专利名称：一种自动超声波焊接机的制作方法
技术领域：
本实用新型公幵了一种用于太阳能电池焊接的自动超声波焊机，属于太阳能 电池电极焊接技术领域。
背景技术：
目前，已经开发出的超声波金属焊接机，如中国专利号ZL02271879.6采用了 超声波焊接头及压紧装置焊接管板式太阳能集热器；中国专利ZL99235388.2公 开了滚动超声波焊接；中国专利98106400.0公开超声波铜铂焊接，以上三个专 利基本都重在解决一种特定的产品焊接，如力学性能较好的金属的焊接，因此
超声波滚动焊接都在焊接头上加有较大的压力，同时施加频率较大的超声波焊 接，以适应于厚度较大的金属的焊接。所以在非晶硅太阳能电池电极焊接工艺 中，不能使用超声波铜铂焊接和超声波金属滚动的连续焊接方式。因非晶硅太 阳能电池的电极金属涂层较薄，用超声波悍接的电极线一般采用金属铝涂锡， 简称涂锡带，其厚度为2-3毫米，宽度为O. 3毫米,所以电极焊接时要求特殊的 焊接压力和超声波频率，否则会损坏太阳能电池，影响电池外观及电性能。目 前，非晶硅太阳能电池的极焊接， 一般采用单点超声波焊接技术，缺点是焊接 效率比较低。尤其采用手动方式进给工件，悍接质量不能保证，无法实现大批 量规模化生产。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，改变现有太阳能电池的手动或半自动焊 接电池电极时，焊接效率低，焊接质量一致性差的问题。
本实用新型旨在提供一种可以连续的自动焊接太阳能电池电极的装置。对现 有的自动超声波焊接机，包括超声波金属点焊机、工作台及PLC控制器所控制的焊接机构进行改进。主要技术特征在于一种自动超声波焊接机，包括
超声波金属点焊机、工作台及PLC控制器，其特征在于，所述超声波金 属点焊机还包括电极线放线压紧装置10、太阳能电池传送及自动切线装 置，所述电极线放线压紧装置10、太阳能电池传送及切线装置安装在自 动工作台1上，由PLC数控系统控制的超声波金属点焊机，通过电极线 放线压紧装置(10)将电极线(10-2)焊接在相应的太阳能电池的电极上。
本发明是用已有的超声波金属点焊机，改进其部分结构，增加机械动 作压线和张紧装置，以提高焊接效率，取代手动压线和布线，使电极引 线焊接平整。此外，还可以调整自动工作台及PLC控制器数控系统。包 括自动电极线放线压紧装置10的侧向传动定位滚轮3，以及自动宽度调 整装置。
PLC控制器可根据程序，下达对步进电机2转动停止的命令；带动侧 向传动定位轮3转动，通过两边相对侧向传动定位轮3的转动，可带动 太阳能电池6沿水平方向做直线运动，托滚4可承托非晶硅太阳能电池6 的重量，使太阳能电池6做水平方向运动。将太阳能电池6输送到电极 线放线压紧装置10，可自动将所需焊接的电极引线，压布在太阳能电池 6待焊接的电极面上，并将电极线10-2引线后端张紧，满足超声波焊接 的压线要求。
实施本实用新型所产生的积极效果是可连续自动焊接，且焊接方向 控制精度较高，适合焊接太阳能电池，尤其是以玻璃或柔性材料为基底 的薄膜太阳能电池电极的焊接，使电极引线焊接平整,外观好，效率高,可 操控性强，保证焊接点间距一致，消除了虚焊。
本实用新型的自动宽度调整装置可以采用滑轨传动或丝杆传动来调 整定位滚轮3的间距。
所述电极线放线压紧装置IO包括放线轮10-1，伸缩装置10-6，并至 少有一个导向轮10-3、抗延展张紧轮10-4、压线轮10-5、平整轮10-8所 构成。在放线轮10-1上缠绕有电极线10-2，压线轮10-5与伸縮装置10-6 联接，压线轮10-5随伸縮装置10-6在竖直方向上移动，焊接头10-7也 在竖直方向上移动，焊接头10-7位于压线轮10-5及平整轮10-8之间， 所述放线轮10-1、电极线10-2、导向轮10-3、抗延展张紧轮10-4、压线 轮10-5、伸縮装置10-6、焊接头10-7及平整轮10-8位于同一平面内。
所述太阳能电池传送装置包括可控电机2、定位滚轮3、托滚4、传 动支架5，太阳能电池6位于托滚4之上，定位滚轮3与步进电机2联接， 定位滚轮3与太阳能电池6的相应侧面相切，定位滚轮3依次左右对称 地排列在传动支架5之上，定位滚轮3及托滚4均可沿各自轴转动。
