ITFR20120007A1 - Metodo ed apparecchiatura per la formatura dei collettori elettrici esterni di un pannello solare e per la saldatura degli stessi ai collettori interni delle celle costituenti il pannello solare. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione avente per TITOLO:

METODO ED APPARECCHIATURA PER LA FORMATURA DEI COLLETTORI ELETTRICI ESTERNI DI UN PANNELLO SOLARE E PER LA SALDATURA STESSI AI COLLETTORI INTERNI DELLE CELLE COSTITUENTI IL PANNELLO SOLARE.

La presente invenzione si riferisce ad un metodo e ad un'apparecchiatura per la formatura e saldatura dei collettori elettrici di collegamento di un pannello solare ai collettori elettrici delle file di celle solari che conpongono il pannello stesso. L’elemento generatore di corrente di un pannello solare, infatti, è conposto da una matrice bidimensionale di celle fotovoltaiche disposte per file, dette stringhe, affiancate l'una all’altra. Ogni cella è costituita da un sottile piatto quadrato di silicio, di spessore tipico 0.3 mm, una superficie del quale (polo positivo) è completamente metallizzata, mentre l’altra (polo negativo), destinata ad essere esposta all’irraggiamento solare, presenta una fitta maglia di sottilissimi conduttori elettrici, intersecati da due o tre conduttori di raccolta di larghezza maggiore, di circa 2 mm Tutti questi conduttori sono realizzati in argento per stampa serigrafica: la loro funzione è quella di raccogliere gli elettroni liberatisi all’interno del silicio per effetto della radiazione solare assorbita, mentre le lacune, cariche positive, si muovono l’altro polo, l’anodo metallizzato. In un pannello solare le celle devono essere collegate tra loro in serie: si ottiene cori un generatore nel quale la tensione è la somma delle tensioni generate dalle singole celle, mentre la stessa corrente fluisce attraverso tutte le celle del pannello. I collegamenti in serie tra le celle di una stringa sono eseguiti all’inizio del processo produttivo da apposite macchine, dette appunto stringatrici. La stringatura consiste nel collegare in serie le celle della stringa saldando collettori elettrici, in numero pari a quello dei conduttori di raccolta (due o tre) di cui è dotata ogni cella, dalla feccia positiva di una cella a quella negativa della successiva. Questi collettori elettrici, detti ribbons, sono costituiti da piattine di rame stagnato e argentato di larghezza di poco inferiore ai conduttori di raccolta (2 mm), di 0.15 mm e di circa pari due volte il lato della cella. Dalla prima e dall’ultima cella della stringa fuoriescono due o tre ribbons che devono essere collegati elettricamente a quelli della successiva stringa. Infine, su di un lato del pannello, devono essere eseguiti due collegamenti ad una cassetta di derivazione a partire dalla prima e dall’ultima cella del circuito serie e, per motivi funzionali, altri due collegamenti a partire dalle estremità delle due celle centrali del circuito: questi ultimi servono per il cablaggio di diodi di by-pass necessari per il corretto funzionamento del pannello nel caso che qualche cella generi una inferiore a quella prodotta dalle altre celle del pannello, ad esempio a causa dell’ombreggiamento della stessa Tutti questi collegamenti esterni alle celle, sia quelli per il cablaggio in serie, sia quelli per i collegamenti esterni, sono realizzati anch’essi con piattina di rame stagnato e argentato simile a quella dei ribbons, ma di sezione maggiore, tipicamente 5 x 0.3 mm: questi collettori esterni sono detti comunemente busbars. La saldatura dei ribbons ai busbars è un’operazione che è eseguita di solito manualmente da diversi operatori e che richiede circa 10 minuti-uomo a pannello, nel caso di pannelli con 6 stringhe di celle a 2 ribbons che utilizzano 4 busbars dal lato connessioni esterne e 3 dal lato collegamenti serie. Le stringhe sono disposte affiancate l’una all’altra sopra un foglio di EVA (etlilenevinilacetato) disteso sopra ad una lastra di vetro che viene trasportala nella stazione di saldatura da un trasportatore: gli operatori prelevano i busbars già tagliati a misura, li inseriscono in una dima di materiale isolante che è poi interposta tra i ribbons ed il foglio di EVA, li saldano con un saldatore a ferro caldo e, laddove necessario, dopo saldatura ne ripiegano l’estremità diretta alla cassetta di derivazione. In alcuni impianti sono impiegati dei robots antropomorfi al posto degli operatori, riducendo così l’impiego di manodopera, ma non i tempi dell’operazione, tant’è che stazioni automatiche con 4 robots producono non più di 25÷30 pannelli/ora, dato che ciascun robot effettua, come gli operatori, una saldatura alla volta. L’operazione di saldatura dei ribbons ai busbars rappresenta quindi il collo di bottiglia per linee ad alta cadenza produttiva, oltre che essere causa di rischi funzionali per il pannello, se mal eseguita.

