CN217965290U - 一种基于分光器的多点激光焊接装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及自动化焊接设备领域，具体公开了一种基于分光器的多点激光焊接装置。该多点激光焊接装置包括主激光器、光束整形器、分光器、若干个激光头及激光头固定板；分光器具有入光口及多个出光口，入光口与主激光器的发射端口同光轴设置；光束整形器位于主激光器的发射端口及入光口之间；各出光口分别通过光纤连接各激光头；各激光头排布设置在激光头固定板上。该多点激光焊接装置适用于批量IBC太阳能电池片的焊接作业，能够有效提升电池片的焊接质量及焊接效率。

Description

一种基于分光器的多点激光焊接装置

技术领域

本实用新型涉及自动化焊接设备领域，尤其涉及一种基于分光器的多点激光焊接装置。

背景技术

传统主流的太阳能电池发电的电池片，主栅线常规的设为三栅(3根主焊带)～五栅(5根主焊带)的电池片。电池片之间需串焊连接，即：把原本彼此独立的电池片与电池片之间通过焊带采用一正一负的焊接方式焊接在电池片主栅上形成串联，导通电池片彼此之间的电路。

IBC太阳能电池片是一种仅单边设有光栅、背面无光栅的电池片，焊接时仅需焊接有主栅的那一面。由于焊带由扁宽结构演化为细圆结构，进而引出了焊接设备的技术工艺更新。

目前的焊接设备主要有两种焊接方式：红外灯管焊接方式及激光打标焊接方式。但是，采用前者焊接IBC太阳能电池片时，存在以下问题：

1)温度不均；灯箱装置中，排布于中间区域的灯管发出红外光温度偏热，而两边灯管因靠近空气，发出红外光相对偏低，指示加热温度冷热不均，导致焊接作业出现虚焊或者过焊的情况，产品不良率过高。

2)产生光衰；红外强光照在电池片，导致一部分电池片上形成光衰。降低电池片的发电率，对电池片有一定的损伤。

3)红外灯管使用寿命短；频繁更换降低设备工作效率。

4)有效光效率低；红外光是主要发热源，红外灯管在可见光区域无加热效果，进入红外区域才进行加热，浪费光能，效率降低。

而采用后者焊接IBC太阳能电池片时，电池片的焊接点数量较大，利用一个光点高速的扫描、焊接,导致整个焊接周期过长，无法符合批量生产需求。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种基于分光器的多点激光焊接装置，能够提升电池片的焊接质量及焊接效率。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于分光器的多点激光焊接装置，包括主激光器、光束整形器、分光器、若干个激光头及激光头固定板；

所述分光器具有入光口及多个出光口，所述入光口与所述主激光器的发射端口同光轴设置；所述光束整形器位于所述主激光器的发射端口及所述入光口之间；各所述出光口分别通过光纤连接各所述激光头；各所述激光头排布设置在所述激光头固定板上。

进一步地，还包括第一电池片治具，电池片焊接面向下地放置在所述第一电池片治具上；所述第一电池片治具的底面阵列开设有多个避空孔，用于露出电池片的各焊接点；各所述激光头及所述激光头固定板设置于所述第一电池片治具的下方。

进一步地，所述第一电池片治具的上方设置有电池片压持机构，用于将电池片及位于电池片下方的一组焊带压持在所述第一电池片治具上。

进一步地，所述电池片压持机构为电池片取放机械手。

进一步地，还包括第二电池片治具，所述第二电池片治具的顶面开设有定位凹槽，电池片焊接面向上地放置在所述定位凹槽内；各所述激光头及所述激光头固定板设置于所述定位凹槽的上方，并可相对于所述第二电池片治具移动。

进一步地，还包括设置于所述第二电池片治具上方的若干个焊带压持机构，用于将一组焊带压持在电池片上和/或所述第二电池片治具上。

进一步地，所述焊带压持机构包括压板及驱动所述压板升降的气缸。

进一步地，还包括用于输送一组焊带的焊带输送机构；所述焊带输送机构包括若干个焊带盘及用于夹持各焊带共同沿预设方向拉伸预设长度的牵引机构。

进一步地，位于所述激光头固定板上的所述激光头的数量与单个电池片焊接点的数量一致。

进一步地，电池片被均匀划分为至少两个焊接区域，位于所述激光头固定板上的所述激光头的数量与一个焊接区域的焊接点数量一致。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型的一种基于分光器的多点激光焊接装置，可实现同时多点焊接电池片，焊接效率高，并且焊接效果好。

