CN114289894A - 一种彩色双玻组件电池片的激光切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种彩色双玻组件电池片的激光切割装置，包括机架，机架设置有转运组件、切割组件和存储组件；存储组件包括两个储片架；切割组件包括激光头和驱动激光头往复移动的平移单元；转运组件包括抓取单元和驱动抓取单元在两个储片架正上方之间移动的移动单元，移动单元包括齿条、齿轮和移动电机。该彩色双玻组件电池片的激光切割装置利用抓取单元抓取电池片，通过移动单元带动抓取单元移动至第一切割段和第二切割段，移动的同时带动电池片转动，以便与切割组件配合运行实现横向切割和纵向切割，因此无需驱动激光头横向和纵向移动的装置和对电池片定位的装置，使得设备结构简单紧凑，降低了成本，并减少了设备的占用空间。

Description

一种彩色双玻组件电池片的激光切割装置

技术领域

本发明涉及激光切片技术领域，尤其是涉及一种彩色双玻组件电池片的激光切割装置。

背景技术

激光切片是利用高能激光束照射在太阳能电池片表面，使被照射区域局部熔化、气化，从而达到切片目的。由于激光切片热影响极小，划片精度高，且其加工是非接触式的，因而被广泛应用于光伏行业太阳能电池片的划片。

现有技术中的光伏组件电池片切割装置总成主要分为原料区、加工区和成品区三个部分，装置使用时，通过抓取装置将原料区的电池片运输至加工区后，利用加工区内的激光切割器对电池片进行横向和纵向切割，而后再将切割完成的电池片运输至成品区，其中加工区的激光切割组件大都如公告号为CN212599701U的中国实用新型专利所公开的太阳能板激光切割装置，通过第一伺服电机和第一丝杆带动激光切割头完成平面横向切割，通过第二伺服电机和第二丝杆完成平面纵向切割，在切割过程中，利用真空泵抽取空气，对电池片进行定位，防止切割时电池片滑动导致切割失败。

但是，上述光伏组件电池片切割装置占用平面空间过大，且结构复杂，具体表现在：1、激光切割前后，需要抓取装置实现搬运；2、在切割过程中，需要真空泵和吸盘实现对电池片的定位；3、切割时需要两套平移机构带动激光头沿横向和纵向移动，以分别实现对电池片的横向和纵向切割。综上，导致现有的电池片切割装置结构复杂，增加了成本。

因此，有必要对现有技术中的电池片激光切割装置进行改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种结构简单紧凑、降低成本且减少占用平面空间的彩色双玻组件电池片的激光切割装置。

为实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种彩色双玻组件电池片的激光切割装置，包括机架，所述机架由上至下依次设置有转运组件、切割组件和存储组件；所述存储组件包括两个储片架，两个所述储片架具有向上的取放口；所述切割组件包括向上的激光头和驱动所述激光头沿两个所述储片架分布方向往复移动的平移单元，所述激光头的移动路径贯穿所述存储组件的正上方；所述转运组件包括抓取单元和驱动所述抓取单元在两个所述储片架正上方之间移动的移动单元，所述移动单元包括固定于所述机架上的齿条、与所述齿条啮合且水平的齿轮和驱动所述齿轮转动的移动电机；所述抓取单元的移动路径包括第一切割段和第二切割段；第一切割段的抓取单元和第二切割段的抓取单元分别与所述切割组件配合对抓取的电池片进行方向垂直的直线切割。

优选的，为了方便在抓取电池片后和放置电池片前立即进行切割，无需在两个储片架之间的正上方调整位置角度，提高加工效率，所述第一切割段和所述第二切割段分别设置于两个所述储片架的正上方。

优选的，为了实现对电池片的抓取和放置，所述抓取单元包括升降机构和设置于所述升降机构输出端的抓取机构。

优选的，为了实现对电池片的抓取，所述抓取机构包括中空的负压壳和与所述负压壳内腔连通的负压装置，所述负压壳与所述升降机构的输出端连接，所述负压壳的底面设置有与其内腔连通的负压吸口。

