CN117600238A - 一种伸缩式自动导向系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种伸缩式自动导向系统，包括：胶套抓具、机器人、以及ATC快换装置，所述胶套抓具，包括：抓具本体，电动梭组件，以及气动夹指组件，其中，所述电动梭组件的一部分固定在所述抓具本体后端的外侧，所述电动梭组件的另一部分可活动地设置在抓具本体的内部，所述气动夹指组件可活动地安装在所述抓具本体的前端；所述ATC快换装置，其一部分位于所述机器人端，另一部分安装在所述胶套抓具本体的重心位置上，通过所述ATC快换装置实现所述机器人与所述胶套抓具的连接和分离；所述胶套抓具配合所述机器人动作，为芯轴装配胶套或从芯轴上卸载胶套。本发明还提供一种伸缩式自动导向方法，实现作为钢卷内衬的胶套的自动化更换作业。

Description

一种伸缩式自动导向系统及方法

技术领域

本申请涉及冶金冷轧技术领域，尤其涉及冷轧后的钢板缠绕成钢卷过程中的一种伸缩式自动导向系统及方法。

背景技术

在冶金行业，冷轧后的钢板需要缠绕成钢卷。其工艺是以芯轴为轴心，以胶套作为不同钢板成型打卷的内衬，将胶套套在芯轴上，然后钢板一层一层地缠绕到胶套上面形成钢卷。芯轴为目前市面标准涨紧机构，胶套在无内撑的情况下呈较扁的椭圆形，其直径也基本等于芯轴的直径，不同规格的胶套形变不一样。作业时，套在芯轴上的胶套种类不是唯一的，要进行胶套更换。

目前行业内的钢板生产过程中，所有的胶套更换作业均是以人工方式进行，由多名工人合作将胶套搬运到步进梁托架上，通过手动推动胶套至机组芯轴端头位置，人工托扶着胶套，当胶套入口套在芯轴锥头上时，工人通过步进梁把胶套继续推到芯轴根部，过程中极易出现推送不到位，进行二次调整的情况。卸胶套的过程同样由人工进行，显然人工作业难度大。而且作业现场是高温、高辐射、高粉尘的环境，也不利于工人长时间待在其中，工人需要面对高温高热的恶劣环境，不仅劳动强度大，效率也低下，不符合国内外先进制造的发展趋势。

发明内容

为了解决现有技术的缺陷，本申请的目的在于提供一种伸缩式自动导向系统，在机器人与涨紧机构的配合作业中，由机器人自动完成生产过程中的胶套更换作业。

为了实现上述目的，本申请提供的伸缩式自动导向系统，包括：胶套抓具、机器人、以及ATC快换装置，

所述胶套抓具，包括：抓具本体，电动梭组件，以及气动夹指组件，其中，

所述电动梭组件的一部分固定在所述抓具本体后端的外侧，所述电动梭组件的另一部分可活动地设置在抓具本体的内部，

所述气动夹指组件可活动地安装在所述抓具本体的前端；

所述ATC快换装置，其一部分位于所述机器人端，另一部分安装在所述胶套抓具本体的重心位置上，通过所述ATC快换装置实现所述机器人与所述胶套抓具的连接和分离；

所述胶套抓具配合所述机器人动作，为芯轴装配胶套或从芯轴上卸载胶套。

进一步地，所述电动梭组件，包括底座、伺服电机、导向丝杠、内撑梭头、以及检测传感器，

所述底座固定安装在所述抓具本体后端的外侧，

所述伺服电机安装在所述底座上，

所述导向丝杠，通过螺栓和蜗轮蜗杆机构安装在所述伺服电机上，

所述导向丝杠水平穿过所述抓具本体后端中部的孔，在所述导向丝杠位于抓具本体内的端部固定所述内撑梭头，

所述检测传感器安装在所述内撑梭头上。

进一步地，所述抓具本体后端的内部底侧设置有阶梯台阶和检测开关，所述阶梯台阶沿内撑梭头轴线方向的长度大于等于所述内撑梭头的轴向宽度，所述检测开关用于人工将胶套放入胶套抓具时反馈胶套到位信号，保证胶套端面与梭头端面齐平。

进一步地，所述胶套抓具的内部为圆柱体空间，用于放置胶套，并通过所述内撑梭头撑紧所述胶套的端口，所述内撑梭头的端面与所述胶套的端面齐平，所述内撑梭头与所述胶套的轴心位于同一轴线上。

