太阳能小组件自动焊片机、第二检测机构、检测方法

摘要

本发明公开一种太阳能小组件自动焊片机，包括依太阳能电池组片的送料方向依次衔接的输送带和分片机构；还包括焊带输送机构、第一吸取机械手、焊接机构、第二吸取机械手和摆放输出机构。本发明还公开一种应用于上述自动焊片机的第二检测机构和检测方法。采用本发明的太阳能小组件自动焊片机，太阳能电池组片通过分片机构分成一片片独立的太阳能电池片，通过焊接机构将焊带焊接在一片片太阳能电池片的背面，以连接每片太阳能电池片中的电路的电极；本发明采用错位式分片方式，不仅易于操作，而且还能提高生产效率和焊接良品率，降低劳动强度，克服了现有电池片小组件人工分片容易掰碎、小组件焊接容易虚焊和压坏组件的问题，以及易发生工伤事故的问题。

说明书

技术领域

本发明是申请号为201310305460.0，申请日为2013年7月19日， 名称为“一种太阳能小组件自动焊片机”的发明专利申请的分案申请， 涉及一种太阳能小组件的封装设备，特别是涉及一种太阳能电池的分 片、焊片设备。

背景技术

在太阳能组件特别是太阳能电池小组件的封装过程中，电池片的 分片和焊接是一个非常重要的工序，其焊接的质量直接影响太阳能电 池组件的可靠性。

目前电池片的分片主要是通过手工方式来进行，如图1所示，首 先在一大片太阳能电池片的正面按设定的规定尺寸划出一道道切割 痕，从而构成太阳能电池组片1a。然后人工将太阳能电池组片1a掰 成一小片一小片的太阳能电池片2a，在每片太阳能电池片2a的背面 焊接焊带4a，焊带4a连接该片太阳能电池片2a中的电路的电极，然 后再将多片太阳能电池片2a粘在基板上，使通过焊带4a电连接每片 太阳能电池片2a的电路的电极，从而组成电极连接在一起的太阳能 电池板，用于各类电子产品上的发电组件，例如照明产品。

由于电池片属于比较易碎的物品且比较锋利，手工将太阳能电池 组片1a上分成一小片一片的太阳能电池片2a，在分片过程中容易将 组件掰碎导致碎片扎伤手指。目前电池片的焊接也主要依靠手工焊 接，用电烙铁接触焊带对其加热使其熔化，从而实现焊接。手工焊接 不仅劳动强度大，焊接效率低，且由于小组件本身材料面积比较小， 人工操作需要相对熟练，手持电烙铁进行操作的时候，一旦出现误操 作会出现烫伤事件，且由于人工操作方法和用力以及接触时间的不 同，容易出现虚焊或焊接过重压坏电池片，造成较高的不良率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种既能提高效率又能提高成 品率的太阳小组件自动焊片机。

本发明的目的在于提供一种既能提高效率又能提高成品率的第 二检测机构。

本发明的目的在于提供一种既能提高效率又能提高成品率的检 测方法。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种太阳能小组件自动焊片机，包括依太阳能电池组片的送料方 向依次衔接的输送带，以及能将太阳能电池组片以错位分片的方式分 成若干个太阳能电池片的分片机构；还包括焊带输送机构、第一吸取 机械手、焊接机构、第二吸取机械手和摆放输出机构；其中，焊带输 送机构的出料端对应焊接机构设置，第一吸取机械手以能吸取分片机 构处的太阳能电池片至焊接机构的方式设置，第二吸取机械手以能吸 取焊接机构处已焊接的太阳能电池片至摆放输出机构的方式设置；还 包括第二检测机构，第二检测机构包括钨丝灯和检测仪，钨丝灯对应 所述焊接机构设置，检测仪的一输入端电连接有比较太阳能电池片， 检测仪的另一输入端用于连接所述焊接机构中已焊接的太阳能电池 片。

所述分片机构包括一对能夹持太阳能电池组片的第一压脚，能使 第一压脚所夹持的太阳能电池组片分片的顶板，压脚气缸和顶板气 缸；一对第一压脚上下相对设置，所述一对第一压脚和所述顶板沿进 料方向依次设置在所述输送带的出料端，所述一对第一压脚中的一个 第一压脚连接压脚气缸的活塞杆，顶板连接顶板气缸的活塞杆。

