CN106449499A - Cigs柔性电池片拼接装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CIGS柔性电池片拼接装置及其工作方法，包括输送带、直角定位尺、主体框架和步进电机，所述输送带设置在主体框架上，步进电机带动输送带间歇运动，所述直角定位尺架设在输送带带面和升降机构上，直角定位尺的两端连接主体框架。所述输送带包括输送带带面，输送带带面的边缘间隔设置有凸起结构。本发明提供的CIGS柔性电池片拼接机，可以替代目前CIGS电池片手工拼接；采用电机作为动力，速度可控，机器替代手工，降低人员劳动强度。
Description
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，涉及一种定位工装，具体涉及一种CIGS柔性电池片拼接装置及其工作方法。
背景技术
太阳能发电是通过太阳能电池片将太阳光光能转化成电能的一个能量转化的过程，目前太阳能电池片主要分为晶硅和非晶硅两类。其中非晶硅中的CIGS柔性太阳能电池片(以下简称：CIGS柔性电池片)以其重量轻、厚度薄、可弯曲、易携带，且光吸收能力强，发电稳定性好、转化效率高、成本低等诸多优势，被国际上称为下一代的廉价太阳能电池片，已成为太阳能行业现在研发及使用的热点；同晶硅组件的电池片单/串焊一样，CIGS柔性组件生产时也是需要将若干个CIGS柔性电池片拼接、排版制作成电池模块，然后层压组装成CIGS柔性组件。目前其拼接工作由手工完成，人员劳动强度大、生产效率低、手动操作片间距难以控制、产品一致性差、拼接质量难以保证，又因其CIGS电池片的外形及结构不同于晶硅电池片，故难以复制晶硅行业的全自动串焊机进行大规模生产，CIGS电池片的拼接问题已成为CIGS柔性组件批量生产中的一个瓶颈工序，亟待解决。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种CIGS柔性电池片拼接装置及其工作方法，通过将直角定位机构、软磁定位机构和自动输送机构相结合，解决了目前拼接速度慢、质量差的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种CIGS柔性电池片拼接装置，包括输送带、直角定位尺、主体框架和步进电机，所述输送带设置在主体框架上，步进电机带动输送带间歇运动，所述直角定位尺架设在输送带带面和升降机构上，直角定位尺的两端连接主体框架。所述输送带包括输送带带面，输送带带面的边缘间隔设置有凸起结构。
作为本发明技术方案的优选实施方式，所述升降机构包括底板、限位板、限位板导轨、底板导轨、挡块、齿轮、第一齿条、第二齿条、第一导杆和第二导杆，底板的上表面平行设置有两块限位板，限位板为带有一个斜面的板状结构，限位板导轨设置在底板上，限位板导轨的方向垂直于限位板板面，限位板可沿着限位板导轨往复运动，底板导轨垂直于限位板导轨方向，底板可沿着底板导轨往复运动，挡块设置在底板导轨末端，挡块和底板之间连接有弹簧，底板上表面中心设有齿轮，两块限位板分别通过第一齿条和第二齿条与齿轮啮合，第一齿条、第二齿条的背面均设有挂环，第一导杆和第二导杆分别穿过挂环与对立面的限位板连接，第一齿条和第二齿条的末端均通过弹簧连接至对立面的限位板，所述限位板的相对内侧设有与输送带带面边缘凸起结构卡合的凹槽，所述直角定位尺架设在限位板的斜面上。
作为本发明技术方案的优选实施方式，所述升降机构包括底板、限位板、限位板导轨、底板导轨、挡块、齿轮、第一齿条、第二齿条、第一导杆和第二导杆，底板的上表面平行设置有两块限位板，所述限位板板体内设置有倾斜向上的导轨，限位板导轨设置在底板上，限位板导轨的方向垂直于限位板板面，限位板可沿着限位板导轨往复运动，底板导轨垂直于限位板导轨方向，底板可沿着底板导轨往复运动，挡块设置在底板导轨末端，挡块和底板之间连接有弹簧，底板上表面中心设有齿轮，两块限位板分别通过第一齿条和第二齿条与齿轮啮合，第一齿条、第二齿条的背面均设有挂环，第一导杆和第二导杆分别穿过挂环与对立面的限位板连接，第一齿条和第二齿条的末端均通过弹簧连接至对立面的限位板，所述限位板的相对内侧设有与输送带带面边缘凸起结构卡合的凹槽，所述直角定位尺穿过所述倾斜向上的导轨，连接主体支架。