进一步地，所述内撑梭头的端部一周设有倒角，所述倒角的角度与所述芯轴端部的倒角角度相同。

进一步地，所述气动夹指组件，包括底座、升降气缸、压紧臂和胶套挡指，其中，

所述底座固定在所述抓具本体前端的外侧，

所述升降气缸通过螺栓固定在所述底座上，

所述压紧臂通过螺栓可活动地安装在所述升降气缸上，

所述胶套挡指固定在所述压紧臂上。

进一步地，所述气动夹指组件的数量为两组，分别安装在所述抓具本体的前端两侧，通过切换两组气动夹指组件的开合状态，配合机器人完成装卸胶套的动作。

为实现上述目的，本申请还提供一种伸缩式自动导向方法，包括以下步骤：

机器人控制系统接收装配或卸载胶套的命令，控制机器人通过ATC快换装置调用胶套抓具执行装配胶套或卸载胶套的动作；

通过所述胶套抓具内置的电动梭组件对芯轴进行定位、贴合，并控制气动夹指组件的开合状态，将贴合信息反馈给所述机器人控制系统；

根据所述贴合信息，所述芯轴由涨紧状态变为收缩状态并保持；

所述胶套抓具与机器人配合，将所述胶套抓具内部的胶套推送到芯轴上或将芯轴上的胶套卸载到所述胶套抓具内部后，所述胶套抓具退出芯轴，所述芯轴恢复涨紧状态。

进一步地，所述方法还包括：所述机器人控制系统接收装配胶套的命令，控制机器人通过ATC快换装置抓取装有胶套的胶套抓具向芯轴的端部方向运动；

通过胶套抓具内部的检测传感器对芯轴的端部进行定位，机器人携带胶套抓具运行保证所述胶套抓具内部的内撑梭头端面与所述芯轴的端面贴合，所述检测传感器输出贴合信息；

根据所述贴合信息，胶套抓具前端两侧的气动夹指组件从闭合状态切换为打开状态并保持，芯轴保持收缩状态；

根据所述贴合信息，机器人携带胶套抓具继续向芯轴的根部移动，同时胶套抓具内部的内撑梭头及导向丝杠同步向芯轴相反方向移动，直到所述胶套到达芯轴根部后，所述检测传感器输出胶套到位信息；

根据所述胶套到位信息，机器人携带胶套抓具向芯轴端部移动，同时所述内撑梭头及导向丝杠同步向芯轴方向移动，直至所述胶套抓具完全退出芯轴，并提供退出到位信息给所述机器人控制系统；

根据所述退出到位信息，所述气动夹指组件闭合，芯轴恢复涨紧状态，机器人将胶套抓具放回放置区后与其分离，机器人空置复位。

更进一步地，所述方法还包括：所述机器人控制系统接收卸载胶套的命令，控制机器人通过ATC快换装置抓取空的胶套抓具向芯轴的端部方向运动；

通过胶套抓具内部的检测传感器对芯轴的端部进行定位，机器人携带胶套抓具运行保证所述胶套抓具内部的内撑梭头端面与所述芯轴的端面贴合，所述检测传感器输出贴合信息；

根据所述贴合信息，胶套抓具前端两侧的气动夹指组件从闭合状态切换为打开状态并保持，芯轴保持收缩状态；

根据所述贴合信息，机器人携带胶套抓具继续向芯轴的根部移动，同时胶套抓具内部的内撑梭头及导向丝杠同步向芯轴相反方向移动，直至胶套抓具到达芯轴的根部，所述检测传感器输出胶套抓具到位信息；

根据所述胶套抓具到位信息，所述气动夹指组件闭合，机器人携带胶套抓具向芯轴端部移动，同时所述内撑梭头及导向丝杠同步向芯轴方向移动，直至胶套抓具完全退出芯轴，所述检测传感器输出胶套抓具到位信息；

根据所述退出到位信息，芯轴恢复涨紧状态，机器人将胶套抓具放回放置区后与其分离，机器人空置复位。

本申请提供的伸缩式自动导向系统及方法，与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)采用稳定可靠的内置电动梭结构。此结构通过伺服驱动蜗轮蜗杆运动，往复动作一次可实现一次装胶套或卸胶套，结构简单，运行可靠，贴合作业现场的实际生产需求，为实现减人增效提供了新的方案。

(2)根据胶套实际状态设计了夹指组件，由于不同胶套在生产运输过程中存在变形的情况，机器人自动化对于胶套的安装位置又有较高的精度要求，同时在机器人运行中起到防胶套掉落的功能，在卸胶套时又起到拉手的关键作用，所述夹指组件为机器人与胶套抓具配合装卸胶套起到了关键作用。

(3)本申请是一项独具创新的装置及方法，能够实现胶套的机器人方式自动装卸，属于行业内首创的新思路、新技术。本发明的自动装卸胶套的装置，由伸缩式自动导向装置与机器人配合，实现完全自动化、无人化值守的钢板胶套更换作业，极大的提高了生产效率，提高了产品换型的质量稳定性，降低了恶劣工作环境的人工参与度。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本申请的实施例一起，用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1为根据本申请实施例中伸缩式自动导向系统应用场景示意图；

