辅助组装方法和系统与流程

本发明涉及一种将多根电线电连接到连接器的辅助方法以及相应的组装系统。更具体地说，本发明涉及用于将电缆线束的电线电连接到连接器的组装方法和系统。

背景技术：

电缆线束，也称为电线线束，包括用于传输电力或信号的一束电线或电缆(下文中称为"电线")，并且通常可以在车辆和机器中找到。与单独的松散电线相比，电缆线束保护电线免受外部影响，并且在包装和组装方面具有优势。随着现代车辆和机器中的电子系统变得更加复杂，经由电缆线束传输的信息量已经增加，这使得它们的设计和组装更加复杂。

一般而言，通过将多根电线切割成一定长度、剥去它们的端部、并将电线的端部与端子配合以连接到连接器壳体(以下称为"连接器")来组装电缆线束。根据预定的设计，电线在组装板上被组装成束，并且在输送之前，可以将束包装入保护套或覆盖物中。

尽管组装过程中的各个步骤已经自动化，但是迄今为止，实现完全自动化的过程是困难的，例如由于电缆线束的各种不同配置或组装小部件所需的灵巧性。因此，电缆线束以及特别是电线和端子与连接器的连接的手动组装是常见的，但不是没有挑战性的。例如，组装过程需要非常熟练的工人，但是仍然易于出现人为错误。组装过程的性质也使得难以在移动的组装线上实施。

一个特别具有挑战性的趋势是用于电缆线束的端子和连接器的小型化。随着部件变得更小，连接器上的腔体数量变得更难以读取，尤其是当组装工人佩戴防护眼镜时更是如此。当戴上手套时，难以抓握附接到小的端子的电线，并且可能难以检测端子的主要锁定检测，这增加了端子脱位的风险。这些因素增加了时间，因此增加了组装所需的成本。

考虑到这些挑战，已经提出了使电缆线束组装过程完全自动化的方案。然而，自动化系统是昂贵的，并且在生产能力或设计变化方面可能是不灵活的。在电缆线束中使用的不同类型的电线，例如双绞线或者有套电线，也已经证明难以在自动化系统中组装。因此，仍然需要用于将电线电连接到连接器的改进的方法和系统。

技术实现要素：

本发明提供了一种将多根电线电连接到连接器的方法，该方法是基于机器人或机器辅助的手动组装的。在第一方面的方法中，包括多个腔体的连接器最初被固定到基部上。预定的连接序列被装载到辅助组装工人(以下称为"使用者")的引导装置的存储器上。

连接序列的每个步骤包括定位连接器的一个或多个腔体，该连接器被配置成接收电线，例如与端子配合的电线的端部。为了简单起见，以下的发明指的是电线的端部，该电线还包括用于将电线连接到壳体的端子。接下来，准备多根电线，每根电线对应于连接序列的相应步骤。然后，启动连接序列，以自动地将引导装置移动到适当位置。这意味着由引导装置限定的一个或多个通道与在连接序列的第一步骤中指示的一个或多个腔体对齐，使得电线端部可被引导穿过每个通道并进入到对齐的腔体中。

在自动对齐步骤之后，使用者手动地引导电线的端部穿过引导装置的通道并进入到对齐的腔体中，以电连接或插入电线。如果电线具有多个端部，则每根电线端部被引导穿过对应的通道并进入到对齐的腔体中。这样，引导装置以清楚且简单的方式向使用者指示用于接收特定电线端部的正确的腔体。这降低了电线端部被插入到错误的腔体中的可能性。此外，引导装置的通道降低了电线端部或端子以可能导致电线弯曲或断裂的角度被插入的可能性。一旦电线已经被插入到对应的腔体中，电线就电连接并且机械连接到连接器，因此引导装置释放电线以使通道与由连接序列限定的下一个腔体对齐。自动对齐步骤、手动引导和连接步骤以及自动释放步骤以这个顺序重复，直到连接序列的所有步骤都已经被执行。

