1設(shè)備的清洗工藝：
全自動硅片清洗機主要以超聲波清洗為主，以鼓泡和拋動清洗等工藝為輔助手段。利用超聲波滲透力強的機械振動沖擊硅片表面并結(jié)合清洗劑的化學(xué)去污作用達到對硅片的清洗，清洗作用力均勻，清洗潔凈度高，清洗效果好，可有效去除硅片表面的雜質(zhì)。
工藝流程：上料(浸泡)→超聲清洗（擺動+加熱+鼓泡）→超聲堿洗（擺動+加熱）→超聲漂洗（擺動+加熱）→慢拉脫水槽（加熱）→烘干→下料（手動）
對工藝過程所作的調(diào)整是多種多樣的，其中包括機械手傳送的速度、超聲清洗的時間、氮氣鼓泡的氣體流量、拋動系統(tǒng)的頻率、溶劑的溫度、烘干系統(tǒng)的溫度等、超聲漂洗用水的流量等。對于客戶來講，主要應(yīng)考慮設(shè)備生產(chǎn)硅片的能力，保證能滿足生產(chǎn)要求；同時應(yīng)降低能耗，在保證硅片清洗干凈和烘干的前提下，通過溫控系統(tǒng)調(diào)整溶劑和漂洗水的溫度，以及烘干的溫度和時間。
2設(shè)備整體結(jié)構(gòu)：
上料臺全自動硅片清洗機是按照一定的工藝要求，由機架、懸臂機械手、上料臺、各種超聲清洗槽、拋動機構(gòu)、慢提拉系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、抽風(fēng)系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等構(gòu)成一個多功能的完整設(shè)備。該設(shè)備適用的硅片規(guī)格：125mm×125mm，156mm×156mm。如圖1所示。
2.1機架和槽體的設(shè)計：
考慮到太陽能硅片清洗時所用的溶劑為堿溶液，為了提高設(shè)備的耐腐蝕性，槽體所用的材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)不銹鋼。機架的整體材質(zhì)為碳鋼，并用瓷白色PP板進行包覆，不僅滿足了設(shè)備的強度要求，而且達到防腐蝕的目的，并降低了成本。為了降低能耗，槽體的外部包覆有保溫棉，減少了熱量的損失；同時槽體有溢流功能，采用逆流水洗的清洗工藝，減少了廢水的排放量。
?
2.2懸臂機械手設(shè)計：
機械手的作用是把裝滿硅片的籃具在不同工位之間進行搬運，除上料工位需要人工放置籃具外，其余的動作過程都是有機械手來實現(xiàn)的，充分發(fā)揮了設(shè)備的性能，能極大的提高生產(chǎn)效率。如圖2所示。
?
機械手的橫向運行動作采用的是齒輪、齒條結(jié)構(gòu)，配有導(dǎo)向軸；縱向提升動作采用的滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，配有導(dǎo)向軸。此結(jié)構(gòu)的設(shè)計保證了機械手運行時噪聲小，籃具能平穩(wěn)傳輸，從而降低了硅片的碎片率。采用交流伺服電機，保證速度可調(diào)，滿足了機械手動作的工藝要求：橫向運行速度6～8m/min；縱向提升速度3～4m/min。每個工位都安裝有傳感器，當(dāng)機械手快速接近目標(biāo)位置時降低速度，實現(xiàn)緩慢靠近，以便保證籃具內(nèi)的硅片不會有很大的晃動。
機械手脫鉤的動作是由氣缸來完成，氣缸帶有調(diào)速閥，可以調(diào)節(jié)動作的快慢。在運行中，機械手有可能出現(xiàn)動作失誤，將籃具放置在錯誤的位置，造成硅片碎片。為了防止這一后果，機械手的臂做成活動的并裝有微動傳感器，當(dāng)動作出現(xiàn)錯誤，臂就會被頂起，微動傳感器就會感應(yīng)到，機械手停止工作。
2.3拋動機構(gòu)設(shè)計：
