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US4253792A | 1981-03-03 |
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权 利 要 求 书 1. 一种吊臂组装系统, 所述吊臂包括多个节臂和伸缩油缸, 并且所述多个节臂分 别为基本臂、 至少一中间臂和顶级臂, 其特征在于, 所述吊臂组装系统包括: 多个组装工位, 彼此之间间隔适当的距离且依次地布置, 每个所述组装工 位上布置一个用于可释放地固定所述中间臂和所述基本臂中之一的固定装置; 多个辅助工位, 每个所述辅助工位上布置一个能够移动到相邻的所述组装 工位的行走装配装置, 以便将待装配部件运送并装配至固定于所述固定装置中 的下一级中间臂或基本臂中; 以及 控制系统, 控制所述行走装配装置的运动, 以便以所述顶级臂作为整个装 配过程的装配基准件完成从所述顶级臂开始的吊臂组装工序。 2. 根据权利要求 1所述的吊臂组装系统, 其特征在于, 每个所述辅助工位可独立 控制。 3. 根据权利要求 1所述的吊臂组装系统, 其特征在于, 每个所述行走装配装置包 括升起和降下待装配部件以便于对准定位的升降机构、 用于推进和拉出待装配 部件的推拉机构和用于所述升降机构和所述推拉机构的动力源。 4. 根据权利要求 1所述的吊臂组装系统, 其特征在于, 每个所述固定装置包括: 四个立柱, 每两个所述立柱组成相配合的一对; 四个用于托起油缸的起落式托 举油缸, 分别位于每个所述立柱上; 以及四个用于防止吊臂倾斜的夹持气缸, 分别位于每个所述立柱上。 5. 根据权利要求 1所述的吊臂组装系统, 其特征在于, 所述行走装配装置沿着穿 过所述多个组装工位和所述多个辅助工位的一对直线导轨运动。 6. 根据权利要求 5所述的吊臂组装系统, 其特征在于, 每个所述行走装配装置包 括工作车、 驱动机构以及传动链, 其中所述驱动机构安装在所述工作车上, 通 过所述驱动机构驱动所述传动链运动从而带动所述工作车在所述导轨上运动。 7. 根据权利要求 1所述的吊臂组装系统, 其特征在于, 所述吊臂组装系统进一步 包括用于所述多个节臂和所述伸缩油缸的预装场地。 8. 根据权利要求 7所述的吊臂组装系统, 其特征在于, 所述预装场地上设置有与 所述多个组装工位和所述多个辅助工位相对应的多个预装工位。 9. 根据权利要求 1所述的吊臂组装系统, 其特征在于, 通过磁座和气缸配合的方 式实现吊臂固定工作。 10. 根据权利要求 1至 9中任一项所述的吊臂组装系统, 其特征在于, 所述吊臂为五节臂, 其中所述中间臂分别为靠近所述基本臂一侧的第一伸 缩臂、 靠近所述顶级臂一侧的第三伸缩臂和位于所述第一伸缩臂和所述第三伸 缩臂之间的第二伸缩臂, 所述伸缩油缸为均安装至所述顶级臂的第一伸缩油缸 和第二伸缩油缸, 并且所述吊臂组装系统包括顺次布置的九个工位, 依次分别 为: 第一辅助工位, 布置有辅助装配所述顶级臂的第一行走装配装置; 第一组装工位, 布置有用于固定所述第三伸缩臂的第一固定装置, 以组装 所述第三伸缩臂和所述顶级臂; 第二辅助工位, 布置有辅助装配所述第二伸缩油缸的第二行走装配装置, 以形成由所述顶级臂、 所述第三伸缩臂和所述第二伸缩油缸三者组成的第一小 总成; 第四工位, 为所述伸缩油缸的铺绳工位; 第二组装工位, 布置有用于固定所述第二伸缩臂的第二固定装置, 以组装 所述第二伸缩臂和所述第一小总成形成第二小总成; 第三辅助工位, 布置有辅助装配所述第一伸缩油缸的第三行走装配装置, 以形成由所述第一伸缩油缸和所述第二小总成组成的第三小总成; 第三组装工位, 布置有用于固定所述第一伸缩臂的第三固定装置, 以组装 所述第一伸缩臂和所述第三小总成形成第四小总成; 第四辅助工位, 布置有辅助装配所述第四小总成的第四行走装配装置; 以 及 第四组装工位, 布置有用于固定所述基本臂的第四固定装置, 以组装所述 基本臂和所述第四小总成。 