DE102006006715A1

DE102006006715A1 - Bandzuführung

Info

Publication number: DE102006006715A1
Application number: DE102006006715A
Authority: DE
Inventors: Brian S. Micciche
Original assignee: Komax Holding AG
Current assignee: Komax Holding AG
Priority date: 2005-02-18
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2026-02-14
Also published as: ES2304197A1; DE102006006715B4; JP2006229240A; US7828031B2; US20060219352A1; JP5102961B2; ES2304197B1

Abstract

Zum Vermeiden von übermäßiger Beanspruchung eines Bandes, welches an einer Solarzelle ausgerichtet und fixiert werden soll, d. h., wenn eine Wölbung in dem Band vorliegt und ein Kristallschaden der Solarzellen durch Verfestigung des Bandes zu erwarten ist, wird eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum Ausrichten und Befestigen eines Bandes an einer Solarzelle vorgeschlagen, welche eine Nut umfasst, in welche Nut das Band passt. Die Vorrichtung umfasst einen Rahmen, einen vorderen Arm und einen hinteren Arm, wobei beide beweglich an mindestens einer linearen Führung angebracht sind, die an dem Rahmen angeordnet ist, Bewegungsmittel für eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung der linearen Führung und Scherenmittel zum Durchschneiden des Bandes. Sowohl der vordere Arm als auch der hintere Arm weisen einen Greifer auf, der das Band ergreift. Diese Greifer sind vorgesehen, um das Band mit einer vorgegebenen Längsspannung zu beaufschlagen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrichten und Befestigen eines Bandes an einer Solarzelle, um das Bilden eines Sonnenkollektors zu erleichtern, der typischerweise mehrere Solarzellen umfasst. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren, bei welchem das Band ein vorverzinntes Metallband ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Solarzelle, an welcher ein oben genanntes Band befestigt ist.

In der Photovoltaik-Branche werden kristalline Sonnenkollektoren durch Verbinden einzelner Solarzellen miteinander in einer Reihe, um einen vollständigen Kreis zu bilden, hergestellt. Die Rückseite einer Zelle wird mit der Vorderseite der nächsten Zelle elektrisch verbunden. Dieser Prozess, der als Aneinanderreihen bekannt ist, wird verwendet, um jede Reihe der Matrix, die als Solarmodul bekannt ist, zu verbinden. Das Miteinanderverbinden wird durch die Verwendung dünner und flacher Streifen aus vorverzinntem Kupferband realisiert. Das Band muss exakt mit einem vorgedruckten Streifen (Sammelschiene) an der Vorderseite der Zelle ausgerichtet werden. Eine Fehlausrichtung des Bandes relativ zu der Sammelschiene verursacht Leistungsverluste und ist ästhetisch nicht ansprechend. Daher ist die Bandausrichtung an der Vorderseite der Solarzelle von großer Bedeutung und für viele Maschinen eine schwierig zu realisierende Aufgabe. Die Schwierigkeit ergibt sich für gewöhnlich aus dem hauchdünnen Wesen des Bandes in seinem freien Zustand sowie aus Wölbungsproblemen mit dem Band.

Ein allgemeines Konzept zum Ausrichten und Befestigen eines derartigen Bandes wird in US 2003/0127124 A1 offenbart, wobei dieses Dokument hier durch Bezugnahme eingebunden wird, um zu ermöglichen, Fachleute mit der Methode bekannt zu machen.

In JP 2004-111464 A und in JP 2000-022188 A werden für Fachleute weitere Hintergrundinformationen offenbart.

Für Aneinanderreihungsmaschinen existieren zwei allgemeine Konzepte von anderen Herstellern.

Beim ersten Konzept wird das vordere Ende des Bandes (der Bänder) gehalten, dieses in die gewünschte Länge gezogen, durchschnitten und in die gewünschte Position über den Zellen bewegt. Bei dieser Lösung verliert man die Kontrolle über das hintere Ende des Bandes, sobald das Band durchschnitten wird. Falls in dem Band eine Wölbung vorliegt (was durchaus häufig vorkommt), wird die Ausrichtung zwischen dem Band und der Zelle in Mitleidenschaft gezogen.

