CN115255851B - 箱型臂架组装设备和箱型臂架组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种箱型臂架组装设备及其箱型臂架组装方法，用于组装包括上下盖板和两侧腹板的箱型臂架，组装设备包括第一安装平台，设有沿平台长度方向延伸的第一直线导轨；第二安装平台，设有平行的第二直线导轨，两个安装平台沿平台宽度方向并排布置；箱体组对机构，包括用于两侧腹板的第一端轴套孔定位的固定设置的第一端轴套支撑座以及用于第二端轴套孔定位的第二端轴套支撑座，第二端轴套支撑座沿第二直线导轨移动；箱体调整机构，安装于第一安装平台上并包括用于夹持在腹板的内侧壁和外侧壁上的内撑外夹机构，内撑外夹机构能够沿第一直线导轨移动以调整腹板垂直度和腹板间距。本发明提升了臂架组装效率、自动化和设备兼容性、通用性。

Description

箱型臂架组装设备和箱型臂架组装方法

技术领域

本发明属于工程机械领域，具体地，涉及一种箱型臂架组装设备及其箱型臂架组装方法。

背景技术

图1所示的泵车臂架的主要功能是通过多节臂架铰接及油缸驱动运动，实现混凝土经过各布料臂上的输送管到达目标施工位置的作用，是泵车的核心骨架结构。泵送臂架的组对及焊接质量是影响泵车装配性能及安全重要影响因素之一，臂架组对精度是整个臂架制造的核心质量控制要素。

泵车臂架多为箱型臂架，包括左腹板1、右腹板2、上盖板3、下盖板4。在将4个板件组对时，由于工件的特征复杂，结构为异形特征，目前一般均采用人工结合手动工装及简易辅助工具来实现。然而，泵车产品形式多样，工装柔性化程度要求高，自动化基础薄弱，且工件来料精度差，导致目前现场装配效率低，甚至需要多达3-4个小时来完成单节臂的组装。装配过程调整和定位主要靠划线、捶击、撬棍、千斤顶等低效落后的工具及形式实现，四面成型采用夹钳进行压紧，翻身采用行车加铁链方式实现，尺寸及位置检测依赖平衡尺和靠尺，装配过程噪音大、精度低、劳动强度高、危险性高，且无法进行过程管控。

发明内容

针对上述的缺陷或不足，本发明提供了一种箱型臂架组装设备和箱型臂架组装方法，以提升臂架组装效率和自动化。

为实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种箱型臂架组装设备，用于组装包括上盖板、下盖板和两侧的腹板的箱型臂架，所述箱型臂架组装设备包括：

第一安装平台，设置有沿平台长度方向延伸的第一直线导轨；

第二安装平台，设有与所述第一直线导轨平行的第二直线导轨，所述第二安装平台与所述第一安装平台沿平台宽度方向并排布置；

箱体组对机构，包括用于两侧的所述腹板的第一端轴套孔定位的第一端轴套支撑座以及用于两侧的所述腹板的第二端轴套孔定位的第二端轴套支撑座，所述第一端轴套支撑座固定设置，所述第二端轴套支撑座能够沿所述第二直线导轨移动；以及

箱体调整机构，安装于所述第一安装平台上并包括用于夹持在所述腹板的内侧壁和外侧壁上的内撑外夹机构，所述内撑外夹机构能够沿所述第一直线导轨移动以调整腹板垂直度和腹板间距。

在一些实施方式中，所述箱体组对机构还包括：

若干中间支撑座，布置于所述第一端轴套支撑座与所述第二端轴套支撑座之间并能够沿所述第二直线导轨移动；

夹紧对中机构，布置于所述第二安装平台的两端并用于沿所述平台宽度方向对中调节所述下盖板；以及

下盖板端部定位台，毗邻所述第一端轴套支撑座设置并用于抵接定位所述下盖板的第一端。

在一些实施方式中，所述第一端轴套支撑座和所述第二端轴套支撑座均包括：

支撑底座；

支撑滑座，所述支撑滑座沿高度方向可滑动地安装于所述支撑底座上；

两侧的支撑板，安装于所述支撑滑座上，两侧的所述支撑板能够沿所述平台宽度方向移动以调节两侧的腹板间距；以及

轴孔支撑胀紧装置，安装于所述支撑板上并包括朝向所述腹板的端部轴套孔伸出的胀紧定位轴；

其中，所述第一端轴套支撑座的所述支撑底座固定设置，所述第二端轴套支撑座的所述支撑底座能够沿所述第二直线导轨移动。

在一些实施方式中，所述第一端轴套支撑座和所述第二端轴套支撑座均包括：

底板端部支撑机构，安装于各自的所述支撑底座上。

在一些实施方式中，所述下盖板端部定位台包括：

固定座，设置在所述第二直线导轨的末端；

滑块座，滑动设置在所述固定座上；以及

多个挡块，沿所述平台长度方向依次等间隔布置在所述滑块座上。

在一些实施方式中，所述夹紧对中机构包括毗邻所述第一端轴套支撑座布置的第一夹紧对中机构和毗邻所述第二端轴套支撑座布置的第二夹紧对中机构，所述第一夹紧对中机构和所述第二夹紧对中机构均包括：

横向滑轨，沿所述平台宽度方向布置；

对中滑块，滑动设置在所述横向滑轨上；和

接触传感器，设置在所述对中滑块上。

在一些实施方式中，所述箱体调整机构包括：

L形悬臂梁，所述L形悬臂梁的底端滑动安装在所述第一直线导轨上，所述L形悬臂梁的悬臂端沿所述平台宽度方向延伸至所述第二直线导轨的正上方；

竖向升降立柱，沿高度方向可调节地滑动安装在所述L形悬臂梁的悬臂端；以及

所述内撑外夹机构，安装在所述竖向升降立柱的底端。

在一些实施方式中，所述内撑外夹机构包括沿所述平台宽度方向间隔布置的两个矫正板组件，每个所述矫正板组件包括沿所述平台宽度方向间隔布置的外侧矫正板和内侧矫正板，所述外侧矫正板和内侧矫正板分别沿所述平台宽度方向可滑动地安装在所述竖向升降立柱的底端。

