权利要求
1.一种电解
铜箔卷自动输送方法，其特征在于，包括：
S1、设置三轴直角坐标机器人(100)、内涨紧主轴(210)以及随动托举机构(220)，其中，内涨紧主轴(210)水平安装于三轴直角坐标机器人(100)的Z轴(130)末端，随动托举机构(220)位于内涨紧主轴(210)的正下方，随动托举机构(220)与内涨紧主轴(210)之间通过线性导轨(230)连接以实现相对垂直运动，随动托举机构(220)的底部设置有力
传感器(222);
S2、控制三轴直角坐标机器人(100)驱动内涨紧主轴(210)插入铜箔卷的卷芯内部，并驱动内涨紧主轴(210)沿径向扩张以刚性涨紧卷芯的内壁;
S3、启动随动托举机构(220)向上运行以贴合铜箔卷的底部外圆，其中，力传感器(222)实时监测随动托举机构(220)受到的反作用力，当力传感器(222)的数值达到预设的支撑阈值时，随动托举机构(220)锁定当前高度并随内涨紧主轴(210)同步运动;
S4、控制三轴直角坐标机器人(100)将铜箔卷输送至堆垛位上方，控制Z轴(130)下降至低位悬停高度，优先控制随动托举机构(220)主动下行缩回直至完全脱离铜箔卷表面，随后控制Z轴(130)继续微降直至铜箔卷落位至托盘，最后控制内涨紧主轴(210)收缩并退回。
2.根据权利要求1所述的一种
电解铜箔卷自动输送方法，其特征在于，S2的步骤之前包括：
S2.1设置径向浮动接口，其中，内涨紧主轴(210)通过径向浮动接口连接至Z轴(130)末端，径向浮动接口采用通孔-螺栓间隙配合结构，通孔与螺栓之间单边预留有预设的间隙，并在螺栓上套设有自定心弹簧;
在S2的步骤中，若内涨紧主轴(210)插入时存在位置偏差，利用径向浮动接口产生的被动侧移补偿对准误差。
3.根据权利要求1所述的一种电解铜箔卷自动输送方法，其特征在于，S2的步骤中，内涨紧主轴(210)包括主轴壳体(211)、驱动拉杆(212)、涨紧瓦(213)以及径向复位弹簧(214)，驱动拉杆(212)设置有主动楔形面，涨紧瓦(213)设置有从动楔形面，驱动拉杆(212)轴向移动时驱动涨紧瓦(213)径向扩张。
4.根据权利要求1所述的一种电解铜箔卷自动输送方法，其特征在于，S3的步骤包括：
设定支撑阈值，其中，支撑阈值为能够克服内涨紧主轴(210)悬臂重力产生的下垂力矩且小于铜箔卷总重力的力值;
启动并控制随动托举机构(220)上行，利用力传感器(222)采用接触力阈值判定法进行闭环控制;
当反作用力达到支撑阈值时，停止随动托举机构(220)的进给动作，通过随动托举机构(220)提供的辅助支撑力将内涨紧主轴(210)的受力模型由悬臂梁转化为力学性能上等效的简支梁。
5.根据权利要求4所述的一种电解铜箔卷自动输送方法，其特征在于，S3的步骤中支撑阈值的设定范围为80N至100N。
6.根据权利要求1中所述的一种电解铜箔卷自动输送方法，其特征在于，S4的步骤包括：
控制Z轴(130)下降，直至铜箔卷底部距离托盘表面为预设的安全距离时保持悬停;
执行随动托举机构(220)避让动作，驱动随动托举机构(220)下行复位;
控制Z轴(130)以慢速微降，并监测Z轴(130)的负载数值;
当Z轴(130)的负载数值骤降时，判定铜箔卷已完成负载转移，控制内涨紧主轴(210)解除涨紧状态。
7.根据权利要求1中所述的一种电解铜箔卷自动输送方法，其特征在于，S2的步骤中，通过检测驱动内涨紧主轴(210)动作的电机电流或液压油压，根据负载与输出力矩的正相关关系判断抓紧力是否达标。
8.根据权利要求1中所述的一种电解铜箔卷自动输送方法，其特征在于，随动托举机构(220)采用V型托架(221)，力传感器(222)串联设置于V型托架(221)的底部与驱动模组(223)之间。
