太阳能电池板边框及接线盒机器人涂胶工作站可行性报告

中电电气（南京）新能源有限公司 太阳能组件自动涂胶系统第 1 页 共 14 页太阳能电池板边框及接线盒机器人涂胶工作站可行性报告一、 目的和意义：1、大大降低生产成本；2、提供统一的胶型、精确的涂胶位置，大大提高涂胶质量；3、可以减轻人力及人员配置，并便于有节奏的生产； 4、以提高生产过程中的自动化程度；5、以改善劳动条件，避免人身事故。二、 设计依据1. 工件：光伏电池板合金边框及接线盒。2. 供胶系统：冷胶供胶机。3. 涂胶动作形式：工件静止，机器人夹持胶枪涂胶。4. 最大电池板组件尺寸：2000*1000mm。系列： 158050 80850系列： 195750 99250 系列： 165050 99250接线盒：两种（008,009）5. 胶的类型：单组分常温硅胶，边框和接线盒涂胶均用同一种胶。三、 方案设计说明本方案在光伏电池板合金边框涂胶和接线盒涂胶工位布置一台 ABB IRB1600机器人，均采用诺信 RHINO 泵供胶，机器人两侧布置双固定工作台，人工上件定位，人工取下工件。本方案选用胶桶标称 55 加仑，机器人夹持 CP 型自动喷枪涂胶，比手动涂胶节省用胶成本 30%以上，工作节拍为 45 秒（一组 4 根边框和三个接线盒） 。上述方案基于以下考虑：1、 机器人夹持胶枪自动涂胶，人工取放定位工件。中电电气（南京）新能源有限公司 太阳能组件自动涂胶系统第 2 页 共 14 页2、 工作节拍基于机器人/胶机工作能力和自动涂胶效果速度均衡的经验值，也受限于人工上件定位取件的安全时间。3、 胶桶的选择：自动涂胶对比人工涂胶，除了涂胶质量等技术管理的优势外，大幅度地节省用胶量是非常重要的经济优势。省胶主要是由于自动涂胶选用大容量的胶桶稳定的出胶量替代了手工 330ml 管装胶在价格上和残留胶造成的浪费。通过对太阳能电池板边框涂胶每日用胶量的计算，选用 55 加仑（或 5 加仑）的胶桶是最经济的选择。4、 胶枪的选择：边框涂胶中由于枪嘴要伸入到边框沟槽中涂胶造成磨损，CP 枪可外接自制的胶嘴，长期使用更换更经济。5、 为了确保操作人员在生产过程的安全，在两个固定工作台的上料侧两端设有光电检测装置，用于检测工作区内是否有人员，当机器人要对工作台上的工件进行涂胶作业或涂胶过程中，系统会实时检测该工作台对应的安全检测装置的状态，当检测到有人员停留在上料区时，机器人会自动触发急停动作，以避免发生安全事故；为了确保上件结束后操作人员及时退出上件区，操作盒安排在上件区外。6、 固定式工作台位于每台机器人两侧，每个工作台旁设置操作盒，操作人员在准备灯亮（即机器人在此工作台上的动作结束安全时）方可进行取放件工作，放置工件并定位好后按下相应按钮通知系统上件结束，机器人方可对此工作台上工件进行涂胶动作。四、 系统构成1）ABB IRB1600 型机器人（含机器人本体、机器人控制柜）2）诺信 55 加仑 Rhino 泵供胶系统及 CP 胶枪3）胶管平衡机构4）工作站总控制柜5）涂胶工作台6）工装卡具五、 主要设备技术说明中电电气（南京）新能源有限公司 太阳能组件自动涂胶系统第 3 页 共 14 页1、 ABB IRB1600 型机器人Description描述Unit单位IRB1600 industrial robotIRB1600 工业机器人 IRB1600 Manipulator, reach 1400mm, payload 8kgIRB 1600 机器人本体，臂展 1400 毫米，有效负载 8kg1 sets IRC5+ controllerIRC5+ 控制器1 sets Teach pendant with 10m cable，with Chinese interface示教盘附带 10 米电缆，带中文界面1 sets Cable between manipulator and controller, length 7m机器人与控制柜间电缆，长 7 米1 sets Digital 24V 16In /16Out Board24V 16 进/16 出 数字式输入、输出信号板1 sets BaseWare OS 5.0机器人控制软件, 5.0 版操作系统1 sets 256M Flash Memory256M 闪存1 sets USB PortUSB 端口1 setsDocumentation on CD 技术资料(CD) Product manual 产品手册 Users guide incl. Programming manual, Basic operation 用户操作手册 RAPID Reference manual 编程语言手册1 set型号： IRB1600; 手腕持重： 8 kg;最大臂展半径： 1.4 m;轴数： 6;防护等级： IP54 / IP55 (Foundry) / IP67 (Foundry Plus);安装方式： 地面安装 / 垂直安装 / 倒挂安装;性能指标：位置重复精度： 0.07mm;中电电气（南京）新能源有限公司 太阳能组件自动涂胶系统第 4 页 共 14 页电气连接电源： 3 相 380V， 50Hz;额定功率： 4 KVA / 7.8KVA（带外轴）;物理参数本体总高： 1731 mm;底座尺寸： 723 mm 600mm;重量： 380 kg;环境参数环境温度： 5C- 45C;相对湿度： 95%;噪声等级： 500,000 次更少的零件提高可靠性及工作时间更大更结实的顶杠保证更好的性能2.2 供胶系统运行需求气源 干燥，清洁，无杂质，60-100PSI最小 200scfm 的流量、0.75 英寸的空气管道电源 24 伏直流电磁阀3 涂 胶 台固定涂胶台涂胶台是用于放置和定位边框及接线盒的台架，台架采用铝合金架体和台面构成，边框和接线盒的定位采用固定挡块定位方式，为保护边框和接线盒不受损伤，固定挡块采用聚四弗乙烯材料（涂胶台所有相关部件均由乙方制造配备） 。