一种铜线压膜机、电机转速控制装置和方法与流程

本发明涉及光伏太阳能膜片生产设备技术领域，尤其涉及一种铜线压膜机、电机转速控制装置和方法。

背景技术：

在薄膜光电技术领域中，光电的薄膜制造尤为重要，而其中最为关键的部分是铜线以高度一致间距整齐的分布在薄膜当中。

当前对铜线和薄膜的粘合方式为，将铜线加热后压入膜材中，而目前该工艺采用人工半自动绕线堆叠实现，且铜线的堆叠和压膜两个步骤需要两台设备分别进行操作。

通过上述分析可知，现有技术的人工成本高，自动化程度低，产品一致性差，成品良率低，产能低。

技术实现要素：

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种铜线压膜机、电机转速控制装置和方法，在铜线堆叠后压膜时，电机转速控制装置和方法为薄膜提供稳定的张力，铜线压膜机可实现铜线堆叠和压膜的自动化生产。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种铜线压膜机的电机转速控制装置，包括：控制器、角度传感器、摆杆和张紧辊；

所述摆杆可绕其一端的转轴摆动，另一端设置有所述张紧辊；

所述角度传感器设置在转轴上，用于测量所述摆杆摆动的角度并输出到所述控制器；

所述张紧辊可在竖直方向上运动，且与两个固定的辅助辊呈倒三角形分布，所述摆杆随所述张紧辊的上下运动而摆动；

所述控制器分别与角度传感器和电机通信连接，用于根据所述角度传感器输出的角度调节所述电机的转速。

第二方面，本发明提供一种铜线压膜机，包括：铜线堆叠机构、宽膜供料机构、窄膜供料机构、压合机构、收料机构和电机转速控制装置；

所述铜线堆叠机构被配置为对铜线进行排列编织；

所述宽膜供料机构被配置为向铜线堆叠机构传送宽膜，所述宽膜在所述铜线堆叠机构内与完成编织的铜线从第一方向压合以形成半成品；

所述窄膜供料机构被配置为向所述压合机构传送窄膜；

所述压合机构被配置为传送所述半成品，且将所述窄膜从第二方向与所述半成品中的铜线压合以形成成品；

所述收料机构被配置为收卷所述成品；

所述电机转速控制装置设置于宽膜供料机构、窄膜供料机构、压合机构和收料机构的一个或多个中。

进一步的，所述铜线堆叠机构包括夹具堆叠组件和夹具驱动组件，所述夹具驱动组件由转盘电机驱动，夹具堆叠组件包括两个前电机和一个后电机；

所述转盘电机连接有测量转速的编码器，所述前电机和所述后电机根据所述编码器的测量结果与所述转盘电机保持线速度一致。

第三方面，本发明提供一种铜线压膜机的电机转速控制方法，包括：

获取角度传感器测得的摆杆的角度；

将所述角度与期望角度比较，根据比较结果对电机进行转速调节。

其中，将所述角度与期望角度比较，根据比较结果对电机进行转速调节，包括：

对于送料电机，当所述角度大于期望角度，则降低电机的转速；当所述角度小于期望角度，则提高电机的转速；

对于拉料电机，当所述角度大于期望角度，则提高电机的转速；当所述角度小于期望角度，则降低电机的转速；

其中，通过调节电机的频率提高或降低电机的转速。

进一步的，将所述角度与期望角度比较，根据比较结果对电机进行转速调节之前，还包括：

设置摆杆上下摆动的上限位置和下限位置；

摆杆向上摆动到上限位置时，角度传感器获取第一角度；

摆杆向下摆动到下限位置时，角度传感器获取第二角度；

设置角度传感器的零点，使所述第二角度大于所述第一角度；

所述期望角度∈(第一角度，第二角度)。

进一步的，将所述角度与期望角度比较，根据比较结果对电机进行转速调节之前，还包括：

摆杆从当前位置恢复到期望角度对应的位置时，获取角度传感器的角度变化量和电机的频率变化量；

计算所述角度变化量与所述频率变化量之间的函数关系。

相应的，将所述角度与期望角度比较，根据比较结果对电机进行转速调节，包括：

计算所述角度与期望角度的差值作为所述角度变化量；

根据所述函数关系和所述角度变化量，计算电机的所述频率变化量；

根据所述频率变化量提高或降低电机的转速。

此外，所述电机转速控制方法还包括：

