卷料抓取装置及卷料储运系统的制作方法

1.本发明涉及卷料储运及其相关卷料抓取配套组件技术领域，特别涉及一种卷料抓取装置。本发明还涉及一种应用该卷料抓取装置的卷料储运系统。


背景技术：

2.在目前的各类产品加工行业中，对于一些柔性材料通常会通过将材料卷绕于筒状的纸芯或其他材质的卷芯上，以便对这类柔性材料进行规模化储运和加工处理。
3.以电子标签的生产加工系统为例，电子标签一般由rfid(射频识别)芯片和天线等部分组成。其中rfid芯片是较为脆弱的部件，通常情况下，较大的外部压力就会使其损坏。
4.在电子标签的实际生产加工过程中，批量加工的电子标签的卷料通常由标签纸缠绕在纸芯上形成，一般工况下较为常见的卷料尺寸规格为高度40mm-120mm，直径200-370mm，纸芯的内径为75.2mm(即3英寸)。此类卷料一般是通过气胀轴等胀紧式机构配合纸芯进行搬运。相应地，目前市面上有一些较为成熟的产品，例如板条式气胀轴、键条式气胀轴和滑差式气胀轴等。
5.上述气胀轴类组件结构通常由轴心主体、键条、橡胶气囊和凸缘片等部分组成。操作使用时，将气胀轴对位插入需搬运的卷料的纸芯内，然后向橡胶气囊中注入压缩空气，在橡胶气囊中注入压缩空气时，气囊逐渐膨胀，从而将键条沿气胀轴的径向顶出，以此利用顶出后的键条对纸芯内壁实施抵接涨紧，从而夹紧纸芯，以便将卷料整体取放和移动，满足相应储运或加工作业需求。
6.然而，虽然上述气胀轴的组件结构能够满足现阶段业内基本的作业和使用需求，但受其自身组件结构所限，常规的气胀轴组件在其轴头和轴尾处需要布置特殊结构以便将气囊固定，这就使得轴尾的尺寸较大，导致轴尾处不能与纸芯内部充分适配，致使无法将气胀轴的键条等相关夹紧结构布置到靠近纸芯内端部的位置，导致对于厚度较薄的卷料难以进行有效的抓取；且轴尾处需要布置特殊结构以固定气囊，使得轴尾处无法配置较大的倒角，难以顺利插入多卷物料的纸芯内进行多卷物料的抓取，给相关的卷料生产加工以及储运等作业造成不利影响。
7.因此，如何提供一种卷料抓取装置，以有效地进行多种厚度卷料的抓取，并顺利抓取堆叠的多卷物料，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种卷料抓取装置，以有效地进行多种厚度卷料的抓取，并顺利抓取堆叠的多卷物料。
9.本发明的另一目的是提供一种应用上述卷料抓取装置的卷料储运系统。
10.为解决上述技术问题，本发明提供一种卷料抓取装置，包括具有中空腔体的筒体，所述中空腔体内设置有联动杆，所述联动杆传动连接有第一驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动所述联动杆沿所述中空腔体往复移动；
11.所述筒体的底部铰接有若干用于卡接卷料中心孔的卡爪，所述联动杆设置有用于带动所述卡爪展开的撑开件，所述联动杆在运动过程中带动所述撑开件运动，以带动所述卡爪展开并完成与卷料的卡接。
12.优选地，在本发明提供的卷料抓取装置中，所述筒体的底端具有锥形端头，所述锥形端头开设有用于嵌入所述卡爪的卡爪嵌槽，所述卡爪处于展开状态时，外露于所述卡爪嵌槽。
13.优选地，在本发明提供的卷料抓取装置中，所述卡爪的外部具有导向斜壁，所述卡爪在处于收拢状态时，所述导向斜壁与所述锥形端头的外壁共面，或者位于所述卡爪嵌槽内。
14.优选地，在本发明提供的卷料抓取装置中，所述卡爪为多个，且多个所述卡爪沿所述筒体的周向均匀分布于所述锥形端头上。
15.优选地，在本发明提供的卷料抓取装置中，所述撑开件为设置于所述联动杆底端的推头，所述卡爪面向所述推头的一侧具有用于与所述推头抵接的凸台，且所述卡爪用于卡接卷料中心孔的卡接端与所述凸台位于所述卡爪的铰接轴的同一侧，所述推头和所述凸台至少一者设置有锥形导引段，以通过所述推头推动所述凸台，带动所述卡爪展开。
