一种电池片划片串焊一体化设备的制作方法

1.本发明涉及光伏太阳能电池片的串焊设备领域，尤其涉及一种电池片划片串焊一体化设备。


背景技术：

2.近年来，光伏组件中切片技术和电池片微距技术对发电效率的提升简单有效，越来越受到各组件厂家的重视和青睐，市场占比逐年增加。对于切片技术和微距技术，主要涉及两个主要流程，一是电池片切分为多个小片电池片，二是将切分后的小片电池片串焊在一起形成太阳能电池串。
3.在电池片切分为多个小片电池片环节，一般采用离线方式切分后装盒，人工搬运至串焊机，这样在生产过程中就会造成损失；在串焊环节，一般采用单个整片为单元的焊接方式，效率较低，已无法满足组件车间gw级规划建设需求。


技术实现要素：

4.本发明目的在于，针对背景技术中提到的技术问题，提供一种电池片划片串焊一体化设备，集划片、串焊、多片电池片串焊于一体，实现电池片在线划切为至少两片小电池片，至少两片小电池片与至少两组焊带同时布置形成电池片与焊带的互联串组形式，并将该电池片与焊带的互联串组一次性实施焊接，形成以此布串方式的连续串焊功能，同时提供一种简洁高效的传输、移动线，使设备整体高效运行、极大地提高产能。
5.本发明中提及的“x向”是指平行于设备的长度方向，也就是平行于划片生产线和焊带组制备线的纵向布局方向。所提及的“y向”是指平行于设备的宽度方向。
6.本发明提供一种电池片划片串焊一体化设备，具有沿x向布设的首尾相接的摆串工位和焊接工位，与摆串工位平行布设且位于不同y向位置处的划片生产线和焊带组制备线及压具供应线，包括以下装置和机构：划片生产线，设置在摆串工位的第一侧，用于将一片整片电池片划裂成多片小电池片，并将至少两片小电池片以大于片间距和/或串间距的距离布设并归正，使小电池片排列成可直接向其上布置焊带的状态；
7.焊带组制备线，沿x向与划片生产线在y向并列布置，且与划片生产线位于摆串工位的同一侧，用于根据小电池片片间距和/或串间距制备并布设至少两组焊带组，每组焊带组中的焊带数与小电池片主栅线数相适应；
8.压具供应线，沿x向设置且与焊带组制备线末端相连，用于向摆串工位供应管控各焊带组与小电池片的压具，一次向摆串工位提供的压具数量与摆放至摆串工位上的小电池片数相适应，在焊接工位完成电池串焊接后，这些压具可回收并在压具供应线上重复循环使用；
9.摆串机构，沿x向设置于摆串工位，用于吸附并承接划片生产线输送的小电池片、管控焊带组制备线输送的焊带组、承接压具供应线输送的压具，根据小电池片片间距和/或串间距布设至少两片小电池片和相适应的焊带组及压具，形成小电池片与焊带的互联串
组；
10.焊接生产线，沿x向设置于焊接工位，用于将摆串机构布设好的小电池片与焊带的互联串组移载至焊接工位加热焊接，实现焊带与电池片栅线间的金属化连接。
11.切断机构，设置在焊接工位后端，用于将焊接后无间断的电池串从串间距位置处切断；
12.串检机构，设置在切断机构前端和/或后端，用于焊后电池串的焊接质量检测，包括pl外观检测和/或电池串el检测。
13.进一步地，前述划片生产线包括依次相连设置的：整片供料及上料装置，使用第一机械手向所述划片生产线不间断地供应整片电池片；第一拍照检测定位装置，用于检测电池片是否有破损等瑕疵，并在该工位将不合格电池片剔除至废料仓，同时校准定位电池片，使电池片待分裂线与无损划片装置上激光器产生的激光束重合；划片装置，用于将一片整片电池片划裂为多个小电池片；第二分片拍照检测装置，用于检测分片后各小电池片的质量；第二机械手，通过滑行轨道设置于电池片划片串焊一体化设备顶部支架x向上，用于将至少两片小电池片从划片装置转移至第二分片拍照检测装置装置，并将小电池片旋转90度后沿划片生产线工作运行方向依次间隔排列；转角机构，用于将检测平台上的不合格电池片剔除至废料仓，将合格的小电池片中部分有切角的电池片水平旋转180度，使全部有切角的小电池片切角方向一致；翻面机构，用于将小电池片在竖直方向旋转180度，使其正面朝上；第三分片拍照检测规正装置，其上设置有放置电池片的检测平台，用于检测小电池片是否有裂片等缺陷，检测平台的两侧设置有规正机构，用于使至少两片小电池片对齐排列。
