一种接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统及方法与流程

本发明属于接触网吊弦自动化生产领域，特别是心形护环的上料领域，具体涉及一种接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统及方法。

背景技术：

近年来随着高铁的快速发展，国内铁路行业对工艺质量标准提出了新要求，以满足建设智能铁路的发展需要。接触网作为弓网关系的直接影响因素，其吊弦的预制精度、预制质量、预制的效率和智能化程度，显得尤为重要。

目前在国内乃至世界上，基本采用的是人工预配和半自动化流水线作业进行吊弦的预制和生产，为提高吊弦预配质量和预配进度，创新生产方法，实现智能化预配，具有里程碑式的意义。

在现有的吊弦预配生产中，心形护环的装配基本依赖熟练工人的操作，而心形护环大小形式不一，用量巨大，导致人工操作工序繁琐，工人的劳动强度较大，生产效率低；同时，心形护环的人工装配难以保障产品质量，合格率较低；运营维护单位反馈运行线路出现不同程度的吊弦线断裂情况，后经研究发现，吊弦线断裂原因，与心形护环的装配有着密不可分的关系。

而且，在现有的吊弦预配生产中，心形护环还没有缓存的概念，工人需要装配一件吊弦时就拿两个心形护环，同样存在上述人工操作的缺陷。

因此，心形护环的上料自动化已经成为吊弦预配自动化生产的一个重大阻碍，丞待解决。

技术实现要素：

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统及方法，通过构造心形护环振动盘和心形护环通道，将一个个心形护环导向心形护环上料模具等待被抓取，为上料抓取机构自动、持续供应心形护环；通过多轴机械手和针对心形护环特别设计的端拾器进行自动机械抓取，代替传统手工上料，具备高效、精准、自动化程度高等特点，解决了心形护环自动化上料装配的难题，构成了吊弦预配自动化生产线的上料的重要一环。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统，包括心形护环上料缓存单元和心形护环上料抓取单元；

所述心形护环上料缓存单元包括心形护环振动盘、心形护环通道、心形护环上料模具；所述心形护环振动盘中储存若干心形护环，用于致动心形护环振动、移向所述心形护环通道；所述心形护环通道的一端连接所述心形护环振动盘的外周并沿其切线方向设置，另一端对接所述心形护环上料模具，用于逐个排出心形护环；所述心形护环上料模具用于逐个承托并限位排出的心形护环，作为心形护环的取件位置等待所述心形护环上料抓取单元取件；

所述心形护环上料抓取单元包括多轴机械手和心形护环端拾器；所述多轴机械手的下端安装在工作平台上，其小臂的前端安装所述心形护环端拾器，用于致动所述心形护环端拾器在心形护环的取件位置和放件位置之间来回移动；所述心形护环端拾器包括心形护环第一夹持部和心形护环第一夹持部，用于在取件位置协同夹持心形护环的外周，在放件位置协同解除夹持、松放心形护环。

优选地，所述心形护环振动盘包括心形护环振动盘围板和心形护环振动盘底板；

所述心形护环振动盘底板是振动致动机构；

所述心形护环振动盘底板还是可升降和可旋转机构，用于将堆积多层的心形护环以边振动边升降边旋转的方式加速移向所述心形护环通道；

所述心形护环通道的一端连接在所述心形护环振动盘围板的上部。

优选地，所述心形护环通道包括心形护环通道侧板和心形护环通道底板；

所述心形护环通道侧板在心形护环入口处的宽度大于心形护环出口处的宽度；

所述心形护环通道侧板包括心形护环通道固定侧板和心形护环通道可移动侧板；

所述心形护环通道可移动侧板可相对于所述心形护环通道固定侧板可移动，用于调整所述心形护环通道侧板的宽度。

优选地，所述心形护环上料模具包括心形护环限位台及其支撑装置；

所述心形护环限位台包括心形护环限位挡板和心形护环限位底板；所述心形护环限位挡板用于阻挡心形护环沿所述心形护环通道前进方向的移动；所述心形护环限位底板用于阻挡心形护环沿垂直于沿所述心形护环通道前进方向的移动；