16.优选地，在本发明提供的卷料抓取装置中，还包括用于带动所述卡爪收回的收拢件。
17.优选地，在本发明提供的卷料抓取装置中，所述收拢件为凸出所述联动杆外表面的楔块，所述卡爪的铰接轴两端分别为复位端和用于卡接卷料中心孔的卡接端，所述复位端与所述楔块的倾斜表面抵接；
18.在所述联动杆向第一方向移动时，所述撑开件推动所述卡爪展开，在所述联动杆向第二方向移动时，所述楔块推动所述卡爪收回，所述第一方向与所述第二方向相反。
19.优选地，在本发明提供的卷料抓取装置中，所述收拢件与所述联动杆滑动配合，且在所述收拢件与所述撑开件之间设置有复位弹性件。
20.优选地，在本发明提供的卷料抓取装置中，所述收拢件为设置于所述卡爪的铰接轴上的扭转弹簧，所述扭转弹簧的一个扭转臂与所述卡爪抵接，另一扭转臂与所述筒体抵接，在所述扭转弹簧复位状态下，所述卡爪处于收回状态。
21.优选地，在本发明提供的卷料抓取装置中，所述导向斜壁上沿所述筒体的轴向排布有若干阶梯状的防滑卡齿，所述防滑卡齿用于卡接卷料中心孔内壁并导正卷料。
22.优选地，在本发明提供的卷料抓取装置中，还包括：
23.机架，所述筒体沿预设方向滑动连接于所述机架上；
24.第二驱动机构，所述第二驱动机构与所述筒体传动连接以驱动所述筒体沿所述预设方向滑动。
25.优选地，在本发明提供的卷料抓取装置中，还包括传动连接的辅助夹板和第三驱动装置，所述辅助夹板滑动连接于所述机架上，所述辅助夹板平行设置于所述筒体的一侧，且所述辅助夹板上朝向所述筒体的一侧外壁上设置有缓冲垫，所述第三驱动装置用于驱动所述辅助夹板运动，以使得所述辅助夹板与所述卡爪配合进行卷料的夹持。
26.本发明还提供一种卷料储运系统，包括至少一个用于抓取卷料的卷料抓取装置，所述卷料抓取装置为如上述任一项所述的卷料抓取装置。
27.相对上述背景技术，本发明所提供的卷料抓取装置，在其工作运行的过程中，当需要对卷料进行抓取时，使卷料抓取装置的筒体轴向与卷料的中心孔轴向预对位，然后将筒体对位插入卷料的中心孔内，之后通过第一驱动机构驱动联动杆在筒体的中空腔体中沿朝向卡爪所在的一端移动，使得联动杆带动撑开件运动，撑开件将各卡爪撑开至展开状态，使各卡爪撑开后形成周向的展开结构，从而使得各卡爪贴紧卷料中心孔的内壁，并通过各个卡爪与卷料中心孔内壁的摩擦力以卡接并夹紧卷料，以完成卷料的抓取。
28.需要说明的是，在本发明提供的卷料抓取装置完成卷料的抓取，并根据需要释放抓取的卷料时，通过第一驱动机构驱动联动杆在筒体的中空腔体中沿背向卡爪所在的一端移动，联动杆带动撑开件远离卡爪运动，卡爪失去撑开件的撑开作用，停止展开状态，并向多个卡爪的中心收缩，以接触与卷料中心孔内壁的卡接并释放卷料，完成单次抓取和释放的作业。本发明提供的卷料抓取装置，通过筒体内置联动杆带动卡爪进行展开和收回动作，有效优化了卷料抓取装置抓取卷料的作业方式，无需如常规的气胀轴类组件一样在端部设置臃肿的限位配套部件而导致主体作业结构难以伸入不同厚度的卷料的中心孔，影响卷料的抓取效果。本发明提供的卷料抓取装置使得筒体、联动杆以及卡爪等主要动作部件能够伸入卷料中心孔的最底端，从而抓取更薄的卷料，或堆叠设置的多卷物料。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明一种具体实施方式所提供的卷料抓取装置的结构轴测图；
31.图2为图1的正剖图；
32.图3为图2中卡爪部分的局部放大图；
33.图4为图3中k-k向的截面示意图。
34.其中，10为筒体，110为中空腔体，120为锥形端头，1210为卡爪嵌槽，20为联动杆，210为推头，2110为锥形导引段，220为楔块，30为第一驱动机构，40为卡爪，410为导向斜壁，4110为防滑卡齿，420为凸台，430为卡接端，440为铰接轴，450为复位端，50为复位弹性件，60为机架，80为辅助夹板，810为缓冲垫，90为第三驱动机构。
