一种腕臂套筒装配设备、腕臂装配生产线及装配方法

技术领域

本发明涉及腕臂装配技术领域，特别涉及一种腕臂套筒装配设备、腕臂装配生产线及装配方法。

背景技术

腕臂是铁路接触网系统的重要组成部分。腕臂安装在支柱上部，用于支持接触悬挂，并起传递负荷的作用，一般为钢铁和铝合金圆形管材制成，安装有若干零件。一般腕臂的长度不相等，其上的装配零件数量、角度和位置也一般不相同。专利号CN210413487U的中国专利公开了一种高效率腕臂预配生产线，实现腕臂管与零件的装配，但随着科技的发展，腕臂产品的结构也实现了更新。新的腕臂产品的管材材料、零件类型和绝缘子类型也不断创新。本技术所涉及的腕臂管材料为绝缘材料，会导致端部装配的套筒也区别于现有技术，现有的预配生产线不能满足装配要求。

发明内容

为了解决现有技术存在的现有的腕臂预配生产线不能满足装配要求的问题，本发明提供一种适用新的带套筒的腕臂套筒装配设备、腕臂装配生产线及装配方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种腕臂套筒装配设备，包括套管单元和钻铆单元：

其中，套管单元包括：

基座，

夹具，所述的夹具设置在基座的底端，夹具用于夹住套筒，且位于夹具上的套筒开口朝上；

喷胶机构，所述的喷胶机构用于向套筒内和/或腕臂管的管壁喷胶；

限位机构，所述的限位机构用于对插入至套筒中的腕臂管进行限位；

其中，钻铆单元包括：

钻孔机构，所述的钻孔机构用于在腕臂管和套筒的重合位置对两者进行贯穿钻孔形成贯通的通孔；

铆接机构，铆接机构用于铆接贯穿于通孔中的铆钉；

钻铆输送机构，所述的钻铆输送机构用于将腕臂管从钻孔机构转移至铆接机构。

进一步的，所述的限位机构滑动设置在基座的顶端，所述的限位机构包括滑动设置在基座上的滑座，所述的滑座上设有顶锥，所述的顶锥顶在腕臂管的孔中从而实现腕臂管的对中和和限位。

进一步的，所述的喷胶机构滑动设置在基座上。

进一步的，所述的夹具连接有驱动其转动的驱动机构。

进一步的，还包括抓管机械手、套筒上料机械手和铆钉上料机械手，所述的抓管机械手用于抓取和移动腕臂管；所述的套筒上料机械手用于将套筒从料台抓取至夹具，所述的铆钉上料机械手用于夹取上料振动盘的铆钉并将铆钉穿过通孔。