所述心形护环限位底板具有下凹的限位槽。

优选地，所述多轴机械手的自由度不小于六。

优选地，所述心形护环端拾器还包括心形护环对夹气缸，用于致动夹紧或松弛所述心形护环第一夹持部和心形护环第一夹持部；

所述心形护环端拾器还包括心形护环伸缩气缸，连接于所述心形护环对夹气缸的后端，用于伸缩移动微调所述心形护环第一夹持部和心形护环第一夹持部。

优选地，所述心形护环第一夹持部和心形护环第一夹持部为对称结构；

所述心形护环第一夹持部和心形护环第一夹持部均为z字形，共同组成一个双叉形，双叉形槽部用于夹持心形护环；

所述双叉形槽部的内壁为贴合心形护环外周的形状。

优选地，所述多轴机械手的小臂前端设有旋转臂，所述旋转臂上互呈夹角分布有多个所述心形护环端拾器。

为实现上述目的，按照本发明的另一个方面，还提供了一种接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统的自动循环上料方法，包括如下步骤：

s1、在心形护环振动盘中分批次放入若干心形护环；

s2、根据放入心形护环的型号，移动调节心形护环通道的心形护环通道可移动侧板与心形护环通道固定侧板的相对距离，调整心形护环通道侧板的宽度；

s3、开启心形护环振动盘振动致动机构，将盘中的心形护环导入至心形护环通道的入口，并沿着心形护环通道从出口逐个排出；

s4、心形护环上料模具的心形护环限位台将从心形护环通道出口运动而来的心形护环止停并停稳，再将落位的心形护环进一步抬高至取件位置，供心形护环上料抓取单元抓取，并阻挡下一个心形护环从出口排出，然后心形护环限位台下降进行下一个心形护环的抬升；

s5、心形护环上料抓取单元在心形护环的取件位置和放件位置之间来回移动，进行心形护环的自动循环上料。

优选地，所述步骤s5包括如下步骤：

s51、多轴机械手致动心形护环端拾器至心形护环上料模具，旋转臂将未上料的心形护环端拾器旋转至取件位置，心形护环伸缩气缸进行伸缩移动微调，心形护环对夹气缸驱动z字形的心形护环第一夹持部和心形护环第一夹持部相互靠近，夹持心形护环的外周；

s52、多轴机械手致动心形护环端拾器将夹持的心形护环转运到心形护环的放件位置；

s53、心形护环对夹气缸驱动z字形的心形护环第一夹持部和心形护环第一夹持部相互分离，解除夹持，将心形护环上料到放件位置；

s54、旋转旋转臂依次执行步骤s53，完成所有心形护环的上料；

s55、多轴机械手致动心形护环端拾器再次返回心形护环的取件位置，重复步骤s51-s54，进行心形护环的循环自动化上料。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明的接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统及方法，通过构造心形护环振动盘和心形护环通道，将一个个心形护环导向心形护环上料模具等待被抓取，为上料抓取机构自动、持续供应心形护环；通过多轴机械手和针对心形护环特别设计的端拾器进行自动机械抓取，代替传统手工上料，具备高效、精准、自动化程度高等特点，解决了心形护环自动化上料装配的难题，构成了吊弦预配自动化生产线的上料的重要一环。

2、本发明的接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统及方法，采用心形护环振动盘对储存在其中的大量心形护环进行振动输送，采用切向收缩的心形护环通道对心形护环进行单列线性排列，心形护环通道的末端排出的心形护环采用心形护环上料模具进行逐个承托并限位，为下一工位的抓取设备创造抓取的有利条件；由此实现了心形护环缓存及连续自动化上料，无需人工手动操作，降低了劳动强度，提高了生产率，提升了产品质量和批量作业的稳定性。