图2为根据本申请实施例中胶套抓具的立体示意图；

图3为根据本申请实施例中胶套抓具的又一立体示意图；

图4为根据本申请实施例中电动梭组件的立体示意图；

图5为根据本申请实施例中气动夹指组件的立体示意图；

图6为根据本申请实施例中气动夹指组件的又一立体示意图；

图7为根据本申请实施例中胶套抓具的第一剖切结构示意图；

图8为根据本申请实施例中胶套抓具的第二陪切结构示意图；

图9为根据本申请实施例中胶套抓具的第三陪切结构示意图；

图10为根据本申请实施例中内撑梭头与芯轴的对接状态示意图；

图11为根据本申请实施例中含有胶套的胶套抓具与芯轴的对接示意图；

图12为根据本申请实施例中胶套抓具到达芯轴根部的示意图；

图13为根据本申请实施例中不含胶套的胶套抓具与芯轴的对接示意图；

图14为根据本申请实施例伸缩式自动导向方法流程图；

图15为根据本申请实施例的伸缩式自动导向系统卸载胶套工作流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本申请的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。

下面将参照附图更详细地描述本申请的实施例。虽然附图中显示了本申请的某些实施例，然而应当理解的是，本申请可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本申请。应当理解的是，本申请的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本申请的保护范围。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。

需要注意，本申请中可能提及了“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、组件或部件进行区分，并非用于限定这些装置、组件或部件所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本申请中可能提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。“多个”应理解为两个或以上。

本文所述的ATC快换装置，为现有技术，通常用于机器人抓取不同的工件、工具等。其分为两部分，一部分位于机器人的末端，一部分位于工件(工具)的一端，两部分通过气路控制吸合就实现了机器人和工件(工具)的连接，两部分通过气路控制断开就实现了机器人和工件(工具)的分离。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本申请的实施例中，提供了一种伸缩式自动导向系统，包括机器人，胶套抓具，以及ATC快换装置。图1为根据本申请实施例中伸缩式自动导向系统应用场景示意图，如图1所示，本申请的伸缩式自动导向系统，包括机器人1，胶套抓具2和ATC快换装置3，其中ATC快换装置3分为两部分，一部分位于机器人1的末端，另一部分位于胶套抓具2上，两部分通过气路控制吸合实现机器人1和胶套抓具2的连接，两部分通过气路控制断开实现机器人1和胶套抓具2的分离。机器人1根据作业指令抓取胶套抓具2，所述胶套抓具2配合机器人动作，自动将装在胶套抓具内的胶套装配在芯轴4上，或者自动将芯轴4上的胶套卸载到胶套抓具2内，从而实现了完全自动化装配胶套的作业。

需要说明的是，所述芯轴为市场上标准的涨紧机构，其在信号控制下能够实现收缩和涨紧两种状态，不属于本申请的保护范围，故本文中对芯轴的内部结构不进行赘述，仅对其与本申请保护范围内的内容之间具有联系的特征进行阐述。

图2为根据本申请实施例中胶套抓具的立体示意图，图3为根据本申请实施例中胶套抓具的又一立体示意图，如图2和图3所示，所述胶套抓具，包括抓具本体21，电动梭组件22和气动夹指组件23。电动梭组件22的一部分固定在抓具本体21的外侧，电动梭组件22的另一部分穿过胶套抓具22且可活动地设置在胶套抓具2的内部，通过伺服电机驱动。气动夹指组件23的数量为两组，分别固定在抓具本体21前端的外部两侧。ATC快换装置3安装在抓具本体21上部的重心位置，与安装在机器人上的另一部分ATC快换装置配合。抓具本体21的内部用于放置胶套5，利用气动夹指组件23将胶套5扣在胶套抓具21内，防止胶套5在非装配或者卸载过程中滑出，通过电动梭组件22配合机器人的装卸动作进行实时调整，实现将抓具本体21内部的胶套5装在芯轴上，或将芯轴上的胶套卸载下来。

图4为根据本申请实施例中电动梭组件的立体示意图，如图4所示，所述电动梭组件，包括底座221，伺服电机222，导向丝杠223，内撑梭头224和检测传感器225。底座221固定在抓具本体21的后端外侧，伺服电机222安装在底座221上，导向丝杠223通过螺栓和蜗轮蜗杆机构安装在伺服电机222上并穿过胶套抓具2后端的孔洞，与位于胶套抓具2内的内撑梭头224固定在一起，检测传感器225安装在内撑梭头224上。内撑梭头224呈轮型，固定在导向丝杠223位于胶套抓具内的端部上，通过导向丝杠223带动，可以在胶套抓具2的内部做水平运动。