作为本发明技术方案的优选实施方式，所述直角定位尺对应的输送带带面的下方设置有吸附电池片的软磁定位装置，所述软磁定位装置包括软磁铁和固定软磁铁的平台。
一种CIGS柔性电池片拼接装置的工作方法，包括如下步骤：
步骤一：初始位置时，输送带带面边缘的凸起结构卡合在升降机构的限位板内侧凹槽中，直角定位尺位于限位板的斜面底部或者限位板板体内的倾斜向上的导轨的底部；
步骤二：完成两块电池片拼装后，步进电机转动，输送带面向前运动，由于输送带带面的边缘卡合在限位板内，输送带面运动，带动限位板运动，直角定位尺的两端连接在主体支架上，限位板向前运动，直角定位尺沿限位板斜面或者板体内部的导轨向上运动，脱离输送带带面；
步骤三：输送带面运动停止后，手动使限位板向外侧运动，限位板的凹槽与输送带带面的凸起结构脱离，在底板导轨、挡块、挡块与底板弹簧的作用下，底板回到初始位置，在第一齿条、第二齿条与对立限位板连接的弹簧的作用下，限位板回到初始位置，重新卡合在输送带带面边缘的凸起内，完成一个工作循环。
本发明有益效果是:本发明提供的CIGS柔性电池片拼接机，可以替代目前CIGS电池片手工拼接；采用电机作为动力，速度可控，机器替代手工，降低人员劳动强度；间距精确可控，采用运动控制系统控制步进电机定距运行，每次前进距离固定；按电池串的大小可以做成面积较大的输送带，实现电池串纵向及横向的拼接。
附图说明
下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1是本发明的具体实施方式的拼接装置的正视图。
图2是本发明的具体实施方式的拼接装置的俯视图。
图3是本发明的具体实施方式的拼接装置的使用状态图。
图4是本发明的具体实施方式的直角定位装置的升降结构俯视图。
图5是本发明的具体实施方式的直角定位装置的升降结构图。
其中，1直角定位支架、2直角定位尺、3操作屏、4启动按钮、5紧急按钮、6输送带，7电机、8主动轮、9主体框架、10支脚、11调节螺丝、12从动轮、13软磁铁、14电池片、15底板、16限位板、17齿轮、18第一齿条、19第一导杆、20第二齿条、21第二导杆、22底板导轨、23挡块、24限位板导轨、25直角定位支架导轨。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
本发明的主要思路是：利用电机7带动输送带6转动，实现柔性电池片14的自动上料，在输送带6的带面上方固定设置有直角定位装置，直角定位装置保证两块柔性电池片14拼接间距，在直角定位装置对应的输送带6带面下方设置有用于吸附电池片14的软磁定位装置，配合直角定位装置进行直角定位，避免电池片14在拼接过程中位置移动，完成拼接后，输送带6向前运动的同时将柔性电池片14带离拼接的位置，为下一片柔性电池片14的拼接提供位置。
如图1-2所示，为本发明提供的电池片14快速拼接机构的结构示意图，包括电气控制装置、传送装置和定位装置，传送装置包括电机7、主动轮8、从动轮12和输送带6，电机7输出轴连接至主动轮8，主动轮8带动从动轮12工作。主动轮8和从动轮12均设置于主体框架9上，具体的，从动轮12转轴可通过调节螺丝11调节转轴位置，控制带面的松紧度。
传送装置的周缘设有主体框架9，定位装置设置在主体框架9上，定位装置包括直接定位装置和软磁铁13定位装置，如图2所示，直角定位装置为“7”字型直角定位尺2，直角定位尺2固定连接直角定位支架1，直角定位尺2位于输送带6面的上方。主体框架9的下方设有与地面接触的支脚10。直角定位尺2为两个直角边都带有刻度的直尺直角定位尺2为两个直角边都带有刻度的直尺，保证每一片电池片14在该位置的状态是一致的，在输送带6上的位置固定，步进电机7带动输送带6向前运行固定的距离，实现两片电池片14之间的间距控制。
直角定位装置通过直角定位支架1设置在直角定位装置的升降机构上，输送带6面不运动时，直角定位装置贴近输送带6面，辅助完成电池片14拼接，一道电池片14的拼接工序结束，输送带6向前运动，并触发升降机构，使直角定位装置升起，脱离带面，未拼接的电池片14从直角定位装置的下方穿过，输送带6面停止运动后，手动使直角定位装置压紧到输送带6带面上方。升降机构使直角定位装置不会影响电池片14的自动上料，如果手动拿起电池片14跨过直角定位装置，柔性电池片14较薄，不方便拾起。