具体实施方式
35.本发明的核心是提供一种卷料抓取装置，以有效地进行多种厚度卷料的抓取，并顺利抓取堆叠的多卷物料。
36.本发明的另一核心是提供一种应用上述卷料抓取装置的卷料储运系统。
37.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和本发明作进一步的详细说明。
38.请参考图1至图4。图1为本发明一种具体实施方式所提供的卷料抓取装置的结构轴测图；图2为图1的正剖图；图3为图2中卡爪部分的局部放大图；图4为图3中k-k向的截面示意图。
39.本发明所提供的卷料抓取装置，包括具有中空腔体110的筒体10，中空腔体110内设置有联动杆20，联动杆20传动连接有第一驱动机构30，第一驱动机构30用于驱动联动杆20沿中空腔体110往复移动；筒体10的底部铰接有若干用于卡接卷料中心孔的卡爪40，联动杆20设置有用于带动卡爪40展开的撑开件，联动杆20在运动过程中带动撑开件运动，以带动卡爪40展开并完成卷料的卡接。在本发明提供的卷料抓取装置的工作运行过程中，当需要对卷料进行抓取时，使卷料抓取装置的筒体10轴向与卷料的中心孔轴向预对位，然后将筒体10对位插入卷料的中心孔内，之后通过第一驱动机构30驱动联动杆20在筒体10的中空腔体110中沿朝向卡爪40所在的一端移动，使得联动杆20带动撑开件运动，撑开件将各卡爪40撑开至展开状态，使各卡爪40撑开后形成周向的展开结构，从而使得各卡爪40贴紧卷料中心孔的内壁，并通过各个卡爪40与卷料中心孔内壁的摩擦力以卡接并夹紧卷料，以完成卷料的抓取。
40.需要说明的是，在本发明提供的卷料抓取装置完成卷料的抓取，并根据需要释放抓取的卷料时，通过第一驱动机构30驱动联动杆20在筒体10的中空腔体110中沿背向卡爪40所在的一端移动，联动杆20带动撑开件远离卡爪40运动，卡爪40失去撑开件的撑开作用，停止展开状态，并向多个卡爪40的中心收缩，以接触与卷料中心孔内壁的卡接并释放卷料，完成单次抓取和释放的作业。本发明提供的卷料抓取装置，通过筒体10内置联动杆20带动卡爪40进行展开和收回动作，有效优化了卷料抓取装置抓取卷料的作业方式，无需如常规的气胀轴类组件一样在端部设置臃肿的限位配套部件而导致主体作业结构难以伸入不同厚度的卷料的中心孔，影响卷料的抓取效果。本发明提供的卷料抓取装置使得筒体10、联动杆20以及卡爪40等主要动作部件能够伸入卷料中心孔的最底端，从而抓取更薄的卷料，或堆叠设置的多卷物料。
41.需要进一步说明的是，联动杆20优选为圆柱构型的杆，且联动杆20在设置于筒体10的中空腔体110内时，与筒体10同轴；铰接的卡爪40在展开时，朝向远离筒体10轴线的方向运动以卡接卷料。
42.需要进一步说明的是，第一驱动机构30可以为气缸，也可以为电机，在这里优选第一驱动机构30为气缸。
43.进一步地，如图1所示，在本发明提供的卷料抓取装置中，筒体10的底端具有锥形端头120，锥形端头120开设有用于嵌入卡爪40的卡爪嵌槽1210，当卡爪40处于展开状态时，外露于卡爪嵌槽1210以卡接卷料的中心孔，需要说明的是，卡爪40可以为铰接于筒体10底部并裸漏于筒体10外侧的结构，通过展开以抓取卷料，也可以为部分状态下内嵌于筒体10以避免外部磕碰的结构，在展开时外露于卡爪嵌槽1210以抓取卷料，同时，在锥形端头120开设卡爪嵌槽1210以导向卡爪40展开的路径，卡爪40在展开的过程中不会超出卡爪嵌槽1210的侧壁，以保证卡爪40在展开以抓取卷料过程的稳定。