优选的，为了保证对电池片的负压吸引效果，所述负压吸口密布于所述负压壳的底面。

优选的，为了便于控制切割时激光头与电池片之间的高度差，同时检测激光头与电池片在水平方向上的相对位置，以便在激光头移动至电池片正下方时进行切割，移动至电池片侧下方时关闭，保证切片安全进行，所述激光头的两侧设置有向上的距离传感器，所述距离传感器与所述激光头的分布方向平行于所述激光头的移动方向。

优选的，为了保证激光切片安全进行，所述机架包括顶盖，所述激光头在水平面上的投影设置于所述顶盖在水平面上的投影内。

优选的，为了便于抓取组件安全取放电池片，避免电池片取放过程中碎裂，所述机架上还设置有两个与所述储片架一一对应的顶升组件，两个所述顶升组件的支撑端分别升降设置于两个所述储片架的存储空间内。

优选的，为了方便在机架上放置堆叠的原电池片同时方便取出堆叠的切割后电池片，两个所述储片架均与所述机架可拆卸连接。

优选的，为了实现电池片与储片架之间的可拆卸连接，所述机架上设置有两个限位口，两个所述储片架分别与两个所述限位口插接配合。

综上所述，本发明彩色双玻组件电池片的激光切割装置与现有技术相比，利用抓取单元抓取电池片，通过移动单元带动抓取单元移动至第一切割段和第二切割段，两个位置下电池片转动，以便与切割组件配合运行实现横向切割和纵向切割，因此无需驱动激光头横向和纵向移动的装置和对电池片定位的装置，使得设备结构简单紧凑，降低了成本，并减少了设备的占用空间。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明横向切割前的结构示意图（省略顶盖）；

图3是本发明横向切割后的结构示意图（省略顶盖）；

图4是本发明纵向切割前的结构示意图（省略顶盖）；

图5是本发明纵向切割后的结构示意图（省略顶盖）；

图6是图4的A部放大图；

图7是本发明的爆炸示意图；

图8是本发明转运组件的结构示意图；

图9是本发明转运组件另一视角的结构示意图；

图10是图8的爆炸示意图；

图中：1.机架，1-1.限位口，1-2.顶升穿孔，1a.底座，1b.顶盖，1c.门架，1d.定位块，2.储片架，2-1.顶升通孔，2a.底板，2b.侧板，3.激光头，4.齿条，5.齿轮，6.移动电机，7.升降气缸，8.负压壳，8-1.负压吸口，8a.壳体，8b.壳盖，9.负压装置，10.距离传感器，11.平移电机，12.丝杆，13.轴承，14.螺套，15.横板，16.导套，17.导杆，18.顶升油缸，19.滑杆，20.滑套，21.电池片，22.连接板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1-图10所示，本发明的彩色双玻组件电池片的激光切割装置，包括机架1，机架1包括底座1a，底座1a的两端固定设置有门架1c，两个门架1c上架设有顶盖1b；顶盖1b和底座1a之间由上至下依次设置有转运组件、切割组件和存储组件；存储组件包括两个设置于底座1a上的储片架2，储片架2包括正方形的底板2a和设置于底板2a四角处、横截面为L形的侧板2b，底板2a设置于底座1上，底板2a与四个侧板2b围合形成储片架2的存储空间，两个储片架2分别用于存储原电池片21和切割完成后的电池片21。

切割组件包括向上的激光头3和驱动激光头3沿两个储片架2分布方向往复移动的平移单元，激光头3的移动路径贯穿存储组件的正上方；

转运组件包括抓取单元和驱动抓取单元在两个储片架2正上方之间移动的移动单元，移动单元包括沿水平方向延伸的齿条4，齿条4固定于两个门架1c之间，齿条4的一侧设置有与其啮合且水平的齿轮5，移动单元还包括驱动齿轮5转动的移动电机6，移动电机6的两侧均固定有滑套20，滑套20滑动配合有滑杆19，滑杆19的长度方向与齿条4的长度方向一致，滑杆19固定于两个门架1c之间；抓取单元的移动路径包括第一切割段和第二切割段；第一切割段的抓取单元和第二切割段的抓取单元分别与切割组件配合对抓取的电池片进行方向垂直的直线切割，直线切割产生的两条切痕中其中一条切痕与电池片21的侧边平行，其中第一切割段位于其中一个储片架2的正上方（如图1、图2和图3所示），第二切割段位于另一个储片架2的正上方（如图4和图5所示）。

