全自动串焊机设备温度控制系统设计

2018-05-18任蓉莉

机械管理开发 2018年4期

关键词：焊机温度控制红外

任蓉莉

（中国电子科技集团公司第二研究所，山西太原 030024）

引言

全自动串焊机设备是太阳能电池片组件生产过程中的重要设备，主要完成太阳能电池片的正反面串焊。而电池片焊接工序是整个设备的核心环节，温度控制的好坏直接影响太阳能电池组件的焊接质量。本文主要讨论了串焊机设备温度控制系统的设计。

1 温度控制系统的原理及构成

太阳能电池片的焊接工序是整个设备的核心，也是难点。电池片预热温度、焊接温度和冷却温度的温差是焊接工艺中的重要参数。焊接温差过低、电池片主栅线达不到一定的温度、不能与锡形成很好的接触都会导致电池片虚焊。焊接温差过高，又会使电池片局部温度升高，造成电池片的隐裂和碎片。所以电池片一定要在预热台上焊接，降低焊接温差。焊接后的电池片要逐步降温[1]，如果冷却温度过快，会增加电池片缺陷发生的概率。综上所述，在实际生产中，应当尽量减小焊接温差，提高生产效率。

本设备的温度控制系统由两大部分构成：传送电池片的焊台温度控制和焊接电池片的焊头温度控制。焊台温度控制采用温区分段的方式，分步加热，逐步降温。焊头温度控制采用红外加热方式，升温后还能同时完成电池片正反两面的焊接。

2 温度控制系统设计

2.1 焊台温度控制的构成及原理

如图1所示，焊台设置8段独立温控加热区域，采用梯度升温、梯度降温的方式。第1段和第2段是电池片焊接前的预热升温区域，第3段和第4段是电池片焊接区域，第5段—第8段是电池片焊接后的缓慢降温区域。电池片与焊带在放片位完成敷设，然后分别进入各温控区域完成电池片的焊接。

图1 焊台温度分段示意图

焊台温度控制系统采用接触式加热方式，8段加热区域分别独立控制。原理如图2所示：分布在各加热台的温度传感器实时检测温度，并将信号传送给DTE温度控制模块，温度控制模块根据实际温度的高低接通或断开继电器，使加热器通电或断电，从而使焊台温度控制在预先设定好的数值上。DTE温度控制模块利用485通讯的方式，将测得的温度值传送到人机界面上，温度监测画面如图3所示，方便操作者监测焊台各温区温度状况。

图2 焊台温度控制原理框图

图3 焊台温度监测界面

2.2 焊头温度控制设计

焊头温度控制系统采用非接触式焊接的方式：红外焊接。红外焊接具有发热效率高、热损失少的优点，近年来应用比较广泛。如图4所示，焊头温度控制系统采用两套同样的红外焊接模组,分别设置预热、焊接两个加热区域。预热温度控制在120～160℃，焊接温度控制在230～260℃。

图4 焊头结构示意图

当电池片传送至红外焊接区域内时，红外灯管会在电池片垂直于焊带方向辐射出一定波长的红外线，迅速提高焊带和电池片银栅线的温度，完成电池片正反两面的焊接。焊头温度控制原理如图5所示：红外测温传感器采集到温度后，反馈给红外测温仪，红外测温仪将温度参数输出到温度控制模块的输入端，温控模块根据实测温度与设定温度的差距来调节4～20 mA的输出电流，进而通过调节双向可控硅功率的大小来控制红外加热器的输出功率[2]。温度控制模块利用以太网通讯的方式，将测得的温度值传送到人机界面上，温度监测画面如图6所示，方便操作者监测焊头温度状况。