Si noti, infine, che diversi parametri produttivi possono di volta in volta cambiare in questa applicazione, seppure normalmente non tutti nella stessa linea di produzione. Essi sono:

- la dimensione ed il numero di collettori della cella: si usano oggi celle da 5” o 6” (125 o 156 mm di lato) con 2 o 3 collettori. Si stanno sperimentando celle da 8” che potrebbero avere 3 o 4 collettori; il numero di celle per stringa ed il numero di stringhe: il modello di pannello più usato oggi ha 60 celle, suddivise in 6 stringhe da 10 celle ciascuna, ma esistono altre tipologie, seppure meno diffuse; - il disegno dei busbars: pur essendo funzionalmente equivalenti, i disegni possono cambiare da un produttore all’altro per quanto riguarda le posizioni e le lunghezze dei busbars.

La presente invenzione si propone di automatizzare quest’operazione, inclusa la formatura dei busbars, e di ridurne drasticamente la durata, eseguendo tutte le saldature contemporaneamente, ed il costo, rispetto ad inpianti automatizzati che fanno uso di robots. La descrizione che segue si riferisce alla fermatura e saldatura dei busbars del lato dei collegamenti all’esterno, essendo in questo caso le operazioni più complesse di quelle richieste sul lato opposto, laddove i busbars servono solo al collegamento in serie delle stringhe e non se ne deve ripiegare le estremità: saranno evidenti ai tecnici del settore le conseguenti semplificazioni dell’apparato disposto su quel lato.

La fig. 1 rappresenta l’apparecchiatura nel suo insieme in vista dall’alto.

La fig. 2 mostra in dettaglio una porzione di sandwich (30) dopo saldatura dei busbars (10), dal lato delle connessioni esterne. Sono visibili: il vetro di protezione (33), il foglio di EVA superiore (32), le celle solari terminali (34) di alcune stringhe (31) dotate di due ribbons (20) saldati ai busbars (11, 12, 13 e 14). La fig. 3 mostra in dettaglio il sistema di traslazione trasversale (100) che supporta le apparecchiature di alimentazione, taglio e piegatura del nastro (200), il pick & place (300), il supporto rotante dei busbar (400) e l’apparato di saldatura (500). Si notano il carrello mobile (110), scorrevole sulle guide a circolazione di sfere (111) per effetto del cilindro pneumatico (112).

Le fig.4 e 5 mostrano in dettaglio le apparecchiature di alimentazione, taglio e piegatura (200) del nastro viste rispettivamente in pianta ed in elevazione, mentre la fig. 6 mostra una sezione del sistema di trascinamento a pinza (220). Dal complesso delle tre figure sono visibili un sistema di alimentazione del nastro da bobina (210), costituito da: la bobina (211) sulla quale è rame stagnato (212), un l’albero (213), supportato dai cuscinetti (214), dotato di un encoder incrementale (217) ad un’estremità e di un freno a disco (216) con pinza pneumatica (215), ed una serie di rulli snervatoli (218), sui quali il nastro (212) si avvolge; un sistema di trascinamento a pinza (220), costituito da: una pinza (221) a comando pneumatico, dotata di chele superiore (222a) ed inferiore (222b) a movimento parallelo, atte a stringere e trascinare il nastro (212), scorrevole nella direzione di trascinamento sulla guida a circolazione di sfere (225), mossa dalla trasmissione a vite-madrevite (227), anch’essa a circolazione di sfere, comandata dal servomotore (226) che consente di determinarne posizione, velocità ed accelerazione, e scorrevole nelle due direzioni ortogonali a quella di trascinamento grazie a due slitte a comando pneumatico (223 e 224), essendo la pinza (221) montata a bordo della slitta verticale (224), a sua volta montata a bordo della slitta orizzontale (223) che è solidale al carrello mobile della guida (225); la cesoia (230), costituita da: un cilindro a comando pneumo-idraulico (233) che comanda la discesa della lama (231), scorrevole sulla guida verticale a circolazione di sfere (232), fino ad inserirsi nella matrice (234); la piegatrice (240), costituita da: un cilindro pneumatico guidato (242) che muove verso l’alto il punzone (241); una morsa (250), a monte della piegatrice (240), costituita da un cilindro pneumatico (254) che fa scorrere verso il basso sulla guida a circolazione di sfere (253) il tampone (251), all’interno del quale è ricavato il vano (252) per la presa del nastro (212) da parte delle chele (222a e 222b) della pinza (221) così da bloccare il nastro (212) al momento del taglio da parte della lama (231 ) e costituire il lato a monte di una matrice, all’interno della quale sale il punzone (241), al fine di ripiegare le estremità del nastro (212); una morsa (260), a valle della piegatrice (240), costituita da un cilindro pneumatico (263) che fa scorrere verso il basso sulla guida a circolazione di sfere (262) il tampone (261), così da bloccare il nastro (212) al momento del taglio da parte della lama (231 ) e costituire il lato a valle della matrice, all’interno della quale sale il punzone (241), al fine di ripiegare le estremità del nastro (212); la guida del nastro (270), realizzala in tre parti tra loro separale due vani (271 e 272), all’interno dei quali discendono le chele (222a e 222b) della pinza (221) dopo aver trascinato il nastro (212) della lunghezza programmata in funzione del tipo di busbar (10) da

