汽車電線束連接器激光打標自動化設計與實現

任澤龍，王海波，徐 進，劉也銘，黃海兵

（1.湖北正奧比克希汽車電氣系統有限公司；2.東風商用車有限公司，湖北 十堰 442000）

1 技術背景

目前，汽車電線束加工是極成熟的制造產業，但是這個已經有40多年歷史的成熟產業現在依然受到勞動力和熟練工人制約，在當今的制造業中，“低成本”人力加工已經不是吸引客戶的主要因素。尤其在產品一致性要求很高的汽車制造業，越來越多的機械介入，越來越少的人工環節，讓效率、成品率、一致性和綜合成本達到新的高度。如何提高自動化生產和機械制造的比例，已經是汽車電線束加工業新的議題。

汽車連接器是汽車電線束行業中的通用零部件材料。在各種汽車電線束產品中，使用的連接器品種、材質、外形等種類繁多，不勝枚舉，甚至同樣的一個連接器在同一線束中會多次使用且功能不同，為區別連接器位置或功能，傳統的標簽標識逐步被激光打標所取代。

激光打標工藝的優點體現在：①激光打標加工過程中無需接觸連接器，不會對連接器造成損傷；②激光打標的樣式精美，標記耐久性好；③激光打標適用于不同形狀、尺寸和材質的連接器，適用性強；④激光標刻加工效率高、成本低；⑤激光加工過程中對環境無污染。新型的線束連接器自動激光打標一體設備實物圖如圖1所示。

圖1 線束連接器自動激光打標一體設備實物圖

2 方案實現

方案實現的目的是：現有線束連接器激光打標因連接器種類繁多，外形存在巨大差異，需打標的連接器數量巨大，如采用傳統人工打標模式——單次單件固定打標的方式，人工成本較高且生產效率低下。故為了減少人力配置，提升生產效率，需實現線束連接器全自動激光打標一體化生產。

技術實現設計原理為：本汽車線束連接器自動激光打標一體設備，設有非標振動盤、數字調頻傳輸軌道部分、轉盤定位治具部分、激光打標設備控制部分等，通過數字調頻軌道控制器將連接器通過傳輸軌道傳輸至轉盤定位治具中，配合激光打標設備完成自動打標操作。其中，保證激光打標位置正確且一致的關鍵部件是非標振動盤中的3處感應噴氣嘴和傳輸軌道上的兩處感應探頭。3處感應噴氣嘴分別對振動盤中的連接器進行3次感應檢測，通過3次檢測及檢測過程中噴氣，淘汰擺放位置不良的連接器，確保連接器擺放位置正確。兩處感應探頭檢測連接器軌道在傳輸軌道上的位置，保證連接器激光打標的位置正確，且一致性良好。圖2為全自動激光打標一體設備結構示意圖。

圖2 全自動激光打標一體設備結構示意圖

3 連接器激光打標工作過程

線束連接器自動激光打標一體設備包括非標振動盤部分、數字調頻傳輸軌道控制器、轉盤定位治具、激光打標設備、數據控制等主要部件，具體工作過程如下所述。

圖3為非標振動盤局部放大示意圖。將需打標的連接器倒入振動盤底部圓盤中，連接器在107處的水平運動氣缸和108處的上下運動氣缸的作用下，沿著110處的進料槽運動至101處的感應噴氣嘴處，此處感應器若感應連接器位置錯誤，會噴氣將連接器吹回振動盤，位置正確的連接器會沿著進料槽繼續運動至102處的感應噴氣嘴處；此處感應器會再次感應連接器位置，若錯誤則噴氣會將連接器吹回振動盤，若正確則繼續沿著進料槽運動至103處的感應噴氣嘴；此處感應器會再次對連接器進行吹氣，改變其形態并進入進料導軌。101、102、103這3處的感應噴氣嘴能夠有效保證連接器在進料導軌上的正確狀態，從而為后續連接器打標狀態的一致性打好基礎。

圖3 非標振動盤局部放大示意圖

圖4為傳輸軌道局部位置放大示意圖。非標振動盤中正確擺放的連接器自動進入201處送料導軌，在送料導軌中沿著202處的感應探頭方向運動，當200處的數字調頻控制器根據前端203處的感應探頭的反饋，連接器與治具位置對應時，204處的上、退料推桿將進料軌道中的連接器推入轉盤治具型腔中，若連接器位置存在異常，則需要手控進行退料操作；依次上料，當202處的感應探頭在控制時間內無法探測到連接器進料時，通過數字調頻控制器向104處感應噴氣嘴發出指令，將連接器吹至202處的感應探頭位置。

圖4 傳輸軌道局部位置放大示意圖

感應探頭和感應噴氣嘴相互配合，能夠實時檢測連接器在傳輸軌道上的狀態，若存在位置誤差，可方便人工進行檢查和排錯。

圖5～圖7分別為數據傳輸與電源控制部分放大示意圖、激光設備主體位置放大示意圖、轉盤定位治具局部位置放大示意圖。連接器依次通過非標振動盤、傳輸軌道、定位治具、打標設備，完成連接器打標工藝。

圖5 數據傳輸與電源控制部分放大示意圖

圖6 激光設備主體位置放大示意圖

圖7 轉盤定位治具局部位置放大示意圖

本文所述連接器自動打標由電腦數據控制，將設定好的打標數據經打標信息傳輸系統傳輸至401處的激光頭，激光頭打標的位置由402處升降調整桿調節好。當302處的感應探頭探測到轉盤治具固定的連接器到達指定位置后，傳輸指令給激光頭進行激光打標，打標完成后，感應探頭再次傳輸指令給旋轉電機，電機按照指令旋轉一定位置后，感應探頭再次探測到轉盤治具固定的連接器，并循環進入下一次的激光打標操作；而已完成打標操作的連接器在經過出料槽位置時，將打標好的連接器從轉盤治具中推出，結束連接器打標流程。

新型連接器自動激光打標設備在正常運作期間，無需人工參與，自動進行上料、防錯、打標、檢測、出料等一系列的操作，真正意義上實現了此工藝的自動化生產。

4 結語

線束設備歸屬裝備制造業的范疇，擔負為線束企業提供先進適用自動化設備的使命，要積極主動研究客戶加工工藝及工藝技術水平更加領先的設備。因此，線束加工設備自動化升級之路中，技術創新必然首當其沖，也最能帶來直接的市場與經濟效益，故汽車線束連接器自動激光打標一體設備具有很明顯的實際價值和意義，能夠助力線束企業智能化、無人化的升級，實現真正意義上的工業升級。同時，通過減少人工成本提高企業的經濟效益。綜上所述，汽車線束連接器自動激光打標一體設備尊重并滿足了線束企業對產品品質、技術、成本、效益的核心需求。同時，也為線束企業下一步的柔性生產對設備輕巧化、模塊化、易換型、易升級打好基礎。