CN104576835A - 一种正交翻转机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及晶硅太阳能自动系统物流传输技术领域，公开了一种正交翻转机构，包括主体框架支撑单元、翻转单元、正交运动单元、抓取单元。抓取单元用于抓取需要翻转的料架，通过翻转单元可使垂直方向运动单元和抓取单元翻转预设的角度，实现料架的翻转和换线；正交运动单元可实现抓取单元在竖直方向和水平方向的运动。因此可见，本发明提供的翻转机构可以实现快速将料架在竖向和横向之间进行翻转和换线。

Description

一种正交翻转机构

技术领域

本发明涉及晶硅太阳能自动系统物流传输技术领域，尤其涉及一种在传输线上可以将料架在竖向和横向之间进行翻转的正交翻转机构。

背景技术

随着地球温室效应日益严重，石油、天然气、煤炭的日益枯竭，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，近年国内太阳能光伏产业飞速发展。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的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。

目前，晶硅太阳能电池片生产线各个工艺单元之间的硅片传输以堆迭式或卡槽式两种方式装载硅片，然后采用小车人工搬运。这种方式效率低，不利于大规模生产。然而，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。

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，我们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自动化解决方案。

请参阅图1，图1为卡槽式料架的结构示意图，图1中A指示料架行进方向。在设备接口处，需要将卡槽式料架从一条传输线翻转后放置在另一条传输线上。各工艺单元的倒片设备通过硅片装夹口102将硅片倒入或倒出料架100的卡槽，实现工艺设备与传输设备之间的硅片101传递。料架100进入不同倒片设备时，放置方式有所不同，有时料架需要竖直放置，有时料架100需要横放，需要将料架100在竖放和横放之间进行翻转，以满足传输系统的要求。

因此，如何快速将料架在竖向和横向之间进行翻转，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明目的是提供一种在传输线上可以将料架在竖向和横向之间进行翻转和换线的正交翻转机构。

为了实现上述目的，本发明提供了一种正交翻转机构，包括：

主体框架支撑单元，用于支撑翻转单元、正交运动单元、抓取单元；

翻转单元，用于驱动所述正交运动单元和所述抓取单元在具有预设夹角的第一工位和第二工位之间移动，且所述翻转单元的两端分别连接所述主体框架支撑单元和所述正交运动单元；

正交运动单元，用于同时或者依次在水平和竖直驱动所述抓取单元两个方向运动；所述正交运动单元的两端分别连接所述翻转单元和所述抓取单元；

抓取单元，用于抓取需要翻转的料架；所述抓取单元固定在所述正交运动单元的自由端。

优选的，所述翻转单元包括第一伸缩装置、第一安装板以及第一翻转板；所述第一伸缩装置的一端通过所述第一安装板与所述主体框架支撑单元连接，另一端与所述第一翻转板的一端连接，所述第一翻转板的另一端通过转轴、轴套、轴承和翻转连接件与所述主体框架支撑单元可旋转枢接。

优选的，所述第一伸缩装置通过第一安装板连接在所述主体框架支撑的单元的下端右前侧。

优选的，所述主体框架支撑单元的整体框架上固定有翻转连接件，所述翻转连接件通过转轴、轴套和轴承与所述第一翻转板形成可旋转枢接。

优选的，所述转轴的端部通过轴承嵌入固定设置的轴端挡块内。

优选的，所述正交运动单元包括第二伸缩装置、第三伸缩装置、第二翻转板、第一支撑板、第二支撑板、第三支撑板；所述第二翻转板的左侧面连接在所述翻转单元的第一翻转板上；所述第二伸缩装置的上端面固定在所述第二翻转板下表面上，下端面固定在所述第一支撑板上表面上，前端的滑台连接所述第二支撑板；所述第二支撑板与所述第一支撑板呈L型正交连接，第三支撑板与第二支撑板呈L型正交连接；所述第三伸缩装置的下端面固定在所述第三支撑板的上表面上，前端的滑台连接所述抓取单元。

优选的，所述第三支撑板与所述抓取单元之间设有第一加强筋，所述第二支撑板与第三支撑板之间设有第二加强筋，所述第一支撑板与所述第二支撑板之间设有第三加强筋。

优选的，所述抓取单元包括抓取夹紧装置和抓取夹紧装置连接板，所述抓取夹紧装置包括抓取手指、手指连接块和平行气爪；所述抓取手指固定在所述手指连接块上，通过所述平行气爪驱动进行动作；所述平行气爪通过抓取装置连接板与所述第三伸缩装置连接。