通过编码器获取转盘电机的转速；

分别调节前电机和后电机的转速，使前电机和后电机的线速度与转盘电机的线速度一致。

其中，分别调节前电机和后电机的转速，使前电机和后电机的线速度与转盘电机的线速度一致，包括：

计算前主动齿轮与主驱动部的半径比例关系，根据转盘电机的转速调节所述前电机的转速；

计算后主动齿轮与主驱动部的半径比例关系，根据转盘电机的转速调节所述后电机的转速。

本发明的有益效果为：

本发明通过设置角度传感器测得摆杆的角度，控制器将该角度与期望角度比较，根据比较结果对电机进行转速调节，配合设置的张紧辊，对宽膜、窄膜、半成品和成品进行张紧，并保持稳定的张力，可提高铜线压膜的效率和品质，实现太阳能膜片的自动化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的铜线压膜机在一视角下的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的铜线压膜机在另一视角下的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的成品的俯视图；

图4是图3中aa处的剖视图；

图5是本发明实施例一提供的宽膜供料机构的结构示意图；

图6是本发明实施例一提供的窄膜供料机构的结构示意图；

图7是本发明实施例一提供的铜线堆叠机构的结构示意图；

图8是本发明实施例一提供的夹具堆叠组件在一视角下的结构示意图；

图9是本发明实施例一提供的夹具堆叠组件在另一视角下的结构示意图；

图10是本发明实施例一提供的压合机构的结构示意图；

图11是本发明实施例一提供的收料机构的结构示意图；

图12是本发明实施例二提供的电机转速控制方法的流程图；

图13是本发明实施例二提供的电机转速控制装置的摆杆位置示意图。

图中：

1-宽膜供料机构，11-第一盘料辊，12-第一摆杆；13-第一张紧辊，14-第一驱动件，15-第一角度传感器；

2-窄膜供料机构，21-第二盘料辊，22-第二摆杆，23-第二张紧辊，24-第二驱动件，25-第二角度传感器；

3-铜线堆叠机构，32-夹具堆叠组件，321-前电机，322-前主动齿轮，323-后主动齿轮，324-后电机，33-夹具驱动组件，331-主驱动部，332-副驱动部，35-宽膜入料端，36-宽膜出料端；

4-压合机构，41-挤压辊，42-第三摆杆，43-第三张紧辊，44-第三驱动件，45-第三角度传感器；

6-收料机构，61-收料辊，62-第四摆杆，63-第四张紧辊，64-第四驱动件，65-第四角度传感器；

7-机架；

100-宽膜，200-窄膜。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1-图2所示，本实施例提供一种铜线压膜机，该铜线压膜机包括宽膜供料机构1、窄膜供料机构2、铜线堆叠机构3、压合机构4和收料机构6。其中，宽膜供料机构1被配置为向铜线堆叠机构3传送宽膜100，铜线堆叠机构3被配置为对铜线进行排列编织，宽膜100在铜线堆叠机构3内与完成编织的铜线从第一方向压合以形成半成品；窄膜供料机构2被配置为向压合机构4传送窄膜200，压合机构4被配置为传送半成品，以及将窄膜200从第二方向与半成品中的铜线压合以形成成品；收料机构6被配置为收卷成品。通过设置铜线堆叠机构3，实现了对铜线的自动堆叠，通过设置压合机构4，实现了对宽膜100、窄膜200以及铜线的自动压合，且铜线的堆叠和压膜两个步骤可以在一台设备上依次完成，提高了生产效率，降低了人工成本，同时可以避免人工操作时产品容易出现一致性差的现象，提高产品质量。其中第一方向和第二方向仅代表从铜线的两侧连接宽膜100和窄膜200，并无特殊意义。

如图3所示，成品包括铜线、设置在铜线一侧的宽膜100和设置在铜线另一侧的窄膜200，图3中标记剖面线的部分代表窄膜200盖设在铜线的一侧的表面，宽膜100设置在铜线的另一侧的表面。图4中夹设在宽膜100和窄膜200之间的为铜线。