9.一种电解铜箔卷自动输送装置，其特征在于，包括：
三轴直角坐标机器人(100)，用于提供X、Y、Z轴(130)方向的运动;
复合抓取模组(200)，安装于三轴直角坐标机器人(100)的Z轴(130)末端;
以及中央控制系统;
所述复合抓取模组(200)包括水平设置的内涨紧主轴(210)和位于内涨紧主轴(210)正下方的随动托举机构(220);
其中，内涨紧主轴(210)用于刚性抓取卷芯，随动托举机构(220)用于提供辅助柔性支撑，随动托举机构(220)与内涨紧主轴(210)通过线性导轨(230)连接;
所述中央控制系统分别与三轴直角坐标机器人(100)、内涨紧主轴(210)及随动托举机构(220)电性连接，用于基于传感器反馈控制上述机构执行权利要求1至8任意一项所述的方法步骤。
10.根据权利要求9所述的一种电解铜箔卷自动输送装置，其特征在于，内涨紧主轴(210)与Z轴(130)末端之间设置有允许径向浮动的径向浮动接口，随动托举机构(220)上设置有用于监测垂直支撑力的力传感器(222)。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及电解铜箔卷输送领域，具体为一种电解铜箔卷自动输送装置及其方法。
背景技术
[0002]随着新能源及电子工业制造技术的不断发展，电解铜箔的生产卷重显著增加，大重量卷材的应用日益普遍。这种重载工况带来的复杂性给自动化生产线带来了诸多挑战，尤其是在成品卷材的自动抓取、输送及堆垛管理方面。
[0003]目前，行业内一般通过工业机器人搭载单端悬臂式膨胀轴来执行铜箔卷的搬运作业。设备通常控制膨胀轴插入铜箔卷的纸管卷芯内部，通过径向扩张产生摩擦力来刚性抓取并提升卷材，随后将其移动至指定的托盘或工位进行堆放。
[0004]然而，传统的单端悬臂抓取与输送方法主要依赖轴芯的单点受力，在处理大重量宽幅铜箔卷时存在明显的局限性。由于重力作用，悬臂结构不可避免地会产生末端下垂和挠度，导致卷材在空中运输时的轴线发生倾斜。这种倾斜状态极易诱发铜箔卷层间松动，进而在运输惯性作用下导致内层与外层发生相对位移，出现塔形层间滑移缺陷，严重影响产品质量。此外，为了克服重载滑落风险，传统膨胀轴往往需要施加极大的径向涨紧力，这容易导致强度较低的纸管卷芯发生椭圆变形甚至撑裂。在最终的堆垛环节，由于负载变形和机械回弹的存在，抓取机构在卸载时极易与卷材底部或托盘发生空间干涉，导致抽轴困难或划伤铜箔端面，难以实现平稳的软着陆。
[0005]因此，如何解决重载铜箔卷在输送过程中的轴线倾斜与层间滑移问题，并避免卷芯损坏及堆垛干涉，成为本领域亟需解决的问题。
[0006]在背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
[0007]本发明的目的在于提供一种电解铜箔卷自动输送装置及其方法，以解决上述背景技术中提出的问题，本发明的技术方案如下：
[0008]一种电解铜箔卷自动输送方法，包括：
[0009]S1、设置三轴直角坐标机器人、内涨紧主轴以及随动托举机构，其中，内涨紧主轴水平安装于三轴直角坐标机器人的Z轴末端，随动托举机构位于内涨紧主轴的正下方，随动托举机构与内涨紧主轴之间通过线性导轨连接以实现相对垂直运动，随动托举机构的底部设置有力传感器;
[0010]S2、控制三轴直角坐标机器人驱动内涨紧主轴插入铜箔卷的卷芯内部，并驱动内涨紧主轴沿径向扩张以刚性涨紧卷芯的内壁;
[0011]S3、启动随动托举机构向上运行以贴合铜箔卷的底部外圆，其中，力传感器实时监测随动托举机构受到的反作用力，当力传感器的数值达到预设的支撑阈值时，随动托举机构锁定当前高度并随内涨紧主轴同步运动;