优选的，所述平行气爪的数量为两个，两个平行气爪通过一个电磁阀同步控制。

优选的，所述抓取手指的材料为聚氨酯。

优选的，所述第一伸缩装置、第二伸缩装置、第三伸缩装置为液压油缸或气缸。

优选的，所述第二伸缩装置、所述第三伸缩装置均为滑台式气缸。

本发明提供的正交翻转机构包括主体框架支撑单元、翻转单元、正交运动单元、抓取单元。抓取单元用于抓取需要翻转的料架，通过翻转单元可使垂直方向运动单元和抓取单元翻转预设的角度，实现料架的翻转和换线；正交运动单元可实现抓取单元在竖直方向和水平方向的运动。因此可见，本发明提供的正交翻转机构可以实现快速将料架在竖向和横向之间进行翻转和换线。

附图说明

图1为一种料架的结构示意图；

图2为本发明所提供的正交翻转机构一种具体实施方式的立体结构示意图；

图3为图2中正交翻转机构的左视结构示意图；

图4为图2中正交翻转机构的右视结构示意图；

图5为料架到达翻转位置的状态示意图；

图6为翻转机构翻转的状态示意图；

图7为抓取料架的状态示意图；

图8为翻转料架的状态示意图；

图9为平行气爪复位的状态示意图；

图10为翻转机构复位的状态示意图；

[图中附图标记]：

料架100；硅片101；硅片装夹口102；主体框架支撑单元1；翻转单元2；正交运动单元3；抓取单元4；整体框架5；第二安装板6；气源处理组件7；阀岛8；第二翻转板9；轴端挡块10；转轴11；轴套12；轴承13；翻转连接件14；走线端子台15；第一翻转板16；第一安装板17；标准气缸18；第一滑台式气缸19；第一支撑板20；第二支撑板21；第三加强筋22；第二加强筋23；第三支撑板24；第二滑台式气缸25；第一加强筋26；抓取夹紧装置连接板27；平行气爪28；手指连接块29；抓取手指30。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。

需要说明的是，在下述的实施例中，利用结构示意图对按本发明翻转机构进行了详细的表述。在详述本发明的实施方式时，为了便于说明，各示意图不依照一般比例绘制并进行了局部放大及省略处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定。

请参看图2至图4，图2为本发明所提供的正交翻转机构一种具体实施方式的立体结构示意图，图3为图2中正交翻转机构的左视结构示意图，图4为图2中正交翻转机构的右视结构示意图。

如图2至图4所示，本发明提供的正交翻转机构，包括主体框架支撑单元1、翻转单元2、正交运动单元3、抓取单元4。

主体框架支撑单元1用于支撑翻转单元2、正交运动单元3、抓取单元4；翻转单元2，用于驱动所述正交运动单元3和所述抓取单元4在具有预设夹角的第一工位和第二工位之间移动，且所述翻转单元2的两端分别连接所述主体框架支撑单元1和所述正交运动单元3，具体方案中，第一工位和第二工位可以分别为竖向和横向放置的位置，两个工位之间的夹角可根据实际需要任意设置，比如87°、93°等；正交运动单元3，用于同时或者依次驱动所述抓取单元4在水平和竖直两个方向运动；所述正交运动单元3的两端分别连接所述翻转单元2和所述抓取单元4；抓取单元4，用于抓取需要翻转的料架100；所述抓取单元4固定在所述正交运动单元3的自由端。

本发明提供的正交翻转机构包括主体框架支撑单元1、翻转单元2、正交运动单元3、抓取单元4。抓取单元4用于抓取需要翻转的料架100，通过翻转单元2可使正交运动单元3和抓取单元4翻转预设的角度，实现料架100的翻转和换线；正交运动单元3可实现抓取单元4在竖直方向和水平方向的运动。因此可见，本发明提供的正交翻转机构可以实现快速将料架100在竖向和横向之间进行翻转。

具体的实施方式中，主体框架支撑单元1包括整体框架5、气源处理组件7、阀岛8和第二安装板6。整体框架5可以由重型铝型材通过挤压角铝连接而成，并可以与外部设备紧固连接；第二安装板6安装在整体框架上5，其上固定有气源处理组件7和阀岛8。

