用于线束装配的操作台的制作方法

1.本专利申请涉及线束自动装配方案，尤其涉及用于车辆线束的自动化装配生产线的实施。


背景技术：

2.汽车线束(harness)是车辆内各种信号和电力的传递载体。常见的汽车线束在制造阶段，一般是操作工人首先根据工装板布局，将线缆放进卡钉台上的叉子中，并将相关零件(诸如，具有卡钉头和扎带的卡钉)塞进卡钉台上的治具(holder)中，该治具可以起到定位作用，并且治具还可用于固定塑件、橡胶件等其他零件。然后操作工人手工穿卡钉的扎带，穿完全部的卡钉扎带后，再用扎带枪将扎带与线束束紧并剪断多余的扎带。
3.在线束的装配过程中，操作工人需要布线、塞卡钉、穿扎带、剪扎带，操作比较繁琐，同时剪扎带需用手提放扎带枪重复多次，在大批量生产的情况下，操作工人需承受较高的劳动强度，给身心带来损伤。业界期望对现有的线束制造方案进行改进，以提高线束的制造效率、减轻操作工人的劳动强度。


技术实现要素：

4.本实用新型所提出的技术方案旨在解决现有技术中线束制造效率较低和/或操作工人劳动强度过高的问题。
5.在本实用新型的一个方面，提供了一种用于线束装配的操作台，包括：布线板；与所述布线板分立的卡钉板，所述卡钉板与所述布线板基本平行；驱动机构，用于驱动所述布线板和所述卡钉板中的至少一个沿预定方向移动，以改变所述布线板与所述卡钉板之间的垂直距离。
6.在本实用新型的一个方面的至少一实施例中，所述卡钉板上设有多个卡钉治具，所述布线板上开设有多个开孔，所述布线板上的多个开孔的位置与所述卡钉板上的多个卡钉治具的位置对应，所述多个开孔中的每一个开孔被构造成供相应的卡钉治具从中穿过。
7.在本实用新型的一个方面的至少一实施例中，所述布线板和所述卡钉板基本水平布置，所述驱动机构是升降机构，所述升降机构用于升降所述布线板和所述卡钉板中的至少一个，以改变所述布线板与所述卡钉板之间的垂直距离。
8.在本实用新型的一个方面的至少一实施例中，所述操作台还包括平移机构，所述平移机构用于平移所述布线板和所述卡钉板中的至少一个，以使得所述布线板和所述卡钉板在垂直方向上至少部分重叠。
9.在本实用新型的一个方面的至少一实施例中，所述布线板和所述卡钉板与水平面成一预定角度，所述驱动机构是平移机构，所述平移机构用于平移所述布线板和所述卡钉板中的至少一个，以改变所述布线板与所述卡钉板之间的垂直距离。
10.在本实用新型的一个方面的至少一实施例中，所述操作台还包括升降机构，用于升降所述布线板和所述卡钉板中的至少一个。
11.在本实用新型的一个方面的至少一实施例中，所述操作台还包括导向装置，用于引导所述布线板和/或所述卡钉板的平移。
12.在本实用新型的一个方面的至少一实施例中，所述操作台还包括控制装置，所述控制装置与所述驱动机构通信地耦合并且被配置成用于：控制所述驱动机构，使得所述卡钉板上的多个卡钉治具穿过所述布线板的对应开孔，伸出所述布线板的板面，或者使得所述卡钉板上的多个卡钉治具退出所述布线板的对应开孔。
13.在本实用新型的一个方面的至少一实施例中，所述操作台还包括传感器，所述传感器用于感测所述布线板和所述卡钉板彼此是否处于预定对准位置，所述控制装置与所述传感器通信地耦合并且被配置成用于：响应于接收来自所述传感器的、指示所述布线板和所述卡钉板彼此处于所述预定对准位置的信号，而控制所述驱动机构，以驱动所述布线板和所述卡钉板中的所述至少一个沿所述预定方向移动，从而缩短所述布线板与所述卡钉板之间的垂直距离。
14.在本实用新型的一个方面的至少一实施例中，所述布线板和所述卡钉板基本水平布置，当所述传感器感测到所述布线板和所述卡钉板彼此处于所述预定对准位置时，所述布线板位于所述卡钉板的上方，并且所述布线板和所述卡钉板在垂直方向上至少部分重叠，并且所述控制装置被配置成用于：响应于接收到来自所述传感器的、指示所述布线板和所述卡钉板彼此处于所述预定对准位置的信号，而启动作为所述驱动机构的升降机构，以使得所述卡钉板上升和/或使得所述布线板下降。