在一些实施方式中，所述箱体调整机构还包括：

压板机构，包括竖向滑轨和压滚，所述竖向滑轨可竖向滑动地安装在所述竖向升降立柱上，所述压滚安装在所述竖向滑轨的底端。

在一些实施方式中，所述箱型臂架组装设备还包括：

缓存架，用于暂存组装后的箱型臂架，所述第一安装平台、所述第二安装平台、所述缓存架沿所述平台宽度方向并排布置；

和/或，吊装设备，用于吊装移运所述箱型臂架的各个部件。

根据本发明的另一方面，提供了一种箱型臂架组装方法，采用上述的箱型臂架组装设备，并包括：

根据箱型臂架的型号，调节所述箱体组对机构的各个支撑座在所述第一直线导轨上的各自相应位置；

吊装所述下盖板并定位支撑于各个所述支撑座上，通过所述夹紧对中机构对所述下盖板对中定位；

吊装所述腹板，利用所述第一端轴套支撑座和所述第二端轴套支撑座完成所述腹板的两端的轴套孔定位；

启动所述箱体调整机构，利用所述内撑外夹机构夹持所述腹板，驱动所述内撑外夹机构沿所述第一直线导轨移动以调整腹板垂直度和腹板间距。

在一些实施方式中，所述方法进一步包括：

根据箱型臂架的型号，调节所述箱体组对机构的各个支撑座在所述第一直线导轨上的各自相应位置时，以所述第一端轴套支撑座为定位基准，调节其他各个所述支撑座在所述平台长度方向上的相应位置；

将所述下盖板定位支撑于各个所述支撑座上之前，以所述下盖板端部定位台为下盖板高度定位基准，调节各个所述支撑座的高度位置以对齐所述下盖板端部定位台，并将所述下盖板的第一端定位于所述下盖板端部定位台上。

在一些实施方式中，所述方法进一步包括：

在吊装所述腹板之前，驱动所述箱体组对机构的各个所述支撑座带动所述下盖板整体下移；

通过所述箱体调整机构调整所述腹板后，整体上移各个所述支撑座和所述下盖板，精确对齐所述下盖板和两侧的所述腹板。

在一些实施方式中，所述方法进一步包括：

精确对齐所述下盖板和两侧的所述腹板后，在所述下盖板与所述腹板之间焊接多个固定连接点。

在一些实施方式中，所述方法还包括：

吊装所述上盖板，利用所述箱体调整机构对所述上盖板进行对中以及所述上盖板与所述腹板压紧贴合的调整，完成整个箱体的组对。

在本发明的箱型臂架组装设备中，设置了并排的两个安装平台且分别安装有直线导轨，在第一安装平台上设置箱体调整机构，在第二安装平台上设置箱体组对机构，箱体组对机构包括对腹板的两端轴套孔进行轴孔定位的第一端、第二端轴套支撑座，第一轴套支撑座固定设置，第二轴套支撑座能够沿直线导轨移动调整，从而可适应不同型号的箱型臂架的腹板，实现对腹板的精准轴孔定位，在此基础上再通过箱体调整机构的内撑外夹机构沿直线导轨夹持腹板以调整腹板垂直度和腹板间距，从而实现了箱体臂架组装中最关键的腹板定位。本发明的箱型臂架组装方法中，通过上述组装设备可先吊装定位下盖板，而后吊装定位关键的腹板，最后组装上盖板，组装过程中可全自动控制，设备中的可移动部件能够精准可控。因此，本发明设备对工件自动定位、组装，精度高，实现了臂架装配一致性的提升，装配效率大大提升，可实现单台设备柔性生产，设备满足多型号自动换型生产。

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为箱型结构的泵车臂架的立体图，其中为便于显示下盖板，将上盖板透视化处理；

图2为根据本发明的一种具体实施方式的箱型臂架组装设备的结构示意图；

图3、图4、图5分别为图2所示的箱型臂架组装设备的主视图、侧视图和俯视图，其中为清楚显示各个支撑座，省略了部分结构；

图6为根据本发明的另一种具体实施方式的箱型臂架组装设备的结构示意图，相较于图2，增设了吊装设备；

图7、图8、图9分别为图6所示的箱型臂架组装设备的主视图、侧视图和俯视图，其中为清楚显示各个支撑座，省略了部分结构；

图10为一种具体实施方式的第一端轴套支撑座的结构示意图；

图11为一种具体实施方式的夹紧对中机构的结构示意图；

图12为一种具体实施方式的下盖板端部定位台的结构简图；

图13为一种具体实施方式的箱体调整机构的局部结构的主视图，显示了压板机构和内撑外夹机构；

图14为图13的箱体调整机构的侧视图，展示了箱体调整机构的各个基本组成部件；

图15为图14中的局部放大图，展示了内撑外夹机构的构成；

图16、图17图示了箱形臂架在组对过程中涉及的各个主要特征尺寸；

图18展示了内撑外夹机构对腹板的装夹调整过程；以及

图19为根据本发明的具体实施方式的箱型臂架组装方法的组装流程示意图。

附图标记说明

具体实施方式

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

下面参考附图描述根据本发明的箱型臂架组装设备和箱型臂架组装方法。

混凝土泵车是当代修建各类工程建筑的重要工程机械，混凝土泵车制造面对多品种小批量的市场需求，如何提升制造工艺的柔性、降低日益上升的用工成本、提升产品一致性，混凝土泵车行业制造商已逐步开展生产自动化、数字化、智能化的转型。而提升生产自动化水平，是混凝土泵车迈向智能制造的第一步，由于混凝土泵车臂架型号多、尺寸差异大、组对要求高，其组对过程需要结合来料状态差异大、形状不规整、定位精度高、多轴孔同步定位等特点制定合理的组对工艺与装备。如何兼容所有型号产品实现混线生产，是自动化设备和生产线设计的重大难点。对于图1所示的泵车臂架而言，由于各型号臂架也存在差异性，臂架的自动组对同样需要考虑兼容性。