14.进一步地，前述焊带组制备线包括依次相连设置的：焊带供给机构，用于向焊带组制备线不间断地提供焊带；助焊剂涂敷机构，用于向焊带上涂覆助焊剂，以便焊带牢固地焊接在电池片上；布带机构，根据电池片片间距和/或电池串串间距拉出并裁切出能布置于至少两片小电池片长度的焊带于制带机构上；制带机构，根据电池片片间距和/或串间距将所需长度的焊带剪切为至少两组短焊带组，所述串间距大于片间距。
15.进一步地，前述制带机构上设置有整形机构，用于将后序布置于电池片片间距之间的焊带打弯成z字形和/或拍扁。
16.进一步地，为提高划裂电池片工位划裂后小电池片的处理量和处理速度，所述摆串机构包括：与划片生产线和焊带组制备线平行布置的叠片机构，用于承接分别来自所述划片生产线、所述焊带组制备线和所述压具供应线的小电池片、焊带组和压具，之后根据电池片片间距和/或串间距的大小对铺设好焊带组的电池片进行合串，即将划片生产线供应的大于片间距和/或串间距的电池片及放至其上的焊带组整体合拢，并且保证合拢后电池片间的间距满足设定的电池片片间距和/或串间距的分距要求，具体为：无串间距时，分距大小等于片间距，有串间距时，分距大小等于串间距；多功能机械手，设置于电池片划片串焊一体化设备顶部支架y向上的电缸上，能沿y向和z向在所述划片生产线和所述焊带组制备线末端以及叠片机构之间往复运动，用于分别将至少两片小电池片、至少两组焊带组和至少两个压具搬运至叠片机构上。
17.优选的，所述多功能机械手的结构包括：靠近所述划片生产线的一侧设置电池片抓手组件和电池片抓手组件z向驱动机构，其上均匀等间距地设置有若干个压具吸附组件，压具吸附组件间的空隙处均匀等间距地设置有至少两个焊带抓手组件，以及压具
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焊带组
件的z向驱动机构和压具
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焊带组件y向驱动直线电机组件。
18.优选的，所述叠片机构的结构包括：叠片台，位于叠片台下方用于驱动叠片台移动的叠片整理电机；叠片台上设置有真空吸盘，用于吸附定位电池片，真空吸盘通过电磁阀控制；叠片台上设置有承接焊带的焊带导槽，还设置有打弯机构，用于将已经制备出z字弯的焊带在靠近z字弯的直线段打出一个倾角。
19.优选的，所述压具供应线自与焊带组制备线末端连接处起结构依次包括：平行于摆串机构且与其对齐的位置上设置有压具分距组件，用于根据多功能机械手中压具吸附组件间的间距将多个压具进行分距并平移至制带机构行程终点上方的压具托盘上；设置于压具传输平台两侧的规正机构，用于归正对齐压具；压具搬运机械手，通过滑行轨道设置于电池片划片串焊一体化设备顶部支架y向上，用于将焊接生产线末端的压具搬运至压具传输平台上；在压具传输平台邻近位置处设置有压具堆栈机构，用于存储压具。
20.优选的，所述压具分距组件的结构包括：x向导轨，安装在x向导轨上的至少两个压具吸盘手，压具吸盘手与直线电机传动连接。
