发那科机器人运用于太阳能电池模组的制造

——解决人为误差

新能源公司（Energy Innovations Inc.）研发的太阳花（Sunflower）聚光光伏（CPV）系统，依靠专利的菲涅耳（fresnel）透镜技术，将放大的太阳光能量聚焦于小区域（焦斑）的三结结构(Triple-junction)硅电池上。该太阳花系统大大提高了太阳能的转化率，极具发展潜力。但是，数年前刚刚从太阳能行业起步的新能源公司，在中国制造第一批太阳花系统的时候，却因为实际生产过程中透镜与光伏电池精确校准的问题，而陷入危机。


总部位于加州Pasadena市的新能源公司营销副总裁Bud Sherman谈到：“那时候，生产中我们都采用人工校准，企业效益不太好。我们虽然研发了优秀的产品，却未能将其成功的商业化。”

太阳花系统一般由3英寸见方的太阳能模组组成，而每个太阳能模组又由30片太阳能电池，以及距离太阳能电池大约1英寸远的聚焦透镜组成。真正具有实用价值的太阳花系统，是能够确保透镜聚焦的光斑与太阳能电池的完全重合系统。Sherman说：“重合的精度非常重要，是整个系统的核心，但人工校准却很难实现高精度的重合。”

精确校准

由于人工校准不仅很难确保0.005—0.01英寸的校准误差，而且也很难保证产品质量的一致性，致使企业发展受到严重制约。为了改变现状，企业管理者不断尝试新的校准方法，如使用照相机、背投等各类精密光学仪器，以及使用机器人代替人工操作等等。总之，公司正逐步将太阳花系统生产线向自动化模式转变。

经过多番考察，企业最终选用了发那科机器人。生产线改造过程中，发那科机器人资深供应商还为企业提供了完善的生产指导和帮助。Sherman说：“在供应商热心的帮助下，我们用机器人代替人工操作，轻松实现各个工艺流程中的精确定位和校准。”

去年年底，公司订购了发那科的整合服务，其中包括DFM（可制造性设计）研究，以及专门针对全自动化制造系统下的太阳花系统产品的设计更新方案。Sherman说：“迄今为止，发那科为我们设计的整合方案非常成功。它为企业工艺流程的改进和完善提供了诸多良好的建议。”

机器人的使用，为企业带来了巨大的改变。全新的太阳花3.0系统生产线在几周后就要开工建设了。生产线设立于加州合作伙伴的生产基地中，预计今年四季度可实现批量生产。Sherman说：“这条太阳能电池生产线一旦建成，产能将达10MW/年。拥有了这条生产线，我们就可以生产出更多的产品，从而满足全球日益增长的太阳能需求。”

机器人的任务

一条10MW产能的太阳能电池生产线，需要约7000平方英尺的厂房，以及约12台6轴发那科机器人。整条生产线中，机器人承接了包括大、小件的精确定位、超声波焊接、密封、粘和、自动拧紧、以及装卸等各类工作。

生产线的全面自动化，为企业彻底解决了人工校准精度差的难题。Sherman说：“新生产线中，全面使用机器人来完成透镜与电池间的精确校准，机器人的校准误差始终维持在可忽略不计的0.015英寸的范围内，并且，为保证精度的一致性还配置计量装置。”

机器人自动化技术是新能源公司发展的大救星。Sherman说：“我已经在制造业呆了很长时间了。以我的经验，我不认为，有任何一种人工操作的办法能完成现在的校准精度。只有机器人可以实现，只有机器人可以始终保持产品的一致性和精确性。而且，使用机器人给企业带来的好处，还远不止精确度高于人工操作这一点。”