一种接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统的制作方法

本实用新型属于电气化铁路接触网设计、施工及工程应用领域，特别是接触网腕臂自动化预配领域，具体涉及一种接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统。

背景技术：

腕臂的传统做法中管件的上料和下料全部由人工完成，零部件的上料和预装配的腕臂拾取全部由人工完成，管件上的零部件螺栓的扭矩全部由人工完成，以此实现腕臂的预装配和扭矩的预紧。传统的做法中零部件工艺标准无法高度统一、扭矩预紧不到位或过扭矩，工人劳动强度大，生产速度慢，工作效率低，需要进一步提高工效和统一标准。

申请人的在先申请cn201811453123.5公开的“高速铁路接触网腕臂智能化生产线装备系统”，对此作出了部分改进，但仍存在一下缺陷：

1、由于腕臂上不同位置的管件附件的类型各不相同，安装角度各不相同，导致紧固螺栓的方位、朝向各不相同，人工预配和拧紧时虽然效率低，但因手部灵活操作方便也可克服，但该在先申请的自动化方案则不能解决这一问题；

2、若只是采用工业机器人完成替代模仿人的手部动作，将对工业机器人提出务必要的过高要求，势必大幅提高采购成本，且，为了模仿人手，工业机器人需要围绕管件进行多方位、360°全角度的动作，动作范围过大，其周边的其他生产线部件也需要重新设计调整；

3、该在先申请的自动化方案仅公开涉及装置总系统部分，对上料、下料、施扭的细部装置没有给出解决方案，更没有给予工艺步骤的相关指导，还需要进一步完善。

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，本实用新型提供了一种接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统，管件上料机器人实现了管件由切割和钻孔工位到自动预配平台上的自动拾取，管件下料施扭机器人实现了零部件从附件转盘到自动预配平台上的自动上料，并将管件预装配的腕臂自动拾取到后续工位如料架、总装平台上；管件下料施扭机器人与自动预配平台配合实现了管件上的附件标准扭矩自动化安装，且扭矩的标准值大小可调。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统，包括管件上料平台、管件下料施扭平台、管件附件缓冲转盘，其特征在于：

所述管件上料平台包括管件上料机器人和上料机器人滑轨；

所述管件下料施扭平台包括管件下料施扭机器人、下料施扭机器人滑轨、自动预配平台；所述管件下料施扭机器人用于以在管件附件的紧固件竖直状态下、水平面内旋转施加扭矩的方式紧固管件附件，并将腕臂从自动预配平台下料；

所述自动预配平台包括水平运动机构、周向运动机构、支撑滑动机构、升降平台、管件端部支撑机构、管件附件夹紧机构；

所述水平运动机构的前端固定设置所述周向运动机构，所述水平运动机构上前后依次分布有多个所述支撑滑动机构，所述支撑滑动机构上设置所述升降平台；

一个移动式的所述管件端部支撑机构设置在最后端的升降平台上，一个固定式的所述管件端部支撑机构固定在所述水平运动机构于所述周向运动机构之间，两者共同支撑管件的前后两端，两者之间的多个所述升降平台上依次设置所述管件附件夹紧机构。

进一步地，所述周向运动机构包括旋转卡盘、定位气缸、定位销；

所述旋转卡盘用于将管件旋转到不同管件附件的安装角度，所述定位气缸用于致动所述定位销插入管件的定位孔锁定安装角度。

进一步地，所述升降平台包括固定套管、升降套管、平台板及升降动力机构；

所述固定套管、升降套管互相套设，所述固定套管的下端固定在所述支撑滑动机构上，所述升降套管的上端固定所述平台板，所述平台板上设置所述管件端部支撑机构或管件附件夹紧机构。