如图4-5所示，升降机构包括底板15和设置在底板15上方的平行设置的两个限位板16，限位板16实现直角定位装置的抬升，可通过限位板16的斜面，或者直角定位支架导轨25，直角定位支架导轨25为在限位板16板体内设置的倾斜向上的导轨，直角定位支架1的两端分别架设在限位板16的斜面上，端部连接在主体支架上，或者穿过导轨上，连接主体支架。限位板16可在底板15上相向移动，在底板15上设置限位板导轨24，限位板16可通过限位板导轨24在垂直于限位板16的方向移动。底板15的下方设置有底板导轨22，底板导轨22的方向与限位板导轨24垂直，底板15可沿着底板导轨22方向运动。在底板导轨22的末端设置有挡块23，挡块23和底板15之间连接有复位弹簧。
两块限位板16之间的底板15上固定设有齿轮17，两块限位板16上分别设有第一齿条18和第二齿条20，第一齿条18和第二齿条20设在齿轮17的相对两侧，齿条相对齿轮17的背面挂环，限位板16上固定设有第一导杆19和第二导杆21，第一导杆19和第二导杆21穿过挂环。第一齿条18和第二齿条20的末端通过弹簧连接至另一块限位板16。限位板16的相对内侧设有与输送带6带面卡合的凹槽，输送带6的两侧边缘设有相应的凸起结构。
升降机构的具体工作流程为：输送带6面没有运动时，直角定位支架1位于限位板16斜面下，限位板16相对内侧的凹槽卡合在输送带6面边缘的凸起内，完成一块电池串的拼接后，输送带6向前运动，通过输送带6面和限位板16的卡合结构带动限位板16向前运动，由于直角定位支架1的两端固定在主体支架上，因此，在限位板16斜面或者导轨的作用下，直角定位支架1被抬离输送带6面，待拼接的电池片14运送到工作台区，输送带6停止运动。手动将限位板16向外侧拉伸，即限位板导轨24方向，第一齿条18带动齿轮17运动，齿轮17带动第二齿条20运动，两块限位板16同时向外侧运动，使输送带6面与限位板16内侧的卡合结构脱离，在底板导轨22和复位弹簧的作用下，底板15回到初始位置，在第一齿条18和第二齿条20末端的弹簧作用下，两块限位板16沿着限位板导轨24回到初始位置，再次与输送带6面上的凸起卡合。
软磁铁13定位装置设置在直角定位装置对应的输送带6面的下方。软磁铁13固定在下方的平台上，通过软磁铁13对柔性电池片14的吸附作用，使电池片14压紧在输送带6面上，避免拼接过程中晃动，具体的，软磁定位装置设置为至少两块电池片14面积大小，一般最大的一片电池片14宽度为105.6mm，因此，软磁吸附面积宽度至少为211.2mm。
定位工装使用软磁片，选用软磁片一方面是因为铜铟镓硒薄膜电池片14为不锈钢衬底，使用软磁可以吸附柱铜铟镓硒薄膜电池片14。另一方面，铜铟镓硒薄膜电池片14在拼接完成后需要从工装表面取下，这就要求工装对铜铟镓硒薄膜电池片14的吸附力不能太强，否则会加大取下铜铟镓硒薄膜电池片14难度系数。
另外，可以在软磁片的表面设置面板，面板用来调节软磁片对电池的吸附力，在软磁片的上表面内根据软磁对铜铟镓硒电池片14吸附力的大小来决定是否放置面板，面板可以采用厚度相对较薄，表面不易变形的TPE、TPT、隔水膜等，通过在软磁表面添加表面光滑的面板来改变软磁对铜铟镓硒电池吸附力度。
电气控制装置包括操作屏3、启动按钮4和紧急按钮5，操作屏3用于设置输送带6的运行参数，例如电机7的启/停时间、转动角度，启动按钮4和紧急按钮5分别控制生产线的启动和急停。
本发明机构的基本工作流程为：机台待机按下启动按钮4-->第一片柔性电池片14定位-->到设定时间自动步进-->第二片电池片14定位-->粘贴胶带-->到设定时间自动步进-->第三片电池片14定位-->粘贴胶带-->-->电池串结束。本发明的拼接机构具有拼接效率快：每分钟拼接6pcs，较手工每分钟拼接2pcs，效率提高300％；间距控制精确：步进电机7误差控制＜0.1mm，较手工误差2mm，误差降低200％；操作简单：一键式操作，岗前培训简单，工人上机快。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种CIGS柔性电池片拼接装置，其特征在于,包括输送带(6)、直角定位尺(2)、主体框架(9)和步进电机(7)，所述输送带(6)设置在主体框架(9)上，步进电机(7)带动输送带(6)间歇运动，所述直角定位尺(2)架设在输送带(6)带面和升降机构上，直角定位尺(2)的两端连接主体框架(9)。
