论光伏组件自动化生产线上机械手的应用

论光伏组件自动化生产线上机械手的应用

蔡典鑫

东莞南玻太阳能玻璃有限公司广东东莞523000

摘要：随着科技的高速发展，使得各行各业都发生一定的改变来适应社会发展的新要求，机械生产行业也不例外，为了符合时代发展的需求，需要在光伏组件自动化生产线上进行机械手的有效使用，在这样的背景下，本文对光伏组件自动化生产线上机械手的应用方面的课题进行研究，此次研究从机械手系统的基本原理入手，对机械制造单元设计和计算机控制系统简述等进行详细的探讨，此次研究的目的是明确在光伏组件生产线上应用机械手的重要性，进而促使机械手在光伏组件自动化生产线上的有效利用，以此来推动生产制造行业的可持续发展。

关键词：光伏组件；自动化生产线；机械手

前言：随着市场竞争的不断加剧，如何让利益以最大化的形式呈现成为各个行业所考虑的问题，对于生产制造行业来说，需要通过降低成本来使利益相对有效的提高，为了达到降低成本的目的，需要利用机械手来对人工进行有效的替代，这就需要对机械手进行深刻的研究，研究需要从其基本原理入手，对其控制要求和工作原理进行深入研究，这样才能保证机械手在光伏组件自动化生产线上得到有效的使用，此次研究对丰富光伏组件自动化生产线上机械手应用方面的知识具有理论性意义，对保障机械手有效应用于光伏组件自动化生产线上具有现实指导性意义。

一、机械手系统的基本原理

（一）机械手的控制要求

机械手控制系统实现的是从左高点为起始点而进行的循环过程，机械手在做高点位置启动，首先进行下降操作，当机械手下降到工件位置时停止下降并且抓紧工件，然后机械手抓紧工件开始上升，上升到固定位置时，开始逐渐进行右移，到达指定位置后开始下降，下降到适当位置后将工件放下，最后机械手开始上升，到达指定高度位置时在向左移动到起始点位置，从而完成一次工作循环[1]。

（二）机械手的基本原理

光伏组件自动化生产线机械手智能固定室由仓储配置管理和温度湿度控制两部分组成。生产线的仓储配置主要是利用机械手将光伏电池片组件抓取并且放在物料架上面，当循环工艺完成之后，另外一只机械手开始进行工作，将物料架之上的组件进行抓取之后送往传输线，伺服电机在光伏组件自动化生产线上作为控制和动力装置来对机械手进行控制，从而完成机械手进行横向纵向等动作。计算机控制系统对组件的传输路径和目标位置是通过空间坐标系统进行有效转化，从而转化为脉冲方波指令被机械手识别，指令通过网络通信被伺服电机驱动器所接受，伺服电机编码器将信号的实际位置反馈到计算机控制系统之中，从而完成半闭环控制。

（三）机械手技术性能指标

在光伏组件自动化生产线上应用机械手，需要对机械手主要技术性能指标进行明确规定，该指标主要包括以下几个：第一，确定原点坐标轴，一般规定为x=0,y=0;第二，确定坐标轴的起始点，一般规定为x=1400mm,y=2200mm；第三，确定伺服分辨率和电子齿轮比，通常情况下，伺服分辨率为102788脉冲/转，而电子齿轮比为20：1；第四，对横动x轴与纵动y轴的距离进行有效明确，一般情况下为2800mm和2400mm，并且电池组件物料架框的合理距离为120mm；第五，精度指标的明确规定，系统精度需要控制在0.01以下，脉冲发送的误差率在0.001以内；第六，根据相关的规定，明确滚轮周长为342mm，减速齿轮比为1：40，丝杠螺距为6mm[2]。

