1 光伏工藝流程和機器人在光伏行業(yè)的應(yīng)用

　　(1)電池工藝和用戶“痛點”

　　薄薄的光伏電池看似簡單，實則是復雜的多層結(jié)構(gòu)。 要完成從最基礎(chǔ)的硅材料到最終的光伏電池的蛻變大致要經(jīng) 過工業(yè)硅、多晶硅、硅片、電池片、組件等主要工藝流程， 上百道工序加工制成。根據(jù)國家能源局發(fā)布2022年全國電 力工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示， 光伏發(fā)電裝機容量為3.9億千瓦， 同比增長28.1%，雖然增長迅速但仍只占全國裝機總量的 15.3%。相對于成熟的火電，光伏發(fā)電成本高是推廣緩慢的 主要原因。下游應(yīng)用的困境推動上游的光伏及設(shè)備生產(chǎn)企業(yè) 一方面提升工藝，優(yōu)化單片電池的發(fā)電量，另一方面要提升 生產(chǎn)效率和良品率，從而進一步降低生產(chǎn)成本。

　　(2)機器人優(yōu)勢和常見應(yīng)用環(huán)節(jié)

　　第一臺工業(yè)機器人誕生于1959年，自那之后工業(yè)機 器人技術(shù)在科技的加持下不斷發(fā)展，因其部署靈活、應(yīng)用 便捷 、 功能強大的特點也越來越多地受到全世界各行各 業(yè)用戶的廣泛認可。根據(jù)IFR2022報告指出，在新冠肆 虐的2021年全世界工業(yè)機器人裝機量達到517,385臺， 相比2020年增長31% ，其中僅中國的裝機量就占全球 51.84%。以光伏電池生產(chǎn)為例，各類型工業(yè)機器人的用 量約1萬臺，如電池片清洗、制絨、擴散、鍍膜、串焊、 排版、EVA搬運、裝框等關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)均能看到工業(yè)機器 人的身影。

　　2 埃夫特光伏行業(yè)應(yīng)用案例

　　(1)光伏電池片花籃搬運方案

　　“花籃”是光伏電池片工藝段生產(chǎn)中最常見的載具， 通過鏈式輸送設(shè)備流轉(zhuǎn)于各工藝設(shè)備之間，在到達指定工 位之后機器人根據(jù)指令抓取花籃放入設(shè)備進行加工。然而 這個看似簡單的“上下料”動作要在最短循環(huán)時間內(nèi)完好 無損地應(yīng)對已完成大部分工藝的昂貴硅片，生產(chǎn)現(xiàn)場卻面 臨諸多挑戰(zhàn)：

　　? 硅片和“花籃”尺寸不斷擴大，需要更大的轉(zhuǎn)動慣 量;

　　? 產(chǎn)線布局緊湊、設(shè)備內(nèi)部運動空間受限，需要更靈 活的姿態(tài);

　　? 硅片薄而脆，極易碎裂，需要更精準的定位精度和 平穩(wěn)性;

　　? 高潔凈工作環(huán)境對設(shè)備的防護等級有更高的要求。

　　這些苛刻要求的背后透射出的不僅是光伏行業(yè)激烈 的市場競爭，還有對機器人設(shè)備廠家更高的期望。針對市 場需求， 埃夫特的ER20-1700憑借優(yōu)異的靈活性和更精細的處理能力一經(jīng)發(fā)布就獲得了市場的廣泛關(guān)注和認可， 20kg的搬運質(zhì)量， 1722mm的工作半徑， ±0.05mm的 重復定位精度，手腕部IP67的防護等級，使之成為“花 籃”搬運環(huán)節(jié)的上佳選擇。即使大多數(shù)情況下在搬運中對 于機器人的軌跡精度沒有特殊要求， ER20-1700依舊擁 有良好的運動穩(wěn)定性，配合抖動抑制算法在“花籃”搬運 過程中能避免由輕微抖動導致“花籃”內(nèi)硅片的損傷，綜 合性能超越同期國外進口產(chǎn)品的平均水平。

　　2022年埃夫特在此基礎(chǔ)上發(fā)布了新一代中負載產(chǎn)品 ER25-1800， 在保持上一代產(chǎn)品高防護、高重復定位精 度的前提下，搬運質(zhì)量提升25%，手腕部末端慣性力矩提 升87.5%，并進一步擴大工作半徑至1850mm。ER25 - 1800的手腕部分采用緊湊設(shè)計，實現(xiàn)高負載的同時干涉 半徑相對上一代產(chǎn)品減小15%，更有利于狹小空間作業(yè)， 并且手腕內(nèi)置氣管與信號線，氣管數(shù)量增多2倍，I/O芯數(shù) 增多1倍且即插即用，使末端執(zhí)行器的配置更為豐富，即 使應(yīng)對更大規(guī)格的硅片和“花籃”抓取也能更方便地實現(xiàn) 外圍集成。

　　(2)光伏電池片插片方案

　　擴散和PECVD鍍膜是電池片加工的核心工藝。在這 個環(huán)節(jié)機器人使用特殊的氣動夾具，取出每一片硅片放入 設(shè)備的輸送接口，再把加工完成的硅片“插入”石墨舟。 由于機器人插/取操作中直接觸碰硅片，稍有差池就會前 功盡棄，對工作節(jié)拍、穩(wěn)定性和精度提出了更高的要求， 所以光伏插片環(huán)節(jié)長期被國外品牌的產(chǎn)品壟斷， 一度成為 國產(chǎn)品牌難以逾越的技術(shù)鴻溝。在充分的市場分析和技術(shù) 論證前提下，埃夫特先后推出ER15和ER35系列產(chǎn)品為電 池片機器人插片作業(yè)提供高效的應(yīng)用解決方案。