使用该激光切片装置时，将未切割的原电池片21堆叠放置于其中一个储片架1上，而后抓取单元运行，从该储片架1上取出一块电池片21，此时抓取单元位于第一切割段（如图2所示），该位置下，抓取单元所抓取的电池片21其中两条侧边与激光头3的移动方向相平行。

而后，切割组件运行，由平移单元带动激光头3从底座1一端正上方移动至底座1另一端正上方，在移动至电池片21正下方时，激光头3启动，向上对电池片21照射激光，从而实现对电池片21的切割，在电池片21上形成与激光头3移动方向一致的切痕，使电池片21一分为二，实现横向切割，在上述过程中，移动单元停止运行，使得抓取单元停留在第一切割段的位置，如图3所示。

横向切割完成后，移动单元运行，移动电机6启动，带动下方的齿轮5转动，由于齿轮5与固定于两个门架1c之间的齿条4啮合，使得齿轮5沿着齿条4的长度方向移动，在移动过程中转动，齿轮5运动的同时，带动下方的抓取单元进行移动和转动，而后抓取单元及其下方的电池片21移动至另一个储片架2的正上方，此时抓取单元位于第二切割段，在该位置下，电池片21上的切痕与激光头3移动方向垂直，如图4所示。

在抓取单元移动至第二切割段后，移动单元停止运行，使抓取单元停留在第二切割段，切割组件中的平移单元带动激光头3沿之前的方向反向，直至激光头3回到如图2所述的初始位置，在激光头3移动过程中，当激光头3移动至电池片21正下方时，则激光头3向上辐射激光，随着激光头3的移动，实现对该电池片21的纵向切割，在电池片21上形成另一条与原先切痕垂直的切痕，使电池片21等分成四份，如图5所示。

在完成横向切割和纵向切割后，抓取单元将抓取的电池片21放入第二切割段所对应的储片架2上，而后移动单元启动，带动抓取单元回到另一储片架2上方，以便与切割组件配合运行，对该储片架2中存放的原电池片重复上述步骤，实现对电池片21的横向切割和纵向切割。

移动单元运行过程中，滑杆19与滑套20之间的滑动配合，有助于齿轮5保持平稳的移动，防止偏移预设的移动轨迹，如此，有助于提高对电池片21的切割精度。

如图8-图10所示，抓取单元包括升降机构和设置于升降机构输出端的抓取机构；抓取机构包括中空的负压壳8和负压壳8内腔连通的负压装置9，负压装置9为负压泵；负压壳8包括从上而下依次设置且密封连接的壳体8a和壳盖8b，壳体8a与壳盖8b围合形成负压壳8的内腔，壳盖8b上密布有与其内腔连通的负压吸口8-1，负压吸口8-1为负压通孔；升降机构包括两个并排的升降气缸7，齿轮5为环形齿轮，升降气缸7的活塞杆底端与壳体8a固定连接，缸筒与齿轮5的内侧壁固定连接，两个升降气缸7的缸筒通过连接板22固定连接，移动电机6的输出端与连接板22固定连接。

抓取单元采用上述结构后，在第一切割段，升降气缸7带动负压壳8向下移动至其下方的储片架2存储空间内，使得壳盖8b与该储片架2内顶部的电池片21贴近后，负压泵启动，通过负压壳8内腔使得负压吸口8-1处产生吸引电池片21的负压，而后电池片21被吸附固定于壳盖8b的底面，负压装置9保持运行，使得电池片21被固定于负压壳8下方；之后升降气缸7再带动负压壳8向上移动至储片架2的正上方，从而完成电池片21的抓取工作；而在第二切割段，当对电池片21横向切割和纵向切割完成后，升降气缸7带动负压壳8向下移动，使得切割完成的电池片21进入该位置所对应的储片架2存储空间内，而后负压装置9停止运行，受重力作用影响，切割完成的电池片21脱离负压壳8的壳盖8b，而后升降气缸7带动负压壳8向上移动至储片架2正上方，如此，完成了电池片21的放置工作。负压壳8中，负压吸口8-1密布于壳盖8b上，能够保证吸附效果，在电池片21被横向切割和纵向切割后，只要负压装置9保持运行，使负压吸口8-1处维持真空状态，电池片21即可以被牢固地吸附固定于壳盖8b上。

