专利名称：一种led灯绳装配设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种LED灯绳装配设备。
背景技术：
将多个LED灯间隔地装在导线上形成了LED灯绳。当LED灯绳的导线与电源相接时，LED灯 即能发光，LED灯绳可以广泛应用于建筑物的亮化，其具有亮度高、省电节能、成本低廉等 特点。参见图1所示LED灯绳的一个LED灯与导线等相连的结构，它包括灯体3、灯卡2、导线l
参见图28-30，灯体3包括PCB板31， PCB板31的下端面四角部各伸出一个的引脚32。 PCB 板31的上端面的中间是突出的玻璃面33， LED灯34设置在玻璃面33中。参见图25-27，灯卡2 具有一个底板21，底板21的两侧具有侧板23，两个侧板23的上端均有两个卡脚22。两根导线 l从两个侧板23之间纵向穿过灯卡2。参见图31-33， PCB板31—侧的两个引脚321刺穿一根导 线ll的导线皮并伸入到导线芯中，PCB板31另一侧的两个引脚322刺穿另一导线12的导线皮并 伸入到导线芯中。
PCB板31在卡脚22下方。灯卡2—侧的两个卡脚221扣住PCB板31的一侧，灯卡2另一侧的 两个卡脚222扣住PCB板31的另一侧。相对的两个卡脚具有一定的弹性。
为了装配LED灯绳，即将导线穿过灯卡，然后灯体的引脚刺穿导线并伸入导线芯中，并 使得灯体、灯卡扣合，现在均是手工以老虎钳等装配，不但效率低，而且由于用力大小不益 控制，容易把灯体、灯卡压坏，装配质量难于保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种装配效率高、质量好的LED灯绳装配设备。 本LED灯绳装配设备，它包括
绕线机构，拉动导线间歇直线运动，实现导线进给； 灯卡送料进给机构，带动灯卡相对于导线移动，以把灯卡卡在导线上； 灯体送料机构，包括上下移动的压头，灯体设置在压头下端； 灯体与灯卡装配装置，将灯体引脚刺入导线并将灯卡扣紧在灯体上；
灯体与灯卡装配装置包括底座，在底座内设置滑道；在滑道内设置滑块；在滑块下部的 滑道内设置有弹性填料；在滑块顶部是卡在导线上的灯卡；灯卡与灯体相对；两个钳爪各包
5括上下两段；两个钳爪的下段的下端分别铰接在滑块的两侧；两个钳爪的下段沿着滑道的内 壁延伸；两个钳爪的上段由滑块顶部两侧延伸至灯卡的两侧；压头下移时，灯体的引脚刺穿
导线皮并伸入到导线芯中；滑块下移，两个钳爪的下段在滑道的内壁推动下相向移动，两个 钳爪的上段推动灯卡的两侧，使得灯卡的两侧卡脚扣住灯体两侧。
其工作过程绕线机构，拉动导线间歇直线运动；在导线停止不动的时候，通过灯卡送 料进给机构把灯卡卡在导线上(当然，也可手工将灯卡卡在导线上)；然后把灯体设置在灯 体送料机构中的压头下端(如手工放置)；通过灯体与灯卡装配装置中的压头的下移，灯体 的引脚刺穿导线皮并伸入到导线芯中，然后滑块下移，两个钳爪的下段在滑道的内壁推动下 相向移动，使得两个钳爪的上段推动灯卡的两侧卡脚，使得灯卡的两侧卡脚向内移动而扣住 灯体PCB板的两侧。本发明的核心在于灯体与灯卡装配装置。
对于上述的LED灯绳装配设备，弹性填料的预紧力大于引脚刺穿导线皮并伸入到导线芯 所需要的力，以使得引脚刺穿导线皮并伸入到导线芯之前，滑块不会下移。如果弹性填料的 预紧力过小，在压头带动灯体下压时，灯体会和导线、灯卡、滑块一起向下移动，导致两个 钳爪推动灯卡的两侧卡脚向内移动时，引脚还未刺穿导线皮并伸入到导线芯。
最好在两个钳爪之间设置有在常态时使得两个钳爪相分离的复位弹簧。当压头上移时， 滑块在弹性填料的作用下自动向上移动，复位弹簧使得两个钳爪分离，两个钳爪的下段始终 处于在滑道的内壁相接触的状态，为下一次的下压作好准备。
为了调整相对的两个钳爪上段之间(即钳口)的大小，在滑道两侧设置与其成螺纹连接 的钳口调整螺栓，钳口调整螺栓的顶端伸出滑道的内壁。当转动钳口调整螺栓，钳口调整螺 栓即推动两个钳爪的下段，使得钳爪的下段绕其与滑块铰接的铰接轴摆动，这样，两个钳爪 之间的钳口大小即可改变，以适应不同宽度的灯卡。当然，为了减小钳爪与钳口调整螺栓的 顶端之间的摩擦力，使得钳爪的下段的移动更加灵活，钳口调整螺栓的顶端与钳爪的下段之 间设置滚珠。
为了方便将灯卡定位在滑块上，在滑块顶部设置有用于放置灯卡的灯卡定位槽。 在滑块下移时，为了使得两个钳爪上段之间的钳口大小随着滑块下移而缓慢减小，滑道 上端成V形；两个钳爪的下段沿着V形滑道的内壁延伸。
对于上述的LED灯绳装配设备，灯体送料机构中的压头包括与压头动力机构连接以带动 其上下移动的压头体，压头动力机构设置在底座上；压头体下端的两侧具有台肩，中间为凹 入部；在压头体上设置与其成上下滑动连接的吸固滑块；吸固滑块内具有吸气通道，吸气通 道的出气口与负压源相连通；吸气通道的进气口开在吸固滑块的吸附面上，用于吸附灯体玻璃面的吸附面位于凹入部内；当灯体设置在压头体下端时，灯体的两侧PCB板与两个台肩相 对应，灯体中间的玻璃面位于凹入部内并与吸附面相对应；当吸附面吸住灯体，吸固滑块相 对于压头体向上移动的距离至少可以使得台肩与灯体的PCB板接触。