本申请实施例中，内撑梭头的外径与芯轴涨紧状态的外径相同，内撑梭头前端的端面一周设置有倒角，该倒角的角度与芯轴端部倒角的角度相同，通过该内撑梭头撑紧胶套，便于装卸胶套。

本申请实施例中，检测传感器安装在内撑梭头的前端，其作用包括定位芯轴端部位置、检测芯轴端面与内撑梭头端面的接触情况等。采用接触式传感器或非接触式传感器均可以，机器人根据检测传感器的信号进行下一步动作。

图5为根据本申请实施例中气动夹指组件的立体示意图，图6为根据本申请实施例中气动夹指组件的又一立体示意图，如图5和图6所示，所述气动夹指组件包括底座231，升降气缸232，压紧臂233，以及胶套挡指234。底座231固定在抓具本体1前端的外侧，升降气缸232通过螺栓固定在底座231上，压紧臂233通过螺栓可活动地安装在升降气缸232上，胶套挡指234则固定在压紧臂233的前端。胶套挡指234和压紧臂233在升降气缸232的作用下可以打开或者闭合，例如，没有进行装卸作业时，胶套挡指234和压紧臂233处于闭合状态，若此时胶套抓具内部装有胶套，则可以挡住胶套，在机器人搬运胶套抓具过程中也能起到防止胶套滑出的作用，若胶套抓具内部无胶套，则可以减小装置的占用空间。更重要的是，在进行卸载胶套作业时，胶套挡指234在闭合状态下可以起到拉手的作用，将芯轴上的胶套扣在胶套抓具内，便于从芯轴上卸载掉胶套。

本申请实施例中，所述气动夹指组件包括两组，分别位于抓具本体21前端的两侧，用于非装配胶套，或者卸载胶套过程中防止胶套脱落出抓具本体21。

本申请实施例中，胶套抓具的侧壁由四部分间隔结构构成，形成了用于放置电动梭组件及胶套的圆柱体内部空间，侧壁的间隔结构设置可以让工作人员从外部就能直观地看到胶套抓具内是否装有胶套，以及装卸胶套过程中胶套的动作情况。在其他一些实施方式中，胶套抓具的侧壁也可以是一体形成的圆柱型结构或者其他截面近似圆形的结构。

图7为根据本申请实施例中胶套抓具的第一剖切结构示意图，图8为根据本申请实施例中胶套抓具的第二陪切结构示意图，图9为根据本申请实施例中胶套抓具的第三陪切结构示意图，如图7所示，气动夹指组件23位于抓具本体21前端的左右两侧，内撑梭头224在非工作状态下位于抓具本体21的前端，在抓具本体21内部放置有胶套时，该内撑梭头224将撑紧胶套且端面与胶套的端面保持齐平。内撑梭头224固定在导向丝杠223的一端，在内撑梭头224的端面可以设置检测传感器。如图8和图9所示，导向丝杠223穿过抓具本体21后端的孔洞，与位于胶套抓具21外部的伺服电机222连接，通过伺服驱动，在导向丝杠223的带动下，内撑梭头224在胶套抓具内做水平运动。

如图8所示，在抓具本体21后端的内侧底部还设置有阶梯台阶24，用于在给芯轴装胶套的过程中，防止胶套跟随内撑梭头224向芯轴相反方向移动。阶梯台阶24沿内撑梭头轴线方向的长度应大于等于内撑梭头224的轴向宽度，这样才能保证在向芯轴上胶套时，内撑梭头224完全退出胶套后有足够的空间。

本申请实施例中，根据阶梯台阶24，还可以在抓具本体21内设置到位检测开关，当工人在把胶套放入胶套抓具内，安装到位时，通过到位检测开关反馈安装到位信号，保证内撑梭头端面和胶套端面齐平。该到位检测开关的设置，可以防止不同操作人员由于熟练程度不同，出现安装不到位的问题。

本申请实施例中，导向丝杠的长度＞胶套的长度＞内撑梭头的轴向长度，便于导丝杠带动内撑梭头可以贯穿胶套。

本申请实施例中，通过胶套抓具内置电动梭组件中的内撑梭头撑紧胶套，在装配胶套时由机器人携带内部放置有胶套的胶套抓具前进至芯轴端头位置，使胶套抓具内部的内撑梭头与芯轴的端面进行贴合，内撑梭头与导向丝杠的轴线与芯轴的轴线处于重合的状态。机器人根据检测传感器的信号携带胶套抓具继续向芯轴前进至芯轴根部，而内撑梭头与导向丝杠同步向相反方向移动，进而完成将胶套安装在芯轴上的装配作业。需要从芯轴上卸载胶套时，机器人携带空的胶套抓具，让胶套抓具内的内撑梭头端面与芯轴端面对接，机器人携带胶套抓具运动至芯轴根部位置，待胶套完全进入胶套抓具内部后，通过气动夹指组件将胶套扣在胶套抓具内，由机器人带动胶套抓具及胶套退出芯轴，同时内撑梭头与导向丝杠同步向芯轴方向移动，从而自动完成从芯轴上卸载胶套的作业。

