JP3761488B2

JP3761488B2 - リードの供給方法およびその装置

Info

Publication number: JP3761488B2
Application number: JP2002101793A
Authority: JP
Inventors: 紀郎外山
Original assignee: トヤマキカイ株式会社
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2022-04-03
Also published as: JP2003298096A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池セルにリードを溶着するため、太陽電池セルの溶着位置に設定長さのリードを供給するリードの供給方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、太陽電池モジュールは、複数個の太陽電池セルを接続してストリングを形成し、複数行のストリングを接続して製造される。この場合、複数個の太陽電池セルを接続してストリングを形成する際、隣接する太陽電池セル間をリードを介して接続する必要がある。例えば、図５に示すように、一の太陽電池セルＰの表面および隣接する太陽電池セルＰの裏面にわたって半田を介してリードＬを溶着し、順次接続するようにしている。
【０００３】
ここで、リードＬは、断面偏平な方形状に形成された導体、例えば、銅線であって、通常、ロール状に巻き取られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、リードは、ロール状に巻き取られることによって巻き癖が付与されており、このため、リードを引き出して設定長さに切断し、設定長さのリードを吸着して太陽電池セルの溶着位置に供給し、半田を介して溶着する場合、リードのスプリングバックによって押圧位置以外で浮きという現象が起こり、太陽電池セルの品質を確保してリードを溶着することが難しいという問題があった。
【０００５】
すなわち、リードを太陽電池セルの溶着位置に溶着する場合、その溶着位置の全面にわたってリードを溶着する必要があるが、設定長さに切断されたリードを吸着して太陽電池セルの溶着位置に供給した場合、リードは、そのスプリングバックによって押圧位置以外の部位が湾曲し、太陽電池セルの溶着位置から浮き上がることがある。したがって、押圧位置を除いてどうしても太陽電池セルの表面にリードの密着していない部位が発生しがちで、浮きという現象となる。そして、湾曲したリード全体の半田を溶融して埋設する必要性から、加熱装置によって半田の溶融点を越える温度でより多くの時間を費やして溶融させようとすることになるが、この間、太陽電池セルは、加熱装置による熱応力を受けるため、ヘアクラックなどの微小なクラックを発生するおそれがある。
【０００６】
このように、スプリングバックを有するリード全体を太陽電池セルに溶着することができるように、加熱装置によって必要以上に加熱しがちであり、このため、タクトタイムが大きくなって生産効率を低下させる一方、その間、太陽電池セルが高温にさらされることから、太陽電池セルにクラックを発生させる確率が大きくなる。しかも、リードの浮き上がりを完全に防止することはできないことから、溶着不良が発生しやすく、歩留りが低いものである。
【０００７】
このような傾向は、リードの引き出しにつれて徐々に曲率半径が小さくなるため、より顕著となる。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、リードを太陽電池セルの溶着位置に確実に、かつ、短時間に溶着することができるように、リードの平面性、直進性を強制的に求め、それを太陽電池セルに供給するリードの供給方法およびその装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のリードの供給方法は、ロール状に巻き取られたリードを引き出し、リードに引張力を作用させて塑性変形させた後、設定長さに切断し、太陽電池セルの溶着位置に供給することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明によれば、ロール状に巻き取られたリードを引き出し、リードにその材料の弾性限度を越える引張力を作用させ、永久ひずみが残留するように塑性変形させる。この際、リードを形成する金属の結晶面で滑りが発生して硬化する。したがって、リードがロール状に巻き取られて巻き癖が付与されているとしても、リードを引っ張って塑性変形させることにより、リードは、平面性、直進性を有するように直線状に硬化し、スプリングバックが解消される。この後、塑性変形されたリードを設定長さに切断した後、設定長さのリードを太陽電池セルの溶着位置に供給すれば、太陽電池セルの溶着位置の全面に直線状のリードが密着して載置される。