[0012]S4、控制三轴直角坐标机器人将铜箔卷输送至堆垛位上方，控制Z轴下降至低位悬停高度，优先控制随动托举机构主动下行缩回直至完全脱离铜箔卷表面，随后控制Z轴继续微降直至铜箔卷落位至托盘，最后控制内涨紧主轴收缩并退回。
[0013]优选的，S2的步骤之前包括：
[0014]S2.1设置径向浮动接口，其中，内涨紧主轴通过径向浮动接口连接至Z轴末端，径向浮动接口采用通孔-螺栓间隙配合结构，通孔与螺栓之间单边预留有预设的间隙，并在螺栓上套设有自定心弹簧;
[0015]在S2的步骤中，若内涨紧主轴插入时存在位置偏差，利用径向浮动接口产生的被动侧移补偿对准误差。
[0016]优选的，S2的步骤中，内涨紧主轴包括主轴壳体、驱动拉杆、涨紧瓦以及径向复位弹簧，驱动拉杆设置有主动楔形面，涨紧瓦设置有从动楔形面，驱动拉杆轴向移动时驱动涨紧瓦径向扩张。
[0017]优选的，S3的步骤包括：
[0018]设定支撑阈值，其中，支撑阈值为能够克服内涨紧主轴悬臂重力产生的下垂力矩且小于铜箔卷总重力的力值;
[0019]启动并控制随动托举机构上行，利用力传感器采用接触力阈值判定法进行闭环控制;
[0020]当反作用力达到支撑阈值时，停止随动托举机构的进给动作，通过随动托举机构提供的辅助支撑力将内涨紧主轴的受力模型由悬臂梁转化为力学性能上等效的简支梁。
[0021]优选的，S3的步骤中支撑阈值的设定范围为80N至100N。
[0022]优选的，S4的步骤包括：
[0023]控制Z轴下降，直至铜箔卷底部距离托盘表面为预设的安全距离时保持悬停;
[0024]执行随动托举机构避让动作，驱动随动托举机构下行复位;
[0025]控制Z轴以慢速微降，并监测Z轴的负载数值;
[0026]当Z轴的负载数值骤降时，判定铜箔卷已完成负载转移，控制内涨紧主轴解除涨紧状态。
[0027]优选的，S2的步骤中，通过检测驱动内涨紧主轴动作的电机电流或液压油压，根据负载与输出力矩的正相关关系判断抓紧力是否达标。
[0028]优选的，随动托举机构采用V型托架，力传感器串联设置于V型托架的底部与驱动模组之间。
[0029]一种电解铜箔卷自动输送装置，包括：
[0030]三轴直角坐标机器人，用于提供X、Y、Z轴方向的运动;
[0031]复合抓取模组，安装于三轴直角坐标机器人的Z轴末端;
[0032]以及中央控制系统;
[0033]所述复合抓取模组包括水平设置的内涨紧主轴和位于内涨紧主轴正下方的随动托举机构;
[0034]其中，内涨紧主轴用于刚性抓取卷芯，随动托举机构用于提供辅助柔性支撑，随动托举机构与内涨紧主轴通过线性导轨连接;
[0035]所述中央控制系统分别与三轴直角坐标机器人、内涨紧主轴及随动托举机构电性连接，用于基于传感器反馈控制上述机构执行权利要求1所述的方法步骤。
[0036]优选的，内涨紧主轴与Z轴末端之间设置有允许径向浮动的径向浮动接口，随动托举机构上设置有用于监测垂直支撑力的力传感器。
[0037]与现有技术相比，本发明具有如下改进及优点：
[0038]1.本方案通过在内涨紧主轴正下方配置随动托举机构，并利用力传感器实现的闭环力控逻辑，改变了卷材输送过程中的受力状态;随动托举机构在卷材远端施加的主动辅助支撑力，将受力模型由不稳定的单端悬臂梁转化为稳定的两端简支梁;该结构不仅物理消除了主轴的挠度变形，保证了铜箔卷轴线的水平度，而且托架与卷材表面的接触摩擦提供了额外的阻尼，有效抑制了运输惯性引起的径向跳动和轴向窜动，确保了从分切到堆垛全流程的卷形质量;
[0039]2.本方案通过特定的低位悬停配合托架优先避让的控制时序，解决了底部托举结构在堆垛环节的机械干涉难题，控制系统执行低位悬停、随动托举机构主动下行缩回、Z轴微降落位的动作序列;在卷材尚未接触托盘前，利用内涨紧主轴的短时独立承重能力，先行撤出底部的随动托举机构;这种以空间换时间的策略，在无需附加侧移机构的前提下，实现了无干涉的垂直落位，既保证了B65G标准下的堆垛垂直度，又完全规避了V型托架刮伤成品铜箔表面的风险;