进一步的，包括至少一个套筒装配机器人，抓管机械手、套筒上料机械手和铆钉上料机械手中至少一个安装在套筒机器人上。

进一步的，还包括用于放置腕臂管的半成品料架和成品料架。

一种腕臂装配生产线，包括上述的腕臂套筒装配设备，还包括腕臂管预配设备，所述的腕臂管预配设备设置在腕臂套筒装配设备的前方，所述的腕臂管预配设备包括：

零件上料机构，所述的零件上料机构用于将零件上料至设定位置；

预配输送机构，所述的预配输送机构用于实现管材和腕臂管在腕臂管预配设备中的输送，被输送的腕臂管从零件中穿过；

管材上料机构，所述的管材上料机构用于将管材上料至预配输送机构；

拧紧机械手，所述的拧紧机械手用于将零件上的螺栓拧紧。

进一步的，腕臂管预配设备还包括：

锯切机构，所述的锯切机构用于将管材按照设定长度进行锯切，

喷码机构，所述的喷码机构实现在管材上喷码；

零件抓取机械手，所述的零件抓取机械手将零件从料仓抓取至零件上料机构。

一种上述的腕臂套筒装配生产线的装配方法，

包括以下步骤：

S1：管材上料至预配输送机构，预配输送机构依次将管材输送至锯切机构、喷码机构进行锯切和喷码，形成腕臂管；

S2：零件抓取机械手将零件抓取至零件上料机构，零件上料机构将对应的零件上料至设定位置，腕臂管在预配输送机构的输送下穿过对应的零件，拧紧机械手将零件上的螺栓拧紧；

S3：套筒上料机械手将套筒抓取至夹具上并夹紧；

S4：喷胶机构滑动至套筒上方，然后向套筒内和/或腕臂管的管壁喷胶或者涂胶；

S5：抓管机械手将已经完成零件预配的腕臂管抓取至夹具的上方，并将腕臂管的一端插入套筒中，顶锥向下滑动并顶住腕臂管，抓管机械手离开；

S6：当腕臂管与套筒之间的胶水凝固一段时间后，抓管机械手将粘接有套筒的腕臂管移动至半成品料架；

S7：抓管机械手将半成品料架上的腕臂管抓取至钻铆单元，进行钻孔；

S8：铆钉上料机械手抓取一个铆钉并穿过通孔；

S9：钻铆输送机构将腕臂管输送至铆接机构进行铆接；

S10：抓管机械手将铆接完成的腕臂管抓取至成品料架。

有益效果：

(1)本发明的腕臂套筒装配设备实现腕臂管与套筒的自动组装，减少人力成本，效率高；

(2)夹具能够转动，从而能够实现套筒的不同方位以适应不同腕臂的装配角度需求，适应性好；

(3)腕臂装配生产线实现了平腕臂和斜腕臂上的零件的装配以及平腕臂和斜腕臂端部套筒的装配，实现全自动装配生产线，自动化程度高；

(4)将零件上料机构集成在一起，缩短了腕臂管预配设备的长度，便于整个腕臂装配生产线的布置，根据需求选择对应的零件上料机构进行上料，满足装配需求；

(5)钻孔机构设置在腕臂套筒装配设备，并且在套筒和腕臂管胶装完成后进行钻孔，保证了位置精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为腕臂套筒装配设备结构示意图；

图2为套管单元的结构示意图；

图3为钻铆单元的结构示意图；

图4为抓管机械手、套筒上料机械手和铆钉上料机械手的结构示意图；

图5为腕臂管预配设备的结构示意图；

图6为图5中I处的局部放大图；

图7为腕臂装配生产线的整体结构俯视示意图；

图8为本发明一种实施例的腕臂产品组装结构示意图。

其中，100、腕臂管预配设备，110、零件上料机构，120、管材上料机构，130、拧紧机械手，140、锯切机构，150、喷码机构，160、零件抓取机械手，200、腕臂套筒装配设备，210、套管单元，211、基座，212、夹具，213、喷胶机构，214、抓管机械手，215、滑座，216、顶锥，220、钻铆单元，221、钻孔机构，222、铆接机构，230、套筒上料机械手，240、铆钉上料机械手，250、套筒装配机器人，260、半成品料架，270、成品料架，280、料台，290、上料振动盘，300、腕臂管，301、平腕臂，302、斜腕臂，400、零件，401、套管双耳，402、承力索座，403、腕臂连接器，500、套筒，600、铆钉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。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讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1，一种腕臂套筒装配设备，用于装配腕臂管300和套筒500，包括套管单元210和钻铆单元220：其中，如图2，套管单元210包括基座211、夹具212、喷胶机构213和限位机构，夹具212设置在基座211的底端，夹具212用于夹住套筒500，且位于夹具212上的套筒500开口朝上，基座211竖直放置和套管500开口朝上的目的，主要是为了刚开始涂胶或喷胶时便于胶水向下流入套管500内部凝固，否则胶水可能外溢或沿着管材流出；喷胶机构213用于向套筒500内和/或腕臂管300的管壁喷胶或者涂胶；喷胶机构213滑动设置在基座211上；限位机构用于对插入至套筒500中的腕臂管300进行限位；限位机构滑动设置在基座211的顶端，限位机构包括滑动设置在基座211上的滑座215，滑座215上设有顶锥216，顶锥216顶在腕臂管300的孔中从而实现腕臂管300的中心定位和限位。夹具212连接有驱动其转动的驱动机构。驱动机构可选但不限于电机，夹具212能够转动，涂胶时候需要转动，套筒500的角度方位也要适应不同腕臂300的装配角度需求。

如图3，钻铆单元220包括钻孔机构221、铆接机构222和钻铆输送机构，钻孔机构221用于在腕臂管300和套筒500的重合位置对两者进行贯穿钻孔形成贯通的通孔，一般在套管单元210生产完成和胶水凝固后进行；如图，钻孔时，采用两个钻头对钻，将套筒500和腕臂管300钻通即可。铆接机构222用于铆接贯穿于通孔中的铆钉600；钻铆输送机构用于将腕臂管300从钻孔机构221移动和旋转定位至铆接机构222。钻铆输送机构可以是托辊、气缸或者卡盘等组成，只要能实现输送即可。

如图4，腕臂套筒装配设备200还包括抓管机械手214、套筒上料机械手230和铆钉上料机械手240，抓管机械手214用于抓取并移动腕臂管300，套筒上料机械手230用于将套筒500从料台280抓取至夹具212，铆钉上料机械手240用于夹取上料振动盘290的铆钉600并将铆钉600穿过腕臂管300和套筒500上相互贯通的通孔。铆钉600从套筒500一侧穿入，依次穿过套筒500、腕臂管300、腕臂管300和套筒500，然后从套筒500的另一侧穿出，铆接机构222向铆钉600两侧施加压力，将铆钉600的穿出端压扁镦粗从而实现腕臂管300和套筒500的铆接，压扁镦粗的形状根据铆接机构222与铆钉600压紧接触的模具，一般为圆形蘑菇头等形状。

腕臂套筒装配设备200还包括至少一个套筒装配机器人250，抓管机械手214、套筒上料机械手230和铆钉上料机械手240中至少一个安装在套筒500机器人上。

腕臂套筒装配设备200还包括用于放置腕臂管300的半成品料架260和成品料架270。半成品料架260不仅能临时存放完成套管的腕臂管300，并能存放期间套筒500与腕臂管300之间的胶水彻底凝固，从而进行下一步的钻孔和铆接的工序。

