一种全自动波形弹片组装设备的制作方法

1.本发明涉及连接器自动组装设备技术领域，特别涉及一种用于在连接器壳体上安装波形弹片的自动组装设备。


背景技术：

2.随着工业技术的不断发展以及人工成本的不断提高，通过自动化设备代替人工已成为制造业发展的趋势，自动化设备在各行各业都得到了非常广泛的应用。为了提高生产效率，目前很多电连接器生产厂家也投入大量资金研制自动化生产设备用于电连接器的自动化生产。在圆形连接器的生产过程中，需要在连接器上设置波形弹片，波形弹片套设在连接器外壳与端盖之间，其作用是为了在连接器外壳与端盖之间提供轴向预压力，以防止连接器外壳与端盖之间的连接发生松动。
3.在连接器的组装过程中，通常是将先波形弹片压装在连接器外壳上，然后再将连接器壳体与端盖进行组装。由于连接器的生产需要全程采用自动化设备进行安装，因此对每个工件安装的位置、形状都有非常严格的要求，一个工件安装出现差错都有可能会引起整个连接器组装的失败。如图1所示，在进行波形弹片2与连接器外壳1的组装的过程中，要求波形弹片2套设在连接器外壳1上时，波形弹片2的左端部21压在其右端部22的上方（如图2所示）。只有保证波形弹片2在连接器外壳1上的形状都完全一致，后续连接器端盖的安装才能够精确到位，组装完成后能保证连接器壳体与端盖之间的轴向预压力满足装配要求。
4.但在实际生产过程中，由于波形弹片本身尺寸较小且形状上下起伏，现有的定位机构和筛选机构很难保证波形弹片2与连接器外壳1安装时形状的一致性。目前该工序仍是采用人工方式进行安装，采用这种方式不但生产效率低、工人的劳动强度大，而且人工安装过程中仍不可避免的会出现安装错误，进而影响连接器的生产质量。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术中的不足，本发明的目的是要设计一种自动组装设备，通过该自动组装设备能够使波形弹片在连接器外壳上安装的形状保持一致。
6.一种全自动波形弹片组装设备，包括机架，所述机架上设有可旋转的转盘，所述转盘上设有多个用于放置工件的安装工位，所述安装工位沿所述转盘的周向设置，其特征在于，沿转盘旋转方向，所述机架上还依次设置有工件上料模组、波形弹片上料模组、波形弹片开口定向模组、波形弹片整形模组及工件下料模组；所述工件上料模组用于将要套设波形弹片的工件放置在所述安装工位上；所述波形弹片上料模组包括振动盘、供料导轨及第一波形弹片搬运机构，所述振动盘用于通过振动将波形弹片有序的通过所述供料导轨输送至所述第一波形弹片搬运机构，所述第一波形弹片搬运机构用于将波形弹片从所述供料导轨输出端搬运至所述波形弹片开口定向模组上；所述波形弹片开口定向模组包括弹片撑开卡爪和弹片旋转机构，所述弹片撑开卡爪用于将波形弹片撑开，所述弹片旋转机构用于将波形弹片上撑开的开口旋转至规定位置；所述波形弹片整形模组包括第二波形弹片搬运机
构、波形弹片撑垫机构，所述第二波形弹片搬运机构用于将撑开状态的波形弹片从所述波形弹片开口定向模组取出并套设在所述安装工位的工件上，所述波形弹片撑垫机构上设有一可伸缩的垫板，所述垫板用于在波形弹片套设在工件的过程中将波形弹片的一个端部向上垫起；所述工件下料模组用于将套设有波形弹片的工件从安装工位取出。
7.优选的，所述弹片旋转机构包括卡爪支撑架，所述卡爪支撑架与驱动电机连接，所述驱动电机通过传动机构可驱动所述卡爪支撑架旋转，所述卡爪支撑架上设有第一伸缩气缸和卡爪气缸，所述第一伸缩气缸与所述卡爪气缸连接，所述第一伸缩气缸驱动所述卡爪气缸上下移动，所述卡爪气缸与所述弹片撑开卡爪连接，所述卡爪支撑架上端设有一顶升板，所述顶升板上设有能够使所述弹片撑开卡爪穿过的中心孔以及使所述弹片撑开卡爪向外撑开的导向槽。
8.优选的，所述波形弹片开口定向模组还包括第一视觉检测装置，所述第一视觉检测装置用于检测所述弹片撑开卡爪撑开的波形弹片开口的位置。
9.优选的，所述顶升板上方设有环形光源。