自动切线装置包括软质衬底101、刀具102及汽缸103，刀具102与 伸縮装置103联接，刀具102随伸縮装置103在竖直方向上移动，电极 线10-2位于软质衬底101与刀具102之间。伸縮装置10-6及103为汽缸。 定位滚轮3的边缘截面为"U"型槽结构，所述太阳能电池6两端的 太阳能电池电极10-9恰好位于相应"U"型槽内。
超声波焊接头10-7的焊接方向为上下往复运动，太阳能电池电极6 在自动工作台上的运动方向为间歇式直线运动。
本实用新型与普通超声波焊接机相比，该设备可连续自动焊接，且 焊接方向控制精度较高，适合焊接基层材料不可承受较大焊接压力的材料焊接。本实用新型对超声波焊接头的功率和焊点尺寸做了适当的调整， 使其更加适合于焊接薄金属层，且不会焊穿金属镀层，满足太阳能电池 电性能情况下，保证焊接外观平整。进给工作台，使用多台步进电机垂 直带动太阳能电池，使太阳能电池焊接进给量精密准确。专用的电极线 放线压紧装置，针对超声波金属点焊接方式，自动放线压线，同时在焊 接过程中张紧装置克服了超声波金属焊接时，焊接线由于金属延展产生 的焊接缺陷。同时改善了大批量超声波焊接时候，操作人员劳动强度大 的不利因素。在焊接完一块太阳能电池后，PLC给自动切线装置一个信 号指令，自动切线装置可以自动将电极线切断。
图1、是本实用新型的结构示意图。
图2、是图1中自动电极线放线压紧装置10的示意图。
图3、是本实用新型的自动切线装置示意图。
图4、是图1中的工作台1剖视图。
图5、是图1中的定位滚轮3与6配合关系示意图。
图6、是本实用新型的焊接点布置示意图。
见图中l-6， l为工作台；2为步进电机；3为定位滚轮；4为托滚； 5为传动支架；6为太阳能电池；7为导轨滑块；8为导轨；9为可调整支 架；10为自动电极线放线压紧装置；10-1为放线轮；10-2为电极线，10-3 为导向轮；10-4为抗延展张紧轮；10-5为压线轮；10-6为汽缸；10-7为 焊接头；10-8为平整轮；10-9为太阳能电池电极；ll为超声波焊接机；
12为PLC数控系统；IOI为软质衬底；102为刀具；103为汽缸。
实施例
例1、见本实用新型的实施例1如图1所示，通过位于工作台1的PLC控制器12，控制调整位于工作台上的导轨8内工作的导轨滑块7和 可调整支架9，将位于支架上9的侧向传动定位滚轮3及托滚4，以及侧 向传动定位滚轮3间的间距调，整到适合加工的宽度。将待加工的太阳 能电池6 (非晶硅太阳能电池)，放置于工作台左端支架间，通过PLC控 制器12控制步进电机2转动，可带动侧向传动定位滚轮3转动，两个 相对的侧向传动定位滚轮3做相反转动，给太阳能电池6以反作用力， 电池6由左向右水平移动，将电池6带入压线和焊接区域。要调整两位 置相对的侧向传动定位滚轮3间的间距，该导轨8和导轨滑块7组成的 滑轨传动机构亦可采用丝杆传动机构。尤其是采用丝杆传动机构来调整 间距的，是机床领域常用技术。以上导轨式调整不是唯一的，还可以采 用其他方式。
例2、本实施例整体结构同例1，本实施例的部件图见图2至图6， 图2中放线轮10-1放出所需焊接的电极线10-2,通过导向轮10-3将接 电极线10-2导向平整，再经过抗延展张紧轮10-4，到达由汽缸10-6控 制的压线轮10-5，将要焊接的电极线10-2压布至太阳能电池电极10-9 上，超声波金属点焊机11的焊接头10-7开始焊接，焊接完成后通过平 整轮10-8进行焊接平整。图1中定位滚轮3的边缘截面为"U"型槽结 构，太阳能电池6的太阳能电池电极10-9恰好在相应"U"型槽内。图 3中自动切线装置，是切割太阳能电池电极10-9的电极线，自动切线装 置包括软质衬底101、刀具102及汽缸103，刀具102与汽缸103联接，刀具102随汽缸103在竖直方向上移动，汽缸103之移动指令由PLC发 出，电极线10-2位于软质衬底101与刀具102之间。软质衬底101可采 用橡胶等非金属材料制作。图4在工作台1的剖视图中，非晶硅太阳能 电池6的主要重量由工作在传动支架5上的托滚4承托，由左右两端的 侧向定位滚轮3的传动，实现非晶硅太阳能电池的电极10-9进给，焊接 头10-7对压布在非晶硅太阳能电池电极10-9的电极线10-2进行焊接。 图5中定位滚轮3与压布在非晶硅太阳能电池6 (电极10-9)上电极线 10-2的配合关系。图6示出了超声波焊接头10-7，在进行焊接过程中， A方向是超声波焊接频率的震动方向，即左右往复运动，也是产生焊接 延展的主要方向；B是超声波焊接头10-7的焊接方向，上下往复运动， C是自动工作台1的运动方向，在PLC控制器发出的指令下，太阳能电 池电极10-9在工作台1上做间歇式直线运动，实现电极的自动焊接。