进一步地，所述管件端部支撑机构包括支撑辊和压紧机构；

所述支撑辊包括两个对称设置的支撑滚轮，用于支撑管件并允许管件周向旋转；

所述压紧机构用于下压管件，限制管件的周向旋转和纵向移动。

进一步地，位于最前端的升降平台上，所述管件附件夹紧机构的前端设有过渡托辊，用于与固定式的所述管件端部支撑机构配合，承接所述管件上料机器人转运而来的管件。

进一步地，所述管件附件夹紧机构包括附件工装、附件气缸；

多个所述附件工装与各自对应的管件附件形状匹配，且将各自对应的管件附件的紧固件均竖直朝向；

所述附件气缸设置在所述附件工装的横向两侧，用于可致动地夹持管件附件，以穿套移动到预定工位。

进一步地，所述附件气缸的前端安装有推杆压头，所述推杆压头具有与管件附件接触面匹配的外形。

进一步地，所述管件附件包括套管耳件、承力索座、承力索线夹、套管铰环、定位环。

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，通过本实用新型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、本实用新型的接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统，管件上料机器人实现了管件由切割和钻孔工位到自动预配平台上的自动拾取，管件下料施扭机器人实现了零部件从附件转盘到自动预配平台上的自动上料，并将管件预装配的腕臂自动拾取到后续工位如料架、总装平台上，管件下料施扭机器人与自动预配平台配合实现了管件上的附件标准扭矩自动化安装，且扭矩的标准值大小可调。

2、本实用新型的接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统，自动预配平台的管件附件夹紧机构将不同类型管件附件的紧固螺栓均固定为单向的竖直朝向，管件下料施扭机器人只需要上下运动对准，再水平面内旋转施加扭矩即可预紧紧固螺栓紧固管件附，对工业机器人的要求大幅降低。

3、本实用新型的接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统，自动预配平台的管件下料施扭机器人的运行线路较为单一，动作范围小，螺栓拧紧处于上下方向，其动作范围不会影响周边设备，因此减轻了生产线设计、制造任务，且生产线的布置更为紧凑，减小了占地，提高了单位面积的投入产出经济性。

4、本实用新型的接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统，自动预配平台的升降平台及匹配的滑动、旋转、支撑定位的功能，克服了管件附件的多角度安装及螺栓预紧困难，以机器动作思维取代人手动作思维，不同类型、不同大小尺寸、不同螺栓角度的管件附件都能适应，且互不干扰，依次有序进行，生产线动作流畅效率倍增。

附图说明

图1是本实用新型实施例的接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统的示意图；

图2是本实用新型实施例的接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统的另一视角示意图；

图3是本实用新型实施例的接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统的俯视示意图；

图4是本实用新型实施例的接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统的侧视示意图；

图5是本实用新型实施例的接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统的左视示意图；

图6是本实用新型实施例的接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统的自动预配平台示意图；

图7是本实用新型实施例的接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统的自动预配平台的另一视角示意图；

图8是本实用新型实施例的接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统的自动预配平台的侧视示意图；

图9是本实用新型实施例的接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统的自动预配平台的一个局部放大示意图；

图10是本实用新型实施例的接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统的自动预配平台的另一个局部放大示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型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实用新型进一步详细说明。

如图1-10所示，作为前述在先申请的进一步改进，本实用新型提供一种接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统，包括管件上料平台1、管件下料施扭平台2、管件附件缓冲转盘3。

如图1-5所示，所述管件上料平台1包括管件上料机器人11和上料机器人滑轨12，用于将管件从切割钻孔的上一工位转运到所述管件下料施扭平台2的自动预配平台23上。

如图1-5所示，所述管件下料施扭平台2包括管件下料施扭机器人21、下料施扭机器人滑轨22、自动预配平台23；所述管件下料施扭机器人21用于以在管件附件的紧固件竖直状态下、水平面内旋转施加扭矩的方式紧固管件附件，且扭矩的标准值大小可调，并将单根腕臂从自动预配平台23下料至料架或腕臂总装平台。

如图6-10所示，所述自动预配平台23包括水平运动机构231、周向运动机构232、支撑滑动机构233、升降平台234、管件端部支撑机构235、管件附件夹紧机构236。