如图2、图3和图7所示，平移单元包括分别固定于两个门架1c上的平移电机11和轴承13，平移电机11的输出端固定连接有丝杆12，丝杆12的一端绕其自身轴心线转动设置于轴承13内，丝杆12上螺纹配合配合有螺套14，螺套14固定连接有横板15，横板15水平设置，其长度方向与两个储片架2的分布方向垂直，横板15背对螺套14的一端固定连接有导套16，导套16滑动配合有导杆17，导杆17固定于两个门架1c之间，导杆17沿平行于两个储片架2分布方向的水平方向延伸。激光头3的两侧设置有向上的距离传感器10，距离传感器10与激光头3的分布方向平行于激光头3的移动方向。

平移单元运行时，平移电机11启动，驱动丝杆12在轴承13的支撑作用下旋转，通过其周向外缘的螺纹作用于螺套14，在导套16和导杆17的滑动配合作用下，使得螺套4沿丝杆12的长度方向移动，进而带动横板15和横板15上的激光头3移动。在激光头3的移动过程中，两侧的距离传感器10保持运行状态，以检测距离信号变化，在信号发生变化时，表示激光头3即将移动至抓取的电池片21正下方或者即将脱离抓取的电池片21正下方，若激光头3即将移动至电池片21正下方，则激光头3开启，向上辐射激光，而当激光头3脱离电池片21正下方时，则激光头3关闭，避免持续向上辐射激光影响切割安全性，同时实现节能。另外，距离传感器10还能够检测激光头3与抓取的电池片21之间的高度差，以便控制升降气缸7运行，调整电池片21与激光头3之间的高度差，避免高度差过大导致不能实现对电池片21的完整切割，而高度超过小，使得激光功率过大，导致激光穿透电池片21后还有剩余能量，引发危险事故。

激光头3在水平面上的投影设置于顶盖1b在水平面上的投影内。采用上述设计后，顶盖1b能够遮挡激光头3向上辐射的激光，以保证激光切片安全运行。

两个储片架2均与机架1可拆卸连接；储片架1上设置有两个限位组件，两个限位组件与两个储片架2一一对应，限位组件包括固定于底座1a上的四个限位块1d，底座1a与四个限位块1d围合形成限位口1-1，储片架2通过限位口1-1与机架1插接配合；机架1上还设置有两个与储片架2一一对应的顶升组件，顶升组件包括顶升油缸18，顶升油缸18的缸筒固定于底座1a的下方，底座1a上设置有与限位口1-1连通的顶升穿孔1-2，底板2a上设置有顶升通孔2-1，顶升油缸8的活塞杆穿设于顶升穿孔1-2和顶升通孔2-1内，使得顶升组件的支撑端升降设置于储片架2的存储空间内。

储片架2通过限位口-1与机架1的底座1a可拆卸连接，从而方便将储片架2从机架1上取下，以便将待切割的原电池片21堆叠放置于储片架2上，或者将切割完成且堆叠在储片架2内的电池片21取出。通过定位组件中的四个定位块1d方便将储片架2精准放置于机架1上，以便转运组件精准抓取电池片21，并配合切割组件实现对电池片21的精准切割。在底座1a的下方，设置顶升油缸18后，能够缩短转运组件中升降气缸7活塞杆的行程，使得抓取电池片21时，负压壳8的壳盖8b与储片架2内顶部的电池片21贴近，有利于牢固吸附电池片21；而在放置电池片21，顶升油缸18驱动其活塞杆向上移动，缩短负压壳8与顶升油缸18活塞杆之间的距离，以便将电池片21安全放入储片架1上，避免电池片21掉落距离过大导致碎裂损坏。