15.在本实用新型的一个方面的至少一实施例中，所述布线板上具有叉子，所述叉子用于支撑线缆，所述卡钉板上的卡钉治具用于承载卡钉，所述操作台还包括机械手，所述控制装置与所述机械手通信地耦合并且被配置成用于：控制所述机械手执行以下操作中的至少一个：取卡钉、塞卡钉以及打卡钉。
16.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点中的一个或多个：
17.(1)将布线板与卡钉板分开布置，可以在布线的同时执行塞卡钉操作，提高了线束的装配效率。
18.(2)利用机械手来完成塞卡钉、穿扎带和剪扎带操作，操作工人仅需要上下线，减轻了操作工人的劳动强度。
附图说明
19.为了进一步阐明本实用新型的各实施例的以上和其他优点和特征，将参考附图来呈现本实用新型的各实施例的更具体的描述。应当理解，这些附图只描绘本实用新型的典型实施例，因此将不被认为是对本实用新型所要求保护范围的限制。
20.图1示出了根据本实用新型的实施例的分体式线束操作台的立体图。
21.图2示出了图1的分体式线束操作台的侧视图。
22.图3示出了图1的分体式线束操作台的俯视图。
23.图4示出了图1的分体式线束操作台的主视图。
24.图5示出了可基于根据本实用新型的实施例的分体式线束操作台而开展的线束装配操作流程。
25.附图标记：
26.100 分体式线束操作台
27.101 布线板
28.102 卡钉板
29.103 平移机构
30.104 升降机构
31.105 导向装置
32.106 机架
33.107 护板
34.108 地脚
35.109 开孔
36.110 叉子
37.210 卡钉治具
具体实施方式
38.在以下的描述中，参考各实施例对本实用新型进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本实用新型的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本实用新型的实施例的全面理解。然而，本实用新型可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。
39.本技术使用了特定词语来描述本技术的实施例。如“一个实施例”、“其他实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一个实施例”或“其他实施例”或“一些实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
40.应当注意的是，为了简化本技术披露的表述，从而帮助对一个或多个实施例的理解，后文对本技术实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本技术对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于在下文披露的单个实施例的全部特征。
41.参见图1-图2，图1示出了根据本实用新型的实施例的分体式线束操作台100(以下简称操作台100)的立体图，图2示出了图1的分体式线束操作台100的侧视图。该操作台100可在线束制造过程中用于执行线束装配。如图1所示，操作台100可包括布线板101、卡钉板102、平移机构103、升降机构104、导向装置105、机架106、护板107、地脚108和电气控制系统(未示出)。其中布线板101与卡钉板102彼此分立，这与现有的线束操作台中设置为一体的布线板和卡钉板不同。彼此分立的布线板101和卡钉板102可以允许将布线操作区域和塞卡钉操作区域分开，以便于同时执行布线操作和塞卡钉操作，从而提高线束装配效率。
42.如图1和图2所示的，操作台100可根据操作区域分为上层的布线板101和下层的卡钉板102两大部分，其中布线板101和卡钉板102均位于水平面上，但位于不同的水平面上。为了清楚起见，图1中示出了三维笛卡尔坐标系，其中以上所述的水平面为xy平面，不同的
