一种信号传输线束的布线装置及其布线方法
【专利摘要】本发明公开的一种信号传输线束的布线装置，包括有设置于工作台上的夹线装置、六轴机器人及机器人控制器，还包括有设置于夹线装置的上方且连接在一起的剪线装置和送线装置，剪线装置与送线装置均与六轴机器人的末端轴连接，六轴机器人与机器人控制器连接。本发明还公开了利用布线装置进行布线的方法，主要是利用机器人控制器控制六轴机器人按照预先设定的布线轨迹进行布线。本发明信号传输线束的布线装置及布线方法，解决了现有手工布线存在的效率低、易出错、成本高及工人劳动强度大的问题。
【专利说明】
一种信号传输线束的布线装置及其布线方法
技术领域
[0001]本发明属于信号线布线方法技术领域，具体涉及一种信号传输线束的布线装置，本发明还涉及利用上述布线装置进行布线的方法。
【背景技术】
[0002]信号采集仪器装备广泛应用于各个技术领域，为了减少外部环境的干扰，获得稳定可靠的信号数据，并实现所采集信号数据的快速传输，部分信号采集仪器装备的信号传输主要通过线束完成，此类线束通常由几根到数十根导线编织而成，有多条分支，各分支在电路板信号接口之间相互连接，进行信号传递。
[0003]目前，该类型的各种线束主要由技术工人手工编织而成，存在着效率低、易出错、成本高、信号线浪费严重及工人劳动强度大等突出性问题，因此急需采用自动化装备进行线束编织作业。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种信号传输线束的布线装置，解决了现有手工布线存在的效率低、易出错、成本高及工人劳动强度大的问题。
[0005]本发明的另一目的在于提供利用上述布线装置进行布线的方法。
[0006]本发明所采用的技术方案是，一种信号传输线束的布线装置，包括有设置于工作台上的夹线装置、六轴机器人及机器人控制器，还包括有设置于夹线装置的上方且连接在一起的剪线装置和送线装置，剪线装置、送线装置均与六轴机器人的末端轴连接，六轴机器人与机器人控制器通过通信线缆连接。
[0007]本发明的特点还在于:
[0008]夹线装置，包括有设置于工作台上的底座，底座上设置有架线板，架线板上竖直设置有多根立柱，架线板与多根立柱外罩有外框，外框通过螺柱-螺母组件与底座连接，外框与底座的高度差能通过调节螺柱-螺母组件中螺柱上的固定螺母来调整;外框上设置有多个夹线楔形块，且每个夹线锲形块都通过轴承与外框连接，每个夹线锲形块上开设有豁口。
[0009]架线板通过销钉和螺栓与底座连接，方便架线板的快速安装和拆卸。
[0010]剪切装置由气缸和连接于气缸下部的连杆剪刀构成，气缸与送线装置连接。
[0011 ]送线装置，包括有线轮和过线器，线轮设置于六轴机器人的轴上，过线器的上部与六轴机器人的末端轴连接，过线器一侧与气缸连接，过线器的下部连接过线咀。
[0012]线轮设置于六轴机器人的第三轴上。
[0013]本发明所采用的另一技术方案是，利用信号传输线束的布线装置进行布线的方法，具体按照以下步骤实施:
[0014]步骤1、根据线束分支的排列和走向，将同直径规格的线的相邻线头连接在一起，并规划相对应的布线轨迹；
[0015]步骤2、经步骤I后，利用六轴机器人的示教功能，按照规划的布线轨迹对六轴机器人进行示教，示教成功后，将示教轨迹生成程序保存在机器人控制器内；或者根据所规划的布线轨迹进行离线编程，并将所编写的程序保存在机器人控制器内。
[0016]步骤3、经步骤2后，利用机器人控制器操控六轴机器人，由六轴机器人按照机器人控制器内保存的布线程序进行布线，此时由过线咀带着线到达夹线锲形块的豁口，过线咀拨动夹线锲形块转动90°?120°范围内任意角度，夹线锲形块会将线的一端紧紧顶压在外框上，六轴机器人带着过线咀继续按照布线轨迹运动，将线按分布要求绷在架线板的立柱上，在这一过程中线轮随之转动，达到送线目的，当线布置完成，过线咀将带着线到达另一个夹线锲形块的豁口并拨动该夹线锲形块转动90°?120°范围内任意角度，从而将线的另一端紧紧顶压在外框上夹住；
