一种自动布线机线缆存储及给料装置的制作方法

本发明涉及一种自动布线机线缆存储及给料装置，属于飞机装备领域。

背景技术：

国内飞机线束大多通过人工来布线，由于飞机上线缆众多，且随着飞机功能的不断丰富，飞机的电气系统变得越来越复杂，飞机上线缆的数量剧增，人工布线需要大量人力，同时需要操作人员有较高的技术能力，操作繁琐且易出错。因此，急需一种飞机线束的全自动布线设备。

申请号为20141023402的发明专利申请公开了一种飞机电缆导线束自动布线系统及其布线方法，可以实现飞机线束的机器布线。上述申请存在以下几个主要问题：需要将下好线的所有导线放在配线槽中，并根据需要人工递送给机器人手爪，而飞机线束需要的导线种类繁多，规格成百上千，配线槽空间有限，以上方案实现起来极为困难，人工配线耗时费力；需要单独的插销存储模块存储布线需要的各种插销，使整机结构复杂，操作不便。

技术实现要素：

为了解决现有技术的以上不足，本发明提供一种飞机线束自动布线机，其既能够根据需要存储布线所需的线缆和插销，又能根据布线规划流程对线缆或插销进行自动给料，使布线机能够实现线束的全自动布线，节省空间、通用性强，简化操作工序，大大降低人力成本，提高布线效率和准确度。

本发明的目的是通过以下方案实现的，结合附图：

一种自动布线机线缆存储及给料装置，包括基座19、储料盘11、支架盘21、线盘架14、布线柱插盘15、装料气缸12、送料气缸13，储料盘11转动连接在 基座19上，若干线盘架14及布线柱插盘15滑动连接在储料盘11圆周上，支架盘21固定连接在基座19上且位于储料盘11上方，装料气缸12及送料气缸13分别固定在支架盘21上，装料气缸12与送料气缸13在水平投影面上成一定角度。

进一步地，一种自动布线机线缆存储及给料装置还包括装料轨道17及送料轨道18，装料轨道17与送料轨道18分别固定在基座19圆周上，所述线盘架14和布线柱插盘15均可与对应的装料轨道17或送料轨道18滑动连接，装料轨道17与装料气缸12气缸轴同轴，送料轨道18与送料气缸13气缸轴同轴。

进一步地，所述储料盘11圆周上均布设置有多个储料座16，所述线盘架14及布线柱插盘15分别滑动连接在对应的储料座16上，所述装料轨道17及送料轨道18可分别与对应的储料座16水平对接。

进一步地，所述线盘架14包括线盘架固定座141、线轴142、滑块144、卡线机构146，线轴142固定在线盘架固定座141的立板上，线轴142端部固定有卡爪143，滑块144固定在线盘架固定座141底板下方，卡线机构146固定在线盘架固定座141底板外端，线盘架固定座141内端可与装料气缸或送料气缸的气缸轴卡接。

更进一步地，所述线盘架固定座141底板内端设有卡扣147，所述装料气缸12及送料气缸13的气缸轴前端均设有卡扣板22。

进一步地，所述卡线机构146包括卡线机构支撑架1461、收线口1462、吐线口1463，卡线机构支撑架1461固定在线盘架固定座141底板上，吐线口1463和收线口1462分别设置在卡线机构支撑架1461前后两端。

更进一步地，所述卡线机构146还包括卡线块1464，卡线块1464设置在吐线口1463和收线口1462之间的卡线机构支撑架1461上。

更进一步地，所述吐线口1463和收线口1462之间还设置有隔板，隔板上设有过线孔1465。

本发明具有以下优点：

1.本发明自动布线机线缆存储及给料装置采用集成式结构，可将大量不同线号规格的线缆及布线所需的各种布线柱全部存储在储料盘上，根据布线需要自动推送对应线盘或步线柱，操作方便，实现全自动布线。

