智能线缆组装系统及控制方法
技术领域
本发明涉及线缆布设技术领域,尤其涉及一种智能线缆组装系统及控制方法。
背景技术
目前,在自动化领域、航空航天、军工、汽车、船舶、医疗器械等需要使用线缆线束的行业,在布设线缆时,主要采用人工管理或人工和软件综合的管理模式。
上述的管理模式中,整个布线过程均无法脱离人工,故对于人工的依赖度比较高,当所需布设的线缆的数量和种类比较多的情况下,极易因为人为原因产生管理混乱,同时存在用线选线错误的情况发生,造成一定的经济损失。如,在布线时,需先打印出线缆布设的任务图纸,然后人工识图布线,先做出相对应的钉板图,然后再进行人工布线,整个过程十分耗时耗力,且作业难度大,单个作业单元所需线型、数量越多,相对应的作业强度和难度就会极大增加,极大浪费时间与人力;再如,在对线缆进行打码时,由于现有技术的打码机是完全固定状态,如此便需要单独设置区域进行单一的线缆打码作业,同时换线型时,必须人工进行穿线引线作业,无法自动换线,且换线之后的程序选择需要人工进行选择,此模式仅适用于大批量单一线缆的打码作业,当线缆种类多或者单一线缆打码内容不一时,操作特别复杂。
综上,在线缆布设技术领域,各研究人员急需设计出一种可以自动完成线缆布设的方法及设备。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题,提供一种智能线缆组装的控制方法,其可以根据线缆布设任务自动生成线缆组装任务单,通过上位机和下位机相互通信,对智能线缆线束机实现全程自动控制,从而减少对人工的依赖性,减少布线过程中出现的不可控问题,提高布线效率及布线质量,且可随时根据不同的布线任务调用相应线缆组装程序,适用性极广;此外,本发明还提供用于上述控制方法的智能线缆组装系统。
为实现本发明的上述目的,本发明一方面提供一种智能线缆组装的控制方法,智能线缆组装采用的智能线缆组装系统包括智能线缆线束机和控制系统,控制系统包括上位机、下位机,所述控制方法包括以下步骤:
上位机根据线缆组装任务单生成线缆组装布线指令;
下位机根据上位机生成的布线指令对智能线缆线束机进行设备检测;
在上述检测正常状态下,下位机根据上述布线指令控制智能线缆线束机执行线缆组装任务;
其中,智能线缆线束机执行线缆组装任务包括:形成布线通道,并在布线通道上放置线卡子;在完成上述布线通道、放置线卡子后,下位机控制线缆移送装置和线缆布设装置在布线通道上进行布线操作;在完成上述布线操作之后进行扎线处理,完成线缆组装,智能线缆组装系统复位。
其中,形成布线通道通过打布线销的方法。
其中,所述上位机包括权限管理模块、基础数据模块、布线程序模块、设备管理模块。
优选的,所述打布线销包括如下步骤:下位机根据上位机发送的打布线销指令检测智能线缆线束机中布线销状态,下位机根据上位机发送的布线销状态执行按压布线销,下位机检测布线销是否发生故障,若为否则打布线销任务完整,否则将故障布线销反馈上位机,上位机修改上述故障布线销坐标。
优选的,所述放置线卡子包括如下步骤:上位机根据线缆组装任务单将转折点坐标和线卡子编号发送给下位机,下位机接收指令后移动智能线缆线束机的线缆移送装置抓取线卡子放到转折点相应位置,下位机检测线卡子是否存在故障,若为否则完成放置线卡子并反馈结果给上位机,否则将故障线卡子反馈上位机,上位机修改线卡子编号,然后重复上述放置线卡子步骤。
优选的,所述布线操作包括如下步骤:上位机根据线缆组装任务单将转折点坐标、线束数量、打码内容发送给下位机,下位机接收指令后控制智能线缆线束机进行夹取线缆、布线、打码。
其中,下位机完成夹取线缆、布线、打码后进行故障检测,若为否则完成布线任务,下位机将检测经过反馈到上位机结束线缆组装,否则下位机将故障点反馈给上位机,上位机根据反馈内容判定是否作废。
其中,上位机根据线缆组装任务单在生成线缆组装布线指令之前进行以下步骤:
根据线缆组装任务单从上位机中的布线程序模块选择相应线束程序指令;
输入线束数量;
根据上述线束数量列出所需线缆清单;
根据所需线缆检测智能线缆线束机中线束库存是否满足需求数量。
优选的,所述设备检测包括:检测智能线缆组装系统是否复位,智能线缆线束机是否正常,线缆、布线销、线卡子是否处于备用状态,在上述检测不正常状态下进行报警处理。
此外,本发明还提供一种适用于上述控制方法的智能线缆组装系统,其包括:智能线缆线束机和控制系统;控制系统包括上位机、下位机;上位机根据线缆组装任务单生成线缆组装布线指令;下位机根据上位机生成的布线指令对智能线缆线束机进行设备检测;其中,在上述检测正常状态下,下位机根据上述布线指令控制智能线缆线束机执行线缆组装任务;其中,智能线缆线束机执行线缆组装任务包括:形成布线通道,并在布线通道上放置线卡子;在完成上述布线通道、放置线卡子后,下位机控制线缆移送装置和线缆布设装置在布线通道上进行布线操作;在完成上述布线操作之后进行扎线处理,完成线缆组装,智能线缆组装系统复位。
与现有技术相比,本发明实施例的智能线缆组装的控制方法及其控制系统具有如下优点:
智能线缆组装系统根据线缆布设任务生成线缆组装任务单,上位机分析线缆组装任务单向下位机发送布线指令,下位机根据指令控制智能线缆线束机执行相应指令,采用上位机和下位机控制方式,能够根据任务单进行智能化布线,从库存管理,任务设计、布线程序等方面全面实现智能,而且在执行过程不同时间点进行自检确保质量,解决现有技术极易产生的布线错误问题,减少对人工的依赖性,极大减少布线过程中出现的不可控问题,提高布线效率及布线质量,且可随时根据不同的布线任务调整布线路径与布设的线缆规格,适用性极广。
下面结合附图对本发明实施例进行详细说明。
附图说明
图1a是本发明实施例采用的第一种结构智能线缆线束机的第一视角的透视图(未示出布线销);
图1b是本发明实施例采用的第一种结构智能线缆线束机的第二视角的透视图(未示出布线销);
图2是本发明实施例第一种结构智能线缆线束机的俯视图(拆除外壳并示出基板和部分布线销);
图3a是本发明线卷装夹机构第一种结构的透视图;
图3b是本发明线卷装夹机构的第二种结构的透视图;
图3c是图3b所示线卷装夹机构另一视角的透视图;
图4是本发明实施例的线缆存储装置的结构示意图。
图5是本发明实施例的线缆移送装置的局部放大图;
图6是本发明实施例线缆移送装置的部分结构的第一视角的示意图(未示出移动支撑架、横梁等);
图7是本发明实施例线缆移送装置的部分结构的第二视角的示意图;
图8是本发明实施例剥裁线组件的结构示意图;
图9是本发明第二种结构的智能线缆线束机的透视图(示出基板和布线销);
图10是第二种结构的线缆移送装置中线缆移送装置的局部放大图;
图11是第二种结构的线缆移送装置中引线机构的第一视角的透视图;
图12是第二种结构的线缆移送装置中引线机构的第二视角的透视图;
图13是拆去第二种结构的线缆移送装置中激光器的引线机构的第三视角的透视图;
图14是第二种结构的线缆移送装置中引线机构的部分放大图;
图15是第二种结构的线缆移送装置中走线爪驱动组件的透视图;
图16是第二种结构的线缆移送装置的剥裁线组件的透视图。
图17是本发明的出口导向组件的结构示意图;
图18是本发明第一夹口和第二夹口的结构示意图;
图19是本发明走线辅助组件的结构示意图。
图20是本发明第一实施例的布线通道形成机构的局部示意图;
图21是本发明第二实施例的布线通道形成机构的局部示意图;
图22是本发明第三实施例的布线通道形成机构的局部示意图;
图23是本发明实施例布线销的半剖图;
图24是本发明布线销的爆炸视图;
图25是本发明布线销的局部放大图;
图26是本发明销筒的半剖图;
图27是本发明布线通道的局部示意图;
图28a是本发明线卡子第一视角的结构示意图;
图28b是本发明线卡子第二视角的结构示意图;
智能线缆线束机智能线缆线束机智能线缆线束机图29是本发明控制方法的按压布线销流程图;
图30是本发明控制方法的任务单管理放线卡子流程图;
图31是本发明控制方法的布线流程图;
图32是本发明控制方法中任务单管理流程图;
图33是本发明控制方法的线缆与工装绑定流程图;