[0017]步骤4、经步骤3后，剪线装置内气缸的气缸杆缩回，带动连杆剪刀闭合将线剪断，即完成线束的布置和夹紧;之后，气缸杆伸出，连杆剪刀张开至初始状态，六轴机器人回到初始位置；
[0018]步骤5、待步骤4完成后，由工人将布好线的整个夹线装置从工作台上取下，并换上一套新的夹线装置，六轴机器人继续布线，工人将取下的布线装置上已经布好的线绑扎后，按要求剪开连接在一起的线头并剪掉线头多余长度部分，即完成布线、绑线的所有工序。
[0019]本发明的有益效果在于:
[0020](I)本发明一种信号传输线束的布线装置具有结构简单、制备成本低及使用方便的优点。
[0021](2)本发明利用信号传输线束的布线装置进行布线的方法基于一种信号传输线束的布线装置，能实现信号传输线束布线过程的自动化，取代工人手工布线的方法，大大降低工人劳动强度和布线成本，大大提高线束布线效率。
[0022](3)本发明利用信号传输线束的布线装置进行布线的方法，能实现线束分支的精确排列，不会出现人工布线易出错、信号线浪费严重的问题。
【附图说明】
[0023]图1是本发明一种信号传输线束的布线装置的结构示意图；
[0024]图2是本发明一种信号传输线束的布线装置内剪线装置剪线示意图；
[0025]图3是本发明利用信号传输线束的布线装置进行布线的方法中单个线束各分支的排布和走线示意图；
[0026]图4是利用本发明一种信号传输线束的布线装置对单个线束进行布线的示意图；
[0027]图5是利用本发明一种信号传输线束的夹线装置对单个线束进行夹线的示意图；
[0028]图6是利用本发明一种信号传输线束的布线装置对多个线束进行对称布线的示意图；
[0029]图7是利用本发明一种信号传输线束的夹线装置对多个对称分布线束进行夹线的示意图。
[0030]图中，1.线轮，2.六轴机器人，3.机器人控制器，4.气缸，5.过线器，6.连杆剪刀，7.过线咀，8.立柱，9.轴承，10.架线板，11.夹线楔形块，12.外框，13.底座，14.螺柱-螺母组件，15.工作台，16.线，17.线头。
【具体实施方式】
[0031 ]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0032]本发明一种信号传输线束的布线装置，如图1所示，包括有设置于工作台15上的夹线装置、六轴机器人2及机器人控制器3，还包括有设置于夹线装置的上方且连接在一起的剪线装置和送线装置，剪线装置、送线装置均与六轴机器人2的末端轴连接，六轴机器人2与机器人控制器3通过通信线缆连接。
[0033]夹线装置，如图1所示，包括有设置于工作台15上的底座13，底座13上设置有架线板10，架线板10上竖直设置有多根立柱8，架线板10与多根立柱8外罩有外框12，外框12通过螺柱-螺母组件14与底座13连接，外框12与底座13的高度差能通过调节螺柱-螺母组件14中螺柱上的固定螺母来调整;外框12上设置有多个夹线楔形块11，且每个夹线锲形块11都通过轴承9与外框12连接，每个夹线锲形块11上开设有豁口。
[0034]架线板10通过销钉和螺栓与底座13连接，方便架线板10的快速安装和拆卸。
[0035]剪线装置，如图1及图2所示，由气缸4和连接于气缸4下部的连杆剪刀6构成，气缸4与送线装置连接。
[0036]送线装置，如图1所示，包括有线轮I和过线器5，线轮I设置于六轴机器人2的轴上(一般是设置于机器人第三根轴上)，过线器5的上部与六轴机器人2的末端轴连接，过线器5一侧与气缸4连接，过线器5的下部连接过线咀7。
[0037]六轴机器人2采用带有示教功能的六轴工业机器人。
[0038]本发明利用信号传输线束的布线装置进行的布线方法，如图4、图5、图6及图7所示，具体按照以下步骤实施:
[0039]步骤1、根据线束分支的排列和走向，将同直径规格的线相邻线头连接在一起，并规划相对应的布线轨迹；
[0040]步骤2、经步骤I后，利用六轴机器人2的示教功能，按照规划的布线轨迹对六轴机器人2进行示教，示教成功后，将示教轨迹生成程序保存在机器人控制器3内；或者根据所规划的布线轨迹进行离线编程，并将所编写的程序保存在机器人控制器3内。
[0041]步骤3、经步骤2后，利用机器人控制器3操控六轴机器人2，由六轴机器人2按照机器人控制器3内保存的布线程序进行布线，此时由过线咀7带着线16到达夹线锲形块11的豁口，过线咀7拨动夹线锲形块11转动90°?120°范围内任意角度，夹线锲形块11会将线16的一端紧紧顶压在外框12上，六轴机器人2带着过线咀7继续按照布线轨迹运动，将线16按分布要求绷在架线板10的立柱8上，在这一过程中线轮I随之转动，达到送线目的，当线16布置完成，过线咀7将带着线16到达另一个夹线锲形块11的豁口并拨动该夹线锲形块11转动90°?120°范围内任意角度，从而将线16的另一端紧紧顶压在外框12上夹住；
[0042]步骤4、经步骤3后，剪线装置内气缸4的气缸杆缩回，带动连杆剪刀6闭合将线16剪断，即完成线束的布置和夹紧;之后，气缸杆伸出，连杆剪刀6张开至初始状态，六轴机器人2回到初始位置；
[0043]步骤5、待步骤4完成后，由工人将布好线16的整个夹线装置从工作台15上取下，并换上一套新的夹线装置，六轴机器人2继续布线，工人将取下的布线装置上已经布好的线绑扎后，剪开连接在一起的线头17并剪掉线头17多余长度部分，即完成布线、绑线的所有工序。
[0044]在上述方法中，有以下几个关键问题:
[0045](I)布线问题:
[0046]线束由10到40根线编织而成，如图3所示，有多条分支，利用六轴机器人2的柔性，能很好地实现不同线束的布线轨迹。
[0047]如图1及图4所示，在架线板10上按照线束分支的走向和分布设置一系列的立柱8，六轴机器人2按照预存的程序运行，实现布线轨迹，将线16绷到这些立柱8上，即可完成布线工作。如图6所示，可根据生产实际，将多个线束进行对称分布，可大大节约装卸时间，从而提高布线效率。之所以设计单个和多个线束对称分布两种布线方式，是为了应对线束需求量为奇数时，这两种方式结合可以可以凑出奇数，例如需求量是三个，可以用单个线束，加两个对称线束，凑成三个线束，而不至于用四个对称线束分布的形式，造成一个线束的浪费，或者用单个线束进行三次布线，使得夹具装卸次数增加，造成线束编织时间的浪费。
[0048](2)夹线问题:
[0049]为了顺利完成布线工作，让线16能够紧紧绷到立柱8上，给绑线做好准备，要将线头17夹住，如图5及图7所示，设计了夹线装置，图5为单个线束夹线装置，对单个线束进行夹持。图7为对个线束夹线装置，对多个对称分布线束进行夹持。夹线装置，在外框12上安转一系列夹线锲形块11，并在夹线锲形块11上留有豁口，夹线锲形块11和外框12的间隙远小于线16的直径。
[0050]布线开始后，过线咀7带着线头17到达夹线锲形块11的豁口，过线咀7拨动夹线锲形块11转动90°?120°范围内任意角度，夹线锲形块11会将线16的一端紧紧顶压在外框12上，并在自锁作用下夹紧线头17。
[0051 ] (3)剪线问题:
[0052]在布线完成后，要将线16剪断;在六轴机器人2的末端轴设置了剪线装置，当气缸4内的气缸杆缩回，带动连杆剪刀6闭合并将线16剪断，气缸杆伸出，连杆剪刀6张开至初始状态；当连杆剪刀6处于初始位置，连杆剪刀6底端要高于过线咀7，不会干涉过线咀7的布线运动。
[0053](4)绑线问题:
[0054]目前，考虑到绑线的复杂性和可靠性要求，采取人工进行绑线工作。
【主权项】