【００１１】
この結果、太陽電池セルに半田を介してリードを溶着する場合、半田が溶融温度に達すれば、リードは、直線状のまま溶融した半田に沈み込むことから、従来のように、湾曲したリード全体を埋設するように必要以上に加熱する必要がなくなる。したがって、加熱時間が短縮化されるとともに、熱応力によるクラックの発生が可及的に削減され、また、溶着位置からのリードの浮き上がりがないため、リードを確実に溶着することが可能となる。
【００１２】
また、リードを塑性変形させた場合、すなわち、永久ひずみが生じた場合、リードの断面積が減少する。したがって、大きな永久ひずみは、溶着面積の減少につながるため、全体長さに対して一定以上、例えば、３％以上永久ひずみが残留しないように調整する必要がある。
【００１３】
本発明のリードの供給方法は、ロール状に巻き取られたリードを引き出し、一定長さに切断した後、リードに引張力を作用させて塑性変形させ、太陽電池セルの溶着位置に供給することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明によれば、ロール状に巻き取られたリードを引き出し、一定長さに切断した後、リードにその材料の弾性限度を越える引張力を作用させ、永久ひずみが残留するように塑性変形させる。この際、リードを形成する金属の結晶面で滑りが発生して硬化する。したがって、リードがロール状に巻き取られて巻き癖が付与されているとしても、リードを引っ張って塑性変形させることにより、リードは、平面性、直進性を有するように直線状に硬化し、スプリングバックが解消される。この後、塑性変形された設定長さのリードを太陽電池セルの溶着位置に供給すれば、太陽電池セルの溶着位置の全面に直線状のリードが密着して載置される。
【００１５】
この結果、太陽電池セルに半田を介してリードを溶着する場合、半田が溶融温度に達すれば、リードは、直線状のまま溶融した半田に沈み込むことから、従来のように、湾曲したリード全体を埋設するように必要以上に加熱する必要がなくなる。したがって、加熱時間が短縮化されるとともに、熱応力によるクラックの発生が可及的に削減され、また、溶着位置からのリードの浮き上がりがないため、リードを確実に溶着することが可能となる。
【００１６】
また、リードを塑性変形させた場合、すなわち、永久ひずみが生じた場合、リードの断面積が減少する。したがって、大きな永久ひずみは、溶着面積の減少につながるため、全体長さに対して一定以上、例えば、３％以上永久ひずみが残留しないように調整する必要がある。
【００１７】
また、本発明のリードの供給装置は、基台に往復移動可能に設けられた前部クランプ装置と、前部クランプ装置に対向して基台に往復移動可能に設けられた後部クランプ装置と、前部クランプ装置と後部クランプ装置間に位置して基台に設けられた切断装置と、切断されたリードを受け取る位置と退避した位置間を往復移動可能に設けられ、かつ、上下方向に昇降自在な受け台装置と、退避位置の受け台装置と設定位置に搬送された太陽電池セルの溶着位置間を往復移動可能に設けられ、かつ、上下方向に昇降自在な吸着装置と、からなり、ロール状に巻き取られたリードが、後部クランプ装置および前部クランプ装置に把握され、引っ張られて塑性変形されるとともに、切断装置を介して設定長さに切断され、さらに、設定長さのリードが受け台装置および吸着装置を介して太陽電池セルの溶着位置に供給されることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明によれば、ロール状に巻き取られたリードを引き出して後部クランプ装置および前部クランプ装置で把握し、リードに弾性限度を越える引張力を作用させることにより、リードを永久ひずみが残留した一定長さに塑性変形させることができる。この際、リードは、塑性変形によって平面性、直進性を有するように直線状に硬化している。そして、塑性変形したリードを切断装置によって設定長さに切断すれば、受け台装置で受け取ることができることから、次いで、受け台装置上の設定長さのリードを吸着装置が吸着し、設定位置に搬送された太陽電池セルの溶着位置に供給することができる。この場合、リードは、塑性変形されて直線状に硬化しているため、太陽電池セルの溶着位置の全面に密着して載置される。