3、本发明的接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统及方法，特别将心形护环振动盘底板构造为可升降和/或可旋转方式，可升降的振动底板能够储存更多层堆积在一起的心形护环，无需频繁添加心形护环，提高了单次储量；可旋转的振动底板能够为心形护环提供沿圆周切向方向的摩擦力，更容易进入心形护环通道，而且运行速度更快。

4、本发明的接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统及方法，特别将心形护环通道构造为入口处更宽、出口处更窄，既防止了入口处的堵塞，又保证了出口处的单个排出流畅性，进一步地，通道的整体宽度可以通过可移动侧板的移动，进行适时地宽度调节，大小形式不一的心形护环都能自动调节适应。

5、本发明的接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统及方法，特别在心形护环上料模具上构造处匹配心形护环形状的限位台，将从通道出口运动而来的心形护环止停并停稳在限位槽中，防止心形护环在水平面内的旋转，为上料工具的抓取创造了便利条件。

6、本发明的接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统及方法，采用多轴机械手、旋转臂、移动气缸、夹持气缸等的数控组合，通过端拾器对心形护环进行连续往复自动化上料，无需人工手动操作，降低了劳动强度，提高了生产率，提升了产品质量和批量作业的稳定性。

7、本发明的接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统及方法，针对心形护环的结构外形，特别设计了适用于机器抓取的端拾器结构，能够适应不同大小形式的心形护环，抓取过程稳定不掉落，也不会对心形护环造成损伤，进一步保障了吊弦成品质量。

附图说明

图1是本发明实施例的接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统的示意图；

图2是本发明实施例的接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统的心形护环上料缓存单元的示意图；

图3是本发明实施例的接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统的心形护环上料缓存单元的局部放大示意图；

图4是本发明实施例的接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统的心形护环上料抓取单元的示意图；

图5是本发明实施例的接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统的心形护环上料抓取单元的心形护环端拾器的放大示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

作为本发明的一种较佳实施方式，如图1-5所示，本发明提供一种接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统，包括心形护环上料缓存单元43和心形护环上料抓取单元5。

如图2-3所示，包括心形护环振动盘431、心形护环通道432、心形护环上料模具433。

所述心形护环振动盘431中储存若干心形护环，用于致动心形护环振动、移向所述心形护环通道432；所述心形护环通道432的一端连接所述心形护环振动盘431的外周并沿其切线方向设置，另一端对接所述心形护环上料模具433，用于逐个排出心形护环；所述心形护环上料模具433用于逐个承托并限位排出的心形护环，作为心形护环的取件位置等待取件。所述心形护环振动盘431的周向上可在多个切线上分别布置多套所述心形护环通道432、心形护环上料模具433。通过构造心形护环振动盘和心形护环通道，将一个个心形护环导向心形护环上料模具等待被抓取，为上料抓取机构自动、持续供应心形护环，代替了传统手工上料，具备高效、精准、自动化程度高等特点，解决了心形护环自动化上料装配的难题，构成了吊弦预配自动化生产线的上料的重要一环。采用心形护环振动盘对储存在其中的大量心形护环进行振动输送，采用切向收缩的心形护环通道对心形护环进行单列线性排列，心形护环通道的末端排出的心形护环采用心形护环上料模具进行逐个承托并限位，为下一工位的抓取设备创造抓取的有利条件；由此实现了心形护环缓存及连续自动化上料，无需人工手动操作，降低了劳动强度，提高了生产率，提升了产品质量和批量作业的稳定性。