二、机械制造单元设计

（一）机械臂的设计

机械臂的设计要求为需要承受一定的重量，并且比例相对需要匀称，光伏组件自动化生产线所应用的机械臂采用的原料相对比较前言，并且三段臂中的每个臂的外形尺寸都需要按照规定的比例进行调整和改进，为了使机械臂的可操作性得以增强，对不同段臂采用的主要是以轴连接的方式，对臂与轴之间采用的主要是用链和承进行连接。机械臂作为机械手的重要做成部分，保障其顺利运动的核心条件为力矩设计的合理性，为了达到这样的效果，需要在三段臂之间使用谐波齿轮减速器，谐波齿轮减速器具有输出力矩大、体积小的特点，从而可以将其直接安装在机械臂上，由于三段臂所需的力矩存在一定的差异，因此在三段臂的齿数选择上，需要按照生产线的要求进行适当的调整。

（二）气爪动作设计

气爪工作的可靠性对机械手的工作效率和光伏电池组件的抓取效果产生直接的影响，因此在气动管路和气爪动作设计中，需要对其可靠性和合理性进行重点关注。可以将减压阀、压力继电器、空气过滤器等安装在管路中，从而来达到提升气爪动作的可靠性。气源三联件本身虽然具备油雾器、空气过滤器、减压阀等，并且由于其本身体积较小，从而能够在小规模的自动化设备中进行使用。另外，其安装暗度相对较小，且使用的是优质的铝合金材料，从而使其安全性和稳定性都相对较高[3]。除此之外，当空气压缩机停止工作的时候，气源三联件的机械手气爪能够进行自动排水，并且保证减压阀的压力调节灵敏度得到有效的提升。

（三）转盘设计

机械手转盘采用的是强度较大质量较轻的铝型材料进行加工，因为机械手转盘上面的三段臂重量较大，为了使生产效率得到有效的保障，需要在三段臂下方安装适合的大型谐波齿轮减速器，从而达到降低驱动马达功率、增大马达输出力矩的效果，以此来保证机械手转盘运动的稳定性和缓速。

（四）硬件设计

PLC控制系统与机械手的连接需要利用PLC的输入和输出设备，在机械手的控制中系统中，采用的是触摸屏结构的控制面板，这样可以使I/O连接时间被大量的缩短和减少，控制开关中，只有限位开关需要与实体进行有效的连接。PLC的输出端子需要将所有气缸中的换向电磁阀进行有效接通，其他指示灯可以在触摸屏上得到有效的显示，当处于工作状态时，PLC是处于通电的状态之中，并且控制程序已经下载到PLC之中，在触摸屏上就可以完成工作，从而触摸屏的优势得到有效的体现。

三、计算机控制系统简述

光伏组件自动化生产线机械手的计算机控制系统中的每个单循环所执行的程序算法都形同，机械手计算机控制系统由组织切、功能切。数据块等子程序模块构成，可以利用结构化程序将复杂的程序进行有效划分，使其成为多个简单的模块，每个模块执行特定的功能，从而实现对机械手的整体控制，这种形式的固化室机械手程序可以对数据处理的计算量进行有效的简化，进而对光伏组件成产的稳定性和产品质量起到提升的效果。

结语：通过本文的论述可知，在光伏组件自动化生产线上应用机械手不仅可以使成产效率得到显著的提高，而且使光伏组件的稳定性和产品质量得到显著的提升，为了到达这样的效果，需要在以下设计方面进行严格的掌控：机械臂的设计、气爪动作设计、转盘设计、硬件设计。希望此次的研究内容和结果可以得到相关企业和部门的重视，并在以后的实际工作中，根据企业自身的特殊属性对其进行创新应用。

参考文献：

[1]申开愉,赵科巍,吕涛.光伏组件自动化生产线上机械手的设计[J].机械管理开发,2018,33(03):122-123.

[2]解明利,胡占齐.机器视觉在柔性制造生产线分拣机械手中的应用研究[J].制造技术与机床,2018，16(03):103-107.

[3]蒋莲,袁静萍.光伏组件自动化生产线上机械手的设计应用[J].江苏技术师范学院学报,2016,18(04):34-36.