图10为根据本申请实施例中内撑梭头与芯轴的对接状态示意图，如图10中(a)所示，在自动装配或卸载胶套时，胶套抓具2内部的内撑梭头224端面与芯轴4端面接触，此时芯轴4应处于收缩的状态，即向轴心内缩，使得直径小于内撑梭头224的外径。如图10中(b)所示，在非装配或非卸载胶套时，内撑梭头224与芯轴4的端面不接触，此时芯轴4处于涨紧状态，其直径与内撑梭头224的外径相同。同时在内撑梭头224和芯轴4相互接触的端面一周均设置相同角度的倒角(本申请实施例中倒角设为30度)，便于将胶套套上芯轴4或将胶套从芯轴4上卸载到内撑梭头224上。

图11为根据本申请实施例中含有胶套的胶套抓具与芯轴的对接示意图，图12为根据本申请实施例中胶套抓具到达芯轴根部的示意图，图13为根据本申请实施例中不含胶套的胶套抓具与芯轴的对接示意图，下面将结合图1、图11至图13，对所述装置自动装配胶套(即给芯轴上胶套)的工作过程进行详细说明。

如图1所示，机器人1通过ATC快换装置3抓取胶套抓具2。胶套抓具2中内部放置有胶套，气动夹指组件扣住胶套于内撑梭头上，内撑梭头的端面与胶套的端面齐平。机器人1携带胶套抓具2运行至芯轴4端部位置附近，气动夹指组件23打开，机器人1运行保证胶套抓具2内部的内撑梭头端面与芯轴4端面贴合。如图11所示，在装配胶套开始的状态下，芯轴4的端面与位于胶套抓具2的内撑梭头端面接触，芯轴4处于收缩状态，二者轴心处于同一轴线上。这时气动夹指组件23保持打开状态。

机器人1继续带动胶套抓具2向芯轴4的根部移动，同时胶套抓具2内置的内撑梭头224及导向丝杠223向芯轴4相反方向移动，使胶套抓具2内的胶套5随着胶套抓具本体向芯轴4的根部移动，这个过程中内撑梭头224的端面始终与芯轴4的端面贴合。如图12所示，胶套抓具2及胶套5抵达芯轴4的根部后，气动夹指组件23还是保持打开状态，芯轴4保持收缩状态，将胶套到位信息提供给机器人1。

根据所述胶套到位信息，机器人1带着胶套抓具2退向芯轴4端面的方向，同时内撑梭头224向芯轴4方向移动，过程中内撑梭头224的端面始终与芯轴4的端面贴合。如图13所示，胶套抓具2完全退出芯轴4后，由检测传感器提供胶套抓具退出到位信息，这时气动夹指组件23可以闭合，芯轴4涨紧，成功将胶套5装在了芯轴4上。机器人1将不含胶套的胶套抓具2放回胶套抓具的放置区后空置复位。

继续参考图1、图11至图13，对所述装置自动卸载胶套的工作过程作进一步地详细描述。可以理解的是，卸载胶套的流程其实与装配胶套的流程相反。

具体地，首先机器人1得到卸载胶套的命令，机器人1利用ATC快换装置3带动胶套抓具2，此时胶套抓具2内部无胶套，气动夹指组件23处于闭合状态(利于闲置时减小占用空间)，内撑梭头的端面与胶套抓具2的端面齐平。机器人1运行至芯轴4端部位置附近，机器人1运行保证内撑梭头的端面与芯轴4的端面贴合，且轴心处于同一轴线上，气动夹指组件23打开，此时胶套抓具2与芯轴4的位置关系如图13所示。

机器人1带动空的胶套抓具2继续向套有胶套的芯轴4的根部移动，同时内撑梭头向芯轴4相反方向移动，这时内撑梭头的端面始终与芯轴4的端面贴合，胶套抓具2到芯轴4的根部后，气动夹指组件23从打开变为闭合，检测传感器提供胶套抓具到位信息，此时胶套抓具2与芯轴4的位置关系如图12所示。

根据所述胶套抓具到位信息，机器人1带着有胶套的胶套抓具2退向芯轴端面的方向，同时内撑梭头向芯轴4方向移动，过程中内撑梭头的端面始终与芯轴4的端面贴合，同时气动夹指组件23保持闭合状态，扣住了胶套，防止内撑梭头在伸入胶套时带动胶套往芯轴方向移动。胶套抓具2完全退出芯轴4后，根据胶套抓具退出到位信息，机器人1带动胶套抓具2(有胶套)离开芯轴4，放到胶套抓具的放置区，机器人1空置复位，等待下一上胶套命令。有胶套的胶套抓具2退出芯轴4后的位置关系如图11所示。

