中國電子科技集團(tuán)公司第四十八研究所 張志偉 趙加寶 劉金平

一 引言

當(dāng)今太陽電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展如火如荼，硅錠的燒鑄作為太陽電池片生產(chǎn)過程中重要的一環(huán)尤為重要，而作為鑄錠的承托物——坩堝的噴涂技術(shù)卻未有大的變革。在以往的坩堝噴涂過程中，全靠人工在高溫、大粉塵環(huán)境下憑經(jīng)驗(yàn)手持噴槍操作，不但工作時(shí)間長(一鍋需1h)，而且工藝重復(fù)性差，品質(zhì)難以保證。

而此種基于FANUC(中文:發(fā)那科)機(jī)器人的全自動(dòng)噴涂設(shè)備在運(yùn)行過程中無需人工干預(yù)，全程自動(dòng)，具有超溫報(bào)警、低溫報(bào)警、過載自動(dòng)保護(hù)等安全措施，噴掃精準(zhǔn)、坩堝內(nèi)壁面覆膜均勻，厚度可控，工藝重復(fù)性好，可實(shí)現(xiàn)此道工序的全自動(dòng)和無人值守。目前某些大廠已開始采用此種全自動(dòng)坩堝噴涂裝置且效果很好，不僅提高了工藝水平和一致性，并且節(jié)省了人工成本。

二 設(shè)備控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)是基于FANUC機(jī)器人CNC為中心的控制模式。CNC系統(tǒng)是整個(gè)控制的核心，除了處理6個(gè)驅(qū)動(dòng)單元和電機(jī)以外，系統(tǒng)所有的輸入、輸出信號(hào)也由CNC系統(tǒng)處理，包括坩堝位置、坩堝溫度、噴槍狀態(tài)、機(jī)器人是否處于安全位置等。原理框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)的主要功能

機(jī)器人系統(tǒng)能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、有效地完成整個(gè)噴涂過程，包括對(duì)側(cè)面的噴掃、底面的噴掃。可在工藝過程中通過紅外測(cè)溫儀自動(dòng)檢測(cè)坩堝表面溫度、監(jiān)視用戶暫停和停止動(dòng)作、監(jiān)視機(jī)器人運(yùn)行力矩，并給出相應(yīng)的聲光報(bào)警。系統(tǒng)還具有手動(dòng)功能供用戶選擇。具體為:自動(dòng)采集和處理溫度、力矩信號(hào)；配合電機(jī)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)坩堝的自動(dòng)噴涂；測(cè)試噴槍、自動(dòng)清洗噴槍、自動(dòng)清洗管路；單獨(dú)噴掃側(cè)面、單獨(dú)噴掃底面。

三 便于調(diào)試和編輯的程序架構(gòu)

1 工藝描述

根據(jù)坩堝所噴涂的SiN4粉料特點(diǎn)，本系統(tǒng)提供兩種工藝方案供用戶選擇:

(1)先噴掃側(cè)面，待坩堝旋轉(zhuǎn)90?后再噴掃另一個(gè)側(cè)面，如此反復(fù)4次后再噴掃底面，這樣坩堝的5個(gè)面全部噴掃完畢；

(2)先噴掃側(cè)面，然后噴掃左側(cè)面、上側(cè)面、右側(cè)面，最后再噴掃底面，這樣坩堝的5個(gè)面全部噴掃完畢。

2 程序?qū)崿F(xiàn)

機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡較為復(fù)雜，涉及的位置及姿態(tài)多種多樣，不但有單面噴掃，還有兩個(gè)面的結(jié)合線、三個(gè)面的結(jié)合點(diǎn)等。本系統(tǒng)先在參考面上做好噴槍可編輯的運(yùn)動(dòng)軌跡，然后利用坐標(biāo)系平移功能直接將參考面的軌跡轉(zhuǎn)移到目標(biāo)面，這樣實(shí)際上的工作量只有2個(gè)面的軌跡編輯。

值得一提的是，在參考面編輯軌跡時(shí)要做好調(diào)試及擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)對(duì)單面的噴掃軌跡及程序結(jié)構(gòu)如圖2所示。速度變量(SPEED)、間距變量(DISTANCE)以及噴掃高度(HIGHTH)等是可調(diào)參數(shù)，這樣，單面噴掃的涉及點(diǎn)位和各個(gè)噴掃折返間距可以隨意調(diào)整，程序猶如一個(gè)可拓展和延伸的功能塊，調(diào)試靈活方便，大大提高了工作效率。

圖2 單面噴掃軌跡圖

噴掃軌跡:P1→P2→P3→P4→PR1→PR2→PR3→PR4→PR5→PR6→PR7→PR8→PR9→PR10→……

程序如下:

四 結(jié)束語

在坩堝自動(dòng)噴涂裝置的設(shè)計(jì)研制中，采用技術(shù)先進(jìn)(定位精度可達(dá)0.08mm)、可靠性高的機(jī)器人(FANUC)，使得整個(gè)設(shè)備穩(wěn)定可靠、重復(fù)性好、工藝精準(zhǔn)，各種操作方式自由切換從而滿足不同的生產(chǎn)需要。

[1]Fanuc程序培訓(xùn)教材[M].2005.

[2]FANUC robot series opearator?s manual[M].2005.