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[摘 要]本文介绍了光伏玻璃包装线中自动下片机的设计。重点介绍了自动下片机的技术要求和总体设计中的关键机构，详细介绍了各部分的作用、功能及整个下片机系统工作原理。
[关键词]光伏玻璃 包装 下片机 设计
中图分类号：C94 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）01-0006-01
一、引言
光伏玻璃的生产过程中，包装作为最后一道工序，也是最重要的一道工序。由于产品为镀膜钢化玻璃，所以对产品的外观质量要求很严格，人工下片的手套印也时常受到客户的抱怨。而且包装需要下片、反面、铺纸、垛齐、计数、打包等工序，包装工作不仅劳动强度大，而且还要求员工具有很强的责任心。作为流水线作业，包装员工不能有片刻分神，否则就会造成掉片甚至工伤事故。而且劳动力成本的增加与公司成本控制出现矛盾的趋势越来越明显。
所以自动下片机的开发就受到生产用户的高度关注，但目前行业中还没有成功的自动设备来解决上述问题。在此环境下，我公司自主研发出光伏玻璃自动下片机并投入应用，受到用户的高度评价，取得了很好的经济效益。
二、总体设计
1、自动下片机的技术要求
结合用户现有生产资源的调研，自动下片机的设计必须满足以下技术要求：
⑴实现自动或半自动铺纸；
⑵实现传输线侧面或正面下片；
⑶为满足流水线作业，堆垛平台能自动切换工位；
⑷玻璃下片必须反面堆垛；
⑸有自动计数、换托功能；
⑹产品堆垛整齐，产品错位≤0.5mm；
⑺能满足产品的不同规格换型（外形尺寸、厚度等规格换型）。
2、關键机构的设计
⑴ 下片前机构
下片前机构由加速传送带、铺压纸、产品定位等组成，为产品下片堆垛做准备。
⑵ 下片机本体
下片机本体包括X/Y/Z三个运动方向，分别是运动平台X轴水平运动，机械臂Y轴垂直运动和Z轴顺逆时针旋转等动作，上述运动全部由伺服控制。其中运动平台水平行程1200mm，机械臂垂直行程440mm，机械臂顺逆时针旋转180°，最低放片高度及堆垛片数可调整。下面就三部分具体结构说明如下：
①运动平台X轴运动
运动平台X向运动是由伺服电机、减速机、齿轮和齿条来实现驱动，由两根直线导轨和滑块来实现机构的刚度要求，使运动平稳精准。保证了运动平台的运动精度，齿轮、齿条材质为40Cr，齿部表面淬火，保证了超长使用寿命。
②机械臂Y轴运动
机械臂Y轴运动精度要求比较高，机构由伺服电机经联轴器、直角转向箱、再由联轴器驱动滚轴丝杠完成Y轴上升下降动作，滚轴丝支撑方式为一端固定、一端浮动。上升下降动作的精度由直线导轨和直线滑块保证。
③机械臂Z向旋转
机械臂顺逆时针旋转机构由伺服电机驱动1：100的减速机，减速机带有自锁功能，防止产品在翻转过程中丢步。减速机两端出力轴与机械臂通过锁紧套连接，保证了机械臂既便于角度调整，又有大的锁紧扭矩，不发生错位。机械臂上安装6个SMC真空无痕吸盘，保证产品表面清洁无痕。
⑶堆垛平台
堆垛平台的作用是保证产品在一个节拍内（8s左右）快速换托，实现无缝对接，考虑到产品的规格以及产品包装的空间等，堆垛平台占用的场地较大，堆垛平台是由减速机电机驱动链轮链条运动，由检测开关检测，定位机构锁紧定位等部分组成。堆垛平台为3个待工位，便于堆垛完成后换托、包装、下托。
⑷ 真空系统
自动下片机真空系统主要考虑安全需要，较为复杂。如图1：
