用于自动安装连接器壳体的设备及方法与流程

电线束的机器制造通常使用装配有作为末端执行器的夹持件的机器人或类似的定位设备来执行。通常，该夹持件直接地保持触头部或者将触头部保持在电线处，将其移动至所期望的腔体并插入其中。该安装方法公开在EP2461433A1中。术语“连接器壳体”主要指插座壳体，夹杆等。为确保安装过程可靠而有效，需要精确地获知系统相应部件的位置。

出于成本考虑，连接器壳体和常规电线的触头部都没有按照严格的公差标准制造。因此，当使用共同的安装设备时，不精确的定位反复出现，由此难以形成可靠而有效的操作。

本发明的目的是，即使当使用具有公差的定位设备、连接器壳体、保持件和/或触头部时，都能够实现精确、无误差并且快速地将连接器壳体与附接至电线的触头部安装在一起。

该目的的方案通过具有权利要求1的特征的方法来实现。

根据本发明，在将触头部插入到腔体之前执行校准程序，包含步骤：

(i)通过上述夹持件或其它夹持件直接地保持触头部或者将触头部保持在电线处，

(ii)相对于平行于插入方向延伸的旋转轴确定所保持触头部的实际旋转位置，

(iii)将所确定的实际旋转位置与由连接器壳体的特性和配置预先确定的旋转位置进行比较，以及

(iv)基于比较结果，通过保持触头部的夹持件来实施旋转位置校正。

校准程序确保了所提供的每一个触头部在插入程序之前都位于正确的旋转位置。由此，可以补偿各个位置偏离并且可以增强过程的可靠性。具体地，将触头部的径向形状结构，如压接头、平板、凹槽等，放置到由腔体形状预先确定的位置中。安装过程的可靠性可通过自动的旋转位置校正而显著提升。

优选地，步骤(ii)中确定触头部的实际旋转位置通过指向所保持触头部的图像捕获装置来执行。具体地，图像捕获装置可以是具有相关图像处理系统的摄像机。使用图像捕获装置实现了无接触快速检测触头部的旋转位置。

优选地，图像捕获装置的透镜聚焦所保持触头部的背离电线的前端面上。这确保实现对捕获图像中触头部的径向形状结构或标记的最佳识别。

提供了校准程序的本发明实施例进一步包含步骤：

(v)如果所保持触头部的实际高度位置偏离了预定的参考高度位置(该实际高度位置表示相对于触头部的背离电线的前侧的旋转轴的轴向位置)，则通过保持触头部的夹持件来实施高度位置校正。

实际高度位置与预定参考高度位置之间的偏离可具体由于单独设置的触头部的公差相关的长度差而产生。在本发明中，已经认识到该偏离通常会造成触头部在相关腔体内的决定性错误定位。该错误定位可通过自动高度位置校正来预防。保持触头部的夹持件与触头部末端之间的距离通过突伸线的长度和触头部的长度来给定。这两个长度通常在工序上是已知的并且可因此被考虑，这样在接下来的安装过程期间，夹持件与触头部末端之间的距离始终是固定的。

根据本发明的其它实施例，步骤(i)中的保持触头部以及步骤(iv)中的实施旋转位置校正通过可旋转校准夹持件来执行，该可旋转校准夹持件可与设置成用于将触头部插入到腔体中的夹持件分离，其中在步骤(iv)中的旋转位置校正之后，触头部从校准夹持件伸出至被设置用于将触头部插入到腔体中的夹持件，同时避免进一步的扭曲。由于提供了用于校准程序的独立夹持件，用于安装的夹持件不会受到校准程序的影响并且因此可以无需任何延时而执行连续的安装操作。因此，整个系统的效率不会受到校准程序的影响。