本发明的辅助组装方法结合了手动和自动组装步骤，以提高产量和质量，同时还保持与手动组装过程相关的灵活性和较低的组装成本。另外，该方法可以容易地与现有方法结合，以部分地自动化电缆线束组装过程，例如与用于自动切割电线和/或将端子组装到电线的端部的系统和机器结合。

该组装方法的进一步的实施方式和优点由其它方面限定并且在下面描述：

在一些情况下，电缆线束组装过程可结合用于密封未被构造成接收电线端部或端子的腔体的腔体插塞。因此，该方法的实施方式可包括将预定的插入插塞序列装载到引导装置的控制器上的进一步的步骤，其中插入插塞序列的每个步骤限定定位未包括在第一方面的连接序列中的一个或多个腔体。插入插塞序列被自动地启动以移动引导装置，以将一个或多个通道与对应于插入插塞序列的第一步骤的一个或多个相应的腔体对齐。然后，使用者手动地将腔体插塞插入穿过一个或多个通道并进入到对应的一个或多个腔体中。重复自动对齐步骤和手动插入插塞步骤，直到插入插塞序列的所有步骤都被执行。这时候，第一方面的方法的连接序列然后可以被启动。使用插入腔体插塞的辅助过程消除了在电线可以被插入插塞或连接之前校正腔体插塞的放置所需的时间。

减少过程时间的另一种方法是手动地引导包括双绞线的电线的两个端部同时穿过引导装置的对应的通道进入到相应的腔体中。该实施方式还优于全自动组装系统，该全自动组装系统可能不能处理具有一个以上附接到其端部的端子的电线。

根据一个实施方式，一旦从对齐步骤开始经过了特定量的时间，释放步骤就可以自动地开始。这种变化可以稳定组装的循环时间，以减少总的组装时间。然而，使用者可能还需要额外的时间来完成手动引导步骤，例如在训练期间。在这种情况下，释放步骤可以可选地取决于提供给引导装置的控制器的释放信号，例如借助于按钮或踏板。

本发明还提供了一种辅助组装系统，其包括：基部，其限定基部平面并被配置成支撑连接器；以及引导装置，其包括可移动的第一夹持部分和可移动的第二夹持部分以及用于使夹持部分在打开位置和关闭位置之间移动的致动器，例如伺服驱动器或气动或液压致动器。夹持部分被配置成在闭合位置配合以限定一个或多个通道，该通道垂直于基部平面延伸并且被配置成接收一根或多根电线端部以便手动插入到连接器腔体中，同时致动器打开夹持部分以释放插入的电线。组装系统还包括驱动机构，该驱动机构用于使基部和/或引导装置相对于彼此移动，其中一个或多个通道保持垂直于基部平面，以便自动地将一个或多个通道与对应于上述序列步骤的相应连接器腔体对齐。最后，该组装系统包括控制器，该控制器被配置成根据预定的序列，例如上述连接序列和可选的插入插塞序列，控制驱动机构和夹持部分的致动器。

本发明的系统为电缆线束连接器组装提供了必要的指导和辅助，但是实施起来很简单。这减少了组装错误，并提高了超过完全手动组装系统的质量，而不会导致全自动组装系统的高启动成本。

辅助组装系统的进一步实施方式和优点由其它方面限定，并在下面描述。

在一个实施方式中，驱动机构被配置成使基部在基部平面内移动。例如，基部可以是机动化的托盘或板，其提供基部平面内并垂直于基部平面的运动，而引导装置不改变其相对于基部平面的位置。

在另一实施方式中，驱动机构可被配置成例如在基部保持静止不动的状态下使引导装置平行于和/或垂直于基部平面移动。这种布置可以被认为使用起来更舒适并且提供人体工程学优点。例如，连接到引导装置的机器臂可以形成驱动机构的一部分，这是因为在市场上可以获得价格合理的机器臂。机器臂也可以被用于使引导装置绕垂直于基部平面的轴线枢转。引导装置的这种运动使得可以适应端子的不同取向，特别是对于双绞线、有套绞线或三绞线。除了机器臂之外，可以使用其它合适的机构来使引导装置绕轴线枢转。

