專利名稱：一種太陽(yáng)能電池組件上下料搬運(yùn)機(jī)械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于工業(yè)機(jī)械手技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種工業(yè)用機(jī)械手，是在太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)上下料功能的一種搬運(yùn)機(jī)械手。
背景技術(shù)：
隨著太陽(yáng)能光電技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)規(guī)模在不斷擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)其生產(chǎn)過程各環(huán)節(jié)的自動(dòng)化具有重要意義。但目前國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)過程中上下料環(huán)節(jié)的自動(dòng)化還存在一定缺陷，例如太陽(yáng)能電池組件的上下料仍然需要人工完成，由于太陽(yáng)能電池組件體積和重量較大且易碎，上下料工作存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、操作不便、 容易損壞、生產(chǎn)效率低等問題。目前，也有許多搬運(yùn)機(jī)械手產(chǎn)品，因其末端執(zhí)行器采用的形式和結(jié)構(gòu)參數(shù)主要是依據(jù)具體的搬運(yùn)對(duì)象而確定，且這些搬運(yùn)機(jī)械手的末端執(zhí)行器一般較小，在保證太陽(yáng)能電池組件安全可靠的搬運(yùn)方面存在一定難度。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)線上下料過程中存在的缺陷和已有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種能夠完成太陽(yáng)能電池組件上下料的搬運(yùn)機(jī)械手，該搬運(yùn)機(jī)械手具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠平穩(wěn)、定位精度高等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)Z向升降和X向左右往復(fù)等兩種運(yùn)動(dòng)，利用機(jī)械手機(jī)構(gòu)與托盤升降機(jī)構(gòu)共同完成太陽(yáng)能電池組件的上下料操作。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下該太陽(yáng)能電池組件上下料搬運(yùn)機(jī)械手包括機(jī)械手機(jī)構(gòu)、水平運(yùn)動(dòng)單元、兩組垂直運(yùn)動(dòng)單元、托盤升降機(jī)構(gòu)和機(jī)身。機(jī)械手機(jī)構(gòu)、水平運(yùn)動(dòng)單元、垂直運(yùn)動(dòng)單元和機(jī)身構(gòu)成的機(jī)械本體與托盤升降機(jī)構(gòu)相互獨(dú)立。機(jī)械手機(jī)構(gòu)包括吸盤定位支撐板、吸盤組件、機(jī)械手支架、料位傳感器；吸盤定位支撐板帶有溝槽，且與機(jī)械手支架之間固聯(lián)，吸盤組件與吸盤定位支撐板之間采用可調(diào)螺紋連接，料位傳感器與機(jī)械手支架固聯(lián)。水平運(yùn)動(dòng)單元包括左限位擋塊、左極限開關(guān)、滑座、同步齒形帶、直線導(dǎo)軌、同步帶輪、右極限開關(guān)、右限位擋塊和X向伺服電機(jī)；直線導(dǎo)軌采用多根橫梁組合結(jié)構(gòu)，安裝在機(jī)身上，滑座與直線導(dǎo)軌構(gòu)成滑動(dòng)連接，左限位擋塊和右限位擋塊與直線導(dǎo)軌固聯(lián)，左極限開關(guān)和右極限開關(guān)分別固定在左限位擋塊和右限位擋塊上，兩個(gè)同步帶輪分別安裝在直線導(dǎo)軌的兩端，滑座與同步齒形帶固聯(lián)，X向伺服電機(jī)安裝在直線導(dǎo)軌一端，通過同步齒形帶與滑座相連。Z向采用兩組垂直運(yùn)動(dòng)單元，對(duì)稱安裝在機(jī)械手機(jī)構(gòu)上。每組垂直運(yùn)動(dòng)單元包括直線導(dǎo)軌、滑座、滾珠絲杠螺母副和Z向伺服電機(jī)；直線導(dǎo)軌與滑座構(gòu)成滑動(dòng)連接，直線導(dǎo)軌與機(jī)械手機(jī)構(gòu)通過連接法蘭固聯(lián)，Z向伺服電機(jī)與滾珠絲杠螺母副直接相連，滾珠絲杠螺母副與滑座固聯(lián)，滑座與水平運(yùn)動(dòng)單元滑座通過連接板固聯(lián)。