伸缩臂装配系统及装配方法与流程

本发明涉及机械装配技术领域，具体地，涉及一种伸缩臂装配系统及装配方法。

背景技术：

目前，无论是汽车吊行业，还是消防车行业，多节伸缩臂的装配主要是通过双行车抬吊或者简易滑轨推进设备实现。

采用双行车抬吊方法进行多节伸缩臂套装时，通常先将外臂(一节臂)放置在工装支撑上，再将内臂(二节臂)吊到半空中合适位置悬置暂停，然后用前部行车斜拉，尾部行车适时跟随，点动推进到外臂内。由于内、外臂的配合间隙较小，行车的斜拉吊推需要适时观察间隙大小并进行调整，防止臂筒相互刮擦。大型举高消防车的各节臂单件自重一般在一吨以上，伸缩臂的配合间隙较小(一般情况在1-5mm)，装配过程采用行车的斜拉吊推，全过程人为按钮控制，行车的点动位移偏移量较大，尺寸精度控制很难准确。采用简易滑轨推进方法进行多节伸缩臂套装时，设备主要是通过链条、托架等承载着臂筒在滑轨上纵向移动。

现有装配系统主要针对汽车吊行业，一般生产批量较大，一套生产系统仅用来装配同一系列、相同臂节数量的的伸缩臂，采用流水线作业形式，其柔性化程度较差，并且其流程均是是从外臂到内臂依次装配，也即将最大的两个臂节装配在一起，依次安装更小的臂节，对最内侧的臂节进行装配时，由于臂节尺寸较小，装配人员进入臂筒内部装配滑块时，作业空间受限，装配精度和作业效率会受到较大影响。

图1是现有技术中多节伸缩臂装配时的流程示意图，如图1所示，伸缩臂装配过程采用行车的斜拉吊推，全过程人为按钮控制。首先将外臂(第一臂节)放置在工装支撑上，再将内臂(第二臂节)吊到半空中合适位置悬置暂停，然后用前部行车斜拉，尾部行车适时跟随，点动推进到外臂内。图2是以五节伸缩臂为例的多节伸缩臂总成示意图，如图2所示，由外向内分别为第一臂节、第二臂节、第三臂节、第四臂节，第五臂节(图中以一、二、三、四、五示出)，多节伸缩臂装配的具体装配流程为：将第二臂节装入第一臂节，然后依次将第三臂节装入第二臂节、第四臂节装入第三臂节、第五臂节装入第四臂节。

而对于消防吊车，其伸缩臂的配合间隙较小，对于伸缩臂的两个相邻臂节的外臂和内臂之间的间隙一般为1-5mm，采用双行车配合吊装、试伸缩时，由于行车的点动位移偏移量较大，因此，需要在行车的斜拉吊推过程中适时观察被装配的臂节之间的间隙，防止臂筒相互刮擦。伸缩臂装配尺寸精度控制很难准确，作业难度和作业风险较大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种伸缩臂装配系统及装配方法，以解决或至少部分解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种伸缩臂装配系统，所述伸缩臂包括至少两个臂节，所述伸缩臂装配系统包括：固定工位，被配置为具有可释放地固定所述臂节的固定支撑；移动工位，被配置为具有能够将所述臂节在所述固定工位和所述移动工位之间进行移动的移动装配支撑；以及控制装置，用于控制所述移动装配支撑的运动，使所述移动装配支撑将放置在所述移动工位的臂节装配至放置在所述固定工位的臂节中，得到包括放置在所述移动工位的臂节和放置在所述固定工位的臂节的臂架总成，并使移动装配支撑将该臂架总成移动至所述移动工位，往复循环该装配操作，直至将按照所述臂节的内径从小到大的顺序，依次完成所述伸缩臂的所有所述臂节的装配，其中，放置在所述移动工位的所述臂节的内径小于放置在所述固定工位的所述臂节的内径。

优选的，所述伸缩臂装配系统还包括：对中装置，用于在装配过程中，检测放置在所述固定工位的所述臂节和放置在所述移动工位的所述臂节的对中数据，以及根据所述对中数据，对所述臂节进行对中调整。

优选的，所述对中装置包括：激光感应装置，用于检测放置在所述固定工位和放置在所述移动工位的所述臂节的对中数据；以及对中机构，用于在所述控制装置的控制下，以放置在所述固定工位的所述臂节的对中数据为基准，对放置在所述移动工位的所述臂节进行对中调整。

