一种接线盒焊接机械手及焊接设备的制作方法

1.本发明涉及光伏组件技术领域，具体涉及一种接线盒焊接机械手及焊接设备。


背景技术：

2.太阳能电池收集太阳能转化为电能，光伏组件包括多个串联或并联的单片太阳能电池片，实现电网或向其他用电线路的供电。光伏组件的电能向其他用电线路传输通常需经过转接器件实现，通常的一种设置是在光伏组件向外输出的终端设置光伏组件接线盒。光伏组件设置由正极、负极引出的引出件，例如汇流条；光伏组件接线盒中包括用于和连接线缆的传输件，引出件和传输件焊接在一起，从而使得太阳能电池组件的电极和连接线缆焊接连接在一起。
3.随着近几年光伏组件产线的发展，对产能效率和自动化程度的要求越来越高，光伏组件接线盒的焊接也逐步淘汰人工焊接，由自动焊接设备来代替，例如机械手，组件定位后、机械手上的烙铁头下压到接线盒锡块位置，加热后烙铁头回升完成焊接。
4.在自动焊接过程中，为了防止汇流带向上翘起，需要烙铁头保持对汇流带的下压，待锡块冷却凝固后再撤走，但是，由于烙铁头的温度不能瞬时降下来，烙铁头与锡块的接触部分的锡不能完全凝固，在烙铁头撤走后该接触部分的汇流带容易与锡块脱离，造成虚焊，影响光伏组件产品的质量。而且，接线盒的结构通常很紧凑，对于烙铁头与引出件和传输件的位置匹配要求较高，对自动焊接设备的结构设计和功能配置也提出了较高要求。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中烙铁头撤走后，烙铁头与锡块及与其接触的汇流带容易脱离，造成虚焊的问题，从而提供一种接线盒焊接机械手及焊接设备。
6.为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
7.一种接线盒焊接机械手，至少包括：本体；加热结构，至少部分设置在所述本体的一端，适于对待焊接的接线盒中的传输件进行加热；按压结构，能相对于所述本体移动、且至少部分能延伸至所述本体的一端与所述加热结构部分相对，所述按压结构具有对引出件施加压力以使引出件和传输件接触的第一状态，以及回到初始位置的第二状态。
8.进一步地，所述按压结构包括固定座、压针以及第一驱动件，所述第一驱动件适于驱动所述压针伸缩运动，以使得所述压针在延伸至所述本体的一端且与所述加热结构斜向相对时，对引出件进行按压；所述固定座设置在所述本体上；其中：所述第一驱动件包括连接部和驱动部，所述连接部与所述固定座相连，所述驱动部与所述压针相连，使得所述压针相对于所述本体倾斜设置。
9.进一步地，所述压针远离所述固定座的一端设置有陶瓷块，所述陶瓷块至少包覆所述压针的端面。
10.进一步地，所述加热结构包括烙铁头与加热器；所述加热器固定设置在所述本体
的外侧，所述烙铁头固定设置在所述本体的一端且与所述加热器远离所述本体的一端对接。
11.进一步地，所述加热结构还包括第二驱动件；所述第二驱动件包括连接部和驱动部，所述连接部与所述本体相连，所述驱动部与所述加热器相连，所述第二驱动件适于驱动所述烙铁头在平行于所述本体的延伸方向上移动，至目标位置以配合所述烙铁头对所述传输件进行加热。
12.进一步地，所述烙铁头在远离所述加热器的一端开设有聚锡槽，所述聚锡槽位于所述烙铁头朝向压针的侧壁上，所述聚锡槽适于在所述烙铁头按压所述传输件时，将熔融状态的锡液限制在所述聚锡槽内；所述按压结构的压针插入所述聚锡槽内并对所述引出件进行按压。
13.进一步地，所述聚锡槽朝向压针的表面的槽壁相对于所述烙铁头的表面为倾斜面，所述倾斜面与压针的延伸方向所在的直线相平行。
14.进一步地，所述加热结构还包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述烙铁头上，适于获取所述烙铁头的实时温度值，并将所述温度值传输至所述加热器的控制器，所述控制器根据所述加热器的温度值改变所述加热器的加热功率，以调节所述烙铁头的温度。
15.进一步地，该接线盒焊接机械手还包括风冷管路，所述风冷管路的进气端与气源相连，所述风冷管路的出气端朝向所述按压结构，适于在所述按压结构处于第一状态时，加速冷却所述传输件。
16.本发明还提供一种接线盒焊接设备，包括上述所述的接线盒焊接机械手。
17.本发明技术方案，具有如下优点：
18.本发明提供的接线盒焊接机械手，在本体上设置有按压结构，当加热结构对传输件进行加热时，通过按压结构对引出件施加压力，使得引出件与传输件紧密接触，待传输件中的锡块完全融化后，加热结构撤离。还设置冷却用风冷管路，锡块冷却过程中，按压结构保持对引出件的按压，直至锡块冷却凝固后，按压结构回到初始位置，停止对引出件施加压力。如此设置，加热结构撤离后，按压结构依然保持对引出件的下压，防止引出件恢复形变时与未冷却的锡块分离造成虚焊，有利于提高产品的焊接质量。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明实施例中的接线盒焊接机械手的侧视图；