综合图3和图4可知，宽膜100和窄膜200交错设置，且并未完全覆盖铜线的两侧的表面，这种设置能够使得成品的两侧均可以导电、导热；铜线的排布方式由铜线堆叠机构3自动堆叠形成。因此，成品的加工过程可以表述为：先将铜线进行堆叠，再将宽膜100与铜线的一侧面连接形成半成品，再将窄膜200与铜线的另一侧面连接形成成品。

进一步地，如图5所示，宽膜供料机构1包括第一盘料辊11和第一驱动件14，第一驱动件14与第一盘料辊11传动连接，用于驱动第一盘料辊11的转动，从而实现对宽膜100的送料。

优选地，宽膜供料机构1还包括电机转速控制装置，具体包括控制器、第一摆杆12、第一张紧辊13和第一角度传感器15。第一摆杆12可绕其一端的转轴摆动，另一端设置有第一张紧辊13；第一角度传感器15设置在转轴上，用于测量第一摆杆摆动12摆动的角度并输出到控制器；第一张紧辊13与两个固定的辅助辊呈倒三角形分布，且可在竖直方向上运动，利用自身重力张紧宽膜100，避免宽膜100在传送的过程中由于料卷直径的变化出现松弛或者扭曲的现象，保证宽膜100能够平稳送料，第一摆杆12随第一张紧辊13的上下运动而摆动；角度传感器和第一驱动件14分别与控制器通信连接，控制器根据第一角度传感器15输出的角度调节第一驱动件14的转速，且为宽膜100提供稳定的张力。

优选地，为了提高空间利用率，可将电机转速控制装置、第一盘料辊11和第一张紧辊13设置在机架7的一侧，参考图1；将第一驱动件14设置在机架7的另一侧，参考图2，第一驱动件14的输出轴穿过机架7与第一盘料辊11传动连接。

进一步地，如图6所示，窄膜供料机构2包括第二盘料辊21和第二驱动件24，第二驱动件24与第二盘料辊21传动连接，用于驱动第二盘料辊21的转动，从而实现对窄膜200的送料。优选地，窄膜供料机构2还包括电机转速控制装置，用于调节第二驱动件24的转速，包括控制器、第二摆杆22、第二张紧辊23和第二角度传感器25。

进一步地，如图10所示，压合机构4包括挤压辊41和第三驱动件44，第三驱动件44与挤压辊41传动连接，用于驱动挤压辊41转动，从而压合半成品和窄膜200以形成成品。优选地，压合机构4还包括电机转速控制装置，具体包括控制器、第三摆杆42、第三张紧辊43和第三角度传感器45。

进一步地，如图11所示，收料机构6包括收料辊61和第四驱动件64，第四驱动件64与收料辊61传动连接，用于驱动收料辊61旋转，以将成品收卷在收料辊61内。优选的，收料机构6包括电机转速控制装置，具体包括控制器、第四摆杆62、第四张紧辊63和第四角度传感器65。

上述窄膜供料机构2、铜线堆叠机构3、压合机构4和收料机构6的电机转速控制装置与宽膜供料机构1的电机转速控制装置原理及结构相同或相似，不再赘述。

第三驱动件44、第二驱动件24、第一驱动件14和第四驱动件64均与控制器电连接，可以共用同一个控制器，也可以分别设置控制器。第三驱动件44、第四驱动件64、第一驱动件14和第二驱动件24均为调速电机，调速电机具有较好的使用性能，可通过控制器改变电压、电流、频率等参数的方式改变电机的转速，以保证宽膜100、窄膜200以及铜线在传递时的平稳性和可靠性。

进一步地，如图7-图9所示，铜线堆叠机构3包括夹具堆叠组件32和夹具驱动组件33，夹具驱动组件33包括主驱动部331和副驱动部332，主驱动部331于支架板背面与转盘电机31的输出端连接。夹具堆叠组件32设置在主驱动部331和副驱动部332之间。铜线堆叠机构3上设置有宽膜入料端35和宽膜出料端36，宽膜100从宽膜供料机构1经由宽膜入料端35进入铜线堆叠机构3，在铜线堆叠机构3内与完成堆叠的铜线压合以形成半成品，半成品由宽膜出料端36传送至压合机构4。

