CN109013621A - 一种光伏组件除尘装置的辊刷调节机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏组件除尘装置的辊刷调节机构，其包括回转台支撑架、回转台、三关节机械臂、驱动缸以及辊刷组件；回转台支撑架为固定安装；回转台铰接连接于回转台支撑架上；回转台配置有用于带动所述回转台沿水平方向进行转动的回转台水平驱动机构；三关节机械臂包括一大臂、一小臂以及一安装于辊刷组件上的小臂铰接耳座；大臂的下端铰接连接于回转台的前下部；大臂的上端与小臂的一端铰接连接，小臂的另一端与小臂铰接耳座铰接连接；驱动缸包括大臂变幅缸、小臂张角缸以及辊刷调角缸等部件，用于控制大臂、小臂和清扫辊刷的摆动。本发明很好实现了对辊刷位置和角度的精确控制。
Description
技术领域
本发明涉及光伏组件除尘装置，尤其涉及一种光伏组件除尘装置的辊刷调节机构。
背景技术
太阳能作为一种绿色能源已经广受人们的关注，许多大型光伏电站也是不断建设，大型光伏电站大多建立在光照较为充足的沙漠，高原地区，这些地区往往气候比较干旱，风沙较大，光伏组件表面在短时间内就会堆积灰尘，极大地影响电站的发电效率，现有的清洗方法多采用人工，效率极低，而现有的机械清洗设备缺少对辊刷位置和角度的精确控制，往往会损坏光伏组件或清洗效果不显著，因此急需一种自动化程度高、调节精确的清洗装置。
发明内容
本发明的目的在于提出一种光伏组件除尘装置的辊刷调节机构，以便实现对辊刷位置和角度的精确控制，从而提高光伏组件的清理除尘效果。
本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：
一种光伏组件除尘装置的辊刷调节机构，包括：
回转台支撑架、回转台、三关节机械臂、驱动缸以及辊刷组件；
回转台支撑架为固定安装；
回转台铰接连接于回转台支撑架上；
回转台配置有用于带动所述回转台沿水平方向进行转动的回转台水平驱动机构；
三关节机械臂包括一大臂、一小臂以及一安装于辊刷组件上的小臂铰接耳座；
大臂的下端铰接连接于回转台的前下部；
大臂的上端与小臂的一端铰接连接，小臂的另一端与小臂铰接耳座铰接连接；
驱动缸包括大臂变幅缸、小臂张角缸以及辊刷调角缸；
大臂变幅缸的一端铰接连接在回转台的后上部，另一端铰接连接在大臂上；
小臂张角缸的一端铰接连接在大臂上，另一端铰接连接在小臂上；
辊刷调角缸的一端铰接连接在小臂上，另一端铰接连接在小臂铰接耳座上；
所述回转台沿水平方向转动的角度范围为0-180°
优选地，所述大臂的下端与回转台的前下部铰接连接处、大臂的上端与小臂的铰接连接处、以及小臂与小臂铰接耳座的铰接连接处分别设有角度传感器。
优选地，所述回转台水平驱动机构包括旋转驱动缸、一号连杆和二号连杆；
一号连杆为圆弧形连杆，二号连杆为直连杆；
旋转驱动缸的尾端为铰接方式安装，旋转驱动缸的活塞杆端铰接于一号连杆的弧段上；
一号连杆的一端为铰接方式安装，一号连杆的另一端与二号连杆的一端铰接连接；
二号连杆的另一端铰接连接于回转台的底部。
优选地，所述一号连杆的弧度占整个圆周的比例为55％；
所述一号连杆的弧段上的铰接点到一号连杆两个端部的弧段长度比例为32:68。
优选地，所述小臂与小臂铰接耳座之间设有三号连杆和四号连杆；
三号连杆为弧形连杆，四号连杆为直连杆；
