專利名稱：一種太陽能電池電極的超聲波焊接設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明公開了一種用于薄膜太陽能電池的焊接設備，確切的說是一種用于非晶 硅太陽能電池電極悍接的自動超聲波焊接設備。
背景技術：
目前，現有超聲波金屬焊接機，如中國專利號ZL02271879.6采用了超聲波焊 接頭及壓緊裝置焊接管板式太陽能集熱器；中國專利ZL99235388.2公開了滾動超 聲波焊接；中國專利98106400.0公開超聲波銅鉑焊接，以上三個專利基本都重在 解決一種特定的產品焊接，如力學性能較好的金屬的焊接，因此超聲波滾動焊接 都在焊接頭上加有較大的壓力，同時施加頻率較大的超聲波焊接，以適應于厚度 較大的金屬的焊接。而在非晶硅太陽能電池電極焊接工藝中，不能直接使用超聲 波銅鉑焊接和超聲波金屬滾動連續(xù)焊接方式。因非晶硅太陽能電池的電極金屬涂 層較薄，用超聲波焊接的電極線一般采用金屬鋁涂錫，簡稱涂錫帶，帶厚度為2-3 毫米，寬度為0.3毫米。因此，非晶硅太陽能電池電極悍接時需要特殊的焊接壓 力和超聲波頻率，否則會損壞太陽能電池，影響電池外觀及電性能。目前，非晶 硅太陽能電池的極焊接， 一般采用單點超聲波焊接，缺點是焊接效率比較低。尤 其采用手動方式進給工件，焊接質.量不能保證，無法實現大批量、規(guī)?；a的 要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是改變現有非晶硅太陽能電池單點超聲波焊接技 術，將手動或半自動進給工件，焊接效率低，焊接質量差的問題。
本發(fā)明旨在提供一種可以連續(xù)自動焊接非晶硅太陽能電池電極的機械設備。目
的在于對現有的超聲波金屬點焊機、工作臺及PLC控制器所控制的焊接設備進 行改進，增加機械動作壓線和張緊裝置，取代手動壓線和布線。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種運用機械式輸送工作臺，自動輸送太陽能 電池，進給精度高，電極引線焊接平整,一種實現方法。
為實現本發(fā)明任務的技術解決方案，是對已有技術包括超聲波金屬點焊機、 工作臺及PLC數控系統(tǒng)進一步改進,技術特征工作臺分為進給、焊接、出料三個 工作區(qū)，超聲波金屬點焊機安裝在中間區(qū)域，太陽能電池的傳送裝置及電極線放 線壓緊裝置和自動切線裝置分別安裝在超聲波金屬點焊機兩側的區(qū)域內。電極 線放線壓緊裝置，由PLC數控系統(tǒng)控制超聲波金屬點焊機，通過電極線(或稱 涂錫帶)放線壓緊裝置，定位滾輪裝置，以及自動寬度調整裝置，將電極線焊接 在相應的太陽能電池的電極上。
超聲波金屬點焊機的焊接頭位于壓線輪及自動寬度調整裝置的平整輪之 間。進料區(qū)的太陽能電池與定位滾輪裝置上的定位滾輪的相應側面相切。滾輪 裝置上定位滾輪的邊緣截面為"U"型槽結構。電極線壓緊裝置，將電極線張緊 壓布在太陽能電池的電極面上焊接。在工作臺的三個區(qū)均安裝有可調正的工作 支架。工作支架在進給區(qū)和出料區(qū)承托傳送支架，定位滾輪安裝在左右對稱的 傳送支架上。
太陽能電池是非晶硅太陽能電池，焊接非晶硅太陽能電池的電極焊壓力為 2 3MPa;點焊功率為U0 330W。電極線放線壓緊裝置還包括一平整輪與彈性 體連接。超聲波電極焊接方法，工作臺分為進料、焊接、出料三個工作區(qū)，其焊 接步驟如下
