CN111092352A - 线束插针的插植方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种线束插针的插植方法，包括：S1、获取插针护套的插孔位置；S2、通过插植机械手夹紧线束靠近插针的位置，并将插针移动至插针护套的插孔位置；S3、控制插植机械手带动插针向插植方向移动，将插针插入到插针护套的插孔内；S4、通过力传感器检测线束的压力，在线束的压力达到压力阈值时，控制插植机械手停止移动，并通过插植机械手的缓冲机构消除插植机械手的惯性力。利用本发明提供的线束插针的插植方法通过力传感器判断插针是否插植到位，能够缩短插针插植的设计周期；并且缓冲机构能够在不影响力传感器检测的条件下，消除由于插植机械手因惯性产生的惯性力，防止线束变形、损坏。

Description

线束插针的插植方法

技术领域

本发明涉及线束生产技术领域，特别涉及一种线束插针的插植方法。

背景技术

随着汽车、电子终端等产品的快速普及，线束作为重要的配套产品，其需求量越来越大，国内外线束厂商针对线束装配设计并生产了许多自动化设备以降低人员成本，其中，插针自动插植方法是线束自动化生产中的重要技术。

现有的插针插植方法通常根据插针的长度与护套的深度进行固定位移的插植，即事先需要知道插针长度、插针护套深度、插植起点、插植终点，插植机械手夹持线束的固定位置，从插植起点移动到插植终点完成插植。

在上述插植方法中，对于不同的插针、不同的护套都需要进行事先的位置标定以确定插植机械手夹持线束的位置、插植机械手插植的起点以及插植机械手插植的终点。当生产新型号线束或者旧型号线束需要改变某些插针护套时，需要进行大量的标定工作以及实验验证工作。

解决上述技术问题的方法通常是在插针插植过程中，利用力传感器判断插针是否插植到位，无需事先标定插植机械手夹持位置、插植机械手插植的终点等参数，缩短了插针插植的设计周期，而且通过力传感器判断插植是否成功也十分可靠。

插针插植过程的具体过程为：首先通过插植机械手夹取线束，然后将插针对准护套的插孔，最后控制插植机械手向着插孔的方向运动，使得插针进入插孔中，同时通过力传感器判断线束的压力，当力大于某个值时，认为插针已经插入到插孔的底部。然后进行回拉测试，即插植机械手反向运动，同时通过力传感器判断线束的拉力，当拉力大于某个值时，认为插针的卡扣已正确固定在插孔中，该插针插植成功。

在上述插植过程中，当力传感器检测到压力达到检测阈值时，控制器应当立即控制插植机械手停止运动。但由于插植机械手在运动时存在惯性，所以插植机械手不能立即停止运动，一定会沿着原有运动方向继续运动一段距离。但此时插针已经插入到位，这一段距离势必会增加线束的压力。若线材本身的刚度较大，则产生的压力将远远大于阈值，使得线束变形，插针损坏。当进行回拉测试时存在同样的问题，由于惯性插植机械手产生的位移将使得拉力远大于阈值，可能将线束直接拉断。

解决上述问题通常有两种方法：一是减小阈值，进而减小额外产生的压力/拉力，但是过小的阈值往往会使得控制器发生误判；二是减小插植机械手运动的速度，进而缩短启停时间，但是这种方法会使得插植的时间变长，降低插植的效率。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了避免插植机械手在运动时因惯性导致产生额外的压力/拉力，而造成线束变形或拉断线束的问题，提出了一种线束插针的插植方法，可以通过缓冲避免插植机械手产生额外的压力/拉力，无需减小检测阈值及插植机械手的运动速度。

