CN106927244A - 光伏板材高速搬运机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明光伏板材高速搬运机器人系统，涉及板材自动化搬运作业。本发明由光伏板材分离系统、光伏板材运输系统、光伏板材厚度调节机构和控制系统组成。本发明通过自动化控制技术实现了板材的自动化搬运，减轻了工作人员的劳动强度。本发明通过摩擦轮将光伏板材切向输出，无需吸盘吸附，避免了光伏板材分离式由于气压造成的“粘结”问题，进而实现高速搬运，同时使光伏板材下落时可以无突变冲击落下，避免了破碎和隐裂等缺陷。本发明设置有“人”字形引导器，可以实现同时向两个方向分别搬运光伏板材，可以同时满足两个工位的光伏板材搬运要求。本发明设置光伏板材厚度调节机构，可以根据不同光伏板材的规格进行调节，适应多种规格的光伏板材输出。

Description

光伏板材高速搬运机器人系统

技术领域

本发明的技术方案涉及光伏板材自动化搬运系统，具体地说是光伏板材高速搬运机器人系统。

背景技术

近年来，各自动化生产作业大规模发展，其中机器人自动化搬运作业是一个典型的环节。光伏板材作为重要的生产资料，大量的出现在各种生产生活中，光伏板材搬运是光伏板材作业的重要组成部分。机器人自动搬运光伏板材作业是机器人自动化作业和光伏板材行业重要的技术领域，目前，因为光伏板材的种类繁多，力学特征各异，表面特征不同，光伏板材自动化搬运作业各有不同的技术手段，主要分为以下几类：串联机器人、直角坐标机器人、并联机器人；但是这些机器人大多都依赖吸盘，这类技术手段。如：CN105151772A公开了一种光伏板材搬运机器人，包括吸盘机械手、提升驱动装置、行走装置和控制系统，该机器人可以对表面光滑、气密性好质量适中的光伏板材进行自动化搬运，但是，当采用该技术手段搬运超薄易碎的光伏板材时经常遇到问题，吸盘从料垛上吸附搬运第一块光伏板材时第二块光伏板材会因两板之间的气压小等原因也会一起“粘”起来，行走到一半的时候第二块光伏板材又会随着气压的增大掉落下来，难以实现高速搬运，仅能缓慢搬运。即使缓慢搬运也会引起第二块光伏板材的小幅掉落，导致隐裂等缺陷。