通过灯体送料机构带动灯体上下移动，比较容易实现。但是灯体如何设置在压头上，比 较困难，它要满足以下条件在引脚插入导线芯之前灯体不能从压头上脱落，但在引脚插入 导线芯之后灯体要脱离压头；在压头下压灯体的过程中，灯体中间的玻璃面不能承受较大的 力，以免压坏玻璃面。
本灯体送料机构巧妙地解决了这些问题。下面具体说明如何解决的。本发明利用灯体玻 璃面比较平整的特点，通过吸气通道以负压吸附灯体；在灯体引脚插入导线之后，吸气通道 停止吸气，灯体自然脱离压头。因为灯体玻璃面突出于灯体的PCB板，所以压头体下端要与 灯体相适应，即压头体下端两侧为台肩，中间为凹入部。为了在压头体下压灯体的过程中， 玻璃面免受较大的力，吸固滑块要与压头体成上下滑动连接；而且可相对滑动的距离要满足 上述条件(吸固滑块相对于压头体向上移动的距离至少可以使得台肩与灯体的PCB板接触) ，这样，台肩即可对灯体的PCB板施加较大的力，使得引脚插入导线，而玻璃面不会承受较 大的力。
所述台肩最好为不导电的绝缘台肩，以与PCB板相绝缘。
在压头体与吸固滑块之间设置有在常态使得吸固滑块相对于压头体位于下部的吸附弹簧 。灯体设置在压头体上时，为了防止台肩已经与PCB板接触、但玻璃面仍未与吸固滑块的吸 附面接触的情形，设置有吸附弹簧。吸附弹簧在常态时使得吸固滑块位于压头体下部，保证 了吸附面始终处于能够与玻璃面相接触的位置。
对于上述灯体送料机构，为了把灯体吸附在玻璃面上， 一般要手工操作，也就是说，要 手持灯体将其玻璃面与吸附面接触。这当然比较麻烦。为此作为进一步改进，灯体送料机构 还包括灯体活动承托架，灯体活动承托架包括左右相对的两个侧向导向定位板，成直角形连 接的承托板和前定位板；当灯体放置在灯体活动承托架上，承托板、前定位板、两个侧向导 向定位板分别与PCB板的底面、 一侧面、前后端面接触；灯体活动承托架通过中心轴摆动连 接在压头体上；它还包括固定在底座上开有限位槽的限位块；固定在灯体活动承托架上的限 位轴伸入限位槽内； 一翻转弹簧的两个自由端分别连接在限位轴和压头体上；在压头体向上 移动，使得翻转弹簧越过中心轴轴线时，翻转弹簧带动灯体活动承托架绕中心轴向下翻转， 承托板位于压头体下方；当压头体向下移动，使得翻转弹簧越过中心轴的轴线时，翻转弹簧 带动灯体活动承托架绕中心轴向上摆动，承托板从压头体下方离开。本发明由于具有灯体活动承托架，即可将灯体放置在灯体活动承托架上进行定位(承托 板、前定位板、两个侧向导向定位板分别与PCB板的底面、 一侧面、前后端面接触)，吸固 滑块的吸附面与灯体玻璃面接触并将灯体吸附。当灯体被吸附后，灯体活动承托架在压头体 下移过程中要从压头体下方离开，以免挡住灯体的下移路线。当灯体活动承托架从压头体下 方离开后，压头体带动灯体继续下移，灯体进入灯体与灯卡装配装置内进行后续的装配步骤 (把灯体引脚插入导线内，并使得钳爪的两侧卡脚推动灯卡的两侧，使得灯卡的两侧卡脚扣 住灯体两侧)。之后，在压头体上移，在压头体上移过程中，灯体活动承托架要回复到初始 位置(灯体活动承托架在压头体的下部)。本发明以中心轴、限位槽、翻转弹簧等组成的简 单的翻转结构实现灯体活动承托架的翻转回位。
对于上述灯体送料机构，它还包括一个用于放置灯体的灯体导料槽，灯体导料槽的横截 面与灯体的纵截面相一致；灯体导料槽的出口与位于压头体下方的承托板相对，以使得从灯 体导料槽内出来的灯体能够移动到承托板上。使用时，将灯体放置在灯体导料槽内，灯体从 灯体导料槽内依次出来而到达灯体活动承托架的的承托板上。
为了使得灯体能够自动从灯体导料槽内滑出，灯体导料槽的轴线与水平面成30-45度倾 斜，压头体的上下移动方向垂直于灯体导料槽的轴线。为了防止在灯体沿灯体导料槽滑动过 程中被卡在灯体导料槽内，在灯体导料槽上设置用于振动灯体导料槽的灯体振动电机。
对于上述的LED灯绳装配设备，灯卡送料进给机构包括导线压头、灯卡托板；导线压头 设置在导线压头传动机构上，灯卡托板设置在灯卡托板传动机构上；灯卡托板上放置有灯卡 ;导线压头在导线压头传动机构的带动下，灯卡在灯卡托板传动机构的带动下，作等速相向 和相背直线运动；导线从灯卡与导线压头的中间穿过。
本灯卡送料进给机构能够自动把灯卡卡在导线上。因为导线从灯卡与导线压头的中间穿 过，当导线压头和灯卡同时作相向运动时，位于灯卡与导线压头中间的导线被卡入灯卡，在 这一过程中，导线不动。
作为对上述灯卡送料进给机构的改进，导线压头设置在可相对于机架往复移动的运动块 上，在机架上滑动连接有灯卡托板，在机架上连接有定滑轮，绕过定滑轮的绳索的两端分别 连接运动块和灯卡托板。定滑轮、绳索即为带动灯卡托板运动的灯卡托板传动机构。本发明 通过定滑轮、绳索极等结构实现了压头和灯卡同时作相向和相背直线运动，实现了将灯卡卡 在导线上的目的，简单易行，可靠性高，成本低。
至于导线压头传动机构有多种多样，例如，运动块与滑动螺母固定连接，滑动螺母与丝 杠配合；丝杠与电动机的输出轴相连。运动块、滑动螺母、丝杠、电动机即为带动导线压头
8运动的导线压头传动机构。
