一种光伏电池片连续串焊设备及焊接方法与流程

1.本发明涉及光伏设计技术领域，尤其涉及一种光伏电池片连续串焊设备及焊接方法。


背景技术：

2.晶硅光伏组件制造过程中的光伏电池串焊工序，具体为通过光伏焊带把电池片按一定数量、方向及顺序一片一片首尾、正负极相连，形成一个电池串。
3.当前各品牌串焊机在焊接时，都是通过机械方式把焊带与电池片上的主栅及焊接pad点对准位置后，通过步进式进入到焊接工位，其中大部分是通过红外加热的焊接模式，即一串上的一片或几片通过步进式进入到焊接工位，然后红外灯箱模组进行光源的打开并持续一定时间后关闭，然后通过步进方式从另一个方向出来，下一片或几片同时进到焊接工位；此处的光源打开并持续一定时间，持续时间可以小于1秒，也可以是大于1秒，根据焊接工艺的不同，时间可设定和控制，其典型值通常是在0.5秒至10秒内。
4.上述常规串焊机的基本操作步骤为：在传输线步进式前进的停止状态时，前段动作机构把电池片和焊接搬运至传输线上的指定位置，并且焊带与电池片之前进行定位好；同时焊接工位进行已布好电池片的焊接；等两个工位动作都完成后，传输线再步进式前进一段，重复上述动作。
5.在这种操作模式下，焊接灯箱需要频繁打开和关闭，存在焊接区温度不稳定状况，导致焊接质量波动大，由于每次焊接都是快速打开和关闭加热源(通常都是红外加热灯管组)，焊接区的温度是快速上升和下降的过程，无法做到有效平稳的监控和闭环控制，导致整个焊接区域温度成为监控盲区，经常需要技术能力和经验丰富的人员进行设备和工艺窗口的调试，影响生产一次良率和设备的可利用时间，即影响设备的uptime。
6.现有技术中虽已经提出了将电池串联后再输送至焊接灯箱内的串焊机，但是采用的机械结构较为复杂，设备加工的精度要求和后期维修费用都会显著提高。
7.为此，如何设计一种结构简单，能够实现连续焊接，提高生产良品率的串焊机是目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

8.为了解决现有技术中的串焊机存在焊接区温度不稳定状况，导致焊接质量波动大，影响生产一次良率和设备的可利用时间的技术问题，本发明提供了一种光伏电池片连续串焊设备及焊接方法来解决上述问题。
9.本发明提出一种光伏电池片连续串焊设备，包括动力输送机构和焊接灯箱，所述动力输送机构沿输送方向依次分为互相独立输送的焊带定位段、缓存段和焊接段，所述缓存段能够存放至少一串电池片，所述焊接灯箱位于焊接段，焊带定位段为步进式运动输送，焊接段为连续式运动输送；所述缓存段用于接收来自焊接定位段的预定数量的电池片，并将所述预定数量的电池串联后一并输送至焊接段。
10.进一步的，所述焊带定位段、缓存段和焊接段均包括输送架、环形输送带、转动连接于输送架上的主动轮和从动轮、以及驱动主动轮旋转的驱动电机，所述主动轮和从动轮位于环形输送带的两端。
11.进一步的，所述环形输送带的表面设有若干负压吸附孔。
12.进一步的，还包括电池片搬运机构、焊带夹紧机构、焊带拉直机构和上压具，所述电池片搬运机构将电池片搬运至焊带定位段，所述焊带夹紧机构和焊带拉直机构沿输送方向布置于焊带定位段，并适于夹紧焊带；所述上压具位于焊带定位段的正上方，并压于电池片的上方。
13.进一步的，所述焊接灯箱包括箱体和位于箱体内的若干红外灯管，所述箱体内设有若干温度传感器。
14.进一步的，所述上压具包括压板和位于压板下方的若干弹簧压头，所述弹簧压头与焊带接触。
15.进一步的，所述压板具有若干上下贯通的贯通孔。
16.进一步的，所述缓存段在步进式运动输送和连续式运动输送之间切换操作。
17.本发明还提出一种焊接方法，所述方法采用以上所述的光伏电池片连续串焊设备，包括以下步骤：s1：上料，在焊带定位段暂停输送时放置焊带和电池片并定位；s2：步进输送；焊带定位段向缓存段步进输送预定数量的电池片，直至缓存段上形成至少一串电池串，此步骤过程中，缓存段不向焊接段输送电池串；s3：连续输送；缓存段向焊接段连续输送电池串，此步骤过程中，焊带定位段不向缓存段输送电池片；s4：焊接；在焊接灯箱内焊接电池串；s5：循环执行步骤s1-步骤s4，直至所有电池片焊接完毕。
18.进一步的，在步骤s2中，缓冲段为输送速度和频率与焊带定位段相同的步进式运动，在步骤s3中，缓冲段为输送速度与焊接段相同的连续式运动。
19.本发明的有益效果是：