[0040]3.本方案的内涨紧主轴采用驱动拉杆驱动楔形面的机械扩张结构，替代了传统的充气式气囊结构，利用楔形面的斜面增力原理，将轴向拉力转化为高强度的径向刚性支撑力，大幅提升了负载极限;同时，楔形面配合设计具有的摩擦自锁角特性，赋予了系统断电保护功能;即在驱动源意外失效时，依靠机械自锁力仍能维持涨紧状态，防止重型铜箔卷坠落，建立了可靠的被动安全冗余;此外，大面积涨紧瓦的设计降低了单位面积接触压强，有效防止了纸管卷芯发生椭圆变形;
[0041]4.本方案在内涨紧主轴与Z轴末端的连接处设置了包含自定心弹簧的间隙配合结构，径向浮动接口赋予了刚性执行机构在径向平面内的被动顺应能力;当主轴导向头接触卷芯产生侧向分力时，该机构允许主轴克服弹簧预紧力产生适量的物理侧移，自动补偿机器人定位坐标与卷芯实际中心之间的同轴度误差;这种柔性容差设计不仅保护了物料完整性，也降低了对机器人绝对重复定位精度的苛刻要求，提升了系统的整体鲁棒性。
附图说明
[0042]下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释：
[0043]图1是装置的外部整体结构示意图;
[0044]图2是复合抓取模组的结构示意图;
[0045]图3是驱动拉杆及其连接结构示意图;
[0046]图4是本发明方法流程结构示意图。
[0047]图中：100、三轴直角坐标机器人;130、Z轴;200、复合抓取模组;210、内涨紧主轴;211、主轴壳体;212、驱动拉杆;213、涨紧瓦;214、复位弹簧;220、随动托举机构;221、V型托架;222、力传感器;223、驱动模组;230、线性导轨。
具体实施方式
[0048]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
[0049]实施例1：
[0050]请参阅图1-4，本发明提供一种电解铜箔卷自动输送方法，包括：
[0051]S1、设置三轴直角坐标机器人100、内涨紧主轴210以及随动托举机构220，其中，内涨紧主轴210水平安装于三轴直角坐标机器人100的Z轴130末端，随动托举机构220位于内涨紧主轴210的正下方，随动托举机构220与内涨紧主轴210之间通过线性导轨230连接以实现相对垂直运动，随动托举机构220的底部设置有力传感器222;
[0052]S2、控制三轴直角坐标机器人100驱动内涨紧主轴210插入铜箔卷的卷芯内部，并驱动内涨紧主轴210沿径向扩张以刚性涨紧卷芯的内壁;
[0053]S3、启动随动托举机构220向上运行以贴合铜箔卷的底部外圆，其中，力传感器222实时监测随动托举机构220受到的反作用力，当力传感器222的数值达到预设的支撑阈值时，随动托举机构220锁定当前高度并随内涨紧主轴210同步运动;
[0054]S4、控制三轴直角坐标机器人100将铜箔卷输送至堆垛位上方，控制Z轴130下降至低位悬停高度，优先控制随动托举机构220主动下行缩回直至完全脱离铜箔卷表面，随后控制Z轴130继续微降直至铜箔卷落位至托盘，最后控制内涨紧主轴210收缩并退回;
[0055]本实施例提供一种解决大重量电解铜箔卷，例如500kg级在自动化输送过程中易发生塔形层间滑移及堆垛干涉问题的输送方法;针对现有技术中单端悬臂抓取导致的卷材轴线倾斜和松卷问题，本实施例构建了刚性内抓为主，柔性外托为辅的复合输送体系;
