具有套筒装卸功能的机械手及自动上套筒系统的制作方法

本申请涉及带钢生产线技术领域，具体而言，涉及一种具有套筒装卸功能的机械手及自动上套筒系统。

背景技术：

目前，冷轧生产精整线特别是镀锌线、彩涂线，当带钢产品厚度规格偏薄时，为防止带钢存放或运输过程中受损，同时，为防止钢卷内圈表面在吊运过程中受损，通常会在卷取机卷取带钢时，增加纸套筒，起加固和防护作用。传统技术中，由操作人员手动将纸套筒套入卷取机卷筒上，即人工手动方式；采用人工手动方式上套筒，涉及投入人数至少2人，作业人员劳动强度大，同时在作业过程中，靠近卷取机、辅助支撑、助卷器、卷取机压辊等设备，存在机械伤害的安全隐患。

技术实现要素：

本申请的目的在于针对上述问题，提供一种具有套筒装卸功能的机械手及自动上套筒系统，能够实现套筒的自动装卸，节省人力，安全性高，使上述问题得到改善。

根据本申请第一方面实施例的具有套筒装卸功能的机械手，包括底座、摆臂移动架、摆臂、上夹臂及下夹臂；摆臂移动架安装在底座上且能够相对于底座沿第一预设方向移动，摆臂的一端与摆臂移动架连接且能够相对于摆臂移动架绕第一轴线转动，上夹臂的一端与摆臂连接且能够相对于摆臂绕第二轴线转动，下夹臂的一端与摆臂连接且能够相对于摆臂绕第三轴线转动，上夹臂和下夹臂用于配合夹持套筒，第一轴线、第二轴线、第三轴线以及第一预设方向相互平行。

根据本申请实施例的具有套筒装卸功能的机械手，通过摆臂移动架将摆臂移动至指定位置，通过摆臂相对于摆臂移动架转动使得摆臂移动至工作位，通过上夹臂和下夹臂相对于摆臂转动能够实现对套筒的夹持与松开；该具有套筒装卸功能的机械手，能够实现不同工位的套筒的装卸，操作灵活，节省了人力，避免生产过程中的安全隐患，提高了生产安全性。

另外，根据本申请实施例的具有套筒装卸功能的机械手还具有如下附加的技术特征：

根据本申请的一些实施例，具有套筒装卸功能的机械手还包括连杆组件和连杆驱动机构，连杆组件分别与上夹臂、下夹臂铰接，连杆驱动机构沿摆臂的长度方向设置，连杆驱动机构安装于摆臂，连杆驱动机构与连杆组件连接且能够带动连杆组件相对于摆臂移动，以使上夹臂和下夹臂分别相对于摆臂转动。

在上述实施方式中，通过连杆驱动机构实现连杆组件相对于摆臂移动，以使上夹臂和下夹臂相对于摆臂转动，实现上夹臂和下夹臂对套筒的夹持或松开。

在本申请的一些具体实施例中，连杆组件包括第一连杆、第二连杆及第三连杆，第一连杆与连杆驱动机构相连，第一连杆包括相对设置的第一端和第二端，第二连杆的一端与第一端铰接，第二连杆的另一端与上夹臂铰接，第三连杆的一端与第二端铰接，第三连杆的另一端与下夹臂铰接，第二连杆与第三连杆相对于第一连杆对称设置。

在上述实施方式中，上夹臂与第二连杆铰接、下夹臂与第三连杆铰接，提高了上夹臂和下夹臂分别与摆臂连接的灵活性，第一连杆分别与第二连杆和第三连杆铰接，使得上夹臂和下夹臂能够同步转动，实现对套筒的夹持或松开，上夹臂和下夹臂调节灵活。

可选地，摆臂为中空结构，连杆驱动机构为伸缩缸，伸缩缸的缸体位于摆臂内，伸缩缸的伸缩杆与第一连杆相连。

在上述实施方式中，连杆驱动机构采用伸缩缸，使得连杆组件移动灵活，能够实现自动复位；伸缩缸设置于摆臂内，节省了安装空间。

根据本申请的一些实施例，具有套筒装卸功能的机械手还包括移动架驱动伸缩缸，底座设置有沿第一预设方向延伸的直线导轨，摆臂移动架与直线导轨可滑动地连接，移动架驱动伸缩缸安装于底座，移动架驱动伸缩缸的输出端与摆臂移动架相连，移动架驱动伸缩缸用于驱动摆臂移动架相对于直线导轨沿第一预设方向移动。