20.(2)本发明所述的光伏电池片连续串焊设备及焊接方法，采用三段独立的传输结构，通过不同动力输出的调节使上料部位与焊接部位分离，通过中间缓存段存储指定数量的电池片后一次性输送至焊接段，从而实现焊接段的连续输送，焊接灯箱可以保持常开状态，保证不同电池片之间、同一片电池的不同区域都是在相同的条件下进行焊接，提升焊接的均匀性和稳定性。
21.(2)本发明采用上方弹性压紧和下方负压吸附的方式实现电池片的定位，电池片和焊带贴合效果更好。
附图说明
22.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
23.图1是本发明所述的光伏电池片连续串焊设备处于第一状态时的主视图；
24.图2是本发明所述的光伏电池片连续串焊设备处于第二状态时的主视图；
25.图3是本发明所述的光伏电池片连续串焊设备处于第二状态时的俯视图；
26.图4是本发明所述的光伏电池片连续串焊设备处于第三状态时的主视图；
27.图5是本发明所述的光伏电池片连续串焊设备处于第一状态或者第二状态时的俯视图；
28.图6是图5中a处放大图；
29.图7是图4的a-a向剖视图；
30.图8是图7中b处放大图；
31.图9是本发明中电池片与焊带的连接结构示意图；
32.图10是图9中b-b向剖视图；
33.图11是本发明中焊接灯箱的立体图。
34.图中，1、焊带定位段，2、缓存段，3、焊接段，4、焊接灯箱，401、箱体，402、红外灯管，5、输送架，6、环形输送带，7、主动轮，8、从动轮，9、驱动电机，10、电池片搬运机构，11、焊带夹紧机构，12、焊带拉直机构，1201、压杆，1202、升降气缸，13、上压具，1301、压板，1302、弹簧压头，14、电池片，15、负压吸附孔，16、贯通孔，17、第一电池串，18、第二电池串，19、第三电池串，20、第四电池串，21、焊带。
具体实施方式
35.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
36.实施例一
37.如图1-图11所示，一种光伏电池片连续串焊设备，包括动力输送机构和焊接灯箱4，所述动力输送机构沿输送方向依次分为互相独立输送的焊带定位段、缓存段2和焊接段3，缓存段2能够存放至少一串电池片14，焊接灯箱4位于焊接段3，焊带定位段为步进式运动输送，焊接段3为连续式运动输送；缓存段2用于接收来自焊接定位段1的预定数量的电池片14，并将所述预定数量的电池串联后一并输送至焊接段3。
38.焊带定位段、缓存段2和焊接段3均为用于输送电池片14的输送结构，可以为输送带或者输送辊。焊带定位段为上料部位，用于放置电池片14和焊带21，并且电池片14与焊带21初步对位，由于电池片14与焊带21的来料需要一片一片来，并且在初步对位时是静止状态，所以前进方式为步进式，缓存段2用于存放电池片14，待缓存段2上有一串或者多串电池片14后将其输送至焊接段3，将对位好的电池片14与焊带21缓存于缓存段2时，缓存段2与焊接定位段1对接，为步进式前进；在一串所有电池片14与焊都对位好后，则一次性连续传输，把一串送至焊接段3。焊接段3一直连续匀速运转传输，现有技术中的串焊机向焊接灯箱4步进输送电池片14，每个电池片14输送间隔时间较大，只能等到一串电池片14与焊带21对位完成后才能打开焊接灯箱4，而本发明让电池串得以在焊带定位段摆放夹紧后经过缓冲段，使得电池串能够在连续前进过程中经过焊接灯箱4，焊接加热源(通常为红外灯管402组)无需进行频繁的打开和关闭(即升降温)，保证电池片14经过焊接灯箱4时的时间和受热是一致均匀的。另外，本发明通过三段不同动力形式的输送结构实现焊接段3的连续输送，结构简单，维修成本低。
39.本实施例中，焊带定位段、缓存段2和焊接段3均包括输送架5、环形输送带6、转动连接于输送架5上的主动轮7和从动轮8、以及驱动主动轮7旋转的驱动电机9，焊带定位段的驱动电机9为步进式电机，缓存段2的驱动电机9为步进式和连续式切换运动的电机，焊接段3的驱动电机9为连续式运动电机。主动轮7和从动轮8位于环形输送带6的两端，驱动电机9
带动主动轮7旋转，从而使环形输送带6旋转，环形输送带6再带动从动轮8旋转。驱动电机9可以直接与主动轮7连接，也可以通过传送带间接传动，此时可以将驱动电机9置于输送架5的下层。