本申请实施例中，在装胶套或卸胶套的过程中，芯轴均处于收缩状态；在非安装胶套或非卸载胶套时，芯轴处于涨紧状态。

本申请实施例中，如在机器人配合胶套抓具运行中停止，则需要人工检测内置电动梭组件是否检测到芯轴端面，定期进行结构件的调整及磨损件的更换等工作。

本申请实施例中，在胶套抓具中存放有胶套时，不论内置的电动梭组件是否定位到芯轴的端面位置，胶套抓具与机器人是否连接，内撑梭头始终与胶套端面齐平，只有在装卸胶套时，电动梭组件配合机器人装卸动作进行实时的动作调整，原则是内撑梭头端面与芯轴端面在装卸胶套的过程中始终保持贴合，以便利于不同变形的胶套的胶套口有效导入芯轴的端头或内撑梭头，从而保证不同变形胶套在芯轴端面位置或内撑梭头端面得到矫形，利于机器人正常自动装卸胶套。

本实施例中提供的伸缩式自动导向系统，优势如下：

(1)采用稳定可靠的内置电动梭结构。此结构通过伺服驱动蜗轮蜗杆运动，往复动作一次可实现一次装胶套或卸胶套，结构简单，运行可靠，贴合作业现场的实际生产需求，为实现减人增效提供了新的方案。同时本发明为了适应不同胶套的变形开发，不需要磨损方面的易损件，只是定期检修伺服机气动元器件即可，便于使用维修。

(2)根据胶套实际状态设计夹指组件，由于不同胶套在生产运输过程中存在变形的情况，机器人自动化安装对于胶套的安装位置又有较高的精度要求，同时在机器人运行中起到防胶套掉落的功能，在卸胶套时又起到拉手的关键作用，所述夹指组件为机器人与胶套抓具配合装卸胶套起到了关键作用。

(3)本申请是一项独具创新的装置系统，能够实现胶套的机器人方式的自动装卸，在业内起到了自动化改造的示范作用，属于业内首创的新思路新技术。本发明的自动装卸胶套的装置，由具有伸缩式自动导向功能的胶套抓具与机器人配合，实现完全自动化、无人化值守的钢板胶套更换作业，极大的提高了生产效率，提高了产品换型的质量稳定性，降低了恶劣工作环境的人工参与度，在冶金行业内有效提高了自动化水平。

实施例二

本申请实施例中，还提供了一种伸缩式自动导向方法，该方法包括：

机器人控制系统接收装配或卸载胶套的命令，控制机器人通过ATC快换装置调用胶套抓具执行装配胶套或卸载胶套的动作；

所述胶套抓具通过内置电动梭组件对芯轴进行定位、贴合，并控制气动夹指组件的关闭状态，将贴合信息反馈给所述机器人控制系统；

根据所述贴合信息，所述芯轴由涨紧状态变为收缩状态并保持；

所述胶套抓具与机器人配合，将所述胶套抓具内部的胶套推送到芯轴上或将芯轴上的胶套卸载到所述胶套抓具内部后，所述胶套抓具退出芯轴，所述芯轴恢复涨紧状态。

本实施例中，所述伸缩式自动导向方法包括装配胶套过程的自动导向以及卸载胶套过程的自动导向两种情况，两个过程有相同之处，亦有不同之处，下面结合附图作进一步的详细说明。

图14为根据本申请实施例伸缩式自动导向方法流程图下面将参考图14对本申请的伸缩式自动导向方法进行详细说明。

在步骤1401，提供胶套。人工根据系统需求提供胶套，并放入胶套抓具中。所述胶套抓具通过ATC快换装置与机器人连接。胶套抓具内置有电动梭组件(包含检测传感器)，端部外侧装有夹指组件。所述胶套抓具通过内置电动梭组件检测内部是否有胶套，如果检测到缺少胶套，则触发警报系统提示人工装入胶套，当胶套抓具内部放有胶套且非装配或卸载过程时，胶套抓具端部两侧的夹指组件闭合，扣住胶套于胶套抓具内，并等待执行胶套装配任务。

在步骤1402，装配任务启动后，胶套抓具在机器人的带动下向芯轴端部运动。机器人控制系统接收到胶套装配指令，控制机器人通过ATC快换装置调用装有胶套的胶套抓具，并带着胶套抓具向目标芯轴的端部方向运动。

在步骤1403，电动梭组件对芯轴端部进行定位、贴合，气动夹指组件打开，芯轴收缩。通过胶套抓具内置的电动梭组件对芯轴端部进行定位，机器人带动胶套抓具运行，保证胶套抓具内部电动的内撑梭头端面与芯轴端面贴合，气动夹指组件打开，检测传感器提供贴合信息。