【００１９】
この結果、基台に前部クランプ装置および後部クランプ装置を設けるとともに、前部クランプ装置と後部クランプ装置との間に切断装置を設け、さらに、受け台装置および吸着装置を設けた簡単な構成により、リードを太陽電池セルの溶着位置に確実に、かつ、短時間に溶着することができるように、ロール状に巻き取られることによるリードのスプリングバックを確実に解消して、太陽電池セルの溶着位置の全面に密着するように供給することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１乃至図３には、本発明のリードの供給装置１の一実施形態が示されている。
【００２２】
この供給装置１は、太陽電池セルＰの搬送装置８（図２および図３参照）に関して左右対称に設けられており、そのうち、図面には、一方の供給装置１のみが示されている。
【００２３】
そして、各供給装置１は、搬送装置８に近接して設けられた基台２と、基台２に設けられ、リードＬの引き出し方向に移動自在な前部クランプ装置３と、前部クランプ装置３と対向して基台２に設けられ、リードＬの引き出し方向に移動自在な後部クランプ装置４と、前部クランプ装置３と後部クランプ装置４との間に位置して基台２に設けられた切断装置５と、基台２に設けられ、リードＬの引き出し方向と直交する方向に移動自在であり、かつ、上下方向に昇降自在な受け台装置６と、リードＬの引き出し方向と直交する方向に移動自在であり、かつ、上下方向に昇降自在な吸着装置７と、から構成され、後述するように、ガイドローラー２３から引き出されたリードＬの延長線上に位置して後部クランプ装置４のクランプ部４２、切断装置５の切断部５２および前部クランプ装置３のクランプ部３４が順に配置されている。
【００２４】
前部クランプ装置３は、基台２に設置されたガイドレール２１と平行に配置され、両端が回転自在に軸支されたスクリュー３１と、スクリュー３１の一端に連結されたモーター３２と、ガイドレール２１に摺動自在に嵌合されるとともに、スクリュー３１に螺合された本体部３３と、本体部３３に設けられたクランプ部３４と、からなり、モータ３２を回転駆動させることにより、スクリュー３１が回転し、スクリュー３１に螺合された本体部３３をガイドレール２１に沿って進退させることができる。
【００２５】
ここで、クランプ部３４は、一対のアームをＸ字状に軸支するとともに、スプリングを介して先端部が常時接する方向に付勢する一方、他端部に進退自在なくさび状押圧体を設けて構成され、くさび状押圧体を進退させることにより、先端部をスプリングの付勢力に抗して開閉させることができる。
【００２６】
後部クランプ装置４は、前述したガイドレール２１に摺動自在に嵌合された本体部４１と、本体部４１に設けられたクランプ部４２と、本体部４１と基台２間に配設された摺動シリンダ４３と、からなり、摺動シリンダ４３を伸縮作動させることにより、本体部４１をガイドレール２１に沿って往復移動させることができる。
【００２７】
なお、基台２には、本体部４１のシリンダ４３による移動を規制するストッパ４４が設けられている。また、クランプ部４２は、先に説明したクランプ部３４と同一であるため、その説明を省略する。
【００２８】
切断装置５は、基台２に設けられた本体部５１と、本体部５１に設けられた切断部５２と、からなり、切断部５２は、詳細には図示しないが、先端に刃部を形成した一対の刃体が対向するようにＸ字状に軸支し、一方の刃体を回動させることにより、その刃部を他方の刃体の刃部に当接させ、リードＬを切断することができる。
【００２９】
受け台装置６は、リードＬを載置可能な溝を有する受け台６１と、受け台６１を昇降させる昇降シリンダ６２と、昇降シリンダ６２と基台２との間に配設されて、昇降シリンダ６２および受け台６１を搬送装置８に向かって進退させる進退シリンダ６３と、からなり、進退シリンダ６３を伸縮作動させることにより、受け台６１を、後部クランプ装置４および切断装置５を経て前部クランプ装置３まで引き出されたリードＬの受取位置と、その側方に退避した位置との間で往復移動させることができる。また、昇降シリンダ６２を伸縮作動させることにより、受け台６１を、受取位置または退避位置において、昇降させることができる。
【００３０】