21.优选的，所述焊接生产线设置有以下装置及机构：能够上下运动的红外焊接装置，位于红外焊接装置下方，用于承接定距后的小电池片与焊带的互联串组的分距装置，结构包括：支撑台，设置在支撑台上的多个承载台，固定在支撑台一端的第一驱动装置，第一驱动装置的驱动端与其中一个位于端部的承载台驱动连接，另一个位于端部的承载台与支撑台远离第一驱动装置的另一端可活动地连接，相邻的承载台之间通过离合装置连接；安装于承载台上的焊带顶针机构。
22.本发明电池片划片串焊一体化设备的主要技术效果如下：
23.1.本发明设备中设计的制带机构、摆串机构和分距装置，均通过计算机程序同步控制，制带机构制备焊带时能够精准定位出有串间距和无串间距的位置，精准制备出设定长度的焊带；摆串机构和分距装置也能够精准定位出有串间距和无串间距的位置，确保了同一批次制备的多组焊带匹配到摆串机构，到焊接工位后分距装置将各焊带顶针机构分距，该分距与摆串机构的分距完全相同，确保顶针机构能够将焊带顶起与电池片焊点充分接触。这三个机构的协同控制，使得串焊流程能够一次性实现多片串联电池片的同步焊接，显著提高了串焊效率，补齐了划片串焊一体机的短板。
24.2.本发明设备中，划片生产线和焊带组制备线之间往复运动的多功能机械手、叠片机构至焊接工位的传输机构、压具搬运机械手、压具传输平台及压具分距组件的运行轨迹为回字形，且每个机构在水平面内只沿一个方向进行运动，相比于在x、y两个方向同时做运动的机构，本发明显著地优化了各机构的运行路线、使设备结构设计简洁、机构运行流畅，显著提高了运行效率。
25.3.划片生产线上长距离搬运电池片的第二机械手，通过滑行轨道设置在划片串焊一体化设备顶部支架x向上，在划片生产线和焊带组制备线间往复运动的多功能机械手，带动其运动的电缸设置在划片串焊一体化设备顶部支架y向上，压具搬运机械手的滑行轨道也设置于电池片划片串焊一体化设备顶部支架y向上，使整个设备动线分为上、下两层，互不干涉、结构简洁、运行效率高。
26.4.本发明设备，由于划片生产线、焊带组制备线均沿x向布置，且在y向上并列布置，划片生产线和焊带组制备线形成的整体部分、摆串工位、焊接工位、切断机构、串检机构
依次在x向上首尾相连布局，各工位间的传输机构、搬运机械手基本沿着x向或y向运动，长距离运动机械手安装在设备顶部支架上，使得整个设备比较紧凑，占用空间非常小，实际生产中，可以将本发明整体构成看作一条划片串焊生产线，在同一设备上可以同时并列布置两条相互镜像的划片串焊生产线。还可以同时布置至少两条相互并列的的划片串焊生产线，显著提高了电池片划片串焊的工作量与工作效率。
附图说明
27.图1是实施例中电池片划片串焊一体化设备的结构组成及布局示意图；
28.图2是实施例中多功能机械手的结构示意图；
29.图3是实施例中叠片台的结构示意图；
30.图4是实施例中焊带顶针机构及其驱动机构的结构示意图；
31.图5是实施例中压具供应线的结构示意图，图中箭头示意了压具的循环运动轨迹。
32.图6是实施例中摆串机构摆放焊带组和小电池片后无串间距且未合串时的示意图。
33.图7是实施例中摆串机构对铺设好焊带组的电池片合串后无串间距的示意图。
34.图8是实施例中摆串机构摆放焊带组和小电池片后有串间距且未合串时的示意图。
35.图9是实施例中摆串机构对铺设好焊带组的电池片合串后有串间距的示意图。
36.图10示意了实施例中“z”字形打弯焊带、串间距、片间距的示意图。
37.图11是实施例中另一种电池片、焊带组铺设方式合串后有串间距的示意图。
38.图12示意了实施例中焊接生产线的结构示意图。