[0010]托盤升降機(jī)構(gòu)包括托盤護(hù)欄、托盤支架、氣缸和托盤定位擋板；氣缸共有四個(gè)，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(lián)，托盤支架兩側(cè)均安裝了托盤護(hù)欄，托盤定位擋板固定在托盤支架的一端。本實(shí)用新型的效果和益處是(1)多組吸盤組件之間的相對(duì)位置可以調(diào)節(jié)，適應(yīng)不同規(guī)格太陽(yáng)能電池組件的搬運(yùn)操作，且多組吸盤組件可保證吸附過程中太陽(yáng)能電池組件均勻受力，能夠安全可靠地完成太陽(yáng)能電池片的上下料。(2)對(duì)稱安裝的兩組垂直運(yùn)動(dòng)單元，可以保證垂直運(yùn)動(dòng)單元在搬運(yùn)過程中受力均衡，避免產(chǎn)生彎矩。(3)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作空間大、定位精度高、運(yùn)行可靠平穩(wěn)等特點(diǎn)。(4)降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，避免了人工搬運(yùn)造成的高碎片率。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的機(jī)械手機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型的水平運(yùn)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型的垂直運(yùn)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實(shí)用新型的垂直運(yùn)動(dòng)單元與機(jī)械手機(jī)構(gòu)裝配體結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實(shí)用新型的托盤升降機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I機(jī)械手機(jī)構(gòu)，II水平運(yùn)動(dòng)單元，III垂直運(yùn)動(dòng)單元，IV托盤升降機(jī)構(gòu)，V 機(jī)身。1吸盤定位支撐板，2吸盤組件，3機(jī)械手支架，4料位傳感器；5左限位擋塊，6左極限開關(guān)，7滑座，8同步齒形帶，9直線導(dǎo)軌，10同步帶輪，11右極限開關(guān)，12右限位擋塊，13X向伺服電機(jī)，14直線導(dǎo)軌，15滑座，16滾珠絲杠螺母副，17Z向伺服電機(jī)，18連接法蘭，19連接板，20托盤護(hù)欄，21托盤支架，22氣缸，23托盤定位擋板。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電池組件上下料搬運(yùn)機(jī)械手由機(jī)械手機(jī)構(gòu)I、水平運(yùn)動(dòng)單元 II、兩組垂直運(yùn)動(dòng)單元III、托盤升降機(jī)構(gòu)IV和機(jī)身V組成，機(jī)械手機(jī)構(gòu)采用鋁合金型材框架組合結(jié)構(gòu)，利用真空吸盤作為施加夾持力主體，各吸盤之間相對(duì)位置可以調(diào)節(jié)。水平運(yùn)動(dòng)單元由χ向伺服電機(jī)通過同步齒形帶減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手機(jī)構(gòu)作水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)。垂直運(yùn)動(dòng)單元由Z向伺服電機(jī)通過滾珠絲杠螺母副驅(qū)動(dòng)機(jī)械手機(jī)構(gòu)升降運(yùn)動(dòng)。最終由托盤升降機(jī)構(gòu)和機(jī)械手機(jī)構(gòu)共同完成太陽(yáng)能電池組件的上下料操作。具體動(dòng)作過程如下托盤升降機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)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(gè)氣缸22通入一定壓力的氣體，四個(gè)氣缸22將帶動(dòng)托盤支架21同步向上升起，兩側(cè)的托盤護(hù)欄20用來防止在升降的過程中太陽(yáng)能電池組件側(cè)滑損壞。