在設(shè)計時考慮到超聲波以正弦波向上發(fā)射，在波峰和波谷處作用力強，而在節(jié)點處作用力弱的特點，造成硅片局部清洗不干凈。針對這些特點，在設(shè)計時為了消除超聲的忙點，加入了拋動機構(gòu)。拋動機構(gòu)由減速電機、偏心輪，軸承、架體等組成。使清洗工件產(chǎn)生上下運動，拋動行程為50mm左右，頻率約為18次/min。
2.4烘干系統(tǒng)設(shè)計：
烘干系統(tǒng)的目的是把清洗干凈的硅片烘干。為了減少烘干系統(tǒng)內(nèi)的熱量損失，烘箱采用內(nèi)、外層為不銹鋼鋼板，中間填充保溫棉的結(jié)構(gòu)；兩側(cè)并安裝有自動門，由氣缸推動，當(dāng)籃具進入烘箱內(nèi)及時把門關(guān)閉。在烘箱頂部安裝有熱風(fēng)裝置，該裝置由風(fēng)機運作將加熱后的熱空氣對工件吹風(fēng)。
2.5控制系統(tǒng)設(shè)計：
電氣系統(tǒng)控制是整個設(shè)備的重要部分，編程安排系統(tǒng)在各個清洗槽的運動時序、控制閥門以及清洗工藝模塊的工作狀態(tài)[3]。盡管該設(shè)備運行簡單，但是根據(jù)不同的工藝要求，需要完成不同的動作時序，因此需要能夠修改工藝流程和運行參數(shù)，使整個控制系統(tǒng)具有較強的可調(diào)性。為此選用工程控制常用的可編程控制器PLC、觸摸屏等主要控制系統(tǒng)。如圖3所示。采用“歐姆龍”PLC可編程控制器控制全操作過程，既可全自動操作，也可手動操作。在自動模式運行下，操作人員只需要手動上、下料即可，其余過程設(shè)備將自動運行，實現(xiàn)自動清洗。在自動模式下，操作人員可以手動更改工藝，以及控制設(shè)備的運行[4]。
系統(tǒng)中，主要通過觸摸屏來更改清洗的相關(guān)參數(shù)：清洗時間、機械手運行及停頓時間、溫度的高低、上下料的節(jié)奏以及烘干的溫度等等。PLC根據(jù)更改過的參數(shù)，發(fā)出控制指令，進行硅片的清洗完成全過程。
?
3影響清洗過程的關(guān)鍵點：
（1）設(shè)備運行的平穩(wěn)性。由于太陽能硅片既薄又脆，小的振動都可能使它破裂，所以設(shè)備能否平穩(wěn)運行是一個最基本也是很重要的問題。要解決這一問題，首先要保證設(shè)備的機械機構(gòu)設(shè)計合理，在運行中不能有大的振動。除此之外，還要通過PLC來控制伺服電機，調(diào)節(jié)機械手運行的速度以及就位時的速度，使籃具就位之前有個減速的動作，避免機械手突然停住而引起籃具晃動。
（2）超生清洗的時間。超聲清洗的時間長會得到質(zhì)量較好的硅片，但是會影響設(shè)備的生產(chǎn)率，同時也會浪費能源，比如耗電、廢水、溶劑等。但是清洗的時間短，就得不到高質(zhì)量的硅片，所以工藝時間的選擇很重要。為了加強超聲清洗的效果，設(shè)備在上料臺加了浸泡的功能，使硅片在清洗之前先除去一些表面的雜物；同時加了拋動機構(gòu)，使籃具在清洗時有上下動作，避免在清洗時有死角存在。
（3）烘干系統(tǒng)的溫度及時間設(shè)定。烘干系統(tǒng)是把清洗過的硅片進行烘干。提高烘箱內(nèi)的溫度和延長烘干的時間都可以達到這一目的。但是，溫度過高會極其耗電，浪費掉大量的能源；而延長烘干的時間，會影響設(shè)備的清洗節(jié)拍，降低生產(chǎn)效率。所以在生產(chǎn)的過程中就要調(diào)整烘干的溫度和時間，使設(shè)備滿足生產(chǎn)工藝的前提下，盡量降低烘箱內(nèi)的溫度，以此來達到節(jié)能減排的目的，提高企業(yè)的利潤。
免責(zé)聲明：文章來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系本網(wǎng)站刪除。