吸着装置７は、吸着部７１と、吸着部７１を搬送装置８に向かって移送させる移送シリンダ７２と、移送シリンダ７２と基台２との間に配設されて、移送シリンダ７２および吸着部７１を昇降させる昇降シリンダ７３と、からなり、吸着部７１には、受け台６１に載置されたリードＬを吸着するため、図示しない真空源が接続されている。そして、移送シリンダ７２を伸縮作動させることにより、吸着部７１を、受け台６１の退避位置と、搬送装置８を介して設定位置に搬送された太陽電池セルＰのリードＬの溶着位置との間で往復移動させることができる。また、昇降シリンダ７３を伸縮作動させることにより、吸着部７１を、受け台６１の退避位置または太陽電池セルＰのリードＬの溶着位置において、昇降させることができる。
【００３１】
なお、基台２の上方には、図１に示すように、ロール状に巻き取られたリードＬのロール体が回転自在に支持されている。そして、ロール体から繰り出されたリードＬは、図示しないスプリングを介して時計回り方向に付勢されたテンションローラー２２およびガイドローラー２３を巻回した後、前述した後部クランプ装置４のクランプ部４２、切断装置５の切断部５２を経て前部クランプ装置３のクランプ部３４まで引き出されている。また、リードＬを後部クランプ装置４に導くため、その上流側に位置してガイド２４が配置され、また、リードＬを切断装置５に導くため、その上流側に位置してガイド２５が配置されている。
【００３２】
次に、このように構成されたリードＬの供給装置１の作動について説明する。
【００３３】
まず、初期状態においては、図１乃至図３に示すように、前部クランプ装置３および後部クランプ装置４はそれぞれ下流側設定位置まで移動しており、一方、切断装置５の切断部５２は非切断位置にある。また、受け台装置６の受け台６１は、退避位置において下降している。さらに、吸着装置７の吸着部７１は、退避位置に移動している受け台６１を臨んで上方に移動している。
【００３４】
さらにまた、ロール体から繰り出されたリードＬは、テンションローラー２２およびガイドローラー２３に巻回された後、ガイド２４、後部クランプ装置４のクランプ部４２、ガイド２５を経て切断装置５の切断部５２に引き出されており、その先端部が切断装置５の切断部５２から下流側に向けて延出されている。そして、引き出されたリードＬは、後部クランプ装置４のクランプ部４２にて把握されている（図４（ａ）参照）。
【００３５】
このような初期状態から図示しない始動スイッチを操作すれば、まず、モーター３２を介してスクリュー３１が正転駆動し、前部クランプ装置３をガイド２１に沿って切断装置５に隣接する上流側設定位置まで移動させる。そして、クランプ部３４が作動し、切断装置５の切断部５２から下流側に延出されているリードＬの先端部を把握する。この後、後部クランプ装置４のクランプ部４２によるリードＬの把握を解除する（図４（ｂ）参照）。
【００３６】
次いで、モーター３２が逆転駆動し、スクリュー３１を介して前部クランプ装置３をガイド２１に沿って下流側設定位置まで移動させることにより、リードＬをテンションローラ２２の付勢力に抗してロール体から一定長さだけ繰り出す。この後、後部クランプ装置４のクランプ部４２が作動し、リードＬを把握する（図４R>４（ｃ）参照）。
【００３７】
一方、リードＬが前部クランプ装置３のクランプ部３４および後部クランプ装置４のクランプ部４２によって把握されたならば、後部クランプ装置４のシリンダ４３が伸長作動し、リードＬを把握している後部クランプ装置４のクランプ部４２を上流側設定位置に移動させる。このため、リードＬに前部クランプ装置３のクランプ部３４との間で引張力を作用させることができる。この際のクランプ部４２の移動距離は、リードＬの弾性限度を越える大きさに設定されているため、リードＬは塑性変形し、永久ひずみを残留した一定長さに延伸されることになる。この結果、リードＬは、塑性変形によって平面性、直進性を有するように直線状に硬化し、スプリングバックが解消される（図４（ｄ）参照）。
【００３８】
リードＬを塑性変形させたならば、受け台装置６の進退シリンダ６３が縮小作動し、受け台６１を、後部クランプ装置４のクランプ部４２と前部クランプ装置３のクランプ部３４との間で引っ張られたリードＬの直下位置に移動させる。その後、切断装置５の切断部５２が作動し、塑性変形によって直線状に硬化したリードＬを、前部クランプ装置３のクランプ部３４との間の設定長さに切断する（図４（ｅ）参照）。
【００３９】