2.根据权利要求1所述的柔性电池片拼接装置，其特征在于,所述输送带(6)包括输送带(6)带面，输送带(6)带面的边缘间隔设置有凸起结构。
3.根据权利要求2所述的柔性电池片拼接装置，其特征在于,所述升降机构包括底板(15)、限位板(16)、限位板导轨(24)、底板导轨(22)、挡块(23)、齿轮(17)、第一齿条(18)、第二齿条(20)、第一导杆(19)和第二导杆(21)，底板(15)的上表面平行设置有两块限位板(16)，限位板(16)为带有一个斜面的板状结构，限位板导轨(24)设置在底板(15)上，限位板导轨(24)的方向垂直于限位板(16)板面，限位板(16)可沿着限位板导轨(24)往复运动，底板导轨(22)垂直于限位板导轨(24)方向，底板(15)可沿着底板导轨(22)往复运动，挡块(23)设置在底板导轨(22)末端，挡块(23)和底板(15)之间连接有弹簧，底板(15)上表面中心设有齿轮(17)，两块限位板(16)分别通过第一齿条(18)和第二齿条(20)与齿轮(17)啮合，第一齿条(18)、第二齿条(20)的背面均设有挂环，第一导杆(19)和第二导杆(21)分别穿过挂环与对立面的限位板(16)连接，第一齿条(18)和第二齿条(20)的末端均通过弹簧连接至对立面的限位板(16)，所述限位板(16)的相对内侧设有与输送带(6)带面边缘凸起结构卡合的凹槽，所述直角定位尺(2)架设在限位板(16)的斜面上。
4.根据权利要求2所述的柔性电池片拼接装置，其特征在于,所述升降机构包括底板(15)、限位板(16)、限位板导轨(24)、底板导轨(22)、挡块(23)、齿轮(17)、第一齿条(18)、第二齿条(20)、第一导杆(19)和第二导杆(21)，底板(15)的上表面平行设置有两块限位板(16)，所述限位板(16)板体内设置有倾斜向上的导轨，限位板导轨(24)设置在底板(15)上，限位板导轨(24)的方向垂直于限位板(16)板面，限位板(16)可沿着限位板导轨(24)往复运动，底板导轨(22)垂直于限位板导轨(24)方向，底板(15)可沿着底板导轨(22)往复运动，挡块(23)设置在底板导轨(22)末端，挡块(23)和底板(15)之间连接有弹簧，底板(15)上表面中心设有齿轮(17)，两块限位板(16)分别通过第一齿条(18)和第二齿条(20)与齿轮(17)啮合，第一齿条(18)、第二齿条(20)的背面均设有挂环，第一导杆(19)和第二导杆(21)分别穿过挂环与对立面的限位板(16)连接，第一齿条(18)和第二齿条(20)的末端均通过弹簧连接至对立面的限位板(16)，所述限位板(16)的相对内侧设有与输送带(6)带面边缘凸起结构卡合的凹槽，所述直角定位尺(2)穿过所述倾斜向上的导轨，连接主体支架。
5.根据权利要求2所述的柔性电池片拼接装置，其特征在于,所述直角定位尺(2)对应的输送带(6)带面的下方设置有吸附电池片的软磁定位装置，所述软磁定位装置包括软磁铁(13)和固定软磁铁(13)的平台。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的CIGS柔性电池片拼接装置的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：初始位置时，输送带(6)带面边缘的凸起结构卡合在升降机构的限位板(16)内侧凹槽中，直角定位尺(2)位于限位板(16)的斜面底部或者限位板(16)板体内的倾斜向上的导轨的底部；
步骤二：完成两块电池片(14)拼装后，步进电机(7)转动，输送带(6)面向前运动，由于输送带(6)带面的边缘卡合在限位板(16)内，输送带(6)面运动，带动限位板(16)运动，直角定位尺(2)的两端连接在主体支架上，限位板(16)向前运动，直角定位尺(2)沿限位板(16)斜面或者板体内部的导轨向上运动，脱离输送带(6)带面；
步骤三：输送带(6)面运动停止后，手动使限位板(16)向外侧运动，限位板(16)的凹槽与输送带(6)带面的凸起结构脱离，在底板导轨(22)、挡块(23)、挡块(23)与底板(15)弹簧的作用下，底板(15)回到初始位置，在第一齿条(18)、第二齿条(20)与对立限位板(16)连接的弹簧的作用下，限位板(16)回到初始位置，重新卡合在输送带(6)带面边缘的凸起内，完成一个工作循环。
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