图34是本发明控制方法入库管理流程图;
图35是本发明控制方法退库流程图;
图36是本发明控制方法出库流程图;
图37是本发明控制方法的组装软件模块图;
图38是本发明控制方法的布线过程图;
图39是本发明控制方法任务结束流程图。
具体实施方式
本发明一方面提供一种智能线缆组装系统,其包括智能线缆线束机以及控制智能线缆线束机的控制系统,控制系统又包括上位机和下位机,上位机发送相关指令给下位机,下位机接收指令控制智能线缆线束机的相关执行部件执行有关动作。
具体的,上位机根据线缆组装任务单生成线缆组装布线指令;下位机根据上位机生成的布线指令对智能线缆线束机进行设备检测;其中,在上述检测正常状态下,下位机根据上述布线指令控制智能线缆线束机执行线缆组装任务;其中,智能线缆线束机执行线缆组装任务包括:形成布线通道,并在布线通道上放置线卡子;在完成上述布线通道、放置线卡子后,下位机控制线缆移送装置和线缆布设装置在布线通道上进行布线操作;在完成上述布线操作之后进行扎线处理,完成线缆组装,智能线缆组装系统复位。
下面首先对智能线缆线束机进行描述。图1a-28为智能线缆线束机及各部件的结构示意图。本发明实施例的智能线缆线束机集多功能于一体,在控制系统的控制下,能够自动将待布设线缆7布设在布线通道8内。
由图1a、图1b、图2、图9可知,本发明实施例的智能线缆线束机包括:机架1;安装在机架1上的用于形成线缆布设通道的布线通道形成装置;安装在机架1一侧的用于暂存待布设线缆7的线缆存储装置5;安装在机架1上且位于线缆存储装置5一侧的用于将待布设线缆7依次布设在线缆布设通道内的线缆布设装置3;安装在机架1上且位于线缆存储装置5与线缆布设装置3之间的的线缆移送装置4;与布线通道形成装置、线缆存储装置5、线缆布设装置3和线缆移送装置4分别电连接的用于控制各装置分别执行相应动作的控制装置(图中未示出);其中,根据控制装置发出的指令,布线通道形成装置动作以形成线缆布设通道,然后线缆移送装置从线缆存储装置处叉取待布设线缆7并将线缆移送至线缆布设装置处,线缆布设装置将线缆布设在线缆布设通道内。下面,对本发明各装置的结构进行详细描述。
本发明实施例的线缆存储装置,用于暂存智能线缆线束机的待布设线缆7,该待布设线缆7可被线缆布设装置布设在布线通道8内。优选的,本发明的线缆存储装置包括:安装在机架1上的存储架51;上下平行安装在存储架51上的多排装夹座,每排装夹座包括并列安置且具有不同身份标识的多个装夹座52;可拆卸安装在每个装夹座52上且与对应装夹座绑定的线卷装夹机构53;装夹在每个线缆装夹机构53上的具有身份标识且与对应线缆装夹机构53绑定的待布设线缆7。
其中,如图4所示,本发明在机架1上安装的存储架51包括门形框架和安装在门形框架上且沿纵向延伸的用于存放多层线缆的多层隔架板,每层隔架板上安装多个装夹座52,装夹座包括沿横向朝前延伸的支撑板,其中,每个装夹座对应一个装夹工位,在每个装夹座52上安置一个线卷装夹机构53。
优选的,在每个装夹座52上粘贴有用于标示装夹座52位置信息的装夹座标识码,在每个线缆上粘贴有用于标示该线缆规格信息(即标识线缆身份)的线缆标识码,在线缆装夹机构53上设置用于扫描装夹座标识码和线缆标识码的扫描器(图中未示出)。通过扫描器扫描装夹座标识码和线缆标识码,将装夹座52、线缆装夹机构53和线缆的身份标识一一绑定。其中,将装夹座52、线缆装夹机构53和线缆一一绑定可以采用二维码的方式,也可以采用RFID的方式,绑定的方法可采用现有技术的方法,在此不对其具体过程进行描述。
优选的,在每个装夹座上安装用于检测该装夹座上是否安置有线卷装夹机构的货位检测元件,货位检测元件可以采用现有技术的用于货位的传感器。
由图3a可知,本发明在装夹座上对应安装的线卷装夹机构53包括:可拆卸安装在装夹座52上的线缆座531,为水平安置的支架;竖直安装在线缆座531上的一对线缆卷支架532;其两端分别由一对线缆卷支架532支撑的线缆轴533,由待布设线缆7缠绕形成的线缆卷534套设在线缆轴533外,在外力作用下,线缆卷534可绕着线缆轴533的中心旋转,以便线缆可被输送出去;安装在线缆座531上且位于一对线缆卷支架532一侧的线缆导向组件,用于引导从线缆卷534上引出的线缆7的走线方向。
优选的,本发明的线缆导向组件可以采用如下结构,包括:安装在线缆座531上的导向支架535,位于线缆座上从线缆卷解除缠绕的线缆走向的前侧,可为与线缆座前侧连接且竖直安置的长条形支架;安装在导向支架535竖立的一侧面上的一个或多个线缆引导件536。其中,线缆引导件536上设置沿水平方向延伸的用于引导线缆的引导孔或引导槽。
优选的,线缆引导件536可以为突出于导向支架535一侧面且沿垂直于该侧面方向延伸的凸台,凸台上设置沿水平方向的引导孔或引导槽,或者,线缆引导件536也可以为沿水平方向设置的导向筒,导向筒的中心开设引导孔,或者导向筒远离导向支架的外侧开设引导槽。设计时,应使引导孔或引导槽对准从线缆卷534上引出的线缆,以便线缆从引导孔或引导槽内穿过并被水平向前传送。
进一步的,为了矫正从线缆卷上解除缠绕的线缆的走线方向,本发明的线缆导向组件除了上述部件之外,还可以包括安装在导向支架535上且位于线缆引导件536和线缆座531之间的矫向组件537。
优选的,该矫向组件537包括上下安置的两排矫正轮,从线缆卷534上引出的线缆7从两排矫正轮之间穿过并水平朝前输送。设计时,每排矫正轮包括多个矫正轮,每个矫正轮的轮轴垂直于导向支架,两排矫正轮上下错位安置,且位于下方的矫正轮的个数可以多于位于上方的矫正轮的数量(如图3所示)。
而为了防止从线缆卷上解除缠绕的线缆向前输送时过松或过紧而导致输送不稳定情况的发生,本发明还包括安装在线缆座531上且位于线缆导向组件与线缆卷支架之间的用于调节线缆预紧力的预紧力调节组件538。
优选的,如图3a所示,本发明的预紧力调节组件538包括:安装在线缆座531前侧且位于线缆座和导向支架之间的预紧力调节支架5381,为竖直的支架,具有沿竖直方向开设的滑槽5383;其滑轮轴安置在滑槽5383内的动滑轮5382,可沿着滑槽5383上下移动;其上端与滑轮轴连接、其下端与滑槽5383底部连接的弹性件5384,可以随着动滑轮5382的上下移动而沿竖直方向伸缩;安装在预紧力调节支架5381下部两侧的第一定滑轮5386和第二定滑轮5385;其中,从线缆卷534上解除缠绕所引出的线缆7,依次绕过第一定滑轮5386、动滑轮5382和第二定滑轮5385,从矫向组件537的两排矫正轮之间穿过,再经由线缆引导件536的引导孔或引导槽,水平朝前输送。
进一步的,为了引导弹性件5384的伸缩方向,本发明的预紧力调节组件538还可以包括竖直安装在滑槽5383内的导向柱,设计时,可使弹性件套设在导向柱外。优选的,弹性件为套设在导向柱外的弹簧,也可以为套设在导向柱外的具有一定弹性的橡胶。
或者,图3a所示的预紧力调节组件还可以采用图3b所示的结构替代,包括:安装在线缆座531前侧且位于线缆座和导向支架之间的预紧力调节支架5381,为竖直的支架,具有沿竖直方向开设的滑槽5383;其滑轮轴通过滑杆连接在一起且滑杆安置在滑槽5383内的一对上动滑轮5382a、5382b,可相对滑槽5383上下移动;其上端与滑杆连接的弹性件5384,可以随着一对动滑轮的上下移动而沿竖直方向伸缩;与弹性件5384下端连接且滑轮轴安置在滑槽5383内的下动滑轮5387;安装在预紧力调节支架5381下部两侧的第一定滑轮5386和第二定滑轮5385;其中,从线缆卷534上解除缠绕所引出的线缆7,依次绕过第一定滑轮5386、一对上动滑轮5382a、5382b和第二定滑轮5385,经由线缆引导件536的引导孔或引导槽,水平朝前输送。其中,通过设置一对上动滑轮5382a、5382b,可以增加线缆7放线时的缓存线缆的长度。
此外,如图3c所示,本发明还可在预紧力调节支架5381的背侧(即与安装上动滑轮一侧的表面相背的表面)安装一个到位检测元件,该到位检测元件可以采用现有技术的到位传感器539,用于与叉取机构配合,检验线卷装夹机构53是否被叉取并到达叉取机构的叉板的正确位置处。相应的,在叉板上设置用于与到位检测元件配合的传感器组件481。