在上述实施方式中，摆臂移动架与直线导轨构成直线导轨副，移动架驱动伸缩缸为摆臂移动架提供驱动动力，使得摆臂移动架能够相对于直线导轨沿第一预设方向移动，摆臂移动架移动灵活。

根据本申请的一些实施例，具有套筒装卸功能的机械手还包括摆臂摆动伸缩缸，摆臂摆动伸缩缸的一端与摆臂移动架铰接，摆臂摆动伸缩缸的另一端与摆臂铰接，摆臂摆动伸缩缸用于驱动摆臂相对于摆臂移动架绕第一轴线转动。

在上述实施方式中，通过摆臂摆动伸缩缸实现摆臂相对于摆臂移动架的摆动，提高了摆臂摆动的灵活性。

根据本申请第二方面实施例的自动上套筒系统，包括机架、滑道、移动框架、移动框架驱动伸缩缸及根据本申请第一方面实施例的具有套筒装卸功能的机械手，滑道安装于机架且沿第二预设方向延伸，移动框架与滑道可滑动地连接，移动框架用于承载套筒，移动框架驱动伸缩缸安装于机架且与移动框架相连，移动框架驱动伸缩缸用于驱动移动框架相对于滑道沿第二预设方向移动；

移动框架具有第一工作位置和第二工作位置，当移动框架处于第一工作位置时，移动框架能够承载套筒，当移动框架处于第二工作位置且摆臂移动架移动至与移动框架对应时，摆臂能够相对于摆臂移动架转动至与移动框架配合，以使上夹臂与下夹臂夹持位于移动框架的套筒。

根据本申请实施例的自动上套筒系统，通过移动框架将套筒运送至第二工作位置，通过摆臂移动架将摆臂移动至与移动框架配合，通过上夹臂和下夹臂的配合实现套筒的夹持或松开，上述动作过程能够实现套筒的自动装卸及运输，节省了人力，提高了生产安全性及生产效率。

根据本申请的一些实施例，移动框架包括第一承接板和第二承接板，第一承接板与第二承接板连接并形成承载区。

在上述实施方式中，通过第一承接板与第二承接板构成的承载区对套筒进行承载，便于实现套筒的运输。

在本申请的一些具体实施例中，第一承接板与第二承接板之间的夹角大于或等于90°。

在上述实施方式中，夹角大于或等于90°便于套筒的放置，以及提高了套筒运输的平稳性。

在本申请的一些具体实施例中，第一承接板开设有用于避让下夹臂的避让口。

在上述实施方式中，避让口的设置，便于上夹臂和下夹臂实现对套筒的夹持，提高了套筒夹持灵活性。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请第一方面实施例提供的具有套筒装卸功能的机械手的示意图；

图2为图1的具有套筒装卸功能的机械手的局部示意图；

图3为图1的具有套筒装卸功能的机械手的俯视图；

图4为本申请第二方面实施例提供的自动上套筒系统的示意图；

图5为图4的自动上套筒系统的局部示意图。

图标：100-具有套筒装卸功能的机械手；11-底座；111-直线导轨；12-摆臂移动架；121-移动架驱动伸缩缸；122-摆臂摆动伸缩缸；13-摆臂；131-连杆驱动机构；132-第一连杆；133-第二连杆；134-第三连杆；135-第一端；136-第二端；14-上夹臂；15-下夹臂；3-套筒；200-自动上套筒系统；21-机架；22-滑道；23-移动框架；231-第一承接板；232-第二承接板；233-承载区；24-移动框架驱动伸缩缸。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以是两个元件内部的连通。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申请中的具体含义。