所述分片机构还包括红外切割机构，红外切割机构的激光束发射 端对应所述一对第一压脚的进料端设置。

所述焊带输送机构包括使焊带呈蛇形依次绕过的卷放轮和导向 轮，还包括输送导向轮导出的焊带的输带机械手，切断输带机械手送 出的焊带的断带刀，以及将切断的焊带送至所述焊接机构的送带机械 手。

太阳能小组件自动焊片机还包括第一检测机构，第一检测机构包 括光电传感器，光电传感器的发射端对应所述分片机构设置。

一种第二检测机构包括钨丝灯和检测仪，钨丝灯对应焊接机构设 置，检测仪的一输入端电连接有比较太阳能电池片，检测仪的另一输 入端用于连接焊接机构中已焊接的太阳能电池片。

所述检测仪的输出端连接第二吸取机械手的控制端，或者连接自 动焊片机的启动电源。

一种检测方法，通过以下步骤实现：太阳能电池片焊接完成后， 钨丝灯模拟太阳能光谱，并向被测太阳能电池片和比较太阳能电池片 发出检测光束；被测太阳能电池片和比较太阳能电池片分别吸收能 量，并分别向检测仪输出电压和电流信号；检测仪采用市面上常规设 备，检测仪将被测太阳能电池片与比较太阳能电池片的信号进行比 较，并判断被测太阳能电池片中的电路焊接是否OK；第二检测机构 通过钨灯照射，模拟太阳能光谱来检测太阳能电池片完成焊接后是否 有电流和电压，即检测焊带是否完成电路焊接。

一种检测方法，通过以下步骤实现：钨丝灯向被测太阳能电池片 和比较太阳能电池片发光，检测仪接收被测太阳能电池片和比较太阳 能电池片输出信号，并将两者信号进行比较、判断；当两者信号相符 时，则表示被测太阳能电池片为合格品；如果两者信号不符，则表示 被测太阳能电池片中的电路等已出现问题，其为不合格品，并报警， 或者向第二吸取机械手发出指令，第二吸取机械手将此不合格的太阳 能电池片放置在第二弃料机构内。

采用上述结构后，本发明的太阳能小组件自动焊片机具有以下有 益效果：太阳能电池组片通过分片机构分成一片片独立的太阳能电池 片，通过焊接机构将焊带焊接在一片片太阳能电池片的背面，以连接 每片太阳能电池片中的电路的电极；本发明采用错位式分片方式，不 仅易于操作，而且还能提高生产效率和焊接良品率，降低劳动强度， 克服了现有电池片小组件人工分片容易掰碎、小组件焊接容易虚焊和 压坏组件的问题，以及易发生工伤事故的问题。

附图说明

图1为太阳能电池组片从分片到焊片的加工示意图；

图2为本发明的太阳能小组件自动焊片机的结构示意图；

图3为本发明的太阳能小组件自动焊片机的另一角度的结构示 意图；

图4为图3中的局机构放大示意图；

图5为本发明的太阳能小组件自动焊片机的再一角度的结构示 意图；

图6为本发明中的分片机构、第一吸取机械手和第二吸取机械手 的装配示意图；

图7为本发明中的分片机构、第一吸取机械手和第二吸取机械手 的另一角度的装配示意图；

图8为本发明中的分片机构的结构示意图；

图9为本发明中的第一吸取机械手的结构意图；

图10为本发明中的焊带输送机构的结构意图；

图11为本发明中的第二吸取机械手的结构意图。

图中：

太阳能电池组片1a太阳能电池片2a

集成电路基板3a焊带4a

工作台1输送带2

分片机构3第一压脚31

顶板32焊接机构4

焊台41烙铁42

焊带输送机构5液盒51

卷放轮52导向轮53

输带机械手54夹带机械手55

断带刀56压带板57

第一吸取机械手6吸盘61

吸盘支架62吸盘气缸63

第二吸取机械手7上夹臂71

下夹臂72驱动机构73

摆放输出机构8第一检测机构9

第一弃料机构10第二弃料机构11

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本 发明进行详细阐述。

如图2至11所示，本发明的太阳能小组件自动焊片机，包括工 作台1、输送带2、分片机构3、焊接机构4、焊带输送机构5、第一 吸取机械手6、第二吸取机械手7、摆放输出机构8、第一检测机构9、 第一弃料机构10、第二弃料机构11、第二检测机构和控制系统。