优选的，所述伸缩臂装配系统还包括：异常检测装置，用于检测将放置在所述移动工位的所述臂节装配至放置在所述固定工位的所述臂节的过程中的卡滞现象，并在检测到卡滞现象时，发送装配卡滞信号至所述控制装置，并且所述控制装置还用于在出现卡滞现象时，控制所述移动装配支撑停止向所述固定工位所在方向运动，并将放置在所述移动工位的正在装配的所述臂节移动至所述移动工位，重新进行装配。

优选的，所述伸缩臂装配系统还包括：试伸缩工位，用于对装配完成的所述伸缩臂进行试伸缩试验，并且被配置为具有辅助支撑，所述辅助支撑能够在对所述伸缩臂进行试伸缩试验时感应所述伸缩臂距离地面的高度，并根据所感应的高度进行跟随支撑，以使所述伸缩臂能够水平伸出。

根据本发明实施例的第二方面，还提供一种伸缩臂装配方法，所述伸缩臂包括至少两个臂节，所述伸缩臂装配方法包括：将所述臂节中需要装配在内径最小的臂节外侧放置在具有可释放地固定所述臂节的固定支撑的固定工位上；按照所述臂节内径从小到大进行排序，将所述内径最小的臂节放置在移动工位，所述移动工位被配置为具有能够将所述臂节在所述固定工位和所述移动工位之间进行移动的移动装配支撑；控制所述移动装配支撑的运动，使所述移动装配支撑将放置在所述移动工位的臂节装配至放置在所述固定工位的臂节中，得到一个包括放置在所述移动工位的臂节和放置在所述固定工位的臂节的臂架总成，并使移动装配支撑将该臂架总成移动至所述移动工位，往复循环该装配操作，直至将按照所述臂节的内径从小到大的顺序，依次完成所述伸缩臂的所有所述臂节的装配其中，放置在所述移动工位的所述臂节的内径小于放置在所述固定工位的所述臂节的内径。

优选的，所述伸缩臂装配方法还包括：检测放置在所述固定工位的所述臂节和放置在所述移动工位的所述臂节的对中数据；以及根据所述对中装置所检测的所述对中数据，对所述臂节进行对中调整。

优选的，所述对所述臂节进行对中调整包括：以放置在所述固定工位的所述臂节的对中数据为基准，对放置在所述移动工位的所述臂节进行对中调整。

优选的，所述伸缩臂装配方法还包括：检测将放置在所述移动工位的所述臂节装配至放置在所述固定工位的所述臂节的过程中的卡滞现象；以及在检测到卡滞现象时，控制所述移动装配支撑停止向所述固定工位所在方向运动，并将放置在所述移动工位的正在装配的所述臂节移动至所述移动工位，重新进行装配。

优选的，所述伸缩臂装配方法还包括：对装配完成的所述伸缩臂进行试伸缩试验，并且在对所述伸缩臂进行试伸缩试验时感应所述伸缩臂的距离地面的高度；以及根据所感应的高度进行跟随支撑，以使所述伸缩臂能够水平伸出。

通过上述技术方案，按照臂节的内径从小到大的顺序进行装配，最大限度地留出作业空间，有效提高装配精度和作业效率，采用往复式装配流程可以实现不同型号和臂节数的伸缩臂装配。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术中多节伸缩臂装配时的流程示意图；

图2是多节伸缩臂总成示意图；

图3是本发明实施例提供的伸缩臂装配系统的框图；

图4是本发明实施例提供的伸缩臂装配系统具体应用示例；

图5是本发明优选的实施例提供的伸缩臂装配系统的框图；

图6是本发明更为优选的实施例提供的伸缩臂装配系统的框图；

图7是本发明实施例提供的伸缩臂装配系统的应用示例的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的伸缩臂装配方法的流程图；以及

图9是本发明优选实施例提供的伸缩臂装配方法的流程图。

附图标记说明

1、固定工位11、固定支撑

2、移动工位21、移动装配支撑

3、控制装置4、对中装置

41、激光感应装置42、对中机构

5、试伸缩工位51、辅助支撑

6、定位机构7、旁置液压站

8、地轨

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，本发明实施例中的框图和结构示意图仅是示例性地表明本发明实施例提供的伸缩臂装配系统的构成，并不用于表示其连接关系，其具体连接关系和安装布局根据实际需要进行设计，并且本发明实施例中提到的方位名词“上、下、左、右”均以附图中所显示的方位为准。

此外，如无特别说明，本发明实施例均以五个臂节为例，说明伸缩臂的装配系统及装配方法，由外向内分别为第一臂节、第二臂节、第三臂节、第四臂节，第五臂节。

图3是本发明实施例提供的伸缩臂装配系统的框图，如图3所示，伸缩臂装配系统包括：固定工位1，被配置为具有可释放地固定臂节的固定支撑11；移动工位2，被配置为具有能够将臂节在固定工位1和移动工位2之间进行移动的移动装配支撑21；以及控制装置3，用于控制移动装配支撑21的运动，使移动装配支撑21将放置在移动工位2的臂节装配至放置在固定工位1的臂节中，得到包括放置在移动工位2的臂节和放置在固定工位1的臂节的臂架总成，并使移动装配支撑21将该臂架总成移动至移动工位2，往复循环该装配操作，直至将按照臂节的内径从小到大的顺序，依次完成伸缩臂的所有臂节的装配，其中，放置在移动工位2的臂节的内径小于放置在固定工位1的臂节的内径。

以图4所示的本发明实施例提供的伸缩臂装配系统具体应用示例为例，对上述装配流程进行具体说明，首先将第五臂节放置在移动工位2，将第四臂节放置在固定工位1，控制装置3控制移动装配支撑21将第五臂节安装至第四臂节内，然后，移动装配支撑21将包括第四臂节和第五臂节的臂架总成移动至移动工位2，此后，将第三臂节放置于固定工位1，移动装配支撑21在控制装置3的控制下，再次向固定工位1移动，将包括第四臂节和第五臂节的臂架总成装配至放置在固定工位1的第三臂节中，如此往复循环，直至，将包括第二臂节至第五臂节的臂架总成装配至第一臂节中。

图5是本发明优选的实施例提供的伸缩臂装配系统的框图，如图6所示，伸缩臂装配系统还包括：对中装置4，用于在装配过程中，检测放置在固定工位1的臂节和放置在移动工位2的臂节的对中数据，以及根据对中数据，对臂节进行对中调整。

具体来讲，在装配过程中，需要尽量保证伸缩臂的所有臂节的中心线为一条直线，以提高伸缩臂的伸缩性能，因此，需要整个装配过程中及时检测和调整伸缩臂的臂节装配的对中数据。

在本发明实施例中，对中装置4所采集的是臂节的截面的中心点的数据，将放置在固定工位1的臂节和放置在移动工位2的臂节的对中数据进行对比，并根据对比结果，通过调整固定支撑或移动装配支撑来对伸缩臂的臂节对中数据进行调整。

首先将第四臂节吊装放置在固定工位1上，按下对中装置开关可以是遥控开关或者普通按键开关等，也可以采用网络开关，通过伸缩臂装配系统的控制装置3采用设定对中装置闭合时间或者实时操控等方式对其进行统一控制，本发明实施例对此不作限定)，同时将第五臂节吊装放置在移动工位2，并利用对中装置4对其进行对中调整。

结合图4，举例说明本发明实施例中具有对中装置的伸缩臂装配系统的往复式装配流程：1)、将第四臂吊装放置在固定工位1，然后点击控制装置3的触摸屏或者采用遥控按钮控制对中装置4，对第四臂节进行对中调整，由固定支撑11进行固定；2)、将第五臂节吊装放置在移动工位2，然后点击控制装置3的触摸屏或者采用遥控按钮控制对中装置4，对第四臂节进行对中调整，由移动装配支撑21进行固定；3)、点击控制装置3的触摸屏或者采用遥控按钮，使移动装配支撑21将第五臂节推送至放置在固定工位1上的第四臂节；4)、由移动装配支撑将包括第四臂节和第五臂节的臂架总成移动至移动工位；5)、进行下一轮装配流程，将第三臂节吊装放置在固定工位1，点击控制装置3的触摸屏或者采用遥控按钮控制对中装置4，对第四臂节进行对中调整，由固定支撑1所固定；6)、点击控制装置3的触摸屏或者采用遥控按钮控制对中装置4，对包括第四臂节和第五臂节的臂架总成进行对中调整，由移动装配支撑21进行固定；7)、点击控制装置3的触摸屏或者采用遥控按钮，使移动装配支撑21将包括第四臂节和第五臂节的臂架总成推送至放置在固定工位1上的第三臂节中，如此往复循环，直至将伸缩臂的所有臂节装配为伸缩臂整体。

优选的，对中装置4包括：激光感应装置(图6中未示出，图8中通过激光感应装置41体现)，用于检测放置在固定工位1和放置在移动工位2的臂节的对中数据；以及对中机构(图6中未示出，图8中通过对中机构42体现)，用于在控制装置3的控制下，以放置在固定工位1的臂节的对中数据为基准，对放置在移动工位2的臂节进行对中调整。