作为对上述灯卡送料进给机构的改进，它还包括一个用于放置灯卡的灯卡导料槽，灯卡 导料槽的横截面与灯卡的纵截面相一致；灯卡导料槽的出口与灯卡托板相对，以使得从灯卡 导料槽内出来的灯卡能够移动到灯卡托板上。使用时，将灯卡放置在灯卡导料槽内，灯卡从 灯卡导料槽内依次出来而到达灯卡托板上。
为了使得灯卡能够自动从灯卡导料槽内滑出，灯卡导料槽的轴线与水平面成30-45度倾 斜，导线压头的运动方向垂直于灯卡导料槽的轴线。
为了防止在灯卡沿灯卡导料槽滑动过程中被卡在灯卡导料槽内，在灯卡导料槽上设置用 于振动灯卡导料槽的灯卡振动电机。
为了使得灯卡在灯卡托板上定位，灯卡托板上设置有用于对灯卡定位的单边槽，单边槽 的底面与灯卡导料槽的内底面在同一平面上；单边槽的侧面与底面垂直。
对于上述的LED灯绳装配设备，在滑块顶部设置有高度不大于灯卡底板厚度的挡板；挡 板在导线下部并垂直于导线；绕线机构每次拉动导线直线移动的长度L大于挡板与灯卡托板 上的灯卡之间的距离S;当绕线机构拉动导线移动时，卡在在导线上的灯卡由于被挡板阻挡 ，灯卡不能随导线移动。
灯卡卡在导线上后，绕线机构拉动导线移动，要保证灯卡移动到(设置压头上的)灯体 的正下方后停止移动，这样，压头才能带动灯体下压，灯体才能与灯卡相配。灯卡移动时若 越过灯体的正下方或到达不了灯体的正下方，灯体均不能下压。本发明采用挡板等结构保证 了灯卡移动到灯体的正下方后停止移动。其原理是我们知道，灯卡卡在导线上后，灯卡对 导线的夹紧力并不大，在一定的外力作用下，灯卡仍可相对于导线沿导线的长度方向移动。 挡板与灯卡托板上的灯卡之间的距离为S，当等灯卡托板上的灯卡卡在导线上后，该灯卡与 挡板的距离即为S。然后，绕线机构动作，带动导线前移，由于绕线机构每次拉动导线直线 移动的长度L大于S，该灯卡在随导线前移过程中必然被挡板阻挡(挡板移动的距离只能为S )，但此时绕线机构仍在拉动导线，所以导线就相对于灯卡继续前移(L-S)长度后再停止 。挡板保证了在导线长度方向上，灯卡在灯体的正下方。
至于还要保证灯卡在垂直于导线长度方向上处于灯体的正下方，比较容易作到，我们知 道，导线在绕线机构的拉动下，处于张紧状态，导线是一根直线，卡在导线上的灯卡当然不 会在垂直于导线长度方向上偏离导线。也就是说，通过张紧的导线即可保证灯卡在垂直于导 线长度方向上处于灯体的正下方。当然，为了可靠地保证灯卡在垂直于导线长度方向上处于 灯体的正下方，也可通过下述的改进结构在滑块顶部设置有以导线为对称轴对称设置的两块导向板，两块导向板间的距离等于灯卡宽度。这样，卡在导线上的灯卡随导线一起移动时 ，灯卡就进入两块导向板之间，两块导向板就对灯卡移动起到导向作用，使得灯卡不会在垂 直于导线长度方向上偏离压头上的灯体。
在灯体与灯卡扣合后，需要拉动扣合在一起的灯体和灯卡随导线移动，以使得下一个卡 在导线上的灯卡移动到设置压头上的灯体正下方，为它们两者的扣合做好准备。如果设置有 挡板，在灯体与灯卡扣合后，扣合在一起的灯体和灯卡中灯卡由于被挡板阻挡，如果拉动导 线，灯卡(和与之扣合在一起的灯体)就不能随导线移动。
为此，作为再进一步改进，沿着导线移动方向，在滑块的前方设置有可上下移动的导线 顶出机构；导线顶出机构包括上滚轮、下滚轮，导线从上滚轮、下滚轮之间穿过；当导线顶 出机构向上移动时，下滚轮带动导线上移，卡在导线上的灯卡随之上移而使得灯卡底板底面 高出挡板。其原理是下滚轮带动导线上移，卡在导线上的灯卡随之上移而使得灯卡底板底 面高出挡板，挡板不会再挡在灯卡的前进方向上，这样，拉动导线时，扣合在一起的灯体和 灯卡就会从挡板上方越过挡板随导线一起前移。当然，当扣合在一起的灯体和灯卡从挡板上 方越过挡板后，导线顶出机构要迅速向下移动，上滚轮下压导线，以使得下一个卡在导线上 的灯卡的灯卡底板不要高出挡板，使挡板对其再次起到阻挡作用，保证该灯卡在灯体的正下 方停下来而不随导线移动。当然，如果无导线顶出机构，通过人工向上移动扣合在一起的灯 体和灯卡，使得灯卡底板底面高出挡板也是可行的。
对于上述的LED灯绳装配设备，它还包括与导线相接的电源，设置在绕线机构上。将灯 体、灯卡扣合在导线上后，如何判断装配是否合格也是个问题。为此，设置与导线相接的电 源，灯体如果装配合格，LED灯必然会亮。如果LED灯不亮，说明装配不合格。这可以通过人 工肉眼观察判断，当然也可以如果安装一个光电感应器来判断，这属于现有技术，不再描述
图1是本发明的LED灯绳自动装配设备的示意图 图2是装配主体机构的示意图(图4的M向视图) 图3是图2的E-E剖视图
图4是图2的A-A剖视图(灯体送料机构等的示意图(压头抬起状态)) 图5是图2的B-B剖视图(灯卡送料进给机构的示意图(导线压头抬起状态)) 图6是图1中的底座10、直齿轮盘92等的放大图 图7是图5的N向视图(灯体送料机构等的示意图)
10图8是图5中的灯卡导料槽的横截面放大示意图
图9是灯卡送料进给机构的示意图(导线压头压下状态)
图10是灯体送料机构等的示意图(压头压下状态)
图ll是压头等的示意图(压头抬起状态)
图12是压头示意图(压头压下状态)
图13是图11中的压头的右视图
图14是压头体、吸固滑块等连接示意图
图15是图14的剖视图
图16是图14的左视图