总之，现有技术产品不能很好的解决光伏板材搬运的技术问题，特别是高速搬运的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供光伏板材高速搬运机器人系统，能够进行光伏板材的自动化搬运作业，且可以进行高速搬运，并可以将光伏板材搬运至两个工位，为两个作业工位同时连续提供光伏板材供料支持。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案包括光伏板材高速搬运机器人系统，由光伏板材分离系统、光伏板材运输系统、光伏板材厚度调节机构和控制系统组成；光伏板材分离系统包括：基体、弹簧、光杠、推板、压力传感器、橡胶垫、光伏板材、摩擦轮、伺服电机、底板、直线电机、同步带轮A、同步带、同步带轮B，其中四条光杠相互平行且均固定在基体上，四条光杠按照前后两排分布，每排分为上下两根，底板固定在基体上位于光杠的下面，光伏板材竖直成垛形放置在底板上位于前后两排光杠之间，光伏板材垛的右侧与摩擦轮贴合，摩擦轮与同步带轮A连接，同步带轮A通过同步带与同步带轮B连接在一起，同步带轮B由伺服电机带动，推板上设置有通孔，推板通过通孔安装在光杠上，推板的右侧设置有橡胶垫，推板与橡胶垫之间设置有压力传感器，橡胶垫右侧与光伏板材接触，推板左侧安装有弹簧，弹簧的另一端连接在直线电机的输出端，直线电机固定在基体上；光伏板材运输系统包括：基体、接近开关、“T”形连接架、右传送带、步进电机、轴承、导轨滑块、丝杠螺母、导轨、丝杠、左传送带、“人”字形引导器，其中接近开关安装在基体上使得接近开关的检测端恰好位于光伏板材分离系统的输出口，“人”字形引导器位于光伏板材分离系统输出口的正下方，“人”字形引导器的下方设置有“T”形连接架，“T”形连接架连接在导轨滑块上，导轨滑块安装在导轨上，导轨两端固定在基体上，导轨滑块上连接有丝杠螺母，丝杠螺母安装在丝杠上，丝杠的一端通过轴承安装在基体上，丝杠的另一端通过轴承穿过基体并与步进电机的输出端连接在一起，步进电机固定在基体上，右传送带位于“人”字形引导器的右侧，右传送带的上表面低于“人”字形引导器最下端预设高度，左传送带位于“人”字形引导器的左侧，左传送带的上表面低于“人”字形引导器最下端预设高度；光伏板材厚度调节机构包括：底板、沉孔、“U”形孔、“L”形调节板、沉头螺钉、底板突齿、底板齿槽、“L”形调节板齿槽、“L”形调节板突齿、螺母，其中底板上设置有沉孔，“L”形调节板上设置有“U”形孔，“L”形调节板通过沉头螺钉安装在底板下方，恰好使“L”形调节板右端的上表面与底板上表面平齐，沉头螺钉穿过沉孔和“U”形孔，螺母旋合在沉头螺钉的末端，底板右侧设置有底板突齿和底板齿槽，“L”形调节板右端设置有“L”形调节板齿槽和“L”形调节板突齿，底板右侧和“L”形调节板右端通过各自的突齿和齿槽啮合在一起，形成锯齿形接缝，保证光伏板材移动过程中不会卡入接缝；控制系统由工业PLC控制。

上述光伏板材高速搬运机器人系统，所述预设高度根据不同规格的光伏板材厚度设定。

上述光伏板材高速搬运机器人系统，所述“L”形调节板突齿的边缘设置有倒角。

上述光伏板材高速搬运机器人系统，所述“人”字形引导器设置为两个90°圆弧。

上述光伏板材高速搬运机器人系统，所述“人”字形引导器导轨的最上端的切线恰好处于铅垂位置。

上述光伏板材高速搬运机器人系统，所述沉孔有两个。

上述光伏板材高速搬运机器人系统，所述“U”形孔有两个。

上述光伏板材高速搬运机器人系统，所用部件是本技术领域的技术人员所熟知的，均通过公知的途径获得。所述部件的连接方法是本技术领域的技术人员所能掌握的。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明光伏板材高速搬运机器人系统的突出特点和显著进步是：

(1)本发明通过自动化控制技术实现了光伏板材的自动化搬运，减轻了工作人员的劳动强度。

(2)本发明通过摩擦轮将光伏板材切向输出，无需吸盘吸附，避免了光伏板材分离式由于气压造成的“粘结”问题，进而实现高速搬运。

(3)本发明设置有“人”字形引导器，可以实现同时向两个方向分别搬运光伏板材，可以同时满足两个工位的光伏板材搬运要求。

(4)本发明设置光伏板材厚度调节机构，可以根据不同光伏板材的规格进行调节，适应多种规格的光伏板材输出。

(5)本发明设置的人”字形引导器导轨的最上端的切线恰好处于铅垂位置，使得光伏板材下落时可以无突变冲击落下,避免了破碎和隐裂等缺陷。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明光伏板材高速搬运机器人系统的主体结构示意图。

图2为本发明光伏板材高速搬运机器人系统的光伏板材分离系统俯视图。

图3为本发明光伏板材高速搬运机器人系统的底板结构图。

图4为本发明光伏板材高速搬运机器人系统的“L”形调节板的结构图。

图5为本发明光伏板材高速搬运机器人系统的光伏板材厚度调节机构的结构图。

图中，1.基体，2.弹簧，3.光杠，4.推板，5.压力传感器，6.橡胶垫，7.光伏板材，8.摩擦轮，9.同步带，10.伺服电机，11.接近开关，12.“T”形连接架，13.右传送带，14.控制系统，15.步进电机，16.轴承，17.导轨滑块，18.丝杠螺母，19.导轨，20.丝杠，21.左传送带，22.“人”字形引导器，23.光伏板材厚度调节机构，24.底板，25.直线电机，26.同步带轮A，27.同步带轮B，28.沉孔，29.“U”形孔，30.“L”形调节板，31.沉头螺钉，32.底板突齿，33.底板齿槽，34.“L”形调节板齿槽，35.“L”形调节板突齿，36.螺母。