11. 根据权利要求 10所述的吊臂组装系统, 其特征在于, 所述吊臂为中吨位吊臂。 12. 一种吊臂组装方法, 所述吊臂包括多个节臂和伸缩油缸, 并且所述多个节臂分 别为基本臂、 至少一中间臂和顶级臂, 其特征在于, 从所述顶级臂开始进行组 装, 并将所述顶级臂作为整个装配过程的装配基准件。 13. 根据权利要求 12所述的吊臂组装方法, 其特征在于, 所述吊臂为五节臂, 其中 所述中间臂分别为靠近所述基本臂一侧的第一伸缩臂、 靠近所述顶级臂一侧的 第三伸缩臂和位于所述第一伸缩臂和所述第三伸缩臂之间的第二伸缩臂, 所述 伸缩油缸为均安装至所述顶级臂的第一伸缩油缸和第二伸缩油缸, 所述方法包 括以下步骤: a) 将所述顶级臂与所述第三伸缩臂进行组装; b) 将所述第二伸缩油缸与所述顶级臂进行组装, 从而形成由所述顶级臂、 所述第三伸缩臂和所述第二伸缩油缸三者组成的第一小总成; c) 将所述第二伸缩臂与所述第一小总成组装, 形成第二小总成; d) 将所述第一伸缩油缸与所述第二小总成进行组装, 形成第三小总成; f) 将所述第一伸缩臂与所述第三小总成组装, 形成了第四小总成; g) 将所述基本臂与所述第四小总成组装, 从而完成吊臂组装工序。 14. 根据权利要求 13所述的吊臂组装方法, 其特征在于, 在 a) 步骤中, 将所述顶级臂放置在第一行走装配装置上, 将所述第三伸 缩臂固定, 移动所述顶级臂使其与所述第三伸缩臂进行组装; 在 b) 步骤中, 将所述第二伸缩油缸放置在第二行走装配装置上, 移动所 述第二伸缩油缸使其与所述顶级臂进行组装; 在 c) 步骤中, 将所述第二伸缩臂固定, 移动所述第一小总成使其与所述 第二伸缩臂组装; 在 d) 步骤中, 将所述第一伸缩油缸放置在第三行走装配装置上, 移动所 述第一伸缩油缸使其与所述第二小总成进行组装; 在 f) 步骤中, 将所述第一伸缩臂固定, 移动所述第三小总成使其与所述 第一伸缩臂组装; 在 g) 步骤中, 将所述基本臂固定, 移动所述第四小总成使其与所述基本 臂组装。 15. 根据权利要求 12至 14中任一项所述的吊臂组装方法, 其特征在于, 通过磁座 和气缸配合的方式实现吊臂固定工作。 16. 根据权利要求 12至 14中任一项所述的吊臂组装方法, 其特征在于, 采用铜套 压装机来进行所述基本臂的铜套的装配。 17. 根据权利要求 14所述的吊臂组装方法, 其特征在于, 通过 PLC四级互锁联动 方式控制所述第一行走装配装置、 所述第二行走装配装置、 所述第三行走装配 装置以及所述第四行走装配装置的运动, 当所述第一行走装配装置转入完工状 态信号后, 所述第二行走装配装置才能够启动运行, 当所述第二行走装配装置 转入完工状态信号后, 所述第三行走装配装置才能够启动运行, 当所述第三行 走装配装置转入完工状态信号后, 所述第四行走装配装置才能够启动运行。 |