Le fig. 7 e 8 mostrano in dettaglio il pick & place (300), che trasferisce i busbar (10) dalla guida del nastro (270) alle sedi (410b) del supporto rotante (400), e lo stesso supporto rotante (400), visti rispettivamente in pianta ed in vista laterale. Dal conplesso delle due figure sono visibili del pick & place (300) l’organo di presa (310) dei busbar (10), costituito da: una guida orizzontale (311) lungo la quale sono posizionati nove pattini (312), ciascuno dei quali supporta un cilindro (313) che muove in verticale una ventosa (314) con eiettore incorporato per la generazione del vuoto; il sistema di movimentazione Z (320) - Z è verticale - di detto organo di presa (310), costituito da: un cilindro pneumatico (321) che fa scorrere in verticale l’organo di pesa (310) su due guide a rulli (322); il sistema di movimentazione Y (330) - Y è orizzontale e perpendicolare ad X - di detto sistema di movimentazione Z (320), costituito da: due guide a circolazione di sfere (333), lungo le quali si muove il sistema di movimentazione Z (320) grazie alla trasmissione a vite-madrevite a ricircolazione di sfere (332) comandata dal servomotore (331); il sistema di movimentazione X (340) - X è orizzontale, parallelo alla guida (270) - di detto sistema di movimentazione Y (330), costituito da: due guide a circolazione di sfere (343), lungo le quali si muove il sistema di movimentazione Y (330) grazie alla trasmissione a vite-madrevite a ricircolazione di sfere (342) comandata dal servomotore (341). Le suddette figure mostrano l’organo di presa (310) ed i sistemi di movimentazione X (340) e Y (330) nelle due posizioni d’estremità, corrispondenti a quella di presa dei busbar (10) dalla guida (270) ed a quella di deposito degli stessi nelle sedi (410b) del supporto rotante (400).

Dal complesso delle stesse due figure sono visibili del supporto rotante (400) i due supporti dei busbar posti, l’uno (410a), dal lato della guida del nastro (270) e l’altro (410b), dal lato delle apparecchiature di saldatura (500), entrambi costituiti da: quattro sedi (411, 412, 413 e 414), rispettivamente per i busbars (1 1, 12, 13 e 14), dotate di fori di comunicazione a circuiti di generazione del vuoto (non raffigurati), per tenere in posizione i busbar (10) durante i movimenti della tavola rotante (421), nonché di sedi (415) ate ad accogliere le forcelle (545) dei dispositivi di centraggio dei ribbons (10); il dispositivo rotante (420), costituito da: una tavola girevole (421), sulla quale sono i busbar (410a) e (410b), reperibile in commercio anche sotto il nome di tavola indexata e prodotta, tra i tanti produttori da AUTOROTOR e C.D.S., mossa da un motoriduttore asincrono trifase (422): la tavola (421), grazie al meccanismo interno detto intermittore, ruota esattamente di 180° ad ogni rotazione di un giro dell’albero di uscita del motoriduttore (422), anche se detta rotazione è di entità non esattamente pari a 360°, con una tolleranza di oltre ±20°.