a、調節(jié)進給區(qū)的工作支架,使左右對稱地排列在傳動支架之上的定位滾輪之
間的最短間距與非晶硅太陽能電池的寬度相匹配；
b、 太陽能電池的傳送裝置將非晶硅太陽能電池送入焊接區(qū)域；
c、 在焊接區(qū)，放線壓線裝置將電極線壓布至非晶硅太陽能電池電池電極上；
d、 PLC控制，定點焊接非晶硅太陽能電池電極；
e、 焊有電極線的非晶硅太陽能電池，在PLC控制下退出焊接區(qū)域；
f、 在PLC控制下，進入出料區(qū)，切線裝置開始工作，切斷電極線；
g、 直至完成一塊電池板的電極焊接，出料。
PLC控制下是由步進電機帶動絲桿，推進固定在定位夾具上的非晶硅太陽 以進給速度進入焊接區(qū)域。
PLC控制進電機工作，帶動絲桿推進工作臺，直至完成焊所需點數，焊接 完成， 一個焊接周期后，工作臺回位，進入下次焊接準備狀態(tài)。
焊接的第一步，在PLC控制下，超聲波振動停止，焊機頭將電極線壓至太 陽能電池電極上，點焊壓力為2 3MPa;將電極線和非晶硅太陽能電池上的金屬 進行摩擦，使兩者金屬相互熔接在一起，完成點焊過程，其中，高頻微振動的 最佳時長為0.14-0.16秒；點焊頻率為20~40Hz;點焊功率為U0 330W。
本發(fā)明貢獻在于對現有的超聲波金屬點焊機，改進其部分結構，增加機械動 作壓線和張緊裝置，以提高焊接效率，取代手動壓線和布線，使電極引線焊接 平整。此外，還可以調整自動工作臺及PLC控制器數控系統(tǒng)。
PLC控制器可根據程序，下達對步進電機轉動停止的命令；帶動側向傳動定 位輪轉動，通過兩邊相對稱的側向傳動定位輪的轉動，可帶動太陽能電池沿水 平方向做直線運動，拖滾可承托非晶硅太陽能電池的重量，使太陽能電池做水 平方向運動。將太陽能電池輸送到電極線放線壓緊裝置，可自動將所需焊接的
電極引線，壓布在太陽能電池待焊接的電極面上，并將電極線引線后端張緊， 滿足超聲波焊接的壓線要求。
本發(fā)明所產生的積極效果顯著,表現為是:可連續(xù)自動焊接，且焊接方向控制 精度較高，適合焊接太陽能電池，尤其是以玻璃或柔性材料為基底的薄膜太陽 能電池電極的焊接，使電極引線焊接平整，外觀好,效率高，可操控性強，保證焊接 點間距一致，消除了虛焊。
本發(fā)明的自動寬度調整裝置可以采用滑軌傳動或絲桿傳動來調整定位滾輪 之間的間距。
專用的電極線放線壓緊裝置，針對超聲波金屬點焊接方式，自動放線壓線， 同時在焊接過程中張緊裝置克服了超聲波金屬焊接時，焊接線由于金屬延展產 生的焊接缺陷。同時改善了大批量超聲波焊接時候，操作人員勞動強度大的不 利因素。在焊接完一塊太陽能電池后，PLC給自動切線裝置一個信號指令，自 動切線裝置可以自動將電極線切斷。
本發(fā)明電極線放線壓緊裝置包括電極線放線裝置及電極線壓緊裝置，電極 線放線裝置包括放線輪、導向輪、抗延展張緊輪；電極線壓緊裝置包括壓線輪、 伸縮裝置及平整輪，在電極線放線裝置及電極線壓緊裝置之間聯接有電極線， 所述電極線與電極線放線裝置之抗延展張緊輪相切；所述電極線與電極線壓緊 裝置之壓線輪相切。
太陽能電池傳送裝置包括可控電機、定位滾輪、托滾、傳動支架，太陽能 電池位于托滾之上，定位滾輪與可控電機聯接，定位滾輪與太陽能電池的相應 側面相切，定位滾輪依次對稱地排列在傳動支架之上，定位滾輪及托滾均可沿 各自軸向轉動。
