CN111590284A - 一种精密电连接器的智能盲插装配单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种精密电连接器的智能盲插装配单元，所述盲插装配单元包括电连接器上料装置、装配机构、控制单元和工作台装置；所述电连接器上料装置、所述装配机构和所述控制单元分别设置在装配工位上；所述电连接器上料装置用于电连接器的自动上料；所述装配机构用于实现所述电连接器的抓取、定位及装配动作；所述控制单元用于控制所述电连接器上料装置、所述装配机构和所述工作台装置各自动作；所述工作台装置用于待装件的逐一定位装夹，并将所述待装件送至所述装配工位装配所述电连接器。本发明能够实现盲插电连接器的智能化、高精度、高可靠装配，保证产品精度与电性能指标。

Description

一种精密电连接器的智能盲插装配单元

技术领域

本发明涉及一种电连接器的盲插装配单元，尤其涉及一种精密电连接器的智能盲插装配单元，属于自动化装配领域。

背景技术

随着科学技术的发展，现代电气设备的互联方式已由传统的电缆连接逐步升级为盲插电连接器连接，盲插电连接器体积小、质量轻，能够极大地节省空间、降低产品重量。目前常用的电连接器互连方案由三部分组成，两个插座和一个双阴转接器，通过双阴转接器实现电气连接，这类互连技术常用的连接器有MBX型、BMP型和SMP型。

如图1和图2所示的某两类盲插电连接器，该类电连接器传输射频信号，其表面镀层质量及装配一致性是影响产品电性能的重要原因。当前盲插电连接器的装配主要依靠手工装配，装配时，刮擦、汗渍等对电连接器表面镀层损伤风险较大；不同人、不同时间内电连接器的装配质量也不一样。经调研，部分连接器厂家、使用方会根据特定的连接器型号定制装配机构，适用范围小，基本无法实现推广应用。

如专利号为CN 103702535 A的发明专利一种机箱盲插连接器的定位装置，其能保证盲插连接器的装配精度，但是无法实现自动装配、适用范围较小、柔性较差，且无法保证每次装配的一致性。

发明内容

为解决盲插电连接器的装配质量及一致性较差的问题，本发明提供一种精密电连接器的智能盲插装配单元，其能够实现盲插电连接器的智能化、高精度、高可靠装配，保证产品精度与电性能指标。

一种精密电连接器的智能盲插装配单元，其特征在于，所述盲插装配单元包括电连接器上料装置、装配机构、控制单元和工作台装置；所述电连接器上料装置、所述装配机构和所述控制单元分别设置在装配工位上；

所述电连接器上料装置用于电连接器的自动上料；所述装配机构用于实现所述电连接器的抓取、定位及装配动作；所述控制单元用于控制所述电连接器上料装置、所述装配机构和所述工作台装置各自动作；所述工作台装置用于待装件的逐一定位装夹，并将所述待装件送至所述装配工位装配所述电连接器。

进一步地，所述装配机构包括力和位移传感组件、末端夹具、末端视觉系统；所述力和位移传感组件、所述末端夹具和所述末端视觉系统均安装在所述装配机构的端部；

所述力和位移传感组件用于采集装配动态的实时参数，并将参数传送至所述控制单元；所述末端夹具用于抓取所述电连接器上料装置输送的所述电连接器；所述末端视觉系统用于对所述电连接器在所述待装件上的预装位置以及所述电连接器实时定位，并将定位信息传送至所述控制单元；所述装配机构通过所述控制单元驱动实时调整所述电连接器，实现所述电连接器在所述待装件上的自适应装配。

进一步地，所述装配机构还包括底座、六轴机械手、气缸夹爪和装配面板；所述六轴机械手安装在所述底座上，并能够围绕所述底座进行六轴向转动；所述气缸夹爪一端与六轴机械手端部相连，所述气缸夹爪的另一端与所述装配面板相固定；所述力和位移传感组件、所述末端夹具与所述末端视觉系统分别安装在所述装配面板上。