为此，本发明公开了一种箱型臂架组装设备，用于组装图1所示的包括上盖板3、下盖板4和两侧的腹板的箱型臂架100，替代现有的人工组装结合简易辅助工装的方式，以提高自动化程度、组装效率，同时更具装配兼容性、通用性。

如图2至图5所示，在一种具体实施方式中，箱型臂架组装设备包括：

第一安装平台103，设置有沿平台长度方向X延伸的第一直线导轨；

第二安装平台104，设有与第一直线导轨平行的第二直线导轨，第二安装平台104与第一安装平台103沿平台宽度方向Y并排布置；

箱体组对机构101，包括用于两侧的腹板的第一端轴套孔定位的第一端轴套支撑座1011以及用于两侧的腹板的第二端轴套孔定位的第二端轴套支撑座1012，第一端轴套支撑座1011固定设置，第二端轴套支撑座1012能够沿第二直线导轨移动；以及

箱体调整机构102，安装于第一安装平台103上并包括用于夹持在腹板的内侧壁和外侧壁上的内撑外夹机构1023，内撑外夹机构1023能够沿第一直线导轨移动以调整腹板垂直度和腹板间距。

本实施方式的箱型臂架组装设备主要具有两个功能模块，即箱体组对机构101和箱体调整机构102，其他包括第一安装平台103、第二安装平台104以及配套的电控系统等等。可基于设备所在区域的公共坐标系内进行统一基准独立安装设计，保证各设备组装精度，同时根据工况的差异进行独立的柔性化调节。其中，采用模块组合布局形式，箱体组对机构101和箱体调整机构102保证各安装面既有统一相对位置关系，又能够独立适应性调整。

具体地，箱体组对机构101用于左腹板1、右腹板2的定位组对，通过第一端轴套支撑座1011对腹板的第一端轴套孔定位，第二端轴套支撑座1012对腹板的第二端轴套孔定位，并且能够沿平台长度方向X微调。因腹板为长宽比较大的板件，左腹板1、右腹板2仅通过两端的轴套孔定位后，其他部分都处于相对自由状态，不能准确组箱。因此利用箱体调整机构102对腹板进行板件位置调整，以能够准确组对上下盖板。具体地，可利用夹持在腹板的内侧壁和外侧壁上并沿第一直线导轨移动的内撑外夹机构1023来至少调整腹板垂直度和腹板间距。

参见图3，第一端轴套支撑座1011固定，第二端轴套支撑座1012能够沿平台长度方向X移动，以根据不同型号的腹板进行X方向的位置调整，从而对齐端部轴套孔，方便定位。

参见图5，用于至少对腹板进行板件位置调整的箱体调整机构102，能够沿第一安装平台103（即平台长度方向X）移动。内撑外夹机构1023定位夹住两个腹板，并沿平台长度方向X移动，使得腹板位置调整并保持在一个设定位置，一般为板面竖直位置，即腹板的板面各处保持垂直于图5的XY平面，而且可调整左右腹板之间的间距，使得各处间距相等。这样，在通过两端的轴套孔定位实现对腹板的两端轴孔定位后，位置精调后，利用线性移动的内撑外夹机构1023精调腹板垂直度和腹板间距。如此，左右腹板可保持在XYZ三维度上的一个精确位置和姿态，可与上下盖板进行准确组对。

在本实施方式中，如图4所示，由于箱体调整机构102沿第一安装平台103移动，内撑外夹机构1023安装在L形悬臂梁1021的悬臂端，为准确对齐，内撑外夹机构1023的作业位置中心面与箱体组对机构101的中心面应在基准平面上重合，且相对位置固定，如图4、图5所示。同样的，第一端轴套支撑座1011的对称中心与第二安装平台104上的第二直线导轨的对称中心重合。

其中，第一安装平台103、第二安装平台104可由钢结构组焊而成，各自在安装台上方通过螺栓固定第一直线导轨、第二直线导轨。第二端轴套支撑座1012可配有导轨滑块和驱动电机，驱动电机通过减速器及齿轮，推动第二端轴套支撑座1012沿第二安装平台104上的第二直线导轨移动定位。

进一步地，如图3、图5所示，箱体组对机构还可包括：

若干中间支撑座，布置于第一端轴套支撑座1011与第二端轴套支撑座1012之间并能够沿第二直线导轨移动；

夹紧对中机构，布置于第二安装平台104的两端并用于沿平台宽度方向Y对中调节下盖板4；以及

下盖板端部定位台1017，毗邻第一端轴套支撑座1011设置并用于抵接定位下盖板4的第一端。

可见，在精准定位、调整两侧的腹板后，对于下盖板，首先通过下盖板端部定位台1017抵接定位下盖板4的第一端，如图2、图3所示；由于下盖板4沿平台长度方向X的板长较长，一般达到数米，例如本实施方式中的6m以上，因此有必要利用中间支撑座沿板长方向支撑下盖板4的各处，即图示的沿平台长度方向X间隔布置的第一中间支撑座1013、第二中间支撑座1014、第三中间支撑座1015、第四中间支撑座1016，以稳定支撑下盖板4的板长方向上的多个设定位置，防止下盖板受力变形，能够得到合理均衡的支撑。进一步地，固定的第一端轴套支撑座1011上可设有第一底板端部支撑机构10111，可移动的第二端轴套支撑座1012上也可设有第二底板端部支撑机构10121，再结合中间支撑座，在平台长度方向X稳定有效地多点支撑下盖板4。具体操作时，可在通过下盖板端部定位台1017抵接定位下盖板4的第一端后，以定位好的下盖板4的第一端为基准，调节各个可移动的支撑座到达各自沿平台长度方向X的设定位置。