在小臂的端部、三号连杆、四号连杆以及小臂铰接耳座上均设有两组铰接孔；其中：
小臂的端部的一组铰接孔与三号连杆的一组铰接孔之间通过销轴连接；
小臂的端部另一组铰接孔与小臂铰接耳座上的一组铰接孔之间通过销轴连接；
三号连杆的另一组铰接孔与四号连杆的一组铰接孔之间通过销轴连接；
四号连杆的另一组铰接孔与小臂铰接耳座上的另一组铰接孔之间通过销轴连接；
由所述小臂、三号连杆、四号连杆和小臂铰接耳座形成平面铰链四杆机构；
辊刷调角缸的另一端铰接在三号连杆与四号连杆之间的销轴上。
优选地，所述辊刷组件包括辊刷固定架、集尘罩、辊刷以及辊刷驱动马达；
小臂铰接耳座安装于辊刷固定架上；
集尘罩、辊刷的长度方向与辊刷固定架的长度方向保持一致；
在辊刷固定架的两个端部分别固定安装有一个辊刷连接套筒；
辊刷位于集尘罩的内侧，辊刷的端部通过辊刷轴套安装于辊刷连接套筒的对应端部；
辊刷驱动马达位于辊刷的一端，且与辊刷连接；
集尘罩包括一弧形罩体以及在弧形罩体每个端部分别设置的一个端板；
每个端板分别通过一个端板轴套安装于辊刷连接套筒上。
优选地，所述辊刷固定架的两个端部均设有测距传感器。
优选地，所述辊刷固定架的一个端部设有光电传感器。
优选地，所述大臂上还设有小臂支撑托架。
本发明具有如下优点：
本发明中的辊刷调节机构，其包括回转台、三关节支撑臂以及辊刷组件等。其中，回转台配置有回转台水平驱动机构，用于带动回转台、三关节支撑臂以及辊刷组件等实现在水平方向上的整体转动，而三关节支撑臂则用于提升辊刷组件至指定的高度位置，同时三关节支撑臂还可以调节辊刷组件在清理光伏组件表面灰尘时的倾斜角度，使得辊刷组件始终处于最佳的清理工作角度。本发明很好实现了对辊刷位置和角度的精确控制。
附图说明
图1为本发明实施例中光伏组件除尘装置的辊刷调节机构的结构示意图；
图2为本发明实施例中回转台水平驱动机构的结构示意图；
图3为本发明实施例中一号连杆的结构示意图；
图4为本发明实施例中回转台与回转台支撑架的连接剖视图；
图5为本发明实施例中辊刷组件的结构示意图；
图6为本发明实施例中辊刷组件的内部剖视图；
图7为图6中的A部剖视图；
其中，1-回转台支撑架，2-回转台，3-旋转驱动缸，4-一号连杆，5-二号连杆，6-大臂，7-小臂，8-小臂铰接耳座，9-大臂变幅缸，10-小臂张角缸；
11-辊刷调角缸，12-三号连杆，13-四号连杆，14-辊刷固定架，15-集尘罩，16-辊刷，17-辊刷驱动马达，18-辊刷连接套筒，19-弧形罩体，20-端板；
21-端板轴套，22-测距传感器，23-光电传感器，24-小臂支撑托架，25-中吊轴，26、27-子辊刷，28-轴承套，29-连接轴承，30-L型伸出架；
31-传感器支架，32-角度传感器，33-辊刷组件，34-辊刷轴，35-吊杆。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
结合图1所示，一种光伏组件除尘装置的辊刷调节机构，包括回转台支撑架1、回转台2、回转台水平驱动机构、三关节机械臂、驱动缸以及辊刷组件33等。
回转台支撑架1为固定安装，例如可以安装到除尘装置的前端支架上。
该回转台支撑架1用于支撑和安装回转台2。
具体的，回转台2铰接连接于回转台支撑架1上，如图4所示。
回转台大致呈倒L型，回转台2的水平段位于回转台支撑架1上并通过销轴连接。