21.图2为本发明实施例中的接线盒焊接机械手的主视图；
22.图3为本发明实施例中的接线盒焊接机械手使用状态下的示意图。
23.附图标记说明：
24.1、本体；
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2、固定座；
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3、第一驱动件；
25.4、压针；
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5、陶瓷块；
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6、第二驱动件；
26.7、加热器；
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8、烙铁头；
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9、温度传感器；
27.10、风冷管路；
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11、避让槽；
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12、信号传输线；
28.13、接线盒；
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14、太阳能电池组件； 15、汇流带；
29.16、电极、
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17、二极管；
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18、锡块。
具体实施方式
30.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
34.图1为本发明实施例中的接线盒焊接机械手的侧视图；图3为本发明实施例中的接线盒焊接机械手使用状态下的示意图。如图1与图3所示，本实施例提供一种接线盒焊接机械手，包括：本体1；其中，本体1可以为板状结构，加热结构可以设置在本体1的其中一个板面上，加热结构至少部分位于所述本体1的底端，适于对待焊接的接线盒13中的传输件进行加热；其中，传输件为接线盒上的电极16以及覆盖在电极16表面的锡块18。加热时，可以将电极16表面的锡块18融化。
35.按压结构可以设置在本体1的另一个板面上，能够相对于本体1移动，且至少部分能延伸至本体1的一端与加热结构部分相对，按压结构对太阳能电池组件上的引出件施加压力，以使引出件与传输件紧密接触。其中，引出件为太阳能电池组件上的汇流带15。当锡块18冷却，汇流带15与电极16粘接在一起后，此时按压结构回到初始位置，停止对汇流带15进行按压。
36.本发明提供的接线盒焊接机械手，在本体1上设置有按压结构，当加热结构对传输件进行加热时，通过按压结构对引出件施加压力，使得引出件与传输件紧密接触，待传输件中的锡块18完全融化后，加热结构撤离。锡块18冷却过程中，按压结构保持对引出件的按压，直至锡块18冷却凝固后，按压结构回到初始位置，停止对引出件施加压力。如此设置，加热结构撤离后，按压结构依然保持对引出件的下压，防止引出件向上翘起时与未冷却的锡块18分离造成虚焊，有利于提高产品的焊接质量。
37.其中，按压结构包括固定座2、压针4以及第一驱动件3；固定座2可以为环状结构，固定座2固定连接在本体1上，例如可以焊接在本体1的侧面上。其中，第一驱动件3可以为气
缸，气缸的缸体插置在环状的固定座2内，气缸的缸体可以通过螺栓固定在固定座2上。气缸的伸缩头相对于气缸向外伸展，接线盒位于气缸的下方，使得气缸的伸缩头向外伸出时，可以带动压针4伸向引出件，对接线盒上的引出件进行按压。其中，压针4可以与螺接或焊接在气缸的伸缩头上。其中，压针4可以呈圆柱状结构。使用时，可以通过第一驱动件3驱动压针4伸缩运动，使压针4压紧汇流带15或者收回而脱离对汇流带15的按压。
38.本实施例中，为了防止锡块18粘连在压针4上，可以在压针4远离第一驱动件3的一端安装陶瓷块5，该陶瓷块5可以将压针4的端面全部包覆，当压针4按压引出件时，陶瓷块5不容易吸附锡块18，可以避免锡块18粘连或流失，同时避免造成焊接表面粗糙不光滑现象，提升焊接质量和焊接美观度。
