新型太阳能电池板超声波焊接机设计.pdf

新型太阳能电池板超声波焊接机设计
口周晶口江新2口徐东建3
1.东莞职业技术学院机电工程系广东东莞523808
2.东莞三星电机有限公司广东东莞523413
3.长江职业学院武汉430073
摘要:结合薄膜太阳能电池板生产エ艺要求,提出了一种基于西门子S7-300PIC的新型超声波焊接机设计,重点
分析了该机的功能、结构与PLC控制系统以及在开发中的重点难点。
关键词:太阳能电池板焊接机系统设计
中图分类号:TH164
文献标识码:B
文章编号:1000-4998(2014)04-0065-02
超声波焊接是太阳能电池板加工过程中的一道必
焊接的操作过程有两种模式:自动操作/动操
要工序,当前业界大多采用半自动的焊接方式,以机械作。将自动/手动的切換开关按到“手动”状态时,可以
为主,是电气、液压或气动控制的传统机械设备。另外,按下操作面板上相应的点动开关实现点动操作;按到
贴双面胶、贴铝带、超声波焊接各部分是分开进行的,“自动”状态时,则根据相应的控制程序进行自动且连
且这种焊接方式易受操作者的操作技能和心理状态的续的焊接。固定电池板的滑台可以自动进退、金属滚轮
影响,极易出现焊接不均匀、导电性能差、产品品质不自动升降、自动按预先编好的控制程序及轨迹行程程
稳定等常见问题。
序进行焊接,焊接完毕后电池板自动进入下一个工序,
结合市场需求,本文提出了一种以高性能、高稳前端输送帯自动运输下一个工件进入焊接工位。
定、高可靠以及较低成本的PLC设备作为焊接机系统1.3显示报警功能
的核心控制部分,采用全自动控制代替原有半自动控
当系统出现以下情況之一时,均同时进行声、光报
制的新型焊接机。这种设备作业精度高、稳定性好,作警:DC24V掉电(各种传感器的供电电源);轨道气路
业效率提升4倍,极大地提升了产品品质,同时降低了气压未达到规定值;系统供电电源严重过压或欠压等。
生产成本。
2超声波焊接机结构组成
1超声波焊接机系统功能
超声波焊接机包括了自动贴胶、自动贴铝带、自动
超声波焊接机是薄膜太阳能电池板生产行业的主焊接铝带3部分,为了实现这些功能,焊接机主要由以
要设备之一,用于电池板的封装环节。焊接时,利用超
声波发生器通过換能器和调幅器,由焊头将高频振动
能量传递到非晶硅玻璃板和铝带金属表面,使铝带金
属表面和非晶硅玻璃板表面铝膜相互振动摩擦而形成
分子层间的熔合,从而达到焊接的效果。以西门子S7ー
300系列PLC为基础的集成控制式超声波焊接机如图
1所示
1.1检測与控制功能
系统通过各种传感器自动检测胶带量的多少、胶
带的位置、电池板和托盘的位置及滑台是否回归起始
原点的状况,由PILC根据所测得的各种位置信号来控
制铝带焊接机的启动、运行和停机。系统实时检测供电
电源情况,由PLC控制在电源严重过压或欠压时停
机
1.2焊接操作模式功能
▲图1新型超声波焊接机
收稿日期:2013年10月
机械制造52卷第s96期
2014/4
下5个部分组成。
2.1机架
初始画面16:13:032010-8-25
机架是整台设备的基础,其支撑着焊接机全部零
登录画面
传送自动
C机器自动
部件,在机架内放置了铝带焊接机电气控制系统和气
传动准备好输入
机器准备好接收
初始画面
路控制系统,上置贴胶系统、贴铝带系统、焊接系统和
电池正在送入
带O门手动被式
传送系统,下置电机驱动器、PLC机架等
2
2.2贴胶系统
