CN111251005A - 高速铁路接触网腕臂智能化生产线装备系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种高速铁路接触网腕臂智能化生产线装备系统，包括：全腕臂预配装备单元和吊弦预配装备单元；所述全腕臂预配装备单元包括用于吊装上料以及读取待加工腕臂的数据并生成二维码的预处理平台、用于对所述待加工腕臂进行预配的套管安装平台以及用于放置加工完成的腕臂并进行辅助配件装配、拼装和下线检查验收的总拼装平台；所述吊弦预配装备单元用于对进料铜合金绞线的进料、压接和绕环预配，并用于辅助配件装配和下线检查验收。本发明实施例能够有效提高施工工艺标准，降低生产投入成本。
Description
技术领域
本发明实施例涉及电气化铁路接触网设计技术领域，更具体地，涉及一种高速铁路接触网腕臂智能化生产线装备系统。
背景技术
高速铁路接触网的设计和施工存在测量强度大、精度要求高、腕臂、吊弦预配数量多、物料运输慢、施工过程难以全方位实时管理等诸多难点，尤其是腕臂、吊弦的预配，目前仍根据计算结果，在车间内采用人工方式进行预配，标记、切割、组装、搬运等都依靠人工，造成费用大、效率不高、精度难以控制等问题，故需要投入大量的成本来保证高质量的接触网工程建设。
另外，现阶段的腕臂、吊弦计算缺乏相关的验证手段，只能将预配成品在现场进行安装后才能发现问题，易造成返工，耽误工期，加大生产成本。
发明内容
为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供一种高速铁路接触网腕臂智能化生产线装备系统，用以有效提高施工工艺标准，降低生产投入成本。
本发明实施例提供一种高速铁路接触网腕臂智能化生产线装备系统，包括：全腕臂预配装备单元和吊弦预配装备单元；
所述全腕臂预配装备单元包括用于吊装上料以及读取待加工腕臂的数据并生成二维码的预处理平台、用于对所述待加工腕臂进行预配的套管安装平台以及用于放置加工完成的腕臂并进行辅助配件装配、拼装和下线检查验收的总拼装平台；
所述吊弦预配装备单元用于对进料铜合金绞线的进料、压接和绕环预配，并用于辅助配件装配和下线检查验收。
本发明实施例提供的高速铁路接触网腕臂智能化生产线装备系统，通过设置腕臂预配装备单元和吊弦预配装备单元，实现机械化材料运输，高精度数据计算，能够有效提高施工工艺标准，降低生产投入成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的高速铁路接触网腕臂智能化生产线装备系统的结构示意图；
图2为本发明另一实施例提供的高速铁路接触网腕臂智能化生产线装备系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明实施例的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。
对于腕臂、吊弦的预配，目前仍根据计算结果，在车间内采用人工方式进行预配，标记、切割、组装、搬运等都依靠人工，造成费用大、效率不高、精度难以控制等问题，故需要投入大量的成本来保证高质量的接触网工程建设。针对该问题，本发明实施例通过设置腕臂预配装备单元和吊弦预配装备单元，实现机械化材料运输，高精度数据计算，能够有效提高施工工艺标准，降低生产投入成本。以下将具体通过多个实施例对本发明实施例进行展开说明和介绍。
图1为本发明一实施例提供的高速铁路接触网腕臂智能化生产线装备系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：全腕臂预配装备单元101和吊弦预配装备单元102。其中，全腕臂预配装备单元101进一步可以包括预处理平台、套管安装平台和总拼装平台。
预处理平台可以用于吊装上料以及读取待加工腕臂的数据并生成二维码，套管安装平台可以用于对待加工腕臂进行预配，总拼装平台可以用于放置加工完成的腕臂并进行辅助配件装配、拼装和下线检查验收。例如，可采用电动葫芦等设备实现吊装上料，采用工业读码相机读取待加工腕臂表面的数据等。