如图5所示，在下盖板4通过多个支撑座获得稳定支撑后，可通过图11所示的夹紧对中机构的两侧的对中夹块，即沿平台宽度方向Y间隔布置的第一对中滑块901、第二对中滑块903，来调节下盖板4在平台宽度方向Y上的准确位置，以实现下盖板4关于第二安装平台104上的第二直线导轨的对中，从而下盖板4能够与经过腹板间距调节而完成同样对中后的两侧腹板在平台宽度方向Y上对齐，以精准组对。

作为示例，如图10所示，在一种可行的结构形式中，第一端轴套支撑座1011可包括：

支撑底座10113；

支撑滑座10114，支撑滑座10114沿高度方向Z可滑动地安装于支撑底座10113上；

两侧的支撑板10112，安装于支撑滑座10114上，两侧的支撑板10112能够沿平台宽度方向Y移动以调节两侧的腹板间距；以及

轴孔支撑胀紧装置10115，安装于支撑板10112上并包括朝向腹板的端部轴套孔伸出的胀紧定位轴；

其中，第一端轴套支撑座1011的支撑底座10113固定设置。

可见，第一端轴套支撑座1011能够进行Z方向和Y方向的移动调节，即调整支撑座的支撑高度，以及通过支撑板10112沿平台宽度方向Y的移动，可调节端部的腹板间距，也使得搭载的轴孔支撑胀紧装置10115能够横向插入腹板的端部轴套孔中，以完成腹板的轴孔定位。

在本实施方式中，第二端轴套支撑座1012的结构与第一端轴套支撑座1011类似，所不同的是，第二端轴套支撑座1012的支撑底座10113能够沿第二直线导轨移动，从而可根据不同型号的腹板相应调节轴孔支撑胀紧装置10115沿平台长度方向X的位置，以对位腹板的端部轴套孔。

如图11所示，在本实施方式中，夹紧对中机构包括毗邻第一端轴套支撑座1011布置的第一夹紧对中机构和毗邻第二端轴套支撑座1012布置的第二夹紧对中机构。在一种可行的结构形式中，第一夹紧对中机构和第二夹紧对中机构均包括：

横向滑轨902，沿平台宽度方向Y布置；

对中滑块，滑动设置在横向滑轨902上；和

接触传感器，设置在对中滑块上。

这样，通过对第一对中滑块901和第二对中滑块903在横向滑轨902上沿平台宽度方向Y的滑动控制，可实现下盖板4的对中。特别地，对中滑块上可设置接触传感器，以精确控制对中滑块的滑动行程。当然，此处仅为举例，夹紧对中机构可包括更多个，也不限于布置在两端。因此，在图2至图5的实施方式中，也并未具体图示出各个夹紧对中机构。

如图12所示，在本实施方式中，下盖板端部定位台1017包括：

固定座10171，设置在第二直线导轨的末端；

滑块座10172，滑动设置在固定座10171上；以及

多个挡块A1~A4，沿平台长度方向X依次等间隔布置在滑块座10172上。

由此，腹板的下盖板4的第一端可根据吊装位置而就近抵接于相应挡块上，并通过滑块座10172的滑动进行沿平台长度方向X的位置调整，以下还将详述。

如图14所示，在本实施方式中，箱体调整机构102包括：

L形悬臂梁1021，L形悬臂梁1021的底端滑动安装在第一直线导轨上，L形悬臂梁1021的悬臂端沿平台宽度方向Y延伸至第二直线导轨的正上方；

竖向升降立柱1022，沿高度方向Z可调节地滑动安装在L形悬臂梁1021的悬臂端；以及

内撑外夹机构1023，安装在竖向升降立柱1022的底端。

可见，箱体调整机构102沿平台宽度方向Y移动时，是通过L形悬臂梁1021的底端沿第一直线导轨滑行，与第二直线导轨上的支撑座等不会产生任何干涉。竖向升降立柱1022、各个支撑座均相对于第二直线导轨的中心线左右对称。竖向升降立柱1022能够沿高度方向Z移动，从而调节内撑外夹机构1023的高度位置。

具体地，L形悬臂梁1021为一体化钢结构，L形悬臂梁1021通过下方滑台底部的滑块与第一直线导轨连接，滑台上可设置驱动电机，电机通过减速机，带动齿轮与第一直线导轨上的齿条实现滑台沿地轨平台移动。L形悬臂梁1021与竖向升降立柱1022也可通过导轨、滑块和驱动电机连接，从而竖向升降立柱1022可沿L形悬臂梁1021的悬臂端进行上下移动。内撑外夹机构1023可通过螺栓固定连接在竖向升降立柱1022的最下端，跟随竖向升降立柱1022和L形悬臂梁1021实现Z向和X方向的移动。

如图13、图15所示，内撑外夹机构1023包括沿平台宽度方向Y间隔布置的两个矫正板组件，每个矫正板组件包括沿平台宽度方向Y间隔布置的外侧矫正板301和内侧矫正板302，外侧矫正板301和内侧矫正板302分别沿平台宽度方向Y可滑动地安装在竖向升降立柱1022的底端。

可见，沿平台宽度方向Y间隔布置的两个矫正板组件分别用于夹持左右腹板。外侧矫正板301和内侧矫正板302可分别沿平台宽度方向Y朝向彼此滑动，以抵接并夹持到腹板的外侧壁和内侧壁。参见图13，沿平台长度方向X分布有多个外侧矫正板301，相应地，内侧矫正板302的个数相应配置，以更稳定地夹持腹板。

如图13所示，箱体调整机构102还可包括：

压板机构，包括竖向滑轨303和压滚304，竖向滑轨303可竖向滑动地安装在竖向升降立柱1022上，压滚304安装在竖向滑轨303的底端。

使用时，可通过伺服电机驱动压板机构升降及支撑台顶升实现对对箱体组对高度的调整和盖板压紧。

如图4、图5所示，箱型臂架组装设备还可包括：

缓存架105，用于暂存组装后的箱型臂架100，第一安装平台103、第二安装平台104、缓存架105沿平台宽度方向Y并排布置，从而可将组装完成的箱型臂架从第二安装平台104上方移动至缓存架105。