第一方面实施例

下面参考图描述根据本申请第一方面实施例的具有套筒装卸功能的机械手100。

如图1所示，根据本申请实施例的具有套筒装卸功能的机械手100，包括：底座11、摆臂移动架12、摆臂13、上夹臂14及下夹臂15。

具体而言，底座11用于安装于固定物(例如车间的地面)，起到支撑定位的作用。摆臂移动架12安装在底座11上，并且能够相对于底座11沿第一预设方向移动，实现不同工位之间的移动。摆臂13的一端与摆臂移动架12连接，并且能够相对于摆臂移动架12绕第一轴线转动，实现摆臂13不同高度的移动。上夹臂14的一端与摆臂13连接，并且能够相对于摆臂13绕第二轴线转动；下夹臂15的一端与摆臂13连接，并且能够相对于摆臂13绕第三轴线转动；通过上夹臂14和下夹臂15的配合，实现对套筒3的夹持或松开。第一轴线、第二轴线、第三轴线以及第一预设方向相互平行，摆臂13、上夹臂14及下夹臂15在同一或者相互平行的平面内转动，也即在对应的转动点实现上下方向的转动。

需要指出的是，如图1所示，第一轴线、第二轴线、第三轴线及第一预设方向均为垂直于图1视图所在平面的方向，也即如图3所示的x方向。图1中，示出了机械手的两种状态，其中一种状态为上夹臂14与下夹臂15配合夹持套筒3的工作状态，另一种状态为上夹臂14与下夹臂15分离的非工作状态。

根据本申请实施例的具有套筒装卸功能的机械手100，通过摆臂移动架12位相对于底座11移动实现摆臂移动架12在不同工位之间的移动；通过摆臂13相对于摆臂移动架12的转动，实现摆臂13不同位置的调节；通过上夹臂14相对于摆臂13转动和下夹臂15相对于摆臂13转动，实现上夹臂14与下夹臂15的配合以夹持或松开套筒3。该具有套筒装卸功能的机械手100，能够实现不同工位的套筒3的装卸，操作灵活，节省了人力，避免生产过程中的安全隐患，提高了生产安全性。

根据本申请的一些实施例，该具有套筒装卸功能的机械手100还包括连杆组件和连杆驱动机构131，连杆组件分别与上夹臂14、下夹臂15铰接，连杆驱动机构131沿摆臂13的长度方向设置，连杆驱动机构131安装于摆臂13，连杆驱动机构131与连杆组件连接且能够带动连杆组件相对于摆臂13移动，以使上夹臂14和下夹臂15分别相对于摆臂13转动。通过连杆驱动机构131实现连杆组件相对于摆臂13移动，随着连杆组件的移动，连杆组件带动上夹臂14和下夹臂15相对于摆臂13转动，实现上夹臂14和下夹臂15的相互靠近或远离，从而完成对套筒3的夹持或松开。连杆驱动机构131和连杆组件的设置，提高了上夹臂14和下夹臂15的转动灵活性，实现上夹臂14和下夹臂15的自动转动。

在本申请的一些具体实施例中，如图1和图2所示，连杆组件包括第一连杆132、第二连杆133及第三连杆134。第一连杆132与连杆驱动机构131相连，第一连杆132包括相对设置的第一端135和第二端136，第二连杆133的一端与第一端135铰接，第二连杆133的另一端与上夹臂14铰接，第一连杆132的移动能够带动第二连杆133移动，从而带动上夹臂14相对于摆臂13转动。第三连杆134的一端与第二端136铰接，第三连杆134的另一端与下夹臂15铰接，第一连杆132的移动能够带动第三连杆134移动，从而带动下夹臂15相对于摆臂13转动。第二连杆133与第三连杆134相对于第一连杆132对称设置，也第二连杆133和第三连杆134对称分布于第一连杆132的中心线的两侧，当第一连杆132在连杆驱动机构131的作用下相对于摆臂13移动时，第一连杆132带动第二连杆133和第三连杆134同步移动，第二连杆133拉动上夹臂14相对于摆臂13转动，第三连杆134拉动下夹臂15相对于摆臂13转动，也即上夹臂14和下夹臂15同时相对于摆臂13转动，能够实现上夹臂14和下夹臂15的相互靠近或远离。