基本原理是压缩空气经空气过滤器进入双线圈2位5通电磁阀，此部分压缩气体产生真空，选择双线圈电磁阀主要考虑安全作用，因为双线圈电磁阀可以失电保持，压缩空气经电磁阀控制后进入文丘里产生真空，真空经单线圈电磁阀与吸盘相连，单向阀的作用是即使真空集气罐前部分没有真空了，吸盘部分仍有真空。单线圈电磁阀作用是真空反吹，产生真空时电磁阀处于失电状态，去除真空时电磁阀得电。两个电磁阀在程序的控制下，生成或去除真空，从而完成产品的取出和堆垛。
⑸ 工艺调整
自动下片机的工艺调整是指产品规格（尺寸）发生变化时，产品在传送带上下片前的定位装置调整和产品托架在堆垛平台上的定位装置调整，具体为：
产品在传送带上的定位调整包括前后和左右两个方向的变化，其中前后位置由传送带上的定位胶块调控，左右位置由两侧调整气缸动作实现，前后和左右方向的调整应使玻璃轻贴定位机构为准。换型时，根据换型玻璃的尺寸，调整定位机构到相应的位置即可。同时根据换型产品的配套托架，调整堆垛平台靠板尺寸，便于产品托架的快速放置、定位。
三、工作原理
1、自动下片机的工作原理
自动下片机采用PLC控制器，实现玻璃规格、堆垛片数的输入，生产节拍的调整，以及下片机各部分顺序动作的控制。自动下片机的动作时序，以一个节拍的工作步熟为例：
（1） 玻璃上表面（镀膜面）铺纸、压辊压平纸张 ；
（2） 下片前定位机构定位（如图2）；
（3） 机械臂取片（吸盘与玻璃接触、抽真空）；
（4） 运动平台后退，同时机械臂上升、旋转180°；
（5） 运动平台停止，机械臂下降，检测到堆垛玻璃位置信号时，真空释放，完成堆片；
（6） 机械臂上升，回转180°，下降到固定高度；
（7） 运动平台前进，进入取片状态；
（8） 堆垛完成后，在节拍内堆垛平台实现自动换托；
四、结束语
自动下片机的研制成功，解决了光伏玻璃自动包装的技术难题，使得光伏玻璃生产自动化水平得到进一步提高。同时提高了生产效率和产品质量，降低了人力成本。而且该套设备在其他玻璃制造行业中也具有很高的推广应用价值。
作者简介
刘鹏程（1980.03—），男，汉族，河南安阳人，本科，工程师，主要从事机械设计与制造。
[关键词]光伏玻璃 包装 下片机 设计
中图分类号：C94 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）01-0006-01
一、引言
光伏玻璃的生产过程中，包装作为最后一道工序，也是最重要的一道工序。由于产品为镀膜钢化玻璃，所以对产品的外观质量要求很严格，人工下片的手套印也时常受到客户的抱怨。而且包装需要下片、反面、铺纸、垛齐、计数、打包等工序，包装工作不仅劳动强度大，而且还要求员工具有很强的责任心。作为流水线作业，包装员工不能有片刻分神，否则就会造成掉片甚至工伤事故。而且劳动力成本的增加与公司成本控制出现矛盾的趋势越来越明显。
所以自动下片机的开发就受到生产用户的高度关注，但目前行业中还没有成功的自动设备来解决上述问题。在此环境下，我公司自主研发出光伏玻璃自动下片机并投入应用，受到用户的高度评价，取得了很好的经济效益。
二、总体设计
1、自动下片机的技术要求
结合用户现有生产资源的调研，自动下片机的设计必须满足以下技术要求：
⑴实现自动或半自动铺纸；
⑵实现传输线侧面或正面下片；
⑶为满足流水线作业，堆垛平台能自动切换工位；
⑷玻璃下片必须反面堆垛；
⑸有自动计数、换托功能；
⑹产品堆垛整齐，产品错位≤0.5mm；
⑺能满足产品的不同规格换型（外形尺寸、厚度等规格换型）。
2、關键机构的设计
⑴ 下片前机构
下片前机构由加速传送带、铺压纸、产品定位等组成，为产品下片堆垛做准备。
⑵ 下片机本体