在图6至图9所示的另一种具体实施方式中，箱型臂架组装设备与图2至图5所示的实施方式的箱型臂架组装设备类似，所不同的是，图6的箱型臂架组装设备还包括吊装设备200，用于吊装移运箱型臂架的各个部件。在此实施方式中，吊装设备200采用了龙门架结构，但本发明不限于此。

基于上述的箱型臂架组装设备，本发明还公开了一种箱型臂架组装方法，包括：

根据箱型臂架100的型号，调节箱体组对机构101的各个支撑座在第一直线导轨上的各自相应位置；

吊装下盖板4并定位支撑于各个支撑座上，通过夹紧对中机构对下盖板4对中定位；

吊装腹板，利用第一端轴套支撑座1011和第二端轴套支撑座1012完成腹板的两端的轴套孔定位；

启动箱体调整机构102，利用内撑外夹机构1023夹持腹板，驱动内撑外夹机构1023沿第一直线导轨移动以调整腹板垂直度和腹板间距。

结合图19可见，根据不同的臂架型号，应预先调节各个支撑座在平台长度方向X上的各自位置，即箱体组对机构101定位。操作时，以固定设置的第一端轴套支撑座1011的Z方向位置为定位基准，调节其他可移动支撑座的高度位置。而后吊装下盖板，使下盖板定位于各个支撑座上，再操作夹紧对中机构使得下盖板对中。而后吊装腹板，左右腹板分别吊装定位，分别利用第一端轴套支撑座1011和第二端轴套支撑座1012完成腹板的两端的轴套孔定位；在此基础上，再启动箱体调整机构102，利用内撑外夹机构1023夹持腹板，驱动内撑外夹机构1023沿第一直线导轨移动以调整腹板垂直度和腹板间距，从而可完成下盖板4和左右腹板的定位组对。

进一步地，在下盖板4和左右腹板的定位组对后，可吊装上盖板3，利用箱体调整机构102对上盖板3进行对中以及上盖板3与腹板压紧贴合的调整，完成整个箱体的组对。

其中，在根据箱型臂架100的型号，调节箱体组对机构101的各个支撑座在第一直线导轨上的各自相应位置时，以第一端轴套支撑座1011为定位基准，调节其他各个支撑座在平台长度方向X上的相应位置。在将下盖板4定位支撑于各个支撑座上之前，以下盖板端部定位台1017为下盖板高度定位基准，调节各个支撑座的高度位置以对齐下盖板端部定位台1017，并将下盖板4的第一端定位于下盖板端部定位台1017上。确定出定位基准后，可通过控制系统精确控制各个滑移部件的伺服电机，精确调节移动位置，实现完全自动化、数字化。

另外，为避免产生机械干涉，在吊装腹板之前，可驱动箱体组对机构101的各个支撑座带动下盖板4整体下移；通过箱体调整机构102调整腹板后，再整体上移各个支撑座和下盖板4，从而精确对齐下盖板4和两侧的腹板。在本实施方式中，下盖板4整体下移的距离可以是例如10mm等。在精确对齐下盖板4和两侧的腹板后，在下盖板4与腹板之间焊接多个固定连接点。这样就可固定腹板与下盖板之间的组对位置。

在以上的箱型臂架组装设备与箱型臂架组装方法的基础上，下文更详细阐述作为示例的泵车臂架的具体组装操作过程和流程。本领域技术人员能够理解的是，本发明的箱型臂架不限于泵车臂架，也可以是其他工程机械的臂架。本实施方式的箱型臂架组装设备中，各个可移动部件的移动控制均是通过可精确控制的伺服电机驱动丝杆滑块机构来实现，当然本发明也不限于此。

在自动化操作时，先根据生产的产品型号，设备控制系统可以选择切换对应产品的装配程序。首先，箱体组对机构101根据产品型号自动调整各支撑座的组对位置，定位完成后，依次吊装下盖板4、左右腹板到箱体组对机构101，并由各支撑座自动定位下盖板4、左腹板1、右腹板2的位置，腹板定位通过第一端轴套支撑座1011和第二端轴套支撑座1012的各自轴孔支撑胀紧装置10115伸入腹板的轴套孔实现。下盖板4由下盖板端部定位台1017和多个中间支撑座完成下盖板长度定位，第一端轴套支撑座1011和第二端轴套支撑座1012上设置夹紧对中机构，完成下盖板4的对中定位。因腹板为长宽比较大的板件，在完成两端轴套孔定位后，其他部分都处于相对自由状态，不能准确组箱。此时箱体调整机构102沿X方向从腹板一端开始通过内撑外夹机构1023依次将整个臂架进行自动精确组对调整，确保腹板与下盖板4的装配垂直度和装配相对位置准确。

完成箱体精确调整后，由吊装设备200吊装上盖板3至箱体组对机构101上已完成的腹板和下盖板装配的工件上方，保证前后装配位置的准确，箱体调整机构102依次从一端到另外一端，由内撑外夹机构1023对上盖板3进行对中和与腹板压紧贴合的自动调整，完成整个箱体的自动组对。组对完成后由吊装设备200吊出箱体组对机构101，并放置到缓存架105。以上进行自动定位和调整均通过伺服电机驱动齿轮齿条进行精确的位置定位，保证装配尺寸和位置的准确性，并通过力矩传感器确保工件不被过挤压。

以下针对两款不同的泵车臂架的工件定位、柔性换型、组装方法举例说明。

两款泵车臂架的各主要工件的差异，可结合图16、图17和下表：

参见图3和图12，下盖板端部定位台1017上的多个挡块用于确定下盖板的第一端的端部高度位置和沿平台长度方向X上的长度位置，且下盖板端部定位台1017上面的挡块（挡块A1、挡块A2、挡块A3、挡块A4）按照不同规格分为4个档，对不同型号的工件选择不同挡位作为端部限位。