Le fig. 9 e 10 mostrano in dettaglio Papparato di saldatura (500), mentre la fig. 11 mostra la forcella (545) di centraggio dei ribbons. Il dispositivo di saldatura (500) è costituito da: un telaio (501) sul quale sono montati i carrelli (502) e (503) ed i cilindri (504) e (505); il gruppo porta centratori (520), a bordo del quale si trovano i dispositivi di centraggio dei ribbons (540); il gruppo porta saldatori (530), a bordo del quale si trovano i dispositivi di saldatura dei ribbons (550). Il gruppo porta centratori (520) è costituito da un piatto verticale (521), sul quale sono montate le guide (522), scorrevoli nei carrelli (502), che porta la guida orizzontale (523), sulla quale sono posizionati e bloccati i carrelli (541) dei dispositivi di centraggio dei ribbons (540) in numero pari a quello dei punti di saldatura massimo da eseguire, ad esempio 18: qualora il numero di saldature richiesto dal modello di pannello solare processato sia inferiore, ad esempio 12, i dispositivi di centraggio (540) non utilizzati devono essere posizionati alle estremità della guida (523), al di fuori del sandwich (30). Analogamente, il gruppo porta saldatori (530) è costituito da un piatto verticale (531), sul quale sono montate le guide (532), scorrevoli nei carrelli (503), che porta la guida orizzontale (533), sulla quale sono posizionati e bloccati i carrelli (551) dei i dispositivi di saldatura (550) in numero pari a quello dei punti di saldatura massimo da eseguire, ad esempio 18. Ciascun dispositivo di centraggio dei ribbons (540) è costituito dal carrello (541) che supporta una guida verticale a circolazione di sfere (542), sulla quale scorre il pattino (543), spinto verso il basso dalla molla di contrasto (544), il quale porta a bordo la forcella di centraggio (545), atta a raddrizzare i ribbons (20) fuoriuscenti dalle stringhe (31) durante la discesa del piatto (521). Ciascun dispositivo di saldatura dei ribbons (540) è costituito dal carrello (551) che supporta una guida verticale a circolazione di sfere (552), sulla quale scorre il pattino (553), spinto verso il basso dalla , il quale porta a bordo il saldatore (555), che, a tìtolo d’esempio non limitativo, nella presente descrizione è un saldatore a ferro caldo commerciale, ma che potrebbe essere di tipologia differente, ad esempio un saldatore a microfiamma. Come mostrato in fig. 9, ciascun dispositivo di saldatura (550) è disposto di fronte ad un dispositivo di centraggio (540), cosi da operare sullo stesso punto d’incrocio tra un ribbon (20) ed un busbar (10): la forcella (545) scorre accanto alla punta (556) del saldatore (555), come visibile in fig. 11. La fig. 14 mostra il trasportatore-centratore (600) visto dall’alto e la fig. 15 lo schema di uno degli attestatoli (630). Sono visibili il trasportatore (610), costituito dal telaio (611), il motoriduttore (612), direttamente calettato sull’albero (613) sul quale sono montate le pulegge (614) delle cinghie di trasporto (615); il sollevatore (620), costituito dalle stecche di sollevamento (621), le guide a circolazione di sfere (622) sulle quali scorrono ed il cilindro pneumatico (623) che le solleva; sei attestatoti (630), due anteriori (630as e 630 ad), due posteriori (630ps e 630 pd) e due laterali (6301s e 6301d). Ciascun attestatole (630) è costituito da: un tubo di acciaio (631), rivestito in gomma ad elevata durezza, ad esempio 70 Sh, folle su cuscinetti (non visibili) montati su un perno centrale (632) die può essere ribaltato di 90° da una leva (633) azionata dal cilindro pneumatico (634).

La fig. 14 mostra il sistema di sollevamento stringhe (700) visto dal basso, la fig. 15 una sezione parziale dell’attuatore motorizzato (720). Dal complesso delle due figure si notano: l’organo di presa a ventose (710), costituito da un telaio (711) portante una matrice di ventose (713) montate su conpensatori di livello (712) e dalla flangia a cambio rapido (714); l’attuatore motorizzato (720), costituito dal telaio a portale (721), l’equipaggio mobile (722), che scorre sulle guide a circolazione di sfere (723) mosso dal servomotore (724) per mezzo della trasmissione a vite-madrevite (725), sul quale è montata la controflangia (726): l’assieme costituito da flangia (714) e controflangia (726) consente la sostituzione rapida dell’organo di presa (710), che si rende necessaria al variare del numero e/o delle dimensioni delle celle solari (34) formanti il pannello solare da processare, trasmettendo i segnali elettrici e pneumatici tra le due parti.