44.在此基础上，如图2所示，卡爪40的外部具有导向斜壁410，需要说明的是，卡爪40的外部即卡爪40上远离筒体10的轴线，并用于卡接卷料中心孔的一侧；卡爪40在处于收拢状态时，导向斜壁410与锥形端头120的外壁共面，或者位于卡爪嵌槽1210内，需要说明的是，卡爪40处于收拢状态即卡爪40在释放卷料后处于的稳定状态。
45.需要进一步说明的是，卡爪40在处于收拢状态时，导向斜壁410与锥形端头120的外壁共面，或者位于卡爪嵌槽1210内，一方面可以保护卡爪40以避免外部磕碰损伤，另一方
面，在筒体10底部卡爪40的导向斜壁410与锥形端头120的外壁共面或位于卡爪嵌槽1210内时，卷料仅需满足卷料的中心孔能够使得锥形端头120的底部插入，即可使得卷料的中心孔被卡爪40卡接而抓取卷料，以使得本发明提供的卷料抓取装置实现抓取更多规格卷料的目的。
46.进一步地，在本发明提供的卷料抓取装置中，卡爪40为多个，且多个卡爪40沿筒体10的周向均均匀分布于锥形端头120上，均匀分布的卡爪40在卡接卷料的中心孔时，卷料受力更为均匀，以降低抓取操作对卷料造成的损伤，且卷料不易产生偏斜，使得抓取过程更加顺畅高效。
47.需要说明的是，如图4所示，在本发明一具体实施例中，卡爪40沿筒体10的周向均均匀设置三个，以在保证夹持过程卷料稳定性的同时，使用最少数量的卡爪40，以降低卷料抓取装置的成本。
48.进一步地，在本发明一具体实施例中，撑开件为设置于联动杆20底端的推头210，推头210与联动杆20固定连接以实现与联动杆20的同步运动，卡爪40面向推头210的一侧具有用于与推头210抵接的凸台420，凸台420与推头210抵接以在推头210运动时推动凸台420运动，以带动卡爪40运动。卡爪40用于卡接卷料中心孔的卡接端430与凸台420位于卡爪40的铰接轴440的同一侧，以实现凸台420在被推头210推动时，凸台420与卡接端430同步绕铰接轴440转动。推头210和凸台420至少一者设置有锥形导引段2110，锥形导引段2110用于使得推头210在运动过程中不断更改与凸台420的接触点，通过接触点到推头210轴线间距离的变化，以将推头210的平动传递至凸台420并转化为凸台420绕铰接轴440的转动，进而带动卡爪40展开。
49.更进一步地，在本发明提供的卷料抓取装置中，还包括用于带动卡爪40收回的收拢件，收拢件用于在卷料抓取装置完成卷料抓取并根据需要释放卷料时，带动卡爪40从展开状态切换至收回状态，以完成卷料的释放。
50.进一步地，在本发明一具体实施例中，收拢件为凸出联动杆20外表面的楔块220，卡爪40的铰接轴440两端分别为复位端450和用于卡接卷料中心孔的卡接端430，复位端450与楔块220的倾斜表面抵接，以使得卡爪40自身形成以其铰接轴440为铰点的杠杆机构，在此基础上，在联动杆20向第一方向移动时，撑开件推动卡爪40展开，此时卡爪40处于卡接端430向远离联动杆20轴线方向扩张，而复位端450向靠近联动杆20轴线方向收拢的状态；在联动杆20向第二方向移动时，楔块220推动卡爪40收回，此时卡爪40处于复位端450向远离联动杆20轴线方向扩张，而卡接端430向靠近联动杆20轴线方向收拢的状态，即通过楔块220实现了带动卡爪40收回至收回状态的目的，优化了卡爪40的开合动作效果和作业效率，并使卷料抓取装置与卷料中心孔的适配效果更好。
51.需要说明的是，第一方向可以与第二方向相同，联动杆20在同一方向完成卡爪40状态的切换，联动杆20延续第一方向上的运动以在卡爪40释放加卷料后，再切换至复位；第一方向也可以也第二方向相反，以使得卡爪40再完成卷料的释放后即复位，完成一次循环作业。
52.进一步地，在本发明一具体实施例中，收拢件与联动杆20滑动配合，收拢件套设于联动杆20的外表面，同时，在联动杆20的外表面套设有复位弹性件50，复位弹性件50沿联动杆20的轴向嵌装于撑开件和收拢件之间，以使得收拢件相对于联动杆20具有一定的浮动