[0056]在步骤S1中，构建硬件基础，配置三轴直角坐标机器人100作为运动载体，提供X、Y、Z三个维度的空间自由度;在Z轴130末端集成复合抓取模组200，该模组包含用于承载重量的内涨紧主轴210和用于平衡力矩的随动托举机构220;关键在于，两者通过线性导轨230建立物理连接，使随动托举机构220既能跟随主轴进行宏观的同步搬运，又能相对于主轴进行独立的微观垂直浮动，为后续的力控补偿提供机械基础;
[0057]在步骤S2中，执行刚性抓取;控制机器人将内涨紧主轴210沿卷芯轴线插入;此时，内涨紧主轴210沿径向扩张，与卷芯内壁建立高强度的静摩擦连接，承担铜箔卷100%的重力负载，确保卷材在空间上的初步定位;
[0058]在步骤S3中，引入主动力矩平衡机制;启动随动托举机构220主动上行，当其接触铜箔卷底部外圆时，利用力传感器222进行闭环反馈;一旦监测到的反作用力达到预设的支撑阈值，该阈值足以克服悬臂重力产生的下垂力矩，系统立即锁定随动托举机构220的垂直高度;此时，随动托举机构220在铜箔卷远端提供了额外的物理支点，将受力模型由不稳定的悬臂梁转化为稳定的力学等效简支梁，物理上消除了轴线倾斜，并利用接触摩擦阻尼抑制运输惯性导致的层间滑移;
[0059]在步骤S4中，执行无干涉堆垛逻辑;当铜箔卷到达堆垛位上方时，为解决托举机构可能被压在卷材底部无法抽出的技术难题，采用特定的时序控制：先将Z轴130降至低位悬停，例如距托盘5mm，此时卷材尚未接触托盘;优先驱动随动托举机构220主动下潜回缩，彻底退出堆垛区域;Z轴130再执行微量下降动作完成落位;该时序通过空间换时间的策略，规避了机械结构与堆垛动作的干涉风险，实现了高精度的垂直堆垛。
[0060]S2的步骤之前包括：
[0061]S2.1设置径向浮动接口，其中，内涨紧主轴210通过径向浮动接口连接至Z轴130末端，径向浮动接口采用通孔-螺栓间隙配合结构，通孔与螺栓之间单边预留有预设的间隙，并在螺栓上套设有自定心弹簧;
[0062]在S2的步骤中，若内涨紧主轴210插入时存在位置偏差，利用径向浮动接口产生的被动侧移补偿对准误差;
[0063]本实施例针对铜箔卷卷芯，通常为纸管易受刚性冲击损坏的问题，在刚性连接中引入了柔性容差机制;
[0064]在步骤S2.1中，对机械连接界面进行改进，设置径向浮动接口;在内涨紧主轴210法兰与Z轴130安装板的连接处，摒弃传统的紧密配合，采用通孔-螺栓间隙配合结构;在螺栓杆与安装孔之间预留单边3mm至5mm的物理间隙，并配合设置高刚度的自定心弹簧;自定心弹簧优选采用双向对顶布置的碟形弹簧或高刚度圆锥弹簧，用于在无外力作用下通过弹性回复力将螺栓保持在通孔的几何中心位置;常态下，弹簧力保持主轴处于几何中心;
[0065]在步骤S2的插入过程中，若由于设备累积误差或卷材放置误差导致主轴与卷芯存在同轴度偏差，主轴前端的导向结构会率先接触卷芯端口;
[0066]主轴前端设置的圆锥形导向头在压入卷芯端口时，其斜面将轴向进给力分解为径向分力，当接触产生的侧向分力超过自定心弹簧的预紧力时，迫使主轴在预留的间隙范围内发生被动侧移，从而实现对准;这种设计将可能导致卷芯撕裂的刚性碰撞能量转化为弹簧的弹性势能，实现了对准误差的自动物理补偿，有效保护了脆弱的纸管卷芯。
[0067]S2的步骤中，内涨紧主轴210包括主轴壳体211、驱动拉杆212、涨紧瓦213以及径向复位弹簧214，驱动拉杆212设置有主动楔形面，涨紧瓦213设置有从动楔形面，驱动拉杆212轴向移动时驱动涨紧瓦213径向扩张;
[0068]本实施例详细阐述了适应重载，500kg级工况的内涨紧主轴210的具体实现形式，旨在解决传统气胀轴承载力不足的问题;
[0069]在步骤S2中，内涨紧主轴210采用机械楔块式增力结构;其核心部件包括设置于内部的驱动拉杆212和分布于圆周的涨紧瓦213;驱动拉杆212上精密加工有主动楔形面，涨紧瓦213内侧加工有对应的从动楔形面;