切線裝置包括軟質襯底、刀具及伸縮裝置，刀具與伸縮裝置聯接，刀具隨 伸縮裝置在豎直方向上移動，電極線位于軟質襯底與刀具之間。在放線輪上纏 繞有電極線，放線輪與導向輪之間聯接有電極線，電極線分別與放線輪、導向
輪相切，在導向輪與抗延展張緊輪之間聯接有電極線，電極線與導向輪相切； 電極線與抗延展張緊輪相切，在抗延展張緊輪與壓線輪之間聯接有電極線，與 抗延展張緊輪相切；電極線與壓線輪相切，伸縮裝置包括滑桿及滑槽，滑桿局 部位于滑槽內，壓線輪與伸縮裝置的滑桿聯接，焊接頭位于壓線輪及平整輪之 間，所述放線輪、電極線、導向輪、抗延展張緊輪、壓線輪、伸縮裝置、焊接 頭及平整輪位于同一平面內。
定位滾輪的邊緣截面為"U"型槽結構，所述太陽能電池兩端的太陽能電池 電極恰好位于相應"U"型槽內。
電機為伺服電機或步進電機。超聲波焊接頭的焊接方向為上下往復運動， 太陽能電池電極在工作臺上的運動方向為間歇式直線運動。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
圖2是圖1中虛線F內的結構放大示意圖。
圖3是圖1中電極線放線壓緊裝置示意圖。
圖4是圖1中13的示意圖。
圖5是本發(fā)明的輸送工作臺1的側視圖。
圖6是本發(fā)明的定位滾輪與電池電極10-9及電極線10-2的配合關系圖。 圖7是圖1中11的焊接點布置位置示意圖。 圖8是本發(fā)明寬度調整裝置中伸縮結構示意圖。
圖9是本發(fā)明絲杠傳動的整體結構主視圖。
圖10是本發(fā)明圖9的視圖。
圖11是本發(fā)明圖9的右視圖。
圖12是圖2中帶彈性體的平整輪10-8的示意圖。
見圖中1工作臺1、歩進電機2、定位滾輪3、托滾4、傳動支架5、太陽能 電池6、導軌滑塊7、導軌8、支架9、電極線放線壓緊裝置IO、放線輪10-1、 電極線10-2、導向輪10-3、抗延展張緊輪10-4、壓線輪10-5、汽缸10-6、伸縮 桿10-6-1、腔體10-6-2、焊接頭10-7、平整輪10-8、壓縮彈簧10-8-1、太陽能電 池電極10-9、超聲波金屬點焊機11、 PLC數控系統(tǒng)12、切線裝置13、軟質襯底 101、刀具102、汽缸103、絲杠104、步進電機105、定位夾具106、連桿107、 前平板支架108、后平板支架109。
依照附圖詳細說明的本發(fā)明內容。
電極線一般采用金屬鋁涂錫帶，帶厚度為2-3毫米，寬度為0.3毫米。 如圖1， PLC數控系統(tǒng)12位于工作臺1的右端。工作臺上有導軌8，導軌 滑塊7與導軌8形成滑軌傳動，傳動支架5位于支架9之上，支架9與導軌滑 塊7聯接。移動導軌滑塊7，可帶動支架9，將位于支架上的側向傳動定位滾輪 3間的間距。PLC數控系統(tǒng)12控制步進電機2，由于步進電機2與定位滾輪3 為緊固聯接，因此定位滾輪3隨步進電機2同步轉動。沿兩側對稱排列的定位 滾輪3 —齊轉動，與定位滾輪3之相應側邊相切的非晶硅太陽能電池6受到此 切向力的作用而進給，導軌8內工作的導軌滑塊7組成的是滑軌傳動機構，亦 可采用絲杠傳動機構調整間距。
圖2中，在放線壓緊裝置10與切線裝置3之間有超聲波焊接機11。放線壓