自动模式
贴胶系统是工艺流程的第一部分,具有胶带自动
焊接运行
焊接运
用户管理
行
精贴胶带自动回收、自动断胶带功能。双面胶特贴全自动运行初始化计数
/0画面
系统位于机架系统上方,首要的工作是将双面胶与废
胶带分离,便于双面胶在镀膜玻璃指定位置粘贴。其次
伺服状态
是直线匀速运动粘贴双面胶,通过伺服电机控制滚珠
参数调整
丝杠实现粘贴操作。
报警画面
2.3贴铝带系统
贴铝带系统位于双面胶粘贴系统与超声波焊接系
▲图2PLC控制系统主界面
统之间,能实现铝带的自动粘贴、自动割断、自动传送素。为了保证焊接接头的质量,应在确定合适的功率
功能。从铝带盘中传送到贴胶轮下方并压紧,便于通过后,选择适当的工艺参数。改变超声波振幅、焊接压力
滚珠丝杠带动这些传送装置实现直线贴铝带的操作。和焊接时间都会影响接头的质量,增大超声波振幅、增
2.4铝带焊接系统
加焊接时间,会增加接头处的热量,有利于得到良好的
该系统位于贴铝带装置后续操作区域,由两个相接头。加大焊接压力,对接头的外观形态将产生不良影
同的焊机组成,分别位于后段电池板传送系统的两侧。响,但是在一定范围内有利于接头处的结合,增大了接
通过直线模组带动铝带传输装置以及超声波焊接机,头的强度。因此,为了获得满意的焊接质量,设计控制
实现铝带点焊操作的自动焊接功能。在设计过程中需系统时,必须综合考虑这三个要素,适当调整各个参
注意:焊接机点焊之前还需对铝带起始点压紧,同时设数
计铝带导向装置以便于铝带焊接前准确定位。
2.5传送系统
4结束语
传送装置由4个导台气缸带动托架上升或下降,
实践表明,本文提出的新型太阳能电池板超声波
并由伺服电机通过链传动带动各传输轮系实现电池板焊接机具有性能稳定、可靠性强、操作简单及维护便利
传送。针对3个区域,分别设计对应的定位系统,以便的特点,其定位精确、上下起停运动平稳、响应快、轨迹
镀膜玻璃在贴胶、贴铝带和焊接之前能够准确定位。
行程精确、熔合强度高、导电性好、无火花、焊接材料不
3PLC控制系统设计
熔融、不脆弱铝带金属等特性。焊接后太阳能板导电性
好,电阻系数接近或等于零,发光功率大,焊接时间短,
PLC控制系统具有可靠性高、程序设计方便灵无火花,安全环保。触摸屏的操作简单、灵活、方便,不
活、抗干扰能力强、运行稳定等诸多优点,经过各方面仅满足了工艺上的要求,还提高了产品的生产效率。该
分析比较,本文采用西门子S7-300系列中的CPU315机主要性能已达到国外同类产品的水平,具有较好的
PLC控制器。该型号PLC最大I点数为1024,最大市场前景。
模拟IO通道为128,基本位布尔运算执行时间为0.3
参考文献
以s、128K字节程序和数据存储空间
[1]高鸿斌,孔美静.西门子PIC与工业控制网络应用[M.北
PLC控制系统主要包括基本动作模块、参数设置
京:电子工业出版社,2006
模块和网络通信模块。基本动作模块主要是接收传感
L2] SIEMENS Ltd[Z]. SIMATIC S7-300 System Manual, 2003
器信号,结合控制信号提供贴胶、贴铝带、铝带焊接以[3]子华编著.PLC原理与编程实例分析[M.北京:国防工业
及急停/复位等功能。参数设置模块主要提供工作模式
出版社,2007
设置,根据网络通信数据完成基本动作参数设置。PIC[4]吴启红.变频器、可编程控制器及触摸屏综合应用技术实
控制系统主界面如图2所示。
操指导书[