39.图中，1.划片生产线，2.焊带组制备线，3.压具供应线，4.焊接生产线，5.分距装置，6.摆串机构，100.切断机构,101.串检机构，11.整片供料及上料装置，12.第一拍照检测定位装置，13.第一机械手，14.划片装置，15.第二机械手，16.第二分片拍照检测装置，17.转角机构，18.翻面机构，19.第三分片拍照检测规正装置，21.焊带供给机构，22.助焊剂涂敷机构，23.布带机构，24.制带机构，31.叠片机构，32.多功能机械手，33.规正机构，34.压具堆栈机构，35.压具搬运机械手，36.压具传输平台，37.压具分距组件，371.x向导轨，372.压具吸盘手，373.直线电机，41.红外焊接装置，52.焊带顶针机构，53.支撑台，54.承载台，55.第一驱动装置，56.离合装置，311.叠焊台，312.叠片整理电机，320.电池片抓手组件，321.电池片抓手组件z向驱动机构，322.压具吸附组件，323.焊带抓手组件，324.压具
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焊带组件的z向驱动机构，325.压具
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焊带组件y向驱动直线电机组件，s.相邻电池串的串间距，t.相邻电池片的片间距，a.焊带，b.小电池片。
具体实施方式
40.以下结合附图对本发明进行详细说明。
41.参考图1，示意了一种电池片划片串焊一体化设备，包括：划片生产线1，与划片生产线1平行布置的焊带组制备线2，沿焊带组制备线2工作运行方向，设置于焊带组制备线2末端的压具供应线3，连接于划片生产线1和焊带组制备线2末端的摆串机构6，与摆串机构6末端连接的焊接生产线4，切断机构100，与焊接生产线4末端连接的串检机构101。在该实施
例中，划片生产线1将一片整片电池片划裂成至少两片小电池片，并将至少两片小电池片以大于片间距和/或串间距的距离布设并归正，使小电池片排列成用于布置焊带的状态；在划片生产线1工作的同时，焊带组制备线2根据电池片片间距和/或电池串串间距制备至少两组焊带组，参考图6至图9两种电池串，可以明显看出有串间距时的焊带组长度明显大于无串间距时焊带组的长度，图11示意了另一种结构的电池串，现有技术中还有其他类型的电池串结构，此处不一一列举，在实际实施过程中，根据串间距和/或片间距的变化调整焊带组的长度；与此同时，压具供应线3持续不断地向焊带组制备线2的末端供应压具；摆串机构6用于吸附并承接划片生产线1输送的小电池片、管控焊带组制备线2输送的焊带组、承接压具供应线3输送的压具，根据小电池片片间距和/或串间距布设至少两片小电池片和相适应的焊带组及压具，形成小电池片与焊带的互联串组；焊接生产线4对前一工位形成的小电池片与焊带的互联串组进行焊接；切断机构100，根据预定长度的电池串将焊接后无间断的电池串从串间距位置处切断；串检机构101检测每串电池串中电池片质量和焊接质量。
42.参考图1，在一个具体实施例中，提供了一种划片生产线1的结构构成和位置布局方案，所述划片生产线1从起始端到与摆串机构6连接处依次设置有以下装置及机构：整片供料及上料装置11、第一拍照检测定位装置12、划片装置14、第二分片旋转拍照检测装置、转角机构17、翻面机构18、第三分片拍照检测规正装置19。