在进行下盖板吊装前，控制系统预先获取工件的型号信息，6个支撑台按照下盖板的各个特征支撑位的程序设定，沿X方向以第一端轴套支撑座1011为基准进行支撑位置调整，Z向高度以下盖板端部定位台1017为基准进行对应的支撑座位置高度调整；完成位置调整后，两端的夹紧对中机构上的第一对中滑块9、第二对中滑块903张开到最大间隔位置；吊装下盖板4，并以下盖板端部定位台1017的挡块为端部基准进行下放；放置完成后，支撑台上的对中靠块由电机驱动丝杠实现自动对中，支撑台完成对中后，6个支撑台高度整体下移10mm，用于腹板的吊装。

通过对第一端轴套支撑座1011、第二端轴套支撑座1012的控制，可实现轴套的无级定位（XYZ无级调整），并与下盖板端部定位台1017配合满足轴套定位与下盖板定位要求。轴套孔大小变化的适应由两个支撑板10112上的轴孔支撑胀紧装置10115进行调节。

在腹板吊入前，基于轴套与下盖板端部的相对位置关系，轴套支撑座调整X向、Z向到准确位置，并沿平台宽度方向Y调整到合适的定位点，完成轴套定位。这里宽度方向共设置A、B两个档位，以适应不同型号工件的初始定位，减少定位调整时间。

吊装工件至箱体组对机构101后，腹板的第一端和第二端的轴套支撑座根据腹板轴套孔的理论高度和长度位置，通过横向推进轴套，保证腹板轴套与轴孔支撑胀紧装置10115准确贴合。

根据产品一和产品二的腹板第一端轴套高度B21、B22，腹板第一端轴套间距D21、D22，控制系统可切换定位程序，在Z方向和X方向，通过伺服电机实现移动，调整到目标位置，实现不同型号工件的换型。

因工件整体长度大于6米，产品盖板沿长度方向根据特征分布可以分为7个预设支撑位置，能够实现均匀支撑，减少工件自重变形导致支撑不到位，定位不准；根据产品型号不同，7个位置均可以通过伺服电机进行高度调整和X方向调整。下盖板宽度不同通过第一底板端部支撑机构10111和第二底板端部支撑机构10121上的夹紧对中装置进行两边的自动对中，并且对中过程通过第一对中滑块901和第二对中滑块903上的接触传感器实现到位的判断。

首先，控制系统根据臂架类型设定其他5个支撑台相对第一端轴套支撑座1011沿X方向的距离及沿Z向高度，下盖板端部定位台1017也进行对应挡位的调整。完成支撑台调整后，第一端轴套支撑座1011的腹板轴套定位机构根据工件尺寸信息调整到与下盖板端部定位台1017上的挡块的X\Z向设定距离，来确定腹板轴套位置，Y向位置处于特定挡位，同样通过第二端轴套支撑座1012上的腹板轴套定位机构进行同样调整，以上便完成了下盖板及腹板换型自动调整。

下盖板4吊装至支撑台，人为先确认端部位置到达下盖板端部定位台1017并与挡块靠齐，再依次从右往左放置到各个支撑台。下盖板端部定位台1017上设置4个挡块，挡块之间的距离L1，挡块可无级适应4L1的距离，4个挡块的选择由程序根据如下规则进行判断，每个挡块上方设置一个指示灯，程序判断选择挡块后，相应挡块指示灯亮起。

a)、调整距离a＜L1 选择挡块A1，支撑板整体移动a；

b)、调整距离a＜2L1选择挡块A2， 支撑板整体移动a-L1；

c)、调整距离a＜3L1选择挡块A3， 支撑板整体移动a-2L1；

d)、调整距离a＜4L1选择挡块A4， 支撑板整体移动a-3L1。

检测工件接触状态，只有当A、B或C、D传感器同时检测到工件对中装置才会停止，确保对中准确。完成对中后，夹紧对中机构返回等待位。

下盖板4对中后吊装腹板，腹板通过两端部轴套孔完成腹板X向和Z向的定位，腹板完成两端轴套定位后，两个轴套支撑座上的轴套定位机构按照设定程序进行Y向对中，对中初始状态B1、B2、B3，根据当前工件内开档距离K，选择合适的调整档位B1、B2、B3。

a) 、B1=450mm 工件开档K在350mm以内时选择该档位；

b) 、B2=550mm 工件开档K在350mm-450mm以内时选择该档位；

c) 、B3=650mm 工件内开档K在450mm-550mm以内时选择该档位。

当K小于350mm，801两端对中机构初始位置为B1，进行对中时801对中间距行走至K。第二端轴套孔采用同样机理。

对中时为了避免下盖板与腹板发生干涉，支撑台统一下移10mm。

当腹板对中到位后，各个支撑台统一上移至理论位置。

因长度较长，两端部轴套之间的腹板处于相对自由状态，无法直接完成准确的组箱作业，以上完成箱体的粗组对。

对于完成组对的工件，进入到精确调整阶段，由箱体调整机构102进行精确调整。

内撑外夹机构1023是由单边两个外侧矫正板301和两个内侧矫正板302构成，外侧矫正板301通过滑块与滑轨连接到竖向升降立柱1022，通过伺服电机驱动实现矫正板的调整，内侧矫正板302通过滑块与滑轨连接到竖向升降立柱1022，通过电机驱动实现矫正板的调整。通过伺服电机驱动对待调整腹板进行夹持和矫正，并根据组对位置信息对两侧腹板进行间距的精确调整。