本发明提供的线束插针的插植方法，包括如下步骤：

S1、获取插针护套的插孔位置；

S2、通过插植机械手夹紧线束靠近插针的位置，并将插针移动至插针护套的插孔位置；

S3、控制插植机械手带动插针向插植方向移动，将插针插入到插针护套的插孔内；

S4、通过力传感器检测线束的压力，在线束的压力达到压力阈值时，控制插植机械手停止移动，并通过插植机械手的缓冲机构消除插植机械手的惯性力。

优选地，步骤S1具体包括如下步骤：

S101、对插针护套进行二维孔位建模；

S102、将插针护套所有插孔的中心位置转换为平面坐标。

优选地，在步骤S4中，当插植机械手停止移动时，通过缓冲机构中的弹性件的弹性变形消除插植机械手的惯性力。

优选地，弹性件数量为两个，距离插针较近的弹性件压缩，距离插针较远的弹性件拉伸，以消除插植机械手的惯性力。

优选地，步骤S4之后还包括如下步骤：

步骤S5、控制插植机械手沿插植方向的反方向移动，向外拉动插针。

优选地，步骤S5之后还包括如下步骤：

步骤S6、通过力传感器检测线束的拉力，在线束的拉力达到拉力阈值时，控制插植机械手停止移动，并通过插植机械手的缓冲机构消除插植机械手的惯性力。

优选地，在步骤S6中，当插植机械手停止移动时，通过缓冲机构中的弹性件的弹性变形消除插植机械手的惯性力。

优选地，弹性件数量为两个，距离插针较近的弹性件拉伸，距离插针较远的弹性件压缩，以消除插植机械手的惯性力。

优选地，力传感器设置在插植机械手上。

优选地，力传感器将检测到的压力转换为表示压力大小的实际值，并与压力阈值进行比较。

本发明能够取得以下技术效果：

1、本发明利用力传感器判断插针是否插植到位，无需事先标定插植机械手夹持位置、插植机械手插植的终点等参数，能够缩短插针插植的设计周期，而且通过力传感器判断插植是否成功也更加可靠。

2、本发明能够通过缓冲机构为机械手在插植方向提供缓冲，当插植的压力/拉力达到预定阈值时，能够在不影响力传感器检测的条件下，消除由于插植机械手因惯性产生的惯性力，防止线束变形、损坏。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的插植机械手第一视角的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的插植机械手第二视角的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的缓冲机构第一视角的结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的缓冲机构第二视角的结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的线束插针的插植方法的流程示意图。

其中的附图标记包括：电动夹爪1、线夹2、缓冲机构3、导轨底座3-1、凸台3-1-1、直线导轨3-2、直线轴承3-3、直线轴承支架3-4、弹簧3-5、线束4、插针5、插针护套6。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

本发明提供的线束插针的插植方法中所采用的插植机械手为具有缓冲机构的插植机械手，通过缓冲机构消除插植机械手的惯性力，防止线束变形、损坏。

下面对插植机械手进行详细说明。

参考图1-图4所示，本发明实施例提供了一种插植机械手，包括：电动夹爪1、线夹2和缓冲机构3，电动夹爪1用于驱动线夹2运动，完成夹紧和插植两个方向的动作。

夹紧方向为线夹向线束靠近的方向；夹紧动作是指由电动夹爪1驱动线夹2做相向运动，将线束4夹紧。

插植方向为线夹向插针护套靠近的方向；插植动作是指在线夹2夹紧线束4后，由机械臂带动电动夹爪1移动，将线束3一端的插针5插入到插针护套6的插孔内。

在电动夹爪1驱动线夹2完成夹紧和插植两个方向的动作后，还驱动线夹2在插植方向的反方向和夹紧方向的反方向上运动，线夹2沿夹紧方向的反方向运动是为了松开线束4，而线夹2沿插值方向的反方向运动是为了进行回拉测试。

电动夹爪1为现有技术，其具体结构在本发明中不再赘述。

线束2用于夹紧线束4，线束4可以为圆形或扁形等形状。

缓冲机构3用于连接电动夹爪1和线夹2，对线夹2起到缓冲的作用。

插植机械手还包括力传感器，力传感器用于实现对线束4的力值检测。力传感器可以设置在电动夹爪1、线夹2或缓冲机构3上的任何一个位置，也可以内置在电动夹爪1内。

例如，电动夹爪1的数量为一个，线夹2的数量为两个，缓冲机构3的数量为两套，电动夹爪1为二指夹爪，两套缓冲机构3分别固定在电动夹爪1底部两侧的两根手指上，两个线夹2分别固定在两套缓冲机构3上，通过电动夹爪1的两根手指带动两个线夹2做相向运动，从而夹紧线束4，两个线夹2夹在线束4靠近插针5的位置。

利用插植机械手进行插植测试的具体过程为：在两个线夹2夹紧线束4后，机械臂带动电动夹爪1向插针护套6的方向运动，将插针5插进插针护套6的插孔内，通过力传感器判断线束的压力是否达到压力阈值，在达到压力阈值时，说明插针5已经插入到插孔的底部，力传感器反馈信号，控制机械臂停止运动，完成插植测试。

在完成插植测试后，还需对插针5进行回拉测试，判断插针5的卡扣是否已正确卡入在插孔中。

利用插植机械手进行回拉测试的具体过程为：机械臂带动电动夹爪1向远离插针护套6的方向运动，向外拉动插针5，通过力传感器判断线束的拉力是否达到拉力阈值，在拉力达到拉力阈值时，说明插针5的卡扣已正确卡入插孔中，力传感器反馈信号，控制机械臂停止运动，完成回拉测试。

