CN103662772A - 一种翻转机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及晶硅太阳能自动线传输领域，尤其涉及一种晶硅太阳能自动线传输中的翻转机构。翻转机构包括传输单元、夹持单元和翻转单元，其中，传输单元负责料架的传入和传出，包括料架传输带和传输支架，其在翻转单元下方；夹持单元负责夹持料架，包括气缸固定架、至少两个气缸和与气缸相对应的气缸顶板，其与翻转单元相连接；翻转单元负责料架的翻转，包括翻转驱动装置和翻转支架。本发明通过柔性的夹持和平稳的翻转，实现了不损坏硅片的前提下直接在传输线上完成料架的翻转过程，实现硅片工艺面方向的变换，满足晶硅太阳能自动线硅片料架的翻转动作要求；结构简单，占空间小，可在传输线上灵活安装，控制方便，翻转平稳。

Description

一种翻转机构

技术领域

本发明涉及晶硅太阳能自动线传输领域，尤其涉及一种晶硅太阳能自动线传输中的翻转机构。

背景技术

随着地球温室效应日益严重，石油、天然气、煤炭的日益枯竭，环保节能已成为世界发展的主题。太阳能作为一种储量无限的可再生资源，环保性毋庸置疑，是全球新能源的发展方向。近年来国内太阳能光伏产业飞速发展。这极大促进了国内太阳能光伏制造装备产业的发展。随着行业的快速发展，提高产品质量和生产效率，降低生产成本是太阳能光伏行业不断进步的发展方向。国外太阳能电池片生产设备正由半自动化向全自动化、智能化过渡，太阳能电池片制造商也越来越迫切要求使用高集成、高度自动化的生产线。

目前，国内晶硅太阳能电池片生产线各工艺单元之间是采用堆叠式及卡槽式料架装载硅片，通过人工搬运不利于大规模生产。为实现大规模生产，必须采用全自动物流传输系统。各工艺单元的倒片设备通过料架装夹口将硅片倒入或倒出料架的卡槽，实现工艺设备与传输设备之间的硅片传递。由于各工艺设备的硅片工艺面不同，有时料架进入工艺设备前需要变换硅片的工艺面方向。

这时就需要一种在对硅片不造成损坏的前提下在传输线上将料架上下颠倒的设备或机构，从而满足工艺设备硅片工艺面方向的要求。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明解决的技术问题为：不损坏硅片的前提下直接在传输线上完成料架的翻转过程，实现硅片工艺面方向的变换。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种翻转机构，其传输单元、夹持单元和翻转单元。

其中，传输单元负责料架的传入和传出，包括料架传输带和传输支架，其在翻转单元下方；夹持单元负责夹持料架，包括气缸固定架、至少两个气缸和与气缸相对应的气缸顶板，其与翻转单元相连接；翻转单元负责料架的翻转，包括翻转驱动装置和翻转支架。

进一步的，料架传输带为两条并行的同步带，同步带中间有足够间隙可穿过夹持单元。

进一步的，气缸为带导杆的双作用气缸。

进一步的，料架传输带下的第二气缸顶板在初始状态时低于料架传输带带面，在夹持状态时高于料架传输带带面，两气缸顶板之间的距离在初始状态下大于料架高度，在无料架的夹持状态下距离要略小于料架高度。

进一步的，气缸顶板上安装有塑料或橡胶薄板。

进一步的，翻转驱动装置为带减速器的伺服驱动的减速电机。

进一步的，气缸固定架上安装有料架到位传感器。

进一步的，翻转支架上安装有翻转到位传感器。

进一步的，翻转支架上安装有翻转复位传感器。

进一步的，传输支架上安装有机构复位传感器。

（三）有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：通过柔性的夹持和平稳的翻转，实现了不损坏硅片的前提下直接在传输线上完成料架的翻转过程，实现硅片工艺面方向的变换，满足晶硅太阳能自动线硅片料架的翻转动作要求；结构简单，占空间小，可在传输线上灵活安装，控制方便，翻转平稳。

