1 光伏工藝流程和機(jī)器人在光伏行業(yè)的應(yīng)用

　　(1)電池工藝和用戶“痛點(diǎn)”

　　薄薄的光伏電池看似簡(jiǎn)單，實(shí)則是復(fù)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(guò)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(guó)家能源局發(fā)布2022年全國(guó)電 力工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示， 光伏發(fā)電裝機(jī)容量為3.9億千瓦， 同比增長(zhǎng)28.1%，雖然增長(zhǎng)迅速但仍只占全國(guó)裝機(jī)總量的 15.3%。相對(duì)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(dòng)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(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。

　　(2)機(jī)器人優(yōu)勢(shì)和常見應(yīng)用環(huán)節(jié)

　　第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生于1959年，自那之后工業(yè)機(jī) 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(qiáng)大的特點(diǎn)也越來(lái)越多地受到全世界各行各 業(yè)用戶的廣泛認(rèn)可。根據(jù)IFR2022報(bào)告指出，在新冠肆 虐的2021年全世界工業(yè)機(jī)器人裝機(jī)量達(dá)到517,385臺(tái)， 相比2020年增長(zhǎng)31% ，其中僅中國(guó)的裝機(jī)量就占全球 51.84%。以光伏電池生產(chǎn)為例，各類型工業(yè)機(jī)器人的用 量約1萬(wàn)臺(tái)，如電池片清洗、制絨、擴(kuò)散、鍍膜、串焊、 排版、EVA搬運(yùn)、裝框等關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)均能看到工業(yè)機(jī)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(yùn)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(guò)鏈?zhǔn)捷斔驮O(shè)備流轉(zhuǎn)于各工藝設(shè)備之間，在到達(dá)指定工 位之后機(jī)器人根據(jù)指令抓取花籃放入設(shè)備進(jìn)行加工。然而 這個(gè)看似簡(jiǎn)單的“上下料”動(dòng)作要在最短循環(huán)時(shí)間內(nèi)完好 無(wú)損地應(yīng)對(duì)已完成大部分工藝的昂貴硅片，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)卻面 臨諸多挑戰(zhàn)：

　　? 硅片和“花籃”尺寸不斷擴(kuò)大，需要更大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣 量;

　　? 產(chǎn)線布局緊湊、設(shè)備內(nèi)部運(yùn)動(dòng)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(zhǔn)的定位精度和 平穩(wěn)性;

　　? 高潔凈工作環(huán)境對(duì)設(shè)備的防護(hù)等級(jí)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，還有對(duì)機(jī)器人設(shè)備廠家更高的期望。針對(duì)市 場(chǎng)需求， 埃夫特的ER20-1700憑借優(yōu)異的靈活性和更精細(xì)的處理能力一經(jīng)發(fā)布就獲得了市場(chǎng)的廣泛關(guān)注和認(rèn)可， 20kg的搬運(yùn)質(zhì)量， 1722mm的工作半徑， ±0.05mm的 重復(fù)定位精度，手腕部IP67的防護(hù)等級(jí)，使之成為“花 籃”搬運(yùn)環(huán)節(jié)的上佳選擇。即使大多數(shù)情況下在搬運(yùn)中對(duì) 于機(jī)器人的軌跡精度沒有特殊要求， ER20-1700依舊擁 有良好的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，配合抖動(dòng)抑制算法在“花籃”搬運(yùn) 過(guò)程中能避免由輕微抖動(dòng)導(dǎo)致“花籃”內(nèi)硅片的損傷，綜 合性能超越同期國(guó)外進(jìn)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(fù)載產(chǎn)品 ER25-1800， 在保持上一代產(chǎn)品高防護(hù)、高重復(fù)定位精 度的前提下，搬運(yùn)質(zhì)量提升25%，手腕部末端慣性力矩提 升87.5%，并進(jìn)一步擴(kuò)大工作半徑至1850mm。ER25 - 1800的手腕部分采用緊湊設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高負(fù)載的同時(shí)干涉 半徑相對(duì)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(hào)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(duì)更大規(guī)格的硅片和“花籃”抓取也能更方便地實(shí)現(xiàn) 外圍集成。

　　(2)光伏電池片插片方案

　　擴(kuò)散和PECVD鍍膜是電池片加工的核心工藝。在這 個(gè)環(huán)節(jié)機(jī)器人使用特殊的氣動(dòng)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(jī)器人插/取操作中直接觸碰硅片，稍有差池就會(huì)前 功盡棄，對(duì)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(zhǎng)期被國(guó)外品牌的產(chǎn)品壟斷， 一度成為 國(guó)產(chǎn)品牌難以逾越的技術(shù)鴻溝。在充分的市場(chǎng)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(jī)器人插片作業(yè)提供高效的應(yīng)用解決方案。

