CN104617023B - 一种晶硅太阳能电池片料架的搬运装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶硅太阳能电池片料架的搬运装置，通过在支撑框架设置依次正交移动连接的X轴直线移动机构、Z轴直线升降机构、Y轴直线进给机构和前端抓取机构，使前端抓取机构可通过Y轴直线进给机构、Z轴直线升降机构、X轴直线移动机构依次带动进行三轴向直线运动，实现在不同目标位置的工艺设备间对料架进行取放和搬运，能够精确、平稳地完成抓取、移载、放置料架动作，具有性能稳定、安全可靠、装卸容易的显著特点，可提高生产效率及最终产品质量，并最大可能地降低硅片损坏率。

Description

一种晶硅太阳能电池片料架的搬运装置

技术领域

本发明涉及晶硅太阳能光伏产业自动化传输技术领域，更具体地，涉及一种在光伏产业设备间对晶硅太阳能电池片料架进行自动搬运的装置。

背景技术

随着地球温室效应的日益严重，石油、天然气、煤炭等资源的日益枯竭，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、清洁、安全的可再生能源，是全球新能源的发展方向。在国家新型能源和可再生能源产业政策的指导下、以及欧美太阳能市场强劲需求的带动下，近年来国内太阳能光伏产业得到了飞速发展。目前，中国已经成为太阳能电池制造大国，拥有全球最多的太阳能电池生产厂家和一半以上的产能。

太阳能光伏产业的快速发展也促进了国内太阳能光伏制造装备产业的蓬勃发展。太阳能电池行业发展的早期，太阳能电池片制造企业并未对自动化生产线产生需求，生产线基本上是由孤立的半自动、自动化设备拼凑而成。随着全球太阳能光伏产业的爆炸式增长，为了使太阳能领域单位发电成本降低到与常规发电成本相当，太阳能电池片制造商会越来越迫切要求使用高集成、高度自动化的生产线。未来，自动化程度的高低在一定层面上将会决定谁才是生产成本最低的制造商，并且经过精心设计且高效运转的自动化工厂系统可以简单地复制到随后的工厂中，并迅速开始盈利。顺应太阳能光伏行业的发展需求，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，以便提高生产效率和产品质量，降低生产成本。

晶硅太阳能电池片生产线各个工艺单元之间的硅片传输，一般以堆迭式或卡槽式两种方式装载硅片。

请参阅图1，图1是现有的一种卡槽式料架的结构示意图。如图1所示，该卡槽式料架101为整体箱式框架结构，料架101内部沿上下方向设有多个水平卡槽，可将硅片102从料架101的开口面依次插入卡槽进行装载。

以往，由于晶硅太阳能电池生产线发展的初期并没有考虑全自动化生产，因而不具备各种自动化接口，不存在将各工艺单元能够连接起来自动传输的物料传输系统，也不存在适应这一生产过程的自动化搬运方法。因此，在将硅片装入上述的料架后，是采用小车以人工方式进行搬运的。这种方式效率低，不利于大规模生产。

为了实现全自动化大规模生产，各工艺单元之间的硅片传输必须采用自动传输系统实现。为此，必须开发适应晶硅太阳电池片自动化生产线的料架/料盒物流传输系统。在这行业背景下，已经开发了一系列物流传输模块，能够根据客户需求搭建物流传输系统，迅速提供不同生产规模的晶硅太阳能电池片制造整线的自动化解决方案。

同时，对于应用了物流传输系统的晶硅太阳能电池片自动化生产线，还需要在各个工艺设备之间，对晶硅太阳能电池片料架实现自动化搬运。因此，需要设计一种搬运装置，作为自动化设备中物流传输系统的衔接类机构。

机器人对于物体的多向抓取、移动和放置在功能上有很大的优越性，所以，在目前已存在的自动化设备上应用广泛。机器人通过计算机和伺服控制技术可实现多自由度任意位置的位移，但缺点是价格昂贵、技术支持复杂，故应用成本很高。