Si descrive nel seguito il funzionamento delle apparecchiature

Il nastro di materiale conduttore, generalmente rame stagnato e/o argentato in superficie, che serve a produrre i busbars è avvolto su una bobina (211) montata sull’albero (213), folle su cuscinetti (214). Il nastro (212) è srotolato dalla bobina per trascinamento dalla pinza (221) che ne preleva la testa e la muove in avanti della quantità necessaria a produrre, di volta in volta, uno dei busbars. Il nastro (212) è tenuto in tensione dall’azione frenante esercitata dalla pinza pneumatica (215), agente sul disco (216), che è comandata con aria compressa la cui pressione è variata, in funzione del raggio d’uscita del nastro (212) dalla bobina (211), rilevato dal sistema di controllo tramite lettura dell’encoder incrementale (217), al fine di mantenere costante e pari ad un valore programmato la forza di trazione agente sul nastro (212). Prima di essere tagliato ed eventualmente ripiegato, il nastro (212) si avvolge su diversi rulli folli (218) che provocano lo snervamento del materiale, onde eliminare la curvatura residua indotta dall’avvolgimento in spire sulla bobina. La pinza (221), con le chele (222a e b) in posizione aperta, s’inserisce a cavallo del nastro (212) nel vano di presa (252) ricavato in parte nel tampone (251) ed in parte nella guida (270) del nastro: Dopo chiusura delle chele (222a e b), la pinza (221) si solleva, grazie alla slitta verticale (224), sopra alla guida (270) e trasla sulla guida (225), comandata dal servomotore (226) tramite la trasmissione a vite-madrevite (227) della lunghezza programmata La pinza (221) poi discende all’intemo di uno dei due vani di rilascio (271 o 272) della guida (270) del nastro, secondo la lunghezza del busbar da formare. nastro (212) è poi tenuto fermo nella guida (270) per mezzo del vuoto che è generato da apposito circuito (non raffigurato) e trasmesso attraverso fori praticati nella guida stessa Mentre la pinza (221) apre le proprie chele (222a e b), si ritrae per il movimento della slitta orizzontale (223) e ritorna al vano di presa (252) per una nuova operazione, si chiudono le due morse, a monte (250) ed a valle (260) della cesoia (230), bloccando il nastro (212) tra la guida del nastro (270) ed i rispettivi tamponi (251 e 261), grazie al movimento dei cilindri (254 e 264). Discende quindi la lama (231) della cesoia (230), spinta dal cilindro pneumo-idraulico (233), e taglia il nastro (212), inserendosi nella matrice (234): subito dopo risale in posizione alta Se il nastro è stato alimentato per produrre il busbar #1 (11) o il busbar #2 (12), dopo il taglio è comandata la piegatrice (240): il punzone (241) sale, comandato dal cilindro guidato (242), e ripiega le due estremità del nastro (212), a destra ed a sinistra del taglio, rappresentanti le estremità dei busbars #1 (11) e #4 (14) o #2 (12) e #3 (13). Se invece la pinza (221) ha trascinato il nastro (212) per produrre il busbar #4 o quello #3, le cui estremità sono già state ripiegate nel ciclo precedente, al taglio del nastro (212) non fa seguito l’azione della piegatrice (240). In entrambi i casi poi si apre la morsa a valle (260), e nel caso dei busbars #1 e #2 discende il punzone (241), ed il busbar prodotto è prelevato dal pick&place (300) tramite le ventose (314) dell’organo di presa (310), ciascuna comandata dal proprio cilindro pneumatico (313). Dopo che tutte le ventose (314) si sono accostate al busbar (10) presente sulla guida (270) ed lo hanno prelevato tramite il vuoto generato dall’eiettore integrato, l’organo di presa (310) si muove nelle tre direzioni X, Y e Z, comandato, rispettivamente, dal servomotore (341), dal servomotore (331) e dal cilindro (321). Il busbar (10) è rilasciato dall’organo di presa (310) in corrispondenza di una delle quattro sedi del supporto (410a) presente dal lato del pick&place (300): la sede corrisponde al busbar di volta in volta trasferito, quindi il busbar #1 sarà deposto nella sede (411), il busbar #2 nella sede (412), il busbar #3 nella sede (413) ed il busbar #4 nella sede (414). Le sedi sono dotate di sistema d’aspirazione del busbar tramite vuoto, trasmesso attraverso piccoli fori nelle sedi stesse, e generato da pompe da vuoto. Il sistema d’alimentazione, taglio e ripiegatura (200) ed il pick&place (300) formano e posizionano nelle sedi del supporto (410a) i quattro busbars (11, 12, 13 e 14) nel seguente ordine: per primo il busbar #1 (11), poi il busbar #4 (14), poi il busbar #2 (12) e per ultimo il busbar #3 (13). L’altro supporto (410b), identico al precedente (410a), si trova sul dispositivo rotante (420), ruotato di 180° intorno all’asse di rotazione del dispositivo (420) al supporto (410a): dopo che tutti i busbars sono stati depositati nelle rispettive sedi, i due supporti sono scambiati di posizione per effetto della rotazione di 180° del dispositivo rotante (420), eseguita dalla tavola girevole (421). Alternativamente, i due supporti (410a) e (410b) si scambiano di posizione e di funzione: quello che si trova dal lato del pick&place (300) viene riempito dallo stesso pick&place con i quattro busbars che devono essere saldati, mentre quello che si trova dal lato dell’apparato di saldatura (500) supporta i busbars in precedenza prodotti durante la saldatura.