权利要求1、一种自动超声波焊接机，包括超声波金属点焊机、工作台及PLC数控系统，其特征在于，所述自动超声波焊接机还包括电极线放线压紧装置(10)、太阳能电池(6)的传送及自动切线装置，所述的电极线放线压紧装置(10)、传送及切线装置安装在自动工作台(1)上，由PLC数控系统控制的超声波金属点焊机，通过电极线放线压紧装置(10)将电极线(10-2)焊接在太阳能电池的相应电极上，所说的传送包括可控电机(2)和定位滚轮(3)。
2、 根据权利要求1所述的自动超声波焊接机，其特征是所述电极线放 线压紧装置(10)的放线轮(10-l)上缠绕有电极线(10-2)，压线轮(10-5)与伸縮装置 (10-6)联接，压线轮(10-5)随伸縮装置(10-6)在竖直方向上移动，焊接头(10-7)在 竖直方向上移动，焊接头(10-7)位于压线轮(10-5)及平整轮(10-8)之间，所述放线 轮(10-1)、电极线(10-2)、导向轮(10-3)、抗延展张紧轮(10-4)、压线轮(10-5)、伸 縮装置(10-6)、焊接头(10-7)及平整轮(10-8)位于同一平面内。
3、 根据权利要求2所述的自动超声波焊接机，其特征是所述电极线放线 压紧装置(10)包括放线轮(10-1)，伸縮装置(10-6),至少有一个导向轮(10-3)、抗延 展张紧轮(10-4)、压线轮(10-5)、平整轮(10-8)所构成。
4、 根据权利要求l所述的自动超声波焊接机，其特征是所述的可控电机 (2)与定位滚轮(3)联接，该定位滚轮(3)依次左右对称地排列在传动支架(5)上， 所说的太阳能电池(6)位于托滚(4)之上，定位滚轮(3)与太阳能电池(6)的相应侧面 相切。
5、 根据权利要求l所述的自动超声波焊接机，其特征是所述自动切线装 置包括伸縮装置(10-6)中的汽缸(103)与刀具(102)联接，刀具(102)斷103)在竖 直方向上移动，电极线(10-2)位于软质衬底(101)与刀具(102)之间。
6、根据权利要求4所述的自动超声波悍接机，其特征是所述定位滚轮(3)的边缘截面为"U"型槽结构，所述太阳能电池(6)两端的太阳能电池电极(10-9) 恰好位于相应"U"型槽内。
7、根据权利要求l所述的自动超声波焊接机，其特征是所说传送的可控 电机(2)带动侧向传动定位轮(3)转动，由托滚(4)承托太阳能电池(6) 沿水平方向做直线运动。
8、 根据权利要求1所述的自动超声波焊接机，其特征在于电极线放线压紧 装置(10)，由张紧的电极线(10-2)引线端压布在太阳能电池(6)的电极面上。
9、 根据权利要求3或5所述的自动超声波焊接机，其特征是所述伸縮 装置(10-6)是汽缸(103)。
10、根据权利要求4所述的自动超声波焊接机，其特征是所述可控电机(2) 为伺服电机或步进电机。
专利摘要本实用新型公开了一种用于太阳能电池焊接的自动超声波焊机，属于太阳能电池电极焊接技术领域。目的是提高非晶硅太阳能电池电极线自动焊接效率低，质量差的问题，对现有的超声波金属点焊机进行改进。主要技术特征是电极线放线压紧装置(10)、太阳能电池传送及切线装置安装在自动工作台(1)上，由PLC控制器超声波金属点焊机，通过电极线放线压紧装置(10)将电极线(10-2)焊接在相应的太阳能电池电极上。实施的效果特别适合以玻璃或柔性材料为基底的薄膜太阳能电池电极连续自动焊接，精度高、外观好，可操控性强，焊点间距一致，消除了虚焊。
文档编号H01L31/18GK201075394SQ20072012139
公开日2008年6月18日 申请日期2007年7月12日 优先权日2007年7月12日
发明者滨 张, 毅 李 申请人:毅 李