附图说明

图1为晶硅太阳能自动线硅片料架进入翻转机构时的行进方向示意图；

图2为本发明实施例翻转机构结构示意图；

图3为本发明实施例翻转机构料架进入及到位状态示意图；

图4为本发明实施例翻转机构料架夹持过程示意图；

图5为本发明实施例翻转机构料架翻转过程示意图；

图6为本发明实施例翻转机构料架翻转到位状态示意图；

图7为本发明实施例翻转机构料架卸放示意图；

图8为本发明实施例夹持单元反向翻转过程示意图；

图9为本发明实施例翻转机构复位状态示意图。

图中：1：硅片；2：硅片装夹口；3：料架；4：第一气缸顶板；5：第一气缸；6：第一气缸底板；7：第一肋板；8：支撑板；9：轴套；10：减速电机；11：联轴器；12：转轴；13：轴承座；14：支架；15：料架到位传感器；16：机构复位传感器；17：传输支架；18：料架传输带；19：翻转复位传感器；20：翻转到位传感器；21：第二气缸底板；22：第二气缸；23：第二气缸顶板；24：第二肋板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图2所示，本发明的翻转机构，包括传输单元、夹持单元和翻转单元，各单元分别与控制系统相连，受控制系统控制。

传输单元包括传输支架17和料架传输带18，主要负责料架3的传入和传出。料架传输带18会把料架3传入夹持单元中，经翻转单元翻转后，再通过料架传输带18传出。在料架3进入传输单元前要保证料架3在硅片装夹口2向后的方向行进，这样在料架3进行翻转的时候，硅片装夹口2的方向向上，就可以保证料架3内的硅片1不会因为翻转而滑出料架3，行进方向如图1所示。料架传输带18可以采用两条并行的同步带，同步带之间有足够空间放置夹持单元。

夹持单元包括气缸固定架、至少两个气缸和与气缸相对应的气缸顶板，其与翻转单元相连接。

两个气缸即第一气缸5和第二气缸22为缸径为Ф25的带导杆双作用气缸，这样可以防止在料架在夹持和松开的过程中发生旋转或震动，使动作更平稳。两个气缸的导杆伸出与收回由控制系统进行控制。夹持单元的初始状态为活塞杆收回状态，活塞杆完全伸出时两个气缸顶板之间的夹持间距比料架3的高度小10mm，保证两个气缸夹持料架时能够提供夹持力，夹持力的大小通过调节气路气流压力的大小来调整。第一气缸顶板4和第二气缸顶板23上安装有塑料或橡胶薄板用于保护料架3，还可以使在夹持时料架3的上下面受到可调节的柔性的夹持力，防止第一气缸顶板4和第二气缸顶板23与料架3硬接触而破坏料架3，在本实施例中采用聚氨酯薄板来保护料架3。

气缸固定架包括第一气缸底板6、第二气缸底板21、第一肋板7、支撑板8和轴套9。第一肋板7连接第一气缸底板6和支撑板8，加强两者之间的连接强度，第二肋板24连接第二气缸底板21和支撑板8，加强两者之间的连接强度。第一气缸底板6和第二气缸底板21分别在支撑板8两侧对称布置，分别与第一气缸顶板4和第二气缸顶板23采用内六角螺钉连接。轴套9位于支撑板8中心，与支撑板8采用内六角螺钉连接。

需要说明的是，气缸在不受厂房限制时，也可以用液压缸等其他能够提供动力的装置代替。气缸可以是两个，在支撑板8两侧各一个，也可以是两个以上气缸，但要保证支撑板8两侧都有气缸可以使用。

在初始状态下，位于夹持单元下端的第二气缸顶板21的上表面要低于料架传输带18的带面，使料架3能传输到第二气缸顶板21的上方；在夹持状态下，位于夹持单元下端的第二气缸顶板21的上表面要高于料架传输带18的带面，从而使料架3能够脱离料架传输带18。当料架3到位后，夹持单元下端的第二气缸22带动第二气缸顶板21从料架传输带18的下方升出，从而托起料架3，使料架3脱离料架传输带18一定距离。脱离的距离要能保证在翻转机构进行翻转时，能使料架3安全翻转。