进一步地，所述末端夹具包括支座、阀芯、精密应变簧、导向杆、柔性夹爪和安装板；所述支座安装在所述装配机构底端，所述阀芯一端安装在所述支座上，另一端穿过所述安装板与所述柔性夹爪相连；所述精密应变簧的上下两端分别与所述支座和所述安装板连接，并套装在所述阀芯上；所述导向杆套装在所述柔性夹爪上，且固定在所述安装板上；所述柔性夹爪在所述阀芯作用下伸出所述导向杆后能够张开。

进一步地，所述柔性夹爪的底端由多个记忆钛合金制成的爪组成。

进一步地，所述柔性夹爪的内侧设有耐磨柔软非金属材料层。

进一步地，所述电连接器上料装置内所有与所述电连接器接触的表面均具有非金属面料层。

进一步地，所述盲插装配单元还包括视觉检测系统，所述视觉系检测系统安装在所述装配工位上，位于所述工作台装置上方，用于检测进入所述装配工位的所述待装件的准确性及初次定位的信息，并将检测参数传送至所述控制单元，同时还对装配后的工件进行实时检测。

进一步地，所述盲插装配单元还包括工件送料装置和工件上料装置，所述工件送料装置位于所述控制单元的一侧，用于将所述待装件从产品标准托盘中取出并送至指定位置；所述工件上料装置位于所述控制单元的侧上方，用于将所述待装件从所述指定位置取出，并将所述待装件逐一传送至所述工作台装置上。

进一步地，所述盲插装配单元还包括工件下料装置和工件出料装置，所述工件下料装置夹取装配完毕的工件将其送至所述工件出料装置，通过所述工件出料装置送出。

本发明的有益效果：

本发明能够实现电连接器在待装件上的高质量、自动化装配，并能提高装配质量的一致性。本发明通过待装件和电连接器的自动上料装置，以及装配机构实现自动取料、自动装配，还利用视觉检测系统确定待装件的位置及装配后的工件缺装、漏装的检测，以提高装配合格率。本发明还通过装配机构的六轴机械手、柔性夹爪等实现电连接器的多角度的柔性装配，并利用力和位移传感组件和末端视觉系统，保证装配动态参数100％采集，以实现电连接器的自适应装配，保证了产品装配质量一致性和可追溯性，装配合格率99％以上；而且本发明还通过非金属材料层避免对电连接器表面的损伤。另外，本发明还可采用系列化组件，能够适用于多种类似产品的高精度自动化装配，实现较高程度的柔性装配。

附图说明

图1为现有技术中盲插装配单元结构示意图一；

图2为现有技术中盲插装配单元结构示意图二；

图3为本发明精密电连接器的智能盲插装配单元结构示意图；

图4为本发明中装配机构的结构示意图；

图5为本发明中末端夹具的结构示意图。

其中：1-工件送料装置、2-工件上料装置、3-电连接器上料装置、4-装配机构、41-底座、42-六轴机械手、43-气缸夹爪、44-装配面板、45-力和位移传感器组件、46-末端夹具、461-支座、462-阀芯、463-精密应变簧、464-导向杆、465-柔性夹爪、47-末端视觉系统、5-工件下料装置、6-工件出料装置、7-控制单元、8-视觉检测系统、9-工作台装置。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

本发明中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。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。

本实施例记载了一种精密电连接器的智能盲插装配单元，该盲插装配单元能够实现工件安装电连接器的自动化，以保证安装质量及安装一致性。

如图3所示，盲插装配单元包括工件送料装置1、工件上料装置2、电连接器上料装置3、装配机构4、工件下料装置5、工件出料装置6、控制单元7、视觉检测系统8和工作台装置9，其中，电连接器上料装置3、装配机构4、控制单元7和视觉检测系统8安装在装配工位上，工件送料装置1通过工件上料装置2将待装件送至工作台装置9定位装夹，工作台装置9将待装件逐一送至装配工位后，装配机构4抓取电连接器上料装置3输送的电连接器，并在控制单元7的控制下安装到待装件相应位置上，视觉检测系统8用于检测工作台装置9上待装件漏装、错装等情况，及对待装件进行初次定位检测，并在装配过程中进行实时检测，装配完成后，工件下料装置5将工件送至工件出料装置6出料。