压板机构由竖向滑轨303、压滚304组成，压板机构也通过滑块与滑轨连接到竖向升降立柱1022，并通过伺服电机驱动压板机构升降及支撑台顶升，实现对对箱体组对高度的调整和盖板压紧。竖向升降立柱1022通过滑台板与L型悬臂梁1021进行连接，竖向升降立柱1022与滑台板通过丝杠实现升降移动，上下移动通过过程中有限位开关和位于立柱上下极限位置的限位块来限定竖向升降立柱1022的上下极限行程位置。

内外侧矫正板从安全位到达初始调整位后，内外侧矫正板将自动将位置调整到理论位置S1、S2，理论位置的设定依据如下原则进行程序自动确定：

当前位置板间距为K’，理论板间距为K，K与K’的偏差通常要小于±25mm。

S1=K+50mm

S2=K-50mm

矫正板插入组对工件的腹板后，按照理论K值进行内外侧夹紧。

在控制系统获取已完成粗组对的工件的位置信息后，控制地轨伺服电机驱动调整机构滑台、L型悬臂梁1021及内撑外夹机构1023精确移动到程序设定的初始调整位置。由于各工件均采用精密伺服电机进行自动调节，所以定位完成后，有装配关系的轴与孔的中轴线均与X轴平行、同轴，且不同型号产品零件的定位轴线在Z轴方向上均调节到了同一高度。可满足本发明中所述的箱体自动装配要求。进一步地，设备控制系统可根据所有产品的型号进行各换型模块的初始状态设定，初始设定参数包括各定位模块中心距、高度、长度、位移等参数，可实现一键自动换型生产。

可见，本发明的箱型臂架组装设备可人工操纵，更可全自动控制，可主要分为自动定位、自动初步组箱、自动精确调整装配三个自动控制阶段。在第一阶段，臂架自动装配控制系统针对下盖板和左右腹板的自动定位工装进行自动定位。第二阶段：箱体组对机构101的第一端轴套支撑座1011、4个可移动中间支撑座以及1个第二端轴套支撑座1012通过伺服电机完成下盖板定位和对中，第一端轴套支撑座1011和第二端轴套支撑座1012自动完成腹板轴孔定位，并自动完成箱体的自动定位，移动过程中控制系统对位移等参数的进行监控，防止设备出现异常造成意外。第三阶段：箱体调整机构102通过控制系统获取调整位置，并通过移动L形悬臂梁1021和竖向升降立柱1022，将内撑外夹机构1023移动至调整位置，通过伺服电机控制夹持腹板，进行精确组对间距和腹板垂直度调整，并从一端逐段向另一端完成整个箱体的精确调整，移动过程中进行位移、力矩监控，并通过内撑外夹机构1023的压辊与箱体组对机构101的各个支撑座相互作用，保证盖板的装配压紧，组装完成。通过伺服调整组件距调整支撑位置，可满足多型号自动换型生产，且控制系统可实现一键切换。设备中各机构可进行自动定位及调整，满足工件上料后自动定位，多工件同步作业，降低了人工劳动强度。

现有的人工结合手动工装及简易辅助工具的组装方式，造成定位精度低，工装固定在平台上，采用人工调整其定位精度较低，无法保证腹板及隔板的垂直度、平面度定位精度要求。而且通用化差，更换繁杂；由于泵车生产组织形式为多品种小批量生产，需要配备的工装种类多、数量多，换型生产较复杂。此外，装配一致性差；纯人工调整工装，关键位置没有完全定位，装配后臂体旁弯、拱度、轴套同轴度无法保证一致。另外，频繁冲击，工装不耐用；装配过程采用锤击、千斤顶、夹钳等对工装冲击较大，且用行车吊装放置单个零件，对工装频繁冲击，影响工装的精度和使用寿命。

可比较的，本发明则实现了臂架装配一致性的提升，设备对工件自动定位、组装，精度高，相对现有的手工装配，装配后臂架腹板与盖板的垂直度和腹板间距可得到保证。装配效率提升，各工装定位装置实现自动定位，腹板轴孔配合自动同步组装，组箱效率高，且组装过程控制参数实时监控。可实现单台设备柔性生产，设备满足多型号自动换型生产，且控制系统可实现一键切换。相对现有的各型号产品需匹配不同的工装而言，操作更为简便，且可减少工装的生产的存放。另外，作业条件大大改善。设备自动定位和组装，人工参与度低。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种箱型臂架组装设备，用于组装包括上盖板（3）、下盖板（4）和两侧的腹板的箱型臂架（100），其特征在于，所述箱型臂架组装设备包括：

第一安装平台（103），设置有沿平台长度方向（X）延伸的第一直线导轨；

第二安装平台（104），设有与所述第一直线导轨平行的第二直线导轨，所述第二安装平台（104）与所述第一安装平台（103）沿平台宽度方向（Y）并排布置；

箱体组对机构（101），包括：

用于两侧的所述腹板的第一端轴套孔定位的第一端轴套支撑座（1011）以及用于两侧的所述腹板的第二端轴套孔定位的第二端轴套支撑座（1012），所述第一端轴套支撑座（1011）固定设置，所述第二端轴套支撑座（1012）能够沿所述第二直线导轨移动；

若干中间支撑座（1013~1016），布置于所述第一端轴套支撑座（1011）与所述第二端轴套支撑座（1012）之间并能够沿所述第二直线导轨移动；

夹紧对中机构，布置于所述第二安装平台（104）的两端并用于沿所述平台宽度方向（Y）对中调节所述下盖板（4）；以及

下盖板端部定位台（1017），毗邻所述第一端轴套支撑座（1011）设置并用于抵接定位所述下盖板（4）的第一端；

箱体调整机构（102），安装于所述第一安装平台（103）上并包括：

用于夹持在所述腹板的内侧壁和外侧壁上的内撑外夹机构（1023），所述内撑外夹机构（1023）能够沿所述第一直线导轨移动以调整腹板垂直度和腹板间距；

L形悬臂梁（1021），所述L形悬臂梁（1021）的底端滑动安装在所述第一直线导轨上，所述L形悬臂梁（1021）的悬臂端沿所述平台宽度方向（Y）延伸至所述第二直线导轨的正上方；