工作台1主要用于放置输送带2、分片机构3、焊接机构4、焊 带输送机构5、第一吸取机械手6、第二吸取机械手7和摆放输出机 构8。工作台1可以采用可移动式的箱式结构，这样可根据场地需要， 移至指定位置。

输送带2包括电机、辊轮和皮带，电机的转轴传动连接辊轮，皮 带套在辊轮上，电机驱动辊轮旋转从而带动皮带回转，将多个待分片 的太阳能电池组片1a一一放置在皮带上，太阳能电池组片1a随着皮 带移至分片机构3。

分片机构3可以采用以下多种实施例。

实施例一

本实施例中，分片机构3包括一对第一压脚31，顶板32，压脚 气缸和顶板气缸。一对第一压脚31上下相对设置，一对第一压脚31 和顶板32沿进料方向依次设置在输送带2的出料端。上面的第一压 脚31连接压脚气缸的活塞杆，通过压脚气缸的活塞杆的伸缩动作， 以实现夹持、松开太阳能电池组片1a的动作。顶板32连接顶板气缸 的活塞杆，当顶板气缸的活塞杆的伸出时，带动顶板32向上移动， 顶板32抵顶在夹在一对第一压脚31中的太阳能电池组片1a外露的 部位上，并从太阳能电池组片1a上分下一片太阳能电池片2a，从而 实现错位分片。

本实施例错位分片时，首先在太阳能电池片的正面或背面按设定 的规模尺寸切割出一道道割痕，从而构成太阳能电池组片1a。压脚 气缸带动一对第一压脚31夹紧太阳能电池组片1a，顶板气缸带动顶 板32从太阳能电池组片1a的背面向上抵顶太阳能电池组片1a，这样 即可沿上述切割痕从太阳能电池组片1a上掰下一片设定宽度的太阳 能电池片2a。

实施例二

本实施例中，分片机构3包括两对第一压脚和两个压脚气缸。每 对第一压脚上下对应设置，两对第一压脚并排设置在输送带2的出料 端，两对第一压脚分别连接一个压脚气缸的活塞杆，两对第一压脚分 别通过各自的压脚气缸实现错位升降，具体如下所述。

首先在太阳能电池组片1a的正面或背面切割出一道道割痕，将 太阳能电池组片1a划分成若干个设定宽度的太阳能电池片2a。当太 阳能电池组片1a进入两对第一压脚中时，两对第一压脚分别通过各 自的气缸夹紧太阳能电池片2a。其中一对第一压脚相对另一对第一 压脚稍稍错位下降或上升设定的距离，这样即可沿上述切割痕从太阳 能电池组片1a上掰下一片设定宽度的太阳能电池片2a。然后两对第 一压脚松开，第一吸取机械手6吸取掰下来的太阳能电池片2a送到 焊接机构4，在太阳能电池片2a的背面进行焊接，以连接太阳能电 池片2a上的电路中的电极。太阳能电池组片1a随着输送带2沿进料 方向移动，两对第一压脚重复上述错位分片动作。

实施例三

本实施例与实施例一相比，还包括红外切割机构，红外切割机构 能产生激光束，红外切割机构的激光束发射端对应一对第一压脚31 的进料端，通过激光束在太阳能电池组片1a的正面或背面切割出一 道道割痕，从而将太阳能电池组片1a划分成若干个设定宽度的太阳 能电池片2a。然后再通过上述各实施例中的错位分片方式，沿着割 痕将太阳能电池组片1a分成一片片的太阳能电池片2a。

焊接机构4包括焊台41、烙铁42、第二压脚、烙铁气缸和第二 压脚气缸。焊台41固定在工作台1上且设在分片机构3的出为端和 摆放输出机构8之间，第二压脚和烙铁42分别对应设置在焊台41的 上下方，且第二压脚和烙铁42分别通过第二压脚气缸和烙铁气缸实 现升降。

焊带输送机构5包括液盒51，卷放轮52，三个导向轮53，输带 机械手54，夹带机械手55，断带刀56、压带板57和送带机械手。 卷放轮52和导向轮53的轮面上分别开有导向槽，焊带绕在此槽内， 避免焊带产生扭曲和走偏。液盒51里盛有助焊剂，其中一个导向轮 53设置在液盒52内，两个导向轮53对应设置在液盒51的上方，液 盒51的盒盖上对应两个导向轮53分别开有一条槽。焊带4a依次呈 蛇形绕过卷放轮52和三个导向轮53，位于液盒51内的焊带浸泡在 液盒52内的助焊剂里，焊带4a从液盒52里引出后朝向烙铁42伸出， 通过助焊剂可提高焊带4a与太阳能电池片2a的焊接效果。

