第二檢測機構分別檢測到不合格品，則通過第一吸取機械手6和第二吸取機械手7將此不合格品分別對應放到第一棄料機構10和第二棄料機構11內。上述實施例和附圖並非限定本發明的產品形態和式樣，任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明的專利範疇。