上夹臂14与第二连杆133铰接、下夹臂15与第三连杆134铰接，提高了上夹臂14和下夹臂15分别与摆臂13连接的灵活性，第一连杆132分别与第二连杆133和第三连杆134铰接，使得上夹臂14和下夹臂15能够同步转动，实现对套筒3的夹持或松开，上夹臂14和下夹臂15调节灵活。

可选地，摆臂13为中空结构，连杆驱动机构131为伸缩缸，伸缩缸的缸体位于摆臂13内，伸缩缸的伸缩杆与第一连杆132相连。连杆驱动机构131采用伸缩缸，使得连杆组件移动灵活，能够实现自动复位；摆臂13的中空结构设计，使得伸缩缸能够在摆臂13内移动，从而节省了安装空间，同时还起到导向的作用。

作为本申请的可选方式，连杆驱动机构131采用油缸，便于实现上夹臂14和下夹臂15对套筒3的夹持。在本申请的其他实施方式中，连杆驱动机构131还可以为气缸、电动缸等。

根据本申请的一些实施例，如图3所示，该具有套筒装卸功能的机械手100还包括移动架驱动伸缩缸121，底座11设置有沿第一预设方向延伸的直线导轨111，摆臂移动架12与直线导轨111可滑动地连接，移动架驱动伸缩缸121安装于底座11，移动架驱动伸缩缸121的输出端(伸缩杆)与摆臂移动架12相连，移动架驱动伸缩缸121用于驱动摆臂移动架12相对于底座11沿第一预设方向移动。摆臂移动架12与直线导轨111构成直线导轨副，移动架驱动伸缩缸121为摆臂移动架12提供驱动动力，使得摆臂移动架12能够相对于直线导轨111沿第一预设方向移动，摆臂移动架12移动灵活。

根据本申请的一些实施例，该具有套筒装卸功能的机械手100还包括摆臂摆动伸缩缸122，摆臂摆动伸缩缸122的一端与摆臂移动架12铰接，摆臂摆动伸缩缸122的另一端与摆臂13铰接，摆臂摆动伸缩缸122用于驱动摆臂13相对于摆臂移动架12绕第一轴线转动。通过摆臂摆动伸缩缸122实现摆臂13相对于摆臂移动架12的摆动，提高了摆臂13摆动的灵活性。

为了便于实现摆臂摆动伸缩缸122的伸缩动作，摆臂摆动伸缩缸122的缸体与摆臂移动架12铰接，摆臂摆动伸缩缸122的伸缩杆与摆臂13铰接，相当于，摆臂摆动伸缩缸122位于摆臂13的下方，通过摆臂摆动伸缩缸122的伸缩杆的展开推动摆臂13相对于摆臂移动架12转动，此种安装方式便于摆臂摆动伸缩缸122对摆臂13施加作用力。作为本申请的可选方式，摆臂摆动伸缩缸122采用油缸，便于提供较大的作用力。在本申请的其他实施方式中，根据实际情况，摆臂摆动伸缩缸122还可以为气缸或电动缸。

根据本申请实施例的具有套筒装卸功能的机械手100的工作原理为：

通过移动架驱动伸缩杆驱动摆臂移动架12位相对于底座11沿第一预设方向移动，实现摆臂移动架12在不同工位之间的移动；通过摆臂13摆动驱动伸缩缸驱动摆臂13相对于摆臂移动架12的转动，实现摆臂13不同位置的调节；通过连杆驱动机构131带动连杆组件相对于摆臂13移动，来带动上夹臂14相对于摆臂13转动和下夹臂15相对于摆臂13转动，实现上夹臂14与下夹臂15的配合以夹持套筒3或松开套筒3。

该具有套筒装卸功能的机械手100，能够实现不同工位的套筒3的装卸，操作灵活，节省了人力，避免生产过程中的安全隐患，提高了生产安全性。

第二方面实施例

下面参考图描述根据本申请第二方面实施例的自动上套筒系统200。

如图4所示，根据本申请实施例的自动上套筒系统200，包括：机架21、滑道22、移动框架23、移动框架驱动伸缩缸24及根据本申请第一方面实施例的具有套筒装卸功能的机械手100。