本实施例中工件送料装置1及工件出料装置6分别设置在控制单元7的左右两侧，工件上料装置2和工件下料装置5分别设置在控制单元7左右两侧上方。工件送料装置1用于将待装件从产品标准托盘中取出并送至指定位置(如工件上料装置2的入口等指定位置)。工件上料装置2为传送装置，用于将待装件从指定位置取出，并将待装件逐一传送至工作台装置9上，通过工作台装置9将待装件送至装配工位。待装件在装配工位装配电连接器后，工件下料装置5夹取装配完毕的工件将其送至工件出料装置6。工件出料装置6用于将装配完毕的工件从装配工位内送出。本实施例中，工件送料装置1和工件出料装置6均采用伺服模组驱动形式，工件上料装置2与工件下料装置5结构大致相同，均采用电机与气缸驱动导轨的形式。

控制单元7位于该盲插装配单元中间位置，装配工位的一侧，控制单元7与工件送料装置1、工件上料装置2、电连接器上料装置3、装配机构4、工件下料装置5、工件出料装置6、视觉检测系统8、工作台装置9以及控制中心(即车间内多台设备的总控系统)分别相连，并通过MODBUS标准通信协议实现实时操控盲插装配单元内各部件的动作，通过RJ-45以太网协议(RS232协议可以转换为RJ-45协议)实现盲插装配单元与控制中心的互联，从而控制单元7通过嵌入式系统实现与盲插装配单元内各部件及控制中心之间的集成。

工作台装置9上包括定位装夹组件和传送组件，用于待装件的定位装夹和传送。本实施例中，视觉系检测系统8位于工作台装置9上方，用于检测进入装配工位的待装件的准确性及初次定位信息，并将检测参数传送至控制单元7，同时还对装配后的工件进行实时检测。本实施例，可在待装件上事先设置二维码，视觉检测系统8通过扫描待装件的二维码来检测来料的准确性，通过视觉检测进行定位检测，及装配后工件缺装、漏装的检测。

电连接器上料装置3设置在装配工位一侧，用于电连接器的自动上料。本实施例的电连接器上料装置3可包括连接器排料机构、连接器出料机构、送料装置及储料仓，电连接器存储在储料仓中，连接器排料机构和连接器出料机构分别设置在送料装置的进出口端，连接器排料机构将储料仓中的电连接器逐一放在送料装置上送至连接器出料机构，装配机构4逐一抓取连接器出料机构中的电连接器，并将其装配至待装件上。电连接器上料装置3内所有与电连接器接触的表面均设有非金属面料层，以减少电连接器的磨损。

装配机构4安装在装配工位上，用于实现电连接器的抓取、定位及装配动作。如图4所示，装配机构4包括底座41、六轴机械手42、气缸夹爪43、装配面板44、力和位移传感组件45、末端夹具46、末端视觉系统47。六轴机械手42安装在底座41上，气缸夹爪43一端与六轴机械手42端部相连，通过六轴机械手42可围绕底座41进行六轴向转动，装配面板44固装在气缸夹爪43的另一端，力和位移传感组件45、末端夹具46与末端视觉系统47分别安装在装配面板44上。待装件装配电连接器时，力和位移传感组件45用于采集装配动态的实时参数，并将参数传送至控制单元7，与控制单元7中数据库存储的标准参数值进行对比，根据对比结果控制单元7驱动装配机构4实时调整，实现电连接器的自适应装配。末端夹具46用于抓取电连接器上料装置3输送的电连接器。末端视觉系统47用于对电连接器在待装件上的预装位置以及电连接器实时定位，同时通过控制单元7引导末端夹具46将电连接器从电连接器上料装置3精确取出以及装配到待装件上。

