JP4451950B2 - 太陽電池用リード線自動半田付け方法及びその装置 - Google Patents

太陽電池用リード線自動半田付け方法及びその装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽電池パネルの正負の電極にリード線を接続して出力を取出すための太陽電池用リード線自動半田付け方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽エネルギーを直接電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールは、ガラス基板等の絶縁基板上に、透明電極層、半導体光電変換層及び裏面電極層が順次形成された積層体を備えている。この積層体は、レーザスクライブ等によって複数の光電変換セルに分離されるとともに、各光電変換セルは電気的に直列または並列に接続されている。
【０００３】
また、例えば，特開平９‐３２６４９７号公報、特開平９‐１３５０３５号公報及び特開平９‐８３００１号公報等に示すように，太陽電池モジュールの両端にはリード線取付け領域が設けられ、このリード線取付け領域には正負の電極として半田バンプが形成され、この半田バンプにリード線を接続することにより、太陽電池モジュールの出力を取出すようにしている。そして、リード線は太陽電池モジュールの裏面に取付けられる端子ボックスに接続される。
【０００４】
また、超音波半田付け装置としては、リード線取付け領域に半田バンプを形成する装置としては，例えば、特許第２６９１６８５号公報、特開平９−２９５１３３号公報で知られており、半田こてに超音波振動を付与して効率的に、しかも確実に半田付けされるように構成されている。
【０００５】
これらは、太陽電池モジュールのリード線取付け領域に、超音波半田付け法によってスポット径が２ｍｍ程度の半田バンプを２０ｍｍ間隔程度で、列状に形成したのち、前記半田バンプの列上に半田メッキされた銅箔等のリード線を沿わせ、リード線の上方から半田こてによって半田バンプに対してリード線を加熱しながら押圧して半田付けしている。
【０００６】
ところで、従来、太陽電池モジュールの両端のリード線取付け領域にリード線を取付けるには，リード線取付け領域に予備半田として半田バンプを形成したのち、この半田バンプの列上に半田メッキされた銅箔等のリード線を沿わせ、リード線を半田バンプに対して半田付けする作業は手作業によって行われている。
【０００７】
すなわち、半田バンプの列上にリード線を沿わせ、リード線の上面から半田こてを押し当てて半田付けする際に、リード線がずれたり、皺が発生することがある。そこで、リード線の端部に重りを吊り下げ、リード線にテンションを付与しながら半田付けを行っている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半田バンプに対してリード線を手作業によって半田付けする作業は非能率的であり、大量生産には多くの工数を要し、コストアップの原因となる。また、リード線に重りによってテンションを付与して半田付けを行うと、半田付けされた半田バンプ相互間のリード線が張設された状態となり、太陽電池モジュールを建造物の屋根等に設置したとき、リード線の熱収縮によってリード線が半田バンプから外れたり破損する虞がある。
【０００９】
この発明は，前記事情に着目してなされたもので，その目的とするところは，太陽電池のリード線取付け領域に形成された半田バンプ列上にリード線を接続する作業が自動的に行え、作業能率の向上を図ることができる太陽電池用リード線半田付け方法及びその装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、リード線取付け領域に半田バンプが所定間隔を存して列状に設けられた太陽電池に前記半田バンプを介してリード線を取付ける太陽電池用自動半田付け方法において、前記半田バンプ列上の一端側のリード線繰出し部から長尺のリード線を繰出して前記半田バンプ列上の全長に亘ってリード線を配置する第１の工程と、前記リード線の一部をその上面から半田付けユニットによって前記半田バンプに押えた状態で、そのリード線を前記半田付けユニットによって前記半田バンプに溶着する第１の動作と前記半田付けユニットによるリード線押えおよび溶着を解除する第２の動作を繰返し、前記リード線の先端側から前記リード線繰出し部の末端側に向って順次リード線を前記半田バンプに半田付けする第２の工程と、前記リード線繰出し部の近傍で前記半田バンプ列に半田付けされた前記リード線を切断し、前記半田付けされたリード線とリード線繰出し部側のリード線を分断する第３の工程とからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項２は、請求項１の前記半田付けユニットを半田バンプ列方向に２台配置し、２台の半田付けユニットを前記半田バンプ列方向に間欠移動させながら交互または同時に動作させてリード線を半田バンプに半田付けすることを特徴とする。
【００１２】
請求項３は、リード線取付け領域に半田バンプが所定間隔を存して列状に設けられた太陽電池に前記半田バンプを介してリード線を取付ける太陽電池用自動半田付け装置において、前記太陽電池を載置する載置台と、前記載置台の一端側に設けられ、前記リード線を繰出すリード線繰出し部と、前記リード線繰出し部のリード線の先端部を掴んでリード線を繰出して前記半田バンプ列上の全長に亘ってリード線を配置するリード線チャック機構と、前記リード線の一部をその上面から半田バンプに押えるリード押え部材及び該リード押え部材によって半田バンプに押えられたリード線を半田バンプに溶着する半田こてを備え、前記リード押え部材と半田こての動作を繰返し、リード線の先端側から前記リード線繰出し部の末端側に向って順次リード線を半田バンプに半田付けする半田付けユニットとからなることを特徴とする。
【００１３】
請求項４は、請求項３の前記半田付けユニットは、半田バンプ列方向に２台配置し、 前記半田バンプ列方向に間欠移動させながら２台の半田付けユニットを交互または同時に動作させてリード線を半田バンプに半田付けすることを特徴とする。
【００１４】
請求項５は、請求項３の前記太陽電池は、平行する複数のリード線取付け領域を有し、前記リード線繰出し部及び半田付けユニットは、太陽電池のリード線取付け領域に対応して複数配設され、同時に動作することを特徴とする。
【００１５】
前記構成によれば,太陽電池の半田バンプ列上の一端側のリード線繰出し部からリード線を繰出して前記半田バンプ列上の全長に亘ってリード線を配置した後,前記リード線の先端側からリード線を半田バンプに押えた状態で半田付けユニットによってリード線を半田バンプに溶着する動作とリード線押えを解除する動作を繰返し、リード線の先端側から前記リード線繰出し部の末端側に向って順次リード線を半田バンプに半田付けすることができる。従って,リード線のテンションを略一定にした状態で,そのリード線を半田バンプに半田付けできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１及び図２は太陽電池用リード線半田付け装置の概略的構成を示し，図１は正面図,図２は図１の矢印Ａ方向から見た側面図である。まず、リード線半田付け装置の概略的構成を説明すると,基台１には載置台２が設けられ,この載置台２の載置面３には後述する太陽電池４がその製膜面側を上にして搬入されて載置されるようになっている。
【００１８】
載置面３にはＸ方向とＹ方向に太陽電池４を位置決めする複数の突き当て突起５が突没可能に設けられ,この突き当て突起５と対向する側には太陽電池４を突き当て突起５に押圧するプッシャー６が設けられている。そして,太陽電池４をＸＹ方向に位置決めした状態で,半田付け時に太陽電池４を移動不能に支持するようになっている。
【００１９】
載置台２には太陽電池４の後述するリード線取付け領域７に対応して一対のフレーム８が設けられ,これらフレーム８にはリード線取付け領域７にリード線１０を自動的に半田付けする自動半田付け機構９が設けられている。これら自動半田付け機構９は同一構造であるため,その一方について説明する。
【００２０】
