一种光伏去PSG上料机解决方案

文:禾川2022年第五期

  本实用新型方案公开了一种光伏去PSG(Phospho Silicate Glass)上料机的方法,具体涉及到一种光伏去GSP上料机自动化生产设备。

  文/浙江禾川科技股份有限公司

伺服

图1 系统结构图

  本实用新型解决方案公开了一种光伏去PSG(Phospho Silicate Glass)上料机的方法,上料机部分由进花篮轨道、旋转工位、提升机、出花篮轨道、横线运输及纵线出料、矫正及缓存部分所组成。本实用新型方案基于人工操作硅片进出“去PSG主设备”的生产现状,具有人机互动界面,使用HCQ1-1300控制多个伺服,可以降低碎片率,使生产效率与质量得到大幅度提高。

  1 背景技术

  近年来,在产业政策引导和市场需求的双轮驱动下,我国光伏产业实现了飞跃式发展,但是目前仍然存在一些技术问题,制约光伏产业前进。

  在太阳能光伏行业晶体硅电池的制作过程中,POCl3分解产生P2O5淀积在硅片表面,P2O5与Si反应生成Si02和磷原子,硅片表面会产生含有较高浓度的硅氧化层。这层磷硅玻璃简称为PSG,磷硅玻璃不导电,为了具有良好的欧姆接触,降低光的反射,需要将GSP实行去除操作。

  将具有PSG的硅片放置在花篮内,上料机将花篮运输至刻蚀工艺主机,硅片放置于氢氟酸溶液中浸泡可去除表面形成的磷硅玻璃。然而现有的工艺技术自动化水平较低,在人工操控去PSG上料机设备运行时,出现运输硅片位置不准确,耗费时间长,工作效率低,碎片率高等问题。

  2 技术实现要素

  为此,本实用新型解决方案提供了一种光伏去PSG上料机,以解决现有背景技术中存在的不足之处。

  为了实现上述目的,本实用新型上料机技术方案由进花篮轨道、旋转工位、提升机、出花篮轨道、横线运输、纵线出料、矫正及缓存八个部分所组成。每条花篮轨道最多可以存储五个花篮,通过人工或者AGV小车将装有硅片的花篮运输至进花篮轨道当中。当进花篮轨道运输花篮到达旋转工位时,设备将花篮夹紧,向上提升,旋转后运输至旋转工位后方的提升机中。在提升机中,花篮经过防反和对射到位检查,确保硅片的位置在可控范围内,逐步进行硅片放料。完成放置硅

  片的操作后,空花篮运输至下层轨道,经过旋转之后运输进入出花篮轨道。提升机逐片下降,出料运送至横线运输轨道,通过步进电机和伺服电机运输到相对应的纵线轨道的位置上。如果硅片经过矫正之后运输到对应的纵线轨道上,纵线出料的时候,运输而来的硅片将会被缓存。

伺服

图2 产线现场图

  整体流程为装硅片的花篮经过轨道运输到上层的旋转工位,旋转完成运输到提升机的位置,在防反检查无误后对花篮进行固定。每当提升机下一张硅片,就进行一次横线运输,运输到纵线出料的位置,该机器分为四个动作流程相同的流水线,每条流水线都可以分为:(1)花篮运输;(2)花篮旋转;(3)提升机;(4)出花篮旋转;(5)出花篮运输;(6)横线运输;(7)纵线出料;以及(8)缓存,一共八个工作位置。各个工位在工作时不对彼此进行干扰,完成各自的任务后发出完成信号,相邻的功能部分接收到上一个工位的完成信号也会返回一个信号,进行信息交互,这样可以确保机器工作的稳定性与高效性。

  在花篮运输部分,具有上层花篮旋转气缸,上层传送带调速电机与下层传送带调试电机把控花篮的运动。提升机部分具有传输轴、提升机上下轴与缓存伺服上下轴协调控制。除此之外具有矫正轴,缓存上下轴与运输轴等。在本次设备方案中,使用禾川HCQ1-1300-D控制器进行控制管理,使用禾川TP2510-E触摸屏作为设备的触控面板,具有20个输入模块的禾川HCQX_ID16与10个输出模块的禾川HCQX_OD16,以及12个伺服禾川SV-X3EB040A-A2,4个提升机中的86步进电机,8个平带皮轨道57步进电机,4个电机矫正57步进电机,4个出片轨道86步进电机协调运转。设备要求运输精度范围偏差在0.5厘米之内,运输的硅片尺寸大小为182毫米,传输时的速度不小于8000片/小时,碎片率符合规范,能够达标。

伺服

图3 工艺流程图

  3 方案应用价值

  采用该新型光伏去PSG上料机解决方案,具有如下应用优势:

  (1)能够保证工作效率,生产稳定

  在运输硅片的过程当中走步距运输,可以设置最终的补偿位置,使最终的位置更加准确,减少错误偏差。程序当中将每个工位分为具体的功能块,可以使程序流程更改更加方便,调用功能块更加清晰,可实现模块化编程,使多个部分协调运转,保证上料机的速度能够保持在8000片/小时以上。

  (2)方案的可复制性高,市场广阔

  市场中现存使用的去PSG上料机的工艺技术基本上大同小异,所以本方案在实际运用中的可复性高,具有广阔的市场需要。

  (3)基于CODESYS平台做主要控制,功能强大

  CODESYS是开放式、可重构的、组件化的平台架构,具有良好的可移植性和强大的通信功能,用户根据实际工艺流程可进行拓展,程序的增减操作更加灵活方便。

  (4)程序编写采用功能块的方式

  设备运行的过程中出现问题,可以通过功能块退出相应的动作流程转而处理问题,这样不会对其他工位的动作造成影响,四条流水线相似,可以使后续更改程序更加简单、方便。

  (5)丰富的通讯协议

  伺服采用EtherCAT总线,触摸屏通过以太网连接。本设备中使用丰富的通讯协议,能够满足MES系统对接,以及与AGV之间的通讯,实现工厂智能化生产,减少人工成本。

  4 小结

  本方案在实际的运用场合中,需要特别注意生产速度和运输精度匹配合适;内外侧的纵线出料需要及时更换,严格控制纵线出料的速度;与主机台下以及下料机关联起来,要求下料机一旦收到停止信号,就立即停止向主机台运输。这三点是方案控制的难点,使用禾川的机械设备可以很好地解决好这三点注意事项,掌握关键技术。

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