在本实施例中，整片供料及上料装置11，使用第一机械手13向所述划片生产线1不间断地供应整片电池片，第一拍照检测定位装置12对上料装置供应的电池片进行检测，并在该工位将不合格电池片剔除至废料仓，同时校准定位电池片，使电池片待分裂线与划片装置14上激光器产生的激光束重合，电池片经过划片装置14后被划裂为至少两片小电池片，电池片传送至第二分片旋转拍照检测装置时，第二机械手15将其转移至第二分片旋转拍照检测装置工位并将其旋转90度，使每片电池片沿划片生产线1工作运行方向依次间隔排列，其上设置的拍照检测机构检测分片电池片的质量，如果检测为不合格电池片时，转角机构17将其剔除至废料仓，将合格电池片中部分有切角的电池片水平旋转180度，使全部有切角的电池片，其切角方向一致，电池片经过翻面机构18后，其在竖直方向旋转180度后正面朝上；电池片传送至第三分片拍照检测规正装置19上的检测平台后，拍照检测电池片是否有裂片等缺陷，检测平台的两侧设置有规正机构33使多个小电池片对齐排列，直此划片生产线1完成了电池片的划裂，并实现了小电池片的排列，为下一工序铺设形成电池串做准备。
43.参考图1，在另一具体实施例中，提供了一种焊带组制备线2的结构构成和位置布局方案依次包括：焊带供给机构21、助焊剂涂敷机构22、布带机构23、制带机构24。在本实施例中，焊带供给机构21向焊带组制备线2不间断地提供焊带，焊带经过助焊剂涂敷机构22时焊带上被涂覆助焊剂，以便焊带牢固地焊接在电池片上，布带机构23根据电池片片间距及串间距拉出并裁切出能布置于至少两片小电池片的长度的焊带于制带机构24上，制带机构24根据电池片片间距和/或串间距将所需长度的焊带剪切为至少两组短焊带组，参考图6至图9所示结构的电池串，可以明显看出有串间距时的焊带长度明显大于无串间距时焊带的长度，现有技术中还有其他类型的电池串结构，此处不一一列举，在实际实施过程中，根据串间距和/或片间距的变化调整焊带组的长度。直此焊带组制备线2完成了多组特定长度焊带的制作，为下一工序铺设形成电池串做准备。
44.在另一具体实施例中，提供了一种焊带组制备线2的结构构成和位置布局方案，在
上一实施例基础上，所述制带机构24上设置有整形机构(图中未示意)，用于将后序布置于电池片片间距之间的焊带打弯成z字形和/或拍扁，参考图10中焊带形状。
45.参考图2和图3，在一具体实施例中，提供了一种摆串机构6的结构构成和位置布局方案，包括：与所述划片生产线1和所述焊带组制备线2平行布置的叠片机构31，且与所述划片生产线1和所述焊带组制备线2平行布置的叠片机构31和多功能机械手32，多功能机械手32可以沿y向和z向在所述划片生产线1和所述焊带组制备线2末端以及叠片机构31之间往复运动，先将划片生产线1末端的多个小电池片搬运至叠片机构31上，再运动至焊带组制备线2末端将多组焊带组和压具搬运至叠片机构31上放置于对应的电池片上，再通过调整摆串机构6分距调整，形成可用于实施焊接的小电池片与焊带的互联串组。
46.参考图2，在一具体实施例中，提供了一种多功能机械手32的结构构成和位置布局方案，包括：靠近划片生产线1的一侧设置电池片抓手组件320和电池片抓手组件z向驱动机构321，其上均匀等间距地设置有若干个压具吸附组件322，压具吸附组件322间的空隙处均匀等间距地设置有若干个焊带抓手组件323，以及压具
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焊带组件的z向驱动机构324和压具
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焊带组件y向驱动直线电机组件325。