所述心形护环振动盘431包括心形护环振动盘围板4311和心形护环振动盘底板4312；所述心形护环振动盘围板4311具体为圆形，所述心形护环振动盘底板4312是振动致动机构，可朝向通道入口倾斜设置，有多套通道时，底板的中间凸起、分别多个通道倾斜设置。还可以包括心形护环振动盘顶板，形成封闭空间，但顶板上预留有心形护环的注入窗口。优选地，所述心形护环振动盘底板4312还是可升降机构，用于将堆积多层的心形护环以边振动边升降的方式移向所述心形护环通道432；所述心形护环通道432的一端连接在所述心形护环振动盘围板4311的上部。或者，所述心形护环振动盘底板4312还是可旋转机构，用于摩擦加速心形护环移向所述心形护环通道432。或者，所述心形护环振动盘底板4312还是可升降和可旋转机构，用于将堆积多层的心形护环以边振动边升降边旋转的方式加速移向所述心形护环通道432；所述心形护环通道432的一端连接在所述心形护环振动盘围板4311的上部。本发明特别将心形护环振动盘底板构造为可升降和/或可旋转方式，可升降的振动底板能够储存更多层堆积在一起的心形护环，无需频繁添加心形护环，提高了单次储量；可旋转的振动底板能够为心形护环提供沿圆周切向方向的摩擦力，更容易进入心形护环通道，而且运行速度更快。

所述心形护环通道432包括心形护环通道侧板和心形护环通道底板4323；还可以包括心形护环通道顶板，形成封闭或半封闭空间，通道顶板可以为透明或半透明材质以便于观察。所述心形护环通道侧板在心形护环入口处的宽度大于心形护环出口处的宽度。所述心形护环通道侧板包括心形护环通道固定侧板4321和心形护环通道可移动侧板4322；所述心形护环通道可移动侧板4322可相对于所述心形护环通道固定侧板4321可移动，用于调整所述心形护环通道侧板的宽度。所述心形护环通道底板4323倾斜设置，初始状态下在入口端的高度高于出口端的高度(即斜下方向)，且底板倾斜角度为可调的，斜下方向用于加速心形护环的流动，斜上方形用于减缓心形护环的流动，水平设置则居中，视情况可调，如前后工序的进度，环境温湿度对心形护环速度的影响，不同形状大小心形护环运行速度差别等等。本发明特别将心形护环通道构造为入口处更宽、出口处更窄，既防止了入口处的堵塞，又保证了出口处的单个排出流畅性，进一步地，通道的整体宽度可以通过可移动侧板的移动，进行适时地宽度调节，大小形式不一的心形护环都能自动调节适应。

所述心形护环上料模具433包括心形护环限位台4331及其支撑装置；所述心形护环限位台4331包括心形护环限位挡板43311和心形护环限位底板43312；所述心形护环限位挡板43311用于阻挡心形护环沿所述心形护环通道432前进方向的移动；所述心形护环限位底板43312用于阻挡心形护环沿垂直于沿所述心形护环通道432前进方向的移动。所述心形护环限位底板43312具有下凹的限位槽。所述限位槽的深度小于心形护环的厚度，限位槽的方向沿心形护环的出口运动方向设置。所述支撑装置包括限位台支柱4332和支柱底板4333，其中限位台支柱4332为上下往复可调结构，具体可为往复气缸，用于将限位台的高度调节，并将落位的心形护环进一步抬高至取件位置，便于取件机构抓取并阻挡下一个心形护环从出口排出，然后缩回下降进行下一个心形护环的抬升；所述支柱底板4333固定在工作平台上。本发明特别在心形护环上料模具上构造处匹配心形护环形状的限位台，将从通道出口运动而来的心形护环止停并停稳在限位槽中，防止心形护环在水平面内的旋转，为上料工具的抓取创造了便利条件。

如图4-5所示，所述心形护环上料抓取单元5包括机械手底座51、多轴机械手52、旋转臂53和心形护环端拾器54。

所述多轴机械手52直接或间接安装在工作平台上，本实施例以间接安装示意，所述多轴机械手52的下端通过所述机械手底座51安装在工作平台上，所述多轴机械手52的自由度不小于六，优选地，所述多轴机械手52为六轴机械手，包括依次连接的大臂、小臂和手腕，其小臂的前端即手腕上安装有旋转臂53，所述旋转臂53上互呈夹角分布有多个安装位，如120°三等分的安装位，每个安装位根据需要装配多个相同或不同的工具，如本实施例安装多个所述心形护环端拾器54；如图4所示，另一种实施例为同时安装心形护环端拾器54、连接线夹端拾器和压接管端拾器，都是接触网吊弦预配所需上料的成品零件，三种不同类型的端拾器各自的数量可以根据加工需要进行选装。通过多轴机械手和针对心形护环特别设计的端拾器，代替传统手工上料，具备高效、精准、自动化程度高等特点，解决了心形护环自动化上料装配的难题，构成了吊弦预配自动化生产线的上料的重要一环。