X向運(yùn)動(dòng)X向伺服電機(jī)13通過同步齒型帶輪減速機(jī)構(gòu)與滑座7相連，經(jīng)同步齒形帶8帶動(dòng)滑座7在直線導(dǎo)軌9上滑動(dòng)，水平運(yùn)動(dòng)單元中滑座7通過垂直運(yùn)動(dòng)單元帶動(dòng)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)械手的X向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)X向運(yùn)動(dòng)遇到左極限開關(guān)6或者右極限開關(guān)11 時(shí)，搬運(yùn)機(jī)械手停止運(yùn)動(dòng)，當(dāng)左極限開關(guān)6或者右極限開關(guān)11失效時(shí)，左限位擋塊5和右限位擋塊12將強(qiáng)制搬運(yùn)機(jī)械手停止運(yùn)動(dòng)。Z向運(yùn)動(dòng)由兩組垂直運(yùn)動(dòng)單元的同步運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，Z向伺服電機(jī)17通過滾珠絲杠螺母副16使直線導(dǎo)軌14與滑座15之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過兩個(gè)Z向伺服電機(jī)17同步運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)械手的Z向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)搬運(yùn)機(jī)械手向下定位未能正確完成時(shí)，為了防止機(jī)械手機(jī)構(gòu)破壞太陽(yáng)能電池組件，在機(jī)械手機(jī)構(gòu)下方安裝一個(gè)料位傳感器4，當(dāng)料位傳感器4觸發(fā)時(shí)，立即迫使搬運(yùn)機(jī)械手停止運(yùn)動(dòng)，其中滾珠絲杠螺母副16具有自鎖能力，防止在太陽(yáng)能電池組件重力作用下出現(xiàn)反轉(zhuǎn)下降現(xiàn)象。太陽(yáng)能電池組件吸取動(dòng)作實(shí)現(xiàn)機(jī)械手自動(dòng)運(yùn)行過程依靠軟件實(shí)現(xiàn)其精確定位， 當(dāng)機(jī)械手機(jī)構(gòu)定位完成時(shí)，X和Z向運(yùn)動(dòng)停止，多組吸盤組件2同時(shí)吸附太陽(yáng)能電池組件。 在真空吸盤氣源總路線上裝了一個(gè)真空壓力表，用來監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)的壓力值，判斷當(dāng)前壓力是否滿足吸取太陽(yáng)能電池組件所需要的壓力或者釋放時(shí)是否達(dá)到要求值，從而保證吸附和釋放過程中操作的安全性。當(dāng)太陽(yáng)能電池組件規(guī)格發(fā)生變化時(shí)，通過吸盤定位支撐板上溝槽調(diào)整吸盤組件2之間相對(duì)位置能夠調(diào)節(jié)，保證能夠安全可靠地吸取太陽(yáng)能電池組件。本實(shí)用新型的太陽(yáng)能電池組件上下料搬運(yùn)機(jī)械手采用可編程序控制器與觸摸屏聯(lián)合控制方式，選用位置控制模式?？刂葡到y(tǒng)由三個(gè)層次構(gòu)成，即人機(jī)交互層(觸摸屏)、 運(yùn)動(dòng)控制層(可編程序控制器)與伺服控制層。人機(jī)交互層(觸摸屏)用于進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃和參數(shù)設(shè)置，形成搬運(yùn)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)所需空間參數(shù)，包括起點(diǎn)、終點(diǎn)等參數(shù)，并負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控方面的工作。運(yùn)動(dòng)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(kù)的功能塊，根據(jù)設(shè)定的程序及其參數(shù)向驅(qū)動(dòng)器輸出方向和位置脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)控制。伺服控制層以運(yùn)動(dòng)控制層的位置信號(hào)作為給定，以測(cè)量到的伺服電機(jī)實(shí)際位置作為反饋，實(shí)現(xiàn)位置伺服控制。