Beim zweiten Konzept werden beide Enden des Bandes ergriffen, auch nachdem dieses durchschnitten wurde, das Band dann jedoch in eine Nut eingelegt. Ein zweiter „Vakuumgreifer" ergreift das Band von oben und befördert dieses zu der (den) Zelle (Zellen). Bei dieser Lösung kann das Ergreifen des Bandes mittels Vakuum ein Problem darstellen, und die Wölbung ist ebenfalls ein Problem. Um das Wölbungsproblem zu vermeiden, „dehnt" dieses Unternehmen das Band bis zur Streckgrenze, ehe dieses in der Nut angeordnet wird. Dies bewirkt die Verfestigung des Bandes, was mit Kristallbeschädigungen der Zellen nach dem Löten in Verbindung gebracht wurde.

Kurzdarstellung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die oben genannten Probleme beim Ausrichten und Befestigen eines Bandes zu vermeiden, d.h. das Problem, wenn Wölbung in dem Band vorliegt (erstes Konzept), und die Kristallbeschädigung der Zellen durch Verfestigung des Bandes, welches verbunden wurde.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die völlige Kontrolle des Bandes durch Halten beider Enden, bis die Kontrolle dem Band/Zellen-Niederhalter übergeben wird, realisiert.

Die Geradheit (Wölbung) des Bandes ist für die Ausrichtung an der Vorderseite der Zelle auf Grund besserer Kontrolle über das Band nicht mehr entscheidend. Dies stellt einen großen Vorteil dar, da die Bandwölbung in der Vergangenheit für die Bandhersteller nur schwer zu kontrollieren war. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die voll programmierbare Steuerung von Bandlänge, -position und -spannung möglich, ohne dass für irgendeinen dieser Parameter eine Werkzeugumrüstung erforderlich wäre. Das Konzept der Erfindung ist geeignet für die Handhabung jeder beliebigen Anzahl von Bändern ohne Änderung des Konzepts, der Bewegungen oder der Zykluszeit. Ferner ist das Erfindungskonzept mit herkömmlichen Vorderseitenkontaktzellen und auch mit den neuen Rückseitenkontaktbauarten, die sich gerader Bänder bedienen, kompatibel.

Die erfindungsgemäße Lösung setzt sich mit diesen Problemen im Hinblick auf die Handhabung des Bandes durch Festhalten beider Enden des Bandes, bis die Kontrolle direkt an das Niederhaltersystem an der Vorderseite der Zelle übergeben werden kann, auseinander. Beide Enden werden festgehalten, bis das Band von der Spule abgeschnitten wird, und dies erfolgt erst dann, nachdem das Niederhaltersystem das Band an die Zelle „geklemmt" hat. Diese Lösung ist imstande, eine beliebige Anzahl von Bänder durch Mehrfachwerkzeugbestückung der Arme handzuhaben, jedoch wird zu Gunsten der Einfachheit der Prozess hiermit für ein einziges Band beschrieben. Der Prototyp gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist für fünf Bänder ausgelegt und für zwei mit Werkzeugen bestückt. Für mehrere Bänder ist der Prozess genau derselbe, abgesehen davon, dass für jedes Band ein eigener Werkzeugsatz vorhanden ist.

Es sind zwei Werkzeugarme vorgesehen, wobei jeder durch einen getrennten Servomechanismus angetrieben wird. Der hintere Arm (am nächsten bei der Spule) umfasst einen Greifer und einen Scherenmechanismus. Der vordere Arm umfasst nur einen Greifer. An dem hinteren Arm sind der Greifer und die Schere derart angebracht, dass diese sich einander annähern können, wobei bewirkt wird, dass ein kleiner Bandabschnitt aus der Schere vorragt. Durch diese Handlung wird dem vorderen Greifer Material bereitgestellt, welches dieser ergreifen kann. Sobald dies erfolgt, ergreift der vordere Greifer das Band und zieht die erforderliche Länge aus. Sobald die Zufuhrlänge erreicht wurde, ergreift auch der hintere Greifer das Band. In diesem Moment sind beide Enden des Bandes ergriffen, und dieses ist immer noch durchgängig mit der Spule verbunden. Die Arme können nun weiter auseinander bewegt werden, was bewirkt, dass das Band verschiedene Spannungsgrade erreicht. Dieser Abstand ist voll programmierbar, so dass eine einfache Spannung erreicht oder das Material bis zur Streckgrenze gezogen werden kann, was eine dauerhafte Geradheit (und etwas Verfestigung) bewirkt. Die beiden Arme können sich auch übereinstimmend bewegen, was ermöglicht, die Bandspannung konstant zu halten, während das Band an dem gewünschten Ort positioniert wird.

