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一種自動等離子掃描裝置在光伏組件生產中的研究

發布時間:2015-08-31  信息來源:http://www.gm8868.com/

一、 引言

等離子處理器應用于等離子清洗、刻蝕、等離子鍍、等離子涂覆、等離子灰化和表面活化、改性等場合,通過其處理能夠改善材料的潤濕能力,增強粘合力、鍵合力,同時去除有機污染物、油污或油脂。在太陽能電池組件生產過程中為保證產品質量,達到技術要求規定,對太陽能組件所需材料背板、接線盒都要進行等離子處理,來保證粘接拉力符合標準。

目前,光伏組件制造等離子處理以手動處理為主,既浪費時間,又耗費人工,且等離子槍頭到背板的距離不能精確的控制,容易造成背板損傷(如圖1)。

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圖一 原背板等離子處理裝置及背板燙傷圖

二 、實驗及分析

2.1背板等離子掃描自動化流水線改造

背板等離子自動化改造是將掃描裝置的安裝位置由現在的削邊臺上方改裝到堆棧前流水線單元,控制方式由人工起動操作改為自動化控制,并與流水線對接實現組件到位后等離子處理機自動起動對組件粘貼接線盒區域進行等離子處理,驅動等離子處理機槍頭在組件接線盒區域往復進給掃描處理,完成后自動進入堆棧進行存儲。

具體流程如下:線體流水方向由左到右;產品從與上工位接合處流入,隨輸送拖鏈線一起被輸送到機器人正下方;產品被阻擋位止動后輸送拖鏈線停止輸送;定位汽缸將產品頂緊并定位好;輸送線PLC向機器人輸出已完成定位信號,機器人收到定位信號后運行,對產品進行平面橢圓型軌跡,完成對產品表面的處理;軌跡運行后機器人輸出已完成軌跡的信號給輸送線PLC,輸送線再次運行,將已處理表面的產品輸送到下一個工位。

背板自動等離子掃描是通過西門子PLC200控制X軸和Y軸的步進電機,驅動等離子處理機槍頭在背板的接線盒區域(面積為150*150MM)往復進給掃描。進給3次每次進給40MM,往復4次掃描,掃描長度為150MM。完成后回原點準備下次掃描。如圖二所示。


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圖二 背板等離子處理運行軌跡圖

2.2接線盒等離子自動化掃描改造

接線盒主要作用是將太陽能電池產生的電力與外部線路連接。組件內的引出線與接線盒內的內部線路連接在一起,內部線路再與外部線纜相連接,使組件與外部線纜導通。接線盒與組件背板通過硅膠粘在一起。為提高組件和背板的粘結力,通常會對粘結處進行等離子處理。

接線盒等離子掃描改造是將現有的手動等離子處理改造為自動操作,如圖三所示。高頻等離子發生器通過柔性導管連接等離子槍頭;等離子槍頭安裝在工作臺上方設置的平滑軌道桿上,工作臺上表面中間位置設置有縱向的條形工作件軌道;PC控制器連接手控開關、高頻等離子發生器和工作臺,基于單片機對X軸和Y軸軌跡設定,同步控制等離子槍頭和工作臺的工作件軌道,實現對接線盒的等離子掃描。

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圖三 接線盒等離子處理器結構示意圖

三、分析

3.1 通過自動化改造,有效提高了等離子掃描效果:

(1)改造后等離子處理約44達因,優于手動掃描38達因,如圖四所示。

(2)加大接線盒表面張力,從而加大接線盒與背板的粘結強度,接線盒承載拉力由110N增加為143N。

(3)對改造后所生產的組件進行干濕絕緣、防護等級、冷凍和濕熱測試,均達到測試標準。

(4)通過機械定位加大等離子處理的精準性,減少背板燙傷類不良品。背板燙傷類不良品由改造前5塊/月降低到0塊/月,實現了背板燙傷類不良品的零制造。

3.2通過自動化改造,達到了降本增效的效果:

(1)降本:減少人員配置2人(背板和接線盒自動化改造各減少一人),按每人每年工資5萬元計算,可節約人員成本10萬元

(2)增效:每日理論產量提升:111.8塊,計算公式如下:

節約時間=1100(每日產量)*8(每塊組件節約時間)=8800s

8800/3600=2.44(小時)

1100(每日產量)/24(小時)=45.8塊/每小時

2.44(小時)*45.83(塊/每小時)=111.8塊

現場實際跟蹤,通過數據對比,實際每日平均增加產出85塊

四、結論

背板與等離子自動掃描改造通過增加生產流水線的自動化程度,縮減繁瑣工序,縮減生產周期,實現了組件等離子處理的機械化操作,有效提高了等離子掃描效果;實施后,背板燙傷類不良品由改造前5塊/月降低到0塊/月,實現了背板燙傷類不良品的零制造;同時,每日增加產出85塊,減少人員配備2人,值得在光伏行業推廣。
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