翻转180度后，第二气缸22在夹持单元上端，第一气缸5在夹持单元下端，此时第一气缸顶板4的上表面在料架传输带18的带面上方。夹持单元复位，两夹持气缸同时缩回，此时第一气缸顶板4的上表面降到料架传输带18的带面下方，在此过程中料架3脱离第一气缸顶板4顺利地落在料架传输带18上传出。

优选的，气缸固定架上还安装有料架到位传感器15。

料架到位传感器15安装在支撑板8上，可以对料架3的传输进行监控，及时的知道料架3到位的状况从而确定夹持单元进行夹持的时间。当料架3完全进入夹持单元且为可夹持状态时，料架到位传感器15感应到后，将信号传输给控制系统，控制系统收到料架到位的信号好，发送指令给第一气缸5和第二气缸22，使第一气缸5和第二气缸22进行夹持动作。

翻转单元位于料架传输带18上方，主要作用为对料架3进行180度翻转，其包括翻转驱动装置和翻转支架。

翻转驱动装置是伺服驱动能实现正反转加减速的减速电机，但也不限于是减速电机，还可以是大扭矩翻转气缸或直线气缸驱动的齿轮齿条机构等可以提供翻转驱动力的装置，本实施例采用减速电机10。

翻转支架包括转轴12和支架14。

转轴12与夹持单元的轴套9紧密配合连接，两者之间通过平键传动。支架14采用工业铝型材搭建，与传输单元的传输支架17用挤压角铝连接。

翻转支架还可以有联轴器11和两个轴承座13。

两个轴承座13安装在支架14上，位于夹持单元两侧对称布置，轴承座13内的轴承为带防尘盖的深沟球轴承。转轴12安装在轴承内，通过联轴器11与减速电机10连接，联轴器11为能够传递大扭矩的高刚性膜片型联轴器，轴承座13与支架14用挤压角铝连接。用轴承座13支撑转轴12，可以使翻转单元在翻转时的摩擦力减小，还可以使翻转机构稳定可靠。此外，两个轴承座13的轴承要安装紧固、保证轴线对正且水平，保证转轴12的水平，从而使夹持单元在翻转时不会震动或倾斜。

当减速电机10转动时，通过联轴器11驱动转轴12转动，转轴12再通过平键驱动轴套9转动，轴套9固定安装在支撑板8上，因此，夹持单元会带动夹持着的料架3随轴套9一起转动，从而达到翻转的目的。

在轴承座13下方的支架14上布置两个传感器，分别为翻转到位传感器20和翻转复位传感器19，传输支架17上布置一个机构复位传感器16。传感器为电感式接近开关。当机构翻转到位后，翻转到位传感器20检测到信号后，证实翻转已经到位，随后将翻转到位信号传输给控制系统，控制系统在收到信号后控制减速电机10停止运行，以免减速电机10继续工作，对翻转机构造成损坏。料架3被气缸释放入料架传输带18上时，由于机构复位传感器16安装在传输支架17上，且与夹持单元有一定距离，料架3通过时，机构复位传感器16感应到料架3的通过，说明料架3已经完全脱离翻转区域，机构复位传感器16将接收到的信号传输给减速电机10，减速电机10开始反转，翻转单元复位，翻转复位传感器19检测到信号后，翻转单元复位完成，减速电机10停止工作。

需要指出的是，本发明可以使用控制系统，也可以不使用控制系统。而在使用控制系统时，控制系统可以是本发明专用的系统，也可以是和其他装置或结果共用的系统，可以是PLC控制系统，也可以是其他形式的控制系统，这些都不能用来限制本发明。

上述技术方案所提供的一种翻转机构的工作过程如下：

1、料架到位

如图3所示，初始状态下，第二气缸22的气缸顶板位于传输单元的料架传输带18带面以下。当料架3通过料架传输带18反向行进至夹持单元的第一气缸5和第二气缸22之间时，料架到位传感器15检测到信号，将信号上传给控制系统，再由控制系统控制料架传输带18停止运行。