[0070]工作时，通过液压或电机驱动拉杆212沿轴向移动，利用斜面增力原理，将轴向的拉力转化为涨紧瓦213巨大的径向扩张力;该结构具有两个显著优势：其一，利用楔形面间的摩擦自锁角，即使在驱动源意外失效的情况下，径向张紧力也不会瞬间消失，防止重载铜箔卷跌落;其二，通过涨紧瓦213的大面积接触，在提供足够静摩擦力以抓取重物的同时，根据压强公式P=F/S，有效降低了单位面积上对纸管内壁的压强，避免了纸管因受力过大而发生椭圆变形;径向复位弹簧214则用于在卸载时强制拉回涨紧瓦213，确保主轴能顺畅退出。
[0071]S3的步骤包括：
[0072]设定支撑阈值，其中，支撑阈值为能够克服内涨紧主轴210悬臂重力产生的下垂力矩且小于铜箔卷总重力的力值;
[0073]启动并控制随动托举机构220上行，利用力传感器222采用接触力阈值判定法进行闭环控制;
[0074]当反作用力达到支撑阈值时，停止随动托举机构220的进给动作，通过随动托举机构220提供的辅助支撑力将内涨紧主轴210的受力模型由悬臂梁转化为力学性能上等效的简支梁;
[0075]本实施例进一步细化了随动托举机构220的力控逻辑，解决了托举力过大导致卷材脱离主轴或托举力过小无法矫正挠度的技术矛盾;
[0076]在步骤S3中，控制系统采用接触力阈值判定法;设定精确的支撑阈值，该阈值的物理含义是：其产生的反向力矩足以抵消内涨紧主轴210因自重和负载导致的悬臂下垂量，但其绝对值远小于铜箔卷的总重力，例如仅为总重的1.5%-2%，以确保铜箔卷的主体重量仍由内涨紧主轴210承担;
[0077]具体而言，该支撑阈值是基于内涨紧主轴210的抗弯刚度及悬臂长度计算得出的，其物理意义为：在空载或负载状态下，使内涨紧主轴210末端因自重产生的弹性挠度恢复至零位所需的垂直矫正力;
[0078]在执行过程中，随动托举机构220上行，力传感器222实时采集接触界面压力;控制器将采集值与设定阈值进行高频比对;一旦达到阈值，说明托架已提供了恰当的辅助支撑，控制器立即切断驱动电机电源并锁定位置;此操作在力学本质上是在悬臂梁的自由端增加了一个铰支座，将其转化为简支梁模型，从而在根本上消除了长距离悬臂输送时的末端挠度，保证了铜箔卷轴线的水平度。
[0079]S3的步骤中支撑阈值的设定范围为80N至100N;
[0080]本实施例提供了支撑阈值的具体优选范围;基于对500kg级标准电解铜箔卷的实测数据分析，将支撑阈值设定在80N至100N之间;
[0081]在该数值范围内，随动托举机构220提供的向上托举力既能有效补偿主轴钢材弹性形变产生的微量下垂，通常在1-3mm范围，使主轴回复至水平状态;同时，该数值远低于可能导致铜箔卷被顶起而脱离内涨紧主轴210基准面的临界力值;选择80N至100N作为防抖支撑阈值，是在保证运输稳定性和维持定位基准之间取得的最佳平衡点，有效防止了运输过程中的上下颠簸。
[0082]S4的步骤包括：
[0083]控制Z轴130下降，直至铜箔卷底部距离托盘表面为预设的安全距离时保持悬停;
[0084]需要说明的是，安全距离必须设定为大于内涨紧主轴210在满载状态下作为单端悬臂梁时的最大末端挠度值，即满足，以防止随动托举机构220撤除瞬间，卷材因主轴弹性形变下垂而碰撞托盘;
[0085]执行随动托举机构220避让动作，驱动随动托举机构220下行复位;
[0086]控制Z轴130以慢速微降，并监测Z轴130的负载数值;
[0087]当Z轴130的负载数值骤降时，判定铜箔卷已完成负载转移，控制内涨紧主轴210解除涨紧状态;
[0088]本实施例详细描述了为了避免机械干涉并实现软着陆的堆垛控制策略;
