專利名稱：一種太陽能電池組件上下料搬運機械手的制作方法
技術領域：
本發明屬于工業機械手技術領域，涉及一種工業用機械手，是在太陽能電池組件 生產過程中實現上下料功能的一種搬運機械手。
背景技術：
隨著太陽能光電技術及其產業的不斷發展，太陽能電池組件生產規模在不斷擴 大，實現其生產過程各環節的自動化具有重要意義。但目前國內太陽能電池組件生產過程 中上下料環節的自動化還存在一定缺陷，例如太陽能電池組件的上下料仍然需要人工完 成，由于太陽能電池組件體積和重量較大且易碎，上下料工作存在勞動強度大、操作不便、 容易損壞、生產效率低等問題。目前，也有許多搬運機械手產品，因其末端執行器采用的形式和結構參數主要是 依據具體的搬運對象而確定，且這些搬運機械手的末端執行器一般較小，在保證太陽能電 池組件安全可靠的搬運方面存在一定難度。
發明內容
針對上述太陽能電池組件生產線上下料過程中存在的缺陷和已有技術的不足，本 發明提供了一種能夠完成太陽能電池組件上下料的搬運機械手，該搬運機械手具有結構簡 單、運行可靠平穩、定位精度高等特點，可實現Z向升降和X向左右往復等兩種運動，利用機 械手機構與托盤升降機構共同完成太陽能電池組件的上下料操作。本發明的技術方案如下該太陽能電池組件上下料搬運機械手包括機械手機構、水平運動單元、兩組垂直 運動單元、托盤升降機構和機身。機械手機構、水平運動單元、垂直運動單元和機身構成的 機械本體與托盤升降機構相互獨立。機械手機構包括吸盤定位支撐板、吸盤組件、機械手支架、料位傳感器；吸盤定位 支撐板帶有溝槽，且與機械手支架之間固聯，吸盤組件與吸盤定位支撐板之間采用可調螺 紋連接，料位傳感器與機械手支架固聯。水平運動單元包括左限位擋塊、左極限開關、滑座、同步齒形帶、直線導軌、同步帶 輪、右極限開關、右限位擋塊和X向伺服電機；直線導軌采用多根橫梁組合結構，安裝在機 身上，滑座與直線導軌構成滑動連接，左限位擋塊和右限位擋塊與直線導軌固聯，左極限開 關和右極限開關分別固定在左限位擋塊和右限位擋塊上，兩個同步帶輪分別安裝在直線導 軌的兩端，滑座與同步齒形帶固聯，X向伺服電機安裝在直線導軌一端，通過同步齒形帶與 滑座相連。Z向采用兩組垂直運動單元，對稱安裝在機械手機構上。每組垂直運動單元包括直 線導軌、滑座、滾珠絲杠螺母副和Z向伺服電機；直線導軌與滑座構成滑動連接，直線導軌 與機械手機構通過連接法蘭固聯，Z向伺服電機與滾珠絲杠螺母副直接相連，滾珠絲杠螺母 副與滑座固聯，滑座與水平運動單元滑座通過連接板固聯。
托盤升降機構包括托盤護欄、托盤支架、氣缸和托盤定位擋板；氣缸共有四個，通 過托盤支架相互連接，且相互平行放置，托盤支架與氣缸固聯，托盤支架兩側均安裝了托盤 護欄，托盤定位擋板固定在托盤支架的一端。本發明的效果和益處是(1)多組吸盤組件之間的相對位置可以調節，適應不同規格太陽能電池組件的搬 運操作，且多組吸盤組件可保證吸附過程中太陽能電池組件均勻受力，能夠安全可靠地完 成太陽能電池片的上下料。(2)對稱安裝的兩組垂直運動單元，可以保證垂直運動單元在搬運過程中受力均 衡，避免產生彎矩。(3)具有結構簡單、工作空間大、定位精度高、運行可靠平穩等特點。(4)降低了勞動強度，提高了勞動生產率，避免了人工搬運造成的高碎片率。