而吊弦预配装备单元102可用于对进料铜合金绞线的进料、压接和绕环预配，并用于辅助配件装配和下线检查验收。
在利用图1所示的系统进行腕臂、吊弦的预配时，通过BIM系统将数据流转至套料系统，经套料系统的计算自组合，将加工数据流转至生产线，由数据驱动智能化生产线实施上料、切割、打孔、喷码、腕臂装配、总拼装、下线检查、成品存储及运输管理等。
本发明实施例提供的高速铁路接触网腕臂智能化生产线装备系统，通过设置腕臂预配装备单元和吊弦预配装备单元，实现机械化材料运输，高精度数据计算，能够有效提高施工工艺标准，降低生产投入成本。
其中，根据上述各实施例可选的，本发明实施例高速铁路接触网腕臂智能化生产线装备系统中的全腕臂预配装备单元可以进行更细致的划分。具体而言，如图1所示，预处理平台具体包括上料单元和喷码与切割单元。套管安装平台具体包括钻孔单元和腕臂装配工作站。总拼装平台具体包括扫码分类单元和总装检测单元。
其中，上料单元用于待处理材料的缓存以及将待处理材料上料到输送线上，喷码与切割单元用于实现待处理材料的定长切割以及端面划线喷码操作。另外，喷码与切割单元还可用于进行尾料处理，例如可以采用能够进行尾料处理的移除机械手臂。
其中，钻孔单元用于对平斜腕臂的钻孔，腕臂装配工作站用于对平腕臂、斜腕臂以及平腕臂上和斜腕臂上附件、腕臂支撑、定位管和定位管支撑的预配。
其中，扫码分类单元用于腕臂预配结束后，对同支柱不同腕臂进行缓存分类，总装检测单元用于对预配材料及其上附件的长度、位置、扭矩信息和施加荷载前后承力索座的位移进行检测，并进行腕臂的总装仓储。
其中，根据上述各实施例可选的，本发明实施例高速铁路接触网腕臂智能化生产线装备系统中的吊弦预配装备单元可以进行更细致的划分。具体而言，如图1所示，吊弦预配装备单元102具体包括进料装置、压接装置、吊弦线导轨、绕丝机和伺服滑台。其中，进料装置用于引导吊弦线穿入压接管，按照预配长度精准拉伸进料铜合金绞线。压接装置用于压接进料铜合金绞线的铜线鼻子和压接管。吊弦线导轨用于将进料铜合金绞线引到绕丝机构进行绕环，使进料铜合金绞线行进过程中不产生弯曲变形。绕丝机用于使进料铜合金绞线在绕丝盘内形成环状，并利用推缸使进料铜合金绞线成型，以及利用液压钳将套环卡紧。伺服滑台用于将另一个绕丝机构移动，拉出更多进料铜合金绞线。
在上述各实施例的基础上，本发明实施例的系统还包括腕臂与吊弦成品材料存放运输及管理装备单元，该单元用于完成车间内外整锚段腕臂、吊弦成品的存放、运输和管理任务。另外，本发明实施例的腕臂与吊弦成品材料存放运输及管理装备单元还可以用于作为与现场数据衔接管理的信息载体，实现隧道内、外复杂环境下接触网材料的运输。
实际应用中，接触网工程中材料进出场、安装、计算参数、安装数据、竣工图纸未有效连接在一起，所有过程均相对独立，难以进行协同管理，不利于施工过程的综合管理。因此在上述各实施例的基础上，本发明实施例的系统还包括基于工程BIM的腕臂与吊弦数据智能流转控制单元(图中未示出)。该单元可用于结合工程设计BIM数据和高铁接触网一体化工艺技术，实现工点BIM装配数据到预配车间的流入和流出管理。
另外，现阶段的腕臂管件来料采用3～4种定长管件，预配时再根据计算结果进行切割，造成材料的极大浪费。因此，设计上述各实施例中基于工程BIM的腕臂与吊弦数据智能流转控制单元还可用于进行自定锚段的套料管控计算分析，获取腕臂管、腕臂支撑管的预配组合加工策略，驱动工业机器人智能控制的生产线，指导辅助零件装配和下线验收，以及为后续现场施工提供数据管理服务。
本发明实施例高速铁路接触网腕臂智能化生产线装备系统中的基于工程BIM的腕臂与吊弦数据智能流转控制单元，可以进一步细化为四部分组成：生产任务管理系统、套料系统、工位生产系统、仓库管理系统。该系统的主要功能是通过互联网，远程获取工程BIM计算系统中的生产需求数据，通过套料软件运算得出最优生产数值，PMS将最优生产值创建为可执行的生产任务，并按加工工序拆解为生产工单，下发到工位生产系统中，指导产线工位进行生产，并对生产全过程进行监测，通过实施看板展现生产状态，工位级Andon系统触发生产异常报警，确保生产过程品质达到要求。生产过程中的流转品，半成品做线边仓暂存数量登记，加工完工后的成品入库登记。