回转台水平驱动机构用于带动回转台2沿水平方向进行转动，通过回转台2的转动，可以带动三关机机械臂、驱动缸以及辊刷组件33等同步实现水平转动。
如图2所示，给出了一种回转台水平驱动机构的实现结构。
回转台水平驱动机构包括旋转驱动缸3、一号连杆4和二号连杆5。
其中，一号连杆4为圆弧形连杆，二号连杆5为直连杆。
旋转驱动缸3的尾端为铰接方式安装，即旋转驱动缸3的尾端例如可以铰接在除尘装置的后部支架上，该旋转驱动缸3为水平方向布置。
旋转驱动缸3的活塞杆端铰接于一号连杆4的弧段上。
此处的弧段是指位于一号连杆4的两个端部之间的部分(不包含两个端部)。
一号连杆4的一端为铰接方式安装，例如可以铰接在除尘装置的前部机架上。
一号连杆4的另一端与二号连杆5的一端为铰接连接。
二号连杆5的另一端铰接连接于回转台2的底部。
当旋转驱动缸3伸出或缩回时，会带动一号连杆4绕一号连杆4与前部机架铰接的一端旋转，从而通过二号连杆5拉动回转台2沿水平方向转动。
为了保证回转台2在水平方向上有着较大的转动范围，还对一号连杆4进行了如下设计：
如图3所示，一号连杆4的弧度占整个圆周的比例为55％。
即一号连杆4所在圆弧对应的圆心角为200度，则占的弧度比例为200°/360°＝55％。
设一号连杆4的两个端点分别为端点A1和端点A2。
一号连杆4的弧段上的铰接点为A3。
则铰接点A3到端点A1的弧段长度与铰接点A3到端点A2的弧段长度比例为32:68。
一号连杆4的A1端部与与二号连杆5的一端铰接连接。
通过上述设计，使得回转台2沿水平方向转动的角度范围可达到0-180°。
当然，铰接点A3到端点A1的弧段长度与铰接点A3到端点A2的弧段长度比例也可以进行改变，例如当上述两个弧段长度比例为42:58时，旋转角度范围为0-150°。
当然，还可以根据旋转角度的需要对铰接点A3的位置做出其他改变。
如图1所示，三关节机械臂包括大臂6、小臂7以及小臂铰接耳座8。
大臂6的下端铰接连接于回转台2的前下部(铰接点)上。
大臂6的上端与小臂7的一端铰接连接，小臂7的另一端与小臂铰接耳座8铰接连接。
小臂铰接耳座8固定安装于辊刷组件上。
驱动缸包括大臂变幅缸9、小臂张角缸10以及辊刷调角缸11。
大臂变幅缸9的一端铰接连接在回转台2的后上部，另一端铰接连接在大臂6上，该大臂变幅缸9用于提升大臂6的高度。
该大臂变幅缸9例如可以采用伺服控制的液压缸。
小臂张角缸10的一端铰接连接在大臂6上，另一端铰接连接在小臂7上，该小臂张角缸10用于提升小臂的高度。
该小臂张角缸10例如可以采用伺服控制的液压缸。
通过上述大臂变幅缸9和小臂张角缸10可以将辊刷组件提升至指定的高度位置。
辊刷调角缸11的一端铰接连接在小臂7上，另一端铰接连接在小臂铰接耳座8上，该辊刷调角缸11用于调整辊刷组件33的张角，确保辊刷组件处于最佳的工作角度。
该工作角度，即辊刷组件工作时与光伏组件的贴合角度，使得辊刷组件大致平行于光伏组件的表面，假如清扫工作由一块光伏组件转移到另一块光伏组件时，由于两块光伏组件的安装倾斜角度可能不一致(人为原因等造成)，因此通过辊刷调角缸11可以及时调整。
具体的，小臂7与小臂铰接耳座8的铰接方式如下：
在小臂7与小臂铰接耳座8之间设有三号连杆12和四号连杆13。
三号连杆12为弧形连杆，四号连杆13为直连杆。
在小臂7的端部、三号连杆12、四号连杆13以及小臂铰接耳座8上均设有两组铰接孔。
