CN113062896B - 顶针杆的驱动方法及负压顶升式光伏组件层压机 - Google Patents

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Abstract

本发明针对现有技术中采用气缸驱动顶针杆时，顶针杆顶出速度和时间一致性较差易造成电池组件破损、电池组件偏移，顶针杆的顶出距离不易检测，容易产生残次品的不足，提供一种顶针杆的驱动方法及负压顶升式光伏组件层压机，层压机包括加热板和顶针系统，顶针系统包括多个顶针杆、顶针杆驱动机构，加热板上设置有供顶针杆通过的通孔，方法是通过为伸缩管内充气和抽气使伸缩管沿其轴向伸缩从而带动与伸缩管固定连接的顶针杆往复移动驱动顶针杆起落，采用本发明提供的顶针杆的驱动方法及负压顶升式光伏组件层压机，无需额外的调试操作，节约人力物力，安装调试简单，缩短了调试时间，提高了生产效率，避免了定位失灵的问题，动作简单可靠，易控制。

Description

顶针杆的驱动方法及负压顶升式光伏组件层压机
技术领域
本发明涉及太阳能层压设备技术领域，特别涉及一种层压机及其顶针杆的驱动方法。
背景技术
层压机是太阳能电池组件的层压装置，电池组件在层压机的真空室中进行层压，电池组件由传输装置传输到层压机真空室内，传输到位后，由顶针杆将太阳能电池组件从加热板上顶起，进行加工，加工完成后，顶针杆回落，再由传输装置将电池组件传输到真空室外进行下一工序的加工。顶针杆由驱动装置驱动升降。目前，在层压机市场上，常见的顶针杆的驱动装置为气缸驱动，采用磁性开关进行位置反馈来控制气缸的行程，从而对顶针杆的行程进行控制，通常顶针杆的行程为3-10mm。随着生产能力的提高，层压机的长度越来越大，每次层压的电池组件的数量越来越多，需要配置的顶针杆数量也越来越多（一般设备顶针杆的数量大于60个），相应的，驱动顶针升降的气缸数量也随之增多，气缸数量增多后，采用气缸驱动时出现以下不足：1、由于顶针杆升降的距离是一定的，因此，需对每个气缸的行程进行调节，使得对气缸的调节工作量加大，增加了气缸单体装配、调试的时间，降低了生产效率；2、由于气缸为正压驱动，压缩气体是气缸工作的动力，气缸数量较多对气缸动作的一致性要求较高，然而，在实际生产中，气缸与气源的距离不可能完全相同，电磁阀的口径限制了压缩空气的流量，因此，压缩空气在各气缸中的分配不均，加之各气缸之间本身的润滑脂、气缸温度等因素产生的阻力大小不同，因此容易导致气缸动作一致性较差，从而导致顶针杆动作一致性较差，顶针杆的伸出速度不一致伸出速度快的易造成电池组件破损，伸出的时间不一致易造成电池组件偏移；3、气缸行程较小，传感器不易检测到行程，增加了传感器误检测或失灵概率，一旦传感器误检测或失灵，则无法控制顶针杆的行程一致，从而影响太阳能电池组件的水平度，容易产生残次品。
发明内容
本发明的目的是，针对现有技术中，采用气缸驱动顶针杆时，顶针杆顶出速度和时间一致性较差易造成电池组件破损、电池组件偏移；顶针杆的顶出距离不易检测，容易产生残次品的不足，提供一种层压机及顶针杆的驱动方法。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
负压顶升式光伏组件层压机，包括加热板和顶针系统，顶针系统包括多个顶针杆、顶针杆驱动机构，加热板上设置有供顶针杆通过的通孔，顶针杆在驱动机构的驱动下在加热板上设置的通孔内自如起落，所述的顶针杆驱动机构包括包括连接法兰、伸缩管、底板以及抽、充气装置，所述伸缩管的一端与所述连接法兰密封连接，另一端与所述底板密封连接，所述连接法兰用于与加热板固定连接，所述伸缩管内腔与所述抽、充气装置连通，通过所述抽、充气装置对所述伸缩管抽气、充气，通过对所述伸缩管抽气、充气驱动底板沿所述伸缩管的轴向往复运动，所述顶针杆沿所述伸缩管的轴向设置，所述顶针杆的一端与所述底板固定连接，另一端穿过连接法兰上设置的通孔与连接法兰的通孔密封活动连接伸出到法兰外作为工作端；