Sobald das Band gespannt ist und sich am gewünschten Ort befindet, bewegt sich die gesamte Bandzuführungsbaugruppe nach unten bis knapp über der Solarzelle. Die Niederhalterzange wird abgesenkt und hält das Band gegen die Zelle, und dann wird die Schere aktiviert, wodurch das Band von der Spule abgeschnitten wird.

Das allgemeinste Attribut dieses Systems gemäß der vorliegenden Erfindung ist, dass das Band an beiden Enden in Spannung gehalten wird, während das Niederhaltersystem durch Anklemmen des Bandes an die Zelle die Kontrolle übernimmt.

Die Aufgaben der Erfindung wurden durch die in diesem Dokument offenbarten Ausführungsformen voll realisiert. Einschlägig versierte Fachleute werden erkennen können, dass die verschiedenen Aspekte der Erfindung durch unterschiedliche Ausführungsformen realisiert werden können, ohne von der wesentlichen Funktion der Erfindung abzugehen. Die spezifischen Ausführungsformen sind veranschaulichend und beabsichtigen nicht, den Umfang der Erfindung, der in den folgenden Ansprüchen dargelegt ist, einzuschränken.

Weitere Vorteile und Modifikationen sind für einschlägig versierte Fachleute ohne Weiteres erkennbar. Demzufolge ist die Erfindung im Allgemeinen nicht auf die spezifischen Details und repräsentativen Ausführungsformen beschränkt, welche in diesem Dokument dargestellt und beschrieben werden. Demnach können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Gedanken oder Umfang des allgemeinen Erfindungskonzeptes, welches durch die beiliegenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist, abzugehen.

Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Solarzelle mit einem Band, welches vorbereitet wurde, um in die entsprechende Nut eingelegt zu werden;
2 ist eine perspektivische Ansicht gemäß der Ausführungsform aus 1, wobei das Band in die Nut eingelegt ist;
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Ausführen der Erfindung;
4 ist eine perspektivische Hinteransicht der Vorrichtung gemäß 3;
5 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß 3;
6 zeigt einen ersten Schritt des Prozesses gemäß der vorliegenden Erfindung, der mit der Vorrichtung aus 3 ausgeführt wird;
7 zeigt einen zweiten Schritt des Prozesses gemäß der vorliegenden Erfindung, der mit der Vorrichtung aus 3 ausgeführt wird;
8 zeigt einen dritten Schritt des Prozesses gemäß der vorliegenden Erfindung, der mit der Vorrichtung aus 3 ausgeführt wird;
9 zeigt einen vierten Schritt des Prozesses gemäß der vorliegenden Erfindung, der mit der Vorrichtung aus 3 ausgeführt wird.
Ausführliche Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
Eine bevorzugte Ausführungsform sowie verschiedene beispielhafte Ausführungsformen sind nachstehend im Detail beschrieben.
In 1 wird eine Solarzelle 1 für das Einlegen des Bandes 2 in die Nut 3 vorbereitet. Das Band ist ein vorverzinnter Leiterriemen, welcher an der Solarzelle 1 durch Erhitzen befestigt wird. Das Erhitzen kann entweder herkömmlich oder durch Strahlung wie Laserlicht oder durch jedwede andere geeignete Mittel erfolgen. Um eine optimale Befestigung zu erzielen, sollte das Band 2 tatsächlich in die Nut 3 eingelegt werden.
Die Vorrichtung gemäß 3 umfasst einen Rahmen 4 mit einer linearen Führung 5, auf welcher linearen Führung 5 ein vorderer Arm 6 und – gemäß der bevorzugten Ausführungsform – zwei hintere Arme 7.1 und 7.2 angebracht sind. Ein Servomotor 9 ist vorgesehen, um den vorderen Arm 6 die lineare Führung 5 entlang zu bewegen. Alternativ dazu können die Bewegungen des vorderen Arms durch einen Linearmotor (nicht dargestellt) ausgeführt werden. Ein Servomotor 8 ist für die Bewegung des hinteren Arms 7.1 entlang der linearen Führung 5 vorgesehen. Die Bezugszahl 10 bezieht sich auf einen Riemen bzw. die Bezugszahl 11 auf eine Kette zum Bereitstellen von Energie zum Bewegen des vorderen Arms 6 und/oder des hinteren Arms 7.1. Wie aus 4 und 6 bis 9 hervorgeht, ist der vordere Arm 6 mit einem der (Endlos)Riemen 10 verbunden, welcher in der Längsrichtung mittels des Motors 7 angetrieben werden kann, wodurch ermöglicht wird, den vorderen Arm 6 die lineare Führung 5 entlang zu bewegen. Wie in 3 dargestellt ist, ist der hintere Arm 7.1 mit einem der (Endlos-)Riemen 10 verbunden, welcher in der Längsrichtung mittels des Servomotors 8 angetrieben werden kann und dadurch ermöglicht, den hinteren Arm 7.1 die lineare Führung 5 entlang zu bewegen. Ein Linearhub-Pneumatikzylinder 12 ist für die Auf/Ab-Bewegung der linearen Führung 5, der Motoren 8 und 9, des vorderen Arms 6 und der hinteren Arme 7.1 und 7.2 vorgesehen.
Der hintere Arm 7.2 ist mit dem hinteren Arm 7.1 mittels einer Feder 15 gekoppelt, deren Länge verändert werden kann, um zu ermöglichen, den hinteren Arm 7.2 in Bezug auf den hinteren Arm 7.1 zu bewegen (und dadurch den Abstand zwischen den hinteren Armen 7.2 und 7.1 zu ändern). Alternativ dazu kann an Stelle der Feder 15 ein Pneumatikzylinder (nicht dargestellt) für denselben Zweck bereitgestellt werden. Da der hintere Arm 7.2 mit dem hinteren Arm 7.1 verbunden ist, werden die hinteren Arme 7.1 und 7.2 gemeinsam bewegt, wenn der hintere Arm 7.1 mittels des Servomotors 8 bewegt wird.
Ein Greifer (eine Zange) 13 ist an dem vorderen Arm 6 angeordnet, und ein Greifer (eine Zange) 14 ist an dem hinteren Arm 7.1 angeordnet. Scherenmittel 16 sind an dem hinteren Arm 7.2 befestigt. Da der hintere Arm 7.2 mit dem hinteren Arm 7.1 mittels der Feder 15 gekoppelt ist, sind die Scherenmittel 16 beweglich an dem hinteren Arm 7.1 angeordnet und in Bezug auf den Greifer 14 verlagerbar.
Der Greifer (die Zange) 13 des vorderen Arms 6 und der Greifer (die Zange) 14 des hinteren Arms sind angeordnet, um das Band 2 zu ergreifen. Das Scherenmittel 16 ist vorgesehen, um das Band 2 zu durchschneiden. In den 3 und 4 sind die jeweiligen Mittel nur für ein einziges Band dargestellt, um die Verständlichkeit zu erhöhen. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind allerdings die jeweiligen Mittel für eine Mehrzahl von Bändern vorgesehen. In 5 sind derartige Mittel für 4 Bänder dargestellt.
Das Verfahren zum Verwenden der Vorrichtung gemäß 2 bis 5 ist in 6 bis 9 dargestellt. In einem ersten Schritt des Verfahrens werden alle Arme bewegt, d.h. der vordere Arm 6 wird in Bezug auf die hinteren Arme 7.1 und 7.2 bewegt, derart, dass der hintere Arm 7.2 zu dem hinteren Arm 7.1 hingedrückt wird, wodurch der Abstand zwischen dem hinteren Arm 7.2 und dem hinteren Arm 7.1 verringert und die Feder 15 vorgespannt wird (6). Demnach werden die Scherenmittel 16 in Bezug auf den Greifer 14 des hinteren Arms 7.1 bewegt, was bewirkt, dass ein kleiner Abschnitt des Bandes 2 von den Scherenmitteln 16 vorragt. Der Greifer 13 des vorderen Arms 6 ergreift den vorragenden Abschnitt des Bandes 2 (6) und bewegt diesen zu einer vorgegebenen Position (7). Inzwischen bewegen sich auch die hinteren Arme 7.1 und 7.2 zu einer anderen vorgegebenen Position, wobei der Greifer 14 des hinteren Arms 7.1 offen ist (8). Daraufhin wird der Greifer 14 der hinteren Arme wieder geschlossen (8). Das Band wird durch Aufbringen der erlaubten Spannung mittels des Servomotors 9 gestrafft. Unter dem Band 2 ist die Solarzelle 1 dargestellt (7 bis 9). Im nächsten Schritt werden die gesamten Mittel mit allen Armen auf die Ebene der Solarzelle 1 abgesenkt (9). Führungsräder 17, 18 und 19 sind vorgesehen, um vertikale Schwingungen beim Absenken zu vermeiden. Eine Stützabschnitt 20 ist für die Räder 17, 18 und 19 vorgesehen. Nach dem Absenken wird das Band 2 durch Anwendung von Wärme oder Strahlung, z.B. Laserstrahlung, mit der Solarzelle 1 verbunden. Das Band 2 wird durch die Scherenmittel 16 durchschnitten, der Greifer 13 des vorderen Arms 6 wird geöffnet, und die Solarzelle 1 kann gemeinsam mit dem Band 2 weitertransportiert werden.
Um die oben genannte Anordnung zu vereinfachen, kann der hintere Arm 7.2 durch Befestigen von Scherenmitteln 16 an dem hinteren Arm 7.1 vermieden werden. In letzterem Fall werden die Scherenmittel 16 vorzugsweise am hinteren Arm 7.1 derart angeordnet, dass die Scherenmittel 16 in Bezug auf Greifermittel 14 des hinteren Arms 7.1 beweglich sind. Demzufolge kann das Verfahren zum Ausrichten und Befestigen eines Bandes an einer Solarzelle, wie dies oben beschrieben wurde, entsprechend angewandt werden.