39.其中，加热结构包括烙铁头8、加热器7以及第二驱动件6，第二驱动件6也可以为气缸，气缸的缸体可以直接焊接在本体1上，加热器7的一端可以与气缸的伸缩头螺接，另一端与烙铁头8接触连接。烙铁头8设置在加热器7远离本体1的一端，在第二驱动件6的作用下，可以使烙铁头8在平行于本体1的延伸方向上移动至目标位置对传输件进行加热。使用时，可以通过第二驱动件6驱动加热器7升降运动，从而带动与加热器7相连的烙铁头8升降运动。当需要对接线盒13上的锡块18进行加热时，烙铁头8下降并与锡块18接触，与此同时，压针4伸出将汇流带15压住，待锡块18完全融化之后，烙铁头8回升，压针4继续压紧汇流带15，直至锡块18完全冷却凝固后，压针4收回。
40.如图3所示，焊接时，接线盒13位于太阳能电池组件14的表面，接线盒13的顶部为敞口结构，接线盒13的盒体内的底部设有二极管17、正极与负极(其一即图3所示电极16)，二极管17的一侧与正极相连，另一侧与负极相连。太阳能电池组件14的两个汇流带15均分别连接构成该太阳能电池组件14的电池片的阳极、阴极，然后穿过接线盒13的底部预留孔向上伸出至接线盒13的盒体内，每个汇流带15对应一个电极16。接线盒13的正极与负极的位置较为接近，且各自的表面均包裹有锡块18，汇流带15至少部分伸出至位于锡块18的上方。焊接时，烙铁头8按压汇流带15使汇流带15与锡块18接触，与此同时，压针4同步按压汇流带15，当锡块18融化后，烙铁头8升起，压针4继续按压汇流带15，直至锡块18冷却。
41.由于接线盒13的结构紧凑，接线盒13的电极16与汇流带15的体积较小，用于正对着用于焊接的面积设计也较为小巧。因此对于烙铁头8与引出件和传输件的位置匹配要求较高，需要在接触面积有限的汇流带15上，既满足烙铁头8与汇流带15接触后将其下方的锡块快速充分融化的需求，同时也要满足焊接过程中压针4与汇流带15接触度并持续至焊接完成后汇流带15不会向上翘起。也就是说，烙铁头8与汇流带15的接触点，压针4与汇流带15的接触点分布并配合在汇流带15上的不同位置，这就对焊接机械手的烙铁头8与压针4的位置提出了较高要求。保证烙铁头8在与汇流带15及锡块18接触，对锡块18加热时，压针4可以伸出后对汇流带15进行有效的按压，同时，不能因为压针4的存在而对烙铁头8的运动或加热效果产生干扰。需使得烙铁头8与压针4之间既可以相互配合实现焊接工作，又可以在完成各自的工作后回到起始位置准备下一次的焊接工作。因此在本实施例中，除了使压针4与烙铁头8位于本体1的不同侧，还可以使第一驱动件3与本体1之间呈一定的倾斜角度，从而使压针4伸出后可以更接近汇流带15与锡块18的中心位置，提高压紧效果，还不会对烙铁头8的运动产生干扰。其中，倾斜角度的范围可以为15
°‑
45
°
，例如，倾斜角度可以为30
°
。
42.图2为本发明实施例中的接线盒焊接机械手的主视图，如图2所示，其中，烙铁头8
远离加热器7的一端设置有聚锡槽11，聚锡槽11位于烙铁头8朝向压针4的侧壁上，例如，聚锡槽11可以位于该侧壁的中间位置，聚锡槽11沿烙铁头8的长度方向延伸至烙铁头8的底端边缘处。其中，聚锡槽11向烙铁头8的内部凹陷的深度可以根据传输件的尺寸设计，聚锡槽11的宽度可以介于汇流带15与烙铁头8的宽度之间，使得当烙铁头8与传输件接触时，传输件整体位于聚锡槽11内，锡块18融化后在聚锡槽11的槽壁的限制下，不会向四周流动，从而防止锡外流，增加焊接后汇流带15表面的锡存留量，提高焊接强度，提升焊接良率，又可以在汇流带15的表面预留一块区域用于压针4与汇流带15的接触点。
43.其中，聚锡槽11朝向压针4的表面的槽壁为倾斜面，倾斜面与压针4所在的直线相平行。当压针4需要对引出件进行按压时，压针4插入聚锡槽11内并对引出件进行按压。此时，压针4与引出件的接触点更靠近引出件的中心位置，使得压针4对引出件的按压力更加均匀，有利于提高按压效果。
44.本实施例中，加热结构还包括温度传感器9，设置在烙铁头8上，温度传感器9可以通过信号传输线12与加热器7的控制器相连。温度传感器9采集烙铁头8的实时温度值，并将温度值反馈至加热器7的控制器，控制器可以根据反馈的温度值调节加热器7的加热功率，从而调节烙铁头8的温度，进而使烙铁头8的温度保持稳定。其中，加热器7可以为电加热器7，控制器可以通过调节电加热器7的工作电流来改变电加热器7的功率。
45.本实施例中，该接线盒焊接机械手还包括风冷管路10，例如，该风冷管路10可以设置在本体1上，风冷管路10的进气端与气源相连，风冷管路10的出气端朝向按压结构设置，适于在压结构处于第一状态时，加速接线盒上的电极16及锡块18冷却。其中，风冷管路10与压针4可以位于本体1的同一侧。当烙铁头8向上抬起后，风冷管路10开始吹气，加速焊接处锡块18的冷却，待锡块18冷却凝固后，停止送气。