其中，三号连杆12上的两组铰接孔分别位于三号连杆12的一个端部位置。
四号连杆13的两组铰接孔分别位于四号连杆13的一个端部位置。
小臂铰接耳座8上的两组铰接孔，有一组铰接孔的高度略高于另一组铰接孔的高度。
小臂7的端部的一组铰接孔与三号连杆12的一组铰接孔之间通过销轴连接。
小臂7的端部另一组铰接孔与小臂铰接耳座8上的一组铰接孔之间通过销轴连接。
三号连杆12的另一组铰接孔与四号连杆13的一组铰接孔之间通过销轴连接。
四号连杆13的另一组铰接孔与小臂铰接耳座8上的另一组铰接孔之间通过销轴连接。
由小臂7、三号连杆12、四号连杆13和小臂铰接耳座8形成平面铰链四杆机构。
辊刷调角缸11的另一端铰接在三号连杆12与四号连杆13之间的销轴上。
通过辊刷调角缸11的伸缩，配合上述平面铰链四杆机构，可以实现辊刷组件的张角调节。
为了实现对角度调节的控制，在大臂6的下端与回转台2的铰接连接处、大臂6的上端与小臂7的铰接连接处、以及小臂7与小臂铰接耳座8的铰接连接处分别设有角度传感器32。
更为具体的是，角度传感器的输出轴设置于铰接连接处的销轴上，而各个角度传感器安装孔分别固定在大臂6、小臂7的铰接耳座和小臂铰接耳座8上。
如图5和图6所示，辊刷组件33包括辊刷固定架14、集尘罩15、辊刷16和辊刷驱动马达17。小臂铰接耳座8安装于辊刷固定架14上。
集尘罩15、辊刷16的长度方向与辊刷固定架14的长度方向保持一致。
在辊刷固定架14的两个端部分别固定安装有一个辊刷连接套筒18。
辊刷16位于集尘罩15的内侧。
辊刷16的端部通过辊刷轴套安装于对应端部的辊刷连接套筒18上。
具体的，辊刷16是由辊刷轴34以及安装于辊刷轴34上的扫刷组成(可以采用现有技术中已有的辊刷)，辊刷轴34通过辊刷轴套安装于辊刷连接套筒18上。
辊刷驱动马达17位于辊刷16的一端，且与辊刷轴34连接。
集尘罩15包括弧形罩体19以及在弧形罩体每个端部分别设置的一个端板20。
每个端板20分别通过一个端板轴套21安装于辊刷连接套筒18上，如图7所示。
上述设计实现了辊刷16的安装，另外，由于集尘罩通过端板轴套21安装于辊刷连接套筒18上，因此可以相对于辊刷连接套筒18转动，从而保证了与光伏组件的贴合程度。
在辊刷固定架14的两个端部均设有测距传感器22，通过上述测距传感器可以保证辊刷16与光伏组件面板的表面保持平行，并到达清扫位置。
测距传感器22的数量例如可以有四个，其中两个位于辊刷固定架14的一个端部(例如前端部的两侧)，另两个位于辊刷固定架14的一个端部(例如后端部的两侧)。
如此设计，可以保证集尘罩的大致四个边角与光伏组件的表面平行。
此外，在辊刷固定架14中部的两侧还分别设有一个L型伸出架30，在每个L型伸出架上分别设有一个测距传感器22。
在辊刷固定架14的一个端部(例如前端部)设有光电传感器23，开始寻找光伏组件面板的上边缘，使集尘罩15能上下边缘能完全覆盖住光伏组件面板，形成相对封闭的环境。
光电传感器23的布置方式大致如下：
在辊刷固定架14的前端部两侧分别设置一传感器支架31，在每个传感器支架上设置一排光电传感器23，每个传感器支架上光电传感器的数量例如为四个。
此外，在大臂6上还设有小臂支撑托架24。
当辊刷调节机构不工作，需要收起小臂7时，小臂7支撑在小臂支撑托架24上。
该小臂支撑托架24可以防止在除尘装置移动时三关节机械臂发生晃动。