本实施例中，如果电动梭组件定位故障，可以通过警报系统提示工作人员检修。

在步骤1404，胶套抓具配合机器人将胶套推送到芯轴上。根据所述贴合信息，芯轴保持收缩状态，机器人带着胶套抓具继续向芯轴根部移动，胶套抓具内置的电动梭组件同步向芯轴相反方向移动，直到胶套到达芯轴根部，检测传感器提供胶套到位信息。

在步骤1405，胶套抓具配合机器人退出芯轴。根据所述胶套到位信息，机器人带着胶套抓具向芯轴端部方向移动，同时胶套抓具内置的电动梭组件复位，直到胶套抓具完全退出芯轴后，检测传感器提供胶套抓具退出到位信息。

在步骤1406，机器人及胶套抓具复位。根据所述退出到位信息，气动夹指组件闭合，机器人将胶套抓具放回胶套抓具放置区，芯轴恢复涨紧状态，机器人空置复位，等待下一装卸命令。

本申请实施例中，芯轴收到胶套退出到位信息后，开始进行钢卷缠绕动作。

图15为根据本申请实施例的伸缩式自动导向系统卸载胶套工作流程图，下面将参考图15对本申请的伸缩式自动导向系统卸载胶套工作流程进行详细说明。

在步骤1501，卸载任务启动后，胶套抓具在机器人的带动下向芯轴端部运动。机器人控制系统接收到卸载胶套命令，控制机器人通过ATC快换装置调用空的胶套抓具，并带着胶套抓具向目标芯轴的端部方向运动。

在步骤1502，电动梭组件对芯轴端部进行定位、贴合，气动夹指组件打开，芯轴收缩。通过胶套抓具内置的检测传感器对芯轴端部进行定位，机器人带动胶套抓具运行，保证胶套抓具内部电动的内撑梭头端面与芯轴端面贴合，气动夹指组件打开，检测传感器提供贴合信息。

在步骤1503，胶套抓具在机器人带动下到达芯轴根部。根据所述贴合信息，芯轴保持收缩状态，机器人带着胶套抓具继续向芯轴根部移动，胶套抓具内置的电动梭组件同步向芯轴相反方向移动，直到胶套抓具到达芯轴根部，并提供胶套抓具到位信息。

在步骤1504，气动夹指组件闭合，胶套抓具配合机器人退出芯轴。根据所述胶套抓具到位信息，机器人带着胶套抓具向芯轴端部方向移动，同时胶套抓具内置的电动梭组件复位，直到胶套抓具完全退出芯轴后，提供胶套抓具退出到位信息。该过程中，在胶套抓具到达芯轴根部后利用气动夹指组件在闭合状态下扣住胶套，起到拉手的作用，使得胶套抓具在返回时能够带着胶套一起返回，由此实现从芯轴上将胶套卸载到胶套抓具内部。

在步骤1505，机器人及胶套抓具复位。根据所述胶套抓具退出到位信息，机器人将带有胶套的胶套抓具放回胶套抓具放置区，芯轴恢复涨紧状态，机器人空置复位，等待下一装卸命令。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。

Claims (11)

1.一种伸缩式自动导向系统，包括：胶套抓具、机器人、以及ATC快换装置，

所述胶套抓具，包括：抓具本体，电动梭组件，以及气动夹指组件，其中，

所述电动梭组件的一部分固定在所述抓具本体后端的外侧，所述电动梭组件的另一部分可活动地设置在抓具本体的内部，

所述气动夹指组件可活动地安装在所述抓具本体的前端；

所述ATC快换装置，其一部分位于所述机器人端，另一部分安装在所述胶套抓具本体的重心位置上，通过所述ATC快换装置实现所述机器人与所述胶套抓具的连接和分离；

所述胶套抓具配合所述机器人动作，为芯轴装配胶套或从芯轴上卸载胶套。

2.根据权利要求1所述的伸缩式自动导向系统，其特征在于，所述电动梭组件，包括底座、伺服电机、导向丝杠、内撑梭头、以及检测传感器，

所述底座固定安装在所述抓具本体后端的外侧，

所述伺服电机安装在所述底座上，

所述导向丝杠，通过螺栓和蜗轮蜗杆机构安装在所述伺服电机上，

所述导向丝杠水平穿过所述抓具本体后端中部的孔，在所述导向丝杠位于抓具本体内的端部固定所述内撑梭头，

所述检测传感器安装在所述内撑梭头上。

3.根据权利要求2所述的伸缩式自动导向系统，其特征在于，所述抓具本体后端的内部底侧设置有阶梯台阶和检测开关，所述阶梯台阶沿内撑梭头轴线方向的长度大于等于所述内撑梭头的轴向宽度，所述检测开关用于人工将胶套放入胶套抓具时反馈胶套到位信号，保证胶套端面与梭头端面齐平。