2.本发明的储料盘为转盘结构，节省空间，还提供了装料和取料轨道，通过电机驱动储料盘旋转，配合气缸即可实现自动上料和送料，上位机控制程序简单，操作容易。

4.本发明的线盘架及布线柱插盘均与储料盘可拆卸连接，可根据需要调整装配数量，且可以单独调整线盘架上的线盘或布线柱插盘上的布线柱，调整方便，通用型更强。

附图说明

图1为飞机线束自动布线机轴测图；

图2为本发明一种自动布线机线缆存储及给料装置轴测图；

图3为本发明一种自动布线机线缆存储及给料装置主视图；

图4为自动布线机线缆存储及给料装置的储料装载机构轴测图；

图5为储料装载机构主视剖视图；

图6为储料座轴测图；

图7为装料轨道轴测图；

图8为送料轨道轴测图；

图9为线盘架轴测图；

图10为线盘架轴测图；

图11为卡线机构轴测图；

图12为送线机构第一状态轴测图；

图13为送线机构第二状态轴测图；

图14为送线机构第三状态轴测图；

图15为机械手轴测图；

图16为机械手主视图；

图中：

1-自动布线机线缆存储及给料装置，2-滑台，3-自动送线器，4-布线机器人，5-机械手，6-光学线号识别及记米器，7-连接架，8-工作台；

11-储料盘，12-装料气缸，13-送料气缸，14-线盘架，15-布线柱插盘，16-储料座，17-装料轨道，18-送料轨道，19-基座，20-气缸支架，21-支架盘，22-卡扣板；

141-线盘架固定座，142-线轴，143-卡爪，144-滑块，145-弹簧限位机构，146-卡线机构；1461-卡线机构支撑架，1462-收线口，1463-吐线口，1464-卡线块，1465-过线孔；

301-送线轮，302-送线轮驱动电机，303-固定架，304-限位块，305-裁线刀，306-裁线刀架；

501-布线头，502-进线口，503-走线通道，504-出线口，505-抓取头，506-转换机构，507-转换驱动电机，508-摄像机，509-夹取爪。

具体实施方式

以下结合附图，详细介绍本发明的技术方案：

如图1所示，一种飞机线束自动布线机，包括自动布线机线缆存储及给料装置1、滑台2、自动送线器3、布线机器人4、光学线号识别及计米器6、连接 架7、工作台8、上位机。自动布线机线缆存储及给料装置1安装在连接架7上，工作台8安装在连接架7前端，滑台2滑动连接在工作台8上，可在工作台8台面上沿工作台8滑轨滑动，布线机器人4安装在滑台2上，布线机器人4由六自由度机械臂和机械手5组成，自动送线器3安装在滑台2上，自动送线器3前端与自动布线机线缆存储及给料装置1的送料轨道16对接，光学线号识别及计米器6安装在滑台2上且位于自动送线器3后方。

如图2至图6所示，自动布线机线缆存储及给料装置1包括固定在连接架7上的储料装载机构以及安装在储料装载机构上的线盘架14、布线柱插盘15、装料气缸12、送料气缸13、装料轨道17以及送料轨道18。如图5、图6所示，储料装载机构整体为转盘式结构，包括基座19、装料轨道17、送料轨道18、储料盘11、储料座16、支架盘21、气缸支架20；其中，基座19固定在连接架7上，储料盘11通过转动轴转动连接在基座19上，转动轴由电机驱动，储料座16均匀布置在储料盘11圆周上，支架盘21位于储料盘11上方且直接固定在基座19上，使支架盘21不随储料盘11转动，两个气缸支架20均固定在支架盘21上且在水平投影面上相互垂直。装料轨道17与送料轨道18分别固定在基座19圆周上且装料轨道17与送料轨道18成90°夹角分布，分别与一个气缸支架20同轴。送料轨道18的轨道外端与自动送线器3对接；装料轨道17及送料轨道18高度相同，均与固定在储料盘11上的储料座16高度平齐，使装料轨道17及送料轨道18的轨道内端均可与相对应的储料座16水平对接。