线缆导向组件除了采用上述的结构外,还可以采用其它的可引导线缆走向的结构。
设计时,需在装夹座52的支撑板和线缆座531上设置定位结构,如,可在装夹座52上表面设置一个或多个定位凸台,在线缆座上设置与定位凸台相对应的定位孔,以便线缆座上的定位孔与装夹座上的定位凸台对准后,可将线缆座固定于装夹座上;或者,在线缆座下表面设置一个或多个定位凸台,在装夹座52上设置与定位凸台相对应的定位孔,以便线缆座上的定位凸台与装夹座上的定位孔对准后,可将线缆座固定于装夹座上;或者,也可以采用现有技术的其它结构将两者可拆卸连接在一起,以便两者既可连接在一起时,相对固定;又可将两者拆开,以便将线缆座移走。
本发明将装夹座、装夹座上装夹的线卷装夹机构、线卷装夹机构夹持的线缆的身份标识一一对应,因此,便于对线缆身份进行确认,利于对线缆进行移送与布设。
此外,本发明的线缆存储装置除了上述机构外,还包括:用于将所需规格的各线缆与线卷装夹机构上的现有线缆进行自动对比的对比模块,对比后生成是否需要对线缆进行补仓的线缆补仓清单;用于根据线缆补仓清单发出线缆补仓信号的警示模块,以便提醒补仓人员及时对线缆进行补仓处理;用于对线卷装夹机构上所有线缆进行码管理或RFID标签管理的管理模块,以便生成用于识别线缆身份的所述线缆标识码;其中,根据线缆补仓清单对线缆进行补仓处理后,管理模块为每种规格的线缆建立用于区别线缆唯一身份信息的线缆标识码,以便在线缆移送与布设过程中,线缆移送装置可以根据布设线缆的线缆标识码而叉取相对应的线缆。
本发明实施例的线缆存储装置,可以暂时存储用于装夹待布设线缆7的多个线卷装夹机构,且每个线卷装夹机构与对应的装夹座的身份标识一一对应,利于对多个线缆进行管理,也便于在对多个线缆进行布设的过程中,根据布设需求利用装夹座或线卷装夹机构的身份标识即可对线卷装夹机构上的线缆进行布设,自动完成取线、换线操作,提高布线效率,也避免人工操作时用线选线错误情况的发生,减少经济损失。其线卷装夹机构与装夹座可拆卸连接,从而便于根据布线需求对其叉取,提高布线效率,且线卷装夹机构集线缆卷装夹、将从线缆卷上解除缠绕的线缆水平朝前输送于一体,结构紧凑,节省空间。
优选的,本发明将线缆存储装置外面罩设有外壳9(如图1a、图1b所示),外壳的一侧开设有入货口10,在机架上的位于外壳内且与入货口位置相对应处设置有入货台,装夹有待补充线缆的线卷装夹机构经由入货口放置在入货台上,然后经由线缆移送装置4安置在对应的装夹座上。入货台可以相对进货口移动,以便伸出于入货口,承接补充线缆。其中,在机架下方的空间内设置用于安置控制装置的控制台,且控制台在驱动机构的驱动下可相对机架滑动,以便根据需要使控制台伸出于机架,便于操作控制台并对其进行维护。
其中,本发明实施例提供的线缆移送装置4,用于夹持暂存于线缆存储装置5上的待布设线缆7,并将其移送至线缆布设装置3,以便通过线缆布设装置3将待布设线缆7按布线路径布设在布线通道形成装置的布线基板2上。需要说明的是,也可通过线缆布设装置3移动至线缆移送装置4处,使线缆布设装置3承接并夹持住线缆移送装置4所移送的待布设线缆7,然后通过线缆布设装置3将待布设线缆7按布线路径布设在布线通道形成装置的布线基板2上。无论采取何种移送方式,各部分结构相同,因此,仅以线缆移送装置4移送待布设线缆7至线缆布设装置3处为例,对线缆移送装置4进行描述。
本发明的线缆移送装置4可以采用如图5所示的第一种结构,包括:安装在机架上且沿机架横向移动的移送支撑架;安装在移送支撑架上且相对其竖直移动的横梁;安装在横梁上且相对其纵向移动的用于叉取位于装夹座上的线卷装夹机构并固定线卷装夹机构的叉取机构;其中,线卷装夹机构上装夹有待布设的线缆。
具体的,如图5所示,本发明实施例提供的线缆移送装置4包括:移送支撑架41,安装在机架1上,在第一移送驱动机构的驱动下可沿着机架1横向往复移动,具有横跨于布线通道形成装置的布线基板2上方的沿纵向延伸的纵向支撑架411和与纵向支撑架411两端分别连接的一对立梁,一对立梁分别竖直位于布线基板的两侧且与机架1滑动连接,在一对立梁上分别设置有竖直的滑轨42;安装在移送支撑架41的一对滑轨42之间且在第二移送驱动机构的驱动下相对滑轨42竖直移动的纵梁43,位于纵向支撑架下方且与其平行安置;滑动安装在纵梁43上且在第三移送驱动机构的驱动下相对纵梁43沿纵向移动的用于叉取并固定线卷装夹机构的叉取机构;其中,线卷装夹机构上装夹有待布设的线缆。
设计时,各移送驱动机构可采用现有技术的驱动传动机构,如齿轮传动机构、带传动机构等,在此不对各移送驱动机构的结构进行描述。
其中,本文中所述的横向是指与布线基板的长度延伸方向一致的方向,所述纵向是指与布线基板的宽度延伸方向一致的方向。
线缆移送装置4执行移送待布设线缆7的任务时,根据与待布设线缆7对应的线卷装夹机构在线缆存储装置5上所处的装夹工位信息,各驱动机构分别执行相应动作,以便将叉取机构移送并对准该线卷装夹机构,并通过叉取机构叉取该线卷装夹机构,并使线卷装夹机构固定于叉取机构上,然后随着叉取机构的移动,使线卷装夹机构装夹的待布设线缆7被移送至线缆布设装置3处。
具体的,如图5-图7所示,本发明第一种结构线缆移送装置的叉取机构包括:滑动安装在纵梁43上且在第三移送驱动机构的驱动下相对纵梁43纵向移动的支撑座47,竖直安装在纵梁43上;安装在支撑座47底部且沿横向朝着线缆存储装置5方向伸出的用于叉取线卷装夹机构的货叉48;其中,货叉48具有沿横向水平伸出的叉板,且叉板上设置用于将线卷装夹机构定位在货叉48上的一个或多个定位结构。设计时,在叉板两侧设置一对竖直的挡板,一对挡板之间的距离与待叉取的线卷装夹机构的线缆座的纵向尺寸相适配,以便将线缆座固定于叉板上。
优选的,货叉48上的定位结构可以采用在货叉上表面设置的朝上凸出的上凸台,而相应的,在线卷装夹机构的线缆座上设置用于与上凸台相配合的定位孔。或者,货叉48上的定位结构可以采用贯穿货叉厚度的定位孔,相应的,线卷装夹机构的线缆座下表面设置用于与定位孔配合的朝下凸出的下凸台(图中未示出)。通过凸台与定位孔相适配,使线卷装夹机构的线缆座可以固定于货叉48上,从而使线缆座上装夹的待布设线缆7可以随着货叉的移动而移动。
其中,本发明叉取机构所叉取的线卷装夹机构53,用于装夹待布设线缆7,当未进行线缆布设时,该线卷装夹机构53安置在线缆存储装置5的装夹工位上;当进行线缆布设时,该线卷装夹机构53将被叉取机构从线缆存储装置5的装夹工位上转移到叉取机构处,以便在叉取机构的作用下,线卷装夹机构53上的线缆被移送至线缆布设装置3处,或由移动的线缆布设装置3从其线缆输出处夹持线缆,从而在线缆布设装置3的作用下,将待布设线缆布设在布线通道内。
其中,当需要移送线缆装夹机构时,安装在移送支撑架上的叉取机构在控制装置的控制下,在第一移送驱动机构、第二移送驱动机构、第三移送驱动机构的作用下沿纵向、横向、竖直方向相应移动,以便移动至所需叉取的线卷装夹机构53处,而为了使叉取机构在叉取线卷装夹机构53时,能够完全对准所需叉取的线卷装夹机构53,本发明还可以包括用于检测叉取机构的货叉是否对准所需叉取的线卷装夹机构的检测机构。该检测机构可以采用安装在叉取机构和线卷装夹机构上的激光检测机构或红外检测机构等。检测的原理可采用现有技术的原理。
其中,在采用当前叉取机构叉取线缆装夹机构前,还通过设置在叉取机构上的检测元件对货叉上是否载有线卷装夹机构进行检测,该检测元件可以采用现有技术的用于检测货位的传感器。若检测到货叉上未载有线卷装夹机构,则发送信号给控制装置,控制装置控制各驱动机构动作,以便叉取机构移动至对准所需叉取的线卷装夹机构的位置处。反之,则对货叉上载有的线卷装夹机构进行身份识别,判断其上夹持的线缆是否为所需布设的线缆,若为所需布设的线缆,则对该线缆进行移送与布设;若非所需布设的线缆,则驱动叉取机构,使叉取机构移动至对应装夹座处将线卷装夹机构卸载在装夹座上,然后再移动并对准待叉取的线卷装夹机构所在装夹座处,或者,手动取下线卷装夹机构,然后驱动叉取机构移动至对准所需叉取的线卷装夹机构的位置处,进行叉取及移送的过程。
