光伏组件自动化生产线上机械手的设计探讨

进入21世纪以来，随着社会经济的稳步发展，我国科学技术水平及相关生产力水平也得到了快速的提升。基于光伏自动化生产工作层面分析，优化光伏组件自动化生产线上的机械手设计非常重要，确保设计出来的安全可靠的机械手能够为光伏自动化生产工作的有序开展奠定有效基础[1]。鉴于此，本课题围绕“光伏组件自动化生产线上机械手的设计”进行分析研究具备一定的价值意义。

1 机械手系统概述

光伏组件自动化生产线上机械手的设计，属于机械设计的范畴。要想了解机械手的设计，首先便需了解机械手系统。从机械手的系统角度分析，配置了智能固化室，并进一步分成两大构成部分：其一，为仓储配置管理部分；其二，为计算机控制部分。具体的系统内容如下：

仓储配置管理部分。此部分在机械手的使用下，抓取光伏电池片组件，然后于物料架上堆放；将循环工艺做好后，另外一套机械手进行相应的工作，主要抓取物料架组间，进一步传输到传输线中。值得注意的是，基于光伏组件自动化生产线上，每一套电池片组件物料架存在框架结构30层，其中的伺服电机起到控制的作用，使机械手的纵向动作及横向动作顺利完成。

计算机控制部分。在空间坐标系统的应用下，计算机控制系统能够将组件传输路径及目标位置转化成能够被机械手辨识的脉冲方波指令，该指令进一步在Profinet网络通讯的处理后，可被伺服机电驱动器所接纳。此外，对于伺服电机编码器来说，通过把具体的部位信号向计算机控制系统进行有效反馈，从而使半闭环控制功能得到有效实现。

2 光伏自动化生产线机械手设计要点分析

在光伏组件自动化生产线上机械手的设计过程中，除了需要了解机械手的系统之外，进一步需明确机械手设计的基本思路，明确机械设计部分和电控设计部分，并掌握机械手设计的相关技术性能指标等，比如：原点坐标轴、起始点坐标轴、伺服分辨率以及电机需要的脉冲数等技术性能指标[2]。此外，最重要的是掌握光伏自动化生产线机械手设计的相关要点，具体设计要点如下：

2.1 机械臂设计要点

在机械手的机械臂设计过程中，需确保机械臂能够承受相应设计标准的可承受重力，同时确保设计出的机械臂在比例上保持均衡。根据近年来的机械臂设计经验，在选材料上，根据负载可选择铝型材料。其中，对于3段臂中的每一段臂的外形尺寸，均需根据相对应的比例进行精准调节。考虑到机械手可操作性的实现，同时使其设计美观效果提升，在各段臂连接上可采取轴连接的模式，臂和轴采取键套连接模式。并且，机械臂属于机械手中非常重要的构件之一，需保证力矩设计的优化，进而使机械臂的运动能够顺利进行。因此，可使用谐波齿轮减速器，于三段臂之间进行设置，进一步基于机械臂上进行柔性零件的安装，为谐波齿轮减速器功能的实现提供有效保障[3]。此外，由于不同段臂在运动过程中所需要的力矩存在差异，因此可以通过齿数不相等的同步带和同步轮相互配合的方式，实现机械臂力矩之间的有效传递；而对于不同段臂的齿数来说，则需结合光伏组间自动化生产线的具体情况及要求，同时结合系统设备的型号，进行合理、科学地调整设置，以此确保机械臂设计的整体得到有效优化。

2.2 气爪动作设计要点

在机械手设计过程中，气爪动作设计是非常重要的一个环节，主要是因为气爪工作需确保安全、可靠，这样才能够进一步提升机械手作业的效率，并使光伏组件自动化生产过程中的抓取效率提升。因此，需掌握气爪动作设计的要点，即：基于管路当中，将减压阀及压力继电器安装好，同时将空气过滤器安装好，以此使气爪动作的可靠性得到有效提升。值得注意的是，在气爪动作设计过程中，可使用气源三联件（包括油雾器、空气过滤器以及减压阀），该器件的体积小，安装简单，采用了铝合金作为原材料，能够使机械手的工作稳定性及安全性提升。例如：在机械手气爪设计过程中，采用气源三联件，在空气压缩机暂停作业的条件下，能够实现自动排水，并且减压阀能够具备非常灵敏的压力调节作业，使作业效率提升。

2.3 转盘设计要点

对于机械手的转盘，在设计过程中可使用铝型材料，主要是因为铝型材料的重量轻，强度高，能够为机械手的转盘的优化设计提供保障。同时，因机械手转盘上方三段臂重量偏大，考虑到生产效率的提升，可使用1个大型的谐波齿轮减速器，设置在机械手转盘下方，使驱动马达功率降低，并使马达的输出力矩提升，进一步使机械手转盘在运动过程中的稳定性及可靠性增强。总之，需优化转盘设计，掌握转盘设计的要点，以此为机械手的整体优化设计奠定有效基础。

3 结语

综上所述，光伏组件自动化生产线上的机械手设计是非常重要的一项工作，需了解机械手系统的特点、原理，掌握机械手的相关技术性能指标，明确机械手设计的基本思路，比如机械部分设计思路、电控部分设计思路等。进一步把握机械手设计过程的机械臂设计要点、气爪动作设计要点以及转盘设计要点等。相信在做好以上设计方面的工作，机械手设计将能够得到有效优化，进一步为光伏自动化生产线生产工作效率及质量的提升奠定有效基础。