図２に示すように,フレーム８は載置台２の前後方向の全体に亘ってしかも鉛直方向に立設されている。フレーム８の一端側にはリード線１０を繰出すリード線繰出し部１１が設けられている。リード線１０は半田メッキされた銅箔等の帯状体であり、ボビン１２に巻回されている。このボビン１２から繰出されたリード線１０はテンションを調節するトルク制御ローラ１３及び複数のガイドローラ１４を介してリード線取り付け領域７に導かれる。
【００２１】
また、フレーム８にはその長手方向全体に亘って水平に第１のガイドレール１５と第２のガイドレール１６が上下２段に設けられている。上段の第１のガイドレール１５には第１の可動ベース１７が水平方向に移動自在に設けられ,この第１の可動ベース１７には第１と第２の半田付けユニット１８,１９が隣接して設けられている。下段の第２のガイドレール１６には第２の可動ベース２０が水平方向に移動自在に設けられ,この第２の可動ベース２０にはリード線１１の先端部を掴むリード線チャック機構２１とリード線１１を切断するカッター機構２２が設けられている。
【００２２】
さらに、第１のガイドレール１５の長手方向の両端部にはタイミングプーリ２３が設けられ,これらタイミングプーリ２３間にはタイミングベルト２４が掛け渡されている。一方のタイミングプーリ２３は正逆回転可能な第１のステッピングモータ２５に連結され,タイミングベルト２４の中途部は第１の可動ベース１７に連結されている。そして、走行するタイミングベルト２４によって第１と第２の半田付けユニット１８,１９がリード線取り付け領域７に沿って移動するようになっている。
【００２３】
第２のガイドレール１６の長手方向の両端部にはタイミングプーリ２６が設けられ,これらタイミングプーリ２６間にはタイミングベルト２７が掛け渡されている。一方のタイミングプーリ２６は正逆回転可能な第２のステッピングモータ２８に連結され,タイミングベルト２７の中途部は第２の可動ベース２０に連結されている。そして、走行するタイミングベルト２７によってリード線チャック機構２１とカッター機構２２がリード線取り付け領域７に沿って移動するようになっている。
【００２４】
ここで、太陽電池４について説明すると，図３に示すように，ガラス基板等の絶縁基板３０上に、透明電極層３１、半導体光電変換層３２及び裏面電極層３３が順次形成された積層体３４を備えている。積層体３４は複数の光電変換セル３５に分離されるとともに、各光電変換セル３５は電気的に接続されている。
【００２５】
さらに、図４に示すように，太陽電池４の両端にはリード線取付け領域７が設けられ，このリード線取付け領域７には予め所定間隔を存して列状に半田バンプ３６が形成されている。
【００２６】
次に，前記第１と第２の半田付けユニット１８，１９について説明する。図５に示すように，第１と第２の半田付けユニット１８，１９は同一構造であり,ユニット本体４１には上下方向にＬＭガイド４２が設けられ,このＬＭガイド４２には昇降部材４３が昇降自在に支持されている。昇降部材４３はユニット本体４１に固定されたサーボモータ４４の昇降ロッド４５に連結され,昇降するようになっている。
【００２７】
昇降部材４３はユニット本体４１より下方に延長しており,この昇降部材４３には下方へ延長する支持板４６が連結されている。支持板４６には半田こて４７が鉛直方向に固定され,こて先４７ａは太陽電池４の半田バンプ３６が形成されたリード線取付け領域７に対向している。
【００２８】
支持板４６には半田こて４７と隣接してエアシリンダ４８が鉛直方向に取付けられており,このエアシリンダ４８の昇降ロッド４９の先端部にはリード押え部材５０が固定されている。リード押え部材５０はリード線１１を半田バンプ３６に溶着する際にリード線１１を半田バンプ３６に押し付けて半田こて４７による半田付けが確実に行えるような役目をしている。
【００２９】
前述のように構成された第１と第２の半田付けユニット１８，１９は互いに半田こて４７同士が接近するように左右対称的に設けられ,これら半田こて４７のこて先４７ａの間隔はリード線取付け領域７に配置された半田バンプ３６のピッチと一致している。
【００３０】