具体实施方式

图1和图2所示实施例表明，本发明光伏板材高速搬运机器人系统的由光伏板材分离系统、光伏板材运输系统、光伏板材厚度调节机构23组成，光伏板材分离系统包括：基体1、弹簧2、光杠3、推板4、压力传感器5、橡胶垫6、光伏板材7、摩擦轮8、伺服电机10、底板24、直线电机25、同步带轮A26、同步带9、同步带轮B27，其中四条光杠3相互平行且均固定在基体1上，四条光杠3按照前后两排分布，每排分为上下两根，用于限制光伏板材7前后运动，底板24固定在基体1上位于光杠3的下面，用于拖住光伏板材料垛，光伏板材7竖直成垛形放置在底板24上位于前后两排光杠3之间，光伏板材料垛的右侧与摩擦轮8贴合，摩擦轮8与同步带轮A26连接，同步带轮A26通过同步带9与同步带轮B27连接在一起，同步带轮B27由伺服电机10带动，伺服电机10可以控制摩擦轮8的旋转圈数，推板4上设置有通孔，推板4通过通孔安装在光杠3上，推板4可以实现在光杠3上左右滑动，推板4的右侧设置有橡胶垫6，起到缓冲作用，推板4与橡胶垫6之间设置有压力传感器5，用于检测推力的大小，橡胶垫6右侧与光伏板材7接触，推板4左侧安装有弹簧2，弹簧2的另一端连接在直线电机25的输出端，弹簧2其缓冲作用，避免直线电机25运动对光伏板材料垛形成冲击，直线电机25固定在基体1上；光伏板材运输系统包括：基体1、接近开关11、“T”形连接架12、右传送带13、步进电机15、轴承16、导轨滑块17、丝杠螺母36、导轨19、丝杠20、左传送带21、“人”字形引导器22，其中接近开关11安装在基体1上使得接近开关11的检测端恰好位于光伏板材分离系统的输出口，接近开关11用于检测输出光伏板材7的位置，判断光伏板材7是否完全脱离分离系统，“人”字形引导器22位于光伏板材分离系统输出口的正下方，用于接住分离出来的光伏板材7，“人”字形引导器22的下方设置有“T”形连接架12，“T”形连接架12连接在导轨滑块17上，导轨滑块17安装在导轨19上，导轨19两端固定在基体1上，导轨滑块17上连接有丝杠螺母36，丝杠螺母36安装在丝杠20上，丝杠20的一端通过轴承16安装在基体1上，丝杠20的另一端通过轴承16穿过基体1并与步进电机15的输出端连接在一起，步进电机15固定在基体1上，步进电机15可以通过上述机构控制“人”字形引导器22左右摆动，进而将光伏板材7分别搬运至两侧的传送带上，右传送带13位于“人”字形引导器22的右侧，右传送带13的上表面低于“人”字形引导器22最下端预设高度，左传送带21位于“人”字形引导器22的左侧，左传送带21的上表面低于“人”字形引导器22最下端预设高度，两侧的传送带负责将光伏板材7运输至作业工位，控制系统14由工业PLC控制，控制系统14位于机器人系统的下方，负责控制整个机器人的运行。