2、本实用新型的一种基于分光器的多点激光焊接装置，主激光器安装位置不受限制，可以设置在远端。

3、本实用新型的一种基于分光器的多点激光焊接装置，可根据电池片焊接区域的需要调整各激光头在第一电池片治具上的图形排布，使得设备的焊接方式更加灵活多变。

附图说明

图1是电池片上焊接点的阵列排布示意图。

图2是电池片与焊带焊接后的结构示意图。

图3是本实用新型提供的一种基于分光器的多点激光焊接装置的实施例一结构示意图。

图4是本实用新型提供的一种基于分光器的多点激光焊接装置的实施例二的结构示意图。

图5是图3中的光纤及激光头的结构示意图。

图6是本实用新型提供的一种基于分光器的多点激光焊接装置的实施例三的结构示意图。

图7是本实用新型提供的一种基于分光器的多点激光焊接装置的实施例四的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

一种基于分光器的多点激光焊接装置，用于将电池片100与一组焊带200焊接连接，电池片100上焊接点的阵列排布如图1所示，电池片100与一组焊带200焊接后的结构如图2所示。如图3所示，该多点激光焊接装置包括主激光器11、光束整形器12、分光器13、若干个激光头2、激光头固定板21、第一电池片治具3、焊带输送机构4及电池片压持机构5。

具体的，主激光器11用于发射激光。分光器13具有入光口及多个出光口，入光口与主激光器11的发射端口同光轴设置；光束整形器12位于主激光器11的发射端口及入光口之间；各出光口分别通过光纤14连接各激光头2，如图3和5所示；其中，激光头2内设置有准直聚焦单元，用于对进入激光头2内的激光进行准直和聚焦；该准直聚焦单元与激光头2的激光出射口之间设置有保护窗片，用于保护准直聚焦单元；工作时，光纤14传输给激光头2的激光经准直聚焦单元进行准直和聚焦后，穿过保护窗片从激光出射口射出。各激光头2排布设置在激光头固定板21上，通过激光头固定板21实现对各激光头2进行精准定位固定。

其中，电池片100焊接面向下地放置在第一电池片治具3的顶面；第一电池片治具3的底面阵列开设有多个避空孔31，用于露出电池片100的各焊接点；激光头固定板21设置于第一电池片治具3的下方，各激光头2射出的激光分别穿过对应的避空孔31到达对应的焊接点。

焊带输送机构4用于输送一组焊带200，包括若干个焊带盘及用于夹持各焊带200共同沿预设方向拉伸预设长度的牵引机构4，焊带盘及牵引机构41分别设置于第一电池片治具3的两侧。由于焊带盘及牵引机构41的结构均为现有技术，在此不再详述。

电池片压持机构5设置于第一电池片治具3的上方，用于将电池片100及位于电池片100下方的一组焊带200压持在第一电池片治具3上。优选的，该电池片压持机构5为电池片取放机械手，在电池片取放机械手将电池片放在第一电池片治具3上之后一直保持向下压持电池片100的状态，直至该电池片焊接完成。电池片取放机械手可采用真空吸附的方式，其具体结构为现有技术，在此不再详述。当然，该电池片压持机构也可采用压板及气缸组合的方式，只要能够保证焊接过程中电池片100与各焊带200之间紧密接触即可。

焊接时，先将焊带200放在第一电池片治具3上，利用牵引机构41进行固定；再利用电池片取放机械手将电池片100上料至第一电池片治具3上，并在完成上料后向电池片100施加向下的压力；主激光器11发射的激光经光束整形器12处理后形成均匀的光斑15，光斑经入光口进入分光器13，通过分光器13分光后从各出光口射出，再经由各光纤14传输至各激光头2，各激光头2射出的激光穿过相应的避空孔31到达电池片100的相应焊接点，从而实现对电池片100同时多点进行焊接。

该实施例中的多点激光焊接装置，可实现同时多点焊接电池片100，焊接效率高，并且焊接效果好。由于光纤14具有柔性且长度可根据需求进行定制，因此主激光器11安装位置不受限制，可以设置在远端。由于激光头2与柔性的光纤14连接，因此可根据电池片焊接区域的需要调整各激光头2在第一电池片治具3上的图形排布，使得设备的焊接方式更加灵活多变。另外，由于将电池片焊接面朝下放置，电池片100与焊带200之间实现了面与点的接触，焊接效果较好。

实施例二

该实施例二与实施例一的区别在于：实施例一中，激光头固定板21上的激光头2的数量及排布图形与单个电池片焊接点的数量及排布图形一致，如电池片100上设置有呈方形阵列的一百个焊接点，相应地，激光头固定板21上也设置呈方形阵列的一百个激光头2。而实施例二中，电池片100被均匀划分为至少两个焊接区域，激光头固定板21上的激光头2的数量及排布图形与单个电池片焊接区域的焊接点数量及排布图形一致。如图4所示，电池片100被均匀划分为两个焊接区域，每个焊接区域呈矩形阵列排布有五十个焊接点，相应地，激光头固定板21上也设置呈矩形阵列的五十个激光头2。

