CN110961566A - 适用于过轨作业的数字化铆接工作站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于过轨作业的数字化铆接工作站，其结构包括车体、铆接动力单元、识别装置、主控柜、键盘和鼠标，所述车体包括行走机构、架体和操作背板，所述架体为底部开口其余面封闭的腔体，架体的四周封闭面均设有可开合的门板，行走机构设于架体底部开口处，铆接动力单元和主控柜并排设置，且置于行走机构上方，所述架体上方设有操作背板、键盘和鼠标；所述架体的后侧输出端对应铆接动力单元设有与铆接工具配合的接头，架体左侧输出端设有操作手孔。该工作站解决了铆接质量的一致性、质量判断的准确性问题，实现了铆接质量在线判断和实时预警。对铆接工位的数字化管理，有效避免了错铆、漏铆，可大幅减轻人工检视的劳动强度。

Description

适用于过轨作业的数字化铆接工作站

技术领域

本发明涉及铆接领域，具体的说是适用于过轨作业的数字化铆接工作站。

背景技术

铆接紧固技术因其卓越的耐震、防松性能在铁路、航空、桥梁、汽车等领域得到广泛应用，铆钉种类也逐渐多样化，对铆接质量的要求也逐渐提高。铆接紧固的数字化装配制造是未来发展的趋势。

传统铆接尤其是对非拉断型铆钉的铆接，铆接压力的控制直接决定了铆接质量。铆接结束点压力设定过低，套环成型不到位，压力设定过高则会引起铆钉前端抓取环槽的破坏。传统的铆接作业方式难以保证铆接质量的一致性；不同型号铆钉所需铆接压力不同，需要根据铆钉型号不断调整压力设置，操作不便。非拉断型铆接铆后变化不明显，容易出现漏铆。人工检视劳动强度大。

对于铆接质量的检查，现阶段主要依据套环的成型尺寸来判断，而基于铆接过程压力变化的铆接数据记录方式忽略了铆枪砧筒磨损带来的影响，因而随着砧筒的磨损其铆接数据偏离变大，往往造成质量误判。铆枪砧筒、油管等关键部件的过度磨损和超期使用还会带来部件崩裂、油管破裂等操作安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供适用于过轨作业的数字化铆接工作站，该工作站解决了铆接质量的一致性、质量判断的准确性问题，实现了铆接质量在线判断和实时预警。对铆接工位的数字化管理，有效避免了错铆、漏铆，可大幅减轻人工检视的劳动强度。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：适用于过轨作业的数字化铆接工作站，其结构包括车体、铆接动力单元、识别装置、主控柜、键盘和鼠标，所述车体包括行走机构、架体和操作背板，所述架体为底部开口其余面封闭的腔体，架体的四周封闭面均设有可开合的门板，行走机构设于架体底部开口处，铆接动力单元和主控柜并排设置，且置于行走机构上方，所述架体上方设有操作背板、键盘和鼠标；所述铆接动力单元输出端设有与铆接工具连接的接头，接头侧门板上设有操作手孔。

进一步，所述铆接动力单元包括液压基础泵站和气动单元，所述液压基础泵站包括液压泵、液压控制阀、压力传感器和流量计，所述液压泵的进油口通过过滤器与油箱连通，液压泵的出油口与溢流阀、三位四通电磁阀进油口和压力传感器连通，所述三位四通电磁阀出口一端连通流量计并经由管路滤油器连接铆接工具的一端，所述三位四通电磁阀口的另一端连接铆接工具的另一端；所述气动单元包括过滤减压阀、三位五通阀和压力开关，所述过滤减压阀一端通过气管与外部气源连通，另一端与三位五通阀的进气口连通，所述三位五通阀的出口一端与压力开关和旋压铆接工具气马达的正向进气口连通，另一端与气马达的反向进气口连通。

进一步，所述液压泵的出油口与三位四通电磁阀间设有单向阀，所述单向阀与压力传感器之间设有压力表。

进一步，三位四通电磁阀的出口分别连接铆接工具的进油端和回油端，液压工具的回油端还设有用以返停压力二次保护的压力继电器。

进一步，所述液压泵包括高压泵和低压泵，所述溢流阀包括高压溢流阀和低压溢流阀，所述高压泵和低压泵的进油口分别通过过滤器与油箱连通，高压泵和低压泵的出油口分别与高压溢流阀和低压溢流阀连接并汇集于三位四通电磁阀的进油口；所述高压泵和低压泵的出油口与三位四通电磁阀间分别设有单向阀，所述单向阀与三位四通电磁阀的进油口间接压力传感器和压力表，可实时监测主回路压力。