在本发明的实施例中，伸缩臂装配系统还包括：异常检测装置(图中未示出)，用于检测将放置在移动工位2的臂节装配至放置在固定工位1的臂节的过程中的卡滞现象，并在检测到卡滞现象时，发送装配卡滞信号至控制装置，并且控制装置还用于在出现卡滞现象时，控制移动装配支撑停止向固定工位所在方向运动，并将放置在移动工位的正在装配的臂节移动至移动工位，重新进行装配。

优选的，利用电机扭矩采集装置作为异常检测装置，如果在移动装配支撑21将放置在移动工位2的臂节装配至放置在固定工位1的臂节中时，设定的电机扭矩异常情况进行设定，若检测到电机扭矩异常的反馈信号，则说明移动装配支撑21进行装配的过程中出现卡滞异常，此时，控制移动装配支撑停止移动并将其所固定的臂节的反向退出，重新对中后再次进行装配。

图5是本发明更为优选的实施例提供的伸缩臂装配系统的框图，如图5所示，伸缩臂装配系统还包括：试伸缩工位5，用于对装配完成的伸缩臂进行试伸缩试验，并且被配置为具有辅助支撑51，辅助支撑51能够在对伸缩臂进行试伸缩试验时感应伸缩臂距离地面的高度，并根据所感应的高度进行跟随支撑，以使伸缩臂能够水平伸出。

具体来讲，对伸缩臂进行装配后，进行试伸缩试验是必须要进行的步骤，在伸缩臂装配系统中设置试伸缩工位5，则可以实现装配调试的集成化。试伸缩过程中对装配完成的伸缩臂整体进行水平伸缩试验，多个臂节同步伸缩，当伸缩臂伸出一定长度时，辅助支撑51感应伸缩臂的臂节距离地面的垂直高度，针对每个臂节的高度进行高度感应跟随支撑，保证伸缩臂能够尽量水平伸出，而不出现严重下挠现象。

图6是本发明实施例提供的伸缩臂装配系统的应用示例的结构示意图，如图6所示，伸缩臂装配系统在地面铺设有地轨8，地轨8的顶面与地面齐平，地轨8的长度根据伸缩臂伸出全长确定，其宽度以600-1200mm为宜。定位机构6设置在地轨8的端部，对称布置在地轨8的两侧，由带插销的箱型框架组成，采用地角螺栓固定在地基上，用于在装配和伸缩试验过程中对伸缩臂的端部进行定位，插销可通过液压驱动伸缩。对中机构42设置在定位机构6右侧，在地轨8的两侧对称布置，一般以四个为宜，每一侧的定位机构42的支撑座轴向距离以0.5-0.8l为宜(l为伸缩臂的臂节长度)，支撑座的顶面距离地面的距离以400-900mm为宜，对中机构42包括支撑座(图中未示出)和加紧装置(图中未示出)，支撑座和加紧装置由旁置液压站7液压驱动。激光感应装置41设置在对中机构右侧，同样采用在地轨8的两侧对称布置的方式，一般以四个为宜，考虑伸缩臂装配系统需要装配不同型号的伸缩臂，其臂节长度具有差异性，激光感应装置41距离相应的对中机构42的距离以500-1500mm为宜，激光感应器固定在支架上，感应器端面距离臂架外表面50-500mm为宜。移动装配支撑21包括布置在地轨上的推送小车，由前、后两部推送小车组成，两部推送小车分别包括举升装置、小车加紧装置、驱动装置，高度举升通过油缸实现，小车加紧装置由油缸、电机、滑轨结构组成，采用电机驱动。辅助支撑51布置在地轨8上，综合考虑生产试验成本和伸缩装配系统的可靠性，采用每两个臂节设置一台辅助支撑51的布局方式，辅助支撑51距离地面的高度可调节，对伸缩臂进行试伸缩试验时，辅助支撑51能够感应臂节距离地面的高度，并利用旁置液压站7所提供的动力根据其所感应的高度进行调整，以支撑伸缩臂的臂节，保证伸缩臂可以水平伸缩。