设置导向装置，所述导向装置包括导向板和与底板固定连接的导向柱，导向柱的轴向与所述伸缩管的轴向方向一致，所述导向板沿伸缩管的轴向位置可调节固定设置，所述底板通过所述导向柱与所述导向板伸缩配合连接进行导向；所述顶针杆位于底板与连接法兰间的部分位于所述伸缩管内；
设置限位装置，限位装置包括限位件，所述限位件与所述导向柱固定连接、与所述导向板相邻设置位于伸缩管相对的一侧，所述限位件与所述导向板之间的间隙a等于所述顶针杆的行程；
导向板上设置有导向孔，所述导向孔的轴线沿所述伸缩管的伸缩方向设置，所述导向柱沿所述伸缩管的伸缩方向设置在所述导向孔中，所述导向柱在所述导向孔内进退自如；
所述限位装置设置在所述导向板的与所述底板相反的一侧，所述限位装置还包括调节杆和锁定螺母，所述限位件和锁定螺母通过螺纹连接在所述调节杆上，所述调节杆沿所述伸缩管的伸缩方向设置，所述调节杆的一端与所述导向柱固定连接，所述限位件设置在所述导向柱和所述锁定螺母之间，通过所述锁定螺母对所述限位件定位；
连接法兰上设置有与所述伸缩管内腔位置相对应的通孔，所述通孔直径和所述伸缩管内径均大于所述顶针杆直径，所述顶针杆设置在所述伸缩管内腔和所述连接法兰上的通孔内，连接法兰与伸缩管可移动密封连接，所述伸缩管为波纹管；
连接法兰包括依次设置固定连接成一体的法兰一、法兰二以及隔热法兰，所述隔热法兰设置在所述法兰一和法兰二之间，所述法兰一与隔热法兰之间、以及所述法兰二与所述隔热法兰之间的连接处分别设置有密封圈一，所述隔热法兰与所述顶针杆之间设置有密封圈二，所述法兰一与所述伸缩管连接；
在所述顶针杆与所述法兰一之间固定设置有衬套，所述衬套套设在所述顶针杆外部，与所述顶针杆动密封配合，所述衬套本体的外径与所述法兰一上的通孔密封配合连接。
层压机顶针杆驱动方法，通过为伸缩管内充气和抽气使伸缩管沿其轴向伸缩从而带动与伸缩管固定连接的顶针杆往复移动驱动顶针杆起落；
伸缩管为波纹管，波纹管的两端分别密封，将杆针杆与波纹管的一端或两端固定连接从而通过波纹管的伸缩带动顶针杆伸缩，通过控制抽气量与充气量、抽气和充气速度控制波纹管的伸缩长度和伸缩力度。
采用本发明提供的负压顶升式光伏组件层压机，其顶针杆驱动装置包括伸缩管、连接法兰和底板，连接法兰和底板分别与伸缩管的两端密封连接，这样伸缩管的内腔为封闭的内腔，采用抽、充气装置对伸缩管的内腔进行抽气、充气，抽气时，伸缩管内的气压逐渐降低，当降低到一定负压时，外界气压推动伸缩管沿轴向收缩，底板向靠近连接法兰的方向移动，从而带动顶针杆向上顶升；反之，充气时，底板向远离连接法兰的方向移动，顶针杆回落；由于顶针杆的顶升采用负压真空驱动，各顶针杆的顶升力及位移量由充气量和抽气量决定，当充气量和抽气量相等或采用同一真空装置和充气装置充气时，各顶针杆所受压力大小相等，从而提高了顶针杆动作的一致性；不需设置额外的限位装置，通过控制充气量和抽气量即控制伸缩管腔内气压控制顶针杆的位移及出力，无需额外的调试操作，节约人力物力，提高效率。
进一步地，本发明还设置有导向装置，导向装置包括导向板和导向柱，导向柱与底板固定连接，导向板上设置有导向孔，导向柱、导向孔的轴线与伸缩管轴线重合或平行，导向柱能够在导向孔内滑动，从而约束伸缩管沿轴向伸缩，进而约束顶针杆沿轴向运动，避免顶针杆倾斜；本发明还设置有限位件，限位件与底板固定连接，随底板往复运动，限位件与导向板相邻设置，二者之间的距离等于顶针杆的行程，当顶针杆向上顶起时，限位件向靠近导向板的方向移动，当顶针杆移动到预定位置后，限位件与导向板接触，导向板阻挡限位件继续运行，从而对实现对顶针杆行程的限定作用，由于顶针杆采用了机械结构进行定位，调节可视化，安装调试简单，缩短了调试时间，提高了生产效率，避免了定位失灵的问题。