进一步，所述主控柜内设有控制器，所述控制器与所述铆接动力单元、识别装置和操作背板通过线缆分别联接。

进一步，所述操作背板设有显示器、识别装置、报警灯、打印机和开关，所述操作背板为内部空腔的柜体，操作背板的后侧设有可开合的门板，所述显示器、识别装置、打印机、选择开关和报警灯分别通过线缆与主控柜联接。

进一步，所述识别装置包括扫码枪和打卡器，所述操作背板的下部设有起收纳作用的抽屉，抽屉内放置有扫码枪和鼠标，所述打卡器设于操作背板上。

进一步，所述行走机构包括承重轮、过轨支撑轮和万向轮，所述承重轮设于车体下方前部，所述过轨支撑轮设于车体下方中部，所述万向轮设于车体下方后部。

进一步，所述主控柜内还设置有自动收线器，自动收线器通过车体后部的出线孔连接外部电源。

本发明的有益效果：

本发明的数字化铆接工作站由于车体底部设有行走机构，移动过轨方便，通过设置铆接动力单元、主控柜和操作背板可根据铆接工具型号系统自动配置铆接参数，一机多用，切换方便，提高了工作效率。实现了对基础泵站和铆接工具的预防性维护及全寿命周期的数字化管理，避免易损部件过度使用、设备维护更有针对性，减少安全隐患。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的另一方向上的整体结构示意图；

图3为铆接动力单元液压及气动原理图。

图中：

1-车体、2-液压基础泵站、2.1-油箱、2.2-油温油位计、2.3-高压溢流阀、2.4-低压溢流阀、2.5-单向阀、2.6-压力传感器，2.7-压力表、2.8-三位四通电磁换向阀、2.9-压力继电器、2.10-流量计、2.11-管路滤油器、2.12-高压泵、2.13-低压泵、2.14-气动单元、2.14.1-过滤减压阀、2.14.2-三位五通电磁换向阀、2.14.3-压力开关、2.15-气马达、2.16-过滤器、3-前门、4-键盘抽屉、5-键盘、6-鼠标、7-抽屉、8-扫码枪、9-显示器、10-操作背板、11-打卡器、12-报警灯、13-模式多段选择开关、14-型号多段选择开关、15-急停开关、16-打印机、17-把手、18-主控柜、19-自动收线器、20-右侧门、21-过轨支撑轮、22-电源开关、23-吊环、24-橡胶圈、25-后门、26-锁、27-旋压铆接工具、28-右后门、29-左后门、30-枪托、31-液压快换接头、32-液压油管、33-铆接工具、34-控制线束、35-线束快插接头、36-操作手孔、37-左侧门、38-承重轮、39-万向轮。

具体实施方式

参照说明书附图对本发明的适用于过轨作业的数字化铆接工作站作以下详细说明。

如图1、图2和图3所示，本发明的适用于过轨作业的数字化铆接工作站，包括车体1、铆接动力单元、识别装置、主控柜18、键盘5和鼠标6，键盘设于车体上部的键盘抽屉4内。所述车体1包括行走机构、架体和操作背板10，所述架体为底部开口其余面封闭的腔体，架体的四周封闭面均设有可开合的门板，架体前后左右分别设置前门3、后门25、左侧门37、右侧门20。车体1下部还设置有若干吊环23、两侧面中部设置把手17、背后设置若干枪托30，车体1各车门和抽屉均设置有锁26。行走机构设于架体底部开口处，铆接动力单元和主控柜并排设置，且置于行走机构上方，主控柜前端还设有电源开关22，所述架体上方设有操作背板10、键盘和鼠标；铆接动力单元输出端设有与铆接工具连接的接头，接头包括液压快换接头、气管接头和控制线束快插接头，接头设有多组，可接不通类型的铆接工具，其中对于旋压铆接工具还配有专属气动单元，接头侧门板上设有操作手孔36。行走机构包括承重轮38、过轨支撑轮21和万向轮39，所述承重轮设于车体下方前部，所述过轨支撑轮设于车体下方中部，所述万向轮设于车体下方后部。前排承重轮38直径大，对地面凹坑及轨道槽等地面障碍的通过性好，后排万向轮39方便转向，前后排车轮中间设置一个万向轮作为过轨支撑轮21，通过地面凹坑及轨道槽等障碍时过轨支撑轮21和后排万向轮39互为支撑，避免直径较小的万向轮39卡入地面凹坑及轨道槽等障碍，整车的移动性及通过性较好。