如图2至图4所示，根据实际布线需要，将一定数量的线盘架14和一定数量的布线柱插盘15安装在储料盘11上；线盘架14用于安装线盘，布线柱插盘15设有多个插接孔，用于放置布线所需要的线缆源头固定柱、绕线柱及线缆源尾固定柱等布线柱。装料气缸12和送料气缸13分别固定在一个气缸支架20上， 装料气缸12气缸轴与装料轨道同轴，送料气缸13气缸轴与送料轨道同轴，且装料气缸12和送料气缸13的气缸轴前端均固定有卡扣板，用于与线盘架或布线柱插盘15卡接。

如图7所示，储料座16为滑轨式结构，包括供线盘架14滑动连接的轨道以及位于轨道端部的限位卡接结构。如图8所示，装料轨道17包括支撑座以及固定在支撑座上的轨道体，轨道体外端部固定有挡板。如图9所示，送料轨道18包括支撑底座以及固定在支撑底座上的滑动轨道，滑动轨道两端分别与储料座16的轨道及自动送线器3的送线轨道对接，使线盘架14可以从储料盘16滑动至自动送线器3。

如图10、图11所示，线盘架14包括线盘架固定座141、线轴142、卡爪143、滑块144、弹簧限位机构145、卡线机构146及卡扣147。其中，线轴142固定在线盘架固定座141的立板上，线轴142前端固定卡爪143，滑块144固定在线盘架固定座141底板下方，弹簧限位机构145设置在底板上，卡线机构146固定在线盘架固定座141底板外侧，卡扣147设置在底板内侧端部，用于与装料气缸或送料气缸上的卡扣板连接。将线盘套在线轴142上并通过卡爪143限位，线缆头从卡线机构146穿出，线盘架14通过滑块144与储料座16连接。

如图12所示，卡线机构146包括卡线机构支撑架1461、收线口1462、吐线口1463、卡线块1464、过线孔1465。卡线机构支撑架1461通过螺栓固定在线盘架固定座141底板上，吐线口1463和收线口1462分别设置在卡线机构支撑架1461前后两端，在吐线口1463和收线口1462之间的卡线机构支撑架1461底部还设置有隔板，隔板上开有过线孔1465，线盘上的线缆从收线口1462穿入，经过过线孔1465后从吐线口1463穿出，过线孔1465可防止线缆松动；2个卡线块1464设置在吐线口1463和收线口1462之间的卡线机构支撑架1461上， 卡线块1464为弹簧式结构，可相对卡线机构支撑架1461卡紧或弹出，当卡线块1464相对卡线机构支撑架1461弹出时，可以卡住穿在吐线口1463和收线口1462之间的线缆。

自动布线机线缆存储及给料装置1的工作原理为：

预先将一定数量的线盘架14和布线柱插盘15分别安装至储料盘11上。装料时，操作人员站在装料轨道17一侧，电机驱动储料盘11转动至合适位置，送料气缸12向前伸出气缸轴，使送料气缸12前端的卡扣板与线盘架14后端的卡扣卡接，进一步将卡接后的线盘架14由储料座16推送至装料轨道17直至装料轨道外侧挡板对线盘架14限位；操作员将绕好线缆的线盘装配至线盘架14的线轴142上，并将线缆端头穿过卡线机构146；线盘装好后，装料气缸12向后收回气缸轴，带动线盘架14沿装料轨道往回滑动至储料座16，回到原位时储料座16的限位卡接结构对线盘架14进行限位，送料气缸12气缸轴继续收回，使前端的卡扣板与线盘架14脱离，完成线盘上料。布线柱的上料原理与线盘架基本相同，转动储料盘11是布线柱插盘15正对装料气缸12，装料气缸12将布线柱插盘15推送至装料轨道，操作员根据需要将各种布线柱插入布线柱插盘15后，装料气缸12牵引布线柱插盘15回到原位，完成上料。布线送料时，电机驱动储料盘11转动，将所需的线盘架14或布线柱插盘15转动至与送料轨道18对接的位置，有送料气缸13推送线盘架14或布线柱插盘15由储料座16滑动至送料轨道18，使线盘架14与自动送线器3对接进行自动送线，或由机械手5夹取布线柱，继续进行自动布线。当完成该线盘线缆的送线或布线柱的夹取后，送料气缸13将线盘架14或布线柱插盘15拉回储料盘原位，继续下一个装料或送料过程。