图17是吸固滑块的示意图
图18是图17的仰视图
图19是图17的右视图
图20是灯体活动承托架的示意图
图21是图20的右视图
图22是图20的俯视图
图23是图10中的灯体送料机构、灯体与灯卡装配装置的放大(剖视)图
图24图23中灯体与灯卡装配装置的右视图(剖视图)
图25灯卡卡在导线上的示意图
图26是图25的左视图
图27是图25的俯视图
图28是灯体示意图
图29是图28的左视图
图30是图28的俯视图
图31是灯体副示意图
图32是图31的剖视图
图33是图31的俯视图
图34是图4中的灯体导料槽的横截面放大示意图
具体实施例方式
下面结合附图作进一步说明。
参见图l-5， LED灯绳自动装配设备由绕线机构9、装配主体机构、放线机构8三部分构成。装配主体机构设置在绕线机构9与放线机构8之间，它包括灯卡送料进给机构7、灯体送料 机构6、灯体与灯卡装配装置5、导线校直机构4、包括单片机在内的自动控制系统、底座IO
绕线机构9实现拉动导线1间歇直线运动，实现导线进给。灯卡送料进给机构7带动灯卡 相对于导线移动，以把灯卡卡在导线上。灯体送料机构6包括上下移动的压头，灯体设置在 压头下端。灯体与灯卡装配装置5用于将灯体引脚刺入导线并将灯卡扣紧在灯体上。
一、绕线机构
绕线机构9包括转动设置在绕线轮座上的绕线轮91、绕线步进电机95、直齿轮盘92、导 轮93、光电传感器94等。
单片机的输出接绕线步进电机，以控制绕线步进电机95运转。绕线步进电机通过带轮传 动带动绕线轮转动，拉动导线进给；经装配主体机构安装完成的灯体副(扣合在一起的灯体 和灯卡)随导线一起移动。
直齿轮盘92和导轮93转动设置在底座10上表面的左侧，直齿轮盘92包括圆柱形的轮盘体 921和从轮盘体921周边沿径向延伸的轮齿922。轮盘体921和导轮93相对设置在灯体副两侧， 轮盘体921外周面和导轮93外周面之间的距离Z (参见图3)等于灯卡的宽度Y(参见图32)。轮 齿922的下表面与底座10上表面之间距离W (参见图6)等于或者略大于灯卡底板21的厚度X加 上导线的直径V(参见图32)，但小于灯卡的高度。在轮盘体921上均布有多个通光孔923，通 光孔923的上部为光电传感器94。光电传感器94输出接单片机，以控制绕线步进电机95的动 作。轮齿922的个数与通光孔923相同，且均布在轮盘体921的周向。灯体副从直齿轮盘92和 导轮93之间通过时，灯卡底板的两侧分别与轮盘体921外周面和导轮93外周面接触，地板底 板的下表面与底座10上表面接触；另外，由于W^X+V，所以灯体副的上部必然推动轮齿922 ，使得直齿轮盘92转动，当直齿轮盘上的通光孔923正对光电传感器94，光电传感器将采集 到的光信号并传输给单片机，单片机控制步进电机停止运转，完成导线一次进给。相邻通光 孔923之间的弧长即是绕线机构每次拉动导线直线移动的长度L。
与绕线轮91内侧还固定有电池盒(电源)，电池盒与导线端头接通，给导线供电。当 LED灯合格且灯体插脚插入导线合格，LED灯亮。如不合格，LED灯不亮。参见图3，在装配主 体机构与直齿轮盘92之间的底座10上表面上还设置光电传感器96。光电传感器96的输出接单 片机。导线从光电传感器96下方是导线。灯体副通过光电传感器96时，若LED灯亮，安装工 作继续进行；如LED灯不亮，光电传感器2将信号传给单片机，控制系统光电报警，安装动作停 止。
12二、 放线机构
绕线机构8包括转动设置在放线轮座上的放线轮81。未装配灯卡、灯体的导线绕制在放 线轮81上。
三、 导线校直机构
导线校直机构4设置在底座10的右侧，其作用是把从放线轮81上放出的导线进行校直， 它属于现有技术，不再描述。
四、 灯卡送料进给机构
参见图5、 7-9，灯卡送料进给机构7包括导线压头709、灯卡托板704。导线压头709固定 在运动块719上，运动块719与滑动螺母716固定连接，滑动螺母716与主步进电机714的输出 轴(丝杠)715配合。主步进电机714固定在支撑块712上。支撑块712通过立板721固定在底 座10上。沿滑动螺母716的轴线方向在其周面上开有导向槽，在支撑块712内的导向销718的 一端伸入到导向槽内，导向销718使得滑动螺母716只能沿轴线方向移动，而不能转动。
灯卡托板704通过滚珠导轨702在平行于滑动螺母716轴线方向滑动连接在导轨固定板701 ，导轨固定板701固定在底座10上。在底座10与灯卡托板704之间还设置有复位弹簧703，复 位弹簧703在常态时使得灯卡托板704处于靠近底座10的位置上。
在支撑块712上设置有定滑轮713，绕过定滑轮的软钢丝(绳索)711的两端分别连接运 动块和灯卡托板。定滑轮、绳索、滑动托板等即为带动灯卡托板运动的灯卡托板传动机构。 运动块、滑动螺母、丝杠、主步进电机即为带动导线压头运动的导线压头传动机构。支撑块 712、立板721、导轨固定板701等均直接或间接固定在底座10上，它们相当于机架。