采用本发明驱动方法驱动顶针杆，顶针杆的移动量受充气装置和抽气装置的充气和抽气控制，由伸缩管带动移动，动作简单可靠，易控制。
附图说明
图1为本发明一种负压顶升式光伏组件层压机主视图剖视图示意图。
附图标记说明
1、顶针杆；2、连接法兰；21、法兰一；22、隔热法兰；23、法兰二；24、密封圈一；25、密封圈二；3、衬套；4、驱动机构；41、伸缩管；42、底板；43、抽气孔；44、充气孔；5、导向装置；51、螺杆；52、导向板；53、螺母；54、导向柱；55、导向孔；6、限位装置；61、限位套；62、锁定螺母；63、调节杆。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步地描述：
如图1所示，本发明提供一种负压顶升式光伏组件层压机，包括顶针杆1、连接法兰2、驱动顶针杆升降的驱动机构4。驱动装置包括伸缩管41、底板42以及抽、充气装置（图中未示出），伸缩管41一端与连接法兰2密封连接，另一端与底板42密封连接，通过连接法兰2将伸缩管41固定连接在设备主体上。伸缩管41的内腔与抽、充气装置连通，当抽、充气装置为伸缩管41内腔抽气、充气时，管体收缩或伸展，从而带动底板42沿伸缩管41的轴向往复运动。伸缩管41最好为波纹管，其运动的直线性良好，抽气、充气后形状变化一致性好，也可采用弹性较好的非金属直壁管或气囊，其材料具有一定抗压强度且可压缩性能好即可比如硅胶、橡胶等，采用非金属直壁管或气囊最好在弹性管外设置引导管，当充气抽气时由引导管引导非金属直壁管或气囊的形态变化，限定其最终的形状，使其形状变化具有一致性。采用波纹管时，在底板42上设置抽气孔43和/或充气孔44，抽气孔43的一端与波纹管内腔连通，另一端与抽、充气装置的抽气端连通，充气孔的一端与波纹管内腔连通，另一端与抽、充气装置的充气端连通，通过抽气孔43和充气孔44对波纹管内腔进行抽气、充气。顶针杆1沿波纹管的轴向设置，顶针杆1的一端与底板42固定连接，另一端作为工作端，延伸至层压机内腔中。可以通过控制抽真空量控制顶针杆的顶升高度。在一个伸缩管内也可设置两个以上顶针杆，这样，一个伸缩管可带动多个顶针起落。伸缩管采用非金属直壁管或气囊时，其与底板、连接法兰和顶针杆的连接结构和位置关系一致，不再多述。
最好设置引导顶针杆轴向运动的导向装置5和限定顶针杆顶升高度的限位装置6。导向装置5优选采用如下结构，包括导向板52和导向柱54，导向板52固定设置在底板42的与波纹管相反的一侧，导向板52上设置有直径略大于导向柱54直径的导向孔55，导向孔55的轴线沿波纹管伸缩的方向设置。导向柱54沿导向孔55的轴线方向设置在导向孔55中，一端与底板42固定连接，另一端为自由端。限位装置6包括限位件，限位件位于导向板52的与底板42相反的一侧，限位件与导向柱54固定连接，限位件与导向板52之间具有间隙a ，间隙a等于顶针杆1顶升的高度。
优选地， 在导向板52与连接法兰之间设置螺杆51，螺杆51轴线与波纹管轴线平行，螺杆51的一端与连接法兰2固定连接，另一端穿过导向板52上设置的通孔，在导向板的两侧分别设置一螺母53，由螺母对导向板52的安装位置进行限定并将螺杆与导向板连接在一起，调整导向板52的安装位置，可以调整导向板52与底板42之间的间隙b，从而调整波纹管伸展的最大长度即顶杆最低点位置。当然，也可以是在自然状态下导向板与底板接触设置。