47.参考图3，在一具体实施例中，提供了一种叠片机构31的技术方案，包括：设置有多个叠片台311，位于叠片台311下方用于驱动叠片台311移动的叠片整理电机312；叠片台311上设置有真空吸盘，用于吸附定位电池片，真空吸盘通过电磁阀控制；叠片台311上设置有承接焊带的焊带导槽，还设置有打弯机构，用于将已经制备出z字弯的焊带在靠近z字弯的直线段打出一个倾角。在本实施例中，将电池片放置于叠片台311上后，叠片整理电机312移动至电池片间距离大于设定片间距和/或串间距的距离，多功能机械手夹持焊带并吸附压具放置于电池片上，具体参考图6所示，然后将压具落座在叠片台上，其下方的压针管控焊带，叠片整理电机312收到计算机控制指令，根据程序设定的各电池片片间距或串间距开始运动，直到各电池片间的距离达到程序设定值时停止运动，形成小电池片与焊带的互联串组，传输机构将其运输到焊接工序进行焊接。
48.参考图5，在另一具体实施例中，提供了一种压具供应线3的结构构成和位置布局方案，系统自与焊带组制备线2末端连接处起结构依次包括：平行于叠片台311且与其对齐的位置上设置有压具分距组件37，设置于压具传输平台36两侧的规正机构33，与压具传输平台36邻近位置处设置有压具堆栈机构34，压具搬运机械手35，位于焊接生产线4末端的压具回收区。压具搬运机械手35将压具从焊接生产线4末端的压具回收区取出放置于压具传输平台36上，压具传输过程中经过规正机构33时被归正对齐，压具分距组件37根据多功能机械手32中压具吸附组件间的间距将多个压具进行分距并平移至制带机构24行程终点上方的压具托盘上，多功能机械手32在焊带组制备线2末端吸附抓取多个压具同时夹持多组焊带至叠片台311，叠片台311上布置好的小电池片与焊带的互联串组合串后经过焊接生产线4完成焊接后，压具运行至焊接生产线4末端的压具回收区，继续由压具搬运机械手35将压具放置于压具传输平台36上，持续循环。当设备欲停机时，划片生产线1和焊带组制备线2停止输送电池片和焊带，焊接生产线4将设备内剩余电池串焊接完成后，压具运行至焊接生产线4末端的压具回收区，由压具搬运机械手35从压具回收区将压具回收至压具堆栈机构34。
49.在另一具体实施例中，在上一具体实施例的基础上，提供了一种压具分距组件37，
结构包括：与焊带组制备线2平行的x向导轨，通过直线电机安装在x向导轨上的压具吸盘手，该压具吸盘手至少有两个。计算机程序根据多功能机械手32中压具吸附组件间的间距，控制直线电机在x向导轨上的运动，即当直线电机带动压具吸盘将上压具分距至和多功能机械手32中压具吸附组件间的间距一致时，停止直线电机的运动。
50.参考图4和图12，在一具体实施例中，提供了一种焊接生产线4的设计方案，包括：能够上下运动的红外焊接装置41，位于红外焊接装置41下方，用于承接定距后的小电池片与焊带的互联串组的分距装置5，结构包括：支撑台53，设置在支撑台53上的多个承载台54，固定在支撑台53一端的第一驱动装置55，第一驱动装置55的驱动端与其中一个位于端部的承载台54驱动连接，另一个位于端部的承载台54与支撑台53远离第一驱动装置55的另一端可活动地连接，相邻的承载台54之间通过离合装置56连接，安装于承载台54上的焊带顶针机构52。在本实施例中，远离第一驱动装置55一端的承载台54的位置相对于支撑台53固定作为基准位置，第一驱动装置55能够带动与其连接的承载台54在支撑台53的延伸方向往复移动，离合装置56可控地使相邻承载台54固定连接或者分离，以使相邻承载台54在支撑台53上形成预设的串间距距离，对小电池片与焊带的互联串组进行焊接时焊带顶针机构52中的顶针升起将电池串下方的焊带顶起后与电池片的焊点完全接触。
51.以上所揭露的仅为本技术较佳实施例而已，当然不能以此来限定本技术之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本技术权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。