除了其中基部或引导装置被配置成移动而另一者保持静止不动的实施方式之外，其中驱动机构被配置成使基部和引导装置这两者相对于彼此移动的实施方式也是可以想到的。例如，基部可以被配置成在基部平面内移动，而引导装置被配置成绕垂直于基部平面延伸的轴线枢转。

在一个实施方式中，由夹持部分限定的一个或多个通道的轮廓可包括形状匹配的特征，该特征帮助使用者确定电线端部的方向，特别是在端子附接到电线端部的情况下。例如，通道可以具有与连接器腔体的外轮廓相同的轮廓。附加地或替代地，夹持部分可包括相对的表面，所述相对的表面被配置成当夹持部分闭合时抵接彼此，所述相对的表面限定用于将电线的端部引导到对应的连接器腔体中的一个或多个闭合的通道。这个特征与通道的形状匹配的轮廓结合起来特别有利。然而，即使在夹持部分的相对表面之间存在微小间隙，引导装置仍然能够帮助使用者组装连接器。

在另一实施方式中，引导装置可包括用于安装引导装置的安装机构。安装机构使得可以生产定制的夹持装置，并将夹持装置附接到容易获得的驱动机构，例如机器臂。该实施方式可以包括任何合适的已知安装机构，例如螺纹连接，但是其可以特别地包括可以在没有工具的情况下操作的安装机构，例如形状匹配或卡扣配合的连接。可在没有工具的情况下操作的安装机构使得使用者能够在保持相同驱动机构的同时切换不同的引导装置，以提供简单且相对便宜的模块化组装系统。如果第一夹持部分和第二夹持部分连接到彼此以形成单个的可移除单元，则可以更容易地切换不同的引导装置。例如，夹持部分可包括弹簧装载的或偏置的连接，其将夹持部分偏置在其闭合的位置，并且致动器抵抗偏压力起作用以打开夹持部分并自动地释放插入的电线。

在一个实施方式中，引导装置可包括可移除的附接部分，该附接部分限定平行于由夹持部分限定的通道延伸的一个或多个孔。优选地，该附接部分可在不使用工具的情况下附接到引导装置，例如通过形状匹配或卡扣配合的连接。在电线被插入穿过夹持部分的通道之前，附接部分可以便于将腔体插塞插入到一些连接器腔体中。

在另一个实施方式中，夹持部分可以关于垂直于基部平面延伸的平面不对称。这种不对称性可用于形成与腔体轮廓或端子的外轮廓形状匹配的通道外轮廓。然而，夹持部分的不对称性也可包括夹持部分的平行于所述平面延伸的一个外边缘，而另一个外边缘以一定角度布置。成角度的的外边缘可形成后缘，当引导装置从一个腔体移动到下一个腔体时，该后缘容纳先前插入的电线。在任何情况下，夹持部分也可关于前述平面对称，即形成为镜像。这种对称的夹持部分可以简单地制造。

在又一实施方式中，该系统可包括输入装置，例如按钮或脚踏板，用于向控制器发送释放信号以从引导装置的通道释放插入的电线。该实施方式允许使用者例如在训练期间确定连接序列的速度。

附图说明

将参考附图描述本方法和系统的进一步细节和优点，其中相同的附图标记用于表示在各个实施方式中的类似的部分。

图1示出了连接器或连接器壳体的实施例，使用本发明的方法和系统可以将电线连接到该连接器或连接器壳体。

图2a至图2d提供了本发明的辅助组装方法的示意性概略图。

图3至图5b提供了不同夹持部分的示意图。

图6a至图6b示出了可以容纳双绞线、三绞线或有套电线的辅助组装系统的实施例。

[附图标记]