　　高防護(hù)性是擴(kuò)散和PECVD鍍膜工藝環(huán)境下對(duì)機(jī)器人 的基本要求，ER15和ER35采用全封閉式設(shè)計(jì)，關(guān)節(jié)獨(dú)有 的雙密封技術(shù)以及手腕部分高達(dá)IP67的防護(hù)等級(jí)既能有 效避免內(nèi)部潤(rùn)滑劑的泄漏造成損失， 又能避免機(jī)臺(tái)運(yùn)行 過(guò)程酸化液等對(duì)機(jī)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(shí)現(xiàn)兩個(gè)石墨舟和設(shè)備之間硅片的搬運(yùn)作業(yè)，結(jié)合埃夫特 TMOVE(時(shí)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(zhǔn)和穩(wěn)”是機(jī)器人插片中兩項(xiàng)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(xì)如發(fā)絲， 考慮 到夾具工裝誤差， 需要保證機(jī)器人的軌跡重復(fù)性至少在 0.15mm以內(nèi)。高剛性本體設(shè)計(jì)和埃夫特先進(jìn)的機(jī)器人運(yùn) 動(dòng)控制算法可以確保無(wú)論是水平還是垂直方向，機(jī)器人在 起、停以及高速運(yùn)行等各個(gè)運(yùn)行過(guò)程中各關(guān)節(jié)和大小臂保 持良好且平穩(wěn)的運(yùn)行姿態(tài)。夾具能精準(zhǔn)平滑地插入硅片之 間的縫隙而不會(huì)產(chǎn)生任何細(xì)微抖動(dòng)，硅片插入石墨舟狹窄 的卡槽時(shí)不會(huì)發(fā)生刮擦， 從而確保精準(zhǔn)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(gè)“實(shí)力派新手”逐步成長(zhǎng)成為光伏插片領(lǐng)域比肩 國(guó)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(gè)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(guò)程中對(duì)于電池串 的擺放精度要求非常高，細(xì)微的誤差都會(huì)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(yùn)重量達(dá)1 2 kg，輕量化機(jī)身設(shè)計(jì)前提下工作半徑達(dá)到 2051mm。機(jī)身采用模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)更高的產(chǎn)品一致 性、更短交付周期的同時(shí)還能進(jìn)一步降低用戶采購(gòu)和維護(hù) 成本，有效提升整體方案的經(jīng)濟(jì)性。相對(duì)于傳統(tǒng)的人工排 版和專用排版機(jī)，使用ER12-2100進(jìn)行排版有三個(gè)優(yōu)勢(shì)：

　　? 更便捷——占地空間小，安裝靈活，對(duì)場(chǎng)地的適應(yīng) 性更強(qiáng)能夠更好的進(jìn)行系統(tǒng)集成;

　　? 更柔性——運(yùn)動(dòng)姿態(tài)更靈活，空間自由度遠(yuǎn)勝于傳 統(tǒng)專機(jī)，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)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(shí)間最優(yōu)算法輔助下可以實(shí)現(xiàn)更高的 工作節(jié)拍，搭配專用光伏工藝包可以實(shí)現(xiàn)一鍵自動(dòng)切換， 有效縮短調(diào)試、換線的停機(jī)等待時(shí)間。

　　埃夫特是中國(guó)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(jī)器人打破外資品牌技 術(shù)壟斷，使國(guó)內(nèi)光伏制造廠家能夠享受到國(guó)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(jī)器人 產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于光伏電池片生產(chǎn)的各個(gè)工藝環(huán)節(jié)。

　　作為中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)智能化的重要推動(dòng)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(jìn)的機(jī)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(guò)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(jiān)力量，為中國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)做出貢獻(xiàn)。

　　圖 4 SW1613S

　　表 1 直驅(qū)電機(jī)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(dòng)所需 的床身結(jié)構(gòu)剛性要求，也使其無(wú)論是在重切加工，還是精 密切削的場(chǎng)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(fù)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(dòng)、進(jìn)給速度。國(guó)標(biāo)件全尺寸精 度約6 μm，奔馳件輪廓精度可達(dá)0.01mm以內(nèi)，表面粗 糙度Ra<0.4。