Mentre hanno luogo le operazioni per formare i busbars (10), il sandwich (30) è trasferito nella stazione dove è installato l’apparato oggetto della presente invenzione per mezzo del trasportatore (610), grazie al movimento delle cinghie (615), mosse dal motoriduttore (612). Una volta arrivato nella stazione di saldatura ed arrestato il motoriduttore (612), il sandwich (30) è sollevato dalle cinghie (615) dalle stecche (621) del sollevatore (620), azionate dal cilindro pneumatico (623). Le stecche (621) sollevano il vetro (33) e con esso le stringhe (31). D vetro (33) è centrato meccanicamente sollevando le coppie di attestatori anteriori (630as e 630ad), posteriori (630ps e 630pd) e laterali (6301s e 6301d) con la seguente sequenza: gli attestatori anteriori (63 la e 63 lb) sono sollevati prima dell’arrivo del sandwich (30), gli attestatori posteriori (632a e 632b) si sollevano dopo che il sandwich (30) è stato sollevato dalle stecche (621 ) e per ultimi si sollevano prima l’attestatore laterale (633a) e poi quello dal lato opposto (633b). Gli attestatori (630) agiscono sul bordo del vetro (33), dopo aver sollevato il bordo del foglio di EVA (32) che deborda di alcuni millimetri dal vetro stesso, e lo spingono verso una posizione di riferimento. Dopo il sollevamento di tutti gli attestatori (630) il vetro (33), e con esso il foglio (32) e le stringhe (31), è spostato e bloccato in una posizione ripetitiva L’organo di presa a ventose (710) discende, mosso dal servomotore (724), finché tutte le ventose (713), comprimendo i compensatori di livello (712), non sono entrate in contatto con le stringhe (31), aderendo ad esse per effetto del vuoto generato dalla pompa ad eiettore posta a bordo dell’equipaggio mobile (722). Dopo la riapertura degli attestatori (630), l’organo di presa (710) si solleva e con esso le stringhe (31) tenute dalle ventose (713). Dopo che le stringhe (31) sono state sollevate, gli apparati di saldatura (500) ed i supporti rotanti (400), unitamente alle apparecchiature di alimentazione, taglio e piegatura del nastro (200) ed al pick & place (300), sono portati gli uni al di sopra e gli altri al di sotto delle stringhe (31) per effetto del movimento dei carrelli mobili (110), mossi dai cilindri pneumatici (112). L’organo di presa (710) discende poi quanto basta per appoggiare i ribbons (20), fuoriuscenti dalle stringhe (31), sopra ai busbar (10) presalti nelle sedi del supporto rotante (400b) che si trovano dal lato del trasportatore (600). Il piatto (520) discende dal cilindro pneumatico (504) e con esso i dispositivi di centraggio dei ribbons (540) disposti l’uno vicino all’altro sulla guida orizzontale (523) nelle posizioni corrispondenti all’incrocio tra ciascun ribbon (20) ed uno dei busbar (10). Durante la discesa dei dispositivi di centraggio (540) la forcella (545) costringe il ribbon (20) a spostarsi, se deformato, verso la gola (546) della forcella stessa: continuando la discesa, la forcella (545) s’inserisce nelle sedi (415) presenti sul bordo e all' del supporto dei busbar (410) finché la sua gola (546) si appoggia sui ribbons (20) in prossimità della zona di sovrapposizione al busbar (10). La corsa del cilindro (504) è maggiore della distanza della gola (546) della forcella (545) dai ribbons (20): l’ulteriore corsa fa sì che il pattino (543) sia spinto verso l’alto sulla guida (542) vincendo la molla (544), la cui spinta mantiene tra loro impaccati la gola (546) della forcella (545), il ribbon (20) ed il busbar (10). E’ ora azionato il cilindro pneumatico (505) che comanda la discesa del piatto (530) che porta a bordo i dispositivi di saldatura (550), posizionati lungo la guida orizzontale (533) in corrispondenza dell’incrocio tra ciascun ribbon (20) ed uno dei busbar (10), di fronte al corrispondente dispositivo di centraggio dei ribbons (540). Come per i dispositivi di centraggio, la corsa del cilindro (505) è maggiore della distanza della punta (556) del saldatore (555) dal ribbon (20) sovrapposto al busbar (10): scendendo il piatto (530) le punte (556) di tutti i saldatori (555) raggiungono, eventualmente non tutte contemporaneamente a causa di piccole differenze dimensionali, i corrispondenti ribbons (20) e restano con essi in contatto grazie alla spinta verso il basso delle molle di contrasto (554), compresse dalla salita dei pattini (553) causata dall’ulteriore corsa del cilindro (505). Al termine della durata programmata per consentire il riscaldamento della giunzione ribbon-busbar e la conseguente fusione della lega saldante, il cilindro (505) è comandato a ritrarsi, facendo così risalire il piatto (530) e con esso i dispositivi di saldatura (550), mentre il cilindro (504) è mantenuto in posizione estesa per un ulteriore periodo di tempo programmato per consentire il raffreddamento naturale delle giunzioni ribbon-busbar, che sono mantenute bloccate dalle spinte delle molle (544) agenti sulle gole (546) delle forcelle (545). Al termine del periodo di raffreddamento programmato, anche il cilindro (504) è comandato a ritrarsi, facendo così risalire il piatto (520) e con esso i dispositivi di centraggio (540). L’organo di presa (710) solleva le stringhe (31) di pochi millimetri: i ribbons (20) provocano il sollevamento dei busbar (10) ad essi saldati e la loro fuoriuscita dalle sedi del supporto di saldatura (410b), laddove il vuoto è rimpiazzato da un getto d’aria compressa per favorire il distacco dei busbar (10). I carrelli mobili (110) arretrano per effetto del cilindro (112), che fa arretrare il supporto dei busbar (410b) e consentendo così all’organo di presa (710) di discendere e depositare le stringhe (31) con i busbar (10) saldati ai ribbons (20) sopra al foglio di ÈVA superiore (32) posto sopra al vetro di protezione (33). Le stecche (621) del sollevatore (620) scendono e depositano il sandwich (30) sulle cinghie (615) del traportatore (610) che lo trasferisce a valle e ne fa entrare uno nuovo da processare. Il sistema di controllo, non raffigurato, è basato su PLC commerciale che controlla la sequenza delle operazioni di tutte le apparecchiature, consente la programmazione dei parametri di produzione sotto forma di ricette mediante un terminale video touch-screen e, tramite funzioni PID, termostata la temperatura dei saldatori, se di tipo a ferro caldo, come indicato.