如图1所示，自动送线器3包括送线器轨道以及固定在送线器轨道端部的 送线机构。送线器轨道固定在滑台2上，送线器轨道与自动布线机线缆存储及给料装置1基座19上的送料轨道18对接，两者轨道宽度和高度均一致。送线器轨道与自动布线机线缆存储及给料装置1的线盘架14或布线柱插盘15配合，将线盘架14或布线柱插盘15滑动至送线器轨道上进行后续操作。送线机构与线盘架14前端的卡线机构146配合，进行自动送线工作。

如图12所示，送线机构包括送线轮301、送线轮驱动电机302、固定架303、限位块304、裁线刀305、裁线刀架306、送线机构底座307。送线机构底座307固定在滑台2上且固定在送线器轨道端部。4个送线轮301两两一组，两组送线轮分别通过送线轮支撑块以送线器轨道中心线为对称轴对称设置在送线轮底座307上，且两组送线轮支撑块可分别通过气缸驱动沿送线机构底座307向两侧滑动，进而带动两组送线轮整体开合，每组送线轮通过一个送线轮驱动电机302驱动旋转。送线轮301在送线轮支撑块开合下夹紧卡线机构146过线孔1465两端的线缆，并在送线轮驱动电机302驱动下朝送线机构前端旋转，将夹持的线缆向前端输送。固定架303设置在送线轮支撑块前端，固定架303顶部设有可在气缸驱动下竖直向下伸缩的限位块304。限位块304正对卡线机构146的卡线块1464，限位块304向下伸出，将卡线块1464下压，卡线块1464相对卡线机构支撑架1461呈卡紧状态，使线缆可沿卡线机构146输送，当限位块304缩回，卡线块1464向上弹回，卡住线缆。一对裁线刀架306固定在固定架303前端，其位于送线机构的最前端，裁线刀架306可在气缸驱动下向两侧滑动，裁线刀305固定在裁线刀架306内侧顶端，两个刃口各固定在一个裁线刀架306上。裁线刀305位于卡线机构146的吐线口1463前方，裁线刀架306在气缸驱动下闭合，使裁线刀305两刃口闭合，将吐线口吐出的线缆裁断。

送线机构在整机自动布线过程中分为三个工作状态：

第一状态为准备状态：如图13所示，两个送线轮支撑块在气缸驱动下向两侧滑动，使两组送线轮分开，送线轮电机302不工作，送线轮301不转动，固定架303上的限位块304呈缩回状态，裁线刀架306在气缸驱动下向两侧滑动，使裁线刀305刃口打开。

第二状态为送线状态：如图14所示，两个送线轮支撑块在气缸驱动下向内侧滑动，使送线轮301加紧卡线机构146过线孔两端的线缆，送线轮驱动电机302工作，驱动送线轮朝送线机构前端方向旋转，将夹紧在两组送线轮中间的线缆相前端输送；限位块304依旧抵住卡线块1464下压卡紧，线缆可沿卡线机构146输送；卡线机构146的吐线口1463位于裁线刀305后端，裁线刀305刃口张开，不裁断线缆。

第三状态为裁线状态：如图15所示，当前线盘上的线缆布线工作完成时，需停止自动送线：送线轮驱动电机302停止，使送线轮301停止转动；裁线刀架306在气缸驱动下向内侧滑动，使裁线刀305两刃口闭合将吐线口1463吐出的线缆裁断。自动送线器的送线工作完成。

六自由度布线机器人4包括固定在滑台2上的六自由度机械臂以及安装在六自由度机械臂端部的机械手5，如图16所示，机械手5包括布线头501、抓取头505、转换机构506、转换驱动电机507以及摄像机508。布线头501和抓取头505分别固定在转换机构506的底面和内侧面上且位置相互垂直，转换驱动电机507固定在转换机构外侧面，其驱动轴驱动转换机构506转动，使布线头501和抓取头505可以根据需要转换位置；抓取头505端部设有气动夹取爪509；摄像机508通过连接板固定在转换驱动电机50上方，位于机械手5顶部。布线头501用于提取自动送线器3输送过来的线缆并在工作台8上进行布线，布线头501整体为中空结构，其内部为走线通道503，走线通道503上端与其想 垂直方向设有进线口502，走线通道503另一端设有出现口504。抓取头505用于抓取布线所需的线缆源头固定柱、绕线柱及线缆源尾固定柱等布线柱并将布线柱插入工作台8上的指定固定孔。摄像机8用于对机械手的工作情况进行检测。