緊裝置10中的放線輪10-1之上纏繞有電極線10-2。放線輪10-1軸穿過連桿107 相應鉸孔，在放線輪10-1的下方的前平板支架108上，亦采用鉸支軸聯接方式 安裝導向輪10-3及抗延展張緊輪10-4。壓線輪10-5與汽缸10-6的伸縮桿10-6-1 聯接。在壓線輪10-5與平整輪10-8之間，安裝有相應的超聲波焊接頭10-7。切 線裝置13安裝于后平板支架109上。切線裝置13包括軟質襯底101、刀具102 及汽缸103，刀具102與汽缸103之伸縮桿聯接。電極線10-2位于軟質襯底101 與刀具102之間。汽缸103及軟質襯底101均安裝在后平板支架109上。
圖3，放線輪10-1上纏繞有電極線10-2。位于放線輪10-1下方的安裝有導向 輪10-3。電極線10-2經過導向輪10-3后被導向平整。導向輪10-3下方安裝有 抗延展張緊輪10-4，電極線10-2經抗延展張緊輪10-4張緊后，傳遞至位于張緊 輪10-4下方之壓線輪10-5。此時，電極線10-2位于太陽能電池6與壓線輪10-5 之間。壓線輪10-5與汽缸10-6的伸縮桿10-6-1聯接。在壓線輪10-5與平整輪 10-8之間，安裝有相應的超聲波焊接頭10-7。受PLC控制，焊接頭10-7隨超聲 波焊接機11伸縮裝置聯動，壓緊太陽能電池上的電極線，然后進行超聲波焊接，
對于非晶硅太陽能電池，其焊接參數如下焊接壓力2.3 MPa;焊接功率
U0 330W。平整輪10-8與太陽能電池6表面相切，焊接工作完成后位于太陽能 電池電極之上的電極線通過平整輪10-8進行焊接平整，以消除焊接產生殘余應 力。以上所述之放線輪10-1、電極線10-2、導向輪10-3、抗延展張緊輪10-4、 壓線輪10-5、伸縮裝置10-6、焊接頭10-7及平整輪10-8位于同一豎直平面內。 圖4，電極線放線壓緊之后是切線工序。切線裝置13包括軟質襯底101、 刀具102及汽缸103，刀具102與汽缸103之伸縮桿聯接。汽缸103之移動指令 由PLC發(fā)出，刀具102隨汽缸103之伸縮桿在豎直方向上移動。電極線10-2位
于軟質襯底101與刀具102之間，刀具102下移時至與軟質襯底101接觸，電 極線被切斷。軟質襯底101可采用橡膠等非剛性材料制作。
如圖5所示，非晶硅太陽能電池電極10-9位于托滾4之上。兩端的側向傳 動過程如下沿兩側對稱排列的定位滾輪3 —齊轉動，與定位滾輪3之相應側 邊相切的帶動非晶硅太陽能電池電極10-9受到此切向力的作用而進給，進入壓 線和焊接區(qū)域后焊接頭10-7對電極線10-2和非晶硅太陽能電池電極10-9進行 焊接。
如圖6所示，定位滾輪3的邊緣截面為"U"型槽結構，非晶硅太陽能電池 6的非晶硅太陽能電池電極10-9恰好位于相應"U"型槽內，并且非晶硅太陽能 電池電極10-9與定位滾輪3的相應截面相切。
圖7，超聲波悍接頭10-7，在進行焊接過程中，A方向是超聲波焊接頻率的 震動方向，即左右往復運動，也是產生焊接延展的主要方向；B是超聲波焊接頭 10-7的焊接方向，上下往復運動，搭配非晶硅太陽能電池電極10-9，在工作臺 上的運動方向C的間歇式直線運動，實現本發(fā)明的焊接工作。
圖8，汽缸10-6或汽缸103包括伸縮桿10-6-1及可容納伸縮桿10-6-1的腔 體10-6-2，在伸縮桿10-6-1的末端固定有刀具102或壓線輪10-5。壓線輪10-5 與伸縮桿10-6-1聯接，壓線輪10-5隨伸縮桿10-6-1作上下移動。汽缸10-6、 103 均可采用SMC公司的可控汽缸，可控汽缸采用程序控制，其控制伸縮進給量的 精度較高。