圖1是本發明的結構示意圖。圖2是本發明的機械手機構結構示意圖。圖3是本發明的水平運動單元結構示意圖。圖4是本發明的垂直運動單元結構示意圖。圖5是本發明的垂直運動單元與機械手機構裝配體結構示意圖。圖6是本發明的托盤升降機構結構示意圖。圖中I機械手機構，II水平運動單元，III垂直運動單元，IV托盤升降機構，V機身。1吸盤定位支撐板，2吸盤組件，3機械手支架，4料位傳感器；5左限位擋塊，6左極限開關，7滑座，8同步齒形帶，9直線導軌，10同步帶輪，11右極限開關，12右限位擋塊，13X向伺服電機，14直線導軌，15滑座，16滾珠絲杠螺母副，17Z向伺服電機，18連接法蘭，19連接板，20托盤護欄，21托盤支架，22氣缸，23托盤定位擋板。
具體實施例方式下面結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的具體實施方式
。本發明的太陽能電池組件上下料搬運機械手由機械手機構I、水平運動單元II、 兩組垂直運動單元III、托盤升降機構IV和機身V組成，機械手機構采用鋁合金型材框架組 合結構，利用真空吸盤作為施加夾持力主體，各吸盤之間相對位置可以調節。水平運動單元 由χ向伺服電機通過同步齒形帶減速機構驅動機械手機構作水平往復運動。垂直運動單元 由Z向伺服電機通過滾珠絲杠螺母副驅動機械手機構升降運動。最終由托盤升降機構和機 械手機構共同完成太陽能電池組件的上下料操作。具體動作過程如下托盤升降機構的運動將托盤放置在托盤支架21上，托盤定位擋板23確定托盤在 托盤支架21上位置，托盤放置后，向四個氣缸22通入一定壓力的氣體，四個氣缸22將帶動托盤支架21同步向上升起，兩側的托盤護欄20用來防止在升降的過程中太陽能電池組件 側滑損壞。X向運動X向伺服電機13通過同步齒型帶輪減速機構與滑座7相連，經同步齒形 帶8帶動滑座7在直線導軌9上滑動，水平運動單元中滑座7通過垂直運動單元帶動機械 手運動，從而實現搬運機械手的X向運動，當X向運動遇到左極限開關6或者右極限開關11 時，搬運機械手停止運動，當左極限開關6或者右極限開關11失效時，左限位擋塊5和右限 位擋塊12將強制搬運機械手停止運動。Z向運動由兩組垂直運動單元的同步運動實現，Z向伺服電機17通過滾珠絲杠螺 母副16使直線導軌14與滑座15之間產生相對運動，通過兩個Z向伺服電機17同步運動 從而實現搬運機械手的Z向運動，當搬運機械手向下定位未能正確完成時，為了防止機械 手機構破壞太陽能電池組件，在機械手機構下方安裝一個料位傳感器4，當料位傳感器4觸 發時，立即迫使搬運機械手停止運動，其中滾珠絲杠螺母副16具有自鎖能力，防止在太陽 能電池組件重力作用下出現反轉下降現象。太陽能電池組件吸取動作實現機械手自動運行過程依靠軟件實現其精確定位， 當機械手機構定位完成時，X和Z向運動停止，多組吸盤組件2同時吸附太陽能電池組件。 在真空吸盤氣源總路線上裝了一個真空壓力表，用來監測實時的壓力值，判斷當前壓力是 否滿足吸取太陽能電池組件所需要的壓力或者釋放時是否達到要求值，從而保證吸附和釋 放過程中操作的安全性。當太陽能電池組件規格發生變化時，通過吸盤定位支撐板上溝槽 調整吸盤組件2之間相對位置能夠調節，保證能夠安全可靠地吸取太陽能電池組件。本發明的太陽能電池組件上下料搬運機械手采用可編程序控制器與觸摸屏聯合 控制方式，選用位置控制模式。控制系統由三個層次構成，即人機交互層(觸摸屏)、運動 控制層(可編程序控制器)與伺服控制層。人機交互層(觸摸屏)用于進行任務規劃和參 數設置，形成搬運機械手運動所需空間參數，包括起點、終點等參數，并負責控制系統的實 時監控方面的工作。運動控制層(可編程序控制器)是可編程序控制器利用“MAP SERV” 指令庫的功能塊，根據設定的程序及其參數向驅動器輸出方向和位置脈沖信號，實現機械 手的運動控制。伺服控制層以運動控制層的位置信號作為給定，以測量到的伺服電機實際 位置作為反饋，實現位置伺服控制。