10连接器

12外壳体

14连接器腔体

16电线

18双绞线

20系统

22基部

24引导装置

26通道

28夹持部分

30基板

32安装孔

34相对表面

36外边缘

38附接部分

40孔

42机器臂

a旋转轴线

b基部平面

具体实施方式

图1示出了用于电缆线束的连接器10的实施例，该连接器包括外壳体12和多个腔体14，该腔体14被配置成接收腔体插塞或附接到电线端部的端子。在一些情况下，端子可能是小且精密的，并且具有小至0.6mm的外部尺寸。同时，两个相邻腔体14之间的总距离"d"可以小于2mm，这增加了使用者的眼睛疲劳，并且增加了不正确地插入端子和腔体插塞的可能性。

图2a至图2d示出了用于辅助插入或连接电线16的方法和系统20的示意性概略图，其减少了插入错误。为了简单起见，图中的电线16已经被示出为没有被压接到其端部的端子。然而，本发明的方法和系统适用于包括端子的电线。连接器10安放在限定水平基部平面b的基部22上。尽管图2a至图2d示出了基部22和基本上水平延伸的基部平面b，但是它们也可以以取决于特定工作空间的配置的角度来被定向。穿过壳体12的局部横截面示出了多个被布置成彼此相邻的腔体14。

系统20还包括引导装置24，该引导装置24竖直地布置在连接器10上方，并且包括与连接器10的腔体14中的一个腔体对齐的通道26，如图2a中的虚线所示。通道26由一对被配置成彼此配合的夹持部分28限定。图2a至图2d分别示出了穿过夹持部分28的横截面。

在图2a中，连接器的最左边的腔体14对应于预装载的连接序列的第一腔体，并且引导装置24的位置对应于自动连接序列的开始。图2b示出了连接过程的下一步骤，其中，用手(未示出)将电线16的端部插入穿过通道26并进入相应的腔体14。一旦电线16已经被插入到腔体14中并电连接到连接器10，引导装置24的夹持部分28就以与将珠子穿到绳子上相同的方式包围电线16(图2b)。为了释放电线16，图2c中的运动箭头示出了当由致动器(未示出)移动时，夹持部分28彼此分开，以自动地从通道26释放电线16。用于引导装置24的致动器可以是伺服驱动器，但是也可以使用气动或液压致动器。一般而言，致动器可被配置成在一定量的时间已经流逝之后打开夹持部分28。然而，致动器也可以被配置成响应于由使用者经由系统的控制器提供的释放信号而打开夹持部分28。当使用者按下按钮或激活踏板(未示出)时，可以产生释放信号。

在打开以释放第一电线16(图2c)之后，夹持部分28沿垂直于页面的方向移动并再次被闭合。夹持部分28可以再次被致动器闭合，但是可选地，夹持部分28可以包括将夹持部分28偏置在闭合位置的连接机构。然后，致动器可被激活以抵消偏压力足够长的时间以使夹持部分28释放插入的电线16，于是偏压力将夹持部分28重新转动到它们的闭合位置。

然后，通道26与另一腔体14对齐，以便随后的电线16可以被插入到腔体14中(图2d)。图2d示出了两个运动箭头，其指示基部22和引导装置24之间的相对运动，以使通道26与下一个腔体对齐。一般而言，基部22可相对于引导装置24移动，或反之亦然，或基部22和引导装置24两者可被配置成相对移动。在任何情况下，系统20的控制器控制用于基部22和/或引导装置24的驱动机构以及用于夹持部分28的致动器，以便沿着一系列腔体14顺序地移动，从而确保使用者将电线插入正确的腔体14中。

图3示出了夹持部分28的一个实施例。每个夹持部分28设置有呈基板30的形式的安装机构，用于将夹持部分28通过安装孔32附接到驱动机构或固定不动的组件。作为安装孔32的替代，提供用于形状匹配或卡扣配合连接的机构也是可以想到的。夹持部分28配合以限定两个通道26，所述通道26被布置在夹持部分28的相对的端部处。图3中的通道26具有提供与连接器的腔体14匹配的形状的轮廓，如将参照图5a至图5b更详细地解释。尽管图3示出了相应的夹持部分28之间的微小间隙，但是夹持部分28可以被配置成使得限定相应的通道26的轮廓的相对表面34抵接彼此以形成闭合的通道26，即具有闭合轮廓的通道26。