見圖9、圖10及圖11所示，其絲杠104與步進電機105聯接，太陽能電池 板緊固在夾具107之上，夾具107與絲杠聯接，這種傳送裝置采用絲杠傳動的 方式，可精確地將步進電機105傳遞給絲杠104的轉動轉換為夾具106的直線
進給量，從而對固定在夾具107上的非晶硅太陽能電池6進行精確進給控制。 由于采用絲杠傳動，定位滾輪3及系列步進電機均已取消，換言之，在本發(fā)明 的傳送裝置中，在其他裝置不作改變的情況下，用絲杠傳動代替了滾輪傳動， 太陽能電池進給直接由絲杠傳動來控制。此外，非晶硅太陽能電池6、相應夾具 107、絲杠104及步進電機105均安裝在工作臺109上。超聲波焊接機11對稱 安裝在工作臺109兩側。
如圖12所示，其歸納了本發(fā)明的總體結構及工藝簡圖。對于采用滑軌傳動 的自動超聲波點焊機， 實施例
例1、見本實用新型的實施例1如圖1所示，電極線采用金屬鋁涂錫帶，帶 厚度為2毫米，寬度為O. 3毫米。太陽能電池6是非晶硅太陽能電池以玻璃為 基底，PLC系統(tǒng)控制下，進給區(qū)通過傳送裝置將非晶硅太陽能電池送至超聲波 焊接區(qū)，電極線放線壓緊裝置自動將厚度為2毫米，寬度為0. 3毫米的涂錫帶 拉伸、壓緊、平整涂錫帶，金屬電焊機焊頭，焊接壓力2MPa，焊接功率110W。 電極焊接完成傳送裝置電池送入自動切線裝置13切斷涂錫帶，后出料。悍接效 率高，焊點平滑外觀好，與自動生產線配合，可以連續(xù)進料、焊接、出料。
工作臺1上的導軌8內工作的導軌滑塊7和可調整支架9，將位于支架上9 的側向傳動定位滾輪3及托滾4，以及側向傳動定位滾輪3間的間距調，整到適 合加工的寬度。將待加工的非晶硅太陽能電池6，放置于工作臺左端支架間，通 過PLC控制器12控制步進電機2轉動，可帶動側向傳動定位滾輪3轉動，兩 個相對的側向傳動定位滾輪3做相反轉動，給太陽能電池6以反作用力，電池6 由左向右水平移動，將電池6帶入壓線和焊接區(qū)域。要調整兩位置相對的側向傳動定位滾輪3間的間距，該導軌8和導軌滑塊7組成的滑軌傳動機構亦可采 用絲桿傳動機構來調整間距的。
例2、本實施例整體結構同例1,見圖1 圖8，在工作臺1上，自左至右 依次安裝太陽能電池傳送裝置、電極線放線壓緊裝置10、超聲波金屬點焊機11、 切線裝置13及PLC數控系統(tǒng)12。其主要工藝步驟如下第一步，將太陽能電 池布置在工作臺1上；第二步，傳送裝置帶動太陽能電池，實現直線進給；第 三步，電極線放線壓緊裝置10將電極線放出；壓緊并焊接在太陽能電池上；第 四步，切線裝置13切斷電極線。
在傳送裝置中，以對稱布置的安裝方法，步進電機2的轉軸穿過定位滾輪3 的中心孔，二者之軸與孔之間以過盈配合方式聯接；步進電機2安裝在傳動支 架5之下側，二者之間采用螺紋聯接。定位滾輪3位于傳動支架5之上，對稱 排列。傳動支架5之內側面安裝有一排滾軸，所述滾軸穿過托滾4之中心孔， 所述滾軸以過盈配合的方式安裝兩個滾動軸承，二滾動軸承恰好以過渡配合的 方式鑲嵌在托滾4之中心孔內。
傳送裝置為分段式的，步進電機2的轉軸穿過定位滾輪3的中心孔，二者 之軸與孔之間以過盈配合方式聯接；步進電機2安裝在傳動支架5之下側，二 者之間采用螺紋聯接。定位滾輪3位于傳動支架5之上，對稱排列。傳動支架5 之內側面安裝有一排滾軸。