水平面在z坐标方向上具有不同的值。
43.如图1所示的，布线板101位于操作台100的外侧(即靠近操作台100的护板107的一侧)，而卡钉板102位于操作台100的内侧(即远离操作台100的护板107的一侧)。平移机构103可以沿着导向装置105、在y坐标方向上将布线板101从操作台100的外侧向内侧平移，或将布线板101从操作台100的内侧向外侧平移。升降机构104可以在z坐标方向上带动卡钉板102上升或下降。操作台100还可包括传感器(未示出)，用以感测布线板101和卡钉板102是否彼此处于预定对准位置。在一个实施例中，当布线板101和卡钉板102彼此处于预定对准位置时，布线板101可位于卡钉板102正上方，即布线板101和卡钉板102彼此在垂直方向上完全重叠。在另一实施例中，当布线板101和卡钉板102彼此处于预定对准位置时，布线板101和卡钉板102可彼此在垂直方向上至少部分重叠。在一些实施例中，该传感器可以感测布线板101和/或卡钉板102的位置，通过利用布线板101的位置和卡钉板102的位置，可以判断布线板101和卡钉板102是否彼此处于预定对准位置。在另一些实施例中，该传感器可以感测布线板101与卡钉板102之间的相对距离，通过利用该相对距离，可以判断布线板101和卡钉板102是否彼此处于预定对准位置。
44.参见图1和图2，操作台100正处于初始状态，在该初始状态处，布线板101和卡钉板102处于不同的水平面，并且布线板101相对于卡钉板102位于上层。在其他实施例中，布线板101和卡钉板102的初始状态可以是布线板101和卡钉板102位于同一水平面上，甚至可以是布线板101相对于卡钉板102位于下层。在其他实施例中，升降机构104可以带动布线板101上升或下降，平移机构103可以使卡钉板102沿着导向装置105从操作台100的内侧向外侧平移，或从操作台100的外侧向内侧平移。在另一些实施例中，升降机构104可以使布线板101和卡钉板102两者上升或下降，平移机构103可以使布线板101和卡钉板102两者沿着导向装置105从操作台100的内侧向外侧平移，或使布线板101和卡钉板102两者沿着导向装置105从操作台100的外侧向内侧平移。平移机构103的运动不限于以上所述的在y坐标方向上的运动(例如，从操作台100的外侧向内侧运动、从操作台100的内侧向外侧运动)，在其他实施例中，平移机构103的运动可以包括在xy平面上的、其方向与升降机构104的运动方向(即，z坐标方向)垂直的任何运动。同样地，导向装置105可不限于用于限定布线板101和/或卡钉板102在操作台100的内侧和外侧之间平移的路径的导向装置，在其他实施例中，导向装置105还可以包括用于限定布线板101和/或卡钉板102在xy平面上平移的其他路径的导向装置。
45.如图1和图2所示的，卡钉板102上设有卡钉holder(治具)210，用于容纳卡钉，例如供卡钉的卡钉头塞入其中。在布线板101上开设有多个开孔109。开孔109的位置与卡钉板102上的卡钉治具210的安装位置对应，如图3详细示出的，图3示出了图1的分体式线束操作台100的俯视图。在图3所示的实施例中，布线板101上的开孔109的数量与卡钉板102上的卡钉治具210的数量相同。然而，在其他实施例中，布线板101上的开孔109的数量可以与卡钉板102上的卡钉治具210的数量不同，只要当布线板101平移到卡钉板102正上方或上方预定对准位置时，所有的卡钉治具210可以随着卡钉板102上升而穿过相应的开孔109，伸出布线板101的板面即可。当布线板101位于卡钉板102的正上方或上方预定对准位置时，卡钉板102上的卡钉治具210的x坐标和y坐标分别与布线板101上的相应开孔109的x坐标和y坐标相同，而卡钉治具210的z坐标小于相应开孔109的z坐标，这使得卡钉治具210可以随着卡钉
板102上升或布线板101下降而穿过相应开孔109，伸出布线板101的板面。