(即, 第一至第四行走装配装置的工作车) 在传送链上以接力棒形式逐步进行传递装 配作业。 在图 2中, 由参考标号 11表示第一级传送链, 12表示第二级传送链, 13表 示第三级传送链, 14表示第四级传送链。 驱动机构采用三相交流电机为驱动动力源, 经减速器后带动链轮链条将运动和动 力传递给工作车, 使之获得装配动力。 行走电机由三菱 A系列变频器控制行走机构的 速度及力矩, 行走启动后延时限制电机转动速度及力矩, 静止臂尾部安装有行程检测 开关, 当检测到运动臂移动到位后, 行程开关闭合, PLC收到信号后停止行走机构的 动作, 防止电机的过载, 此时电机只能反转, 将工件退出当前位置。 当传送链过载时, 安全离合器即自动脱开, 为保证正常生产, 要求当负荷正常时 能自动恢复工作。 输送链机构应设置安全防护装置, 以保护操作者的工作安全。 卸载 范围要求如下: 吊臂组装装入卸载负荷为: 1100 kgf。 吊臂拆装拉出卸载负荷为: 1600 kgf。 二、 吊臂固定装置 吊臂固定装置设置在各个组装工位上, 每个组装工位由四个立柱、 四个夹持气缸 带垫板总成、 四个起落式托举油缸及其液压管路组成。 吊臂由托举油缸托起不会下坠, 由夹持气缸两侧辅助扶持臂体不会歪斜, 由臂端头部固定装置限制吊臂的轴向串动, 以保证吊臂组装的顺利进行。 三、 吊臂铜套压装机 吊臂铜套压装机 18主要用于基本臂主销铜套的装配。 铜套装配机为龙门框架式, 采用两侧双向油缸压装形式将铜套压入吊臂, 龙门框架在承受油缸施加装配推力 20 吨的情况下不变形, 其油缸轴心线与底平面支承的垂直度≤1 mm。 液压控制系统采用 旁置式, 与主泵站合并为一体。 四、 液压系统 吊臂固定装置液压泵站安装于吊臂组装流水线 旁侧, 此外每个工作车配备一个液 压泵站作为组装托举吊臂、 油缸的动力。 液压泵站安装尺寸、 位置必须满足吊臂组装 作业线送货通道的要求, 不得干涉, 车间立柱宽度为 500 mm, 泵站油箱外形不得超过 此尺寸。 油箱在内部设置过滤网, 将吸油与回油分开, 同时设置棒式磁滤器, 油箱为钢板 焊接结构, 并进行钝化防锈处理。 为保证加油符合要求, 油箱加油口有强制过滤的滤 油装置。 油箱补油方式为手动补油。 泵站油箱要求能够根据油箱液面的变化, 实现缺 油报警功能, 防止系统缺油和油箱超限。 液压系统为连续工作性质, 要求采用风冷却 器, 对液压油箱进行散热。 液压机的操作方式: 点动、 连动, 手控、 遥控。 在关键部 位处应设有压力检测表和压力检测点, 便于以后维修检查判断故障。 五、 控制系统 控制系统采用遥控和柜控两种控制方式, 每级输送链旁设有独立控柜一个, 以控 制各工作车的运动。 遥控器上能进行基本的操作并带急停按钮。 操作面板上设置急停 开关, 电气柜上应有相应的控制按钮。 全线控制采用 PLC四级互锁联动控制, 当第 1级传送链工作车转入完工状态信号 后,第 2级传送链工作车方可启动运行。当第 2级传送链工作车转入完工状态信号后, 第 3级传送链工作车方可启动运行。 每次运行前延时预警, 在第 2、 3、 4级链前、 中、 后设有灯光报警预警信号, 控制柜设全链状态显示灯。 用红、 绿、 黄分别表示故障停 线、 正常运行和间歇停止。 工作车的动力取电方式为导电轨道取电(交流 供电输入传动),在各段全长轨道上 安装交流供电输入系统。 厂房动力箱, 三相电源 380伏、 50 Hz, 正弦交流电输入安全 电源柜, 经电源柜变压器隔离, 降压为 36伏三相交流安全电压, 馈电给导电轨道。 导 电轨道与承载轨道平行铺设于承载轨道中央。 承载轨道承受机车运动及静载负荷, 工 作车由导电轨道通过滚轮接触取得 36伏低压安全电源, 经升压变压器升压至三相 380 伏、 50 Hz交流电, 通过工作车电气控制三相电机, 实现电动机正反转, 停止和变速; 电动机通过机械传动驱动机车车轮, 实现工作车的前进, 停止及变速。 此外, 在根据本发明的一个优选实施例的吊臂组装系 统中, 还可以包括用于多个 节臂和伸缩油缸的预装场地, 如图 3中所示。 