次に、前記リード線チャック機構２１とリード線１１を切断するカッター機構２２について説明する。リード線チャック機構２１は,図６及び図７に示すように,第２の可動ベース２０には鉛直方向の第１のエアシリンダ５２によって昇降し、太陽電池４に対して進退可能な支持部材５３が設けられ,この支持部材５３には側方から水平方向の第２のエアシリンダ５４によって太陽電池４のリード線取付け領域７に対して進退可能なエアチャック５５が設けられている。
【００３１】
さらに,第２の可動ベース２０にはエアスライドテーブル５６が水平方向に移動自在に設けられている。エアスライドテーブル５６の先端部には鉛直方向に第３のエアシリンダ５７が設けられ,この第３のエアシリンダ５７のスライドロッド５８にはカッター機構２２を構成するエアニッパー５９が設けられている。従って,エアニッパー５９はリード線取付け領域７に対して進退自在であり、リード線１１を切断するとき,前進して切断するようになっている。
【００３２】
次に，前述のように構成された太陽電池用リード線取付け装置によって半田付けする方法について説明する。
【００３３】
リード線取付け装置に搬入される太陽電池４は、載置台２にその裏面電極層３３を上向きにして載置される。載置台２に搬入された太陽電池４は、予め太陽電池４の両端縁のリード線取付け領域７に多数の半田バンプ３６が所定間隔を存して列状に形成されている。そして,太陽電池４の両端縁のリード線取付け領域７には自動半田付け機構９が対向している。
【００３４】
最初は,リード線チャック機構２１はリード線繰出し部１１側に接近した位置に待機しており,リード線繰出し部１１のボビン１２から繰出されたリード線１０の先端部はリード線チャック機構２１のエアチャック５５によって掴まれている。
【００３５】
この状態で,第２のガイドレール１６の一端側に設置された第２のステッピングモータ２８が駆動すると,タイミングプーリ２６を介してタイミングベルト２７が走行する。従って、タイミングベルト２７に連結された第２の可動ベース２０は第２のガイドレール１６にガイドされて矢印ａ方向に移動する。この第２の可動ベース２０の移動に伴ってリード線１０の先端部は同方向に引張られるため,ボビン１２に巻回されているリード線１０は繰出され,図８及び図９に示すように，リード線取付け領域７に列状に形成された半田バンプ３６の全長に亘ってリード線１０が導き出される。
【００３６】
このとき、リード線１０はトルク制御ローラ１３に掛け渡されているため,導き出されたリード線１０は略一定のテンションを持っており,リード線チャック機構２１が第２のガイドレール１６の他端側、つまりリード線繰出し部１１から最も離れた位置に到達すると,第２のステッピングモータ２８が停止する。
【００３７】
次に、第１のガイドレール１５の一端側に設置された第１のステッピングモータ２５が駆動すると,タイミングプーリ２３を介してタイミングベルト２４が間欠走行する。従って、タイミングベルト２４に連結された第１の可動ベース１７は第１のガイドレール１５にガイドされて矢印ｂ方向に間欠移動する。この第１の可動ベース１７の移動に伴って第１と第２の半田付けユニット１８，１９が同方向に間欠移動する。
【００３８】
ここで、第１と第２の半田付けユニット１８,１９の移動ピッチは半田バンプ３６の２ピッチに設定され,半田こて４７のこて先４７ａがリード線１０を介して半田バンプ３６の真上に位置したときに停止する。すなわち,太陽電池４のリード線取付け領域７に列状に形成された半田バンプ３６上に位置されたリード線１０の先端部側から半田バンプ３６に仮に通し番号「１，２，３，４，５……」を付すと,１番目の半田バンプ３６に第１の半田ユニット１８の半田こて４７が対向し,２番目の半田バンプ３６に第２の半田ユニット１９の半田こて４７が対向する。
【００３９】
そして,第１と第２の半田付けユニット１８,１９が交互に作動する。すなわち,まず,第１の半田付けユニット１８のサーボモータ４４の駆動によって昇降部材４３が下降すると,半田こて４７及びエアシリンダ４８を含む押え部材５０が下降する。このとき、エアシリンダ４８が作動してリード押え部材５０が半田付けを行おうとする１番目の半田バンプ３６の近傍のリード線１０を１番目の半田バンプ３６に押し付けてリード線１０の浮き上がりを防止する。この状態で,半田こて４７のこて先４７ａによってリード線１０を１番目の半田バンプ３６に押圧して溶着する。