在灯卡托板的右侧上部开有对灯卡定位的单边槽717，单边槽的底面与灯卡导料槽708的 内底面720在同一平面上；单边槽的底面垂直于滑动螺母716的轴线方向；单边槽的侧面与底 面垂直。灯卡导料槽708通过灯卡导料槽支架705固定在底座10上，用于放置灯卡，灯卡导料 槽的横截面与灯卡的纵截面相一致(参见图8)。灯卡导料槽的出口与灯卡托板上的单边槽 717相对，以使得从灯卡导料槽内出来的灯卡能够移动到灯卡托板上的单边槽717内。在灯卡 导料槽上设置用于振动灯卡导料槽的灯卡振动电机707。
导线1从单边槽717内的灯卡2与导线压头709的中间穿过。
其工作过程在绕线步进电机95停止动作时(也就是说导线l不动)，主步进电机714正 转，带动滑动螺母716下行，导向销718使滑动螺母只能平动，不能转动。滑动螺母下方固定着 运动块719，导线压头固定在运动块下方，随滑动螺母和运动块一起下压。参见图9，运动块 带动导线压头下压的同时，还通过软钢丝711和定滑轮713拉动灯卡托板沿着滚珠导轨上移，带
13动置于灯卡托板上的灯卡2上移；在导线压头709下压和灯卡托板704上托的作用下，将灯卡 卡入导线l。之后，参见图5，主步进电机反转，带动滑动螺母上行，导线压头随运动块一起上 移复位。灯卡托板在复位弹簧703的拉力下沿着滚珠导轨下移复位。装在灯卡导料槽里的灯 卡在重力和微振动电机的微小振动下移到灯卡托板上。
灯卡2卡入导线1之后，绕线步进电机95动作，导线带着刚卡上去的灯卡向左移动一段距 离，经过校直后的导线进入单边槽717内的灯卡2与导线压头709的中间，为灯卡送料进给机 构的下一动作循环作好准备。
灯卡送料进给机构特点
1. 使灯卡卡上导线自动化；
2. 采用重力和灯卡振动电机(微电机)的振动使灯卡的安置就位，不使用机械手，结构简
单；
3. 通过定滑轮、绳索极等结构实现了压头和灯卡同时作作等速相向和相背直线运动，实 现了将灯卡卡在导线上的目的，简单易行，可靠性高，成本低。
五、灯体送料机构
参见图11-13，灯体送料机构6中的压头601主要包括吸固滑块608、灯体活动承托架605 、固定在上述灯卡送料进给机构中的运动块719上的压头体607。
参见图14-16，压头体607下端的两侧具有不导电的绝缘台肩609，台肩中间为凹入部604 。在压头体上设置与其成上下滑动连接的吸固滑块608;在压头体与吸固滑块之间设置有在 常态使得吸固滑块相对于压头体位于下部的吸附弹簧614。吸固滑块内具有吸气通道610，吸 气通道的出气口通过气嘴603与负压源相连通。参见图17-19，吸固滑块内吸气通道的两个进 气口611开在吸固滑块的吸附面612上，吸附面612上开有凹槽613，当吸附面612与灯体2的玻 璃面接触时，LED灯即伸入到凹槽613内。
当灯体2设置在压头体下端时，灯体的两侧PCB板与两个绝缘台肩609相对应，灯体中间 的玻璃面位于凹入部604内并与位于凹入部608内的吸附面相对应。负压源通过对吸气通道抽 气，吸气通道内为负压，即可吸附住灯体玻璃面。当吸附面吸住灯体，吸固滑块608相对于 压头体607向上移动的距离至少可以使得绝缘台肩609与灯体2的PCB板接触。
参见图20-22，灯体活动承托架605包括左右相对的两个侧向导向定位板6051，成直角形 连接的承托板6052和前定位板6053。灯体放置在灯体活动承托架上，承托板、前定位板、两 个侧向导向定位板分别与PCB板的底面、 一侧面、前后端面接触。灯体活动承托架605通过中 心轴615摆动连接在压头体607上。开有限位槽616的限位块606固定在立板721 (相当于底座)上。固定在灯体活动承托架上的限位轴617伸入限位槽616内。翻转弹簧618的两个自由端 分别连接在限位轴617和压头体上。在压头体向上移动，使得翻转弹簧越过中心轴615轴线时 ，翻转弹簧带动灯体活动承托架绕中心轴615向下翻转，灯体活动承托架605与压头体接触， 承托板位于压头体下方并与压头体607的移动方向垂直。当压头体向下移动，使得翻转弹簧 618越过中心轴615的轴线时，翻转弹簧带动灯体活动承托架绕中心轴615向上摆动，承托板 从压头体下方离开。
参见图4、 23，灯体导料槽619通过灯体导料槽支架620固定在底座10上，用于放置灯体3 ，灯体导料槽的横截面与灯体3的纵截面相一致(参见图23)。承托板6052的上表面与灯体 导料槽内灯体的PCB板底面在同一平面上，灯体导料槽的出口与位于压头体下方的承托板 6052相对，以使得从灯体导料槽内出来的灯体能够移动到承托板上，承托板的上表面与PCB 板的底面接触。在灯体导料槽上设置用于振动灯体导料槽的灯体振动电机621。
本灯体送料机构利用灯体玻璃面比较平整的特点，通过吸气通道以负压吸附灯体；在灯 体引脚插入导线之后，吸气通道停止吸气，灯体自然脱离压头。因为灯体玻璃面突出于灯体 的PCB板，所以压头体下端要与灯体相适应，即压头体下端两侧为台肩，中间为凹入部。为 了在压头体下压灯体的过程中，玻璃面免受较大的力，吸固滑块要与压头体成上下滑动连接 ;而且可相对滑动的距离要满足上述条件(吸固滑块相对于压头体向上移动的距离至少可以 使得台肩与灯体的PCB板接触)，这样，台肩即可对灯体的PCB板施加较大的力，使得引脚插 入导线，而玻璃面不会承受较大的力。