为了便于最终收起时，小臂7与辊刷固定架14保持平行，可以将小臂的前端设计为折弯结构，因此能够有效避免收起时小臂与辊刷固定架14发生相互干涉(碰撞)。
对应的，小臂支撑托架24的支撑部位可以设计为与上述折弯结构相适应的结构，当收纳时，小臂7的折弯结构正好落在小臂支撑托架24的支撑部位上。
如图6所示，在实际工作中，辊刷16长度太长，因此需要选用刚性和结构强度较高的材料，重量较大，而且在无形当中会提高成本，因此本实施例中辊刷16进行如下设计。
辊刷16采用两段式结构，即包括中吊轴25和两个子辊刷26、27。
其中，中吊轴25的上端安装于辊刷固定架14上。在中吊轴25的下端设有一个轴承套28以及位于该轴承套28内的连接轴承29，连接轴承29的两个端部分别伸出轴承套28。
中吊轴25的上端与轴承套28之间通过一根吊杆35连接。
连接轴承29的一端通过键与子辊刷26的一端连接，另一端通过键与子辊刷27的一端连接，如此降低了辊刷16对于刚性和结构强度的要求，可选用成本较低和重量轻的材料。
本实施例中辊刷调节机构的工作过程如下：
旋转驱动缸3的活塞杆伸出，推动一号连杆4，二号连杆5，间接推动回转台2，使回转台2绕着回转台支撑架1旋转到左侧的工作位置；此时液压缸通过液压锁实现自锁，防止回转台2的摆动；分别控制大臂变幅缸9，小臂张角缸10，辊刷调角缸11，使大臂6，小臂7，辊刷组件摆动到靠近光伏组件表面的合适位置；此时，根据辊刷固定架前后两端的测距传感器22的设定值来使辊刷与光伏组件表面保持平行，并到达清扫位置，辊刷固定架14前端两侧的光电传感器23开始寻找光伏组件面板的上边缘，使集尘罩15能上下边缘能完全覆盖住光伏组件面板，形成相对封闭的环境。此时，集尘罩15绕着辊刷连接套筒18为旋转中心，使朝向清洗车运动的方向的一侧打开一定角度，另一侧关闭，其目的是：风机工作时，有足够的进风量使灰尘抽离，并且在工作时始终保持这个角度的开合。
在清扫过程中，当遇到光伏组将面板有高度差时，安装在辊刷固定架14中上端的L型伸出架30上的测距传感器检测到较大差值，及时反馈到控制器，通三关节机械臂，结合各关节处的角度传感器32，迅速回收辊刷，越过高度差后，重新纠正位置，继续完成清扫工作。
综上，本发明实施例中辊刷调节机构具有如下优点：
1、辊刷调节机构回转采用销轴形式，由液压缸推动行程增大机构实现辊刷调节机构从0-180度旋转，实现清洗车双向清扫，并利用液压锁对工作位置锁定。
2、三关节机械臂由比例阀控制液压伺服缸，通过各铰接关节处的角度传感器精确控制大臂、小臂和清扫辊刷的摆动角度，并通过多缸联动完成清扫辊的快速接近光伏组件。
3、本实施例中的测距传感器均匀分布在辊刷固定架上，与三关节机械臂配合使用，使辊刷与光伏组件保持设定距离，达到理想的吸尘效果。
4、固定在辊刷固定架前端的光电传感器，通过两排传感器之间的距离探测辊刷对光伏组件的覆盖范围，使辊刷对光伏组件完全覆盖，行程相对封闭的环境，达到理想的吸尘效果。
5、大臂与小臂之间设计小臂支撑托架24，小臂完全收回时，小臂支撑托架24起到辅助支撑的作用，有利于在移车，转场时防止臂架的晃动。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。
Claims (8)
1.一种光伏组件除尘装置的辊刷调节机构，其特征在于，包括：
回转台支撑架、回转台、三关节机械臂、驱动缸以及辊刷组件；