下片机本体包括X/Y/Z三个运动方向，分别是运动平台X轴水平运动，机械臂Y轴垂直运动和Z轴顺逆时针旋转等动作，上述运动全部由伺服控制。其中运动平台水平行程1200mm，机械臂垂直行程440mm，机械臂顺逆时针旋转180°，最低放片高度及堆垛片数可调整。下面就三部分具体结构说明如下：
①运动平台X轴运动
运动平台X向运动是由伺服电机、减速机、齿轮和齿条来实现驱动，由两根直线导轨和滑块来实现机构的刚度要求，使运动平稳精准。保证了运动平台的运动精度，齿轮、齿条材质为40Cr，齿部表面淬火，保证了超长使用寿命。
②机械臂Y轴运动
机械臂Y轴运动精度要求比较高，机构由伺服电机经联轴器、直角转向箱、再由联轴器驱动滚轴丝杠完成Y轴上升下降动作，滚轴丝支撑方式为一端固定、一端浮动。上升下降动作的精度由直线导轨和直线滑块保证。
③机械臂Z向旋转
机械臂顺逆时针旋转机构由伺服电机驱动1：100的减速机，减速机带有自锁功能，防止产品在翻转过程中丢步。减速机两端出力轴与机械臂通过锁紧套连接，保证了机械臂既便于角度调整，又有大的锁紧扭矩，不发生错位。机械臂上安装6个SMC真空无痕吸盘，保证产品表面清洁无痕。
⑶堆垛平台
堆垛平台的作用是保证产品在一个节拍内（8s左右）快速换托，实现无缝对接，考虑到产品的规格以及产品包装的空间等，堆垛平台占用的场地较大，堆垛平台是由减速机电机驱动链轮链条运动，由检测开关检测，定位机构锁紧定位等部分组成。堆垛平台为3个待工位，便于堆垛完成后换托、包装、下托。
⑷ 真空系统
自动下片机真空系统主要考虑安全需要，较为复杂。如图1：
基本原理是压缩空气经空气过滤器进入双线圈2位5通电磁阀，此部分压缩气体产生真空，选择双线圈电磁阀主要考虑安全作用，因为双线圈电磁阀可以失电保持，压缩空气经电磁阀控制后进入文丘里产生真空，真空经单线圈电磁阀与吸盘相连，单向阀的作用是即使真空集气罐前部分没有真空了，吸盘部分仍有真空。单线圈电磁阀作用是真空反吹，产生真空时电磁阀处于失电状态，去除真空时电磁阀得电。两个电磁阀在程序的控制下，生成或去除真空，从而完成产品的取出和堆垛。
⑸ 工艺调整
自动下片机的工艺调整是指产品规格（尺寸）发生变化时，产品在传送带上下片前的定位装置调整和产品托架在堆垛平台上的定位装置调整，具体为：
产品在传送带上的定位调整包括前后和左右两个方向的变化，其中前后位置由传送带上的定位胶块调控，左右位置由两侧调整气缸动作实现，前后和左右方向的调整应使玻璃轻贴定位机构为准。换型时，根据换型玻璃的尺寸，调整定位机构到相应的位置即可。同时根据换型产品的配套托架，调整堆垛平台靠板尺寸，便于产品托架的快速放置、定位。
三、工作原理
1、自动下片机的工作原理
自动下片机采用PLC控制器，实现玻璃规格、堆垛片数的输入，生产节拍的调整，以及下片机各部分顺序动作的控制。自动下片机的动作时序，以一个节拍的工作步熟为例：
（1） 玻璃上表面（镀膜面）铺纸、压辊压平纸张 ；
（2） 下片前定位机构定位（如图2）；
（3） 机械臂取片（吸盘与玻璃接触、抽真空）；
（4） 运动平台后退，同时机械臂上升、旋转180°；
（5） 运动平台停止，机械臂下降，检测到堆垛玻璃位置信号时，真空释放，完成堆片；
（6） 机械臂上升，回转180°，下降到固定高度；
（7） 运动平台前进，进入取片状态；
（8） 堆垛完成后，在节拍内堆垛平台实现自动换托；
四、结束语
自动下片机的研制成功，解决了光伏玻璃自动包装的技术难题，使得光伏玻璃生产自动化水平得到进一步提高。同时提高了生产效率和产品质量，降低了人力成本。而且该套设备在其他玻璃制造行业中也具有很高的推广应用价值。
作者简介
刘鹏程（1980.03—），男，汉族，河南安阳人，本科，工程师，主要从事机械设计与制造。