Claims

Vorrichtung zum Ausrichten und Befestigen eines Bandes an einer Solarzelle, wobei die Solarzelle eine Nut umfasst, in welche Nut das Band passt, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Rahmen, einen vorderen Arm, der beweglich an einer linearen Führung angebracht ist, die an dem Rahmen angeordnet ist, einen hinteren Arm, der beweglich an einer linearen Führung angebracht ist, die an dem Rahmen angeordnet ist, Bewegungsmittel für eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung der linearen Führungen, Scherenmittel zum Durchschneiden des Bandes, wobei der vordere Arm und der hintere Arm jeweils mindestens ein Greifermittel zum Ergreifen des Bandes umfasst und wobei die Greifermittel vorgesehen sind, um das Band mit einer vorgegebenen Längsspannung zu beaufschlagen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Scherenmittel an einem der Arme angeordnet sind, derart, dass diese Scherenmittel in Bezug auf die Greifermittel desselben Arms beweglich sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend Führungsmittel, um vertikale Schwingungen während der Bewegung durch die Bewegungsmittel für eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung zu vermeiden, und einen Stützabschnitt für die Führungsmittel.
Verfahren zum Ausrichten und Befestigen eines Bandes an einer Solarzelle, durch Verwendung einer Vorrichtung, die umfasst: einen Rahmen, einen vorderen Arm, der beweglich an einer linearen Führung angebracht ist, die an dem Rahmen angeordnet ist, mindestens einen hinteren Arm, der beweglich an einer linearen Führung angebracht ist, die an dem Rahmen angeordnet ist, Bewegungsmittel für eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung der linearen Führungen, Scherenmittel zum Durchschneiden des Bandes, wobei der vordere Arm und der hintere Arm jeweils mindestens ein Greifermittel zum Ergreifen des Bandes umfasst und wobei die Greifermittel vorgesehen sind, um das Band mit einer vorgegebenen Längsspannung zu beaufschlagen, wobei die Solarzelle mit einer Nut für das Band versehen ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Bewegen des vorderen Arms, wobei der Greifer des vorderen Arms das Band hält und dieses zu einer vorgegebenen Position bewegt, – Bewegen des hinteren Arms zu einer anderen vorgegebenen Position, wobei das Greifermittel des hinteren Arms geöffnet wird, – neuerliches Schließen des Greifermittels des hinteren Arms, wobei das Band durch Aufbringen einer vorgegeben Längsspannung auf das Band gestrafft wird, – Absenken des Greifermittels auf die Ebene einer Solarzelle, die unter dem Band positioniert ist, – Verbinden des Bandes mit der Solarzelle durch Aufbringen von Wärme auf das Band, vorzugsweise mittels Laserstrahlung, – Durchschneiden des Bandes durch die Scherenmittel, – Öffnen des Greifermittels des vorderen Arms, so dass das Band und die Solarzelle weitertransportiert werden können.