在太阳能电池片生产自动线上，对晶硅太阳能电池片料架进行搬运时，更多地是需要进行三轴间直线往复运动。综合考虑，采用具有X、Y、Z三轴向运动功能的料架搬运装置更适合此处的工作需求。太阳能电池硅晶片具有贵重、极易碎裂的特点，同时，在搬运时还会受到工件尺寸的限制。因此，设计一种用于抓取、移载、放置太阳能电池硅片料架的新型料架搬运装置十分必要，尤其还需要保证料架搬运装置在运动过程中的准确性和平稳性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种晶硅太阳能电池片料架的搬运装置，通过在支撑框架设置依次正交移动连接的X轴直线移动机构、Z轴直线升降机构、Y轴直线进给机构和前端抓取机构，可进行三轴向直线运动，实现在不同目标位置间对料架进行取放和搬运。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种晶硅太阳能电池片料架的搬运装置，包括：

支撑框架，为立体框架结构，具有前侧开口面；所述支撑框架的上端水平连接有支撑板；

X轴直线移动机构，跨设于所述支撑框架的上端，设有第一运动件，用以受驱动作平行于所述前侧开口面的水平X轴方向运动；所述X轴直线移动机构包括齿形带式带滚动导轨电缸、第一驱动电机，所述齿形带式带滚动导轨电缸包括型材支架、左、右端盖、同步带轮、同步带、导轨和第一滑块，所述型材支架水平跨设于所述支撑框架的上端，并固定在所述支撑板上侧，所述左、右端盖位于所述型材支架两端，所述同步带轮内置于所述端盖中，所述同步带绕设于所述同步带轮上，并内置于所述型材支架中，所述导轨位于所述型材支架外侧并朝向所述前侧开口面，所述第一滑块作为所述第一运动件设于所述导轨上，并与所述同步带固接，所述第一驱动电机经减速器通过法兰连接在所述齿形带式带滚动导轨电缸的右端盖后侧，其电机轴通过减速器、联轴器与所述齿形带式带滚动导轨电缸的输入轴形成同步转动连接；

Z轴直线升降机构，与所述X轴直线移动机构正交设置，并连接所述第一运动件，所述Z轴直线升降机构设有第二运动件，用以受驱动作平行于所述前侧开口面的垂直Z轴方向运动，并跟随所述第一运动件沿水平X轴方向运动；所述Z轴直线升降机构包括丝杠升降模组、第二驱动电机，所述丝杠升降模组包括丝杠支架、丝杠、第二滑块和固定平台，所述丝杠支架通过第一连接板垂直连接所述第一滑块，所述丝杠设于所述丝杠支架内，所述第二滑块作为所述第二运动件配合设于所述丝杠上，所述固定平台固定在所述第二滑块上，所述第二驱动电机经减速器通过法兰连接在所述丝杠支架的上端，其电机轴通过减速器、联轴器与所述丝杠上端的输入轴形成同步转动连接；

Y轴直线进给机构，与所述Z轴直线升降机构正交设置，并连接所述第二运动件，所述Y轴直线进给机构设有第三运动件，用以受驱动作垂直于所述前侧开口面的水平Y轴方向运动，并跟随所述第二运动件沿Z轴和X轴方向运动；所述Y轴直线进给机构包括水平设置的滑台式气缸，所述气缸通过第二连接板连接所述固定平台，并通过其滑台作为所述第三运动件连接前端抓取机构；

前端抓取机构，与所述Y轴直线进给机构正交设置，并连接所述第三运动件，所述前端抓取机构设有第四运动件，用以受驱动抓取所述料架，并跟随所述第三运动件沿Y轴、Z轴和X轴方向运动，将位于所述前侧开口面外侧的所述料架在不同目标位置间取放和搬运；所述前端抓取机构包括第三连接板及上下相对设于所述第三连接板上的一对平行张紧气爪，所述张紧气爪连接朝向所述第三连接板外侧并作为所述第四运动件的一对左右抓取连接块，所述抓取连接块设有柔性抓取手指，所述第三连接板垂直连接所述气缸的滑台。

优选地，所述齿形带式带滚动导轨电缸的型材支架左右二端分设有第一定位传感器，用以感测所述第一滑块的水平运动位置并进行限位；所述丝杠升降模组的丝杠支架上下二端分设有第二定位传感器，用以感测所述第二滑块的垂直运动位置并进行限位。