在进行插植测试和回拉测试的过程中，缓冲机构3用于提供与线夹2运动方向相反的作用力，在不影响力传感器检测的条件下，以抵消线夹2由于惯性产生的冲力即线夹2产生的惯性力，防止线束变形、损坏。

下面对缓冲机构3的具体结构进行说明。

缓冲机构包括导轨底座3-1、直线导轨3-2、直线轴承3-3和直线轴承支架3-4，导轨底座3-1固定在电动夹爪1的底部，直线导轨3-2固定在导轨底座3-1上，直线轴承3-3滑动连接在直线导轨3-2上，线夹通过直线轴承支架3-4固定在直线轴承3-3上，直线轴承3-3带动线夹2同步移动，在直线轴承3-3与导轨底座3-1之间设置有弹性件3-5，弹性件3-5用于提供与线夹2运动方向相反的作用力。

优选地，在直线轴承3-3与导轨底座3-1之间连接两个参数完全一致的弹性件3-5，在插针5未完全插入插针护套6的插孔时，使直线轴承3-3保持在直线导轨3-2的中间位置，两个弹性件3-5的一端分别与直线轴承3-3连接，两个弹性件3-5的另一端分别与导轨底座3-1的两端连接，在直线轴承3-3处于直线导轨3-2的中间位置时，两个弹性件3-5成拉伸状态，且变形量完全一致，即两个弹性件3-5的拉力一致。

为了便于弹性件3-5的连接，在导轨底座3-1的两端向下突出有凸台3-1-1，两个弹性件3-5的一端分别直线轴承3-3相抵接，两个弹性件3-5的另一端分别与凸台3-1-1相抵接。

弹性件3-5可以为拉力弹簧或空气弹簧等具有弹性变形的弹性元件，对线夹2起到缓冲的作用。

在对插针5进行插植测试时，机械臂带动电动夹爪1前后移动，电动夹爪1带动线夹2前后移动。当线束端子的插针未完全插入插孔时，由于线夹2固定在直线轴承3-3上，而直线轴承3-3受前、后两个弹性件3-5的束缚保持在直线导轨3-2的中间位置。当力传感器检测到的线束的压力达到压力阈值时，通过控制器控制机械臂停止运动，但由于惯性电动夹爪1仍会继续向前运动一小段位移，此时距离插针较近的弹性件3-5压缩，距离插针较远的弹性件3-5拉伸，线夹2相对于插植方向向后运动，进而消除线夹2的惯性力，防止线束变形、损坏。

在对插针5进行回拉测试时，机械臂带动电动夹爪1沿插植方向的反方向运动，当力传感器检测到的线束的拉力达到拉力阈值时，通过控制器控制机械臂停止运动，但由于惯性电动夹爪1仍会继续向前运动一小段位移，距离插针较近的弹性件3-5拉伸，距离插针较远的弹性件3-5压缩，线夹2相对于插植方向向前运动，进而消除线夹2的惯性力，防止线束变形、损坏。

上述内容详细说明了缓冲式插植机械手的结构及工作原理，利用缓冲式插植机械手进行插入的方法如下。

如图5所示。本发明实施例提供的线束插针的插植方法，包括如下步骤：

步骤1、获取插针护套的插孔位置。

步骤1具体包括如下步骤：

步骤101、对插针护套进行二维孔位建模。

步骤102、将插针护套所有插孔的中心位置转换为平面坐标。

本发明是通过二维建模的方式将插孔的位置转换为平面坐标，以获得插孔的位置坐标。当然本发明也可以通过其他方式来获得插孔的位置坐标。

步骤2、通过插植机械手夹紧线束靠近插针的位置，并将插针移动至插针护套的插孔位置。

步骤2的具体过程为：首先，通过电动夹爪控制线夹夹紧线束靠近插针的位置，然后，根据获知的插孔的位置坐标通过机械臂控制电动夹爪移动，电动夹爪带动插针移动至插孔的位置。