输带机械手54、夹带机械手55、断带刀56、压带板57和送带 机械手分别连接有气缸，通过各自的气缸的动作，使输带机械手54 向断带刀56输送焊带4a，使夹带机械手55和压带板57分别压住焊 带4a，使断带刀56向下移动切断焊带4a，使送带机械手夹取该切下 来的一截焊带4a并送到烙铁42上。其中，输带机械手54、夹带机 械手55、断带刀56、压带板57和送带机械手可分别采用夹指结构、 夹板结构、压板结构、负压吸嘴等多种结构。

焊接时，第一吸取机械手6从分片机构3吸取太阳能电池片2a 放在焊台41上，第二压脚下降压在太阳能电池片2a的正面，并将太 阳能电池片2a压在焊台41上。送带机械手将一截焊带4a放在烙铁 42的工作端。烙铁42升温并在其所连接的气缸的带动下上升将焊带 4a焊在太阳能电池片2a的背面。

第一吸取机械手6包括吸盘61、吸盘支架62和吸盘气缸63。吸 盘61固定在吸盘支架62上，吸盘气缸63包括驱动吸盘支架62升降、 平移的多个气缸。吸盘61连接有产生负压的装置，通过吸盘气缸63 带动吸盘61下降，吸盘61的内产生负压并从分片机构3上吸取已分 割下来的太阳能电池片2a，然后吸盘61上升将此太阳能电池片2a 放置在焊台41上。

第二吸取机械手7图11中所示，其包括上夹臂71、下夹臂72、 驱动机构73和支架。驱动机构包括第一驱动气缸、第二驱动气缸和 第三驱动气缸，第一驱动气缸的活塞杆横向设置，第二驱动气缸的活 塞杆纵向设置，第三驱动气缸的活塞杆竖向设置。上夹臂、下夹臂上 下相对安装在支架上，第三驱动气缸的活塞杆连接支架，第二驱动气 缸的活塞杆连接第三驱动气缸的缸体，第一驱动气缸的活塞杆连接第 二驱动气缸的缸体。这样通过驱动机构使上夹臂、下夹臂能够实现三 维方向上的移动。支架上还安装有夹取气缸，夹取气缸的活塞杆连接 上夹臂或下夹臂，使上夹臂和下夹臂从焊台41上夹取太阳能电池片 2a并放到输出机构8上。另外，上夹臂、下夹臂也可用负压吸嘴替 代。

摆放输出机构8垂直于输送带2设置。摆放输出机构8可以采用 与输送带2相同的结构。摆放输出机构8包括对称设置的两组辊轮， 每组辊轮上绕有一根传送带，通过电机分别带动一组辊轮转动。先在 集成电路基板上贴双面胶，然后把集成电路基板放在传送带上，当集 成电路基板到达设定位置时，第二吸取机械手7恰好将太阳能电池片 放在集成电路基板上的双面胶上，太阳能电池片和集成电路基板即粘 合在一起从而完成生产。

第一检测机构9对应设置在分片机构3的出料端。第一检测机构 9包括光电传感器(或称电眼)，光电传感器的发射端对应分片机构3 设置，光电传感器的输出端连接有一机械手的控制端，以控制此机械 手将太阳能电池片2a次品捡出。从太阳能电池组片1a上以错位分片 的方式掰下一片太阳能电池片2a后，光电传感器的发射端向太阳能 电池片2a发出光线，如果此光线被太阳能电池片2a反射，光电传感 器的接收端就能检测到此反射光线，则表示太阳能电池片2a此处无 断裂现象。反之，则表示太阳能电池片2a此处在错位分片过程中出 现了断裂现象，这样就不能进入下一道的焊接工位，通过上述机械手 将此太阳能电池片2a次品捡出。或者光电传感器的输出端连接本自 动焊片机的启动电源，以控制本自动焊片机暂停运转，先捡出次品后 再行启动。通过此道分检工序，可节约成本、提高成品率。