I principali vantaggi che la presente invenzione offre rispetto ad altre tecniche in uso sono:

1) le saldature sono eseguite tutte contemporaneamente ed in parallelo alle operazione di formazione dei busbars, consentendo una cadenza produttiva dell’apparecchiatura di oltre 80 pannelli/ora; 2) i busbars sono prodotti in linea direttamente da bobina di nastro, quale che sia la loro lunghezza, con o senza ripiegatura di un’estremità, riducendone il costo ed eliminando la necessità di avere a scorta diversi prodotti, quanti sono i diversi modelli di busbars usati in produzione;

3) il sistema di centraggio dei ribbons, prima della saldatura, permette di correggerne eventuali deformazioni prodotte dalle stringatrici o da manipolazioni precedenti l’operazione di saldatura; 4) l’impiego di manodopera è limitato ai rifornimenti di materiale (nastro per busbars), ai controlli qualitativi a valle della stazione di saldatura ed agli eventuali interventi di manutenzione;

5) il costo dell’apparecchiatura, a dispetto dell‘elevata cadenza e della totale automazione, è molto più basso di quello di soluzioni, ad esempio robotizzate, di prestazioni decisamente inferiori; 6) l’apparato ben si adatta con semplici aggiustaggi, molti dei quali eseguiti automaticamente da ricetta, alla produzione di modelli diversi per conposizione e dimensioni di pannelli solari.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per formare e saldare busbar (10) ai ribbons (20) fuoriuscenti da una di stringhe (31) di celle solari (34), tra loro affiancate, facenti parte di un pannello solare, caratterizzato dal folto d’impiegare apparecchiature di alimentazione, taglio e piegatura (200) del nastro (212) avvolto su bobina (211) pa produrre detti busbar (10), un pick & place (300) per trasferire i busbar (10) nelle sedi di un supporto rotante (400) e apparati di saldatura (500), atti a coltrare i ribbons (20) fuoriuscenti dalle stringhe (31) mediante dispositivi di centraggio (540) ed a saldarli tutti contemporaneamente con i dispositivi di saldatura (550), essendo il sandwich (30), di cui le stringhe (31) formo parte, trasportato, centrato e sollevato nella stazione di saldatura dal trasportatore-centratore (600) e le stringhe (31) sollevate dall’organo di presa (710), affinché gli apparati di saldatura (500) possano accostarsi ad esse, per lo spostamento ad essi impartito dal sistema di traslazione trasversale (100).
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal folto che la formatura dei busbar (10) è eseguita alimentando attraverso rulli snervatoti (218) tratti di nastro (212), avvolto su bobina (211), per trascinamento dello stesso da parte di una pinza (221), mossa da un servomotore (226) tramite una trasmissione a vite-madrevite (227), lungo una guida del nastro (270) dotata di vani (271 e 272) dove la pinza (221 ) può inserirsi e riuscirne, grazie a due slitte azionate pneumaticamente (223 e 224), tagliando il nastro (212), tenuto fermo da due morse (250) e (260), mediante una lama (231) azionata da un cilindro pneumo-idranlico (233) e ripiegandone le estremità tagliate, laddove richiesto, grazie al punzone (241) azionato dal cilindro pneumatico (242).
3. 3. Metodo secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fotte che il busbar (10), dopo essere stato formato, è trasferito nelle sedi (410a) di un supporto rotante (400) da un pick & place (300), dotato di un organo di presa (310), costituito da diverse ventose (314), ciascuna dotata di eiettore e mossa da un cilindro (313), la posizione delle quali è regolabile sulla guida (311), il quale si muove in tre direzioni ortogonali per effetto di un cilindro pneumatico (321) e di due trasmissioni vite-madrevite (332 e 342), azionate da due servomotori (331 e 341), onde prelevare un dalla guida (270) e depositario nella sede a lui destinata nel supporto rotante (400), il quale, una volta riempite le quattro sedi (410a) con altrettanti busbar (10), ruota precisamente di 180°, grazie al movimento della tavola girevole (421) mossa dal motoriduttore (422), e posiziona i busbar (10) sotto agli apparati di saldatura (500).
