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太阳能光伏

KFD800-1S单根开方机

发布日期:2017-04-19  浏览次数:92  

一、概述
本设备采用高速运行的“井”字线网纵向移动切割硅棒,用两端顶紧方式加持硅棒(免粘接),并可自动找正棱线,配合机械手上下料,实现太阳能单晶硅棒的高效切方加工操作,是新一代太阳能单晶硅片加工首选设备。
1.1 设备结构特点
1) 本设备进行单根硅棒切方加工,与多根硅棒加工功能的设备相比,在保证高生产效率的前提下可消减更少的人工搬运、能耗以及成本。
2) 通过采用全自动的机械手操作,可直接在上料小车处搬运晶棒,因此减少了晶棒的转运时间。
3) 作为长时间高速运转且高精度的加工设备,本机器采用高刚性的铸造部件以保证生产过程长久及稳定的进行,避免出现切方加工精度下降的现象。
4) 晶棒的切方加工工艺设置只需在界面上简单设定钢线速度、进给速度、进刀的开始速度、结束速度、以及张力臂的张力大小来完成。
5) 晶棒夹装的夹头装置采用了自动调整的特殊设计,因此夹装的精度与晶棒放置位置的平行性无关。
6) 晶棒在进入机器后,在自动加紧后自动完成硅棒中心的测量,自动判断棱线的位置,并采用伺服+高精度减速器自动将棱线转动到与线网绝对平行的位置。
7) 本机器还提供高精度的接触传感器用于测量并输出晶棒加工后指定点的尺寸,这样就可以取消开方工序后人工的尺寸检测(需要相应的晶棒序号做记录)。
1.2 本机器的加工能力

1) 加工对象
材 料    单晶晶棒
形 状    端面尺寸:    156~168mm(常规156mm)
            开方直径:    200~250mm
            开方长度:    100~700mm(常规650mm)
2) 晶棒加工过程
本机器首先对晶棒抓取,然后送入切割仓内自动夹紧,然后自动旋转找正晶棒棱线,并测量晶棒中心与机器夹具中心的偏差量,对偏差量过大的报警提示调整,然后进行切方,自动下料。获得所需尺寸精度的晶棒。
3) 晶棒加工耗时
300mm晶棒:开方单根加工≥9min,上料以及检测时间5min
600mm晶棒:开方单根加工≥16min,上料以及检测时间5min
4) 工件规格:(单晶)
晶棒加工精度
方棒边距公差±0.2mm
方棒四面夹角≤90°±0.1°
方棒四面平面度:≤0.15mm
方棒四表面线痕轻微
切割边崩边、毛边小于等于0.2mm

二、设备部件名称及功能

2.1 设备结构介绍
1)整机横截示意面

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2) 切割部示意图

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3) 切割机头示意图

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2.2 主要单元功能简介
2.2.1 夹紧旋转晶棒装置
一端是固定尾座,另一端是移动头架。固定尾座中心是自适应顶紧装置,可依据硅棒断面的情况多点伸缩找正;周边有四组锁定气缸用于边皮顶紧。移动头架中心由伺服电机驱动可以精确旋转分度;周边有四组顶紧气缸配合边皮顶紧。当机械手将硅棒定心夹入后,通过丝杆螺母推动移动头架在中心定压夹紧硅棒,此时松开机械手,中心旋转,判断晶棒棱线及中心对正度,方位确认后四组气缸顶紧硅棒四周(及切掉边皮)。机械手移出切割区。
2.2.2 晶棒切方系统
一整套布线系统(收线辊、放线辊、张力控制、排线机构、过度导轮等)将金刚线在X、Y两组切割轮上布局成“井”字状,由多个伺服电机联合驱动高速往返运行,配合切割机头的纵向进给,完成晶棒的切方加工,期间由冷却喷头向切割钢线喷水冷却。高精度角接轴承及复合密封装置来保证高速切割过程的足够精度。
2.2.3 上下料机械手
机械手是由伺服电机驱动作X、Y、Z及夹紧运动,晶棒上料时,机械手将晶棒从储料台中取出并输送至切割区的装夹位置。晶棒下料时,将加工完成的晶棒从切割区取下并运送至下料台。机械手上装有接触式测量探头,用以检测硅棒。X、Y、Z及夹紧运动配备高精度的线性导轨、滚珠丝杆来保证长时间高精度的可靠运行。
2.2.4 接边皮料装置
固定尾座及移动头架之间固定两根滑杆,两根滑杆夹持方向水平、前后高低不等,即前后形成一倾角。滑杆上有多个相互掺合可随切割头移动伸缩的接料板,随着实际切割料长自动调整接料宽度。当切割完成,边皮顶紧逐块释放自由下落时,由接料板缓冲引导,滑落至边皮料收集盒。
2.2.5 控制柜单元
通过采用专用的自动控制系统及伺服驱动系统,用户加工时只需简单地设定晶棒的加工尺寸就能改变工艺。此外,系统还提供了自诊断功能,方便用户轻松完成设备的维护工作。
2.2.6 操控面板
操作面板配备有10英寸的触摸屏方便客户查看及操作,常用操作功能采用普通按钮。此外,机器还配有一个远程操控手柄,方便在远离操控台的地方操控设备。
2.2.7 旋转储料台
本设备提供有一个上下料储料台。储料台上有待加工圆棒放置位,已加工方棒放置位,由伺服电机驱动旋转分度定位。既方便本机机械手上下料,又方便整个生产线配送机械手上下料。

三、技术参数
3.1 主要技术参数
3.2.1 切割钢线参数
金刚线外径    0.25-0.42mm
最大线速度    25m/s
张力范围    0~120N
切割进给量    ≥25mm/min
快速移动速度    1000 mm/min
加工边距范围    156~168 mm
储线长度    10km
3.2.2 工件夹紧系统
移动夹紧方式    交流伺服电机驱动
旋转分度方式    交流伺服电机驱动
晶棒边皮夹紧装置    带锁紧气缸系统
最大移动距离    700mm
晶棒夹紧长度    100~700mm(常用325~700)
3.2.3 晶棒上下料机械手
装夹晶棒直径    φ200~250mm 通常:215(8.4寸)mm
垂直移动距离    280mm
纵向移动距离    270 mm
横向移动距离    1800mm
测量系统    接触式传感器
3.2.4 晶棒储料台(上下料)
晶棒储料工位    2个(加工完成、待加工各一)
最大晶棒长度    700mm
工位交换方式    交流伺服电机驱动180º旋转
3.2.5 控制柜及操作面板
控制系统    PLC
操作面板    10英寸的液晶触摸屏
工艺参数组数量    12组/9步
副控制盒    两键式远程手操柄一个
3.2.6 外围动力
电源容量    35 KVA
电源电源电压:     AC380±38V(三相五线制)
3.2.7 压缩空气
注:压缩空气质量至少符合ISO 8573-1
压缩空气压力    ≧0.4 M Pa
平均耗用量    约0.8Nm3/h
接口    外径φ10mm软管快插接头


3.2.8 冷却水
冷却水    ≧1~3m³/h(水泵或自来水)
连接接口    DN20
水质    干净用水,无锈不含杂藻或杂质,避免产生残渣,冷却水不应含有任何研磨微粒
pH酸碱值    6.5—8.5
整体硬度    6°—8°dH
流入口水温    12—17℃恒温
最小/最大压力    0.5MPa≥Q≧0.2 Mpa
3.2.9 设备外形尺寸(长×宽×高)
3900mm×3700mm×3020mm

3.2.10 设备重量:约10吨;