回转台支撑架为固定安装；
回转台铰接连接于回转台支撑架上；
回转台配置有用于带动所述回转台沿水平方向进行转动的回转台水平驱动机构；
三关节机械臂包括一大臂、一小臂以及一安装于辊刷组件上的小臂铰接耳座；
大臂的下端铰接连接于回转台的前下部；
大臂的上端与小臂的一端铰接连接，小臂的另一端与小臂铰接耳座铰接连接；
驱动缸包括大臂变幅缸、小臂张角缸以及辊刷调角缸；
大臂变幅缸的一端铰接连接在回转台的后上部，另一端铰接连接在大臂上；
小臂张角缸的一端铰接连接在大臂上，另一端铰接连接在小臂上；
辊刷调角缸的一端铰接连接在小臂上，另一端铰接连接在小臂铰接耳座上；
所述回转台沿水平方向转动的角度范围为0-180°；
所述大臂的下端与回转台的前下部铰接连接处、大臂的上端与小臂的铰接连接处、以及小臂与小臂铰接耳座的铰接连接处分别设有角度传感器。
2.根据权利要求1所述的光伏组件除尘装置的辊刷调节机构，其特征在于，
所述回转台水平驱动机构包括旋转驱动缸、一号连杆和二号连杆；
一号连杆为圆弧形连杆，二号连杆为直连杆；
旋转驱动缸的尾端为铰接方式安装，旋转驱动缸的活塞杆端铰接于一号连杆的弧段上；
一号连杆的一端为铰接方式安装，一号连杆的另一端与二号连杆的一端铰接连接；
二号连杆的另一端铰接连接于回转台的底部。
3.根据权利要求2所述的光伏组件除尘装置的辊刷调节机构，其特征在于，
所述一号连杆的弧度占整个圆周的比例为55％；
所述一号连杆的弧段上的铰接点到一号连杆两个端部的弧段长度比例为32:68。
4.根据权利要求1所述的光伏组件除尘装置的辊刷调节机构，其特征在于，
所述小臂与小臂铰接耳座之间设有三号连杆和四号连杆；
三号连杆为弧形连杆，四号连杆为直连杆；
在小臂的端部、三号连杆、四号连杆以及小臂铰接耳座上均设有两组铰接孔；其中：
小臂的端部的一组铰接孔与三号连杆的一组铰接孔之间通过销轴连接；
小臂的端部另一组铰接孔与小臂铰接耳座上的一组铰接孔之间通过销轴连接；
三号连杆的另一组铰接孔与四号连杆的一组铰接孔之间通过销轴连接；
四号连杆的另一组铰接孔与小臂铰接耳座上的另一组铰接孔之间通过销轴连接；
由所述小臂、三号连杆、四号连杆和小臂铰接耳座形成平面铰链四杆机构；
辊刷调角缸的另一端铰接在三号连杆与四号连杆之间的销轴上。
5.根据权利要求1所述的光伏组件除尘装置的辊刷调节机构，其特征在于，
所述辊刷组件包括辊刷固定架、集尘罩、辊刷以及辊刷驱动马达；
小臂铰接耳座安装于辊刷固定架上；
集尘罩、辊刷的长度方向与辊刷固定架的长度方向保持一致；
在辊刷固定架的两个端部分别固定安装有一个辊刷连接套筒；
辊刷位于集尘罩的内侧，辊刷的端部通过辊刷轴套安装于辊刷连接套筒的对应端部；
辊刷驱动马达位于辊刷的一端，且与辊刷连接；
集尘罩包括一弧形罩体以及在弧形罩体每个端部分别设置的一个端板；
每个端板分别通过一个端板轴套安装于辊刷连接套筒上。
6.根据权利要求5所述的光伏组件除尘装置的辊刷调节机构，其特征在于，
所述辊刷固定架的两个端部均设有测距传感器。
7.根据权利要求6所述的光伏组件除尘装置的辊刷调节机构，其特征在于，
所述辊刷固定架的一个端部设有光电传感器。
8.根据权利要求1所述的光伏组件除尘装置的辊刷调节机构，其特征在于，
所述大臂上还设有小臂支撑托架。
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