灯体设置在压头体上时，为了防止台肩已经与PCB板接触、但玻璃面仍未与吸固滑块的 吸附面接触的情形，设置有吸附弹簧。吸附弹簧在常态时使得吸固滑块位于压头体下部，保 证了吸附面始终处于能够与玻璃面相接触的位置。
本灯体送料机构由于具有灯体活动承托架，即可将灯体放置在灯体活动承托架上进行定 位(承托板、前定位板、两个侧向导向定位板分别与PCB板的底面、 一侧面、前后端面接触 )，吸固滑块的吸附面与灯体玻璃面接触并将灯体吸附。当灯体被吸附后，灯体活动承托架 在压头体下移过程中要从压头体下方离开，以免挡住灯体的下移路线。当灯体活动承托架从 压头体下方离开后，压头体带动灯体继续下移，灯体进入灯体与灯卡装配装置内进行后续的 装配步骤(把灯体引脚插入导线内，并使得钳爪的两侧卡脚推动灯卡的两侧，使得灯卡的两 侧卡脚扣住灯体两侧)。之后，在压头体上移，在压头体上移过程中，灯体活动承托架要回 复到初始位置(灯体活动承托架在压头体的下部)。本发明以中心轴、限位槽、翻转弹簧等 组成的简单的翻转结构实现灯体活动承托架的翻转回位。其工作过程主步进电机714反转，带动滑动螺母716上行，导向销718使滑动螺母只能平 动，不能转动。滑动螺母下方固定着运动块719，压头体固定在运动块下方，随滑动螺母和运动 块一起上行，压头处于抬起状态，参见图4，此时灯体活动承托架605在限位槽616的阻挡和 翻转弹簧618的拉力下处于下方，与压头体左侧贴合。此时灯体3在重力和灯体振动电机621 ( 微型振动电机)的微振动力作用下沿灯体导料槽下移到压头体的正下方，处于灯体活动承托 架内；此时负压源(如真空泵)从抽气嘴抽气，吸固滑块下端吸住灯体玻璃面，将灯体固定。
主步进电机714正转，带动滑动螺母716下移，压头体下行，压头处于下压状态，此时灯体 活动承托架605在限位槽616的阻挡和翻转弹簧618的拉力下离开压头体而抬起，参见图IO，灯 体在压头体左右两侧绝缘台肩的压力下，灯体的引脚扎破导线l的绝缘层扎入铜芯;此时气嘴 进气，吸固滑块下端放开灯体，完成灯体与导线的固定。
然后主步进电机714反转，滑动螺母716上移，进入下一动作循环。
六、灯体与灯卡装配装置
参见图2、 23、 24，灯体与灯卡装配装置5包括固定在底座10上的本体502 (也可把本体 502看作在底座的一部分)，在本体502上设置滑道501，滑道上部成V形。滑道下部有一个台 阶面507。在滑道内设置滑块505;在滑块下部是限位板504，限位板504下部的滑道内设置有 弹性填料503。弹性填料503的预紧力大于引脚刺穿导线皮并伸入到导线芯所需要的力。台阶 面507对限位板504起到限位作用，限位板504只能在台阶面507下部的滑道内上下移动，而不 能超过台阶面507。在常态时，限位板504在弹性填料503的作用下处于与台阶面507接触的状 态。
在滑块顶部设置有高度不大于灯卡底板厚度X的挡板508;挡板508在导线下部并垂直于 导线。在滑块顶部设置有以导线为对称轴对称设置的两块导向板517，两块导向板517间的距 离等于灯卡宽度。卡在导线上的灯卡的底板前端面与挡板508接触，灯卡的底板两侧面分别 与两块导向板517接触，也就是说，灯卡被定位在挡板508、两块导向板517所围成的灯卡定 位槽内，此时，灯卡2与其上部的设置在压头上的灯体3相对。
两个钳爪512各包括上下两段；两个钳爪的下段5121的下端分别通过销506铰接在滑块的 两侧；两个钳爪的下段沿着V形滑道的内壁延伸；两个钳爪的上段5122由滑块顶部两侧延伸 至灯卡2的两侧。
为了调整相对的两个钳爪上段5122之间(即钳口)的大小，在V形滑道两侧设置与其成 螺纹连接的钳口调整螺栓516，钳口调整螺栓的顶端与钳爪的下段之间设置滚珠515。当转动 钳口调整螺栓，钳口调整螺栓即通过滚珠515推动两个钳爪的下段，使得钳爪的下段绕其与
16滑块铰接的铰接轴摆动，这样，两个钳爪之间的钳口大小即可改变，以适应不同宽度的灯卡
压头下移时，灯体3的引脚刺穿导线皮并伸入到导线芯中，然后滑块下移，两个钳爪的 下段5121在滚珠515作用下相向移动，使得两个钳爪的上段推动灯卡的两侧，使得灯卡的两 侧卡脚扣住灯体两侧。
弹性填料的预紧力大于引脚刺穿导线皮并伸入到导线芯所需要的力，以使得引脚刺穿导 线皮并伸入到导线芯之前，滑块不会下移。如果弹性填料的预紧力过小，在压头带动灯体下 压时，灯体会和导线、灯卡、滑块一起向下移动，导致两个钳爪推动灯卡的两侧卡脚向内移 动时，引脚还未刺穿导线皮并伸入到导线芯。
在两个钳爪下段5121之间设置有在常态时使得两个钳爪相分离的复位弹簧514。当压头 上移时，滑块在弹性填料的作用下自动向上移动，复位弹簧使得两个钳爪分离，两个钳爪的 下段始终处于在滚珠515相接触的状态，为下一次的下压作好准备。
绕线机构每次拉动导线直线移动的长度L大于挡板与灯卡托板上的灯卡之间的距离S;当 绕线机构拉动导线移动时，卡在在导线上的灯卡由于被挡板阻挡，灯卡不能随导线移动。