如图5～7，本发明还提供一种腕臂装配生产线，包括上述的腕臂套筒装配设备200，还包括腕臂管预配设备100，腕臂管预配设备100设置在腕臂套筒500装配设备200的前方，腕臂管预配设备100用于零件400装配成腕臂管300，腕臂管预配设备100包括零件上料机构110、预配输送机构、管材上料机构120、拧紧机械手130、锯切机构140、喷码机构150、零件抓取机械手160，零件上料机构110用于将零件400上料至设定位置，这里的设定位置正好对着腕臂管300的输送路径，零件400的中心线和腕臂管300的中心线共线，即零件400和腕臂管300同心，从而等待腕臂管300从中穿过；预配输送机构用于实现管材和腕臂管300在腕臂管预配设备100中的输送，被输送的腕臂管300从零件400中穿过，管材上料机构120用于将管材上料至预配输送机构；拧紧机械手130用于将零件400上的螺栓拧紧；锯切机构140用于将管材按照设定长度进行锯切，喷码机构150实现在管材上喷码；零件抓取机械手160将零件400从料仓抓取至零件上料机构110。

其中，预配输送机构可采用托辊、卡盘和气缸或结合的方式，只要能实现管材的输送即可，零件上料机构110、管材上料机构120、拧紧机械手130、锯切机构140、喷码机构150、零件抓取机械手160可参见专利号为的CN210413487U、名称为一种高效率腕臂预配生产线的专利和专利号为CN214418839U、名称为一种机器人末端结构及用于腕臂自动生产流水线的机器人的专利以及专利号为CN214444462U、名称为一种检测装置及腕臂生产线的专利，只要能实现对应的功能即可，这里不再赘述。

如图8，为本发明的腕臂产品的一种实施例，其中，腕臂管300包括平腕臂301和斜腕臂302，腕臂装配生产线主要是用于装配平腕臂301和斜腕臂302上的零件400和套筒500。腕臂管300和零件400的材质为玻璃纤维或者碳纤维等新型材料，但不限于此种材质，其中，如图8，此种结构形式为反定位型式，零件400包括套管双耳401、承力索座402、腕臂连接器403，平腕臂301上依次装配有套管双耳401、承力索座402、套管双耳401、套管双耳401，斜腕臂302上依次装配有腕臂连接器403、腕臂连接器403和套管双耳401。对应的，如图5，零件上料机构110包括6个工位，分别为A工位、B工位、C工位、D工位、E工位和F工位，其中A工位装配零件为套管双耳401，B工位装配的零件为承力索座402，C工位装配的零件为套管双耳401，D工位装配的零件为腕臂连接器403、E工位装配的零件为腕臂连接器403，F工位装配的零件为套管双耳401。当装配平腕臂301时，需要用到A、B、C、F四个工位，当装配斜腕臂302时，需要用到D、E、F三个工位。生产线的控制系统会根据腕臂型式、零件数量和安装位置，从上料机构110的A、B、C、D、E、F工位中，自动选取穿管装配。

一种腕臂套筒装配生产线的装配方法，包括以下步骤：

S1：管材上料至预配输送机构，预配输送机构依次将管材输送至锯切机构140、喷码机构150进行锯切和喷码，形成腕臂管300；

S2：零件抓取机械手160将零件400抓取至零件上料机构110，零件上料机构110将对应的零件400上料至设定位置，腕臂管300在预配输送机构的输送下穿过对应的零件400，拧紧机械手130将零件400上的螺栓拧紧；

S3：套筒上料机械手230将套筒500抓取至夹具212上并夹紧；

S4：喷胶机构213滑动至套筒500上方，然后向套筒500内和/或腕臂管300的管壁喷胶或者涂胶；

S5：抓管机械手214将已经完成零件400预配的腕臂管300抓取至夹具212的上方，并将腕臂管300的一端插入套筒500中，顶锥216向下滑动并顶住腕臂管300，抓管机械手214离开；

S6：当腕臂管300与套筒500之间的胶水凝固一段时间后，抓管机械手214将粘接有套筒500的腕臂管300移动至半成品料架260；

S7：抓管机械手214将半成品料架260上的腕臂管300抓取至钻铆单元220，进行钻孔；

S8：钻铆输送机构将腕臂管300输送一段距离，铆钉上料机械手240抓取一个铆钉600并穿过通孔；

S9：钻铆输送机构将腕臂管300输送至铆接机构222进行铆接；

S10：抓管机械手214将铆接完成的腕臂管300抓取至成品料架270。

步骤S4中，可以向旋转的套筒500内灌入一定的胶水，然后腕臂臂300插入其中，或者，夹持腕臂管300的抓管机械手214采用类似卡盘的形式，能够带动腕臂管300转动，这样，胶水可以涂在腕臂管300的管壁上，或者套筒500和腕臂管300均涂胶或灌胶。进一步的，还可以增加补胶步骤，即在完成步骤S5之后，夹具212可以带动套筒500和腕臂管300一起转动，然后喷胶机构213向腕臂管300与套筒500之间的接合处涂胶，胶水会沿着两者的间隙向下流动，能充满两者之间，保证粘接效果。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。