46.参见图4，图4示出了图1的分体式线束操作台100的主视图。如图4所示的，在布线板101上还可包括叉子110，用于支撑线缆或线束。
47.以下结合图5，描述基于以上所述的分体式线束操作台100所能够实现的线束装配操作流程。应理解，线束装配操作流程本身不构成实用新型的保护主体，但对于线束装配操作流程的描述将有益于对分体式线束操作台100的有关结构和功能的理解。
48.在步骤502处，在布线板101上执行线束布局操作以及在卡钉板102上执行塞卡钉操作。在一些实施例中，当操作台100处于如图1-图4所示的初始状态时，上层的布线板101位于操作台100的外侧，以供位于操作台100外侧附近的操作工人布线；下层的卡钉板102位于操作台100的内侧，卡钉板102上有卡钉治具210，并且卡钉板102正上方的空间未被布线板101占据。此时，操作工人可在操作台100外侧在布线板101上执行线束布局操作，例如，根据预定的线束布局将线缆放入布线板101上的叉子110中，与此同时，机械手(未示出)可在操作台100内侧在卡钉板102上执行塞卡钉操作，例如，按照工艺要求将卡钉的卡钉头逐个塞入卡钉板102的卡钉治具210内。在其他实施例中，在初始状态下，操作台100的布线板101可以相对于卡钉板102位于同一水平面上或位于下层，只要布线板101的上方具有可供布置线缆的操作空间，卡钉板102的上方具有可供塞放卡钉的操作空间即可。
49.在步骤504处，驱动机构驱动布线板101和/或卡钉板102，以使布线板101和卡钉板102彼此处于预定对准位置。在一些实施例中，当线束布完、所需卡钉全部塞好后，平移机构103可使布线板101向内侧平移和/或使卡钉板102向外侧平移，以使得布线板101位于卡钉板102正上方或上方预定对准位置。
50.在步骤506处，驱动机构进一步驱动布线板101和/或卡钉板102，以减小布线板101与卡钉板102之间的垂直距离。在一些实施例中，当传感器检测到布线板101位于卡钉板102正上方或上方预定对准位置时，平移机构103可停止工作，然后由升降机构104驱动布线板101下降和/或驱动卡钉板102上升，以减小布线板101与卡钉板102之间的垂直距离，从而使得卡钉板102上塞有卡钉的卡钉治具210穿过布线板101的相应开孔109，伸出布线板101的板面。此时，操作台100处于就位状态。
51.在步骤508处，执行打卡钉操作。在一些实施例中，当操作台100处于就位状态后，在操作台100内侧附近的机械手可以开始根据设定的工艺路径进行打卡钉操作，直至完成对全部卡钉的打卡钉操作为止。其中，打卡钉操作包括将卡钉的扎带与线束束紧以及剪断多余的扎带。
52.在步骤510处，驱动机构驱动布线板101和/或卡钉板102，以增大布线板101与卡钉板102之间的垂直距离。在一些实施例中，升降机构104可响应于打卡钉操作已完成而开始驱动布线板101上升和/或驱动卡钉板102下降，以增大布线板101与卡钉板102之间的垂直距离，从而使得卡钉板102上的卡钉治具210退出布线板101的相应开孔109。
53.在步骤512处，驱动机构进一步驱动布线板101和/或卡钉板102，以使布线板101和卡钉板102的相对位置偏离预定对准位置。在一些实施例中，当卡钉板102上的卡钉治具退出布线板101的对应开孔109后(即，卡钉板102上的卡钉治具210移动到布线板101的与具有叉子110的板面相对的另一侧)，平移机构103可驱动布线板101向外侧平移和/或驱动卡钉板102向内侧平移，以使得布线板101偏离卡钉板102正上方或上方预定对准位置。操作工人
可随后将装配好卡钉的线束取下。然后可进入下一根或下一组线束的装配操作。