综上而言可以理解的是，本发明实施例的高速铁路接触网腕臂智能化生产线装备系统中的各单元均可以与智能化软件驱动进行数据流转，在智能化软件驱动控制下实现相应的处理功能。其中的智能化软件驱动可以是现有的相关软件驱动。
为进一步说明本发明实施例的技术方案，本发明实施例根据上述各实施例提供如下具体实施例，但不对本发明实施例的保护范围进行限制。
图2为本发明另一实施例提供的高速铁路接触网腕臂智能化生产线装备系统的结构示意图，如图2所示，该系统包括全腕臂预配装备单元、吊弦预配装备单元、腕臂与吊弦成品材料存放运输及管理装备单元和基于工程BIM的腕臂与吊弦数据智能流转控制单元。其中，
基于工程BIM的腕臂与吊弦数据智能流转控制单元主要是结合工程设计BIM数据和高铁接触网一体化工艺技术，研发工点BIM装配数据到预配车间的流入和流出管理，进行自定锚段的套料管控计算分析，提出腕臂管、腕臂支撑管等的预配组合加工方案，驱动工业机器人智能控制的生产线，指导辅助零件装配和下线验收，并为后续现场施工管理数据服务。
应用工业机器人智能控制的全腕臂预配装备单元主要有切割平台，具备吊装上料，读取需要加工腕臂的数据并生成二维码；套管安装平台；带电动拧紧装置的机械臂，用于将螺栓拧至设定的扭矩；总拼装平台，放置拧紧完成后的腕臂，进行辅助配件装配、拼装和下线检查验收。
吊弦预配装备单元主要是进料(铜合金绞线)装置；压接装置，压接铜鼻子和压接管，设计吊弦线导轨；应用绕丝机构和成型推缸，设计液压钳将套环卡紧；进行辅助配件装配和下线检查验收。
腕臂与吊弦成品材料存放运输及管理装备单元主要是适应车间内外整锚段腕臂吊弦成品存放、运输和管理的小型装置，可重复使用，作为与现场数据衔接管理的信息载体。
为进一步说明本发明实施例的有益效果，本发明实施例进行了对比试验，试验结果显示，与现有技术相比，本发明实施例的方案存在如下优势：
1)腕臂预配采用人工作业方式，工作效率为10min/套，误差2mm以内；吊弦预配采用人工作业方式，工作效率为3min/根，误差控制在2mm以内。
而采用智能化生产线装备，腕臂预配工作效率不会高于7min/套，误差控制在1mm以内；吊弦预配工作效率为1min/根，误差控制在1.5mm以内，合格率大于99％。
2)现有技术设计、计算、预配、施工等各阶段BIM数据割裂，数据流转率低。
采用本专利的BIM数据智能流转软件，可建立设计、零件、测量、施工管理等多阶段多类别的数据管理，实现接触网数据采集和分析的智能化。
3)现有腕臂及支撑管件进料采用1.8、2.6、3.5、4.2m等4种规格的定长，根据预配计算，多余的截掉废弃。采用本专利的套料管控计算分析软件，提出腕臂管、腕臂支撑管等的预配组合加工方案，节省原材料10％。
可以理解的是，以上所描述的系统的实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，既可以位于一个地方，或者也可以分布到不同网络单元上。可以根据实际需要选择其中的部分或全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
另外，本领域内的技术人员应当理解的是，在本发明实施例的申请文件中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明实施例的说明书中，说明了大量具体细节。然而应当理解的是，本发明实施例的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明实施例公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明实施例的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。