具体的，翻转单元2包括第一伸缩装置、第一安装板17、第一翻转板16；第一伸缩装置可以采用采用液压油缸或者气缸，本实施例以标准气缸18为例。第一伸缩装置的一端通过所述第一安装板17与所述主体框架支撑单元1连接，另一端与所述第一翻转板16的一端连接，所述第一翻转板16的另一端通过转轴11、轴套12、轴承13和翻转连接件14与所述主体框架支撑单元1的整体框架5可旋转枢接。

此外，所述第一伸缩装置还可通过第一安装板17连接在所述主体框架支撑单元1的整体框架5的下端右前侧。

本实施例中，所述主体框架支撑单元1的整体框架5上固定有翻转连接件14，所述翻转连接件14通过转轴11、轴套12和轴承13与所述第一翻转板16形成可旋转枢接。如图4所示，转动连接件14固定在整体框架5上，两端可以与带防尘盖的深沟球轴承配合，转轴11穿过轴承13，避免转轴11直接与翻转连接件14配合，降低转轴11和翻转连接件14的磨损。转轴11一端嵌入第一翻转板16中，另一端嵌入轴端挡块10中。第一翻转板16与翻转连接件14对应的端面以及轴端挡块10与翻转连接件14对应的端面各加一个轴套12，防止轴向窜动。标准气缸18通过其连接件一端固定在第一翻转板16上，另一端与第一安装板17连接，且第一安装板17固定在整体框架5上。

为了便于固定走线端子台15，第一翻转板16上连接有第二翻转板9，所述走线端子台15固定在第二翻转板9上。

为了防止标准气缸18在气源突然断气时能够保持原位，以免安全事故发生，可在标准气缸18的控制气路上设置排气节流阀和单向阀。

本实施例中，所述正交运单元包括第二伸缩装置、第三伸缩装置、第二翻转板9、第一支撑板20、第二支撑板21、第三支撑板24；所述第二翻转板9的左侧面连接在所述翻转单元2的第一翻转板16上；所述第二伸缩装置的上端面固定在所述第二翻转板9下表面上，下端面固定在所述第一支撑板20上表面上，所述第二伸缩装置前端的滑台连接所述第二支撑板21；所述第二支撑板21与所述第一支撑板20呈L型正交连接，第三支撑板24与第二支撑板21呈L型正交连接；所述第三伸缩装置的下端面固定在所述第三支撑板24的上表面上，所述第三伸缩装置前端的滑台连接所述抓取单元4。

具体的方案中，第二伸缩装置、第三伸缩装置可采用气缸，分别为第一滑台式气缸19、第二滑台式气缸25。

优选的方案中，所述第三支撑板24与所述抓取单元4之间设有第一加强筋26，所述第二支撑板21与第三支撑板24之间设有第二加强筋23，所述第一支撑板20与所述第二支撑板21之间设有第三加强筋22。

所述抓取单元4包括抓取夹紧装置和抓取夹紧装置连接板27，所述抓取夹紧装置包括抓取手指30、手指连接块29和平行气爪28；所述抓取手指30固定在所述手指连接块29上，通过所述平行气爪28驱动进行动作；所述平行气爪28通过抓取装置连接板27与所述第三伸缩装置连接。

本实施例中，为了实现同步抓取夹紧料架100上下两端，所述平行气爪28的数量为两个，两个平行气爪28通过一个电磁阀同步控制。

为了减小抓取手指30与料架100之间的碰撞，所述抓取手指30的材料可以采用聚氨酯。

以下结合附图对上述实施例中提供的正交翻转机构的工作原理进行简单介绍。

请参考图5至图10，图5为料架到达翻转位置的状态示意图；图6为翻转机构翻转的状态示意图；图7为抓取料架的状态示意图；图8为翻转料架的状态示意图；图9为平行气爪复位的状态示意图；图10为翻转机构复位的状态示意图。图5-图10中，A为料架行进方向，B1为标准气缸伸出方向，B2为标准气缸收缩方向，C1为第一滑台式气缸伸出方向，C2为第一滑台式气缸收缩方向，D1为第二滑台式气缸伸出方向，D2为第二滑台式气缸收缩方向，E1为平行气爪伸出方向，E2为平行气爪收缩方向。

料架到位，如图5所示，初始状态下，翻转机构93度的标准气缸18、第二滑台式气缸25和平行气爪28处于收缩状态，第一滑台式气缸19处于伸出状态。料架100由传输机传输到翻转位，传输机上的料架到位传感器检测到信号，此时传输带停止运行。

机构翻转，如图6所示，翻转单元的标准气缸18伸出，带动正交运动单元和抓取单元翻转，直至标准气缸18上的接近开关检测到气缸伸长到极限位置为止，此时抓取单元的位置变为竖直。