權(quán)利要求1. 一種太陽(yáng)能電池組件上下料搬運(yùn)機(jī)械手，包括機(jī)械手機(jī)構(gòu)(I)、水平運(yùn)動(dòng)單元(II)、 兩組垂直運(yùn)動(dòng)單元(III)、托盤升降機(jī)構(gòu)(IV)和機(jī)身(V)；其特征在于機(jī)械手機(jī)構(gòu)包括吸盤定位支撐板(1)、吸盤組件( 、機(jī)械手支架C3)、料位傳感器； 吸盤定位支撐板(1)帶有溝槽，且與機(jī)械手支架C3)之間固聯(lián)，吸盤組件( 與吸盤定位支撐板(1)之間采用可調(diào)螺紋連接，料位傳感器(4)與機(jī)械手支架(3)固聯(lián)；水平運(yùn)動(dòng)單元包括左限位擋塊( 、左極限開關(guān)(6)、滑座(7)、同步齒形帶(8)、直線導(dǎo)軌(9)、同步帶輪(10)、右極限開關(guān)(11)、右限位擋塊(12)和X向伺服電機(jī)(13)；直線導(dǎo)軌 (9)采用多根橫梁組合結(jié)構(gòu)，安裝在機(jī)身上，滑座(7)與直線導(dǎo)軌(9)構(gòu)成滑動(dòng)連接，左限位擋塊(5)和右限位擋塊(12)與直線導(dǎo)軌(9)固聯(lián)，左極限開關(guān)(6)和右極限開關(guān)(11)分別固定在左限位擋塊( 和右限位擋塊(1 上，兩個(gè)同步帶輪(10)分別安裝在直線導(dǎo)軌 (9)的兩端，滑座(7)與同步齒形帶⑶固聯(lián)，X向伺服電機(jī)(13)安裝在直線導(dǎo)軌(9) 一端；該太陽(yáng)能電池組件上下料搬運(yùn)機(jī)械手采用兩組垂直運(yùn)動(dòng)單元，對(duì)稱地裝配在機(jī)械手機(jī)構(gòu)上；每組垂直運(yùn)動(dòng)單元包括直線導(dǎo)軌(14)、滑座(15)、滾珠絲杠螺母副(16)和Z向伺服電機(jī)(17)；直線導(dǎo)軌(14)與滑座(15)構(gòu)成滑動(dòng)連接，直線導(dǎo)軌(14)與機(jī)械手機(jī)構(gòu)通過連接法蘭(18)固聯(lián)，Z向伺服電機(jī)(17)與滾珠絲杠螺母副(16)直接相連，滑座(1 與滾珠絲杠螺母副(16)的螺母固聯(lián)，滑座(15)與水平運(yùn)動(dòng)單元滑座(7)通過連接板(19)固聯(lián)； 托盤升降機(jī)構(gòu)包括托盤護(hù)欄(20)、托盤支架(21)、氣缸0 和托盤定位擋板；氣缸0 共有四個(gè)，通過托盤支架相互連接，且相互平行放置，托盤支架與氣缸 (22)外表面固聯(lián)，托盤支架兩側(cè)均安裝了托盤護(hù)欄(20)，托盤定位擋板安裝在托盤支架的一端；機(jī)械手機(jī)構(gòu)、水平運(yùn)動(dòng)單元、垂直運(yùn)動(dòng)單元和機(jī)身構(gòu)成的機(jī)械本體與托盤升降機(jī)構(gòu)相互獨(dú)立。
專利摘要一種太陽(yáng)能電池組件上下料搬運(yùn)機(jī)械手，用以在太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)上下料功能。其特征是由機(jī)械手機(jī)構(gòu)I、水平運(yùn)動(dòng)單元II、兩組垂直運(yùn)動(dòng)單元III、托盤升降機(jī)構(gòu)IV和機(jī)身V組成。其中機(jī)械手機(jī)構(gòu)采用鋁合金框架組合結(jié)構(gòu)且在其上安裝多組吸盤組件，可實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格太陽(yáng)能電池組件的安全搬運(yùn)。水平運(yùn)動(dòng)單元和垂直運(yùn)動(dòng)單元均采用伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，分別經(jīng)同步齒形帶、滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)機(jī)械手機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)水平和垂直方向精確運(yùn)動(dòng)定位，且兩方向運(yùn)動(dòng)單元可單獨(dú)或同時(shí)運(yùn)動(dòng)。位置伺服控制系統(tǒng)采用由人機(jī)交互層、運(yùn)動(dòng)控制層、伺服控制層構(gòu)成的層次化控制結(jié)構(gòu)。該搬運(yùn)機(jī)械手工作空間大、定位精度高、運(yùn)動(dòng)慣量小、運(yùn)行可靠平穩(wěn)，適合搬運(yùn)不同規(guī)格的大尺寸、易碎型太陽(yáng)能電池組件。
文檔編號(hào)B65G49/06GK202072286SQ20112001943
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者叢明, 劉冬, 孫強(qiáng), 李義升, 杜宇 申請(qǐng)人:叢明