优选地，在所述气缸侧部的沟槽二端分设一对磁性开关，用以感测所述气缸滑台的伸缩运动是否到位。

优选地，一对所述张紧气爪同时连接一电磁控制阀。

优选地，在每个所述张紧气爪侧部的沟槽二端分设一对磁性开关，用以感测所述张紧气爪左右抓取连接块的伸缩运动是否到位。

优选地，所述第二滑块为配合设于所述丝杠上的双滑块结构。

优选地，所述第二连接板为L形，其L形竖直部分连接所述固定平台，其L形水平部分连接所述气缸。

优选地，所述第二连接板的L形竖直部分和水平部分之间连接有加强筋。

优选地，所述第三连接板与所述气缸滑台之间连接有加强筋。

从上述技术方案可以看出，本发明通过在支撑框架设置依次正交移动连接的X轴直线移动机构、Z轴直线升降机构、Y轴直线进给机构和前端抓取机构，X轴直线移动机构采用同步带传动形式，Z轴直线升降机构采用丝杠传动形式，Y轴直线进给机构采用气缸传动形式，前端抓取机构采用水平张紧气爪传动形式，前端抓取机构可通过Y轴直线进给机构、Z轴直线升降机构、X轴直线移动机构依次带动进行三轴向直线运动，实现在不同目标位置的工艺设备间对料架进行取放和搬运；支撑框架设有的支撑板可增强框架的整体稳定性；设置定位传感器可对X、Z轴方向的直线往复运动进行精确定位和限位；Z轴直线升降机构采用双滑块结构与丝杠配合，可分散Y轴直线进给机构产生的横向力，避免上下运动时咬死；上下一对水平张紧气爪采用同一个电磁阀控制，可实现同步水平夹紧料架的上下两端进行抓取。因此，本发明的搬运装置能够以三轴向的直线往复运动，精确、平稳地完成抓取、移载、放置料架动作，具有性能稳定、安全可靠、装卸容易的显著特点，可提高生产效率及最终产品质量，并最大可能地降低硅片损坏率。

附图说明

图1是现有的一种卡槽式料架的结构示意图；

图2～图3是本发明一实施例的一种晶硅太阳能电池片料架的搬运装置的结构示意图；

图4是图3中A部X轴直线移动机构定位传感器的安装结构放大示意图；

图5是图3中B部Z轴直线升降机构和X轴直线移动机构的局部安装结构放大示意图；

图6是图3中C部滑台式气缸的安装结构放大示意图；

图7是图3中D部张紧气爪的安装结构放大示意图；

图8～图16是本发明的搬运装置的工作过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明的宗旨在于设计一种晶硅太阳能电池片料架的搬运装置，可以在X、Y、Z三轴方向做精确、平稳地直线往复运动，完成对例如图1所示的总重量在20kg以下，外观尺寸为220mm×220mm×550mm(长×宽×高)以内的太阳能电池硅片料架101的抓取、移载、放置动作，同时，能够综合考虑整体装置的刚度和稳定性，以减小料架在抓取和放置过程中的振动。

在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图2～图3，图2～图3是本发明一实施例的一种晶硅太阳能电池片料架的搬运装置的结构示意图。如图2所示，本发明的搬运装置包括支撑框架1、X轴直线移动机构3、Z轴直线升降机构2、Y轴直线进给机构4和前端抓取机构5。所述支撑框架1的整体外形为矩形的立体框架结构，用于承载搬运装置的各个运动搬运机构；所述支撑框架1具有前侧开口面(图示安装有前端抓取机构5的一面)，也就是工作面。

请继续参阅图2。所述X轴直线移动机构3水平跨设于所述支撑框架1的上端，并面对所述支撑框架1的前侧开口面；所述X轴直线移动机构3设有第一运动件，所述第一运动件在受到所述X轴直线移动机构3的驱动单元的驱动时，可作平行于所述前侧开口面的水平X轴方向运动(具体结构将在图3中继续作详细说明)。

请继续参阅图2。所述Z轴直线升降机构2与所述X轴直线移动机构3正交设置，并连接所述第一运动件；所述Z轴直线升降机构2设有第二运动件，所述第二运动件在受到所述Z轴直线升降机构2的驱动单元的驱动时，可作平行于所述前侧开口面的垂直Z轴方向运动；并且，由于所述Z轴直线升降机构2还与所述X轴直线移动机构3的第一运动件连接，因此，所述第二运动件(以及所述Z轴直线升降机构)可跟随所述第一运动件沿水平X轴方向运动(具体结构将在图3中继续作详细说明)。