在放線壓緊裝置10中，放線輪10-1之上纏繞有電極線10-2。放線輪10-1 之中心有一軸穿過，穿過連桿107之相應鉸孔，這是現有技術中常用的鉸支軸 聯接安裝方式。在放線輪10-1的下方的前平板支架108上，亦采用所述鉸支軸 聯接方式安裝有導向輪10-3及抗延展張緊輪10-4。壓線輪10-5與汽缸10-6的
伸縮桿10-6-1聯接。在壓線輪10-5與平整輪10-8之間，安裝有相應的超聲波焊 接頭10-7。工藝步驟如下第一步，將太陽能電池布置在工作臺l上；第二步， 傳送裝置帶動太陽能電池，實現直線進給；第三步，電極線放線壓緊裝置10將 電極線放出；壓緊并焊接在太陽能電池上；第四步，切線裝置13切斷電極線。
在放線壓緊裝置10的安裝區(qū)域，相應之傳動支架5在所述區(qū)域內斷開。換 言之，傳送裝置之結構為分段式的，相鄰傳送裝置之間依次安裝有放線壓緊裝 置10、超聲波金屬點焊機11及切線裝置13。在放線壓緊裝置10中，放線輪10-1 之上纏繞有電極線10-2。所述放線輪10-1之中心有一軸穿過，所述軸與放線輪 10-1之間為過盈配合的關系，所述軸之另一端恰好穿過連桿107之相應鉸孔， 這是現有技術中常用的鉸支軸聯接安裝方式。在放線輪10-1的下方的前平板支 架108上，亦采用所述鉸支軸聯接方式安裝有導向輪10-3及抗延展張緊輪10-4。 壓線輪10-5與汽缸10-6的伸縮桿10-6-1聯接。在壓線輪10-5與平整輪10-8之 間，安裝有相應的超聲波焊接頭10-7。沿太陽能電池的進給方向，放線壓緊裝 置IO之后依次為切線裝置13、傳送裝置對稱地排列在工作臺1兩側。
例3、本發(fā)明的工藝流程如下
1) 調節(jié)支架9，使沿兩邊依次對稱排列的定位滾輪3之間的間距與非晶硅 太陽能電池的寬度相匹配；
2) 、 PLC控制步進電機2工作，帶動定位滾輪3轉動，帶動非晶硅太陽能 電池6進入焊接區(qū)；
3) 、放線壓線裝置將電極線壓布在非晶硅太陽能電池上步驟一，步進電 機2減速，非晶硅太陽能電池6繼續(xù)進給；
步驟二，汽缸在PLC控制下，伸出伸縮桿10-6-1，與伸縮桿10-6-1聯接的
壓線輪10-5將電極線10-2壓布至非晶硅太陽能電池6上；
步驟三，電極線10-2受壓線輪10-5之摩擦力的作用，放線裝置開始工作，
電極放線輪10-1在電極線10-2拉力作用下轉動，將電極線10-2放出； 步驟四，導線輪將放出電極線引導至正確的焊接位置； 步驟五，張緊輪10-4克服因焊接產生的焊接延展，將電極線10-2繃緊； 步驟六，焊接完成后，平整輪10-8將焊接電極線平整，平整輪10-8為軟質
滾輪，可采用彈性較好的橡膠制作，以保護非晶硅太陽能電池6。
5) 、 PLC控制步進電機2停止轉動，非晶硅太陽能電池6靜止后，進行超 聲波點焊接，包括
第一步，在PLC控制下壓下焊接頭10-7，接近陽能電池電極，進行超聲波 焊接，約0 1秒的時間段內，不產生超聲波振動；
第二步，超聲波點焊機焊接頭10-7將電極線10-2壓至非晶硅太陽能電池電 極上，焊接壓力2.3MPa;焊接頭10-7將電極線和非晶硅太陽能電池上的金屬 進行摩擦，使兩者金屬相互熔接在一起，焊接功率為220W。
6) 、焊接完畢PLC控制步進電機2工作，帶動定位滾輪3轉動，焊有電極 線的非晶硅太陽能電池退出焊接區(qū)域；