如图5所示，所述心形护环端拾器54，用于致动所述心形护环端拾器54在心形护环的取件位置和放件位置之间来回移动；所述心形护环端拾器54包括心形护环第一夹持部541和心形护环第一夹持部542，用于在取件位置协同夹持心形护环的外周，在放件位置协同解除夹持、松放心形护环。

所述心形护环第一夹持部541和心形护环第一夹持部542为对称结构。优选地，所述心形护环第一夹持部541和心形护环第一夹持部542均为z字形，共同组成一个双叉形，双叉形槽部5412用于夹持心形护环。所述双叉形槽部5412的内壁为贴合心形护环外周的形状。优选地，所述双叉形槽部5412的槽深小于心形护环的厚度。针对心形护环的结构外形，特别设计了适用于机器抓取的端拾器结构，能够适应不同大小形式的心形护环，抓取过程稳定不掉落，也不会对心形护环造成损伤，进一步保障了吊弦成品质量。

所述心形护环端拾器54还包括心形护环对夹气缸543，用于致动夹紧或松弛所述心形护环第一夹持部541和心形护环第一夹持部542。采用多轴机械手、旋转臂、移动气缸、夹持气缸等的数控组合，通过端拾器对心形护环进行连续往复自动化上料，无需人工手动操作，降低了劳动强度，提高了生产率，提升了产品质量和批量作业的稳定性。

所述心形护环端拾器54还包括心形护环伸缩气缸544，连接于所述心形护环对夹气缸543的后端，用于伸缩移动微调所述心形护环第一夹持部541和心形护环第一夹持部542。

本发明的接触网吊弦预配生产设备的自动循环上料系统的自动循环上料方法，包括如下步骤：

s1、在心形护环振动盘431中分批次放入若干心形护环；

s2、根据放入心形护环的型号，移动调节心形护环通道432的心形护环通道可移动侧板4322与心形护环通道固定侧板4321的相对距离，调整心形护环通道侧板的宽度；

s3、开启心形护环振动盘431振动致动机构，将盘中的心形护环导入至心形护环通道432的入口，并沿着心形护环通道432从出口逐个排出；

s4、心形护环上料模具433的心形护环限位台4331将从心形护环通道432出口运动而来的心形护环止停并停稳在限位槽中，再将落位的心形护环进一步抬高至取件位置，供心形护环上料抓取单元5抓取，并阻挡下一个心形护环从出口排出，然后心形护环限位台4331下降进行下一个心形护环的抬升；

s5、心形护环上料抓取单元5在心形护环的取件位置和放件位置之间来回移动，进行心形护环的自动循环上料。

步骤s5具体包括如下步骤：

s51、当多轴机械手52致动心形护环端拾器54至心形护环的取件位置时，旋转臂53将未上料的心形护环端拾器54旋转至取件位置，心形护环伸缩气缸544进行伸缩移动微调，心形护环对夹气缸543驱动z字形的心形护环第一夹持部541和心形护环第一夹持部542相互靠近，双叉形槽部5412缩小，大小形状不一的心形护环都能夹持住；

s52、多轴机械手52致动心形护环端拾器54将夹持的心形护环转运到心形护环的放件位置；

s53、心形护环对夹气缸543驱动z字形的心形护环第一夹持部541和心形护环第一夹持部542相互分离，双叉形槽部5412扩大松放，解除夹持，将心形护环上料到放件位置；

s54、旋转旋转臂53依次执行步骤s3，完成所有心形护环的上料；

s55、多轴机械手52致动心形护环端拾器54再次返回心形护环的取件位置，重复步骤s51-s54，进行心形护环的循环自动化上料。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。