1.一种信号传输线束的布线装置，其特征在于，包括有设置于工作台(15)上的夹线装置、六轴机器人(2)及机器人控制器(3)，还包括有设置于夹线装置的上方且连接在一起的剪线装置和送线装置，所述剪线装置、送线装置均与六轴机器人(2)的末端轴连接，所述六轴机器人(2)与机器人控制器(3)通过通信线缆连接。2.根据权利要求1所述的一种信号传输线束的布线装置，其特征在于，所述夹线装置，包括有设置于工作台(15)上的底座(13)，所述底座(13)上设置有架线板(10)，所述架线板(10)上竖直设置有多根立柱(8)，所述架线板(10)与多根立柱(8)外罩有外框(12)，所述外框(12)通过螺柱-螺母组件(14)与底座(13)连接，所述外框(12)与底座(13)的高度差能通过调节螺柱-螺母组件(14)中螺柱上的固定螺母来调整； 所述外框(12)上设置有多个夹线楔形块(11)，且每个夹线锲形块(11)都通过轴承(9)与外框(12)连接，每个夹线锲形块(11)上开设有豁口。3.根据权利要求2所述的一种信号传输线束的布线装置，其特征在于，所述架线板(10)通过销钉和螺栓与底座(13)连接，方便架线板(10)的快速安装和拆卸。4.根据权利要求1所述的一种信号传输线束的布线装置，其特征在于，所述剪切装置由气缸(4)和连接于气缸(4)下部的连杆剪刀(6)构成，所述气缸(4)与送线装置连接。5.根据权利要求1或4所述的一种信号传输线束的布线装置，其特征在于，所述送线装置，包括有线轮(I)和过线器(5)，所述线轮(I)设置于六轴机器人(2)的轴上，所述过线器(5)的上部与六轴机器人(2)的末端轴连接，所述过线器(5)—侧与气缸(4)连接，所述过线器(5)的下部连接过线咀(7)。6.根据权利要求5所述的一种信号传输线束的布线装置，其特征在于，所述线轮(I)设置于六轴机器人(2)的第三轴上。7.利用信号传输线束的布线装置进行布线的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施: 步骤1、根据线束分支的排列和走向，将同直径规格的线相邻线头连接在一起，并规划相对应的布线轨迹； 步骤2、经步骤I后，利用六轴机器人(2)的示教功能，按照规划的布线轨迹对六轴机器人(2)进行示教，示教成功后，将示教轨迹生成程序保存在机器人控制器(3)内；或者根据所规划的布线轨迹进行离线编程，并将所编写的程序保存在机器人控制器(3)内； 步骤3、经步骤2后，利用机器人控制器(3)操控六轴机器人(2)，由六轴机器人(2)按照机器人控制器(3)内保存的布线程序进行布线，此时由过线咀(7)带着线(16)到达夹线锲形块(11)的豁口，过线咀(7)拨动夹线锲形块(11)转动90°?120°范围内任意角度，夹线锲形块(11)会将线(16)的一端紧紧顶压在外框(12)上，六轴机器人(2)带着过线咀(7)继续按照布线轨迹运动，将线(16)按分布要求绷在架线板(10)的立柱(8)上，在这一过程中线轮(I)随之转动，达到送线目的，当线(16)布置完成，过线咀(7)将带着线(16)到达另一个夹线锲形块(11)的豁口并拨动该夹线锲形块(11)转动90°?120°范围内任意角度，从而将线(16)的另一端紧紧顶压在外框(12)上夹住； 步骤4、经步骤3后，剪线装置内气缸(4)的气缸杆缩回，带动连杆剪刀(6)闭合将线(16)剪断，即完成线束的布置和夹紧;之后，气缸杆伸出，连杆剪刀(6)张开至初始状态，六轴机器人(2)回到初始位置； 步骤5、待步骤4完成后，由工人将布好线(16)的整个夹线装置从工作台(15)上取下，并换上一套新的夹线装置，六轴机器人(2)继续布线，工人将取下的布线装置上已经布好的线绑扎后，剪开连接在一起的线头(17)并剪掉线头(17)多余长度部分，即完成布线、绑线的所有工序。
【文档编号】H01B13/012GK106057368SQ201610325821
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】李言, 吴学亮, 杨明顺, 袁启龙, 杨帆, 张敬冲
【申请人】西安理工大学