10.优选的，所述第二波形弹片搬运机构包括一伺服搬运装置，所述伺服搬运装置包括一机械臂，所述机械臂上设有一弹片压头，所述机械臂可带动所述弹片压头在竖直方向和水平方向来回移动，所述弹片压头包括内压头和外压筒，所述内压头可伸缩的设置在所述外压筒内，所述内压头与弹簧连接，所述内压头伸出所述外压筒，所述外压筒与所述机械臂连接，所述内压头上设有与所述波形弹片开口定向模组上所述弹片撑开卡爪位置对应的凹陷部。
11.优选的，所述伺服搬运装置包括电机支撑架，所述电机支撑架上设有伺服电机、支撑板，所述支撑板上设有第一滑槽，所述伺服电机与一摆臂连接，所述摆臂上设有第二滑槽，所述机械臂与转轴铰接，所述转轴可滑动的位于所述第一滑槽、第二滑槽内，所述伺服电机驱动所述摆臂摆动并带动所述机械臂沿所述第一滑槽轨迹来回移动。
12.优选的，所述波形弹片撑垫机构包括第二伸缩气缸，所述第二伸缩气缸与所述垫板连接，所述第二伸缩气缸驱动所述垫板来回移动。
13.优选的，所述机架上还设有一安装板，所述转盘为环形结构，所述安装板通过所述转盘的内圈支撑在所述机架上，所述波形弹片撑垫机构位于所述安装板上，所述垫板位置与工件上波形弹簧开口位置对应。
14.优选的，所述波形弹片整形模组及工件下料模组之间设有波形弹片压合模组，所述波形弹片压合模组用于将波形弹片两个端部搭接处进行压紧。
15.优选的，所述波形弹片压合模组包括至少一个波形弹片压合机构，所述波形弹片压合机构包括支架，所述支架设置在所述机架上，所述支架上设有压合气缸，所述压合气缸与一筒状压头连接，所述筒状压头的内径小于波形弹片的外径。
16.上述技术方案具有如下有益效果：该全自动波形弹片组装设备上设置有波形弹片开口定向模组和波形弹片整形模组，在使用时，首先通过波形弹片开口定向模组将波形弹片向外撑开形成开口，并旋转开口至规定位置，然后通过波形弹片整形模组将波形弹片套设在工件上，在波形弹片套设在工件的过程中通过垫板将波形弹片的一个端部向上垫起，这样当波形弹片在工件上收缩后，波形弹片向上垫起的端部会压在未垫起端部的上方，从而实现工件上波形弹片的形状统一，方便后续工件的组装，提高生产效率及产品质量。
附图说明
17.图1为连接器外壳与波形弹片连接的结构示意图。
18.图2为波形弹片的结构示意图。
19.图3为本发明专利的整体结构示意图。
20.图4为本发明实施例整体结构的侧视图（不含振动盘及输送导轨）。
21.图5为本发明实施例转盘的结构示意图。
22.图6为本发明实施例工件上料模组的结构示意图。
23.图7为本发明实施例伺服搬运装置的结构示意图。
24.图8为本发明实施例伺服搬运装置的结构示意图（不含机械臂）。
25.图9为本发明实施例波形弹片上料模组的结构示意图。
26.图10为本发明实施例第一波形弹片搬运机构的结构示意图。
27.图11为本发明实施例波形弹片开口定向模组的结构示意图。
28.图12为本发明实施例波形弹片开口定向模组的俯视图。
29.图13为本发明实施例顶升板的结构示意图。
30.图14为波形弹片撑开状态下的结构示意图。
31.图15为本发明实施例波形弹片整形模组的结构示意图。
32.图16为本发明实施例第二波形弹片搬运机构的结构示意图。
33.图17为本发明实施例弹片压头的结构示意图。
34.图18为本发明实施例弹片压头的纵向剖视图。
35.图19为本发明实施例波形弹片撑垫机构的结构示意图。
36.图20为本发明实施例波形弹片压合模组的结构示意图。
37.图21为本发明实施例工件下料模组的结构示意图。
38.元件标号说明：1、连接器壳体；2、波形弹片；21、左端部；22、右端部；10、机架；11、转盘；12、转盘驱动电机；13、安装工位；14、安装板；15、连接板；20、工件上料模组；21、伺服搬运装置；211、电机支撑架；212、伺服电机； 213、支撑板；214、机械臂；215、摆臂；216、第二滑槽；217、第一滑槽；218转轴；219、滑块；220、滑轨；221、导向板；222、第三滑槽；223、夹爪气缸； 