本发明通过叉取机构叉取线缆存储装置的线卷装夹机构并将线卷装夹机构固定于其上,然后使线卷装夹机构装夹的线缆向前输送,而在线缆向前输送的过程中,需要对线缆的头端进行剥线处理,在线缆布设完成后,需对线缆的尾端进行剥线处理,最后对剥线处理后的线缆进行裁线处理,以将线缆裁断,因此,本发明还在叉取机构的沿着线缆输送方向的前侧设置用于对叉取机构朝前输送的线缆进行剥线和/或裁线处理的剥线裁线机构46。
其中,如图5-图7所示,本发明第一种结构的剥线裁线机构包括:安装在支撑座47上的裁剥线支架46,具有与货叉相背设置的沿横向延伸的横向支架和与横向支架竖直连接的纵向支架;由纵向支架支撑且位于横向支架上方的用于对线缆进行剥线和/或裁线处理的剥裁线组件45;其中,剥裁线组件45的用于剥裁线的中心对准线缆导向组件引出的线缆的中心。
具体的,裁线剥线支架46与支撑座47固定连接为一体,从而使剥线裁线机构剥裁线组件45可以与货叉同时沿纵梁纵向移动。如图8所示,剥裁线组件具有用于对线缆进行剥线和裁线处理的剥线剪和驱动剥裁线剪的刀片驱动机构451,剥线剪包括上下相对设置的第一刀片452和第二刀片453,第一刀片452和第二刀片453的相对表面分别具有V形刀刃,且第一刀片452和第二刀片453的一对V形刀刃未对准时的沿横向的对称中心轴对准经由线缆导向组件所引出的线缆的中心,第一刀片452和第二刀片453分别与刀片驱动机构451连接,在刀片驱动机构451的作用下第一刀片452和第二刀片453可沿着竖直方向朝着彼此靠近或彼此远离的方向移动。从线缆导向组件引出的线缆朝前输送时,线缆会从上第二刀片的一对V形刀刃正中穿过,在需对线缆进行剥线或裁线处理时,第一刀片452和第二刀片453分别在刀片驱动机构的作用下朝着彼此接近的方向移动,使第一刀片的V形刀刃与第二刀片453的V形刀刃共同对线缆进行剥线操作,以便将线缆的外保护皮剥除而露出位于外保护皮内部的用于传递能量的传输段;而当需对线缆进行裁线处理时,可以使第一刀片452和第二刀片453之间的间距小于进行剥线处理时的间距,从而在沿布线路径将线缆布设完成后,可以根据需求对线缆进行裁线处理,以便将该根线缆剪断。设计时,合理设计第一刀片452和第二刀片453的行程,以便通过控制第一刀片452和第二刀片453之间的间距,对线缆进行剥线或裁线处理。
其中,刀片驱动机构可以采用电机通过传动机构驱动一对齿条相对运动的方式实现,且第一刀片452和第二刀片453分别与一对齿条连接;或者,也可以采用现有技术的其它传动机构实现,在此不对其进行描述。
本发明的剥线裁线机构,在控制装置的控制下在适当时间自动完成对线缆的剥线或裁线操作,高效快捷,确保待布设的所有线缆功能指标一致,接线质量统一,避免后期使用时出现接线麻烦等问题。
优选的,为了确保经过剥线裁线机构处理的线缆或虽然经过剥线裁线机构、但未进行剥线裁线处理的线缆朝前输送时,依然沿着水平方向被朝前输送,本发明还在裁剥线支架46的横向支架上设置一对导向轮49(如图7所示),该对导向轮49包括上下并排安置的一对导向轮,且一对导向轮中心的连线垂直于横向支架的横向长度延伸方向(即,导向轮的中心轴沿着纵向安置),一对导向轮之间具有供线缆穿过的间隙,且一对导向轮中心连线的中点对准剥裁线组件45的一对V形刀刃的正中心。
更进一步的,本发明的线缆移送装置还在移送支撑架上安装用于对待布设的线缆进行打码的打码机构44,如图5-图7所示,打码机构44包括安置在移送支撑架的纵向支撑架上的主机箱441、安装在支撑座47上且与主机箱441电连接的激光器442和与激光器442电连接的扫描头443,其中,扫描头443位于剥线裁线机构的剥线裁线组件与叉取机构之间,且位于从叉取机构输出的线缆的正上方,在控制装置发出需要对线缆打标的指令时,打码机构44执行相应动作,以便对线缆进行打标处理,然后将打标处理后的线缆朝前输送。其中,打码机构44可以自适应的对位于扫描头正下方的不同规格的线缆进行打码处理,因此,可实现个性化生产,且在打标时无需人工参与。
本发明的线缆移送装置,其叉取机构可将所需布设的线缆自动的从暂存位置中依次挑选、夹持并向前输送,减少人工劳动,且不会产生线缆选择错误的情况,而剥线裁线机构直接对线缆夹持机构输送的线缆前端进行剥线、裁线处理,因此,在处理过程中不需人工引线、穿线、换线,可自适应的对不同规格的线缆进行剥线、裁线处理,而打码机构可以自适应的对不同规格的线缆进行打码处理,实现个性化生产,且可以将经裁线、剥线、打码处理后的线缆沿横向向前输送,使得下一工序的线缆布设装置可以将线缆沿布线路径顺利布设在布线基板上,提高布线质量与速度。
或者,本发明的线缆移送装置4还可以采用如图9-图16所示的第二种结构,其是对第一种结构的线缆移送装置4的改进,除了包括第一种结构线缆移送装置4的移送支撑架、纵梁、叉取机构、线缆装夹机构、剥线裁线机构、打码机构之外,还包括如下机构:与货叉和剥线裁线支架分别连接的用于夹持线缆导向组件引出的线缆并引导其方向的引线机构;以及安装在移送支撑架上的用于对剥线处理的线缆进行打端子处理的打端子机构。
第二种结构线缆移送装置4的叉取机构和剥线裁线机构采用如下方式连接在一起:叉取机构货叉48的叉板和剥线裁线机构的剥线裁线支架46相背安置在竖直的支撑座47底部的两侧(制造时,叉板和剥线裁线支架46也可以为一块平板),叉板朝着线缆存储装置所在一侧横向伸出,剥线裁线支架46朝着远离线缆存储装置的方向横向伸出。该种结构中的叉板和剥线裁线支架46除了提供如第一种结构线缆移送装置4中的线卷装夹机构53和剥线裁线机构的支撑底座的功能之外,还作为引线机构、部分打端子机构的支撑底座,下面,对第二种结构线缆移送装置4中与第一种结构不同的结构进行详细描述。
其中,第二种结构在叉板与剥线裁线支架46上设置有引线机构和部分打端子机构。引线机构包括:线缆夹取组件,具有用于抓取从线缆导向组件引出的线缆的走线爪464;走线爪驱动组件463,与走线爪464连接,用于驱动走线爪464沿三维方向移动;出口导向组件461,用于对准走线爪464夹持的线缆并引导其输出方向。打端子机构包括:滑动安装在移动支撑架的纵梁441上的用于存放并输送端子的端子料盘组件401,可以在纵梁441上设置可以输送不同规格端子的多个端子料盘组件;固定安装在剥线裁线支架46上的打端子组件402,同样,也可以在剥线裁线支架46上对应设置多个打端子组件402。其中,打端子机构可以采用现有技术的打端子机构。
为了实现引线机构的功能,在叉板上除了设置用于固定线卷装夹机构53的工位之外,还在叉板上位于线卷装夹机构53工位的外侧和剥线裁线支架46上设置引线机构的走线爪驱动组件463。
具体的,如图10-图15所示,走线爪驱动组件463包括:固定安装在叉板上且沿纵向延伸的至少一条纵向固定导轨4632;与纵向固定导轨4632滑动连接且沿横向延伸的横向导轨座4631,侧面与其上安装有沿横向延伸的齿条的齿条安装块4630固定连接;用于驱动齿条安装块4630沿纵向移动的导轨纵向驱动部件4630a,具有与齿条安装块4630上的齿条啮合连接的齿轮;与横向导轨座4631滑动连接且沿横向延伸的横向滑轨4634;驱动横向滑轨4634沿横向导轨座4631滑动的横向驱动部件4634a;与横向滑轨4634固定连接且沿竖直方向延伸的滑块连接板4633;与滑块连接板4633滑动连接的齿条连接板4635,具有沿竖直方向延伸的齿条;用于驱动齿条连接板4635沿竖直方向移动的竖直驱动部件4635a,具有与齿条连接板4635的齿条啮合连接齿轮;与齿条连接板4635固定连接且沿横向延伸的横向连接板4636;安装在横向连接板4636的远离叉板的末端的回转电机安装架,其上转动安装有回转电机4637,且回转电机4637的输出轴沿竖直方向朝下延伸;与回转电机4637的输出轴固定连接的走线爪安装座4638,其上安装有走线爪464。