灯卡卡在导线上后，绕线机构拉动导线移动，要保证灯卡移动到(设置压头上的)灯体 的正下方后停止移动，这样，压头才能带动灯体下压，灯体才能与灯卡相配。灯卡移动时若 越过灯体的正下方或到达不了灯体的正下方，灯体均不能下压。本发明采用挡板等结构保证 了灯卡移动到灯体的正下方后停止移动。其原理是我们知道，灯卡卡在导线上后，灯卡对 导线的夹紧力并不大，在一定的外力作用下，灯卡仍可相对于导线沿导线的长度方向移动。 挡板与灯卡托板上的灯卡之间的距离为S，当等灯卡托板上的灯卡卡在导线上后，该灯卡与 挡板的距离即为S。然后，绕线机构动作，带动导线前移，由于绕线机构每次拉动导线直线 移动的长度L大于S，该灯卡在随导线前移过程中必然被挡板阻挡(挡板移动的距离只能为S )，但此时绕线机构仍在拉动导线，所以导线就相对于灯卡继续前移(L-S)长度后再停止 。挡板保证了在导线长度方向上，灯卡在灯体的正下方。
在滑块顶部设置有以导线为对称轴对称设置的两块导向板，两块导向板间的距离等于 灯卡宽度。这样，卡在导线上的灯卡随导线一起移动时，灯卡就进入两块导向板之间，两块 导向板就对灯卡移动起到导向作用，使得灯卡不会在垂直于导线长度方向上偏离压头上的灯 体。
在灯体与灯卡扣合后，需要拉动扣合在一起的灯体和灯卡随导线移动，以使得下一个卡 在导线上的灯卡移动到设置压头上的灯体正下方，为后续的两者的扣合做好准备。如果设置
17有挡板，在灯体与灯卡扣合后，扣合在一起的灯体和灯卡中灯卡由于被挡板阻挡，如果拉动 导线，灯卡(和与之扣合在一起的灯体)就不能随导线移动。为此，沿着导线移动方向，在 滑块的前方设置有可上下移动的导线顶出机构509。参见图2，导线顶出机构包括设置在顶杆 5093上的上滚轮5091和下滚轮5092，导线l从上滚轮、下滚轮之间穿过；当顶杆5093向上移 动时，下滚轮带动导线上移，卡在导线上的灯卡随之上移而使得灯卡底板底面高出挡板508 ，挡板不会再挡在灯卡的前进方向上，这样，拉动导线时，扣合在一起的灯体和灯卡就会从 挡板上方越过挡板随导线一起前移。当然，当扣合在一起的灯体和灯卡从挡板上方越过挡板 后，顶杆5093要迅速向下移动，上滚轮下压导线，以使得下一个卡在导线上的灯卡的灯卡底 板不要高出挡板，使挡板对其再次起到阻挡作用，保证该灯卡在灯体的正下方停下来而不随 导线移动。顶杆5093的上下移动可由电磁铁得失电进行控制。
工作过程当导线进给时，导线带着卡在导线上的灯卡同时向左移动到灯体与灯卡装配 装置的中心位置(在压头的上下移动中心线上)，灯卡被定位在挡板、两块导向板517所围 成的灯卡定位槽内，导线继续前进一些(约5毫米左右)，此时灯卡在挡板作用下保持不动 ，使导线相对于灯卡滑移，目的是为了消除绕线机构等机构的进给误差，使每次导线进给， 灯卡都能位于灯体与灯卡装配装置的中心位置。
压头带着灯体下行，灯体下部的引脚扎破导体绝缘层后扎入导体中心(此时压头气嘴 进气，不再吸住灯体)，此时滑块505在弹性填料的预压力下作用下保持不动；当灯体腿脚 全部扎入导体中心后，压头向下的作用力会增加，大于弹性填料的预紧力，滑块克服弹性填 料的预紧力下行，带动钳口、灯卡、导线等整体下移(微小行程，约l-2毫米)；钳爪上段 在滚珠515的作用下钳口收縮，钳爪上段推动灯卡收紧，使灯卡止口扣紧灯体面板，完成装 配。
压头在主步进电机带动下上行，滑块在弹性填料的弹性回复推动力下复位，钳口在复位 弹簧514推动下也复位。
导线顶出机构509中的电磁铁得电，顶杆向上移动，将导线和刚装上的灯卡向上推，高 出挡板；绕线机构运动，导线向左进给；此时导线顶出机构的电磁铁失电，顶杆向下移动复 位，将导线压下，使灯卡位于挡板、定位板所围成的灯卡定位槽内；绕线机构继续运动，使 灯卡被挡板阻挡，位于灯体与灯卡装配装置中心位置，导线继续前进一些，以消除进给误差
压头动作，带着另一灯体下行，进入下一动作循环。
本灯体与灯卡装配装置保证了灯体、灯卡、导线间的相对位置关系，实现了将灯体引脚压入电线后，灯卡自动卡紧灯体的PCB板，其结构简单，可提高生产效率，降低废品率。
上述装配主体机构中，参见图4、 5、 9、 10，为了使得灯卡能够从灯卡导料槽中顺利滑 出，灯卡导料槽的轴线与水平面成30度倾斜。为了使得灯体能够从灯体导料槽中顺利滑出， 灯体导料槽的轴线与水平面成30度倾斜。当然，与倾斜的灯卡导料槽、灯体导料槽相适应， 两根导线所在平面与水平面成30度倾斜；底座的上表面与水平面成30-45度；活动块的往复 运动方向垂直面成30度夹角。
装配主体机构功能是将导体校直后，将灯体引脚插入导线中心，并使灯卡从反方向扣紧灯 体的PCB板，对装配进行检测，并实现装配动作连续自动进行。
权利要求
1.一种LED灯绳装配设备，其特征是它包括绕线机构，拉动导线间歇直线运动，实现导线进给；灯卡送料进给机构，带动灯卡相对于导线移动，以把灯卡卡在导线上；灯体送料机构，包括上下移动的压头，灯体设置在压头下端；灯体与灯卡装配装置，将灯体引脚刺入导线并将灯卡扣紧在灯体上；灯体与灯卡装配装置包括底座，在底座内设置滑道；在滑道内设置滑块；在滑块下部的滑道内设置有弹性填料；在滑块顶部是卡在导线上的灯卡；灯卡与灯体相对；两个钳爪各包括上下两段；两个钳爪的下段的下端分别铰接在滑块的两侧；两个钳爪的下段沿着滑道的内壁向上延伸；两个钳爪的上段由滑块顶部两侧延伸至灯卡的两侧；压头下移时，灯体的引脚刺穿导线皮并伸入到导线芯中；滑块下移，两个钳爪的下段在滑道的内壁推动下相向移动，两个钳爪的上段推动灯卡的两侧卡脚，使得灯卡的两侧卡脚向内移动而扣住灯体两侧。