具体而言，机架21用于安装于固定物(如车间地面等)，起到定位的作用。滑道22安装于机架21，并且滑道22沿第二预设方向延伸。移动框架23与滑道22可滑动地连接，移动框架23能够相对于滑道22沿第二预设方向(图4中的y方向)移动；移动框架23用于承载套筒3，并且运送套筒3。移动框架驱动伸缩缸24用于驱动移动框架23相对于滑道22沿第二预设方向移动。移动框架23具有第一工作位置和第二工作位置，当移动框架23处于第一工作位置时，移动框架23能够承载套筒3，此位置为装载位置；当移动框架23处于第二工作位置时，此位置为待夹取位置，待摆臂移动架12移动至与移动框架23对应时，摆臂13能够相对于摆臂移动架12转动至与移动框架23配合，此时，上夹臂14与下夹臂15相对摆臂13转动能够夹持位于移动框架23上的套筒3。

根据本申请实施例的自动上套筒系统200，通过移动框架23将套筒3运送至第二工作位置，通过摆臂移动架12将摆臂13移动至与移动框架23配合，通过上夹臂14和下夹臂15的配合实现套筒3的夹持或松开，上述动作过程能够实现套筒3的自动装卸及运输，节省了人力，提高了生产安全性及生产效率。

需要指出的是，图4示出了移动框架23的两个工作位置的状态，当移动框架23远离机械手时，处于第一工作位置；当移动框架23靠近机械手时，处于第二工作位置。同时，图4中，还示出了机械手的两个状态，其中一个为上夹臂14和下夹臂15夹持套筒3的状态，另一个为上夹臂14和下夹臂15分离的状态。

根据本申请的一些实施例，如图5所示，移动框架23包括第一承接板231和第二承接板232，第一承接板231与第二承接板232连接并形成承载区233，承载区233用于承载套筒3。第一承接板231与第二承接板232连接之后两者之间具有夹角，通过第一承接板231和第二承接板232形成的承载区233来容纳套筒3，能够实现对套筒3的支撑，便于实现套筒3的运输。

当第一承接板231与第二承接板232的角度较小时，第一承接板231和第二承接板232对套筒3的承载稳定性较差。在本申请的一些具体实施例中，第一承接板231与第二承接板232之间的夹角大于或等于90°，便于保证移动框架23移动时套筒3的稳定性。

为了适应工作环境，第二预设方向与水平面之间具有一定的夹角，便于移动框架23承载套筒3。如图4所示，第一承接板231沿第二预设方向设置，第二承接板232相对于第一承接板231倾斜设置，在移动框架23沿第二预设方向移动时，第二承接板232与第一承接板231能够构成对套筒3的支撑，同时保证套筒3运输的平稳性。

在本申请的一些具体实施例中，第一承接板231开设有用于避让下夹臂15的避让口。当移动框架23移动至第二工作位置时，下夹臂15与上夹臂14配合夹持套筒3，避让口的设置，下夹臂15能够穿过避让口与套筒3接触并夹持套筒3，提高了套筒3的夹持稳定性(下夹臂15能够夹持套筒3的中部)和灵活性，避免下夹臂15与第一承接板231干涉。

根据本申请第二方面实施例的自动上套筒系统200的工作原理为：

当需要上套筒3时，移动框架23位于第一工作位置，套筒3放置于移动框架23后，移动框架驱动伸缩缸24工作带动移动框架23至第二工作位置；摆臂移动架12在移动架驱动伸缩缸121的作用下移动至与移动框架23对应的位置，摆臂13在摆臂摆动伸缩缸122的作用下相对于摆臂移动架12转动，摆臂13转动至与移动框架23配合后，连杆驱动机构131带动连杆组件移动以使上夹臂14和下夹臂15分别相对于摆臂13转动，实现上夹臂14和下夹臂15对套筒3的夹持。

上述动作过程能够实现套筒3的自动装卸及运输，节省了人力，提高了生产安全性及生产效率。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。