光伏产业的福音:TS60 SCARA 机器人制造单元

点击数:311 发布时间:2018-11-22
太阳能电池的制造过程中,晶片要经历各种湿化学工艺。在进入半导体清洗装置前后,这些薄硅片都是由机器人进行操作的。
光伏产业的福音:TS60 SCARA 机器人制造单元

在此对需求给出清晰定义:为了提高生产力,保证最低破损率下的最短周期是个困难的问题,需要通过使用最高水平的工业机器人来实现。对于太阳能电池生产中自动化操控的需求推动着传统的解决方案走向极限。最初在远东使用的现代系统被期望可以实现3000 个/h 晶片的产量。与此同时,操作超薄晶片时必须特别谨慎,因为机器人的运动顺序中每个看似无关紧要的中断都将可能导致其破损。这样不仅会给用户带来昂贵的花费,也会给那些通常保证破损率低于0.1% 的系统制造商造成不良影响。

图1 令Baumann 引以为傲的是两台高速运动机器人的完美同步,拾取时无需额外的碰撞保护
图1 令Baumann 引以为傲的是两台高速运动机器人的完美同步,拾取时无需额外的碰撞保护

位于德国Amberg 系统集成商Baumann GmbH致力于研发光伏产业的自动化解决方案,提供装配和拆卸半导体清洗装置标准化的模块。由Baumann“德国制造”的自动化设备需求量巨大,原因正是此系统具有优异的性能,为周期时间、破损率和可靠性等关键因素设立了新标准。这些系统的核心是史陶比尔制造的高速SCARA 机器人。最新研发的装配模块首次使用了此款新型史陶比尔TS60 SCARA 机器人。Baumann 模块是专为处理两种不同尺寸的单晶和多晶硅片而设计的。晶片的尺寸或125×125 mm,或156x 156 mm。得益于精密的硬件和软件解决方案,从一种尺寸晶片向另一种尺寸晶片的转换最多只需10 min。

图2 除了高度可用性,史陶比尔Scara 系列还因极佳的动态性能获得青睐
图2 除了高度可用性,史陶比尔Scara 系列还因极佳的动态性能获得青睐

高速SCARA 替代Delta 运动

晶片通过一个单向传送带到达装配模块。在此,机器人获得超薄晶片并把它们置于半导体清洗装置的五条导轨的精确位置上。为了实现必要的周期,系统设计的最大晶片产量高达3000 片/h,Baumann 青睐于非传统的解决方案。对于此项应用,Baumann 的自动化专家有意不选择Delta 机器人,而是选择了两台史陶比尔TS60 SCARA 高速机器人配套使用。

Baumann项目经理JörgWeigert 总结了为什么他们要使用SCARA 机器人:“我们始终坚信史陶比尔SCARA 机器人的优异性能。即使是在多年连续使用的情况下,此款机器人也可以保证快速,精确并且非常可靠。史陶比尔的SCARA 机器人是无与伦比的,特别是对于这些应用十分重要的方面,即坚固性、可靠性且低维护需求。”在他们简单集成于紧凑的Baumann 模块过程中使用SCARA 机器人,JörgWeigert 又看到了更远的一点。因为相关的高扭矩水平,Delta 机器人需要将系统模块不成比例的扩大,这样就与将系统设计得尽量紧凑且可靠的Baumann 基本理念背道而驰。

此外,由于半导体清洗装置上的现有条件,传送带与半导体清洗装置的五条导轨之间的距离太大,致使一台机器人无法进行作业。这项应用无论使用Delta 还是SCARA,都需要使用两台机器人。每个模块配置两台机器人使得史陶比尔SCARA 机器人的初期成本较低,具有巨大的优势。Baumann 同时也使用史陶比尔机器人来拆卸半导体清洗装置反面的模块,以此保证自动化过程的绝对连贯。

完美的同步性

在Baumann,令他们特别自豪的是两台机器人和传送带速度的完美同步性。毕竟两台SCARA 机器人轮流定点到传送带上的同一点拾取晶片,以这样的方式编程可以避免发生碰撞,因此没有必要进行额外的碰撞保护。与此同时,这两台机器人必须要与传送带的速度保持绝对同步。“对这些任务进行编程需要我们专家大量的专业技术知识。他们发现由史陶比尔CS8C 控制器和输送跟踪系统提供的非常多的可选项,都是很有帮助的。”当超薄硅片被置于半导体清洗装置的五条轨道任意一条上时,精确定位至关重要。两台TS60 用其真空夹具,交替地以极快速度从高速运转的单向传送带上拾取晶片。在此之前,安装在带式给料机上的一个图像处理摄像头要拍摄晶片到达的精确位置,并且在短短几毫秒内将信息传输到机器人的控制器上。然后机器人需要承担的任务是,将昂贵的晶片准确放置到半导体清洗装置五条导轨任意一条的精确位置上。操控过程尽管快速,但却非常平稳。精确的编程与专门研发的拾取技术,确保了晶片破损率常常低于制造商的保证。“我们从客户那里得知系统经常一连运行好几天,而无任何晶片破损。”J?rgWeigert 说道。系统一周运行7 天,每天运行24 h。“在这样的情况下,我们不得不保证其97% 的总体可用性。这就意味着对于这些模块,我们不得不只用市场上最好的组件。史陶比尔机器人就是这样一个组件,它的优异性能和超长的维修间隔期,在我们模块单元的形象塑造中发挥着重要的作用,”JörgWeigert 高兴地表示。