机械手5的工作过程为：当布线柱插盘15被推送至自动送线器的送线器轨道上后，机械手5抓取布线柱插盘15上的线缆源头固定柱，随着滑台2移动到工作台8上方适当位置，抓取头505将抓取的线缆源头固定柱插入工作台上预设位置的固定孔内，随着滑台2向前移动，抓取头505抓取下一位置所需布线柱放置在预定位置，抓取头505依次根据滑台2位置抓取所需的线缆源头固定柱、绕线柱或线缆源尾固定柱并放置在工作台8的预设位置。布线柱全部放置完毕，滑台2返回起始位置，转换机构506将布线头501转换到原抓取头505位置，进线口502对准卡线机构146的吐线口1463，线缆从进线口502进入布线头501，经过走线通道503后从出线口504伸出，滑台2移动至该线缆的预设布线起始位置，机械手开始布线，从出线口502输出的线缆经过线缆源头固定柱固定，然后按照预设的布线线路，依次绕过所经的绕线柱，完成走线后到达终止位置并通过线缆源尾固定柱，即完成该线缆的一次布线。

如图1所示，以下简要介绍本发明的工作过程：

首先进行自动布线机线缆存储及给料装置1上料工作，将一定数量的线盘架14和布线柱插盘15预先安装在自动布线机线缆存储及给料装置储料盘11上；根据实际线束布线需要，上位机计算所需的线缆型号、数量以及布线柱类型、数量；开始上料，操作人员根据上位机下达的任务将所需线盘和各类布线柱通过装料轨道17安装到线盘架14和布线柱插盘15上，工作人员及完成了上料工作。

开始布线，上位机规划线束的布线线路，自动布线机线缆存储及给料装置1根据指令将指定的布线柱插盘15推送至自动送线器3，机械手5的抓取头505抓取指定的布线柱，上位机控制滑台2按规划的布线线路移动到预定位置，六自由度布线机器人4将布线柱放置在工作台8上的相应位置，工作台8上设有阵列的固定孔，用于固定布线柱；滑台2继续按线路向前滑动，每到一处预定位置，机械手就从自动送线器3抓取所需的布线柱放置到工作台8相应位置，如果当前布线柱插盘15上的布线柱用完，滑台2返回初始位置，自动布线机线缆存储及给料装置1将当前布线柱插盘15收回并推送来新的布线柱插盘15，继续抓取和放置过程，直至完成所有布线柱的放置工作。

滑台2返回初始位置，自动布线机线缆存储及给料装置将布线柱插盘15收回，根据上位机的布线指令，将装载有所需线盘的线盘架14推送至自动送线器3，自动送线器3工作，送线机构呈第一状态与线盘架14对接，然后进入第二状态开始输送线缆，机械手5通过转换机构将布线头501转换至工作位，线缆经过布线头501输出，六自由度布线机器人4将线缆拉至光学线号识别及计米器6进行线号识别，上位机根据识别的线号规划该线缆的布线线路，滑台2根据布线线路移动，机械手5将线缆首先通过线缆源头固定柱卡紧固定，随着滑台2的移动，机械手5将线缆依次绕过线路上的绕线柱进行布线，光学线号识别及计米器6全程监控线缆输出长度，当到达指定长度，送线机构进入第三状态裁断输送线缆，机械手5继续布线直至到达线路终止位置并通过线缆源尾固定柱将线缆卡紧；由此完成一条线缆的布线，滑台2返回初始位置，进入下一线缆的布线循环，直到所有线缆布线完成，将布好的线缆打捆成线束，即完成了线束的自动布线过程。