综上所述，该切割装置中，转运装置中的抓取单元在抓取电池片21后，电池片21固定于负压壳8下方，通过移动单元中啮合的齿轮5和齿条4，使得抓取机构和电池片21移动过程中随着齿轮5的移动和转动发生移动和转动，电池片21能够调整其角度方向，因此在第一切割段下，平移单元带动激光头3移动实现对电池片21的横向切割，而在第二切割段下，平移单元带动激光头3沿原先方向的反方向移动，实现对电池片21的纵向切割，如此，无需带动激光头3进行横向移动和纵向移动，即激光头3的移动方向始终平行于两个储片架2的分布方向，结构简单；并且，在抓取单元抓取电池片21后即实现对电池片21与抓取单元的相对位置固定，此时通过移动的激光头3进行切割，无需再额外配备对电池片的定位装置，进一步简化设备结构，此外，该装置中仅有两个储片架2所形成的原料区和成品区，在转运组件搬运电池片过程中即能和切割组件配合对电池片进行加工，因此无需加工区，进一步简化设备结构，降低设备成本，减小了装置所占用的空间。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种彩色双玻组件电池片的激光切割装置，其特征在于：

包括机架（1），所述机架（1）由上至下依次设置有转运组件、切割组件和存储组件；

所述存储组件包括两个储片架（2），两个所述储片架（2）具有向上的取放口；

所述切割组件包括向上的激光头（3）和驱动所述激光头（3）沿两个所述储片架（2）分布方向往复移动的平移单元，所述激光头（3）的移动路径贯穿所述存储组件的正上方；

所述转运组件包括抓取单元和驱动所述抓取单元在两个所述储片架（2）正上方之间移动的移动单元，所述移动单元包括固定于所述机架（1）上的齿条（4）、与所述齿条（4）啮合且水平的齿轮（5）和驱动所述齿轮（5）转动的移动电机（6）；

所述抓取单元的移动路径包括第一切割段和第二切割段；第一切割段的抓取单元和第二切割段的抓取单元分别与所述切割组件配合对抓取的电池片进行方向垂直的直线切割。

2.根据权利要求1所述的彩色双玻组件电池片的激光切割装置，其特征在于：所述第一切割段和所述第二切割段分别设置于两个所述储片架（2）的正上方。

3.根据权利要求1所述的彩色双玻组件电池片的激光切割装置，其特征在于：所述抓取单元包括升降机构和设置于所述升降机构输出端的抓取机构。

4.根据权利要求3所述的彩色双玻组件电池片的激光切割装置，其特征在于：所述抓取机构包括中空的负压壳（8）和与所述负压壳（8）内腔连通的负压装置（9），所述负压壳（8）与所述升降机构的输出端连接，所述负压壳（8）的底面设置有与其内腔连通的负压吸口（8-1）。

5.根据权利要求4所述的彩色双玻组件电池片的激光切割装置，其特征在于：所述负压吸口（8-1）密布于所述负压壳（8）的底面。

6.根据权利要求1所述的彩色双玻组件电池片的激光切割装置，其特征在于：所述激光头（3）的两侧设置有向上的距离传感器（10），所述距离传感器（10）与所述激光头（3）的分布方向平行于所述激光头（3）的移动方向。

7.根据权利要求1所述的彩色双玻组件电池片的激光切割装置，其特征在于：所述机架（1）包括顶盖（1b），所述激光头（3）在水平面上的投影设置于所述顶盖（1b）在水平面上的投影内。

8.根据权利要求1所述的彩色双玻组件电池片的激光切割装置，其特征在于：所述机架（1）上还设置有两个与所述储片架（2）一一对应的顶升组件，两个所述顶升组件的支撑端分别升降设置于两个所述储片架（2）的存储空间内。

9.根据权利要求1所述的彩色双玻组件电池片的激光切割装置，其特征在于：两个所述储片架（2）均与所述机架（1）可拆卸连接。

10.根据权利要求9所述的彩色双玻组件电池片的激光切割装置，其特征在于：所述机架（1）上设置有两个限位口（1-1），两个所述储片架（2）分别与两个所述限位口（1-1）插接配合。

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