54.以上所述的线束装配操作流程500是通过平移机构103和升降机构104两者来执行的。然而，在其他实施例中，操作台100的布线板101和卡钉板102可被构造成：布线板101和卡钉板102均处于如图1所示的水平面上，但布线板101被初始地布置成位于卡钉板102正上方或上方预定对准位置。在这种情况下，操作台100可以不包括平移机构103，或者在线束装配操作流程中，以上所述的平移机构103所执行的操作(诸如，步骤504、步骤512)可以省略，仅通过升降机构104的上升和下降来改变(包括缩短或增加)布线板101与卡钉板102之间的垂直距离，从而使得卡钉板102上的卡钉治具210穿过布线板101的相应开孔109，伸出布线板101的板面，或者使得卡钉板102上的卡钉治具210退出布线板101的相应开孔109。
55.在另一些实施例中，操作台100的布线板101和卡钉板102可被构造成：布线板101和卡钉板102不处于如图1所示的xy平面上，而是与xy平面成一预定角度，并且布线板101与卡钉板102彼此基本平行。该预定角度可以是0度-90度范围内的任意角度。较佳地，该预定角度可以是30度-75度范围内的任意角度，从而可以方便操作工人在布线板101或卡钉板102上进行相应操作。在布线板101和卡钉板102与水平面成一预定角度的情况下，操作台100可以包括平移机构103并且可选地包括升降机构104。平移机构103可在xy平面上平移布线板101和卡钉板102中的至少一者，以改变(包括缩短或增加)布线板101与卡钉板102之间的垂直距离。可选的升降机构104可用于在启用平移机构103之前升降布线板101和卡钉板102中的至少一者，以使得布线板101和卡钉板102在水平方向上处于预定对准位置，或可选的升降机构104可用于在布线板101上的线束已装配好卡钉后使得布线板101和卡钉板102的相对位置偏离该预定对准位置。在布线板101和卡钉板102被初始布置成彼此处于该预定对准位置的情况下，可省略升降机构104。当布线板101和卡钉板102彼此处于该预定对准位置时，可通过平移机构103平移布线板101和卡钉板102中的至少一者，来使得卡钉板102上的卡钉治具210穿过布线板101的相应开孔109，伸出布线板101的板面。换言之，当布线板101和卡钉板102彼此处于该预定对准位置时，卡钉板102上的卡钉治具210的z坐标与布线板101上的相应开孔109的z坐标相等，并且还存在如下情况中的至少一种：卡钉治具210的x坐标不同于相应开孔109的x坐标、以及卡钉治具210的y坐标不同于相应开孔109的y坐标。
56.尽管图中未示出，但可以理解，分体式线束操作台100还可以包括控制装置，例如，可编程逻辑控制器(programmable logic controller，plc)。该控制装置可以与平移机构103、升降机构104、以及传感器通信地耦合，以便控制平移机构103平移、控制升降机构104上升或下降、从传感器接收指示布线板101和卡钉板102彼此是否处于预定对准位置的信号。此外，该控制装置还可以与机械手通信地耦合，以便控制机械手执行线束装配过程中与卡钉有关的操作。
57.作为示例，由操作台100内侧附近的机械手实现的操作可以包括以下各项中的至少一项：取卡钉、塞卡钉、打卡钉。机械手实现这些操作的具体方法不构成对本实施例的限制。在另一些实施例中，机械手所实现的上述操作也可以部分或全部由位于操作台100内侧附近的操作工人来完成。
58.围绕以上所述的操作台100执行各类操作(例如，布线、取卡钉、塞卡钉、打卡钉等等)的操作工人可以包括一个或多个，并且当多个操作工人围绕操作台100工作时，他们可以位于操作台的同一侧或者相对侧。
59.以分体式线束操作台100为代表的技术可实现系统的柔性化，利于工程变更。同时，其可扩展性高，对于不同线束，只需更换叉子110和卡钉治具210即可。当结合机械手执行卡钉与线束的装配工作时，操作工人只需上下线，极大提高了效率并且减轻了操作工人的劳动强度。
60.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述披露仅仅作为示例，而并不构成对本技术的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本技术进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本技术中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本技术实施例的精神和范围。