第二检测机构对应焊接机构4设置，第二检测机构包括钨丝灯、 比较太阳能电池片和检测仪。钨丝灯对应焊接机构4中的焊台41设 置，比较太阳能电池片对应钨丝灯设置，检测仪的输入端分别对应连 接被测太阳能电池片和比较太阳能电池片的相应输出端，其中，被测 太阳能电池片即焊接机构4中已焊接的太阳能电池片2a。另外，检 测仪的输出端也可与第一检测机构9一样，连接第二吸取机械手7的 控制端，或者连接本发明的自动焊片机的启动电源。

第二检测机构的检测原理如下：太阳能电池片2a焊接完成后， 钨丝灯模拟太阳能光谱，并向被测太阳能电池片2a和比较太阳能电 池片发出检测光束。被测太阳能电池片2a和比较太阳能电池片分别 吸收能量，并分别向检测仪输出电压、电流信号。检测仪采用市面上 常规设备，检测仪将被测太阳能电池片2a与比较太阳能电池片的信 号进行比较，并判断被测太阳能电池片2a中的电路焊接是否OK。第 二检测机构通过钨灯照射，模拟太阳能光谱来检测太阳能电池片完成 焊接后是否有电流和电压，即检测焊带是否完成电路焊接。

第二检测机构的检测过程如下：钨丝灯向被测太阳能电池片2a 和比较太阳能电池片发光，检测仪接收被测太阳能电池片2a和比较 太阳能电池片输出信号，并将两者信号进行比较、判断。当两者信号 相符时，则表示被测太阳能电池片2a为合格品。如果两者信号不符， 则表示被测太阳能电池片2a中的电路等已出现问题，其为不合格品， 并报警，或者向第二吸取机械手7发出指令，第二吸取机械手7将此 不合格的太阳能电池片2a放置后述的第二弃料机构11内。

第一弃料机构10采用槽结构，第一弃料机构10的进料口设置在 分片机构3设置和焊接机构4之间，承接第一吸取机械手6从分片机 构3上吸取的断裂的太阳能电池片2a。

第二弃料机构11采用盘结构，第二弃料机构11设置焊接机构4 和摆放输出机构8之间，较佳地，紧挨着摆放输出机构8设置，承接 第二吸取机械手7从焊接机构4上吸取的焊接次品，即废弃的太阳能 电池片。

控制系统分别控制工作台1、输送带2、分片机构3、焊接机构4、 焊带输送机构5、第一吸取机械手6、第二吸取机械手7和摆放输出 机构8按照设定的时序工作，而且控制系统的输入端还连接第一检测 机构9和第二检测机构的输出端。通过控制系统的操控，从而完成自 动作业：将太阳能电池组片1a分成太阳能电池片2a，焊接太阳能电 池片2a上的电极，将已焊接的太阳能电池片2a摆放到设定位置，并 将分片不合格品和焊接不合格品分别对应放到第一弃料机构10和第 二弃料机构11内。

本发明的焊片机的工作过程大致如下：

当太阳能电池组片1a通过输送带2到达分片机构3处，并位于 下面的两个第一压脚上，上面的两个第一压脚在各自气缸的带动下向 下移动，其中一对第一压脚恰好压住太阳能电池组片1a上，另外一 对靠近烙铁42的第一压脚下降，以错位分片的方式从太阳能电池组 片1a上分下一片太阳能电池片2a。第一吸取机械手6下降吸取此太 阳能电池片2a并向焊台41移动，将该太阳能电池片2a恰好放在焊 台41上。

焊带4a经过通过位于液盒51里的导向轮53从液盒51伸出，焊 带的表面沾有液盒51里装的助焊剂。送带机械手夹取切下来的一截 沾有助焊剂的焊带4a并送到烙铁42上。

烙铁42加热，其温度保持在380度，烙铁42通过烙铁气缸上 升并贴在焊台41上放置的太阳能电池片2a的背面上，烙铁42沿着 送片方向移动将熔融的焊带4a涂在太阳能电池片2a的背面。

第二吸取机械手7吸取完成电路焊接的太阳能电池片2a，并将 其放在摆放输出机构8上。

如果，第一检测机构和第二检测机构分别检测到不合格品，则通 过第一吸取机械手6和第二吸取机械手7将此不合格品分别对应放到 第一弃料机构10和第二弃料机构11内。

上述实施例和附图并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属 技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱 离本发明的专利范畴。