4.根据权利要求2所述的伸缩式自动导向系统，其特征在于，所述胶套抓具的内部为圆柱体空间，用于放置胶套，并通过所述内撑梭头撑紧所述胶套的端口，所述内撑梭头的端面与所述胶套的端面齐平，所述内撑梭头与所述胶套的轴心位于同一轴线上。

5.根据权利要求2所述的伸缩式自动导向系统，其特征在于，所述内撑梭头的端部一周设有倒角，所述倒角的角度与所述芯轴端部的倒角角度相同。

6.根据权利要求1所述的伸缩式自动导向系统，其特征在于，所述气动夹指组件，包括底座、升降气缸、压紧臂和胶套挡指，其中，

所述底座固定在所述抓具本体前端的外侧，

所述升降气缸通过螺栓固定在所述底座上，

所述压紧臂通过螺栓可活动地安装在所述升降气缸上，

所述胶套挡指固定在所述压紧臂上。

7.根据权利要求5所述的伸缩式自动导向系统，其特征在于，所述气动夹指组件的数量为两组，分别安装在所述抓具本体的前端两侧，通过切换两组气动夹指组件的开合状态，配合机器人完成装卸胶套的动作。

8.一种伸缩式自动导向方法，其特征在于，包括以下步骤：

机器人控制系统接收装配或卸载胶套的命令，控制机器人通过ATC快换装置调用胶套抓具执行装配胶套或卸载胶套的动作；

通过所述胶套抓具内置的电动梭组件对芯轴进行定位、贴合，并控制气动夹指组件的开合状态，将贴合信息反馈给所述机器人控制系统；

根据所述贴合信息，所述芯轴由涨紧状态变为收缩状态并保持；

所述胶套抓具与机器人配合，将所述胶套抓具内部的胶套推送到芯轴上或将芯轴上的胶套卸载到所述胶套抓具内部后，所述胶套抓具退出芯轴，所述芯轴恢复涨紧状态。

9.根据权利要求8所述的伸缩式自动导向方法，其特征在于，所述方法还包括：所述机器人控制系统接收装配胶套的命令，控制机器人通过ATC快换装置抓取装有胶套的胶套抓具向芯轴的端部方向运动；

通过胶套抓具内部的检测传感器对芯轴的端部进行定位，机器人携带胶套抓具运行保证所述胶套抓具内部的内撑梭头端面与所述芯轴的端面贴合，所述检测传感器输出贴合信息；

根据所述贴合信息，胶套抓具前端两侧的气动夹指组件从闭合状态切换为打开状态并保持，芯轴保持收缩状态；

根据所述贴合信息，机器人携带胶套抓具继续向芯轴的根部移动，同时胶套抓具内部的内撑梭头及导向丝杠同步向芯轴相反方向移动，直到所述胶套到达芯轴根部后，所述检测传感器输出胶套到位信息；

根据所述胶套到位信息，机器人携带胶套抓具向芯轴端部移动，同时所述内撑梭头及导向丝杠同步向芯轴方向移动，直至所述胶套抓具完全退出芯轴，并提供退出到位信息给所述机器人控制系统；

根据所述退出到位信息，所述气动夹指组件闭合，芯轴恢复涨紧状态，机器人将胶套抓具放回放置区后与其分离，机器人空置复位。

10.根据权利要求8所述的伸缩式自动导向方法，其特征在于，所述方法还包括：所述机器人控制系统接收卸载胶套的命令，控制机器人通过ATC快换装置抓取空的胶套抓具向芯轴的端部方向运动；

通过胶套抓具内部的检测传感器对芯轴的端部进行定位，机器人携带胶套抓具运行保证所述胶套抓具内部的内撑梭头端面与所述芯轴的端面贴合，所述检测传感器输出贴合信息；

根据所述贴合信息，胶套抓具前端两侧的气动夹指组件从闭合状态切换为打开状态并保持，芯轴保持收缩状态；

根据所述贴合信息，机器人携带胶套抓具继续向芯轴的根部移动，同时胶套抓具内部的内撑梭头及导向丝杠同步向芯轴相反方向移动，直至胶套抓具到达芯轴的根部，所述检测传感器输出胶套抓具到位信息；

根据所述胶套抓具到位信息，所述气动夹指组件闭合，机器人携带胶套抓具向芯轴端部移动，同时所述内撑梭头及导向丝杠同步向芯轴方向移动，直至胶套抓具完全退出芯轴，所述检测传感器输出胶套抓具到位信息；

根据所述退出到位信息，芯轴恢复涨紧状态，机器人将胶套抓具放回放置区后与其分离，机器人空置复位。

11.一种电子设备，包括存储器、处理器，以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器，用于执行所述存储器所存放的计算机程序，以实现权利要求8至10任一项所述的伸缩式自动导向方法的步骤。