以伸缩臂具有五个臂节为例，当接到伸缩臂装配任务时，操作人员先扫码确定伸缩臂型号，系统读取伸缩臂相关参数，将第四臂节吊装放置于固定工位1，定位机构6左边的定位销到位，限制第四臂节在地轨8长度方向的位移，控制装置3根据激光感应装置41所采集的第四臂节的对中数据控制对中机构42进行微调后夹紧第四臂节，限制第四臂节的横向自由度。将第五臂节吊装放置于移动工位2上，由移动装配支撑21的推送小车对中夹紧第五臂节，推送小车缓慢推进，以将第五臂节装配至第四臂节中；当推送小车到达激光感应装置的感应区时，激光感应装置自动对第四臂节和第五臂节的对中数据进行扫描，以放置在固定工位1的第四臂节的对中数据为基准数据，将放置在移动工位2的臂节的对中数据与基准数据进行比对计算，并根据计算结果对第五臂节进行对中微调，当第四臂节和第五臂节的中心重合时，对两个臂节进行对中装配。当两个臂节对中完成，开始接触时，左侧移动装配支持21的推送小车的高度自动下降，推送小车移动至第四臂节左端下方合适位置，左侧移动装配支持21的推送小车继续推送至第四臂节的右端和第五臂节的右端相互接触，即完成两个臂节的装配时，停止推送，右侧推送小车的高度也自动下降，并移动至第四臂节右端下方合适位置。此时，两个推送小车缓慢升起，举升包括第四臂节和第五臂节的臂架总成，固定工位1的固定支撑松开，移动装配支撑21的推送小车托举臂架总成返回移动工位。后续臂节装配过程依次类推。如果移动装配支撑21的推送小车将其所固定的臂节推送至固定工位1所固定的臂节的过程中出现卡滞现象时，通过设定的电机扭矩异常反馈信号，反馈至控制装置3，控制装置3控制推送小车停止推送并反向退出后，对正在进行装配的臂节重新对中后再次推进。

伸缩臂装配完成后，对其进行水平伸缩试验，利用旁置液压站7给伸缩臂的伸缩油缸提供动力，伸缩臂的多个臂节同步伸缩，当伸缩臂伸出一定长度时，试伸缩试验工位5的辅助支撑感应伸缩臂距离地面的高度，并根据所感应的高度，对伸缩臂进行感应跟随支撑，保证伸缩臂能够水平伸缩，不出现严重下挠现象。

图8是本发明实施例提供的伸缩臂装配方法的流程图，伸缩臂包括至少两个臂节，如图8所示，伸缩臂装配方法可以包括如下步骤：

s100、将臂节中需要装配在内径最小的臂节外侧的臂节放置在具有可释放地固定臂节的固定支撑的固定工位上。

s200、按照臂节内径从小到大进行排序，将内径最小的臂节放置在移动工位，移动工位被配置为具有能够将臂节在固定工位和移动工位之间进行移动的移动装配支撑。

s300、控制移动装配支撑的运动，使移动装配支撑将放置在移动工位的臂节装配至放置在固定工位的臂节中，得到一个包括放置在移动工位的臂节和放置在固定工位的臂节的臂架总成，并使移动装配支撑将该臂架总成移动至移动工位。

往复循环步骤s100-s300的装配操作，直至将按照臂节的内径从小到大的顺序，依次完成伸缩臂的所有臂节的装配其中，放置在移动装配支撑的臂节的内径小于放置在固定工位的臂节的内径。

在本发明的实施例中，伸缩臂装配方法还包括：检测放置在固定工位的臂节和放置在移动工位的臂节的对中数据；以及根据对中装置所检测的对中数据，对臂节进行对中调整。

其中，对臂节进行对中调整包括：以放置在固定工位的臂节的对中数据为基准，对放置在移动工位的臂节进行对中调整。

在本发明更为优选的实施例中，伸缩臂装配方法还包括：检测将放置在移动工位的臂节装配至放置在固定工位的臂节的过程中的卡滞现象；以及在检测到卡滞现象时，控制移动装配支撑停止向固定工位所在方向运动，并将放置在移动工位的正在装配的臂节移动至移动工位，重新进行装配。

图9是本发明优选实施例提供的伸缩臂装配方法的流程图，如图9所示，伸缩臂装配方法还包括如下步骤：

s400、对装配完成的伸缩臂进行试伸缩试验，并且在对伸缩臂进行试伸缩试验时感应伸缩臂的距离地面的高度。

s500、根据所感应的高度进行跟随支撑，以使伸缩臂能够水平伸出。

伸缩臂装配方法的其他具体实施细节和有益效果参考上述伸缩臂装配系统，此处不再赘述。

通过上述技术方案，先安装最小的臂节，最大限度地留出作业空间，有利于装配过程中零部件的安装，有效提高装配的精确度和作业效率。采用往复式的装配流程，本身占用空间较小，有利于节约土地资源，同时可以实现对不同型号、臂节数量不同的伸缩臂进行装配，有效提高装配系统的利用率，节约资源。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。