汽车电线束连接器激光打标自动化设计与实现

任泽龙，王海波，徐 进，刘也铭，黄海兵

（1.湖北正奥比克希汽车电气系统有限公司；2.东风商用车有限公司，湖北 十堰 442000）

1 技术背景

目前，汽车电线束加工是极成熟的制造产业，但是这个已经有40多年历史的成熟产业现在依然受到劳动力和熟练工人制约，在当今的制造业中，“低成本”人力加工已经不是吸引客户的主要因素。尤其在产品一致性要求很高的汽车制造业，越来越多的机械介入，越来越少的人工环节，让效率、成品率、一致性和综合成本达到新的高度。如何提高自动化生产和机械制造的比例，已经是汽车电线束加工业新的议题。

汽车连接器是汽车电线束行业中的通用零部件材料。在各种汽车电线束产品中，使用的连接器品种、材质、外形等种类繁多，不胜枚举，甚至同样的一个连接器在同一线束中会多次使用且功能不同，为区别连接器位置或功能，传统的标签标识逐步被激光打标所取代。

激光打标工艺的优点体现在：①激光打标加工过程中无需接触连接器，不会对连接器造成损伤；②激光打标的样式精美，标记耐久性好；③激光打标适用于不同形状、尺寸和材质的连接器，适用性强；④激光标刻加工效率高、成本低；⑤激光加工过程中对环境无污染。新型的线束连接器自动激光打标一体设备实物图如图1所示。

图1 线束连接器自动激光打标一体设备实物图

2 方案实现

方案实现的目的是：现有线束连接器激光打标因连接器种类繁多，外形存在巨大差异，需打标的连接器数量巨大，如采用传统人工打标模式——单次单件固定打标的方式，人工成本较高且生产效率低下。故为了减少人力配置，提升生产效率，需实现线束连接器全自动激光打标一体化生产。

技术实现设计原理为：本汽车线束连接器自动激光打标一体设备，设有非标振动盘、数字调频传输轨道部分、转盘定位治具部分、激光打标设备控制部分等，通过数字调频轨道控制器将连接器通过传输轨道传输至转盘定位治具中，配合激光打标设备完成自动打标操作。其中，保证激光打标位置正确且一致的关键部件是非标振动盘中的3处感应喷气嘴和传输轨道上的两处感应探头。3处感应喷气嘴分别对振动盘中的连接器进行3次感应检测，通过3次检测及检测过程中喷气，淘汰摆放位置不良的连接器，确保连接器摆放位置正确。两处感应探头检测连接器轨道在传输轨道上的位置，保证连接器激光打标的位置正确，且一致性良好。图2为全自动激光打标一体设备结构示意图。

图2 全自动激光打标一体设备结构示意图

3 连接器激光打标工作过程

线束连接器自动激光打标一体设备包括非标振动盘部分、数字调频传输轨道控制器、转盘定位治具、激光打标设备、数据控制等主要部件，具体工作过程如下所述。

图3为非标振动盘局部放大示意图。将需打标的连接器倒入振动盘底部圆盘中，连接器在107处的水平运动气缸和108处的上下运动气缸的作用下，沿着110处的进料槽运动至101处的感应喷气嘴处，此处感应器若感应连接器位置错误，会喷气将连接器吹回振动盘，位置正确的连接器会沿着进料槽继续运动至102处的感应喷气嘴处；此处感应器会再次感应连接器位置，若错误则喷气会将连接器吹回振动盘，若正确则继续沿着进料槽运动至103处的感应喷气嘴；此处感应器会再次对连接器进行吹气，改变其形态并进入进料导轨。101、102、103这3处的感应喷气嘴能够有效保证连接器在进料导轨上的正确状态，从而为后续连接器打标状态的一致性打好基础。

图3 非标振动盘局部放大示意图

图4为传输轨道局部位置放大示意图。非标振动盘中正确摆放的连接器自动进入201处送料导轨，在送料导轨中沿着202处的感应探头方向运动，当200处的数字调频控制器根据前端203处的感应探头的反馈，连接器与治具位置对应时，204处的上、退料推杆将进料轨道中的连接器推入转盘治具型腔中，若连接器位置存在异常，则需要手控进行退料操作；依次上料，当202处的感应探头在控制时间内无法探测到连接器进料时，通过数字调频控制器向104处感应喷气嘴发出指令，将连接器吹至202处的感应探头位置。

图4 传输轨道局部位置放大示意图

感应探头和感应喷气嘴相互配合，能够实时检测连接器在传输轨道上的状态，若存在位置误差，可方便人工进行检查和排错。

图5～图7分别为数据传输与电源控制部分放大示意图、激光设备主体位置放大示意图、转盘定位治具局部位置放大示意图。连接器依次通过非标振动盘、传输轨道、定位治具、打标设备，完成连接器打标工艺。

图5 数据传输与电源控制部分放大示意图

图6 激光设备主体位置放大示意图

图7 转盘定位治具局部位置放大示意图

本文所述连接器自动打标由电脑数据控制，将设定好的打标数据经打标信息传输系统传输至401处的激光头，激光头打标的位置由402处升降调整杆调节好。当302处的感应探头探测到转盘治具固定的连接器到达指定位置后，传输指令给激光头进行激光打标，打标完成后，感应探头再次传输指令给旋转电机，电机按照指令旋转一定位置后，感应探头再次探测到转盘治具固定的连接器，并循环进入下一次的激光打标操作；而已完成打标操作的连接器在经过出料槽位置时，将打标好的连接器从转盘治具中推出，结束连接器打标流程。

新型连接器自动激光打标设备在正常运作期间，无需人工参与，自动进行上料、防错、打标、检测、出料等一系列的操作，真正意义上实现了此工艺的自动化生产。

4 结语

线束设备归属装备制造业的范畴，担负为线束企业提供先进适用自动化设备的使命，要积极主动研究客户加工工艺及工艺技术水平更加领先的设备。因此，线束加工设备自动化升级之路中，技术创新必然首当其冲，也最能带来直接的市场与经济效益，故汽车线束连接器自动激光打标一体设备具有很明显的实际价值和意义，能够助力线束企业智能化、无人化的升级，实现真正意义上的工业升级。同时，通过减少人工成本提高企业的经济效益。综上所述，汽车线束连接器自动激光打标一体设备尊重并满足了线束企业对产品品质、技术、成本、效益的核心需求。同时，也为线束企业下一步的柔性生产对设备轻巧化、模块化、易换型、易升级打好基础。