实施例三

如图6所示，一种基于分光器的多点激光焊接装置，包括主激光器11、光束整形器12、分光器13、若干个激光头2、激光头固定板21、第二电池片治具6、焊带输送机构4及若干个焊带压持机构7。

该实施例三与实施例一不同的地方在于，首先，第二电池片治具6的顶面开设有定位凹槽，电池片100焊接面向上地放置在该定位凹槽内；各激光头2及激光头固定板21设置于定位凹槽的上方，并可相对于第二电池片治具6移动。其次，第二电池片治具6的上方设置有若干个焊带压持机构7，用于将一组焊带200压持在电池片100上和/或第二电池片治具6上；其中，焊带压持机构7的数量及安装位置可根据实际需要进行相应设置。

其中，焊带压持机构7包括压板及驱动压板升降的气缸。激光头固定板21连接有驱动其水平移动或旋转的驱动件，该驱动件优选为气缸。

焊接时，先利用电池片取放机械手将电池片100上料至第二电池片治具6上；再将焊带200放在第二电池片治具6上，并利用牵引机构41进行固定；然后利用焊带压持机构7压持焊带200，将焊带200及电池片100固定在第二电池片治具6上；然后再利用驱动件驱动激光头固定板21移动至第二电池片治具6上方预设位置，带动各激光头2移动至相应电池片100焊接点上方，开始焊接。

该实施例中的多点激光焊接装置，也可实现同时多点焊接电池片。由于电池片100与焊带200之间是点与点的接触，因此焊接效果略差于实施例一的多点激光焊接装置。

实施例四

该实施例四与实施例三的区别在于：实施例三中，激光头固定板21上的激光头2的数量及排布图形与单个电池片焊接点的数量及排布图形一致。而实施例四中，电池片100被均匀划分为至少两个焊接区域，激光头固定板21上的激光头2的数量及排布图形与单个电池片焊接区域的焊接点数量及排布图形一致，如图7所示。该实施例四相对于实施例三的区别点与实施例二相对于实施例一的区别点一致，在此不再详述。

本实用新型的基于分光器的多点激光焊接装置，适用于批量IBC太阳能电池片的焊接作业，具有焊接作业高速、精准、有效、周期短等优势。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于分光器的多点激光焊接装置，其特征在于，包括主激光器、光束整形器、分光器、若干个激光头及激光头固定板；

所述分光器具有入光口及多个出光口，所述入光口与所述主激光器的发射端口同光轴设置；所述光束整形器位于所述主激光器的发射端口及所述入光口之间；各所述出光口分别通过光纤连接各所述激光头；各所述激光头排布设置在所述激光头固定板上。

2.根据权利要求1所述的一种基于分光器的多点激光焊接装置，其特征在于，还包括第一电池片治具，电池片焊接面向下地放置在所述第一电池片治具上；所述第一电池片治具的底面阵列开设有多个避空孔，用于露出电池片的各焊接点；各所述激光头及所述激光头固定板设置于所述第一电池片治具的下方。

3.根据权利要求2所述的一种基于分光器的多点激光焊接装置，其特征在于，所述第一电池片治具的上方设置有电池片压持机构，用于将电池片及位于电池片下方的一组焊带压持在所述第一电池片治具上。

4.根据权利要求3所述的一种基于分光器的多点激光焊接装置，其特征在于，所述电池片压持机构为电池片取放机械手。

5.根据权利要求1所述的一种基于分光器的多点激光焊接装置，其特征在于，还包括第二电池片治具，所述第二电池片治具的顶面开设有定位凹槽，电池片焊接面向上地放置在所述定位凹槽内；各所述激光头及所述激光头固定板设置于所述定位凹槽的上方，并可相对于所述第二电池片治具移动。

6.根据权利要求5所述的一种基于分光器的多点激光焊接装置，其特征在于，还包括设置于所述第二电池片治具上方的若干个焊带压持机构，用于将一组焊带压持在电池片上和/或所述第二电池片治具上。

7.根据权利要求6所述的一种基于分光器的多点激光焊接装置，其特征在于，所述焊带压持机构包括压板及驱动所述压板升降的气缸。

8.根据权利要求1所述的一种基于分光器的多点激光焊接装置，其特征在于，还包括用于输送一组焊带的焊带输送机构；所述焊带输送机构包括若干个焊带盘及用于夹持各焊带共同沿预设方向拉伸预设长度的牵引机构。

9.根据权利要求1至8任一项所述的一种基于分光器的多点激光焊接装置，其特征在于，位于所述激光头固定板上的所述激光头的数量与单个电池片焊接点的数量一致。

10.根据权利要求1至8任一项所述的一种基于分光器的多点激光焊接装置，其特征在于，电池片被均匀划分为至少两个焊接区域，位于所述激光头固定板上的所述激光头的数量与一个焊接区域的焊接点数量一致。

Images