进一步地，夹具堆叠组件32的堆叠入口处两侧各设置有一个前主动齿轮322，分别由两个前电机321驱动，堆叠出口处的两侧各设置有一个后主动齿轮323，由一个后电机324共同驱动。转盘电机31连接有测量转速的编码器，前电机321和后电机324根据编码器的测量结果与转盘电机31保持线速度一致，保证夹具堆叠组件32和夹具驱动组件33之间夹具传送速度一致，避免夹具和链条损坏。

实施例二

本实施例还提供一种铜线压膜机的电机转速控制方法，用于对上述宽膜供料机构1、窄膜供料机构2、铜线堆叠机构3、压合机构4和收料机构6的驱动件进行转速控制，为宽膜和窄膜提供稳定的张力；还用于控制前电机321和后电机324与转盘电机31保持转速一致，保证铜线堆叠机构3的正常工作，夹具和链条不会因为速度不匹配而损坏。

如图12所示，该电机转速控制方法包括如下步骤：

s11，获取角度传感器测得的摆杆的角度。

预设步骤：设置摆杆上下摆动的上限位置和下限位置；摆杆向上摆动到上限位置时，角度传感器获取第一角度；摆杆向下摆动到下限位置时，角度传感器获取第二角度；设置角度传感器的零点，使所述第二角度大于所述第一角度；设置所述期望角度∈(第一角度,第二角度)，一般取中间值。

如图13所示，以宽膜供料机构为例，b1为摆杆的下限位置，b2为摆杆的上限位置，b3为期望角度对应的位置。

例如，将角度传感器的信号区间(第一角度,第二角度)对应到数值范围(0,100)，期望角度对应的数值定义为50，以此为参考，获取角度传感器实时测得的角度并转换成相应的数值，进行后续的操作。

建模步骤：摆杆从任意当前位置恢复到期望角度对应的位置时，获取角度传感器的角度变化量和电机的频率变化量；多次采样后，计算所述角度变化量与所述频率变化量之间的函数关系，或通过调试获得角度变化量与频率变化量之间的比例参数和积分参数。

s12，将所述角度与期望角度比较，根据比较结果对电机进行转速调节。

具体为，对于送料电机，当所述角度大于期望角度，则降低电机的转速；当所述角度小于期望角度，则提高电机的转速；对于拉料电机，当所述角度大于期望角度，则提高电机的转速；当所述角度小于期望角度，则降低电机的转速；其中，通过调节电机的频率提高或降低电机的转速。送料电机即将物料送出的驱动机构，包括宽膜供料机构和窄膜供料机构的驱动件；拉料电机即给物料施以拉力的驱动机构，包括压合机构和收料机构的驱动件。

相应的，获取角度传感器实时测得的角度之后，计算所述角度与期望角度的差值作为所述角度变化量；根据所述函数关系和所述角度变化量，计算电机的所述频率变化量；根据所述频率变化量，按照上述规则提高或降低电机的转速。

此外，所述电机转速控制方法还包括：

通过编码器获取转盘电机的转速；分别调节前电机和后电机的转速，使前电机和后电机的线速度与转盘电机的线速度一致。

具体包括：

计算前主动齿轮与主驱动部的半径比例关系，根据转盘电机的转速按该比例关系调节所述前电机的转速；计算后主动齿轮与主驱动部的半径比例关系，根据转盘电机的转速按该比例关系调节所述后电机的转速，保持前电机和后电机的线速度与转盘电机的线速度一致。

本实施例的电机转速控制方法通过测量摆杆的摆动角度判断张紧辊的位置，进而判断对宽膜、窄膜、半成品或成品的张力是否合理，比较张紧辊当前位置与张力合理时的位置之间的摆杆角度变化量，并根据推算出的角度变化和频率变化的比例关系，对电机频率进行调节，以保证张力的稳定和合理。同时，铜线堆叠机构中几个电机通过编码器测速来保证线速度一致，以保护铜线堆叠夹具与其驱动链条的速度一致不受损坏。据此方法生产出来的太阳能膜片的品质和产品一致性较高，设备集合了铜线堆叠和压膜两种功能，自动化程度高，人工成本低。

本文中的“第一”、“第二”、“第三”仅仅是为了在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。