汽車電線束連接器激光打標自動化設(shè)計與實現(xiàn)

任澤龍，王海波，徐 進，劉也銘，黃海兵

（1.湖北正奧比克希汽車電氣系統(tǒng)有限公司；2.東風商用車有限公司，湖北 十堰 442000）

1 技術(shù)背景

目前，汽車電線束加工是極成熟的制造產(chǎn)業(yè)，但是這個已經(jīng)有40多年歷史的成熟產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在依然受到勞動力和熟練工人制約，在當今的制造業(yè)中，“低成本”人力加工已經(jīng)不是吸引客戶的主要因素。尤其在產(chǎn)品一致性要求很高的汽車制造業(yè)，越來越多的機械介入，越來越少的人工環(huán)節(jié)，讓效率、成品率、一致性和綜合成本達到新的高度。如何提高自動化生產(chǎn)和機械制造的比例，已經(jīng)是汽車電線束加工業(yè)新的議題。

汽車連接器是汽車電線束行業(yè)中的通用零部件材料。在各種汽車電線束產(chǎn)品中，使用的連接器品種、材質(zhì)、外形等種類繁多，不勝枚舉，甚至同樣的一個連接器在同一線束中會多次使用且功能不同，為區(qū)別連接器位置或功能，傳統(tǒng)的標簽標識逐步被激光打標所取代。

激光打標工藝的優(yōu)點體現(xiàn)在：①激光打標加工過程中無需接觸連接器，不會對連接器造成損傷；②激光打標的樣式精美，標記耐久性好；③激光打標適用于不同形狀、尺寸和材質(zhì)的連接器，適用性強；④激光標刻加工效率高、成本低；⑤激光加工過程中對環(huán)境無污染。新型的線束連接器自動激光打標一體設(shè)備實物圖如圖1所示。

圖1 線束連接器自動激光打標一體設(shè)備實物圖

2 方案實現(xiàn)

方案實現(xiàn)的目的是：現(xiàn)有線束連接器激光打標因連接器種類繁多，外形存在巨大差異，需打標的連接器數(shù)量巨大，如采用傳統(tǒng)人工打標模式——單次單件固定打標的方式，人工成本較高且生產(chǎn)效率低下。故為了減少人力配置，提升生產(chǎn)效率，需實現(xiàn)線束連接器全自動激光打標一體化生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)設(shè)計原理為：本汽車線束連接器自動激光打標一體設(shè)備，設(shè)有非標振動盤、數(shù)字調(diào)頻傳輸軌道部分、轉(zhuǎn)盤定位治具部分、激光打標設(shè)備控制部分等，通過數(shù)字調(diào)頻軌道控制器將連接器通過傳輸軌道傳輸至轉(zhuǎn)盤定位治具中，配合激光打標設(shè)備完成自動打標操作。其中，保證激光打標位置正確且一致的關(guān)鍵部件是非標振動盤中的3處感應(yīng)噴氣嘴和傳輸軌道上的兩處感應(yīng)探頭。3處感應(yīng)噴氣嘴分別對振動盤中的連接器進行3次感應(yīng)檢測，通過3次檢測及檢測過程中噴氣，淘汰擺放位置不良的連接器，確保連接器擺放位置正確。兩處感應(yīng)探頭檢測連接器軌道在傳輸軌道上的位置，保證連接器激光打標的位置正確，且一致性良好。圖2為全自動激光打標一體設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 全自動激光打標一體設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

3 連接器激光打標工作過程

線束連接器自動激光打標一體設(shè)備包括非標振動盤部分、數(shù)字調(diào)頻傳輸軌道控制器、轉(zhuǎn)盤定位治具、激光打標設(shè)備、數(shù)據(jù)控制等主要部件，具體工作過程如下所述。

圖3為非標振動盤局部放大示意圖。將需打標的連接器倒入振動盤底部圓盤中，連接器在107處的水平運動氣缸和108處的上下運動氣缸的作用下，沿著110處的進料槽運動至101處的感應(yīng)噴氣嘴處，此處感應(yīng)器若感應(yīng)連接器位置錯誤，會噴氣將連接器吹回振動盤，位置正確的連接器會沿著進料槽繼續(xù)運動至102處的感應(yīng)噴氣嘴處；此處感應(yīng)器會再次感應(yīng)連接器位置，若錯誤則噴氣會將連接器吹回振動盤，若正確則繼續(xù)沿著進料槽運動至103處的感應(yīng)噴氣嘴；此處感應(yīng)器會再次對連接器進行吹氣，改變其形態(tài)并進入進料導軌。101、102、103這3處的感應(yīng)噴氣嘴能夠有效保證連接器在進料導軌上的正確狀態(tài)，從而為后續(xù)連接器打標狀態(tài)的一致性打好基礎(chǔ)。