优选地，限位装置采用可调限位装置，其限位件为U型限位套，还设置调节杆63和锁定螺母62，调节杆63沿波纹管伸缩的方向设置，并与导向柱54的自由端固定连接，限位套与调节杆可调节固定连接，其U型开口朝向导向板52，限位套61和锁定螺母62通过螺纹连接在调节杆63上，限位套61设置在导向板52与锁定螺母62之间，通过锁定螺母62对限位套61定位。通过调整导向板52或限位套61的安装位置能够调整间隙值a 的大小，从而调整顶针杆1的顶升高度。
连接法兰2上设置有通孔，通孔直径、波纹管内腔直径均大于顶针杆1的直径，顶针杆1贯穿连接法兰2的通孔和波纹管的内腔，通孔、波纹管和顶针杆1同轴设置，顶针杆1与底板42采用螺纹固定连接。
优选地，连接法兰2包括相对设置的法兰一21、法兰二23以及设置在二者之间的隔热法兰22，法兰一21、法兰二23、隔热法兰22通过螺栓固定连接，法兰二23与波纹管连接。为防止波纹管内的气体进入到层压机内腔，影响太阳能电池组件的层压效果，在法兰一21与隔热法兰22之间、法兰二23与隔热法兰22之间设置密封圈一24，在隔热法兰22与顶针杆1之间设置密封圈二25，在法兰二23与顶针杆1之间设置具有密封作用的衬套3，衬套3的外径与法兰二23上的通孔紧配合连接，衬套3的内径与顶针杆1滑动密封连接。衬套3优选为自润滑套，隔热法兰22材质为电木。
工作时，首先调整导向板52和限位套61的位置，将a 值和b值调整到需要的数值，然后采用抽、充气装置将波纹管中的气体抽出，波纹管收缩来带动顶板42向着连接法兰2的方向移动，从而底板42带动顶针杆1向上顶起，同时，底板42通过导向柱54带动限位套61向导向板52方向移动，当限位套61与导向板52接触后，顶针杆1上升至预定高度，并停止运动，顶针杆1的行程即为a值，然后，层压机开始对太阳能电池组件进行层压。层压操作完成后，抽、充气装置对波纹管内腔充气，波纹管延伸带动底板背着连接法兰移动，底板42带动顶针杆1回落，从而完成一个操作流程。
本发明的负压顶升式光伏组件层压机，采用前述的气控顶针系统位于加热板的下方，气控顶针系统的连接法兰2与加热板连接，顶针可在加热板上的通孔内自由顶起和回落，各伸缩管41均分别通过其抽气孔与真空装置的抽气管连通，并分别通过其充气孔与气体供给装置连通，这样，各顶针杆的伸缩管分别统一由一真空装置进行控制，统一由一充气装置控制，或者分组进行控制，各顶针杆的顶出高度一致性好，通过抽真空和充气实现顶控杆的回落和顶起，其顶出的距离由伸缩管的伸缩长度而定依靠充也量与抽气量，因此无需进行手工调试，减少了工作量。可以仅设置一个气控顶针系统，此时，一个伸缩管内设置多个顶针杆，也可设置多个气控顶针系统，各气控顶针系统均与同一抽充气装置连接，也可设置多个抽充气装置分别为伸缩管充抽气。还可通过控制抽气量充气量，抽气速度和充气速度控制顶长、回落的位移量和速度及顶升力度。
作为另外一种变形，顶针杆也可以设置在伸缩管外，各顶针杆与伸缩管交替设置。
抽、充气装置可采用真空发生器，由真空发生器完成抽吸气，还可采用真空装置与充气装置相结合，比如真空泵与空气压缩机相结合，此时，真空泵与抽气孔连接，空气压缩机与充气孔连接。

Claims (7)

1.负压顶升式光伏组件层压机，包括加热板和顶针系统，顶针系统包括多个顶针杆、顶针杆驱动机构，加热板上设置有供顶针杆通过的通孔，所述顶针杆在驱动机构的驱动下在加热板上设置的通孔内自如起落，其特征在于，所述的顶针杆驱动机构包括连接法兰(2)、伸缩管（41）、底板(42)以及抽、充气装置，所述伸缩管（41）的一端与所述连接法兰(2)密封连接，另一端与所述底板(42)密封连接，所述连接法兰(2)用于与加热板固定连接，所述伸缩管内腔与所述抽、充气装置连通，通过所述抽、充气装置对所述伸缩管抽气、充气，通过对所述伸缩管（41）抽气、充气