本实施例所用的末端夹具46如图5所示，包括支座461、阀芯462、精密应变簧463、导向杆464、柔性夹爪465和安装板。支座461安装在装配面板44的横梁上，阀芯462一端安装在支座461上，另一端穿过安装板与柔性夹爪465相连，支座461和安装板平行设置。精密应变簧463的上下两端分别与支座461和安装板连接，并套装在阀芯462上，当阀芯462伸缩时，精密应变簧463随之进行伸缩，力和位移传感组件45采集精密应变簧463的伸缩量，并将伸缩量传送至控制单元7，控制单元7根据伸缩量可计算出精密应变簧463的受力。导向杆464套装在柔性夹爪465上，且顶端固定在安装板上，导向杆464对柔性夹爪465起到收拢限位的作用。柔性夹爪465的底端由多个记忆钛合金制成的爪组成，当柔性夹爪465在阀芯462作用下伸出导向杆464后底端可张开，用于抓握电连接器。柔性夹爪465的内侧设有耐磨柔软非金属材料层，以防划伤电连接器。本实施例中导向杆464的底端具有凸台，凸台的设计不仅可增强导向杆464底端的限位作用，还可在装配电连接器时，抵在待装件表面，起到防止导向杆464随柔性夹爪465同步伸入待装件内的限位作用。

当末端夹具46夹取电连接器时，装配机构4驱动阀芯462向外伸出，阀芯462推动柔性夹爪465从导向杆464中伸出，在六轴机械手42带动下朝向电连接器张开，此时精密应变簧463受拉伸长。柔性夹爪465夹住电连接器后，装配机构4逐渐减小驱动力，在精密应变簧463复位力作用下，柔性夹爪465向导向杆464内收缩夹紧电连接器。

当向待装件内装配电连接器时，装配机构4通过六轴机械手42带动末端夹具46将电连接器压入待装件的预装位置，此时柔性夹爪465受压伸出导向杆464，精密应变簧463受压，支座461、精密应变簧463与力和位移传感装置45连通，力和位移传感装置45实时检测装配动态参数(如精密应变簧463的伸缩量、对电连接器的压力等)，在数据库允许的范围内，进行姿态调整，当电连接器受到预定压力时，柔性夹爪465松开电连接器，装配机构4将电连接器精确装到预装位置，六轴机械手42带动装配机构4离开工件，柔性夹爪465在精密应变簧463复位作用下收缩进导向杆464内复位。

另外，本实施例的末端夹具46可制成多种尺寸的系列产品，当安装不同的电连接器时，可根据电连接器的规格尺寸更换末端夹具46或更换导向杆463和柔性夹爪464。此外，本实施例中的其他部件的规格尺寸也可根据待装件及电连接器替换成相适应的规格产品，进一步增大了本实施例方案的适用范围。

虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种精密电连接器的智能盲插装配单元，其特征在于，所述盲插装配单元包括电连接器上料装置(3)、装配机构(4)、控制单元(7)和工作台装置(9)；所述电连接器上料装置(3)、所述装配机构(4)和所述控制单元(7)分别设置在装配工位上；

所述电连接器上料装置(3)用于电连接器的自动上料；所述装配机构(4)用于实现所述电连接器的抓取、定位及装配动作；所述控制单元(7)用于控制所述电连接器上料装置(3)、所述装配机构(4)和所述工作台装置(9)各自动作；所述工作台装置(9)用于待装件的逐一定位装夹，并将所述待装件送至所述装配工位装配所述电连接器。