圖3 非標振動盤局部放大示意圖

圖4為傳輸軌道局部位置放大示意圖。非標振動盤中正確擺放的連接器自動進入201處送料導軌，在送料導軌中沿著202處的感應(yīng)探頭方向運動，當200處的數(shù)字調(diào)頻控制器根據(jù)前端203處的感應(yīng)探頭的反饋，連接器與治具位置對應(yīng)時，204處的上、退料推桿將進料軌道中的連接器推入轉(zhuǎn)盤治具型腔中，若連接器位置存在異常，則需要手控進行退料操作；依次上料，當202處的感應(yīng)探頭在控制時間內(nèi)無法探測到連接器進料時，通過數(shù)字調(diào)頻控制器向104處感應(yīng)噴氣嘴發(fā)出指令，將連接器吹至202處的感應(yīng)探頭位置。

圖4 傳輸軌道局部位置放大示意圖

感應(yīng)探頭和感應(yīng)噴氣嘴相互配合，能夠?qū)崟r檢測連接器在傳輸軌道上的狀態(tài)，若存在位置誤差，可方便人工進行檢查和排錯。

圖5～圖7分別為數(shù)據(jù)傳輸與電源控制部分放大示意圖、激光設(shè)備主體位置放大示意圖、轉(zhuǎn)盤定位治具局部位置放大示意圖。連接器依次通過非標振動盤、傳輸軌道、定位治具、打標設(shè)備，完成連接器打標工藝。

圖5 數(shù)據(jù)傳輸與電源控制部分放大示意圖

圖6 激光設(shè)備主體位置放大示意圖

圖7 轉(zhuǎn)盤定位治具局部位置放大示意圖

本文所述連接器自動打標由電腦數(shù)據(jù)控制，將設(shè)定好的打標數(shù)據(jù)經(jīng)打標信息傳輸系統(tǒng)傳輸至401處的激光頭，激光頭打標的位置由402處升降調(diào)整桿調(diào)節(jié)好。當302處的感應(yīng)探頭探測到轉(zhuǎn)盤治具固定的連接器到達指定位置后，傳輸指令給激光頭進行激光打標，打標完成后，感應(yīng)探頭再次傳輸指令給旋轉(zhuǎn)電機，電機按照指令旋轉(zhuǎn)一定位置后，感應(yīng)探頭再次探測到轉(zhuǎn)盤治具固定的連接器，并循環(huán)進入下一次的激光打標操作；而已完成打標操作的連接器在經(jīng)過出料槽位置時，將打標好的連接器從轉(zhuǎn)盤治具中推出，結(jié)束連接器打標流程。

新型連接器自動激光打標設(shè)備在正常運作期間，無需人工參與，自動進行上料、防錯、打標、檢測、出料等一系列的操作，真正意義上實現(xiàn)了此工藝的自動化生產(chǎn)。

4 結(jié)語

線束設(shè)備歸屬裝備制造業(yè)的范疇，擔負為線束企業(yè)提供先進適用自動化設(shè)備的使命，要積極主動研究客戶加工工藝及工藝技術(shù)水平更加領(lǐng)先的設(shè)備。因此，線束加工設(shè)備自動化升級之路中，技術(shù)創(chuàng)新必然首當其沖，也最能帶來直接的市場與經(jīng)濟效益，故汽車線束連接器自動激光打標一體設(shè)備具有很明顯的實際價值和意義，能夠助力線束企業(yè)智能化、無人化的升級，實現(xiàn)真正意義上的工業(yè)升級。同時，通過減少人工成本提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。綜上所述，汽車線束連接器自動激光打標一體設(shè)備尊重并滿足了線束企業(yè)對產(chǎn)品品質(zhì)、技術(shù)、成本、效益的核心需求。同時，也為線束企業(yè)下一步的柔性生產(chǎn)對設(shè)備輕巧化、模塊化、易換型、易升級打好基礎(chǔ)。