每一组边框的四边分为长边和短边两组，每组长边和短边为两根边框，装边框每次两根边框对称安装 2 根，边框定位框一侧为基准面是固定不动的，另中电电气（南京）新能源有限公司 太阳能组件自动涂胶系统第 10 页 共 14 页一侧是调节侧，可以手动调节以对应不同的边框宽度。在边框的长度方向上传感器，其位置与边框长度对应，可以自动检测不同长度的边框。边框常规长度尺寸为 3 种规格，常规宽度为 1 种（规格 50mm） ，由于设置了传感器，可以自动识别边框长度，机器人按识别结果自动执行相应涂胶程序。边框和接线盒的上下料的方式采用人工装卸方式。接线盒固定采用模板固定方式，每一种模板对应一种接线盒，更换接线盒只需更换相应模板即可，接线盒涂胶台并排放置两块模板，可同时涂两种接线盒，模板中央设置接线盒有无传感器， 接线盒的种类由操作盒按钮开关选择，可对应 3 种接线盒。操作盒在作业人员侧设置作业操作台，设置涂胶启动、急停开关、安全光栅复位按钮以及边框或接线盒种类选择等按钮，同时设置故障显示灯，方便操作工人使用。4附属装置安全防护包括安全护栏、安全门及安全光幕等。安全围栏处设置安全门，用于技术人员对设备进行维护保养时的进出通行。安全门通过安全锁与系统联锁，当安全门被非正常打开时，系统停止运行并报警。安全光幕用于避免系统在工作时工人误入工作区域可能出现的伤害。其他为防止聚氨胶固化，在机器人附近设置装有防固化油杯，在不进行涂胶时，让机器人将涂胶枪嘴插入油杯。为机器人动作自如，设置胶管支架，将胶管固定。六、 工作循环1. 操作员在工作台 A 完成上件工作后，按“上件完成”按钮，机器人会自动检测“工作区 A 安全区检测装置”的状态，该信号为“ON”时，表明操作人员没有退出该区域，机器人延迟工作，待该信号为“OFF”时，中电电气（南京）新能源有限公司 太阳能组件自动涂胶系统第 11 页 共 14 页机器人自动开始分别对工作台 A 托盘上的工件开始自动涂胶，涂胶完成后，机器人自动回到待命位置，此时，系统如接收到“工作台 B 上件完成”信号，与上述工作台 A 类似，系统同时检测“工作区 B 安全区检测装置”的状态，根据该信号状态来判断下一步的动作，两个工作台交替工作。2. 在机器人工作的同时，工作台 B 可以进行上件工作，待完成上件工作后，按“上件完成”按钮，当机器人完成工作台 A 的涂胶作业时自动转到工作台 B 进行涂胶作业。3. 在工作台 B 涂胶的同时，操作人员可进行工作台 A 上完成涂胶作业的工件下件和待涂胶工件的上件工作。七、 具体布局图及实例：中电电气（南京）新能源有限公司 太阳能组件自动涂胶系统第 12 页 共 14 页中电电气（南京）新能源有限公司 太阳能组件自动涂胶系统第 13 页 共 14 页八、投资回报计算（不考虑人员配置及劳动强度等因素）：投资回报计算表现在每个车间用胶量： 电池板：（230W,1640990，康达威 330ml440g） 每班可产出电池板数量(块) 700每块板平均用胶量（支） 0.5每班用胶数量（支） 350两班用胶数量（支） 700每天用胶量（KG） 308每支胶价格（元） ￥23.50每天用胶费用（元） ￥16,450.00每年用胶费用：每天胶量26 天12 月 ￥5,132,400.00由于人工浪费及胶桶底部残留所浪费的胶量 百分比 10%/桶 10%全年一个车间浪费的胶水费用 ￥513,240.00涂胶机器人每个车间用胶量： 电池板：（230W,1640990，康达威 55 加仑） 每班可产出电池板数量(块) 700每天用胶桶数（桶） 1.232每桶 55 加仑（KG） 250中电电气（南京）新能源有限公司 太阳能组件自动涂胶系统第 14 页 共 14 页每天用胶量（KG） 308每年用胶量：1.232 桶26 天12 月(桶) 384每千克胶价格（元） ￥50.00每天用胶费用（元） ￥15,400.00每年用胶费用：每天胶量26 天12 月 ￥4,804,800.00由于人工浪费及胶桶底部残留所浪费的胶量 百分比 3%/桶 3%全年一个车间浪费的胶水费用 ￥144,144.00机器人系统的投资 机器人系统 ￥650,000.00机器人的使用率 98%全部费用（不包括清洗维护） ￥663,265.31设备清洗维护所占的时间 3%全部费用（包含清洗维护） ￥683,778.67使用成本和维护成本 5,000使用机器人产生的费用 ￥688,778.67机器人系统浪费的胶量 ￥832,922.67结果： 计入胶量节省部分的投资回报年限 1.6九、结束语：综 上 所 述 ， 采 用 太阳能电池板边框及接线盒机器人涂胶工作站后 使 涂 胶工 序 的 工 作 效 率 大 为 提 高 ， 大 量 降 低 生 产 成 本 。 该 机 器 人 运 行 一 年 多 就 可收 回 所 投 入