然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明实施例要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明实施例的单独实施例。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种高速铁路接触网腕臂智能化生产线装备系统，其特征在于，包括：全腕臂预配装备单元和吊弦预配装备单元；
所述全腕臂预配装备单元包括用于吊装上料以及读取待加工腕臂的数据并生成二维码的预处理平台、用于对所述待加工腕臂进行预配的套管安装平台以及用于放置加工完成的腕臂并进行辅助配件装配、拼装和下线检查验收的总拼装平台；
所述吊弦预配装备单元用于对进料铜合金绞线的进料、压接和绕环预配，并用于辅助配件装配和下线检查验收。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预处理平台具体包括上料单元和喷码与切割单元，所述上料单元用于待处理材料的缓存以及将所述待处理材料上料到输送线上，所述喷码与切割单元用于实现所述待处理材料的定长切割以及端面划线喷码操作；
所述套管安装平台具体包括钻孔单元和腕臂装配工作站，所述钻孔单元用于对平斜腕臂的钻孔，所述腕臂装配工作站用于对平腕臂、斜腕臂以及所述平腕臂上和所述斜腕臂上附件、腕臂支撑、定位管和定位管支撑的预配；
所述总拼装平台具体包括扫码分类单元和总装检测单元，所述扫码分类单元用于腕臂预配结束后，对同支柱不同腕臂进行缓存分类，所述总装检测单元用于对预配材料及其上附件的长度、位置、扭矩信息和施加荷载前后承力索座的位移进行检测，并进行腕臂的总装仓储。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述吊弦预配装备单元具体包括进料装置、压接装置、吊弦线导轨、绕丝机和伺服滑台；
所述进料装置用于引导吊弦线穿入压接管，按照预配长度精准拉伸所述进料铜合金绞线；
所述压接装置用于压接所述进料铜合金绞线的铜线鼻子和压接管；
所述吊弦线导轨用于将所述进料铜合金绞线引到绕丝机构进行绕环，使所述进料铜合金绞线行进过程中不产生弯曲变形；
所述绕丝机用于使所述进料铜合金绞线在绕丝盘内形成环状，并利用推缸使所述进料铜合金绞线成型，以及利用液压钳将套环卡紧；
所述伺服滑台用于将另一个绕丝机构移动，拉出更多进料铜合金绞线。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，还包括腕臂与吊弦成品材料存放运输及管理装备单元，用来存放、运输和管理车间内外整锚段腕臂和吊弦成品。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述腕臂与吊弦成品材料存放运输及管理装备单元还用于作为与现场数据衔接管理的信息载体，实现隧道内、外复杂环境下接触网材料的运输。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括基于工程BIM的腕臂与吊弦数据智能流转控制单元，用于结合工程设计BIM数据和高铁接触网一体化工艺技术，实现工点BIM装配数据到预配车间的流入和流出管理。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述基于工程BIM的腕臂与吊弦数据智能流转控制单元还用于进行自定锚段的套料管控计算分析，获取腕臂管、腕臂支撑管的预配组合加工策略，驱动工业机器人智能控制的生产线，指导辅助零件装配和下线验收，以及为后续现场施工提供数据管理服务。
8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述喷码与切割单元还用于进行尾料处理。
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