所述铆接动力单元包括液压基础泵站和气动单元，使用时，将铆接工具与液压基础泵站对接；特别的，当进行旋压铆接时，将气动单元配合液压基础泵站与旋压铆接工具27对接。其中根据对接工具的数量不同，将液压泵的柱塞分出所需个数的独立油路，可对接多个工具。所述液压基础泵站2包括液压泵、液压控制阀、压力传感器2.6和流量计2.10，所述液压泵的进油口通过过滤器2.16与油箱2.1连通，油箱上设有油温油位计2.2，当油温或液位超过临界值时，对工作站停机保护。液压泵的出油口与溢流阀、三位四通电磁换向阀2.8进油口和压力传感器连通，所述三位四通电磁换向阀出口一端连通流量计并经由管路滤油器连接铆接工具的一端，所述三位四通电磁换向阀口的另一端连接铆接工具的另一端；所述气动单元包括过滤减压阀2.14.1、三位五通电磁换向阀2.14.2和压力开关2.14.3，所述过滤减压阀一端通过气管与外部气源连通，另一端与三位五通电磁换向阀的进气口连通，所述三位五通电磁换向阀的出口一端与压力开关和旋压铆接工具27气马达2.15的正向进气口连通，另一端与气马达的反向进气口连通。

所述液压泵的出油口与三位四通电磁换向阀间设有单向阀2.5，所述单向阀与压力传感器之间设有压力表2.7，可实时监测主回路压力。压力传感器2.6用以采集铆接过程中实时压力，同时还可以设定铆接压力和返停压力。

三位四通电磁换向阀2.8的出口分别连接铆接工具的进油端P和回油端R，液压工具的回油端还设有用以返停压力二次保护的压力继电器2.9。压力继电器2.9压力设定值大于压力传感器2.9设定的返停压力，当压力传感器2.9故障时，返回压力达到压力继电器2.9设定返停压力，返回动作停止。

液压工具的P/R油路上还接有管路滤油器2.11和流量计2.10，考虑管路膨胀对测量的影响，优选将其接在液压工具的返回油路上，通过测量流量计2.10的流量可以反应铆接工具33的实时位移，通过数据运算处理可以得到铆接过程的压力-位移曲线，将铆接过程行程的压力-时间曲线和压力-位移曲线与不同铆接状态对应的曲线阈值综合对比，可实现对铆接质量的实时判断与故障状态提醒。

液压泵包括高压泵2.12和低压泵2.13，所述溢流阀包括高压溢流阀2.3和低压溢流阀2.4，所述高压泵和低压泵的进油口分别通过过滤器2.16与油箱2.1连通，高压泵和低压泵的出油口分别与高压溢流阀2.3和低压溢流阀2.4连接并汇集于三位四通电磁换向阀2.8的进油口；所述高压泵和低压泵的出油口与三位四通电磁换向阀2.8间分别设有单向阀2.5，所述单向阀2.5与三位四通电磁换向阀2.8的进油口间接压力传感器2.6和压力表2.7，可实时监测主回路压力。压力传感器2.6用以采集铆接过程中实时压力，同时还可以设定铆接压力和返停压力。

液压基础泵站2的液压泵采用高低压组合泵，高低压转化压力8-10Mpa，铆接抓取的空行程阶段，低压大流量运行，拉铆速度快；套环挤压成型阶段，压力达到转换压力后，低压泵2.13溢流，高压泵2.14作用，流量小，压力稳步上升，成型压力控制误差可小于0.2Ma，套环成型质量一致型好，可以有效避免压力波动过大对铆钉尾部环槽的破坏。如图3所示，本发明将高低压组合泵的多个柱塞均分成两个独立回路。液压基础泵站2可以同时接两把铆接工具33，互不影响。同样的，高低压组合泵的多个柱塞也可分成多个独立回路，从而使液压基础泵站2可以同时接多把铆接工具33，而彼此互不影响。