【００４０】
第１の半田付けユニット１８による半田付けが終了すると,サーボモータ４４の駆動によって昇降部材４３が上昇し, 半田こて４７及びエアシリンダ４８を含む押え部材５０が上昇する。これと同時に,第２の半田付けユニット１９のサーボモータ４４の駆動によって昇降部材４３が下降し、同様に,エアシリンダ４８が作動してリード押え部材５０が半田付けを行おうとする２番目の半田バンプ３６の近傍のリード線１０を２番目の半田バンプ３６に押し付けてリード線１０の浮き上がりを防止する。この状態で,半田こて４７のこて先４７ａによってリード線１０を２番目の半田バンプ３６に押圧して溶着する。
【００４１】
このように第１と第２の半田付けユニット１８,１９が交互に作動し、１番目と２番目の半田バンプ３６に対するリード線１０の半田付けが終了すると, 第１と第２の半田付けユニット１８,１９は半田バンプ３６の２ピッチ移動し,３番目の半田バンプ３６に第１の半田ユニット１８の半田こて４７が対向し,４番目の半田バンプ３６に第２の半田ユニット１９の半田こて４７が対向する。そして,第１と第２の半田付けユニット１８,１９が交互に作動し,それぞれの半田バンプ３６に対するリード線１０の半田付けを行う。
【００４２】
このようにして第１と第２の半田付けユニット１８,１９が間欠走行してリード線繰出し部１１側に移動し,リード線取付け領域７の半田バンプ３６に対する半田付けを行い,リード線繰出し部１１の直前の半田バンプ３６ａを残して 第１と第２の半田付けユニット１８,１９が一時停止する。
【００４３】
ここで、リード線チャック機構２１のエアチャック５５がリード線１０の掴みを解除する。そして、第２のステッピングモータ２８が駆動すると,タイミングベルト２７が前述の矢印ａ方向と逆方向に走行し,リード線チャック機構２１及びカッター機構２２がリード線繰出し部１１側に１〜２ピッチ移動する。
【００４４】
リード線チャック機構２１及びカッター機構２２がリード線取付け領域７に前進し,リード線繰出し部１１側の半田バンプ３６ａより外側（図２の右側）のリード線１０の途中を掴み,半田バンプ３６ａの近傍でリード線１０をカッター機構２２のエアニッパー６０によって切断する。従って,ボビン１２に巻回されているリード線１０と半田バンプ３６に半田付けされたリード線１０とが分離される。ここで,再び,第２の半田付けユニット１９が作動し,リード線１０の末端部を半田バンプ３６ａに半田付けすることにより,リード線１０の先端部から末端部までを列状の半田バンプ３６に半田付けすることができ,１枚の太陽電池４に対するリード線１０の半田付けが完了する。
【００４５】
前記実施の形態においては,太陽電池４の両端縁のリード線取付け領域７に形成された半田バンプ３６上に２台の自動半田付け機構９によって同時にリード線１０を半田付けするようにしたが, ２台の自動半田付け機構９によって片側ずつ半田付けしてもよい。
【００４６】
また,第１と第２の半田付けユニット１８,１９を交互に動作させて半田バンプ３６の１個ずつ半田付けするようにしたが, 第１と第２の半田付けユニット１８,１９を同時に動作させて半田バンプ３６の２個同時に半田付けするようにしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明は、太陽電池の半田バンプ列上の一端側のリード線繰出し部からリード線を繰出して前記半田バンプ列上の全長に亘ってリード線を配置した後,前記リード線の先端側からリード線を半田バンプに押えた状態で半田付けユニットによってリード線を半田バンプに溶着する動作とリード線押えを解除する動作を繰返し、リード線の先端側から前記リード線繰出し部の末端側に向って順次リード線を半田バンプに半田付けすることを特徴とする。
【００４８】