權利要求
1.一種太陽能電池組件上下料搬運機械手，包括機械手機構(I)、水平運動單元(II)、 兩組垂直運動單元(III)、托盤升降機構(IV)和機身(V)；其特征在于機械手機構包括吸盤定位支撐板(1)、吸盤組件(2)、機械手支架(3)、料位傳感器(4)； 吸盤定位支撐板(1)帶有溝槽，且與機械手支架(3)之間固聯，吸盤組件(2)與吸盤定位支 撐板(1)之間采用可調螺紋連接，料位傳感器(4)與機械手支架(3)固聯；水平運動單元包括左限位擋塊(5)、左極限開關(6)、滑座(7)、同步齒形帶(8)、直線導 軌(9)、同步帶輪(10)、右極限開關(11)、右限位擋塊(12)和X向伺服電機(13)；直線導軌 (9)采用多根橫梁組合結構，安裝在機身上，滑座(7)與直線導軌(9)構成滑動連接，左限位 擋塊(5)和右限位擋塊(12)與直線導軌(9)固聯，左極限開關(6)和右極限開關(11)分 別固定在左限位擋塊(5)和右限位擋塊(12)上，兩個同步帶輪(10)分別安裝在直線導軌 (9)的兩端，滑座(7)與同步齒形帶⑶固聯，X向伺服電機(13)安裝在直線導軌(9) 一 端；采用兩組垂直運動單元，對稱地裝配在機械手機構上；每組垂直運動單元包括直線導 軌(14)、滑座(15)、滾珠絲杠螺母副(16)和Z向伺服電機(17)；直線導軌(14)與滑座(15) 構成滑動連接，直線導軌(14)與機械手機構通過連接法蘭(18)固聯，Z向伺服電機(17)與 滾珠絲杠螺母副(16)直接相連，滑座(15)與滾珠絲杠螺母副(16)的螺母固聯，滑座(15) 與水平運動單元滑座(7)通過連接板(19)固聯；托盤升降機構包括托盤護欄(20)、托盤支架(21)、氣缸(22)和托盤定位擋板(23)；氣 缸(22)共有四個，通過托盤支架(21)相互連接，且相互平行放置，托盤支架(21)與氣缸 (22)外表面固聯，托盤支架(21)兩側均安裝了托盤護欄(20)，托盤定位擋板(23)安裝在 托盤支架(21)的一端；機械手機構、水平運動單元、垂直運動單元和機身構成的機械本體與托盤升降機構相 互獨立。
2.如權利要求1所述的太陽能電池組件上下料搬運機械手，其特征在于所述機械手 機構上吸盤組件(2)之間相對位置能夠調節。
全文摘要
一種太陽能電池組件上下料搬運機械手，用以在太陽能電池組件生產過程中實現上下料功能。其特征是由機械手機構I、水平運動單元II、兩組垂直運動單元III、托盤升降機構IV和機身V組成。其中機械手機構采用鋁合金框架組合結構且在其上安裝多組吸盤組件，可實現不同規格太陽能電池組件的安全搬運。水平運動單元和垂直運動單元均采用伺服電機作為驅動，分別經同步齒形帶、滾珠絲杠副驅動機械手機構，實現水平和垂直方向精確運動定位，且兩方向運動單元可單獨或同時運動。位置伺服控制系統采用由人機交互層、運動控制層、伺服控制層構成的層次化控制結構。該搬運機械手工作空間大、定位精度高、運動慣量小、運行可靠平穩，適合搬運不同規格的大尺寸、易碎型太陽能電池組件。
文檔編號B65G49/06GK102107783SQ201110023579
公開日2011年6月29日 申請日期2011年1月21日 優先權日2011年1月21日
發明者叢明, 劉冬, 孫強, 李義升, 杜宇 申請人:叢明