通过导轨纵向驱动部件4630a、横向驱动部件4634a和竖直驱动部件4635a,可以带动安装在走线爪安装座4638上的走线爪464相对叉板沿纵向、横向、竖直方向移动,以便对准并夹持从线缆导向组件引出的线缆;通过回转电机4637的旋转,可带动走线爪464旋转。优选的,带动走线爪464顺时针旋转90度,以便将走线爪464夹持的线缆转向位于外侧的打端子组件402处,从而利用打端子组件402对线缆进行打端子处理,在打端子处理后再逆时针旋转回位。另外,在回转电机安装架上还安装有辅助打端子组件402对线缆打端子处理的拨叉4639。
其中,线缆夹取组件的走线爪464为一对,分别沿纵向滑动安装在走线爪安装座4638的两侧,此外,线缆夹取组件还包括与一对走线爪464连接的用于驱动一对走线爪464相对走线爪安装座4638沿纵向滑动以便张开或闭合、夹持线缆的走线爪驱动部件。其中,走线爪驱动部件可采用电机和与电机的输出轴连接的双螺旋螺杆,一对走线爪464分别与双螺旋螺杆的两个反向螺旋段螺纹连接。此外,上述各驱动部件均可采用电机。
进一步的,引线机构还包括出口导向组件461,用于对准走线爪464夹持的线缆并引导其输出方向。如图17所示,出口导向组件461包括;固定安装在剥线裁线支架46前端的出口托板4610;沿纵向分别安装在出口托板4610两侧的一对支撑轴承座4612;其两端与一对支撑轴承座4612分别转动连接的带有反向螺旋的螺杆4613;与螺杆4613的两个反向螺旋段分别螺纹连接的一对螺母4614;与一对螺母4614分别固定连接的一对夹口支架;分别固定安装在一对夹口支架上且沿纵向相对伸出的第一夹口4615和第二夹口4616;固定安装在出口托板4610上的一对导向轴支架;由一对导向轴支架支撑且沿纵向延伸的导向轴4617,用于辅助引导第一夹口4615和第二夹口4616的移动方向;安装在导向轴4617两侧的一对直线轴承,一对直线轴承分别与一对夹口支架固定连接;与螺杆4613连接的用于驱动螺杆4613旋转的螺杆驱动电机4618。此外,还包括罩设在出口导向组件的上述元件外的护罩(如图14所示)。
螺杆驱动电机4618工作时,带动螺杆4613旋转,使与螺杆4613的两个反向螺旋段分别连接的一对螺母4614沿着螺杆4613相对或相背移动,从而带动与一对螺母4614分别连接的第一夹口4615和第二夹口4616相对或相背移动,从而使第一夹口4615和第二夹口4616可以夹持住从走线爪464输出的线缆,或松开线缆。
优选的,第一夹口4615和第二夹口4616的结构如图18所示。第一夹口4615和第二夹口4616分别具有沿纵向相向伸出的夹口臂,第一夹口4615和第二夹口4616的夹口臂的相对表面分别设置有呈圆弧形的凹槽。其中,第二夹口4616包括沿横向安装在对应夹口支架两侧的夹口臂4616a和夹口臂4616b,夹口臂4616a和夹口臂4616b之间具有凹槽,第一夹口4615的夹口臂设置于对应夹口支架的中间且朝外凸出,以便当第一夹口4615和第二夹口4616闭合时,第一夹口4615的夹口臂可伸入第二夹口4616的夹口臂4616a和夹口臂4616b之间的凹槽位置,从而通过错位交叉而加大对线缆的夹持与导向作用。特别的是,可通过调整第一夹口4615和第二夹口4616闭合的程度,以使对应的夹口臂闭合后形成的夹持口适应不同直径的线缆。
此外,引线机构还包括走线辅助组件,如图14、图19所示,其包括:固定安装在剥线裁线支架46上且沿竖直方向延伸的固定立板4650,其上设置沿竖直方向平行的多个贯穿厚度的活动孔;固定安装在固定立板4650的横向两侧的第一驱动电机4653和第二驱动电机4663,第一驱动电机4653和第二驱动电机4663的电机轴分别穿过固定立板4650的活动孔并沿纵向朝打端子组件一侧伸出,且电机轴的末端分别固定有齿轮;具有与一对电机轴的齿轮分别啮合连接的齿条的第一活动板4651和第二活动板4661,上面的齿条沿竖直方向延伸,以便带动对应的活动板可以沿竖直方向上下活动;分别对应安装在第一活动板4651和第二活动板4661上的第一驱动电机4652和第二驱动电机4662,电机的输出轴分别沿纵向伸出于第一活动板4651和第二活动板4661;安装在第一驱动电机4652和第二驱动电机4662的电机轴的末端的第一上走线轮465a和第二上走线轮466a;沿横向分别通过支架安装在剥线裁线支架46两侧的第一下走线轮465b和第二下走线轮466b,分别对应安装在第一下走线轮465b和第二下走线轮466b的下方。通过第一上、下走线轮和第二上、下走线轮,可以辅助线缆夹取组件完成走线功能。
其中,第二种结构的剥裁线组件45固定安装在剥线裁线支架46上,且位于第一下走线轮和第二走线下轮之间,其结构如图14、图16所示,由图可知,该剥裁线组件45具有用于对线缆进行剥线和裁线处理的剥线剪和驱动剥裁线剪的刀片驱动机构451,剥线剪包括沿纵向相对设置在剥线裁线支架46两侧的第一刀片452和第二刀片453,第一刀片452和第二刀片453的相对表面分别具有V形刀刃,且第一刀片452和第二刀片453的一对V形刀刃未对准时的沿横向的对称中心轴对准经由线缆导向组件所引出的线缆的中心,第一刀片452和第二刀片453分别与刀片驱动机构451连接,在刀片驱动机构451的作用下第一刀片452和第二刀片453可沿着纵向朝着彼此靠近或彼此远离的方向移动。从线缆导向组件引出的线缆朝前输送时,线缆会从刀片的一对V形刀刃正中穿过,在需对线缆进行剥线或裁线处理时,第一刀片452和第二刀片453分别在刀片驱动机构的作用下朝着彼此接近的方向移动,使第一刀片的V形刀刃与第二刀片453的V形刀刃共同对线缆进行剥线操作。其中,打码机构44也包括主机箱441、激光器442和扫描头443,主机箱441固定安装在移送支撑架的纵向支撑架上,激光器442和扫描头443安装在与支撑座47上部固定连接的支撑板上,支撑板位于引线机构的上方。
下面,对第二种结构线缆移送装置各机构的工作过程进行描述。
1)、当需要移送线缆装夹机构时,通过第一移送驱动机构、第二移送驱动机构、第三移送驱动机构的协同工作,将安装在移送支撑架上的叉取机构移动至所需叉取的线卷装夹机构处,并将线卷装夹机构叉取固定于叉取机构的叉板上,且使线卷装夹机构上的待布设线缆朝前输送一段距离,其中,线缆为沿着布线基板的横向朝前输送。
2)、在走线爪驱动组件的带动下,使走线爪从待命位置(走线爪的待命位置位于剥裁线组件和第二下走线轮之间的某空间位置处)先沿竖直方向朝上移动,然后沿横向朝着靠近线卷装夹机构的方向移动到第一上走线轮前方,再往竖直方向朝下移动,到位后可朝靠近线卷装夹机构的方向轻微移动,从而到达线卷装夹机构装夹的线缆的线头漏出位置,通过走线爪进行夹取动作夹取线头。走线爪夹取线缆的线头后,在走线爪驱动组件的带动下,先沿竖直方向朝上移动,然后沿横向朝着待命位置处移动,到达待命位置的正上方后,沿竖直方向朝下运动,此时走线爪位于剥裁线组件剥线剪后方的第二下走线轮正前方的待命位置,走线爪夹持的线缆穿过第一下走线轮、第二下走线轮的上方。
3)、当走线爪夹取线缆线头至第二下走线轮前方待命位置后,根据是否需要对线缆的线头进行打端子处理,各机构执行不同动作:
线头打端子时的动作:若需对线缆的线头进行打端子处理,则走线辅助组件的各电机协同工作,使第一上走线轮下压并与第一下走线轮协同夹紧线缆,同时剥裁线组件动作,通过剥线剪的第一刀片和第二刀片剪裁线头,保证剥线后尺寸合格。裁线完成后,使剥线剪张开,第一上走线轮转动以便朝前输送一段线缆,然后剥线剪半合拢,第一上走线轮回转(即与朝前送线的方向反向旋转),完成对线缆线头的剥线处理。剥线处理后,第一上走线轮继续转动朝前送线,走线爪夹紧线缆,沿竖直方向朝上移动以便抬高到位于上、下走线轮之间高度的一定位置,然后走线爪沿横向朝着第二下走线轮方向移动,直至移动到第二下走线轮后方的打端子位置处,通过回转电机使走线爪沿顺时针方向旋转90度,并通过走线爪驱动组件其它电机的协同作用,带动走线爪沿三维方向移动,以便将走线爪夹取的线缆的线头放置在打端子组件的打端子工位处,通过打端子组件的挤压完成对线头的打端子处理,完成后使走线爪回位。最后,位于线缆移送装置前方的线缆布设装置与走线爪接驳,线缆布设装置的布线爪抓取并夹持位于走线爪和第二下走线轮中间部分的线缆,通过使布线爪移动,使其夹持的线缆穿过出口导向组件的张开的第一夹口和第二夹口,并在第一夹口和第二夹口闭合后所围成的导向孔的引导作用下,进行线缆的布设。而在布设时,线缆移送装置移动,将卡位顶针下压在对应线头的线卡子的定位孔内,以便将线卡子固定于对应的定位销处,再通过布线爪的移动,将夹持的线缆线头卡在线卡子的夹持头内,完成线缆线头的固定。需要说明的是,在布线的过程中,需要线缆移送装置与线缆布设装置的协同工作,即需要走线爪和布线爪配合,并且在布线过程中,根据需要对线缆进行激光打标打码处理。