性，在联动杆20运动的过程中，当收拢件与卡爪40的复位端450抵接后，随着联动杆20的进一步运动，复位弹性件50会被适度压缩，由此可有效缓解收拢件与复位端450之间的刚性冲击，避免相关部件产生结构损伤。
53.进一步地，在本发明另一具体实施例中，收拢件为设置于卡爪40的铰接轴440上的扭转弹簧，扭转弹簧的一个扭转臂与卡爪40抵接，另一扭转臂与筒体10抵接，在扭转弹簧复位状态下，卡爪40处于收回状态，联动杆20通过撑开件带动卡爪40展开时，扭转弹簧与卡爪40抵接的扭转臂产生形变，在联动杆20带动撑开件停止撑开卡爪40时，扭转弹簧向复位状态运动以带动卡爪40收拢至收回状态。
54.此外，如图2及图3所示，导向斜壁410上沿筒体10的轴向排布有若干阶梯状的防滑卡齿4110，防滑卡齿4110能够进一步提高卡爪40与卷料中心孔之间的压紧强度和摩擦力，以此进一步保证卷料抓取过程中的稳定性，同时，防滑卡齿4110为同一卷料在抓取过程提供了一定的误差，相邻两个防滑卡齿4110之间夹持的卷料会被阶梯状的防滑卡齿4110导正至同一高度的卡齿上，从而使卷料抓取装置的整个工作运行过程更加平稳高效。
55.需要说明的是，若干阶梯状的防滑卡齿4110易于抓取堆叠的多卷物料，并对堆叠的多卷物料进行阶梯分层。
56.进一步地，用于抓取卷料的卷料抓取装置常需要在预设方向或位置上对卷料进行转运，可以将圆筒固定连接于机械臂或转轴上以进行卷料的转运，也可以将圆筒滑动连接于预设方向的滑轨或滑道以进行卷料的转运。在本发明一具体实施例中，为了实现卷料的转运，本发明提供的卷料抓取装置还包括机架60和第二驱动机构，筒体10沿预设方向滑动连接于机架60上，需要说明的是，机架60可以在预设方向上设置滑轨，也可以设置滑道以与筒体10滑动连接，第二驱动机构与筒体10传动连接，以驱动筒体10沿预设方向滑动，从而在完成卷料的抓取后，驱动筒体10带动卷料运动以实现卷料的转运。
57.需要说明的是，第二驱动机构可以为气缸，也可以为电机，在这里优选第二驱动机构为气缸。
58.另一方面，为了使得卷料抓取装置抓取卷料和转运卷料过程的稳定，本发明提供的卷料抓取装置还包括辅助夹板80和第三驱动装置，辅助夹板80滑动连接于机架60上，且辅助夹板80平行设置于筒体10的一侧，同时，辅助夹板80上朝向筒体10的一侧外壁上设置有缓冲垫810，第三驱动装置与辅助夹板80传动连接，以驱动辅助夹板80运动，以使得辅助夹板80与卡爪40配合进行卷料的夹持。
59.需要说明的是，缓冲垫810能够有效缓解辅助夹板80与卷料间的刚性冲击，避免对卷料的外部造成结构损伤。需要说明的是，该缓冲垫810的材质一般为硅胶，工作人员也可以根据实际工况需求并结合加工难度和制造成本等因素灵活选择和调整该缓冲垫810的具体材质，原则上，只要是能够避免对卷料造成损伤，并能够有效缓解辅助夹板80与卷料间的结构冲击均可。
60.需要进一步说明的是，辅助夹板80的作用是与卡爪40配合以在卷料的外壁和中心孔夹持卷料，以保证卷料抓取的稳定性，同时，对于一些没有胶粘辅助固定成卷的卷料，辅助夹板80可以降低卷料开卷的风险。
61.需要说明的是，第三驱动机构90可以为气缸，也可以为电机，在这里优选第三驱动机构90为气缸。
62.此外，本发明所提供的应用上述卷料抓取装置的卷料储运系统，其卷料抓取装置能够平稳地对卷料实施可靠抓取，有效提高卷料的抓取效率，同时避免卷料抓取过程中卷料产生结构损伤或变形，保证卷料的整体结构规整可靠。
63.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
64.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。