2.根据权利要求1所述的精密电连接器的智能盲插装配单元，其其特征在于，所述装配机构(4)包括力和位移传感组件(45)、末端夹具(46)、末端视觉系统(47)；所述力和位移传感组件(45)、所述末端夹具(46)和所述末端视觉系统(47)均安装在所述装配机构(4)的端部；

所述力和位移传感组件(45)用于采集装配动态的实时参数，并将参数传送至所述控制单元(7)；所述末端夹具(46)用于抓取所述电连接器上料装置(3)输送的所述电连接器；所述末端视觉系统(47)用于对所述电连接器在所述待装件上的预装位置以及所述电连接器实时定位，并将定位信息传送至所述控制单元(7)；所述装配机构(4)通过所述控制单元(7)驱动实时调整所述电连接器，实现所述电连接器在所述待装件上的自适应装配。

3.根据权利要求2所述的精密电连接器的智能盲插装配单元，其特征在于，所述装配机构(4)还包括底座(41)、六轴机械手(42)、气缸夹爪(43)和装配面板(44)；所述六轴机械手(42)安装在所述底座(41)上，并能够围绕所述底座(41)进行六轴向转动；所述气缸夹爪(43)一端与六轴机械手(42)端部相连，所述气缸夹爪(43)的另一端与所述装配面板(44)相固定；所述力和位移传感组件(45)、所述末端夹具(46)与所述末端视觉系统(47)分别安装在所述装配面板(44)上。

4.根据权利要求2或3所述的精密电连接器的智能盲插装配单元，其特征在于，所述末端夹具(46)包括支座(461)、阀芯(462)、精密应变簧(463)、导向杆(464)、柔性夹爪(465)和安装板；所述支座(461)安装在所述装配机构(4)底端，所述阀芯(462)一端安装在所述支座(461)上，另一端穿过所述安装板与所述柔性夹爪(465)相连；所述精密应变簧(463)的上下两端分别与所述支座(461)和所述安装板连接，并套装在所述阀芯(462)上；所述导向杆(464)套装在所述柔性夹爪(465)上，且固定在所述安装板上；所述柔性夹爪(465)在所述阀芯(462)作用下伸出所述导向杆(464)后能够张开。

5.根据权利要求4所述的精密电连接器的智能盲插装配单元，其特征在于，所述柔性夹爪(465)的底端由多个记忆钛合金制成的爪组成。

6.根据权利要求4或5所述的精密电连接器的智能盲插装配单元，其特征在于，所述柔性夹爪(465)的内侧设有耐磨柔软非金属材料层。

7.根据权利要求1所述的精密电连接器的智能盲插装配单元，其特征在于，所述电连接器上料装置(3)内所有与所述电连接器接触的表面均具有非金属面料层。

8.根据权利要求1所述的精密电连接器的智能盲插装配单元，其特征在于，所述盲插装配单元还包括视觉检测系统(8)，所述视觉系检测系统(8)安装在所述装配工位上，位于所述工作台装置(9)上方，用于检测进入所述装配工位的所述待装件的准确性及初次定位的信息，并将检测参数传送至所述控制单元(7)，同时还对装配后的工件进行实时检测。

9.根据权利要求1所述的精密电连接器的智能盲插装配单元，其特征在于，所述盲插装配单元还包括工件送料装置(1)和工件上料装置(2)，所述工件送料装置(1)位于所述控制单元(7)的一侧，用于将所述待装件从产品标准托盘中取出并送至指定位置；所述工件上料装置(2)位于所述控制单元(7)的侧上方，用于将所述待装件从所述指定位置取出，并将所述待装件逐一传送至所述工作台装置(9)上。

10.根据权利要求1所述的精密电连接器的智能盲插装配单元，其特征在于，所述盲插装配单元还包括工件下料装置(5)和工件出料装置(6)，所述工件下料装置(5)夹取装配完毕的工件将其送至所述工件出料装置(6)，通过所述工件出料装置(6)送出。

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