优选地，在共同安装设备的空间分离的位一方面执行将触头部插入到腔体中且另一方面执行校准程序保证了高效的整体过程。

具体地，在一个位实施校准程序的同时在另一个位将之前校准过的触头部插入到连接器壳体的腔体中。由此可增加安装系统的生产量。

本发明的另一个实施例在实施校准程序的同时，将附接至电线的随后将被校准的触头部通过可动供给夹持件从触头部供给部中取出并且放置在供给位置。因此，整体过程可被进一步加速，因为供给夹持件可提供已经预定位的触头部用于校准程序。

根据本发明的特定实施例，在步骤(i)中通过多夹持件同时保持至少两个触头部，所述至少两个触头部在步骤(iv)中通过多夹持件进行共同的旋转位置校正。具体地，可设置双夹持件。该双夹持件能够实现特别快速的安装过程-特别是在要安装两端附接有触头部用以连接两个连接器壳体的电线的情况下。

本发明还涉及自动地将连接器壳体与附接至电线的触头部安装在一起的设备，包含用于固定连接器壳体的保持件以及用于将触头部插入到连接器壳体的腔体中的可动夹持件。

为了实现上述目的，根据本发明的安装设备包含校准位，包含：

-至少一个校准夹持件，其适于直接地保持触头部或者将触头部保持在电线上，并且适于围绕平行于插入方向的旋转轴旋转所保持的触头部；

-图像捕获装置，用于确定由校准夹持件保持的触头部相对于旋转轴的实际旋转位置；以及

-控制设备，其适于将确定的实际旋转位置与由连接器壳体的特性和配置预先确定的旋转位置进行比较，并适于控制校准夹持件，以便基于比较的结果来实施校正的旋转运动。

通过设置具有校准夹持件和图像捕获装置的校准位，可以提升自动安装设备中的过程可靠性并可改善效率。具体地，校准位可以在程序上布置在安装位的上游。

优选地，除了设置用于将触头部插入腔体中的夹持件之外还设置校准夹持件。因此，设置用于安装的夹持件不会受到旋转位置校正的影响。

校准夹持件可被构造为以至少90°，优选地以至少180°来旋转所保持的触头部。这甚至在相对大的错位时或偏离任意初始位置来进行旋转位置校正。具体地，夹持件以如此大的旋转角度范围的旋转能力便于定位触头部的单独径向形状结构，如压接头、平板、凹槽等。

根据本发明的实施例，校准夹持件可沿着旋转轴和/或垂直于旋转轴移位，优选地通过线性定位系统。以这种方式，校准程序期间的校正可能性得以延展。相比于机器人，线性定位系统的优点是不会产生与数学模型相关的非线性。

根据特定实施例，校准夹持件适于同时保持并旋转至少两个触头部，特别是所保持触头部中的每一个具有其自身相关的图像捕获装置。多夹持件实现了特别快速的安装操作。

优选地，图像捕获装置布置为使得其从背离电线的一侧指向由校准夹持件所保持的触头部。触头部的实际旋转位置容易从该视角检测到。

根据本发明的一个方面，设置有另一个图像捕获装置，用以确定连接器壳体相对于预定参考位置的位置，其中可动夹持件和该另一个图像捕获装置形成适于共同移动的安装单元。换句话说，可设置具有其自身的图像捕获装置的安装单元，这样不再需要包括相关设备的测量位。在摄像机图像与夹持件处的触头部的末端之间，由于共同的移动而具有固定的几何关系。这对于特定面板与连接器壳体的不同安装产生了高度灵活性。具有其自身的图像捕获装置的安装单元的优点能够独立于校准位的存在而提供，所以这方面也要求了独立的保护。