2、夹持料架

如图4所示，料架到位传感器15检测到料架3到位信号后，将信号上传给控制系统，控制系统在给料架传输带18发送停止运行命令的同时，也给第一气缸5和第二气缸22发送伸出活塞杆命令。第一气缸5的活塞杆伸出，带动第一气缸顶板4从上方向下压，第二气缸22的活塞杆伸出，带动第二气缸顶板23从料架传输带18下方升出。第二气缸顶板23升出时会托起料架传输带18上的料架3，使料架3脱离料架传输带18一定距离，可以让夹持单元和料架3安全翻转，夹持单元完成对料架3的夹持动作。此时，第一气缸5和第二气缸22都没有走完气缸行程，因此依旧保持一定夹持力。

3、料架翻转

如图5所示，确认夹持料架3动作完成后，控制系统控制翻转单元的减速电机10起动，减速电机10通过联轴器11带动转轴12转动，转轴12再通过平键带动轴套9转动，轴套9固定在支撑板8上，从而带动整个夹持单元进行翻转。通过减速电机10伺服控制使料架3翻转过程保持平稳缓慢，保证硅片1在料架3的卡槽内震动微弱，不会对硅片1造成损伤。

4、翻转到位

如图6所示，通过减速电机10的伺服控制180度翻转，当翻转到位传感器20检测到信号时，证实翻转已经到位，翻转到位传感器20将翻转到位信号上传给控制系统，控制系统在收到信号后控制减速电机10停止运行。

5、夹持气缸复位

如图7所示，减速电机10停止运行后，控制系统控制夹持单元的第一气缸5和第二气缸22的活塞杆同时收回，第一气缸5和第二气缸22复位，在此过程中料架3脱离第二气缸顶板23，落于料架传输带18带面上，料架传输带18起动继续传输料架3。

6、夹持单元反向翻转

如图8所示，安装在传输支架17上的机构复位传感器16检测到料架3通过的信号时，证明料架3已离开翻转区域，此时控制系统控制减速电机10起动，进行反转，使夹持单元反向翻转。

7、机构复位

如图9所示，通过减速电机10的伺服控制夹持单元反向翻转，翻转复位传感器19检测到信号后，证实反向翻转已经到位，此时控制系统控制减速电机10停止转动，翻转机构完成复位，准备进行下一个料架3的翻转过程。

本发明通过柔性的夹持和平稳的翻转，实现了不损坏硅片的前提下直接在传输线上完成料架的翻转过程，实现硅片工艺面方向的变换，满足晶硅太阳能自动线硅片料架的翻转动作要求；结构简单，占空间小，可在传输线上灵活安装，控制方便，翻转平稳。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种翻转机构，其特征在于，包括传输单元、夹持单元和翻转单元，其中，传输单元负责料架的传入和传出，包括料架传输带和传输支架，其在翻转单元下方；夹持单元负责夹持料架，包括气缸固定架、至少两个气缸和与气缸相对应的气缸顶板，其与翻转单元相连接；翻转单元负责料架的翻转，包括翻转驱动装置和翻转支架。

2.根据权利要求1所述的翻转机构，其特征在于，所述的料架传输带为两条并行的同步带，同步带中间有足够间隙可穿过夹持单元。

3.根据权利要求2所述的翻转机构，其特征在于，所述的气缸为带导杆的双作用气缸。

4.根据权利要求3所述的翻转机构，其特征在于，所述的料架传输带下的第二气缸顶板在初始状态时低于料架传输带带面，在夹持状态时高于料架传输带带面，两气缸顶板之间的距离在初始状态下大于料架高度，在无料架的夹持状态下距离要略小于料架高度。

5.根据权利要求4所述的翻转机构，其特征在于，所述的气缸顶板上安装有塑料或橡胶薄板。

6.根据权利要求5所述的翻转机构，其特征在于，所述的翻转驱动装置为带减速器的伺服驱动的减速电机。

7.根据权利要求6所述的翻转机构，其特征在于，所述的气缸固定架上安装有料架到位传感器。

8.根据权利要求7所述的翻转机构，其特征在于，所述的翻转支架上安装有翻转到位传感器。

9.根据权利要求8所述的翻转机构，其特征在于，所述的翻转支架上安装有翻转复位传感器。

10.根据权利要求1-9任一项所述的翻转机构，其特征在于，所述的传输支架上安装有机构复位传感器。

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