步骤3、控制插植机械手带动插针向插植方向移动，将插针插入到插针护套的插孔内。

插值机械手内弹性件的数量可以为一个或两个，在弹性件为两个时，位于直线轴承的两边，呈拉伸状态，将直线轴承束缚住。

当插针未完全插入插孔时，由于线夹固定在直线轴承上，而直线轴承受前、后两个弹性件的束缚保持在直线导轨的中间位置。

S4、通过力传感器检测线束的压力，在线束的压力达到压力阈值时，控制插植机械手停止移动，并通过插植机械手的缓冲机构消除插植机械手的惯性力。

力传感器可以设置插植机械手的电动夹爪、线夹或缓冲机构上，也可以内置在电动夹爪内，力传感器将检测到的线束的压力转换为电信号，再将电信号转换为表示压力大小的实际值，与压力阈值进行比较。

当力传感器检测到的线束的压力等于压力阈值时，说明插针完全插入插孔，且插到插孔的底部，也就是说，插针插植到位。此时控制机械臂停止运动，但由于惯性的原因电动夹爪仍会带动线夹继续向前运动一小段位移，通过弹性件的弹性变形抵消线夹的惯性力，防止线束变形、损坏。

在弹性件为两个时，距离插针较近的弹性件压缩，距离插针较远的弹性件拉伸，线夹相对于插植方向向后运动，进而消除线夹的惯性力，防止线束变形、损坏。

在插针插植到位后，还需要对插针进行回拉测试，判断插针的卡扣是否正确固定在插孔中。

因此，在本发明的一个实施例中，还包括如下两个步骤：

步骤5、控制插植机械手沿插植方向的反方向移动，向外拉动插针。

步骤6、通过力传感器检测线束的拉力，在线束的拉力达到拉力阈值时，控制插植机械手停止移动，并通过插植机械手的缓冲机构消除插植机械手的惯性力。

在对插针进行回拉测试时，机械臂间接带动线夹沿插植方向的反方向运动，当线束的拉力达到拉力阈值时，通过控制器控制机械臂停止运动，但由于惯性电动夹爪仍会带动线夹继续向前运动一小段位移，通过弹性件的弹性变形抵消线夹的惯性力，防止线束变形、损坏。

在弹性件为两个时，距离插针较近的弹簧拉伸，距离插针较远的弹簧压缩，线夹向插植方向运动，进而消除线夹的惯性力，防止线束变形、损坏。

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。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种线束插针的插植方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、获取插针护套的插孔位置；

S2、通过插植机械手夹紧线束靠近插针的位置，并将所述插针移动至所述插针护套的插孔位置；

S3、控制所述插植机械手带动所述插针向插植方向移动，将所述插针插入到所述插针护套的插孔内；

S4、通过力传感器检测所述线束的压力，在所述线束的压力达到压力阈值时，控制所述插植机械手停止移动，并通过所述插植机械手的缓冲机构消除所述插植机械手的惯性力。

2.根据权利要求1所述的线束插针的插植方法，其特征在于，步骤S1具体包括如下步骤：

S101、对所述插针护套进行二维孔位建模；

S102、将所述插针护套所有插孔的中心位置转换为平面坐标。

3.根据权利要求1所述的线束插针的插植方法，其特征在于，在步骤S4中，当所述插植机械手停止移动时，通过缓冲机构中的弹性件的弹性变形消除所述插植机械手的惯性力。

4.根据权利要求3所述的线束插针的插植方法，其特征在于，所述弹性件数量为两个，距离插针较近的弹性件压缩，距离插针较远的弹性件拉伸，以消除所述插植机械手的惯性力。

5.根据权利要求1所述的线束插针的插植方法，其特征在于，所述步骤S4之后还包括如下步骤：

步骤S5、控制所述插植机械手沿插植方向的反方向移动，向外拉动所述插针。

6.根据权利要求5所述的线束插针的插植方法，其特征在于，所述步骤S5之后还包括如下步骤：

步骤S6、通过力传感器检测所述线束的拉力，在所述线束的拉力达到拉力阈值时，控制所述插植机械手停止移动，并通过所述插植机械手的缓冲机构消除所述插植机械手的惯性力。

7.根据权利要求6所述的线束插针的插植方法，其特征在于，在所述步骤S6中，当所述插植机械手停止移动时，通过缓冲机构中的弹性件的弹性变形消除所述插植机械手的惯性力。

8.根据权利要求7所述的线束插针的插植方法，其特征在于，所述弹性件数量为两个，距离插针较近的弹性件拉伸，距离插针较远的弹性件压缩，以消除所述插植机械手的惯性力。

9.根据权利要求1所述的线束插针的插植方法，其特征在于，所述力传感器设置在所述插植机械手上。

10.根据权利要求9所述的线束插针的插植方法，其特征在于，所述力传感器将检测到的压力转换为表示压力大小的实际值，并与压力阈值进行比较。

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