所述水平运动机构231的前端固定设置所述周向运动机构232，所述水平运动机构231上前后依次分布有多个所述支撑滑动机构233，所述支撑滑动机构233上设置所述升降平台234；一个移动式的所述管件端部支撑机构235设置在最后端的升降平台234上，一个固定式的所述管件端部支撑机构235固定在所述水平运动机构231于所述周向运动机构232之间，两者共同支撑管件的前后两端，两者之间的多个所述升降平台234上依次设置所述管件附件夹紧机构236。

所述管件上料机器人11和管件下料施扭机器人21均采用伺服控制机器人系统。按照长4500mm、壁厚6mm铝合金管件质量15kg，以及单个附件质量0.5kg，末端抓手重量2kg及其他元器件，总质量20kg计算，选取载荷系数2，计算机器人末端负载最低为40kg，因此选取60kg六轴机器人。最大工作范围为2078mm。

机器人抓手主要包括两个部分的抓手设计。其一为管件上料机器人11的抓手设计，该抓手主要用来实现φ42、φ55、φ70三种不同直径类型以及长度范围在1200-4500mm管件的抓取。管件下料施扭机器人21主要用于实现附件的上料、力矩拧紧、单根腕臂下料工作，其抓手与上料抓手不同在于设有螺栓拧紧单元，该螺栓拧紧单元自身可在摆正即竖直方向后进行伸缩调节定位。

机器人滑轨主要用于管件下料机器人在附件上料以及螺栓预紧时的运动范围调整，加大机器人的运动范围。系统主要设备由伺服驱动电机，机器人主滑板，模块化移动轨组成。设备采用模块化设计，通用性强，便于安装及维护且器件选型安装与其它工位公用，解决跨单元之间的通用性。

如图9所示，进一步地，所述周向运动机构232包括旋转卡盘2321、定位气缸2322、定位销2323。所述旋转卡盘2321用于将管件旋转到不同管件附件的安装角度，所述定位气缸2322用于致动所述定位销2323插入管件的定位孔锁定安装角度。

如图10所示，进一步地，所述升降平台234包括固定套管2341、升降套管2342、平台板2343及升降动力机构。所述固定套管2341、升降套管2342互相套设，所述固定套管2341的下端固定在所述支撑滑动机构233上，所述升降套管2342的上端固定所述平台板2343，所述平台板2343上设置所述管件端部支撑机构235或管件附件夹紧机构236。

如图9所示，进一步地，所述管件端部支撑机构235包括支撑辊2351和压紧机构2352；所述支撑辊2351包括两个对称设置的支撑滚轮，用于支撑管件并允许管件周向旋转；所述压紧机构2352用于下压管件，限制管件的周向旋转和纵向移动。

如图10所示，进一步地，位于最前端的升降平台234上，所述管件附件夹紧机构236的前端设有过渡托辊2353，用于与固定式的所述管件端部支撑机构235配合，承接所述管件上料机器人11转运而来的管件。

如图10所示，进一步地，所述管件附件夹紧机构236包括附件工装2361、附件气缸2362；多个所述附件工装2361与各自对应的管件附件形状匹配，且将各自对应的管件附件的紧固件均竖直朝向；所述附件气缸2362设置在所述附件工装2361的横向两侧，用于可致动地夹持管件附件，以穿套移动到预定工位。

进一步地，所述附件气缸2362的前端安装有推杆压头2363，所述推杆压头2363具有与管件附件接触面匹配的外形。

进一步地，所述管件附件包括套管耳件、承力索座、承力索线夹、套管铰环、定位环，腕臂上不同位置的管件附件的类型各不相同，安装角度各不相同，导致紧固螺栓的方位、朝向各不相同。