抓取料架，如图7所示，正交运动单元的第一滑台式气缸19收缩，第二滑台式气缸25伸出，从而带动抓取单元靠近料架100，最后抓取单元的平行气爪28张开，使得抓取手指30夹紧料架100。

翻转料架，如图8所示，正交运动单元的第一滑台式气缸19伸出，带动料架100离开传输带，然后翻转单元的标准气缸18收缩直至初始位置，从而带动抓取手指30上的料架100翻转至横放位置。

平行气爪复位，如图9所示，抓取单元上的平行气爪28收缩至初始位置，带动抓取手指30松开料架100，从而料架100被放置在另一条传输带上，完成料架由竖直放置变为横放的翻转换线运动。

机构复位，如图10所示，正交运动单元的第二滑台式气缸25收缩至初始位置，带动抓取单元离开料架100，从而完成翻转机构93度的机构复位，机构可翻转下一个料架。

此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (12)

1.一种正交翻转机构，其特征在于，包括：

主体框架支撑单元，用于支撑翻转单元、正交运动单元、抓取单元；

翻转单元，用于驱动所述正交运动单元和所述抓取单元在具有预设夹角的第一工位和第二工位之间移动，且所述翻转单元的两端分别连接所述主体框架支撑单元和所述正交运动单元；

正交运动单元，用于同时或者依次在水平和竖直驱动所述抓取单元两个方向运动；所述正交运动单元的两端分别连接所述翻转单元和所述抓取单元；

抓取单元，用于抓取需要翻转的料架；所述抓取单元固定在所述正交运动单元的自由端。

2.根据权利要求1所述的正交翻转机构，其特征在于，所述翻转单元包括第一伸缩装置、第一安装板以及第一翻转板；所述第一伸缩装置的一端通过所述第一安装板与所述主体框架支撑单元连接，另一端与所述第一翻转板的一端连接，所述第一翻转板的另一端通过转轴、轴套、轴承和翻转连接件与所述主体框架支撑单元可旋转枢接。

3.根据权利要求2所述的正交翻转机构，其特征在于，所述第一伸缩装置通过第一安装板连接在所述主体框架支撑的单元的下端右前侧。

4.根据权利要求2所述的正交翻转机构，其特征在于，所述主体框架支撑单元的整体框架上固定有翻转连接件，所述翻转连接件通过转轴、轴套和轴承与所述第一翻转板形成可旋转枢接。

5.根据权利要求4所述的正交翻转机构，其特征在于，所述转轴的端部通过轴套嵌入轴端挡块内，并通过螺钉连接。

6.根据权利要求2所述的正交翻转机构，其特征在于，所述正交运动单元包括第二伸缩装置、第三伸缩装置、第二翻转板、第一支撑板、第二支撑板、第三支撑板；所述第二翻转板的左侧面连接在所述翻转单元的第一翻转板上；所述第二伸缩装置的上端面固定在所述第二翻转板下表面上，下端面固定在所述第一支撑板上表面上；所述第二支撑板与所述第一支撑板呈L型正交连接，第三支撑板与第二支撑板呈L型正交连接；所述第三伸缩装置的下端面固定在所述第三支撑板的上表面上。

7.根据权利要求6所述的正交翻转机构，其特征在于，所述第三支撑板与所述抓取单元之间设有第一加强筋，所述第二支撑板与第三支撑板之间设有第二加强筋，所述第一支撑板与所述第二支撑板之间设有第三加强筋。

8.根据权利要求6所述的正交翻转机构，其特征在于，所述抓取单元包括抓取夹紧装置和抓取夹紧装置连接板，所述抓取夹紧装置包括抓取手指、手指连接块和平行气爪；所述抓取手指固定在所述手指连接块上，通过所述平行气爪驱动进行动作；所述平行气爪通过抓取装置连接板与所述第三伸缩装置连接。

9.根据权利要求8所述的正交翻转机构，其特征在于，所述平行气爪的数量为两个，两个平行气爪通过一个电磁阀同步控制。

10.根据权利要求8所述的正交翻转机构，其特征在于，所述抓取手指的材料为聚氨酯。

11.根据权利要求6所述的正交翻转机构，其特征在于，所述第一伸缩装置、第二伸缩装置、第三伸缩装置为液压油缸或气缸。

12.根据权利要求6所述的正交翻转机构，其特征在于，所述第二伸缩装置、所述第三伸缩装置均为滑台式气缸。