7) 、在PLC控制下，向汽缸103發(fā)送指令，刀具102將電極線切斷；
8) 、在前一塊非晶硅太陽能電池板焊接好之后，隨后的一塊電池板的焊接 工作已經開始，其進入焊接區(qū)域后，開始重復步驟4，直至一個焊接周期完成。
例4、采用絲杠傳動，本發(fā)明的工藝流程如下
1、 調整定位夾具107，對非晶硅太陽能電池6進行定位；
2、 PLC控制步進電機105工作，帶動絲杠104推進已固定在定位夾具107
之上的非晶硅太陽能電池6進入焊接區(qū)域，非晶硅太陽能電池6進給速度為； 3)、進入焊接區(qū)域后，放線壓線裝置將電極線壓布至非晶硅太陽能電池；
工藝步驟
第一步，步進電機105減速，非晶硅太陽能電池6繼續(xù)進給；
第二步，汽缸在PLC控制下，伸出伸縮桿10-6-1，與伸縮桿10-6-1聯接的 壓線輪10-5將電極線10-2壓布至非晶硅太陽能電池6上；
第三步，電極線10-2受壓線輪10-5摩擦力的作用，電極放線輪10-1在電 極線10-2拉力作用下轉動，將電極線10-2放出；
第四步，導線輪將放出電極線引導至正確的焊接位置；
第五步，張緊輪用于克服因焊接產生的焊接延展；
第六步，焊接完成后，平整輪將焊接電極線平整。平整輪10-8為軟質滾輪， 可采用彈性較好的橡膠制作，以保護非晶硅太陽能電池6。
5、 PLC控制步進電機105停止轉動，非晶硅太陽能電池6靜止后，進行超
聲波點焊接，包括
第一步，超聲波點焊機在PLC控制下壓下焊接頭10-7， PLC控制焊接頭10-7 接近陽能電池電極，焊接頭移動時間控制為0~1秒，準備進行超聲波焊接，在 0 1秒的時間段內，不產生超聲波振動，對于非晶硅非晶硅太陽能電池，這段延 時的最佳時長為0.1秒；
第二步，超聲波點焊機焊接頭10-7將電極線10-2壓至非晶硅太陽能電池電 極上，悍接壓力為2.3 MPa ;焊接頭10-7作0.4秒的高頻微振動金屬相互熔接 在一起，完成焊接過程。6、焊接完畢PLC控制步進電機工作，帶動絲杠推進工 作臺進入下一焊接區(qū)域，進行下一點焊接；重復該過程，直至完成焊接所需點
數，完成焊接工作；
7、 退出焊接區(qū)域，在PLC控制下，工作臺運動一定的距離，留下焊接電極 所需長度時，PLC向汽缸103發(fā)送指令，切線裝置13開始工作，切割用刀具102 將電極線切斷，完成焊接工作。
8、 完成一個焊接周期后，工作臺回位，進入下次焊接準備狀態(tài)。
例5、如圖11所示，為保護非晶硅太陽能電池，平整輪10-8用一壓縮彈簧10-8-1， 向下的彈力，以保證平整輪10-8與非晶硅太陽能電池的彈性接觸。平整輪10-8 外包有環(huán)形層10-8-聚四氟乙烯或者橡膠等非剛性材料制造。
權利要求
1、一種太陽能電池電極的超聲波焊接設備，包括超聲波金屬點焊機、工作臺及PLC數控系統(tǒng)，其特征在于該工作臺分為進給、焊接、出料三個工作區(qū)，超聲波金屬點焊機安裝在中間區(qū)域，太陽能電池的傳送裝置及電極線放線壓緊裝置和自動切線裝置分別安裝在超聲波金屬點焊機兩側的區(qū)域內。
9、 如權利要求l所述的太陽能電池電極的超聲波焊接設備，其特征在于所述超聲波焊接設備，非晶硅太陽能電池的電極焊壓力為2 3MPa;高頻微振動的 最佳時長為0.14~0.16秒；點焊頻率為20 40Hz;點焊功率為110-330W。