本实用新型还提供了一种接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统的施工方法，包括以下步骤：

a)管件上料机器人11将管件搬运到自动预配平台23上，管件一端搭在固定式的管件端部支撑机构235上，另一端搭在位于最前端的第一个升降平台234上的管件附件夹紧机构236的前端的过渡托辊2353上，同时管件下料施扭机器人21完成管件附件从管件附件缓冲转盘3到管件附件夹紧机构236上的附件上料工作，且不同类型的管件附件在各自的管件附件夹紧机构236的附件工装2361均保持竖直朝向；

b)周向运动机构232的定位气缸2322致动定位销2323进入管件的定位孔中，实现对管件的角度定位，随后管件端部支撑机构235的压紧机构2352对管件进行压紧；

c)管件附件夹紧机构236的附件气缸2362致动夹紧管件附件，实现对管件附件的固定；

d)多个支撑滑动机构233依次沿水平运动机构231向前滑动，实现附件套上管件，并运动到预定工位，其中从前之后依次为第一工位、第二工位……第n工位，n为自然数，第n工位上的管件端部支撑机构235支撑管件的端部，作用是实现管件包括在旋转时对其进行支撑；

e)管件下料施扭机器人21将第一工位上的管件附件的紧固件以在水平面内旋转施加扭矩的方式进行预紧到其预定扭矩；

第一工位预紧结束后，由于钢腕臂第一工位和第二工位的附件有角度差，因此不能直接进行第二工位的预紧，见f)；

f)第一工位上的附件气缸2362松开，随后升降平台234下降实现附件工装2361与管件附件的脱离；

g)周向运动机构232的定位气缸2322致动定位销2323退出管件的定位孔解除角度定位，管件端部支撑机构235的压紧机构2352解除对管件的压紧；周向运动机构232的旋转卡盘2321带动管件旋转，使得第二工位中静止的管件附件被“相对旋转”到预拧紧旋转角度；周向运动机构232的定位气缸2322致动定位销2323插入管件的定位孔进行角度定位，管件端部支撑机构235的压紧机构2352对管件进行压紧；

h)在第二工位依次相应地重复步骤e)至步骤g，完成第二工位上管件附件的预紧、附件工装脱离，以及第三工位上管件附件的预拧紧旋转角度准备；

i)重复步骤e)至步骤h)，直至完成第n-1工位上管件附件的预紧、附件工装脱离。

以上为单根腕臂的管件预配过程。

j)单根腕臂的管件预配完成后，由管件下料施扭机器人21从自动预配平台23下料。

进一步地，步骤g)替换为：

周向运动机构232的定位气缸2322致动定位销2323退出管件的定位孔解除角度定位，管件端部支撑机构235的压紧机构2352解除对管件的压紧；周向运动机构232的旋转卡盘2321带动管件旋转，使得第二工位中静止的管件附件被“相对旋转”到预拧紧旋转角度；优选地，之后，周向运动机构232的定位气缸2322致动定位销2323插入管件的定位孔进行角度定位，管件端部支撑机构235的压紧机构2352对管件进行压紧。

综上所述，本实用新型具有以下突出优势：

本实用新型的接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统及方法，管件上料机器人实现了管件由切割和钻孔工位到自动预配平台上的自动拾取，管件下料施扭机器人实现了零部件从附件转盘到自动预配平台上的自动上料，并将管件预装配的腕臂自动拾取到后续工位如料架、总装平台上，管件下料施扭机器人与自动预配平台配合实现了管件上的附件标准扭矩自动化安装，且扭矩的标准值大小可调。

本实用新型的接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统及方法，自动预配平台的管件附件夹紧机构将不同类型管件附件的紧固螺栓均固定为单向的竖直朝向，管件下料施扭机器人只需要上下运动对准，再水平面内旋转施加扭矩即可预紧紧固螺栓紧固管件附，对工业机器人的要求大幅降低。

本实用新型的接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统及方法，自动预配平台的管件下料施扭机器人的运行线路较为单一，动作范围小，螺栓拧紧处于上下方向，其动作范围不会影响周边设备，因此减轻了生产线设计、制造任务，且生产线的布置更为紧凑，减小了占地，提高了单位面积的投入产出经济性。

本实用新型的接触网腕臂自动上料下料、施扭机器人系统及方法，自动预配平台的升降平台及匹配的滑动、旋转、支撑定位的功能，克服了管件附件的多角度安装及螺栓预紧困难，以机器动作思维取代人手动作思维，不同类型、不同大小尺寸、不同螺栓角度的管件附件都能适应，且互不干扰，依次有序进行，生产线动作流畅效率倍增。

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