竖向升降立柱（1022），沿高度方向（Z）可调节地滑动安装在所述L形悬臂梁（1021）的悬臂端；以及所述内撑外夹机构（1023），安装在所述竖向升降立柱（1022）的底端；

所述内撑外夹机构（1023）包括沿所述平台宽度方向（Y）间隔布置的两个矫正板组件，每个所述矫正板组件包括沿所述平台宽度方向（Y）间隔布置的外侧矫正板（301）和内侧矫正板（302），所述外侧矫正板（301）和内侧矫正板（302）分别沿所述平台宽度方向（Y）可滑动地安装在所述竖向升降立柱（1022）的底端。

2.根据权利要求1所述的箱型臂架组装设备，其特征在于，所述第一端轴套支撑座（1011）和所述第二端轴套支撑座（1012）均包括：

支撑底座（10113）；

支撑滑座（10114），所述支撑滑座（10114）沿高度方向（Z）可滑动地安装于所述支撑底座（10113）上；

两侧的支撑板（10112），安装于所述支撑滑座（10114）上，两侧的所述支撑板（10112）能够沿所述平台宽度方向（Y）移动以调节两侧的腹板间距；以及

轴孔支撑胀紧装置（10115），安装于所述支撑板（10112）上并包括朝向所述腹板的端部轴套孔伸出的胀紧定位轴；

其中，所述第一端轴套支撑座（1011）的所述支撑底座（10113）固定设置，所述第二端轴套支撑座（1012）的所述支撑底座（10113）能够沿所述第二直线导轨移动。

3.根据权利要求2所述的箱型臂架组装设备，其特征在于，所述第一端轴套支撑座（1011）和所述第二端轴套支撑座（1012）均包括：

底板端部支撑机构（10111、10121），安装于各自的所述支撑底座（10113）上。

4.根据权利要求1所述的箱型臂架组装设备，其特征在于，所述下盖板端部定位台（1017）包括：

固定座（10171），设置在所述第二直线导轨的末端；

滑块座（10172），滑动设置在所述固定座（10171）上；以及

多个挡块（A1~A4），沿所述平台长度方向（X）依次等间隔布置在所述滑块座（10172）上。

5.根据权利要求1所述的箱型臂架组装设备，其特征在于，所述夹紧对中机构包括毗邻所述第一端轴套支撑座（1011）布置的第一夹紧对中机构和毗邻所述第二端轴套支撑座（1012）布置的第二夹紧对中机构，所述第一夹紧对中机构和所述第二夹紧对中机构均包括：

横向滑轨（902），沿所述平台宽度方向（Y）布置；

对中滑块（901、903），滑动设置在所述横向滑轨（902）上；和

接触传感器，设置在所述对中滑块（901、903）上。

6.根据权利要求1所述的箱型臂架组装设备，其特征在于，所述箱体调整机构（102）还包括：

压板机构，包括竖向滑轨（303）和压滚（304），所述竖向滑轨（303）可竖向滑动地安装在所述竖向升降立柱（1022）上，所述压滚（304）安装在所述竖向滑轨（303）的底端。

7.根据权利要求1所述的箱型臂架组装设备，其特征在于，所述箱型臂架组装设备还包括：

缓存架（105），用于暂存组装后的箱型臂架（100），所述第一安装平台（103）、所述第二安装平台（104）、所述缓存架（105）沿所述平台宽度方向（Y）并排布置；

和/或，吊装设备（200），用于吊装移运所述箱型臂架的各个部件。

8.一种箱型臂架组装方法，其特征在于，所述方法采用根据权利要求1~7中任意一项所述的箱型臂架组装设备，并包括：

根据箱型臂架（100）的型号，调节所述箱体组对机构（101）的各个支撑座在所述第一直线导轨上的各自相应位置；

吊装所述下盖板（4）并定位支撑于各个所述支撑座上，通过所述夹紧对中机构对所述下盖板（4）对中定位；

吊装所述腹板，利用所述第一端轴套支撑座（1011）和所述第二端轴套支撑座（1012）完成所述腹板的两端的轴套孔定位；

启动所述箱体调整机构（102），利用所述内撑外夹机构（1023）夹持所述腹板，驱动所述内撑外夹机构（1023）沿所述第一直线导轨移动以调整腹板垂直度和腹板间距。

9.根据权利要求8所述的箱型臂架组装方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

根据箱型臂架（100）的型号，调节所述箱体组对机构（101）的各个支撑座在所述第一直线导轨上的各自相应位置时，以所述第一端轴套支撑座（1011）为定位基准，调节其他各个所述支撑座在所述平台长度方向（X）上的相应位置；

将所述下盖板（4）定位支撑于各个所述支撑座上之前，以所述下盖板端部定位台（1017）为下盖板高度定位基准，调节各个所述支撑座的高度位置以对齐所述下盖板端部定位台（1017），并将所述下盖板（4）的第一端定位于所述下盖板端部定位台（1017）上。

10.根据权利要求8所述的箱型臂架组装方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

在吊装所述腹板之前，驱动所述箱体组对机构（101）的各个所述支撑座带动所述下盖板（4）整体下移；

通过所述箱体调整机构（102）调整所述腹板后，整体上移各个所述支撑座和所述下盖板（4），精确对齐所述下盖板（4）和两侧的所述腹板。

11.根据权利要求10所述的箱型臂架组装方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

精确对齐所述下盖板（4）和两侧的所述腹板后，在所述下盖板（4）与所述腹板之间焊接多个固定连接点。

12.根据权利要求8~11中任意一项所述的箱型臂架组装方法，其特征在于，所述方法还包括：

吊装所述上盖板（3），利用所述箱体调整机构（102）对所述上盖板（3）进行对中以及所述上盖板（3）与所述腹板压紧贴合的调整，完成整个箱体的组对。