　　高防護性是擴散和PECVD鍍膜工藝環(huán)境下對機器人 的基本要求，ER15和ER35采用全封閉式設(shè)計，關(guān)節(jié)獨有 的雙密封技術(shù)以及手腕部分高達IP67的防護等級既能有 效避免內(nèi)部潤滑劑的泄漏造成損失， 又能避免機臺運行 過程酸化液等對機器人的使用壽命影響 。 除了傳統(tǒng)的地 面安裝方式外還可以集成在設(shè)備的頂部和兩側(cè)，可以完全 實現(xiàn)兩個石墨舟和設(shè)備之間硅片的搬運作業(yè)，結(jié)合埃夫特 TMOVE(時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃控制算法)技術(shù)，是產(chǎn)能穩(wěn)定 且高效的有力保障。

　　“準和穩(wěn)”是機器人插片中兩項非常重要的技術(shù) 要求， 石墨舟內(nèi)硅片與卡槽之間的間隙細如發(fā)絲， 考慮 到夾具工裝誤差， 需要保證機器人的軌跡重復性至少在 0.15mm以內(nèi)。高剛性本體設(shè)計和埃夫特先進的機器人運 動控制算法可以確保無論是水平還是垂直方向，機器人在 起、停以及高速運行等各個運行過程中各關(guān)節(jié)和大小臂保 持良好且平穩(wěn)的運行姿態(tài)。夾具能精準平滑地插入硅片之 間的縫隙而不會產(chǎn)生任何細微抖動，硅片插入石墨舟狹窄 的卡槽時不會發(fā)生刮擦， 從而確保精準而穩(wěn)定的插片工 作。在客戶的信任和良好口碑的傳承下，ER15和ER35系 列由一個“實力派新手”逐步成長成為光伏插片領(lǐng)域比肩 國際一線品牌的明星產(chǎn)品。

　　(3)電池串排版方案

　　電池串排版工序是把電池串工整精確地排列擺放在玻 璃底板上，形成組件的雛形，是整個光伏組件制作的核心 工序之一，在高規(guī)格技術(shù)要求下，排版過程中對于電池串 的擺放精度要求非常高，細微的誤差都會影響光伏組件的 良品率， 一般電池串之間的間隙誤差要求都在±0.3mm之 內(nèi)以保證焊接質(zhì)量。

　　ER 12 - 2100是埃夫特ER 25系列的新成員，可搬 運重量達1 2 kg，輕量化機身設(shè)計前提下工作半徑達到 2051mm。機身采用模塊化設(shè)計，實現(xiàn)更高的產(chǎn)品一致 性、更短交付周期的同時還能進一步降低用戶采購和維護 成本，有效提升整體方案的經(jīng)濟性。相對于傳統(tǒng)的人工排 版和專用排版機，使用ER12-2100進行排版有三個優(yōu)勢：

　　? 更便捷——占地空間小，安裝靈活，對場地的適應(yīng) 性更強能夠更好的進行系統(tǒng)集成;

　　? 更柔性——運動姿態(tài)更靈活，空間自由度遠勝于傳 統(tǒng)專機，根據(jù)生產(chǎn)計劃能夠更柔性地切換不同規(guī)格電池串 排版任務(wù);

　　? 更高效——在時間最優(yōu)算法輔助下可以實現(xiàn)更高的 工作節(jié)拍，搭配專用光伏工藝包可以實現(xiàn)一鍵自動切換， 有效縮短調(diào)試、換線的停機等待時間。

　　埃夫特是中國領(lǐng)先的高科技企業(yè)，專注于光伏制造已 有10年。公司的高速高精度插片機器人打破外資品牌技 術(shù)壟斷，使國內(nèi)光伏制造廠家能夠享受到國產(chǎn)技術(shù)的“紅 利”。從硅片切割到光伏組件制作成型，埃夫特的機器人 產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于光伏電池片生產(chǎn)的各個工藝環(huán)節(jié)。

　　作為中國光伏產(chǎn)業(yè)智能化的重要推動者，埃夫特與眾 多光伏行業(yè)知名品牌合作。公司不僅擁有先進的機器人產(chǎn) 品和專業(yè)的技術(shù)支持，還在不斷積極探索和開發(fā)創(chuàng)新性解 決方案，幫助客戶提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。通過不斷地 投入研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新，埃夫特致力于成為光伏制造領(lǐng)域的 中堅力量，為中國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級做出貢獻。

　　圖 4 SW1613S

　　表 1 直驅(qū)電機與傳統(tǒng)伺服主要性能之比較

　　加工中心

　　SW系列天車(橋式)龍門采用U型橋式布局，具備 極高的橫向、縱向剛性，有效滿足直驅(qū)橫梁高速移動所需 的床身結(jié)構(gòu)剛性要求，也使其無論是在重切加工，還是精 密切削的場景下，都可以保證切削所需的床身結(jié)構(gòu)剛性。

　　系統(tǒng)承重更大，切削質(zhì)量不受負載重量的影響，以更 小的占地面積獲得更高更好的的切削結(jié)果。在大尺寸的模 具加工中也有超高速的移動、進給速度。國標件全尺寸精 度約6 μm，奔馳件輪廓精度可達0.01mm以內(nèi)，表面粗 糙度Ra<0.4。