[0089]在S4步骤中，系统首先控制Z轴130快速下降至低位悬停点，该点定义为铜箔卷底部距离目标托盘表面仅剩5mm;在此高度保持悬停，目的是为随动托举机构220的退出创造空间;
[0090]执行托架避让指令，驱动随动托举机构220独立下行复位，使其完全脱离铜箔卷底部;此时，铜箔卷短暂地恢复为仅由内涨紧主轴210单臂抓取的状态;
[0091]控制Z轴130以极低的速度，例如1-5mm/s执行微降动作;在此过程中，系统实时监测Z轴130伺服电机的负载电流或扭矩数值;
[0092]控制器内部设定有负载变化率阈值，当单位时间内的负载下降斜率超过该阈值时，判定为负载骤降;
[0093]当监测到Z轴130负载数值出现阶跃式骤降时，表明铜箔卷底部已接触托盘，重量已由Z轴130转移至托盘;系统据此判定落位完成，随即指令内涨紧主轴210收缩楔块，完成卸载;该逻辑确保了卷材在放置过程中无冲击、无划伤，且彻底解决了托架被压住无法退出的工程难题。
[0094]S2的步骤中，通过检测驱动内涨紧主轴210动作的电机电流或液压油压，根据负载与输出力矩的正相关关系判断抓紧力是否达标;
[0095]本实施例提供了确保抓取安全性的检测手段;在步骤S2的内孔锁紧过程中，为了防止因驱动力不足导致的滑脱事故，系统引入了间接力矩检测机制;
[0096]由于驱动内涨紧主轴210动作的执行元件，电机或液压缸的输出力与负载成正比，系统实时监测电机的驱动电流值或液压系统的油压值;控制器内部预设有对应于可靠抓紧力的达标电流区间或达标油压区间;只有当实时监测值稳定落入该区间时，系统才确认抓紧动作完成，基于执行机构输出力与负载的线性对应关系，并允许进行后续的提升动作;这种非接触式的检测方法，无需在旋转部件内部安装昂贵的力传感器，即可以低成本、高可靠性地验证机械楔块的涨紧状态。
[0097]随动托举机构220采用V型托架221，力传感器222串联设置于V型托架221的底部与驱动模组223之间;
[0098]本实施例对随动托举机构220的具体结构进行了优化限定;
[0099]随动托举机构220采用V型托架221结构;V型槽的几何特性具有自动定心功能，当其上行接触圆形铜箔卷时，能够自然适应不同直径的卷材并辅助限制卷材的横向滚动;
[0100]在传感器布置上，将力传感器222串联安装在V型托架221的底部与下方的驱动模组223，如气缸或丝杆滑台之间;这种串联布置方式使得传感器直接承受并检测托架受到的全部垂向反作用力，避免了因连杆机构摩擦或侧向分力导致的测量误差，确保了反馈给控制系统的力值数据真实、精准，从而保障了上述力控逻辑的准确执行。
[0101]实施例2：
[0102]请参阅图1-3，一种电解铜箔卷自动输送装置，包括：
[0103]三轴直角坐标机器人100，用于提供X、Y、Z轴130方向的运动;
[0104]复合抓取模组200，安装于三轴直角坐标机器人100的Z轴130末端;
[0105]复合抓取模组200包括水平设置的内涨紧主轴210和位于内涨紧主轴210正下方的随动托举机构220;
[0106]其中，内涨紧主轴210用于刚性抓取卷芯，随动托举机构220用于提供辅助柔性支撑，随动托举机构220与内涨紧主轴210通过线性导轨230连接;
[0107]本实施例提供一种实现上述输送方法的硬件装置实体;该电解铜箔卷自动输送装置主要由三轴直角坐标机器人100和复合抓取模组200构成;
[0108]三轴直角坐标机器人100构建了龙门式或悬臂式的运动框架，通过高精度的伺服驱动系统提供X、Y、Z三个正交方向的直线运动能力，覆盖了从分切机取料点到成品托盘堆垛点的全部作业空间;