请继续参阅图2。所述Y轴直线进给机构4与所述Z轴直线升降机构2正交设置，并连接所述第二运动件；所述Y轴直线进给机构4设有第三运动件，所述第三运动件在受到所述Y轴直线进给机构4的驱动单元的驱动时，可作垂直于所述前侧开口面的水平Y轴方向运动；并且，由于所述Y轴直线进给机构4还与所述Z轴直线升降机构2的第二运动件连接，因此，所述第三运动件(以及所述Y轴直线进给机构)可跟随所述第二运动件沿Z轴方向运动和间接跟随所述第一运动件沿X轴方向运动(具体结构将在图3中继续作详细说明)。

请继续参阅图2。所述前端抓取机构5与所述Y轴直线进给机构4正交设置，并连接所述第三运动件；所述前端抓取机构5设有第四运动件，所述第四运动件在受到所述前端抓取机构5的驱动单元的驱动时，可动作抓取所述料架；并且，由于所述前端抓取机构5还与所述Y轴直线进给机构4的第三运动件连接，因此，所述第四运动件(以及所述前端抓取机构)可跟随所述第三运动件沿Y轴方向运动，并间接跟随所述第二运动件沿Z轴方向运动和间接跟随所述第一运动件沿X轴方向运动，从而可将位于所述支撑框架1前侧开口面外侧的所述料架在不同目标位置的工艺设备单元间取放和搬运(具体结构将在图3中继续作详细说明)。

在本发明的以下一具体实施例中，请参阅图3(并请同时结合参考图2)，以进一步对本发明搬运装置各组成部分的具体结构进行详细说明(图示详细标记了各具体结构)。如图3所示，由于要传输的工件移载范围大，同时，太阳能电池晶硅片属于贵重且极易碎裂的产品，所以，对硅片需要做到安全、平稳、精确、无冲击地自动搬运。这对料架搬运装置的整体刚性要求比较高，因而支撑框架1整体可由重型铝型材通过挤压角铝和压铸角铝连接而成，并留出图示的前面(前侧)开口面作为各运动搬运机构的工作面，在图示相对所述前侧开口面的左、右、后三面的非工作面，可通过横向型材与相邻的四个立柱6进一步连接固定，以提高框架的整体稳定性。所述支撑框架1的上端水平连接装有支撑板7，例如可采用钢板材质。通过支撑板7的压重负荷，可明显增强框架1的整体稳定性，避免在安装X轴直线移动机构3、Z轴直线升降机构2、Y轴直线进给机构4和前端抓取机构5后，框架1产生侧向重心不稳问题。支撑板7的下方也连接装有立柱，以分散支撑住支撑板7的重量。各个立柱6可通过接地固定板和膨胀螺栓连接地面，以增强整体框架1的刚性和稳定性。支撑框架1还可通过框架连接件13与外部设备紧固连接。

请继续参阅图3。图2所示的所述X轴直线移动机构3包括齿形带式带滚动导轨电缸10、第一驱动电机11，所述齿形带式带滚动导轨电缸10由中间段型材支架30、左、右端盖38、同步带轮(图中未显示)、同步带(图中未显示)、导轨31和第一滑块29组成。所述型材支架30水平跨设于所述支撑框架1的上端，并固定在所述支撑板7的上表面侧部。所述左、右端盖38位于所述型材支架30左、右两端，所述同步带轮内置于所述端盖38中，所述同步带绕设于同步带轮上，并内置于所述型材支架30中，所述导轨31位于所述型材支架30外侧并朝向所述前侧开口面，所述第一滑块29作为所述第一运动件设于所述导轨31上，并与所述同步带固接。所述第一驱动电机11经减速器通过法兰连接在所述齿形带式带滚动导轨电缸10的右端盖后侧，作为X轴直线移动机构3的驱动单元，其电机轴通过减速器、联轴器与所述所述齿形带式带滚动导轨电缸10的输入轴形成同步转动连接，可实现同步转动。

请进一步参阅图5并结合参阅图3，图5是图3中B部Z轴直线升降机构和X轴直线移动机构的局部安装结构放大示意图。如图5所示，所述第一滑块29为卡块形，卡装在所述导轨31的外侧，并在卡块上方内侧与所述同步带固定连接形成同步联动。所述第一滑块29的外侧与竖直的第一连接板15安装连接，用于进一步安装所述Z轴直线升降机构2。