本发明的其它发展在从属权利要求、说明书和附图中具体说明。

在下文中，将通过示例并参照附图来描述本发明。

图1是根据本发明的安装设备的简化表示，该安装设备设置有包括附接有两个触头部的电线。

图2示出了电线传输至校准位期间的图1的安装设备。

图3示出了校准程序期间的图1的安装设备。

图4示出了电线传输至安装位期间的图1的安装设备。

图5示出了将触头部插入连接器壳体的相应腔体中之前的图1的安装设备。

图6示出了触头部插入腔体之后的图1的安装设备。

图7示出了校准程序期间的图1的安装设备。

图1至7中以简化形式示出的安装设备包括供给位10，校准位12和安装位14，它们在空间中分离布置，在本文中直接连续。用于多个连接器壳体18的固定的可安装保持件16设置在安装位14的区域中。具体地，连接器壳体18可被锁定在板状保持件16的插口中，可选择地使用其它保持件。示出在不同结构中的连接器壳体18均包括若干腔体19。

第一定位系统20，在本文中为单轴线性系统的形式，与供给位10相关联并用于移动合并为双夹持件的两个相邻的供给夹持件24a，24b。在图1中，可在供给位10的区域中识别出电线26，其两端设置有相应的触头部28a，28b。触头部28a，28b中的每一个通过供给夹持件24a，24b中的一个被保持在电线26处。供给夹持件24a，24b还可适于直接地保持触头部28a，28b。

两个相邻的可调节夹持件32a，32b设置在校准位12的区域中，其也可根据应用而合并为一个双夹持件。校准夹持件32a，32b的原理与供给夹持件24a，24b相似。如弯曲的双箭头所示，校准夹持件32a，32b中的每一个适于旋转用以相对于旋转轴Rz旋转所保持的触头部28a，28b，优选180°。此外，校准夹持件32a，32b中的每一个可沿旋转轴Rz线性地移位，如直线的双箭头所示。包括相应图像处理系统的两个摄像机34a，34b，未示出，被布置在校准位12的区域中并且指向校准夹持件32a，32b中相应的一个。摄像机34a，34b也可连接至共同的图像处理系统。

与安装位14相关联的安装单元36包括两个安装夹持件38a，38b和另一个具有与自身关联或更高等级的图像处理系统的摄像机40。通过第二定位系统42，其构造为双轴线性系统，如图所示，安装单元36可在固定至保持件16的单个连接器壳体18的前方移动。如图所示，第一定位系统20和第二定位系统42在校准位12的区域中彼此重叠，使得能够在单独的夹持件之间传输所保持的触头部28a，28b。

为了清楚起见，在所有附图中，具有固定连接器壳体18的保持件16和第二定位系统42以正视图示出，而安装设备的其它部件以平面图示出。

在安装设备的正常运行期间，具有附接至端部的两个触头部28a，28b的预制电线26从部件供给部(未示出)中被取出，并且如图1所示，通过供给夹持件24a，24b被带到供给位置。这样做，触头部28a，28b的压接头可以始终指向上方，例如。触头部28a，28b随后通过第一定位系统20被移动至校准位12并被传输至校准夹持件32a，32b。该传输在图2中示出。传输之后，供给夹持件24a，24b移动回到它们的初始位置，并且立即开始供给另一个电线26。

校准夹持件32a，32b通过起初借助摄像机34a，34b和相关的图像处理系统来确定所保持的触头部28a，28b相对于相应的旋转轴Rz的实际旋转位置来实施校准程序。摄像机34a，34b的透镜35均聚焦在所保持触头部28a，28b的前端面44a，44b上(图1)。然后，将所确定的实际旋转位置与通过将要安装的连接器壳体18的特性和配置预先确定的旋转位置相比较。基于比较结果，通过适当地旋转校准夹持件32a，32b来实施旋转位置校正。此外，必要时，两个触头部28a，28b借助于校准夹持件32a，32b沿着相应的旋转轴Rz移位，使得触头部28a，28b的前端面44a，44b位于垂直于旋转轴Rz延伸的共同的参考线46上(图3)。

安装单元36然后或者甚至在校准程序期间移动至校准位12。在那里，电线26的具有触头部28a，28b的两端从校准夹持件32a，32b被传输至安装夹持件38a，38b，如图4所示。执行传输的同时避免了触头部28a，28b的旋转。通过使用摄像机34a，34b，在垂直于旋转轴Rz的x-y平面内确定触头部28a，28b相对于相应参考位置的潜在位置偏离。