従って,半田バンプに対するリード線の半田付けが高速に行え,作業性の向上を図ることができるとともに,リード線のテンションを略一定にした状態で,そのリード線を半田バンプに半田付けでき、リード線の皺の発生及び破断を防止でき、幅が狭く腰の弱いリード線でも確実に取付けることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す太陽電池用リード線取付け装置の概略的正面図。
【図２】同実施形態の太陽電池用リード線取付け装置を示し,図１の矢印Ａ方向から見た概略的側面図。
【図３】同実施形態の太陽電池の断面図。
【図４】同実施形態の太陽電池に半田バンプを形成した状態の斜視図。
【図５】同実施形態の半田付けユニットの正面図。
【図６】同実施形態のリード線チャック機構及びカッター機構の側面図。
【図７】同実施形態を示し，図６の矢印Ｂ方向から見た図。
【図８】同実施形態を示し,半田バンプに対してリード線を張設した状態の平面図。
【図９】同実施形態を示し,図８の矢印Ｃ方向から見た図。
【符号の説明】
４…太陽電池
７…リード線取付け領域
１０…リード線
１１…リード線繰出し部
１８，１９…半田付けユニット
２１…リード線チャック機構
３６…半田バンプ
４７…半田こて

Claims (5)

  1. リード線取付け領域に半田バンプが所定間隔を存して列状に設けられた太陽電池に前記半田バンプを介してリード線を取付ける太陽電池用自動半田付け方法において、
    前記半田バンプ列上の一端側のリード線繰出し部から長尺のリード線を繰出して前記半田バンプ列上の全長に亘ってリード線を配置する第１の工程と、
    前記リード線の一部をその上面から半田付けユニットによって前記半田バンプに押えた状態で、そのリード線を前記半田付けユニットによって前記半田バンプに溶着する第１の動作と前記半田付けユニットによるリード線押えおよび溶着を解除する第２の動作を繰返し、前記リード線の先端側から前記リード線繰出し部の末端側に向って順次リード線を前記半田バンプに半田付けする第２の工程と、
    前記リード線繰出し部の近傍で前記半田バンプ列に半田付けされた前記リード線を切断し、前記半田付けされたリード線とリード線繰出し部側のリード線を分断する第３の工程と、
    からなることを特徴とする太陽電池用リード線自動半田付け方法。
  2. 前記半田付けユニットを半田バンプ列方向に２台配置し、２台の半田付けユニットを前記半田バンプ列方向に間欠移動させながら交互または同時に動作させてリード線を半田バンプに半田付けすることを特徴とする請求項１記載の太陽電池用リード線自動半田付け方法。
  3. リード線取付け領域に半田バンプが所定間隔を存して列状に設けられた太陽電池に前記半田バンプを介してリード線を取付ける太陽電池用自動半田付け装置において、
    前記太陽電池を載置する載置台と、
    前記載置台の一端側に設けられ、前記リード線を繰出すリード線繰出し部と、
    前記リード線繰出し部のリード線の先端部を掴んでリード線を繰出して前記半田バンプ列上の全長に亘ってリード線を配置するリード線チャック機構と、
    前記リード線の一部をその上面から半田バンプに押えるリード押え部材及び該リード押え部材によって半田バンプに押えられたリード線を半田バンプに溶着する半田こてを備え、前記リード押え部材と半田こての動作を繰返し、リード線の先端側から前記リード線繰出し部の末端側に向って順次リード線を半田バンプに半田付けする半田付けユニットと、
    からなることを特徴とする太陽電池用リード線自動半田付け装置。
  4. 前記半田付けユニットは、半田バンプ列方向に２台配置し、 前記半田バンプ列方向に間欠移動させながら２台の半田付けユニットを交互または同時に動作させてリード線を半田バンプに半田付けすることを特徴とする請求項３記載の太陽電池用リード線自動半田付け装置。
  5. 前記太陽電池は、平行する複数のリード線取付け領域を有し、前記リード線繰出し部及び半田付けユニットは、太陽電池のリード線取付け領域に対応して複数配設され、同時に動作することを特徴とする請求項３記載の太陽電池用リード線自動半田付け装置。
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