这样，通过所述第一驱动电机11的驱动，即可带动同步带轮、同步带同步运动，从而驱动所述第一滑块29沿所述导轨31作平行于所述支撑框架1前侧开口面的水平X轴方向运动。作为一实例，所述X轴直线移动机构的传动副可采用滚动导轨与滑块的配合形式，以提高水平X轴方向运动的平稳性，并减小摩擦磨损；所述第一驱动电机11可采用伺服电机进行驱动，以精确控制水平X轴方向运动的位置；同步带也可采用齿形带形式，以增强同步带的强度及传送的稳定性；进一步地，所述第一驱动电机11还可以通过减速器向所述同步带轮的轮轴传递其动力转矩，并控制其输出转速。此外，所述X轴直线移动机构的相关线路可通过X轴走线拖链9进行规范，以进行移动时的保护和约束。X轴走线拖链9一端可通过连接件14固定在所述第一滑块29上。

请参阅图4，图4是图3中A部X轴直线移动机构定位传感器的安装结构放大示意图。如图4所示，作为一优选实施例，还可以在所述X轴直线移动机构3的所述型材支架30的下方左右二端分设一对第一定位传感器12(设于面向所述前侧开口面的所述导轨31侧的所述型材支架30下方，图示为其中的一端)，用以感测所述第一滑块29的水平运动位置并进行限位，防止所述第一滑块29的行程超出控制极限位置。

请继续参阅图3。图2所示的所述Z轴直线升降机构2包括竖直安装的丝杠升降模组18、第二驱动电机16。

请进一步参阅图5并结合参阅图3，图5是图3中B部Z轴直线升降机构和X轴直线移动机构的局部安装结构放大示意图。如图5所示，所述丝杠升降模组18由丝杠支架33、丝杠(图中未显示)、第二滑块(图中未显示)和固定平台32组成，所述丝杠支架33通过第一连接板15垂直连接所述第一滑块29，使所述Z轴直线升降机构2与所述X轴直线移动机构3形成正交连接状态，所述丝杠设于所述丝杠支架33内，所述第二滑块作为所述第二运动件配合设于所述丝杠上，所述固定平台32固定在第二滑块上。所述第二驱动电机16作为所述Z轴直线升降机构2的驱动单元，其电机轴通过减速器、联轴器与所述丝杠上端的输入轴形成同步转动连接(请参考图3)。

这样，通过所述第二驱动电机16的驱动，即可带动丝杠的转动，从而驱动与所述丝杠配合的所述第二滑块沿所述丝杠作平行于所述支撑框架前侧开口面的垂直Z轴方向运动。同时，由于所述Z轴直线升降机构还通过所述第一连接板15与所述X轴直线移动机构的第一滑块29连接，因此，所述第二滑块(以及所述Z轴直线升降机构)还可跟随所述第一滑块29沿水平X轴方向运动。作为一实例，所述Z轴直线升降机构的传动副可采用滚珠丝杠与滑块的配合形式，以提高垂直Z轴方向运动的平稳性，并减小摩擦磨损；所述第二驱动电机16可采用伺服电机进行驱动，以精确控制垂直Z轴方向运动的位置；进一步地，所述第二驱动电机16还可以通过减速器向所述丝杠18传递其动力转矩，并控制其输出转速。如图5所示，作为一优选实施例，还可以在所述丝杠支架33的上下二端分设一对第二定位传感器19，用以感测所述第二滑块的垂直运动位置并进行限位，防止所述第二滑块的行程超出控制极限位置。所述第二滑块也可采用配合安装在所述丝杠外周的双滑块结构(属于公知技术、图示及说明从略)与丝杠配合，并通过固定平台32连接第二连接板21，可分散第二连接板21连接的Y轴直线进给机构以及前端抓取机构对所述第二滑块施加的横向力，避免滑块上下运动时发生机械咬死。

请继续参阅图3。图2所示的所述Y轴直线进给机构4包括垂直于所述支撑框架前侧开口面并水平设置的小型滑台式气缸。所述气缸安装在所述第二连接板21的下方位置。

请进一步参阅图6并结合参阅图3、图5，图6是图3中C部滑台式气缸的安装结构放大示意图。如图6所示，作为一可选实施例，所述第二连接板21可加工为L形，其L形竖直部分21-1连接在所述固定平台32外侧，其L形水平部分21-2的下方安装有小型滑台式气缸25。气缸25作为所述Y轴直线进给机构4的驱动单元，通过第二连接板21、固定平台32连接所述第二滑块，并通过气缸25的滑台24作为所述第三运动件，垂直连接所述前端抓取机构的第三连接板27。作为一可选实施例，所述第二连接板21的L形竖直部分21-1和水平部分21-2可通过二块连接板21-1和21-2相互垂直连接而成，也可以整体直接加工形成。作为一优选实施例，在所述第二连接板21的L形竖直部分21-1和水平部分21-2之间连接有加强筋23，可避免所述第二连接板21的L形水平部分21-2受压变形，防止所述Y轴直线进给机构运动方向发生偏移。作为一优选实施例，还可以在所述气缸25侧部沟槽的二端分设一对磁性开关(图中未显示)，用以感测所述气缸滑台24的伸缩运动是否到位。