线头不打端子时的动作:而当走线爪夹取线缆线头至第二下走线轮前方待命位置后,若不需对线缆的线头进行打端子处理,则走线辅助组件的各电机协同工作,使第一上走线轮下压并与第一下走线轮协同夹紧线缆,同时剥裁线组件动作,使剥线剪半闭合,然后走线爪松开,第一上走线轮回转进行剥线,剥线完成后第一上走线轮旋转将线缆的线头送入走线爪,走线爪夹取线头后先沿竖直方向向上抬起,然后沿横向朝前移动并到达第一下走线轮后方,第一上走线轮下压,然后线缆移送装置前方的线缆布设装置与走线爪接驳,完成线缆布设。
4)、线缆布线完成后,当线缆装夹机构与剥裁线组件的剥裁剪之间的线缆长度足够时,使剥裁线组件动作,剥裁剪闭合完成裁剪处理,然后线缆卷回卷将线缆剪断后形成的新线头回缩至线缆装夹机构的初始位置,然后第二上走轮回转,将已布设线缆的线尾按需求量回送。而线缆的线尾按需求量回送后,根据是否需要对线尾进行打端子处理,各机构执行不同动作:
线尾不需打端子:若不需对线尾进行打端子处理,则使剥裁剪半闭合,第二上走线轮朝前输送线缆,以便通过剥线剪对线缆的线尾进行剥线处理,完成后,走线爪抓住线尾,第二上走线轮沿竖直方向朝上抬起,走线爪也沿竖直方向朝上移动,然后沿横向朝前移动到第二下走线轮的后方。最后,线缆布设装置与走线爪接驳,线缆布设装置的布线爪抓取并夹持走线爪后方漏出的线尾部分,完成走线。
线尾需打端子:若需对线尾进行打端子处理,则使剥裁剪完全闭合对线尾进行剥线处理,保证剥线尺寸合格后,剥裁剪张开,第二上走线回转,以便将线尾按需求量送至剥裁剪前方,剥裁剪半闭合,第二上走线轮正转,以便完成剥线处理。然后,走线爪夹紧线缆,沿竖直方向朝上移动抬起,再沿横向朝前移动至第二下走线轮后方位置,使走线爪逆时针旋转90度,并通过走线爪驱动组件其它电机的协同作用,带动走线爪沿三维方向移动,以便将走线爪夹取的线缆的线尾放置在打端子组件的打端子工位处,通过打端子组件的挤压完成对线尾的打端子处理,完成后使走线爪回位。线缆布设装置与走线爪接驳,其布线爪抓取并夹持位于走线爪与出口导向组件之间的部分线缆,完成走线。
同样,通过线缆移送装置移动,将卡位顶针下压在线尾对应线卡子的定位孔内,以便将线卡子固定于对应的定位销处,再通过布线爪的移动,将夹持的线缆线尾卡在线卡子的夹持头内,完成线缆线尾的固定。
当然,打端子机构也可以应用于第一种结构的线缆移送装置中。
其中,在通过线缆移送装置移送待布设线缆7之前,还需先形成线缆布设的通道(即布线通道8,如图27所示),本发明通过布线通道形成装置形成布线通道8,该布线通道形成装置包括:安装在机架1上的布线基板2;设置在布线基板2上的可沿竖直方向伸缩的多排布线销6;安装在机架1上的用于使布线销6伸缩运动以便形成布线通道8的通道形成机构。其中,通过下移布线销6和与其相邻布线销之间留出的空间,可以形成用于供线缆穿过的通道,即,形成用于布设线缆的通道。
本发明的通道形成机构可以采用如下结构,包括:安装在机架1上且可相对机架1横向移动的布线架31;安装在布线架31上且可相对布线架31纵向移动的滑移座38;安装在滑移座38上的可沿竖直方向伸缩的布线组件,用于单独下按布线销6。
其中,本发明的布线架31与用于驱动其相对布线基板2横向移动的布线架驱动机构连接,滑移座38与用于驱动其相对布线架31纵向移动的滑移座驱动机构连接。
设计时,布线架31采用门形框架,包括一对立梁和其两端与一对立架固定连接的水平梁,在机架1上设置位于布线基板两侧的一对滑轨11,布线架31的两个立梁下端分别与滑轨滑动连接,而布线架驱动机构可以设置在布线架上,也可以设置在机架上,可以采用电机驱动齿轮传动机构的方式,也可以采用电机驱动皮带传动机构的方式,还可以采用其它现有技术的传动方式。
为了使滑移座38可以沿着布线架纵向移动,在布线架的水平梁上设置导轨35,在滑移座38上设置与导轨相适配的滑块,或者,在布线架的水平梁上设置滑块,在连接座上设置滑槽,以使滑移座38可以相对布线架滑动。
本发明的布线组件可以采用如图20所示气动驱动的布线组件36,其包括:安装在滑移座38上的固定座361;安装在固定座361上的夹持座,夹持座上安装布线爪363;安装在固定座361上且与布线爪363连接的布线爪驱动机构362,具有用于驱动布线爪363相对固定座沿竖直方向伸缩的伸缩驱动机构,以便布线爪可以下按布线销、形成布线通道8。
其中,本发明的布线爪363除了可以下按布线销外,还可以夹持线缆7,因此,布线爪具有一对可相对张开或闭合以便夹持线缆的夹持爪,相应的,布线爪驱动机构362还包括安装在固定座361上且与布线爪363连接的用于驱动布线爪363的一对夹持爪张开或闭合的张合驱动机构。
其中,伸缩驱动机构和张合驱动机构均可采用图20所示的气动的驱动机构,气动伸缩驱动机构驱动夹持座在固定座上沿竖直方向上下移动,气动张合驱动机构驱动一对夹持爪张开或闭合,通过气动机构实现上述功能的过程与现有技术驱动夹持爪上下移动、张开或闭合运动的过程相同,在此不对具体过程与结构进行描述。
或者,本发明的布线组件也可以采用如图21所示的电动布线组件37,包括:安装在滑移座38上的固定座371;安装在固定座371上的夹持座372,夹持座上安装布线爪373,布线爪373具有一对可相对张开或闭合以夹持线缆的夹持爪;安装在固定座371上且与布线爪373连接的用于驱动布线爪373夹持待布设线缆7的布线爪驱动机构,该布线爪驱动机构为电动驱动机构,通过电动驱动机构驱动一对夹持爪上下移动、张开或闭合运动的过程与现有技术的电爪的过程相同,在此不对具体过程与结构进行描述。
此外,布线组件的布线爪驱动机构也可以采用液压驱动机构,其过程与气动过程类似,在此不再细述。
或者,本发明的通道形成机构还可以采用如图22所示的结构,包括:安装在机架1上且可相对其横向移动的布线架31::并列安装在布线架31的水平梁上的用于单独或成排下按布线销的一排气缸32;与一排气缸32连接的用于控制每个气缸32动作的阀岛控制组件33;其中,气缸32的活塞杆沿竖直方向延伸,伸出时用于下按布线销6。采用本结构的通道形成机构形成布线通道8时,根据布线路径,控制装置发出相应指令,通过阀岛控制组件33控制一个或多个气缸执行下行动作,达到下按一个或一排布线销的目的,尤其是成排下按布线销时,极大提高布线通道8的布设效率。
其中,本发明的控制一个或多个气缸执行下行动作的阀岛控制组件33可以采用现有技术的结构,在此不对其结构及工作过程进行描述。
或者,本发明通道形成机构还可以采用将图20、图21的结构与图22所示结构相结合的结构,即,包括:安装在机架1上且可相对其横向移动的布线架31;安装在布线架31水平梁一侧且可相对其纵向移动的滑移座38;安装在滑移座38上且可沿竖直方向伸缩的布线组件,用于单独下按布线销;并列安装在布线架水平梁另一侧的用于单独或成排下按布线销的一排气缸32;与一排气缸32连接的用于控制每个气缸动作的阀岛控制组件33;其中,气缸的活塞杆沿竖直方向延伸,伸出时用于下按布线销。
或者,本发明的通道形成机构还可以采用如下结构(图中未示出),包括:安装在机架上且位于布线销下方的布线销驱动机构;其中,布线销驱动机构为气动驱动机构或液压驱动机构;其中,布线销为气动驱动机构或液压驱动机构的活塞杆或为安装在活塞杆末端的圆柱销。
优选的,本发明在布线基板2上设置用于与多排布线销6匹配的多排安置孔,布线销6可沿安置孔上下伸缩。设计时,布线基板2包括上层基板和下层基板,上层基板开设安置孔,布线销6的底部与下层基板固定连接,布线销的伸缩行程与上、下两层基板之间的间距相适配。