4. 4. Metodo secondo le rivendicazioni 1, 2 e 3, caratterizzato dal fatto che le apparecchiature di alimentazione, taglio e piegatura (200), il pick & place (300), il supporto rotante (400) e gli apparati di saldatura (500) sono spostati vaso l’asse del trasportatore (600) dal carrello mobile (110), sul quale sono montati, pa l’azione del cilindro pneumatico (112), così da posizionare gli apparali di saldatura (500) sopra i ribbons (20) fuoriuscenti dalle stringhe (31) e i busbar (10) presenti nelle sedi (410b) del supporto (400) dal lato dell’asse del trasportatore (600) sotto agli stessi ribbons (20), dopo che il vetro (33), sul quale le stringhe (31) sono appoggiale con l'intercalare di un foglio di ÈVA (32), è stato trasportato, centrato e sollevato dal trasportatore-centratore (600) grazie all’azione dei attestatoli a comando pneumatico (630) e del sollevatore (620), dotato di stecche (621), e le stringhe (31) con i ribbons (20) da esse fuoriuscenti, sono state prelevate e sollevate da un organo di presa (710), dotato di tante ventose (713) quante sono le celle solari (34) costituenti l’assieme delle stringhe affiancate (31).
5. 5. Metodo secondo le rivendicazioni 1, 2, 3 e 4, caratterizzato dal fato die, dopo die l’organo di presa (710) è disceso, per effeto della trasmissione a vite-madrevite (725) mossa dal servomotore (724), ed i ribbons (20) sono stati appoggiati sui busbar (10), gli stessi ribbons (20) sono raddrizzati e centrati dalle forcelle (545), in numero pari ai ribbons (20) dei quali è dotato quel modello di pannello solare, che discendono in corrispondenza degli incroci tra i ribbons (20) ed i busbar ( 10), fino a penetrare nelle sedi (415) di cui è dotato il supporto dei busbar (410b), per effetto del cilindro pneumatico (504), che muove il piatto (521), sul quale è montata la guida (523), sulla quale sono posizionati i carrelli (541), ciascuno dei quali porta una guida verticale (542), sulla quale scorre il pattino (543), che porta una delle forcelle (545) ed è spinto verso il basso dalla molla di contrasto (544), e sono saldati da altrettanti dispositivi di saldatura (550), ciascuno costituito da un carrello (551), posizionabile lungo la guida (533), posta a bordo del piatto (531), mosso in verticale dal cilindro pneumatico (505), sul quale carrello è montata la guida verticale (552), sulla quale scorie un patino (553), spinto vaso il basso dalla molla di contrasto (554), il quale porta a bordo un saldatore del tipo, ad esempio, a fero caldo (555), la cui punta (556) resta in contatto di uno dei ribbon (20), sovrapposto ad uno dei busbar ( 10), pa il tempo programmato necessario a produrre la fusione della lega saldante con la quale sono rivestiti i ribbon (20) e/o i busbar (10), essendo poi i dispositivi di saldatura (550) sollevati per mezzo del cilindro (505), mentre le forcelle di centraggio (545) continuano a premere i ribbon (20) sui busbar (10), finché la giunzione è solidificata
6. 6. Apparecchiatura per formare e saldare busbar (10) ai ribbons (20) fuoriuscenti da una serie di stringhe (31) di celle solari (34), tra loro affiancate, facenti parte di un pannello solare, comprendente: apparecchiature di alimentazione, taglio e piegatura (200) del nastro (212) avvolto su bobina (211) per produrre detti busbar (10); un pick & place (300) per trasferire i busbar (10) formati nelle sedi di un supporto rotante (400); un supporto rotante (400), costituito da una tavola girevole (421) azionata da un motoriduttore asincrono (422), per ruotare precisamente di 180° i busbar (10) disposti nelle sue sedi (410a); apparati di saldatura (500), atti a centrare i ribbons (20) fuoriuscenti dalle stringhe (31) mediante dispositivi di centraggio (540) ed a saldarli tutti contemporaneamente con i dispositivi di saldatura (550); un trasportatore-centratore (600) per trasportare, centrare e sollevare il sandwich (30), di cui le stringhe (31) fermo parte; un organo di presa (710) per sollevare le stringhe (31) dal sottostante foglio di EVA (32), a sua volta supportato dal vetro (33); un carrello mobile (110), sul quale sono montate le apparecchiature di alimentazione, taglio e piegatura (200), il pick & place (300), il supporto rotante (400) e gli apparati di saldatura (500), per spostare i busbar (10) sotto ai ribbons (20) e gli apparati di saldatura (500) sopra di essi; un sistema di controllo a PLC per la gestione di tutte le apparecchiature e la termostatazione dei saldatori (555), potendosi disporre due serie di apparecchiature (100), (200), (300), (400) e (500) sui lati opposti del trasportatore (600) e dell’otgano di presa (710) per effettuare le saldature dei busbars (10) su entrambi i lati delle stringhe (31) contemporaneamente.
7. 7. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 6, laddove i saldatori a ferro caldo (555) sono sostituiti da saldatori a microfiamma.