这样，通过所述气缸25在内部通气时产生的驱动力，即可使气缸滑台24水平伸缩，作垂直于所述支撑框架前侧开口面的水平Y轴方向往复运动。同时，由于所述Y轴直线进给机构还通过所述第二连接板21、固定平台32与所述Z轴直线升降机构的第二滑块连接，因此，所述气缸滑台24(以及所述Y轴直线进给机构)还可跟随所述第二滑块沿垂直Z轴方向运动和间接跟随所述第一滑块29沿水平X轴方向运动。

此外，如图5所示，在所述第二连接板21上还安装有气缸及前端抓取机构气爪的气路控制组件22、走线端子台20及Z轴走线拖链17的一端。走线端子台20用于所述Z轴直线升降机构的电缆线转接。

请继续参阅图3。图2所示的所述前端抓取机构5包括第三连接板27及上下相对设于所述第三连接板27上的一对平行张紧气爪28。所述第三连接板27垂直连接图6所示的所述气缸25的滑台24前端。

请进一步参阅图7并结合参阅图3，图7是图3中D部张紧气爪的安装结构放大示意图。如图7所示，每个所述张紧气爪28(图示为第三连接板27下端的一个平行张紧气爪28)连接朝向所述第三连接板27外侧左右分设的一对左右抓取连接块34。平行张紧气爪28作为所述前端抓取机构5的驱动单元，驱动作为所述第四运动件的抓取连接块34横向水平伸缩。优选的，抓取连接块34的端部可用于在其上进一步安装抓取手指35。抓取手指35的材质可为柔性的聚氨酯塑料类型的非金属软质、防滑材料，以减少抓取手指35夹紧料架时，对金属料架的碰撞冲击，并保证抓取手指35牢固地夹紧料架，从而实现料架的抓取。

请继续参阅图3和图7。上下二个所述张紧气爪28固定在所述第三连接板27上，并且，作为优选，二个所述张紧气爪28可同时连接一个电磁控制阀(在气路控制组件22中)。采用同一个电磁阀对二个所述张紧气爪28同时进行控制，可实现在料架的上下两端同步水平夹紧料架以进行稳固抓取。从气路控制组件22(气路控制组件22中包括2个电磁阀、消声器、空位堵头、支架和快插接头等，其中1个电磁阀控制滑台式气缸25，另1个电磁阀控制平行气爪28)引出的气路通过设置的单向节流阀来控制气体流量，气体可通过T型快插接头进入上下二个平行气爪28的左右进气入口，以保证上下平行气爪28驱动抓取连接块34向左右缓慢同步张开，带动抓取手指35夹紧料架。作为一优选实施例，还可以在每个所述张紧气爪28侧部沟槽的二端分设一对磁性开关(图中未显示)，用以感测每个所述张紧气爪28的伸缩运动是否到位。

请继续参阅图6。进一步地，所述第三连接板27与所述气缸滑台24之间还安装有加强筋26，加强筋26一端固定连接所述第三连接板27，另一端固定连接在所述气缸滑台24的下端。在气缸滑台24伸缩时，所述加强筋26可起到支撑所述第三连接板27的作用，从而增强了前端抓取机构的强度和刚度，可避免所述第三连接板27在负重后发生偏移倾斜，防止所述张紧气爪28(以及抓取连接块和抓取手指)因偏离抓取位置而导致抓取料架失败。