46.本实施例中，针对不同规格的接线盒，烙铁头8与压针4的相对位置可以做适应性的调节。同时，由于接线盒中同时具有正极、负极分别与电池组件的阳极、阴极对应，因此烙铁头8与压针4的数目可以根据汇流带15与锡块18的数目进行设计，也就是说，对于包含正极、负极两个电极的接线盒而言，可以并排设置两个焊接机械手，这样分别通过两个烙铁头8，分别对各自对应电极16表面的锡块18进行加热。同理，并排设置的两个压针4可以分别对各自对应的汇流带15进行压紧；并排设置的两个风冷管路10可以分别对各自对应的锡块18进行冷却。这样焊接机械手在一次按压、加热过程内可以完成一个接线盒内的正极、负极的与焊接相关的所有操作，提高工作效率。
47.另一个实施例中提供一种接线盒焊接设备，包括上述的接线盒焊接机械手，该接线盒焊接机械手受接线盒焊接设备的控制中心控制执行相应的操作。
48.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种接线盒焊接机械手，其特征在于，至少包括：本体；加热结构，至少部分设置在所述本体的一端，适于对待焊接的接线盒中的传输件进行加热；按压结构，能相对于所述本体移动、且至少部分能延伸至所述本体的一端与所述加热结构部分相对，所述按压结构具有对引出件施加压力以使引出件和传输件接触的第一状态，以及回到初始位置的第二状态。2.根据权利要求1所述的接线盒焊接机械手，其特征在于，所述按压结构包括固定座、压针以及第一驱动件，所述第一驱动件适于驱动所述压针伸缩运动，以使得所述压针在延伸至所述本体的一端且与所述加热结构斜向相对时，对引出件进行按压；所述固定座设置在所述本体上；其中：所述第一驱动件包括连接部和驱动部，所述连接部与所述固定座相连，所述驱动部与所述压针相连，使得所述压针相对于所述本体倾斜设置。3.根据权利要求2所述的接线盒焊接机械手，其特征在于，所述压针远离所述固定座的一端设置有陶瓷块，所述陶瓷块至少包覆所述压针的端面。4.根据权利要求1-3中任一项所述的接线盒焊接机械手，其特征在于，所述加热结构包括烙铁头与加热器；所述加热器固定设置在所述本体的外侧，所述烙铁头固定设置在所述本体的一端且与所述加热器远离所述本体的一端对接。5.根据权利要求4所述的接线盒焊接机械手，其特征在于，所述加热结构还包括第二驱动件；所述第二驱动件包括连接部和驱动部，所述连接部与所述本体相连，所述驱动部与所述加热器相连，所述第二驱动件适于驱动所述烙铁头在平行于所述本体的延伸方向上移动，至目标位置以配合所述烙铁头对所述传输件进行加热。6.根据权利要求4所述的接线盒焊接机械手，其特征在于，所述烙铁头在远离所述加热器的一端开设有聚锡槽，所述聚锡槽位于所述烙铁头朝向压针的侧壁上，所述聚锡槽适于在所述烙铁头按压所述传输件时，将熔融状态的锡液限制在所述聚锡槽内；所述按压结构的压针插入所述聚锡槽内并对所述引出件进行按压。7.根据权利要求6所述的接线盒焊接机械手，其特征在于，所述聚锡槽朝向压针的表面的槽壁相对于所述烙铁头的表面为倾斜面，所述倾斜面与压针的延伸方向所在的直线相平行。8.根据权利要求4所述的接线盒焊接机械手，其特征在于，所述加热结构还包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述烙铁头上，适于获取所述烙铁头的实时温度值，并将所述温度值传输至所述加热器的控制器，所述控制器根据所述加热器的温度值改变所述加热器的加热功率，以调节所述烙铁头的温度。9.根据权利要求1所述的接线盒焊接机械手，其特征在于，
还包括风冷管路，所述风冷管路的进气端与气源相连，所述风冷管路的出气端朝向所述按压结构，适于在所述按压结构处于第一状态时，加速冷却所述传输件。10.一种接线盒焊接设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的接线盒焊接机械手。

技术总结
本发明涉及光伏组件技术领域，提供了一种接线盒焊接机械手及焊接设备，该接线盒焊接机械手至少包括：本体；加热结构，至少部分设置在本体的一端，适于对待焊接的接线盒中的传输件进行加热；按压结构，能相对于本体移动、且至少部分能延伸至本体的一端与加热结构部分相对，按压结构具有对引出件施加压力以使引出件和传输件接触的第一状态，以及回到初始位置的第二状态。该接线盒焊接机械手，加热结构撤离后，按压结构依然保持对引出件的下压，防止引出件恢复形变时与未冷却的锡块分离造成虚焊，有利于提高产品的焊接质量。于提高产品的焊接质量。于提高产品的焊接质量。


技术研发人员：龚林 郭琦 龚道仁
受保护的技术使用者：安徽华晟新能源科技有限公司
技术研发日：2022.03.11
技术公布日：2022/5/25