其中,本发明的布线销包括:其底端与布线基板的下层基板固定连接的销座;安装在销座上且具有内部空腔的销卡环;套装在销卡环外且可相对销卡环沿轴向伸缩移动的销芯;套装在销芯外且其底端与销座固定连接的销筒;套装在销筒外且可沿其轴向伸缩的销盖。
优选的,布线销还包括用于使销卡环旋转的旋转导程结构,该旋转导程结构包括:设置在销芯下部的凸环,其底端设置沿销芯外周均匀分布且具有倾斜面的顶尖;设置在销卡环下部的定位外环,其顶端设置沿定位外环外周均匀分布的带有倾斜面的外环斜面;安置在销卡环内部空腔内的用于在外力作用下产生使销卡环旋转的作用力的弹簧;其中,在弹簧的作用力下,销卡环相对销芯旋转,并通过顶尖、外环斜面和销筒限定销卡环旋转的角度。
优选的,如图23-图26所示,本发明的布线销6包括:其底端与布线基板2的下层基板固定连接的销座61,其中心设置沿销座的轴向朝内凸出的凸轴;套装在销座61的凸轴外且中空的销卡环62,其具有光轴和位于光轴下部的沿其径向朝外突出的定位外环,定位外环的顶端设置沿定位外环外周均匀分布的倾斜的外环斜面,销卡环的内部空腔安置有弹簧,优选的,定位外环外壁均设沿轴向延伸的多个定位槽,定位槽的外径大于光轴的外径,且相邻定位槽之间形成定位棱,每个定位槽与定位棱的顶端均具有由两个倾斜面相交形成的外环斜面621;套装在销卡环62外且可相对销卡环62沿轴向伸缩移动的销芯63,其具有光轴及位于光轴下部的沿其径向朝外突出的凸环,凸环的底端设置沿销芯外周均匀分布的具有倾斜面的顶尖631,优选的,凸环外壁均设沿轴向延伸的多个凹槽部,凹槽部的外径大于光轴的外径,相邻凹槽部之间形成凸棱部,销芯63的位于相邻凸棱部之间的底端具有与外环斜面形状相适配的倾斜面的顶尖;套置在销芯63外且其底端与销座61固定连接的销筒64,顶端开口,其内壁沿周向间隔设置有宽轨道641和窄轨道642,相邻的宽轨道641和窄轨道642分别由分隔棱643分隔开;套装在销筒64外且在外力作用下可沿其轴向伸缩的销盖65,销盖65内顶壁与销芯63顶端固定连接在一起。
其中,销盖65的顶壁设置通孔66,该通孔66用于与线卡子34的卡接头相卡接,以便将线卡子固定于布线销的顶端,从而利用线卡子夹持待布设线缆7的头端或尾端或线缆上所需固定的位置处,以将线缆顺利布设在布线通道8内。
本发明的布线销6除了可用于固定线卡子之外,还可沿着布线基板2的通孔上下伸缩移动从而形成布线通道8。
当利用布线销形成布线通道8时,可通过外力按压布线销6的销盖65,使销盖65沿其轴向向下移动,并带动其顶端与销盖65顶壁接触的销芯63沿轴向向下移动,使销卡环62沿销筒64的宽轨道下移;当销卡环62下移出销筒64的宽轨道、而销芯63并未移出时,此时销芯63底部的顶尖顶住销卡环62外环的外环斜面,同时,底座61上安装的弹簧由于受外力压缩产生相应的作用力,使销卡环62绕着其自身轴线进行旋转,旋转后的销卡环62的外环斜面落入销筒64的窄轨道中,通过销筒64内壁的窄轨道和销卡环62上的定位槽将销芯63锁定在该位置,即,将销盖65锁定在该位置,使布线销的顶部与布线基板2的上层基板平齐,从而使销盖65相对布线基板2的上层基板下移时所留出的竖直空间形成用于布设线缆的布线通道8。
当需要布线销6恢复顶起状态时,再次通过外力按压布线销6的销盖65,使销盖65沿其轴向向下移动,并带动销芯63和销卡环沿轴向向下移动;当销卡环62下移出销筒64的窄轨道,而销芯63并未移出,此时销芯63底部的顶尖顶住销卡环62的外环斜面,同时由于底座61上安装的弹簧由于压缩状态产生的力,从而导致销卡环62进行旋转,旋转后的销卡环62的外环斜面落入销筒64的宽轨道中,由于底座61上安装的弹簧的回复力,使销卡环、销芯、销盖等分别被向上顶起(即沿着销盖的轴向向上移动),直至回复至布线销的原始顶起状态。
进一步的,本发明布线通道形成装置的各驱动机构与用于向各驱动机构发送动作指令的控制装置连接,通过控制装置,使各驱动机构分别执应相应动作,将布线爪和/或气缸按预设的布线路径移动至所需下按的布线销处,通过布线爪和/或气缸使布线销下移,以便下移的布线销和与其相邻的布线销之间留出一定空间,通过该空间形成用于布设线缆的通道。
本发明实施例的布线通道形成装置,通过通道形成机构驱动布线销相对布线基板伸缩,使布线销下移后留出的空间可以形成用于布设线缆的通道,在线缆布设路径的形成过程中不需人工参与,完全自动化处理,解决人工布设通道耗时耗力的问题,极大降低作业工人的劳动强度,提高通道布设效率,且布设通道规整,使后续沿通道布设出来的线缆束整齐、一致,质量好。
在布线通道8形成后,线缆移送装置夹持线缆,并将线缆移送至线缆布设装置处,以便通过线缆布设装置将线缆布设在布线通道8内。
本发明的线缆布设装置包括:上述具有布线组件的通道形成机构和用于将待布设在布线通道8内的线缆端头固定在布线通道8的对应位置处的线卡子。其中,本发明的布线组件除了用于按压布线销以形成布线通道8外,还可用于夹持待布设线缆7并将线缆布设在布线通道8内,在此不对布线组件的结构重述。
当采用布线组件将待布设线缆7布设在布线通道8内时,还需通过线卡子34将待布设线缆7的头端固定在布线通道8对应位置处,其中,如图28a、图28b所示,本发明线卡子34包括:线夹座342,其底部设置用于与形成布线通道8的布线销连接的卡接头343;安装在线夹座342顶部的支柱344;由上至下依次设置在支柱344上的多个夹持头341。优选的,在支柱344两侧分别设置沿支柱长度方向延伸的两列夹持头341,以便对位于支柱两侧的线缆均可进行夹持,而沿支柱长度方向设置的每列夹持头341包括多个夹持头,从而可根据布线通道8内布设的线缆的具体情况对线缆进行夹持,这是因为,布线通道8内通常会布设多个线缆,而多个线缆通常沿竖直方向叠加在一起,因此,在布设一个线缆时,可根据该线缆相对基板的高度而选择合适高度的夹持头。优选的,夹持头341可采用类似于现有技术中的夹子的结构,不同的是,本发明需将夹子的尾端固定于支柱侧壁,在此,不对夹持头的结构进行描述。
在实际使用时,需将本发明线卡子的卡接头343卡装在位于布线通道8两侧的布线销的对应通孔66内,以便将线卡子固定于布线销的顶端,而线卡子一侧的夹持头朝向布线通道8,从而利用夹持头夹持待布设线缆7的头端或尾端或线缆上所需固定的位置处,以将线缆顺利布设在布线通道8内。而在不需使用线卡子时,采用布线爪将线卡子从布线销顶端移除,并安置在位于机架一端的线卡子库中(图中未示出)。
而为了在将线卡子放置在布线销上后,线卡子可以紧紧固定于布线销上,本实施例的线卡子还可以采用如图28b所示的结构,即,在线卡子的支柱344的顶部设置用于便于将线卡子向下挤压的下压孔345。相应的,如图12所示,在线缆移送装置的用于输出线缆的输出口组件的出口护板461上设置用于下压线卡子34的卡位顶针4611。当需下压线卡子34时,卡位顶针4611在外力带动下向下移动,使其底部对准并伸入线卡子的下压孔345内,以便将线卡子34底部紧紧固定于布线销顶部。
本发明的线缆布设装置,通过布线组件夹持线缆并通过布线组件的三维移动将线缆沿布线通道8布设,使得在线缆布设过程中不需人工参与,完全自动化处理,避免人工布线时因线型和线缆数量多而造成的线缆布设杂乱、后期线缆出现问题难于梳理的情况,极大降低作业工人的劳动强度,提高布线效率与布线质量。此外,通过线卡子将待布设在布线通道8内的线缆端头固定在布线通道8对应位置处,方便对线缆后续布设处理。
此外,在布设布线通道之前,还需对布线基板进行是否存在异物的异物检测处理,因此,本发明的智能线缆线束机还包括安装在机架上的用于异物检测处理的异物检测装置(图中未示出)。其中,异物检测装置可以采用图像识别系统,还可以采用光幕识别系统,或者采用其它的能够检测异物的系统。若检测到布线基板上存在异物,则发出报警信号,以便工人及时对异物进行清理。
此外,在所有规格的线缆均布设完毕之后,本发明还对形成的线缆束进行捆扎处理,捆扎处理可以采用设置在机架上的自动打捆装置实现,自动打捆装置可以参用现有技术的自动打捆装置的结构,在此不对其结构描述。其中,本发明在机架的一侧或两侧设置操作平台,以便于操作人员对设备进行操作。