[0109]复合抓取模组200作为核心执行末端，被刚性安装在Z轴130的升降滑板上;该模组在结构上创新性地集成了两个功能单元：水平伸出的内涨紧主轴210，作为主要承载部件，用于深入卷芯内部实施刚性抓取;以及位于主轴正下方的随动托举机构220，作为辅助平衡部件，用于托举卷材外部;两者通过精密的线性导轨230相连，这种连接方式限制了除垂直方向以外的所有自由度，确保随动托举机构220只能相对于主轴做垂直升降运动，从而实现刚柔并济的复合输送功能。
[0110]内涨紧主轴210与Z轴130末端之间设置有允许径向浮动的径向浮动接口，随动托举机构220上设置有用于监测垂直支撑力的力传感器222;
[0111]本实施例对装置的关键连接节点和感知单元进行了具体化描述;
[0112]在内涨紧主轴210与Z轴130末端的连接处，集成了径向浮动接口;该接口内部包含间隙配合的紧固件和弹性复位元件，允许主轴在受到外部径向力时产生毫米级的径向浮动位移，从而赋予装置容错对准能力，避免硬性撞击损坏昂贵的铜箔产品或设备主轴;
[0113]在随动托举机构220上，集成了高灵敏度的力传感器222;该传感器被配置为实时感知托架与铜箔卷之间的接触压力，并将模拟量或数字量信号传输至中央控制器;该传感器是实现闭环力控和简支梁转化逻辑的硬件基础，使得装置能够感知负载状态并据此智能调节托举力度，确保了输送过程的稳定性和堆垛动作的安全性。
[0114]实施例3：
[0115]在前述实施例的基础上，本发明的一种电解铜箔卷自动输送装置还包括中央控制系统;中央控制系统分别与三轴直角坐标机器人100、内涨紧主轴210的驱动部件、随动托举机构220的驱动模组223以及力传感器222电性连接。
[0116]具体而言，中央控制系统包括但不限于PLC可编程逻辑控制器、工控机或嵌入式控制板，其内部集成有以下逻辑控制模块以执行本发明的输送方法：
[0117]闭环力控模块：该模块与力传感器222及驱动模组223信号连接。该模块配置用于实时接收力传感器222反馈的压力数值，并与预设的支撑阈值例如80N-100N进行PID运算比较。当检测到的压力值小于支撑阈值时，该模块输出指令控制驱动模组223继续上行;当压力值达到或微幅超过支撑阈值时，该模块立即输出制动指令锁定驱动模组223的高度，从而实现S3步骤中的柔性支撑与挠度补偿。
[0118]负载监测与落位判别模块：该模块与三轴直角坐标机器人100的Z轴伺服驱动器通讯连接;在S4步骤的堆垛环节中，该模块实时采集Z轴电机的电流负载或输出扭矩数据;当监测到Z轴以慢速微降过程中负载数值出现突变性骤降斜率超过预设值时，该模块判定铜箔卷底部已接触托盘，并随即向内涨紧主轴210发送收缩指令，完成自动卸载;
[0119]抓取安全互锁模块：该模块用于S2步骤的安全检测。其通过检测内涨紧主轴210驱动电机的电流值或液压系统的油压值，判断径向涨紧力是否达标;只有当涨紧力信号处于安全区间内时，该模块才允许三轴直角坐标机器人100执行后续的提升动作，防止卷材滑落;
[0120]时序逻辑控制模块：该模块用于协调S4步骤中的多轴联动时序;具体逻辑为：在Z轴下降至低位悬停点后，该模块强制锁定Z轴动作，优先发送指令驱动随动托举机构220完全回缩，待回缩到位信号确认后，再解锁Z轴执行微降落位动作，以此逻辑规避V型托架221与堆垛动作的机械干涉;
[0121]通过上述中央控制系统的统筹控制，实现了机械结构动作与传感器反馈数据的深度融合，确保了整个输送流程的自动化与智能化。
[0122]应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
说明书附图(4)
声明：
“电解铜箔卷自动输送装置及其方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
283
编辑：北方有色网
来源：广东嘉元科技股份有限公司
咨询细节
2026年08月06日 ~ 08日 