主控柜内设有控制器，所述控制器与所述铆接动力单元、识别装置和操作背板通过线缆分别联接。

操作背板设有显示器9、识别装置、报警灯12、打印机16和开关，所述操作背板为内部空腔的柜体，操作背板的后侧设有可开合的门，其中门板由右后门28和左后门29板通过折页与柜体铰接，门体上设有锁26。后门25的上方设有多个卡放铆接工具的枪托30。所述显示器、识别装置、打印机、选择开关和报警灯分别通过线缆与主控柜内的控制器联接。开关包括模式多段选择开关13、型号多段选择开关14和急停开关15。铆接工具33的控制线束34通过线束快插接头35对接，液压油管32通过液压快换接头31配对接。

识别装置包括扫码枪8和打卡器11，所述操作背板的下部设有起收纳作用的抽屉7，抽屉内放置有扫码枪8和鼠标6，架体上方还设有放置键盘的键盘抽屉4。所述识别装置分固定端和移动端，固定端安装于车体上，与控制器电连接，移动端与固定端无线通信。操作者可持移动端在铆接工位远程操作，使用方便。

主控柜18内还设置有自动收线器19，自动收线器通过车体后部的出线孔连接外部电源。出线孔周边安装防护橡胶圈24。

本发明的数字化铆接工作站，可对铆接工具及其组装部件、液压泵站易损件、铆接部位等信息做数字化处理，生成相应的二维码或条形码信息。所述识别装置采用打卡器11、扫码枪8或工业数据采集器PDA识别相应二维码或条形码信息，完成对铆接过程信息的采集，当采用工业数据采集器PDA时还可以采集铆接图像作为铆接数据的扩展记录信息项。可满足设备启停、动作控制，参数设置，模式选择，数据采集、监控、打印、查询及故障预警等功能需要。

控制系统主界面显示当前工作模式及参数设置情况。系统设置“拉断”、“短尾”、“旋压”、“压扁”四种常用铆接模式，并预留自定义扩展模式。系统设置“12”、“16”、“20”、“22”等常用规格的铆钉，并预留自定义扩展规格。

“拉断”模式下，按下按钮，拉阀动作，铆枪P口进油，R口回油，P口压力逐升高值直至将铆钉拉断。松开按钮，返阀动作，R口进油P口回油，活塞返回将套环从砧筒内脱出并继续返回至初始位置后返回压力升高至设定返回压力，阀回中位，P、R同时回油箱。铆枪复位后一段时间内无操作，设备自动停机，间隔时间可根据用户工作频率自行设定。设定最高拉压大于铆钉破断所需的最大压力，取不同规格铆钉破断压力的较大值，通常设置为50-55Mpa；返回压力应保证砧筒能从套环脱出，通常取15-25Mpa；

“短尾”模式下，按下按钮，拉阀动作，P口进油，R口回油，P口压力逐升高到设定“成型压力”，该“成型压力”为铆接相应规格套环，铆接成型到位的最大压力，该“成型压力”控制越精确，铆接质量一致性越好，达此压力后自动执行返阀动作，返回动作同“拉断”模式。“成型压力”因铆钉规格不同而不同。

“旋压”模式下，按下正转启动开关，气马达正转带动内套旋转，内套螺纹抓取铆钉，铆钉旋转到位，气压压力开关开启时启动液压拉阀，液压铆接过程同“短尾”模式。液压铆接完成，按下反转开关，气马达反转，内套旋转退出，松开铆钉。

“挤压”模式下，按下按钮，拉阀动作铆枪P口进油，推动活塞挤压被铆接件，达到设定成型压力后，成型到位，松开按钮，阀回中位。挤压工具靠自复位弹簧将工具活塞复位。

数字化铆接工作站操作过程如下:

开机打卡取得操作权限，根据铆钉类型接入对应型号铆接工具33，扫描工具码，铆接模式及压力等参数设置通过工具码扫描信息自动匹配，还可通过多段选择开关手动配置。按下铆接工具33操作按钮，工具在相应模式下运行。铆接过程中，控制系统根据流量计2.10、压力传感器2.6获取的实时数据运算得出压力-位移及压力-时间曲线并将其与不同铆接状态对应的正常曲线阈值综合对比，曲线位于正常阈值内判定铆接合格并计数，曲线位于正常阈值外判定铆接异常并按偏离情况预警提示。