次いで、前部クランプ装置３のクランプ部３４によるリードＬの把握を解除すれば、設定長さに切断されたリードＬは、受け台６１上に載置される（図４（ｆ）参照）。この後、受け台装置６の進退シリンダ６３が伸長作動し、リードＬを載置した受け台６１を退避位置に移動させる。また、後部クランプ装置４の摺動シリンダ４３が縮小作動し、リードＬを把握した状態の後部クランプ装置４のクランプ部４２を下流側設定位置に移動させ、切断されたリードＬの先端を切断装置５の切断部５２から一定長さ延出させることにより、図４（ａ）の状態に戻り、以下同様に作動する。
【００４０】
一方、リードＬを載置した受け台６１が退避位置に移動したならば、昇降シリンダ６２が伸長作動し、受け台６１を上昇させる。この際、受け台６１に載置された設定長さのリードＬが吸着装置７の吸着部７１に当接し、吸着部７１に作用された真空圧によってリードＬが吸着部７１に吸着される。この後、昇降シリンダ６２が縮小作動して、受け台６１が下降したならば、移送シリンダ７２が伸長作動し、設定位置に搬送された太陽電池セルＰの溶着位置の上方に吸着部７１を移送させる。次いで、昇降シリンダ７３が縮小作動し、吸着部７１を太陽電池セルＰの溶着位置に下降させた後、吸着部７１に作用している真空圧を遮断すれば、吸着部７１に吸着されているリードＬは、その自重により、太陽電池セルＰの溶着位置に載置される。
【００４１】
ここで、リードＬは、塑性変形によって平面性、直進性を有するように直線状に硬化して、設定長さに切断されているため、太陽電池セルＰの溶着位置の全面に密着して載置される。
【００４２】
このように、リードＬに塑性変形による永久ひずみが残るような引張力を作用させることにより、リードＬは直線状に硬化し、ロール状に巻き取られることによるスプリングバックを解消することができる。この結果、設定長さに切断されたリードＬを確実に太陽電池セルＰの溶着位置まで移送して、太陽電池セルＰの溶着位置の全面に載置することができる。したがって、太陽電池セルＰの溶着位置にリードＬを半田を介して確実に溶着することができる。しかも、リードＬは、直線状に硬化してスプリングバックが解消されているため、半田を溶融させるための加熱装置による加熱時間を短縮化することができ、熱応力によるクラックの発生を可及的に削減することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、リードを太陽電池セルの溶着位置に確実に、かつ、短時間に溶着することができるように、平面性、直進性を有するリードを太陽電池セルに供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリードの供給装置の一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１のリードの供給装置を一部省略して示す平面図である。
【図３】図１のＡ方向矢示図である。
【図４】図１のリードの供給装置のリード供給工程を説明する工程図である。
【図５】複数個の太陽電池セルをリードを介して接続してなるストリングの平面図およびその側面図である。
【符号の説明】
１供給装置
２基台
２１ガイド
３前部クランプ装置
３１スクリュー
３２モータ
３４クランプ部
４後部クランプ装置
４２クランプ部
４３摺動シリンダ
５切断装置
５２切断部
６受け台装置
６１受け台
６２昇降シリンダ
６３進退シリンダ
７吸着装置
７１吸着部
７２移送シリンダ
７３昇降シリンダ
８搬送装置
Ｐ太陽電池セル
Ｌリード

Claims

ロール状に巻き取られたリードを引き出し、リードに引張力を作用させて塑性変形させた後、設定長さに切断し、太陽電池セルの溶着位置に供給することを特徴とするリードの供給方法。
ロール状に巻き取られたリードを引き出し、一定長さに切断した後、リードに引張力を作用させて塑性変形させ、太陽電池セルの溶着位置に供給することを特徴とするリードの供給方法。
基台に往復移動可能に設けられた前部クランプ装置と、前部クランプ装置に対向して基台に往復移動可能に設けられた後部クランプ装置と、前部クランプ装置と後部クランプ装置間に位置して基台に設けられた切断装置と、切断されたリードを受け取る位置と退避した位置間を往復移動可能に設けられ、かつ、上下方向に昇降自在な受け台装置と、退避位置の受け台装置と設定位置に搬送された太陽電池セルの溶着位置間を往復移動可能に設けられ、かつ、上下方向に昇降自在な吸着装置と、からなり、ロール状に巻き取られたリードが、後部クランプ装置および前部クランプ装置に把握され、引っ張られて塑性変形されるとともに、切断装置を介して設定長さに切断され、さらに、設定長さのリードが受け台装置および吸着装置を介して太陽電池セルの溶着位置に供給されることを特徴とするリードの供給装置。