其中参考标号 19表示操纵台, 20表示 泵站, 21表示电气立柱, 22表示顶级臂的预装场地, 23表示第三伸缩臂的预装场地, 24表示第二伸缩油缸的预装场地, 25表示第二伸缩臂的预装场地, 26表示第一伸缩 油缸的预装场地, 27表示第一伸缩臂的预装场地, 以及 28表示基本臂的预装场地。 下面对根据本发明的吊臂组装方法进行详细描 述: 该吊臂组装流水作业线采用直线式作业方式, 选择以顶级臂 1 "为装配基准件, 用 工作车往复运动方式实现吊臂组装, 以接力棒传递形式实现流水线装配作业。 在设计 构思上首先选择了顶级臂 1 "为吊臂的装配基准件, 将顶级臂 1 "放在第一辅助工位 1 的第一行走装配装置 Γ上,然后将第三伸缩臂 2"放到第一组装工位 2的夹紧固定处固 定妥, 再用第一行走装配装置 Γ将顶级臂 1 "与第三伸缩臂 2"进行组装, 在第二辅助 工位 3用第二行走装配装置 3'将第二伸缩油缸 3"与顶级臂 1 "进行组装, 再用第二行 走装配装置 3'将顶级臂 1 "、 第三伸缩臂 2"及第二伸缩油缸 3"组成的小总成移动至第 二组装工位 5与第二伸缩臂 5"进行组装,再用第三辅助工位 6的第三行走装配装置 6' 将第一伸缩油缸 6"与上述总成进行组装后,用第三行走装配装 6'将该总成与第一伸 缩臂 7"进行组装,最后用第四辅助工位 8的第四行走装配装置 8'将上述总成在第九工 位 9与基本臂 9"进行组装后, 至此, 全部组装任务完成下线进入整车总装。 为了进一 步理解, 下面将上述过程进行更为详细的描述: 1、 首先将吊臂的顶级臂 1 "放在第一辅助工位 1的第一行走装配装置 Γ的 V型座 上, 将顶级臂 1 "的头部与工作车的组装推拉机构联妥, 推拉机构能够进行吊臂升降调 整, 此举主要是为了实现对装配基准件进行掌控, 使整个组装过程顺利进行。
2、 将第三伸缩臂 2"放到第一组装工位 2的吊臂托架上, 然后用气缸从两侧将臂 夹紧固定妥后, 再驱动第一行走装配装置 Γ将顶级臂 1 "推入第三伸缩臂 2"内以实现 组装。 组装过程中注意调控装配基准件的位置, 如遇产品质量问题则应将工作车倒车 将吊臂拆出后再进行整理。 组装完成后将第一行走装配装置 Γ返回第一辅助工位 1, 此时工件由第一组装工位 2的吊臂托架固定。
3、 将第二伸缩油缸 3"及相关绳排放在第二辅助工位 3的第二行走装配装置 3'的 V型座上及车上位置,并将油缸的头部与工作 的组装推拉机构联妥以便于进行组装, 再用第二行走装配装置 3'将第二伸缩油缸 3"推入顶级臂 1 "进行组装后, 再启动第二 行走装配装置 3'上的升降装置将顶级臂 1 "、 第三伸缩臂 2"及第二伸缩油缸 3 "组成的 第一小总成托起, 这样, 吊臂组装线就实现了第一次接力棒传递。
4、 将第二伸缩臂 5"放到第二组装工位 5的吊臂托架上, 并用气缸从两侧将臂夹 紧固定妥后, 然后再用第二行走装配装置 3'承载上述第一小总成移动至第二组装工位
5, 将上述第一小总成顶入第二伸缩臂 5"内进行组装, 形成第二小总成, 组装完成后 第二行走装配装置 3'返回第二辅助工位 3, 此时第二小总成由第二组装工位 5的吊臂 托架固定。
1寺第一伸缩油缸 6"及相关绳排放在第三辅助工位 6的第三行走装配装置 6'的 V型座上及车上位置,并将油缸的头部与工作 的组装推拉机构联妥以便于进行组装, 再用第三行走装配装置 6'将第一伸缩油缸 6"推入上述臂内进行组装后形成第三小总 成, 再启动第三行走装配装置 6'上的升降装置将第三小总成托起, 于是, 吊臂组装线 就实现了第二次接力棒传递。