图3所示实施例表明，底板24上设置有沉孔28，底板24右侧设置有底板突齿32和底板齿槽33。

图4所示实施例表明，“L”形调节板30上设置有“U”形孔29，“L”形调节板30右端设置有“L”形调节板齿槽34和“L”形调节板突齿35。

图5所示实施例表明，光伏板材厚度调节机构23包括：底板24、沉孔28、“U”形孔29、“L”形调节板30、沉头螺钉31、底板突齿32、底板齿槽33、“L”形调节板齿槽34、“L”形调节板突齿35、螺母36，其中底板24上设置有沉孔28，“L”形调节板30上设置有“U”形孔29，“L”形调节板30通过沉头螺钉31安装在底板24下方，恰好使“L”形调节板30右端的上表面与底板24上表面平齐，沉头螺钉31穿过沉孔28和“U”形孔29，螺母36旋合在沉头螺钉31的末端，沉头螺钉31和螺母36的结构完成“L”形调节板30与底板24之间的连接，底板24右侧设置有底板突齿32和底板齿槽33，“L”形调节板30右端设置有“L”形调节板齿槽34和“L”形调节板突齿35，底板24右侧和“L”形调节板30右端通过各自的突齿和齿槽啮合在一起，形成锯齿形接缝，保证光伏板材7移动过程中不会卡入接缝，“L”形调节板30调节通过其上“U”形孔29与螺钉相互位置实现左右位置的调节，从而改变“L”形调节板30最右侧与摩擦轮8最左端的水平距离，进而实现对于不同厚度光伏板材7的适应性调节。

实施例1

按照上述图1～图5所示，制得光伏板材高速搬运机器人系统，其中预设高度根据不同规格的光伏板材7厚度设定，“L”形调节板突齿35的边缘设置有倒角，“人”字形引导器22设置为两个90°圆弧，“人”字形引导器22导轨的最上端的切线恰好处于铅垂位置，“U”形孔29有两个，沉孔28有两个。

下面以将以一次光伏板材7搬运为例。

第一步，人工批量上料

人工将成垛的光伏板材7竖直放置在底板24上，左右方向上位于橡胶垫6和摩擦轮8之间，前后方向上位于前后两排光杠3之间，由于弹簧2的弹力，光伏板材料垛初步得到固定，完成上料。

第二步，光伏板材7分离

机器人系统启动，机器人系统自检，自检完成后，直线电机25运行，向右推动光伏板材料垛，直到压力传感器5的值达到预定值，判断为光伏板材料垛右侧与摩擦轮8贴紧；然后直线电机25反向运行一段时间，弹簧2压缩量减少，将板材料垛之间的压力减少一部分，降低摩擦对光伏板材7的损耗，然后伺服电机10启动，带动摩擦轮8逆时针旋转设定圈数，光伏板材料垛最右侧的光伏板材7因受到摩擦力的作用，向下运动，与料垛分离开，进入下方区域，完成光伏板材7分离。

第三步，光伏板材7运输

接近开关11检测到由上方下落的光伏板材7，判断为光伏板材7分离作业开始，由于光伏板材7下落，紧接着接近开关11将检测不到光伏板材7，判断为光伏板材7完全脱离分离机构进入运输机构，在“人”字形引导器22的引导下，光伏板材7滑落到左侧的输送带上，左输送带工作，将光伏板材7运送至作业工位1，同时步进电机15工作，通过丝杠20、轨道滑块和“T”形连接架12控制“人”字形引导器22向左运动，使“人”字形引导器22的右侧导轨位于光伏板材分离系统输出口的正下方，重复第二步动作，“人”字形引导器22将光伏板材7引导至右侧传送带，右传送带13将光伏板材7运送至作业工位2，步进电机15反向旋转，带动“人”字形引导器22向右运动，使“人”字形引导器22的左侧导轨位于位于光伏板材分离系统输出口的正下方，重复第二步动作，如此循环直至光伏板材7全部被搬运完毕，报警缺料。

第四步，板材厚度调节

当板材规格发生变化，可松开螺母36，调节“L”形调节板30上“U”形孔29与螺钉的相对位置，改变“L”形调节板30右侧与摩擦轮8左侧的距离，适应新的光伏板材7的厚度，然后旋紧螺母36，完成调节。调节过程中应该注意，调节行程的问题，保证“L”形调节板30与底板24的接缝处于锯齿形，而不是直线，以免板材掉落卡在接缝中，引起破碎。