图4示出了夹持部分28的另一个实施例。与图3所示的两个通道26不同，图4所示的通道26被布置得更靠近在一起，例如以便容纳双绞线的两根电线(也参见图6a至图6b)。此外，夹持部分28具有不对称的外边缘36，其中一个边缘36平行于页面的顶部边缘和底部边缘延伸，而另一个边缘36以一定角度延伸以形成基本上三角形的形状。当图4所示的夹持部分28被安装到引导装置24时，随着引导装置24和基部22相对于彼此移动，倾斜的边缘36可容纳先前插入的电线16。

图4还示出了可移除的附接部分38，该附接部分被配置成滑动到夹持部分28的外边缘36上。附接部分38限定了两个另外的孔40，该孔与通道26对齐并平行于通道26延伸。附接部分38例如通过注射成型一体地形成为整体式部件。换句话说，附接部分38的孔40不能以与可移动的夹持部分28相同的方式自动地释放电线16。然而，附接部分38可用于将腔体插塞插入到未被配置成接收电线和端子的腔体14中。腔体插塞被插入穿出孔40的底部，以便插塞不与附接部分38保持接触。尽管图4图示说明了具有相同圆形轮廓的通道26和孔40，但是也可以想到通道26和孔40具有不同的轮廓。

图5a至图5b示出了穿过限定了通道26的另外的夹持部分28的局部顶视图和横截面，该通道26具有与图3中的通道26类似的形状匹配的特征。尽管当在顶视图中看时，夹持部分28中的一个夹持部分具有基本上矩形的凹口，但是另一个夹持部分28具有与另一个夹持部分28的矩形的凹口相匹配的梯形的凹口。同时，如图1所示，夹持部分28限定了通道26，该通道26的外轮廓具有五个侧面，其大致对应于连接器腔体14的形状。当电线16的端部设置有端子时，这种形状匹配的特征有助于使用者将端子以正确的方向插入穿过通道26并进入腔体14，这防止了损坏和组装错误。

图5a中的横截面还示出了夹持部分28的组合厚度t关于通道26的厚度t之间的关系。所示的夹持部分具有大约1.5至2.0的相对小的厚度比t/t，这在组装具有许多小的被布置成靠近彼此的腔体14的电缆线束连接器10时是有用的。当厚度比t/t基本上更大时，可能难以在容纳已经被插入连接器10中的电线16的状态下移动穿过连接序列的步骤。

图6a从上方示出了系统20的实施方式，在该实施方式中引导装置24连接到机器臂42，该机器臂42形成驱动机构，该驱动机构使引导装置24相对于基部22和连接器10移动。机器臂42的一个特定方面是它使得引导装置24的夹持部分28能够绕垂直于页面的轴线枢转。如图6b的侧视图中示意性地示出的，该功能对于容纳双绞线、三绞线或有套电线是有用的。

图6b的局部横截面示出了同时被插入到连接器10的两个相邻腔体14中的双绞线18的两个端部。虽然用于一些双绞线的相邻腔体14可以对应于图6a和图6b所示的通道26的方向，但是其它电线可能需要被布置成相对于夹持部分28的所示的方向成90度角的相邻的腔体14。在这种情况下，机器臂42可使整个引导装置24绕轴线a枢转，以便将通道26与适当的一对相邻的腔体14定向在一起。

图6b的横截面图还示意性地示出了夹持部分28的低高度h，该夹持部分28被设计成容纳双绞线18的相对短的开放或剥离端部。然而，对于其它应用，可以想象，稍微较高的一组夹持部分28可以确保电线正确地竖直插入，以防止弯曲或缺陷。换句话说，提供具有更适于特定组装应用的不同高度h或厚度t的多个引导装置24可能是有利的。

虽然前面的发明在电缆线束的特定背景下描述了辅助系统20和组装方法，但是本发明不限于这种应用，并且在需要将电线或电缆电连接到连接器或连接器壳体的其它应用中也可以证明是有利的。