这样，通过所述电磁阀的控制，即可使二个所述张紧气爪28驱动其连接的抓取连接块34和抓取手指35同时沿水平方向张紧或松弛运动，使抓取手指35可以牢固地对料架进行取放。并且，由于所述前端抓取机构的所述第三连接板27还与所述Y轴直线进给机构的所述气缸滑台24连接，因此，抓取连接块34和抓取手指35(以及二个所述张紧气爪28)可跟随所述气缸滑台24沿水平Y轴方向运动，并间接跟随所述第二滑块沿垂直Z轴方向运动和间接跟随所述第一滑块29沿水平X轴方向运动，从而可将位于所述支撑框架1前侧开口面外侧的所述料架在不同目标位置的工艺设备单元间取放和搬运。此外，在所述第三连接板27上还可安装张紧气爪的其他气路控制元件；在支撑框架1上还可安装气源控制件8，气源控制件8可控制输入气源压力，并通过气路控制组件22输出给小型滑台式气缸25和前端抓取机构的平行气爪28。

下面通过图8～图16，对本发明搬运装置的工作过程作进一步地详细说明。图8～图16是本发明的搬运装置的工作过程示意图。其工作过程如下：

1)料架到位。如图7所示，初始状态下，料架搬运装置的X轴直线移动机构的第一滑块处于被X轴传感定位系统左端传感器检测到的位置，Z轴升降机构的第二滑块处于被Z轴传感定位系统上端传感器检测到的位置，Y轴进给机构的气缸滑台和前端抓取机构张紧气爪处于收缩状态，且所有气动元件的收缩和伸出均可由磁性开关进行检测。料架101通过外部物流传输系统传输机36的传输带行进(如图示上方左向箭头所指)至传输机左端(位于图示料架搬运装置的靠右侧)，直至被传输机的阻挡块阻挡；同时，传输机的到位传感器检测到料架信号，此时，控制传输带停止运行。在图示的左端备有料架托盘37，是料架101的搬运目的地。

2)抓取料架。如图8、图9所示，料架搬运装置的X轴直线移动机构的第一滑块开始向右侧料架的方向移动(如图9上方右向箭头X所指)，直至被X轴传感定位系统右端传感器检测到的位置；然后，Z轴升降机构的第二滑块下降至被Z轴传感定位系统下端传感器检测到的位置(如图9上方向下箭头Z所指)，接着，Y轴进给机构的气缸滑台伸长，推动前端抓取机构向料架靠近(如图10中部左向箭头Y所指)，电磁阀控制二个张紧气爪的抓取连接块左右张开(如图9中部空心箭头所指)，从而将料架夹紧。

3)搬运料架。如图11、图12所示，料架搬运装置的Z轴升降机构的第二滑块上升至被Z轴传感定位系统上端传感器检测到的位置(如图11向上箭头Z所指)，然后Y轴进给机构的气缸滑台反向运动，回到收缩状态(如图11中部右向箭头Y所指)，接着，X轴直线移动机构的第一滑块向左移动，直至被X轴传感定位系统左端传感器检测到的位置(如图12上方左向箭头X所指)，从而将料架搬运至位于另一位置的料架托盘上方(位于图示料架搬运装置的靠左侧)。

4)放置料架。如图13、图14所示，料架搬运装置的Y轴进给机构的气缸滑台伸长(如图12中部左向箭头Y所指)，然后，Z轴升降机构的第二滑块下降至被Z轴传感定位系统下端传感器检测到的位置(如图14向下箭头Z所指)，接着，前端抓取机构的二个张紧气爪收缩(如图14中部空心箭头所指)，从而将料架放置在料架托盘上。

5)机构复位。如图15、图16所示，料架搬运装置的Y轴进给机构的气缸滑台收缩(如图15中部右向箭头Y所指)，然后，Z轴升降机构的第二滑块上升至被Z轴传感定位系统上端传感器检测到的位置(如图15向上箭头Z所指)，完成料架搬运装置的复位(如图16所示)，即可准备进行下一个料架的抓取、搬运和放置。同时，料架托盘可再将料架搬运至下一工艺设备处。

综上所述，本发明通过在支撑框架设置依次正交移动连接的X轴直线移动机构、Z轴直线升降机构、Y轴直线进给机构和前端抓取机构，使前端抓取机构可通过Y轴直线进给机构、Z轴直线升降机构、X轴直线移动机构依次带动进行三轴向直线运动，实现在不同目标位置的工艺设备间对料架进行取放和搬运。因此，本发明的搬运装置能够以三轴向的直线往复运动，精确、平稳地完成抓取、移载、放置料架动作，具有性能稳定、安全可靠、装卸容易的显著特点，可提高生产效率及最终产品质量，并最大可能地降低硅片损坏率。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种晶硅太阳能电池片料架的搬运装置，其特征在于，包括：