技术特征：
1.一种用于线束装配的操作台，其特征在于，所述操作台包括：布线板；与所述布线板分立的卡钉板，所述卡钉板与所述布线板基本平行；驱动机构，用于驱动所述布线板和所述卡钉板中的至少一个沿预定方向移动，以改变所述布线板与所述卡钉板之间的垂直距离。2.如权利要求1所述的操作台，其特征在于，所述卡钉板上设有多个卡钉治具，所述布线板上开设有多个开孔，所述布线板上的多个开孔的位置与所述卡钉板上的多个卡钉治具的位置对应，所述多个开孔中的每一个开孔被构造成供相应的卡钉治具从中穿过。3.如权利要求2所述的操作台，其特征在于，所述布线板和所述卡钉板基本水平布置，所述驱动机构是升降机构，所述升降机构用于升降所述布线板和所述卡钉板中的至少一个，以改变所述布线板与所述卡钉板之间的垂直距离。4.如权利要求3所述的操作台，其特征在于，所述操作台还包括平移机构，所述平移机构用于平移所述布线板和所述卡钉板中的至少一个，以使得所述布线板和所述卡钉板在垂直方向上至少部分重叠。5.如权利要求2所述的操作台，其特征在于，所述布线板和所述卡钉板与水平面成一预定角度，所述驱动机构是平移机构，所述平移机构用于平移所述布线板和所述卡钉板中的至少一个，以改变所述布线板与所述卡钉板之间的垂直距离。6.如权利要求5所述的操作台，其特征在于，所述操作台还包括升降机构，用于升降所述布线板和所述卡钉板中的至少一个。7.如权利要求4或5所述的操作台，其特征在于，所述操作台还包括导向装置，用于引导所述布线板和/或所述卡钉板的平移。8.如权利要求3或5所述的操作台，其特征在于，所述操作台还包括控制装置，所述控制装置与所述驱动机构通信地耦合并且被配置成用于：控制所述驱动机构，使得所述卡钉板上的多个卡钉治具穿过所述布线板的对应开孔，伸出所述布线板的板面，或者使得所述卡钉板上的多个卡钉治具退出所述布线板的对应开孔。9.如权利要求8所述的操作台，其特征在于，所述操作台还包括传感器，所述传感器用于感测所述布线板和所述卡钉板彼此是否处于预定对准位置，所述控制装置与所述传感器通信地耦合并且被配置成用于：响应于接收来自所述传感器的、指示所述布线板和所述卡钉板彼此处于所述预定对准位置的信号，而控制所述驱动机构，以驱动所述布线板和所述卡钉板中的所述至少一个沿所述预定方向移动，从而缩短所述布线板与所述卡钉板之间的垂直距离。10.如权利要求9所述的操作台，其特征在于，当所述传感器感测到所述布线板和所述卡钉板彼此处于所述预定对准位置时，所述布线板位于所述卡钉板的上方，并且所述布线板和所述卡钉板在垂直方向上至少部分重叠，并且所述控制装置被配置成用于：响应于接收到来自所述传感器的、指示所述布线板和所述卡钉板彼此处于所述预定对准位置的信号，而启动作为所述驱动机构的升降机构，以使
得所述卡钉板上升和/或使得所述布线板下降。11.如权利要求8所述的操作台，其特征在于，所述布线板上具有叉子，所述叉子用于支撑线缆，所述卡钉板上的卡钉治具用于承载卡钉，所述操作台还包括机械手，所述控制装置与所述机械手通信地耦合并且被配置成用于：控制所述机械手执行以下操作中的至少一个：取卡钉、塞卡钉以及打卡钉。

技术总结
本专利申请提供了一种用于线束装配的操作台。该操作台包括布线板、与布线板分立的卡钉板、以及驱动机构。卡钉板与布线板基本平行，驱动机构用于驱动布线板和卡钉板中的至少一个沿预定方向移动，以改变布线板与卡钉板之间的垂直距离。本公开提供的用于线束装配的操作台可以提高线束的装配效率。台可以提高线束的装配效率。台可以提高线束的装配效率。


技术研发人员：张远征 张雨 李湧
受保护的技术使用者：安波福电气系统有限公司
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2022/5/25