本发明的数字化铆接工作站还设置有工位铆接模式，可以自定义工位名称，并可以设置工位内铆钉的类型、数量及铆接顺序。工位设定完成后，生产相应工位码。按工位铆接时，扫描工位码，系统根据工位设定的铆接顺序提示要使用的铆接工具33，扫描工具码，按上述铆接工具铆接动作流程操作。一次铆接完成后记录铆接次数，并提示下一铆接部位及使用工具类型。按工位设定铆接完所有铆钉后提示该工位铆接完成。铆接过程中铆钉类型及铆接数量与设定不符的，系统做相应故障提醒，避免错铆、漏铆。另一方面，控制系统在记录上述铆接过程信息的同时还可记录工具的使用次数及部件更换记录。当砧筒等易损件达到使用寿命次数时，提醒对部件有针对性的进行预防性维护、更换，避免过度磨损，超期使用，实现全寿命周期管理。

以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术。

Claims (10)

1.适用于过轨作业的数字化铆接工作站，其特征是，包括车体、铆接动力单元、识别装置、主控柜、键盘和鼠标，所述车体包括行走机构、架体和操作背板，所述架体为底部开口其余面封闭的腔体，架体的四周封闭面均设有可开合的门板，行走机构设于架体底部开口处，铆接动力单元和主控柜并排设置，且置于行走机构上方，所述架体上方设有操作背板、键盘和鼠标；所述铆接动力单元输出端设有与铆接工具连接的接头，接头侧门板上设有操作手孔。

2.根据权利要求1所述的适用于过轨作业的数字化铆接工作站，其特征是，所述铆接动力单元包括液压基础泵站和气动单元，所述液压基础泵站包括液压泵、液压控制阀、压力传感器和流量计，所述液压泵的进油口通过过滤器与油箱连通，液压泵的出油口与溢流阀、三位四通电磁阀进油口和压力传感器连通，所述三位四通电磁阀出口一端连通流量计并经由管路滤油器连接铆接工具的一端，所述三位四通电磁阀口的另一端连接铆接工具的另一端；所述气动单元包括过滤减压阀、三位五通阀和压力开关，所述过滤减压阀一端通过气管与外部气源连通，另一端与三位五通阀的进气口连通，所述三位五通阀的出口一端与压力开关和旋压铆接工具气马达的正向进气口连通，另一端与气马达的反向进气口连通。

3.根据权利要求2所述的适用于过轨作业的数字化铆接工作站，其特征是，所述液压泵的出油口与三位四通电磁阀间设有单向阀，所述单向阀与压力传感器之间设有压力表。

4.根据权利要求2所述的适用于过轨作业的数字化铆接工作站，其特征是，三位四通电磁阀的出口分别连接铆接工具的进油端和回油端，液压工具的回油端还设有用以返停压力二次保护的压力继电器。

5.根据权利要求2所述的适用于过轨作业的数字化铆接工作站，其特征是所述液压泵包括高压泵和低压泵，所述溢流阀包括高压溢流阀和低压溢流阀，所述高压泵和低压泵的进油口分别通过过滤器与油箱连通，高压泵和低压泵的出油口分别与高压溢流阀和低压溢流阀连接并汇集于三位四通电磁阀的进油口；所述高压泵和低压泵的出油口与三位四通电磁阀间分别设有单向阀，所述单向阀与三位四通电磁阀的进油口间接压力传感器和压力表，可实时监测主回路压力。

6.根据权利要求1所述的适用于过轨作业的数字化铆接工作站，其特征是，所述主控柜内设有控制器，所述控制器与所述铆接动力单元、识别装置和操作背板通过线缆分别联接。

7.根据权利要求1所述的适用于过轨作业的数字化铆接工作站，其特征是，所述操作背板设有显示器、识别装置、报警灯、打印机和开关，所述操作背板为内部空腔的柜体，操作背板的后侧设有可开合的门板，所述显示器、识别装置、打印机、选择开关和报警灯分别通过线缆与主控柜联接。

8.根据权利要求7所述的适用于过轨作业的数字化铆接工作站，其特征是，所述识别装置包括扫码枪和打卡器，所述操作背板的下部设有起收纳作用的抽屉，抽屉内放置有扫码枪和鼠标，所述打卡器设于操作背板上。

9.根据权利要求1所述的适用于过轨作业的数字化铆接工作站，其特征是，所述行走机构包括承重轮、过轨支撑轮和万向轮，所述承重轮设于车体下方前部，所述过轨支撑轮设于车体下方中部，所述万向轮设于车体下方后部。

10.根据权利要求1所述的适用于过轨作业的数字化铆接工作站，其特征是，所述主控柜内还设置有自动收线器，自动收线器通过车体后部的出线孔连接外部电源。

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