支撑框架，为立体框架结构，具有前侧开口面；所述支撑框架的上端水平连接有支撑板；

X轴直线移动机构，跨设于所述支撑框架的上端，设有第一运动件，用以受驱动作平行于所述前侧开口面的水平X轴方向运动；所述X轴直线移动机构包括齿形带式带滚动导轨电缸、第一驱动电机，所述齿形带式带滚动导轨电缸包括型材支架、左、右端盖、同步带轮、同步带、导轨和第一滑块，所述型材支架水平跨设于所述支撑框架的上端，并固定在所述支撑板上侧，所述左、右端盖位于所述型材支架两端，所述同步带轮内置于所述端盖中，所述同步带绕设于所述同步带轮上，并内置于所述型材支架中，所述导轨位于所述型材支架外侧并朝向所述前侧开口面，所述第一滑块作为所述第一运动件设于所述导轨上，并与所述同步带固接，所述第一驱动电机经减速器通过法兰连接在所述齿形带式带滚动导轨电缸的右端盖后侧，其电机轴通过减速器、联轴器与所述齿形带式带滚动导轨电缸的输入轴形成同步转动连接；

Z轴直线升降机构，与所述X轴直线移动机构正交设置，并连接所述第一运动件，所述Z轴直线升降机构设有第二运动件，用以受驱动作平行于所述前侧开口面的垂直Z轴方向运动，并跟随所述第一运动件沿水平X轴方向运动；所述Z轴直线升降机构包括丝杠升降模组、第二驱动电机，所述丝杠升降模组包括丝杠支架、丝杠、第二滑块和固定平台，所述丝杠支架通过第一连接板垂直连接所述第一滑块，所述丝杠设于所述丝杠支架内，所述第二滑块作为所述第二运动件配合设于所述丝杠上，所述固定平台固定在所述第二滑块上，所述第二驱动电机经减速器通过法兰连接在所述丝杠支架的上端，其电机轴通过减速器、联轴器与所述丝杠上端的输入轴形成同步转动连接；

Y轴直线进给机构，与所述Z轴直线升降机构正交设置，并连接所述第二运动件，所述Y轴直线进给机构设有第三运动件，用以受驱动作垂直于所述前侧开口面的水平Y轴方向运动，并跟随所述第二运动件沿Z轴和X轴方向运动；所述Y轴直线进给机构包括水平设置的滑台式气缸，所述气缸通过第二连接板连接所述固定平台，并通过其滑台作为所述第三运动件连接前端抓取机构；

前端抓取机构，与所述Y轴直线进给机构正交设置，并连接所述第三运动件，所述前端抓取机构设有第四运动件，用以受驱动抓取所述料架，并跟随所述第三运动件沿Y轴、Z轴和X轴方向运动，将位于所述前侧开口面外侧的所述料架在不同目标位置间取放和搬运；所述前端抓取机构包括第三连接板及上下相对设于所述第三连接板上的一对平行张紧气爪，所述张紧气爪连接朝向所述第三连接板外侧并作为所述第四运动件的一对左右抓取连接块，所述抓取连接块设有柔性抓取手指，所述第三连接板垂直连接所述气缸的滑台。

2.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，所述齿形带式带滚动导轨电缸的型材支架左右二端分设有第一定位传感器，用以感测所述第一滑块的水平运动位置并进行限位；所述丝杠升降模组的丝杠支架上下二端分设有第二定位传感器，用以感测所述第二滑块的垂直运动位置并进行限位。

3.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，在所述气缸侧部的沟槽二端分设一对磁性开关，用以感测所述气缸滑台的伸缩运动是否到位。

4.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，一对所述张紧气爪同时连接一电磁控制阀。

5.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，在每个所述张紧气爪侧部的沟槽二端分设一对磁性开关，用以感测所述张紧气爪左右抓取连接块的伸缩运动是否到位。

6.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，所述第二滑块为配合设于所述丝杠上的双滑块结构。

7.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，所述第二连接板为L形，其L形竖直部分连接所述固定平台，其L形水平部分连接所述气缸。

8.根据权利要求7所述的搬运装置，其特征在于，所述第二连接板的L形竖直部分和水平部分之间连接有加强筋。

9.根据权利要求1所述的搬运装置，其特征在于，所述第三连接板与所述气缸滑台之间连接有加强筋。