2 根据权利要求1所述的LED灯绳装配设备，其特征是弹性填料的 预紧力大于引脚刺穿导线皮并伸入到导线芯所需要的力，以使得引脚刺穿导线皮并伸入到导 线芯之前，滑块不会下移。
3 根据权利要求1所述的LED灯绳装配设备，其特征是灯体送料机 构中的压头包括与压头动力机构连接以带动其上下移动的压头体，压头动力机构设置在底座 上；压头体下端的两侧具有台肩，中间为凹入部；在压头体上设置与其成上下滑动连接的吸 固滑块；吸固滑块内具有吸气通道，吸气通道的出气口与负压源相连通；吸气通道的进气口 开在吸固滑块的吸附面上，用于吸附灯体玻璃面的吸附面位于凹入部内；当灯体设置在压头 体下端时，灯体的两侧PCB板与两个台肩相对应，灯体中间的玻璃面位于凹入部内并与吸附 面相对应；当吸附面吸住灯体，吸固滑块相对于压头体向上移动的距离至少可以使得台肩与 灯体的PCB板接触。
4 根据权利要求3所述的LED灯绳装配设备，其特征是它还包括灯 体活动承托架，灯体活动承托架包括左右相对的两个侧向导向定位板，成直角形连接的承托板和前定位板；当灯体放置在灯体活动承托架上，承托板、前定位板、两个侧向导向定位板 分别与PCB板的底面、 一侧面、前后端面接触；灯体活动承托架通过中心轴摆动连接在压头 体上；它还包括固定在底座上开有限位槽的限位块；固定在灯体活动承托架上的限位轴伸入 限位槽内； 一翻转弹簧的两个自由端分别连接在限位轴和压头体上；在压头体向上移动，使 得翻转弹簧越过中心轴轴线时，翻转弹簧带动灯体活动承托架绕中心轴向下翻转，承托板位 于压头体下方；当压头体向下移动，使得翻转弹簧越过中心轴的轴线时，翻转弹簧带动灯体 活动承托架绕中心轴向上摆动，承托板从压头体下方离开。
5.根据权利要求4所述的LED灯绳装配设备，其特征是2它还包括一 个用于放置灯体的灯体导料槽，灯体导料槽的横截面与灯体的纵截面相一致；灯体导料槽的 出口与位于压头体下方的承托板相对，以使得从灯体导料槽内出来的灯体能够移动到承托板 上。
6.根据权利要求1所述的LED灯绳装配设备，其特征是灯卡送料进 给机构包括导线压头、灯卡托板；导线压头设置在导线压头传动机构上，灯卡托板设置在灯 卡托板传动机构上；灯卡托板上放置有灯卡；导线压头在导线压头传动机构的带动下，灯卡 在灯卡托板传动机构的带动下，作等速相向和相背直线运动；导线从灯卡与导线压头的中间 穿过。
7.根据权利要求6所述的LED灯绳装配设备，其特征是导线压头设 置在可相对于机架往复移动的运动块上，在机架上滑动连接有灯卡托板，在机架上连接有定 滑轮，绕过定滑轮的绳索的两端分别连接运动块和灯卡托板。定滑轮、绳索即为带动灯卡托 板运动的灯卡托板传动机构。
8.根据权利要求7所述的LED灯绳装配设备，其特征是运动块与滑 动螺母固定连接，滑动螺母与丝杠配合；丝杠与电动机的输出轴相连。运动块、滑动螺母、 丝杠、电动机即为带动导线压头运动的导线压头传动机构。
9.根据权利要求6所述的LED灯绳装配设备，其特征是它还包括一 个用于放置灯卡的灯卡导料槽，灯卡导料槽的横截面与灯卡的纵截面相一致；灯卡导料槽的 出口与灯卡托板相对，以使得从灯卡导料槽内出来的灯卡能够移动到灯卡托板上。
10.根据权利要求1所述的LED灯绳装配设备，其特征是在滑块顶部 设置有高度不大于灯卡底板厚度的挡板；挡板在导线下部并垂直于导线；绕线机构每次拉动 导线直线移动的长度L大于挡板与灯卡托板上的灯卡之间的距离S;当绕线机构拉动导线移动 时，卡在在导线上的灯卡由于被挡板阻挡，灯卡不能随导线移动。
11.根据权利要求10所述的LED灯绳装配设备，其特征是2沿着导线 移动方向，在滑块的前方设置有可上下移动的导线顶出机构；导线顶出机构包括上滚轮、下 滚轮，导线从上滚轮、下滚轮之间穿过；当导线顶出机构向上移动时，下滚轮带动导线上移 ，卡在导线上的灯卡随之上移而使得灯卡底板底面高出挡板。
12.根据权利要求1所述的LED灯绳装配设备，其特征是它还包括与 导线相接的电源，设置在绕线机构上。
全文摘要
本发明提供一种装配效率高、质量好的LED灯绳装配设备。它包括绕线机构，灯卡送料进给机构，灯体送料机构，灯体与灯卡装配装置；灯体与灯卡装配装置包括底座，在底座内设置滑道；在滑道内设置滑块；在滑块下部的滑道内设置有弹性填料；在滑块顶部是卡在导线上的灯卡；灯卡与灯体相对；两个钳爪各包括上下两段；两个钳爪的下段的下端分别铰接在滑块的两侧；两个钳爪的下段沿着滑道的内壁延伸；两个钳爪的上段由滑块顶部两侧延伸至灯卡的两侧；压头下移时，灯体的引脚刺穿导线皮并伸入到导线芯中；滑块下移，两个钳爪的下段在滑道的内壁推动下相向移动，两个钳爪的上段推动灯卡的两侧，使得灯卡的两侧卡脚扣住灯体两侧。
文档编号F21S4/00GK101660684SQ200910308089
公开日2010年3月3日 申请日期2009年10月9日 优先权日2009年10月9日
发明者刘晓强, 施泽波 申请人:南京信息职业技术学院