40.焊接定位段1还包括一些主流焊接机应有设备，如电池片搬运机构10、焊带夹紧机构11、焊带拉直机构12和上压具13，电池片搬运机构10将电池片14搬运至焊带定位段，焊带夹紧机构11和焊带拉直机构12沿输送方向布置于焊带定位段，并适于夹紧焊带21；上压具13位于焊带定位段的正上方，并压于电池片14的上方。电池片搬运机构10可以为搬运机械手，焊带夹紧机构11位于焊带定位段上焊带21输入方向的一端，用于在焊带21被输送至焊带定位段后压紧焊带21的端部，可以采用气缸伸缩方式压紧，焊带拉直机构12位于焊带夹紧机构11和电池片14与焊带21对位位置之间，避免焊带21弯曲，焊带拉直机构12可以包括压杆1201和驱动压杆1201作升降运动的升降气缸1202，压杆1201压在焊带21上，也可以进一步设置驱动压杆1201沿输送方向移动的平移气缸，用于调节压杆1201在输送方向上的位置。
41.图4中的电池串、压具经过焊带夹紧机构11和焊带拉直机构12夹紧后由焊带定位段输送到缓冲段，从而不影响焊接段3的连续输送。
42.焊接灯箱4采用常规的辐射式加热实现电池串的预热、焊接及缓慢降温，主要包括箱体401和位于箱体401内的若干红外灯管402(如图11所示)。
43.本发明中的电池片14采用双面焊接方式，即电池片14的正面和反面均铺设有焊带21，这是一种常见的连接方式，具体铺设结构如图所示，在一串电池串中，电池片14正面(即上表面)的焊带21由连接前一个电池片14背面的焊带21延伸出来，电池片14背面的焊带21则向后延伸用于连接后一个电池片14(如图9和图10所示)。
44.实施例二
45.在实施例一的基础上，本实施例采用如下方式实现电池片14与焊带21的定位：上压具13包括压板1301和位于压板1301下方的若干弹簧压头1302，弹簧压头1302与焊带21接触。正面焊带21是直接放到电池片14正面后，通过上压具13把焊带21压住。更进一步的设计中，环形输送带6的表面设有若干负压吸附孔15，用于将电池片14与背面焊带21吸附。由于电池串正面有上压具13，背面有负压吸附孔15进行吸附固定达到良好的定位精度保持性。如图8可以看到压板1301有多个弹簧压头1302对焊点进行定位。
46.为减小压板1301的重量，避免电池片14受压过大而受损，作为优选的，压板1301具有若干上下贯通的贯通孔16。
47.实施例三
48.在上述实施例的基础上，箱体401内设有若干温度传感器，经过多点布控温度传感器，使焊接区域的整个有效焊接面积内的温度均匀。
49.实施例四
50.一种焊接方法，所述方法采用以上所述的光伏电池片14连续串焊设备，包括以下步骤：s1：上料，在焊带定位段暂停输送时放置焊带21和电池片14并定位；s2：步进输送；焊带定位段向缓存段2步进输送预定数量的电池片14，直至缓存段2上形成至少一串电池串，此步骤过程中，缓存段2不向焊接段3输送电池串；s3：连续输送；缓存段2向焊接段3连续输送电池串，此步骤过程中，焊带定位段不向缓存段2输送电池片14；s4：焊接；在焊接灯箱4内
焊接电池串；s5：循环执行步骤s1-步骤s4，直至所有电池片14焊接完毕。
51.进一步的，在步骤s2中，缓冲段为输送速度和频率与焊带定位段相同的步进式运动，在步骤s3中，缓冲段为输送速度与焊接段3相同的连续式运动。
52.本发明的图示中，动力输送机构的每段有三片或者多片电池片14串联焊接，实际上，根据生产要求不同，每段输送带上可能为一串或者多串，下面通过三个典型的状态描述本发明的工作过程，需要说明的是，：
53.第一状态：如图1和图5所示，焊带定位段和缓冲段保持步进式运动输送，焊接段3保持连续式运动输送。串联的第一电池串17处于焊带定位段和缓冲段的过渡输送阶段，同时后方的焊带拉直机构12处仍然不断定位摆放电池片14和焊带21。
54.第二状态：如图2和图3所示，焊带定位段保持步进式运动输送，焊接段3和缓冲段保持连续式运动输送。串联的第二电池串18处于缓冲段和焊接段3的过渡输送阶段，串联的第三电池串19处于焊接定位段1的待输送阶段。
55.第三状态：如图4和图5所示，焊带定位段保持步进式运动输送，焊接段3保持连续式运动输送，缓冲段开始由连续式运动输送切换到步进式运动输送。串联的第一电池串17处于焊带定位段和缓冲段的过渡输送阶段，串联的第四电池串20在焊接灯箱4下焊接。
56.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多片”的含义是两片或两片以上。
57.在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。
58.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。