安装单元36随后通过第二定位系统42与电线26一起定位在期望连接器壳体18前面的x-y平面内(图5)。安装单元36的摄像机40确定精确的位置，包括相应连接器壳体18关于与摄像机40关联的预定参考位置的任意微小的旋转。所确定的位置偏离和旋转暂时存储在控制设备中，未示出，并且被用于相应连接器壳体18的其它腔体19上的安装操作。给定连接器壳体18的腔体19相对于参考位置的位置从更高等级的数据库中提取。

由于在开始操作之前实施了安装设备的校准，将要在下文更加详细描述的，因此知晓了触头部28a，28b的末端相对于摄像机40的参考位置的精确位置。安装单元36现在通过第二定位系统42定位在x-y平面内，使得在图像中定位在左侧的触头部28a布置在将要安装的腔体19的前面。通过相关安装夹持件38a沿插入方向E的运动，触头部28a被插入到腔体19中并可选地锁定于此。利用另一个触头部28b和与其对应的腔体19重复相同的过程，以便产生图6所示的状态。如图5和6所示，插入方向E平行于旋转轴Rz。

对于固定至保持件16的各个连接器壳体18来说，连接器壳体18的位置仅分别在第一触头部28a，28b处由摄像机40捕获。对于相应连接器壳体18的所有其它触头部28a，28b来说，使用暂时存储的位置数据。

在安装过程期间，借助于供给夹持件24a，24b提供具有附接触头部28a，28b的另一根电线26，并将其传输至校准位12，程序再次开始。如果必要，可以在校准位12仅使用一个校准夹持件32a和一个摄像机34a。

图7示出了根据本发明的安装设备的校准方法，其使用标记载体48和两个标记装置52a，52b。作为该校准方法的一部分，例如可以是纸或箔元件的标记载体48首先附接至保持件16。取代电线26的端部，相应标记装置52a，52b由安装夹持件38a，38b夹持。标记装置52a，52b通常如图7中的箭头所示，实践中，其可被构造为例如销、针、激光头或热元件。第一安装夹持件38a沿着水平线移动。在10mm的均匀距离中，例如，移动被相应地阻挡并且安装夹持件38a沿着插入方向E朝向标记载体48移动，直到标记装置52a的末端与其接触并由此设定了标记点55。然后，利用变换Y位置产生另外一行标记点55。一行一行重复设定标记点55直到全部标记载体48被网状的点阵列所覆盖，如图所示。

设定全部标记点55之后，安装单元36的摄像机40通过第二定位系统42继续移动至各个标记点55并且标记载体48上的标记点55的位置由第二定位系统42的移位位置和标记点55在捕获图像中的位置来确定。标记点55的由此确定的位置与第二定位系统42的移位坐标一起存储在存储设备中。然后，利用第二安装夹持件38b及其夹持的标记装置52b重复该校准方法。

在安装设备随后的正常运行期间，第二定位系统42的相应移位坐标可使用存储数据通过保持件16处的连接器壳体18的位置确定。在本文中，中间值可通过适当的数学方法确定，例如通过插值法。从安装单元36的垂直和线性移动的任意偏离，例如导致网状点阵列的梯形、垫状或筒状扭曲，上述偏离可由校准文档来确定并且因此可通过控制得以补偿。

总之，本发明能够非常可靠并且快速地将连接器壳体18与电线26安装在一起。

附图标记列表

10 供给位

12 校准位

14 安装位

16 保持件

18 连接器壳体

19 腔体

20 第一定位系统

24a，24b 供给夹持件

26 电线

28a，28b 触头部

32a，32b 校准夹持件

34a，34b 摄像机

35 透镜

36 安装单元

38a，38b 安装夹持件

40 摄像机

42 第二定位系统

44a，44b 前端面

46 参考线

48 标记载体

52a，52b 标记装置

Rz 旋转轴

E 插入方向