Claims (7)

1.光伏板材高速搬运机器人系统，由光伏板材分离系统、光伏板材运输系统、光伏板材厚度调节机构和控制系统组成，其特征在于：光伏板材分离系统包括基体、弹簧、光杠、推板、压力传感器、橡胶垫、光伏板材、摩擦轮、伺服电机、底板、直线电机、同步带轮A、同步带、同步带轮B，其中四条光杠相互平行且均固定在基体上，四条光杠按照前后两排分布，每排分为上下两根，底板固定在基体上位于光杠的下面，光伏板材竖直成垛形放置在底板上位于前后两排光杠之间，光伏板材垛的右侧与摩擦轮贴合，摩擦轮与同步带轮A连接，同步带轮A通过同步带与同步带轮B连接在一起，同步带轮B由伺服电机带动，推板上设置有通孔，推板通过通孔安装在光杠上，推板的右侧设置有橡胶垫，推板与橡胶垫之间设置有压力传感器，橡胶垫右侧与光伏板材接触，推板左侧安装有弹簧，弹簧的另一端连接在直线电机的输出端，直线电机固定在基体上；光伏板材运输系统包括基体、接近开关、“T”形连接架、右传送带、步进电机、轴承、导轨滑块、丝杠螺母、导轨、丝杠、左传送带、“人”字形引导器，其中接近开关安装在基体上使得接近开关的检测端恰好位于光伏板材分离系统的输出口，“人”字形引导器位于光伏板材分离系统输出口的正下方，“人”字形引导器的下方设置有“T”形连接架，“T”形连接架连接在导轨滑块上，导轨滑块安装在导轨上，导轨两端固定在基体上，导轨滑块上连接有丝杠螺母，丝杠螺母安装在丝杠上，丝杠的一端通过轴承安装在基体上，丝杠的另一端通过轴承穿过基体并与步进电机的输出端连接在一起，步进电机固定在基体上，右传送带位于“人”字形引导器的右侧，右传送带的上表面低于“人”字形引导器最下端预设高度，左传送带位于“人”字形引导器的左侧，左传送带的上表面低于“人”字形引导器最下端预设高度；光伏板材厚度调节机构包括底板、沉孔、“U”形孔、“L”形调节板、沉头螺钉、底板突齿、底板齿槽、“L”形调节板齿槽、“L”形调节板突齿、螺母，其中底板上设置有沉孔，“L”形调节板上设置有“U”形孔，“L”形调节板通过沉头螺钉安装在底板下方，恰好使“L”形调节板右端的上表面与底板上表面平齐，沉头螺钉穿过沉孔和“U”形孔，螺母旋合在沉头螺钉的末端，底板右侧设置有底板突齿和底板齿槽，“L”形调节板右端设置有“L”形调节板齿槽和“L”形调节板突齿，底板右侧和“L”形调节板右端通过各自的突齿和齿槽啮合在一起，形成锯齿形接缝，保证光伏板材移动过程中不会卡入接缝；控制系统由工业PLC控制。

2.根据权利要求1所述的光伏板材高速搬运机器人系统，其特征在于：所述预设高度根据不同规格的光伏板材厚度设定。

3.根据权利要求1所述的光伏板材高速搬运机器人系统，其特征在于：所述“L”形调节板突齿的边缘设置有倒角。

4.根据权利要求1所述的光伏板材高速搬运机器人系统，其特征在于：所述“人”字形引导器设置为两个90°圆弧。

5.根据权利要求1所述的光伏板材高速搬运机器人系统，其特征在于：所述“人”字形引导器导轨的最上端的切线恰好处于铅垂位置。

6.根据权利要求1所述的光伏板材高速搬运机器人系统，其特征在于：所述沉孔有两个。

7.根据权利要求1所述的光伏板材高速搬运机器人系统，其特征在于：所述所述“U”形孔有两个。