驱动底板(42)沿所述伸缩管的轴向往复运动，所述顶针杆(1)沿所述伸缩管（41）的轴向设置，所述顶针杆(1)的一端与所述底板(42)固定连接，另一端穿过连接法兰上设置的通孔与连接法兰的通孔密封活动连接伸出到法兰外作为工作端；设置导向装置(5)，所述导向装置(5)包括导向板(52)和与底板固定连接的导向柱(54)，导向柱的轴向与所述伸缩管的轴向方向一致，所述导向板(52)沿伸缩管的轴向位置可调节固定设置，所述底板(42)通过所述导向柱(54)与所述导向板(52)伸缩配合连接进行导向；所述顶针杆位于底板与连接法兰间的部分位于所述伸缩管内，设置限位装置，所述限位装置(6)包括限位件，所述限位件与所述导向柱(54)固定连接、与所述导向板(52)相邻设置位于伸缩管相对的一侧，所述限位件与所述导向板(52)之间的间隙a等于所述顶针杆(1)的行程，在导向板52与底板42之间设置间隙b作为顶针杆的最低点位置，所述限位装置(6)还包括调节杆(63)和锁定螺母(62)，所述限位件和锁定螺母(62)通过螺纹连接在所述调节杆(63)上，所述调节杆(63)沿所述伸缩管的伸缩方向设置，所述调节杆(63)的一端与所述导向柱(54)固定连接，所述限位件设置在所述导向柱(54)和所述锁定螺母(62)之间，通过所述锁定螺母(62)对所述限位件定位。
2.如权利要求1所述的负压顶升式光伏组件层压机，其特征在于，所述导向板(52)上设置有导向孔(55)，所述导向孔(55)的轴线沿所述伸缩管（41）的伸缩方向设置，所述导向柱(54)沿所述伸缩管（41）的伸缩方向设置在所述导向孔(55)中，所述导向柱(54)在所述导向孔内进退自如。
3.如权利要求1所述的负压顶升式光伏组件层压机，其特征在于，所述连接法兰(2)上设置有与所述伸缩管（41）内腔位置相对应的通孔，所述通孔直径和所述伸缩管（41）内径均大于所述顶针杆(1)直径，所述顶针杆(1)设置在所述伸缩管（41）内腔和所述连接法兰(2)上的通孔内，连接法兰与伸缩管可移动密封连接，所述伸缩管为波纹管。
4.如权利要求3所述的负压顶升式光伏组件层压机，其特征在于，所述连接法兰(2)包括依次设置固定连接成一体的法兰一(21)、法兰二(23)以及隔热法兰(22)，所述隔热法兰(22)设置在所述法兰一(21)和法兰二(23)之间，所述法兰一(21)与隔热法兰(22)之间、以及所述法兰二(23)与所述隔热法兰(22)之间的连接处分别设置有密封圈一(24)，所述隔热法兰(22)与所述顶针杆(1)之间设置有密封圈二(25)，所述法兰一(21)与所述伸缩管（41）连接。
5.如权利要求4所述的负压顶升式光伏组件层压机，其特征在于，在所述顶针杆(1)与所述法兰二(23)之间固定设置有衬套(3)，所述衬套(3)套设在所述顶针杆(1)外部，与所述顶针杆(1)滑动密封配合，所述衬套(3)本体的外径与所述法兰二(23)上的通孔密封配合连接。
6.层压机顶针杆驱动方法，其特征在于，采用权利要求1-5各项之一所述的负压顶升式光伏组件层压机，通过为伸缩管内充气和抽气使伸缩管沿其轴向伸缩从而带动与伸缩管固定连接的顶针杆往复移动驱动顶针杆起落，采用负压驱动顶针杆，当抽气时，顶针杆被顶起伸出，当充气时，顶针杆缩回，通过控制抽气量与充气量、抽气和充气速度控制波纹管的伸缩长度和伸缩力度和伸缩速度。
7.如权利要求6所述的层压机顶针杆驱动方法，其特征在于，所述伸缩管为波纹管，波纹管的两端分别密封，将顶针杆与波纹管的一端通过底板固定连接从而通过波纹管的伸缩带动顶针杆伸缩，通过控制抽气量与充气量、抽气和充气速度控制波纹管的伸缩长度和伸缩力度。
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