6、 将第一伸缩臂 7"放到第三组装工位 7的吊臂托架上, 并用气缸从两侧将臂夹 紧固定妥后, 然后再用第三行走装配装置 6'承载上述第三小总成移动至第三组装工位 7, 将上述第三小总成顶入第一伸缩臂 7"内进行组装形成第四小总成, 组装完成后第 三行走装配装置 6'返回第三辅助工位 6, 此时第四小总成由第三组装工位 7的吊臂托 架固定。
7、 因第一伸缩臂 7"装配工作量比较大, 所以第四辅助工位 8就作为第一伸缩臂 7"的延伸工位以缓解第三组装工位 7的工作任务。 由第四辅助工位 8的第四行走装配 装置 8'移动至第三组装工位 7将上述第四小总成托起, 吊臂组装线就实现了第三次接 力棒传递。
8、将承载第四小总成的第四行走装配装置 8'移动至第四辅助工位 8后继续完成第 一伸缩臂 7"的装配工作。 9、 将基本臂 9"放到第四组装工位 9的吊臂托架上, 并用气缸从两侧将臂夹紧固 定妥后, 然后再用第四行走装配装置 8'承载上述第四小总成移动至第四组装工位 9, 将上述第四小总成顶入基本臂 9"内进行组装,组装完成后第四行走装配装置 8'返回第 四辅助工位 8, 此时全部吊臂总成由第四组装工位 9的吊臂托架固定。
10、 吊臂总成组装完毕、 下线, 进入吊臂部件调试和整车总装。 此外, 还应说明的是, 通过采用增加升降量和协调升降高度的方式, 使得第一行 走装配装置 Γ、第二行走装配装置 3 '、第三行走装配装置 6'以及第四行走装配装置 8' 在运动时避免与吊臂干涉。 通过以上描述, 本领域的普通技术人员可以看出, 根据本发明的吊臂组装系统及 方法选取了以顶级臂作为整个吊臂部件的装配 基准件, 这一步从装配理论上来讲非常 关键, 因为无论是底盘、 转台、 整车装配流水线, 都是正确地选择了装配基准件才得 以顺畅展开作业。 只是吊臂的装配基准件特征不是很明显, 比较难以确定, 这也是国 内生产汽车起重机几十年来还没有产生中吨位 吊臂组装流水线的一个重要原因。 与吊臂单台组装机相比较, 可以看出, 单台组装机存在着装配基准件选择不当的 问题, 据分析, 因为选择了基本臂作为装配基准件, 而基本臂由于其外在特征和内部 结构, 在整个组装过程中工件装夹及相对位置调控是 比较困难的。 因此, 吊臂单台组 装机设计的工作切入点不对, 产品装配关系没有理顺, 就难以做进一步的发展, 所以 如果想在此基础上再做流水作业线的话, 自然也就"流"不起来了。 由以上情况来看, 根据本发明的吊臂组装作业线是能够满足生产 所需要的高效且 实用的工艺方法及设备, 正确地选择顶级臂作为吊臂部件的装配基准件 , 是实现吊臂 组装流水线作业重要的第一步, 为整个流水线工艺流程打下了良好基础。 吊臂组装流 水作业线是一条完整的部件装配流水线。 通过作业线上的若干工作车往返运载组装、 传递工件实现流水化作业, 这样做的目的是有利于将各级吊臂的组装工作 在流水线上 同时展开, 达到提高工作效率的目的。 进一步地, 本领域的普通技术人员应该理解的是, 根据本发明的吊臂组装系统也 可以用来拆卸吊臂, 通过与上述组装步骤相反的步骤即可实现吊臂 的拆卸工作。 虽然 在实际中拆卸吊臂只是在少数情况下进行, 不像组装吊臂一样需要大批量处理, 但是 通过本发明的吊臂组装系统在技术上是可以实 现的, 因此其包含在本发明所限定的保 护范围之内。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已, 并不用于限制本发明, 对于本领域的技 术人员来说, 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内所作的任 何修改、 等同替换、 改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。