本发明的各装置与控制装置连接,控制装置具有用于导入实现线缆布设任务的布线程序的接口,或者具有用于输入实现线缆布设任务的布线程序的输入装置,在控制装置的控制下,线缆存储装置先对其上存储的线缆进行管理,以确保其上存储的线缆规格符合待布设的所有线缆要求,然后控制布线通道形成装置按预设的布线路径在布线基板上形成布线通道8,再通过线缆移送装置将线缆存储装置的当前所需布设线缆移送至线缆布设装置处,线缆布设装置沿布线路径将线缆布设在布线通道8内,然后线缆移送装置和线缆布设装置重复上述操作,将所需布设的线缆依次布设在布线通道8内。
智能线缆线束机智能线缆线束机智能线缆线束机在介绍完智能线缆线束机之后,下面对采用本发明智能线缆线束机进行智能线缆组装的控制方法进行描述,该方法包括如下步骤:
上位机根据线缆组装任务单生成线缆组装布线指令;
下位机根据上位机生成的布线指令对智能线缆线束机进行设备检测;
在上述检测正常状态下,下位机根据上述布线指令控制智能线缆线束机执行线缆组装任务;
其中,智能线缆线束机执行线缆组装任务包括:形成布线通道,并在布线通道上放置线卡子;在完成上述布线通道、放置线卡子后,下位机控制线缆移送装置和线缆布设装置在布线通道上进行布线操作;在完成上述布线操作之后进行扎线处理,完成线缆组装,智能线缆组装系统复位。
其中,本发明形成布线通道可以采用上述的布线通道形成装置形成布线通道的所有方法,而在下面的描述中,仅以通过打布线销方式形成布线通道为例对控制方法进行描述。其中,为了实现智能线缆线束机的智能化,本发明的控制系统包括上位机、下位机,上位机、下位机通过无线网络、CAN总线或者其他方式通信连接。
具体的,如图37所示,上位机包括权限管理模块、基础数据模块、布线程序模块、设备管理模块等模块。权限管理模块主要是针对不同用户设置相应管理权限;基础数据模块储存有智能线缆线束机需要布线的线缆相关库存数量,规格等数据,此外还对布线任务单进行数据管理;布线程序模块基于CAD或者数据坐标针对不同布线设置相应控制程序,在通过控制系统控制智能线缆线束机根据布线任务调用相应程序;设备管理模块主要对智能线缆线束机中相关部件如布线通道、智能线缆线束机的其它装置进行检测管理。
如图32为基础数据模块中库存管理相应控制流程图,基本操作流程是根据布线任务单列出所需线缆清单,检测线缆存储装置中待布设线缆的库存,库存不能满足任务单则发出备料显示,库存能够满足任务单则列出线缆相关信息。具体流程如图32所示,首先根据布线任务单从布线程序模块选择相应布线程序,根据该布线程序,输入线束数量,接着列出所需线缆清单,检测库存是否够用,若为否,则进行备料、入库或者退库等操作,若为是,则列出线缆信息。其中库存管理包括库存的入库、退库、存出库操作,入库、退库操作可以在布线暂停状态下或者布线状态下进行,库存出库是在布线状态下进行。此外,通过设置优先级可以暂停布线,进行布线过程中的库存管理。
入库控制流程如图34所示,开始后查找出空货位,将该空货位相关信息发送给下位机,下位机根据该空货位信息(如定义坐标数据)控制智能线缆线束机的线缆移送装置移动线卷装夹机构53到上述货位位置,在完成入库操作后下位机完成信息反馈给上位机,结束入库操作。
退库控制流程如图35所示,程序开始后,上位机判断库存不够布线的货位(例如通过货位上感测装置检测是否储存线缆),将上述信息发送给下位机,下位机根据接收到的信息控制上述线缆移送装置移动至该货位(即装夹工位),取走该货位上的工装(即线卷装夹机构),完成退库并将完成信息反馈给上位机,结束退库操作。
出库控制流程如图36所示,程序开始后,上位机检查库存是否满足布线要求(如线缆规格,线缆数量等),若为否则进行上面退库或者入库操作,若满足布线要求则下位机执行布线操作,在执行布线操作过程中下位机实时监测是否发生故障,若监测到故障点,则判断该布线操作是否作废,如果是的话,则将故障点反馈给上位机,上位机扣除相应库存,下位机重新开始布线,如果没有作废、没有故障点,则完成相应布线操作,下位机将完成信息反馈给上位机,上位机扣除当前库存,结束任务。
如图38所示,布线程序模块基本流程为:根据布线要求生成任务单,控制系统对智能线缆线束机进行工作前检测,如检测线缆库存,布线销,线卡子以及状态参数等。若检测失败,则发出报警处理,进行补货等处理,若检测成功则进行设备复位,依次进行打布线销和放置线卡子操作以便形成线缆布设通道、通过线缆布设装置和线缆移送装置进行布线等操作,等布线完成后将设备工作状态进行复位。
具体布线流程如图38所示,操作者通过上位机权限管理模块发布布线任务,然后检测线缆库存情况,如果缺货则通过扫描枪进行补货,然后接着从布线程序模块中确定布线路径,根据布路径确定布线每排中布线销状态,下位机根据上位机传输的布线销状态进行按压布线销,之后进行布线销状态监测,若布线销状态与上位机确定的布线销状态(如坐标位置)不匹配则重新进行按压布线销,如果匹配反馈给上位机完成布线路径,接着确定布线过程中线缆的线头、线尾坐标,并将该信息发送给下位机,下位机根据所述坐标从线卡子存放的工作位获取相应线卡子,通过移动智能线缆线束机的线缆布设装置将线卡子放置线头或者线尾坐标处,在线缆移送装置的配合下完成放置线卡子;接着上位机确定线缆所在货位的坐标,下位机根据该坐标信息进行通过线缆移送装置获取相应线缆,上位机确定线缆的线头坐标,并将坐标发送给下位机,下位机执行将线缆的线头卡在线头坐标处的指令,并确定具体线卡子位置,然后上位机将该具体线卡子位与线束(线缆)关联并发送线码内容给打标机,也就是将线头卡定位子线头后确定线束需要打码的位置以及每排按压布线销的坐标,下位机根据上位机发送的线码内容和按压布线销的坐标执行走线和打码操作,完成该操作后,上位机确定线束的线尾坐标并发送给下位机,下位机将线卡子卡在线束的线尾坐标处,确定具体线卡子位,上位机将该具体线卡子位与线束关联结束执行任务。
如图29、图30、图31所示分别为打布线销、放置线卡子、布线具体操作流程。如上描述那样上位机从布线程序模块中确定布线路径,根据布路径确定布线每排中布线销状态后,上位机向下位机发送准备打布线销指令(信息),下位机接收到信息后请求多排布线销中每一排布线销的状态,上位机发送请求布线销的状态,下位机根据接收到状态执行按压布线销,完成按压布线销后,进行检测布线销是否有故障,如果有故障,将故障钉反馈给上位机,上位机修正按压布线销坐标(即重新定位故障布线销附近的位置坐标)并发送给下位机,下位机重复上述步骤进行按压布线销。如果没有故障,下位机结束按压布线销任务。
执行放置线卡子时,上位机向下位机发送准备放置线卡子指令,下位机进行确认并发送已经准备好执行放置线卡子的反馈信息,上位机接着发送线束中转折点坐标(即需要放置线卡子坐标值组)和线卡子编号给下位机,下位机移动智能线缆线束机的线缆布设装置将线卡子放置在指定坐标位置处,并对线卡子进行检测是否发生故障,如果有故障,则将故障线卡子发送给上位机,上位机进行修正线卡子编号重新进行放置。没有故障,则完成放置线卡子并反馈给上位机,任务结束。
执行布线任务时,上位机向下位机发送准备布线指令,下位机进行确认并发送已经准备好执行布线的反馈信息,上位机将转折点坐标、线缆数量、打码内容等信息发送给下位机,下位机根据接收到的信息获取相应线缆,执行布线、打码、打端子等操作,完成后下位机进行检测,如果检测到故障点,则发送给上位机,上位机判断布线后的线束是否作废,如果判断为该线束作废,则重新发送布线指令进行布线。当没有检测到故障点则结束布线任务,并将该信息反馈给上位机,完整布线。
综上所述,本发明通过控制系统控制智能线缆线束机,采用上位机和下位机控制方式,能够根据任务单进行智能化布线,从库存管理,任务设计、布线程序等方面全面实现智能,而且在执行过程不同时间点进行自检确保质量。
尽管上文对本发明实施例作了详细说明,但本发明实施例不限于此,本技术领域的技术人员可以根据本发明实施例的原理进行修改,因此,凡按照本发明实施例的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明实施例的保护范围。