10、 如權利要求1所述的太陽能電池電極的超聲波焊接設備電極線放線壓 緊裝置其特征在于所述的其特征在于所述電極線放線壓緊裝置還包括一平整輪 與彈性體連接；所述平整輪外包有環(huán)形層。
11、 如權利要求1所述的太陽能電池電極的超聲波焊接設備的電極焊接方 法，其特征在于所述包括超聲波金屬點焊機、工作臺及PLC數控系統(tǒng)，其特征 在于該工作臺分為進料、焊接、出料三個工作區(qū),其焊接步驟如下a、 調節(jié)進給區(qū)的工作支架，使左右對稱地排列在傳動支架之上的定位滾輪(3) 之間的最短間距與非晶硅太陽能電池的寬度相匹配；b、 太陽能電池的傳送裝置將非晶硅太陽能電池送入焊接區(qū)域；C、在焊接區(qū)，放線壓線裝置將電極線壓布至非晶硅太陽能電池電池電極上；d、 PLC控制，定點焊接非晶硅太陽能電池電極；e、 焊有電極線的非晶硅太陽能電池，在PLC控制下退出焊接區(qū)域；f、 在PLC控制下，進入出料區(qū)，切線裝置開始工作，切斷電極線；g、 直至完成一塊電池板的電極焊接，出料。
12、 如權利要求11所述的太陽能電池電極的超聲波焊接設備的電極焊接方法，其特征在于所述進給區(qū)的工作支架是調整定位夾具，對非晶硅太陽能電池 進行定位。
13、 如權利要求11所述的太陽能電池電極的超聲波焊接設備的電極焊接方 法，其特征在于所述的PLC控制是由步進電機帶動絲桿，推進固定在定位夾具上的非晶硅太陽以進給速度進入焊接區(qū)域。14、 如權利要求11所述的太陽能電池電極的超聲波焊接設備的電極焊接方 法，其特征在于所述的PLC控制進電機工作，帶動絲桿推進工作臺，直至完成 焊所需點數，焊接完成， 一個焊接周期后，工作臺回位，進入下次焊接準備狀 態(tài)。15、 如權利要求IO所述的太陽能電池電極的超聲波焊接設備的電極焯接方 法，其特征在于所述的焊接的第一步，在PLC控制下，超聲波振動停止，焊機 頭將電極線(10-2)壓至太陽能電池電極上，點焊壓力為2 3MPa;之后，點焊頭 (10-7)作0.1-0.4秒的高頻微振動，將電極線和非晶硅太陽能電池上的金屬進行 摩擦，使兩者金屬相互熔接在一起，完成點焊過程，其中，高頻微振動的最佳 時長為0.14~0.16秒；點焊頻率為20 40Hz;點焊功率為110 330W。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于非晶硅太陽能電池電極焊接的自動超聲波焊接設備。目的在于對現有的超聲波金屬點焊機改進，增加機械動作壓線和張緊裝置，和取代手動壓線和布線的方法。技術特征工作臺分為進給、焊接、出料三個工作區(qū)，電極線放線壓緊裝置10的放線輪10-1之上纏繞有電極線10-2。在放線輪10-1的下方的前平板支架108上，安裝導向輪10-3及抗延展張緊輪10-4，壓線輪10-5與平整輪10-8之間，安裝有相應的超聲波焊接頭10-7。本發(fā)明適合以玻璃或柔性材料為基底的薄膜太陽能電池電極自動焊接，精度高、外觀好，焊點間距一致，提高了焊接效率高，消除了虛焊。
文檔編號B23K20/24GK101110458SQ200710075880
公開日2008年1月23日 申請日期2007年7月12日 優(yōu)先權日2007年7月12日
發(fā)明者濱 張, 毅 李 申請人:毅 李