30、波形弹片上料模组；31、振动盘；32、供料导轨；33、第一波形弹片搬运机构；331、伺服搬运装置；332、夹爪气缸；40、波形弹片开口定向模组；41、卡爪支撑架；42、驱动电机；43、同步带；44、第一伸缩气缸；45、卡爪气缸；451、弹片撑开卡爪；46、顶升板；47、环形光源；48、中心孔；49、导向槽；50、波形弹片整形模组；51、第二波形弹片搬运机构；52、弹片压头；521、端盖；522、外压筒；523、内压头；524、凹陷部；525，支撑部，526、弹簧，527、弹簧连接件；528、导向柱；53、波形弹片撑垫机构，531、第二伸缩气缸；532、导轨；533、连接座；534、垫板；60、波形弹片压合模组；601、支架；602、压合气缸；603、筒状压头；70、工件下料模组；80、第一视觉检测装置；90、第二视觉检测装置。
具体实施方式
39.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
40.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形
式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本发明的各方面变得模糊。
41.如图3、4所示， 本专利公开了一种全自动波形弹片组装设备，其包括机架10，在机架10上设有可旋转的转盘11，沿转盘11旋转方向，机架上依次设置有工件上料模组20、波形弹片上料模组30、波形弹片开口定向模组40、波形弹片整形模组50、波形弹片压合模组60及工件下料模组70。转盘11上设有多个用于放置工件的安装工位，工件上料模组20用于将要套设波形弹片的工件放置在安装工位上；波形弹片上料模组30用于将波形弹片放置在波形弹片开口定向模组40上；波形弹片开口定向模组40用于将波形弹片撑开形成开口并将开口旋转至规定位置；波形弹片整形模组50用于将撑开状态的波形弹片从波形弹片开口定向模组取出并套设在安装工位的工件上，在波形弹片套设在工件的过程中将波形弹片的一个端部向上垫起；波形弹片压合模组60用于将波形弹片两个端部搭接处进行压紧；工件下料模组70用于将套设有波形弹片的工件从安装工位取出。
42.如图5所示，转盘11与转盘驱动电机12连接，转盘驱动电机12驱动转盘11旋转，转盘驱动电机12通过连接板15与机架10固定连接，转盘11上设有多个安装工位13，安装工位13用于放置要组装波形弹片的工件，多个安装工位13沿转盘的周向均匀分布。为了便于机架10上其他设备的安装，转盘11设置为环形转盘，机架10上还设有安装板14，安装板14采用支撑件穿过转盘11的内圈支撑在机架10上，安装板14与机架10固定连接且不影响转盘11的正常旋转。
43.如图6、7、8所示，工件上料模组20包括伺服搬运装置21，伺服搬运装置21与夹爪气缸223连接，伺服搬运装置21可带动夹爪气缸223在水平和竖直方向来回移动，夹爪气缸223上设有用于抓取工件的夹爪。伺服搬运装置21包括电机支撑架211，电机支撑架211上设有伺服电机212、支撑板213，伺服电机212固定在支撑板213的背面，支撑板213上还设有一导向板221，导向板221上设有第一滑槽217，伺服电机212的电机轴穿过支撑板213与摆臂215连接，摆臂215上设有第二滑槽216，第二滑槽216为直线槽，第一滑槽217为u字形曲线槽，转轴218穿过第一滑槽217、第二滑槽216与机械臂214铰接，转轴218可在第一滑槽217、第二滑槽216内滑动，进而机械臂214移动。夹爪气缸223与机械臂214连接，机械臂214与滑块219连接，滑块219上设有第三滑槽222，机械臂214嵌设在第三滑槽222内并可在第三滑槽222内上下移动，滑块219设置在滑轨220上，滑块219可在水平方向沿滑轨220来回滑动，滑轨220设置在支撑板213上。为了使机械臂受力更加的均匀，可机械臂214上可设置两套上述滑块、滑轨结构。采用这种结构，伺服电机212往复旋转可驱动摆臂215摆动，进而带动机械臂214沿第一滑槽217轨迹来回移动，从而实现夹爪气缸223在水平和竖直方向的往复运动。工件上料模组20可通过夹爪气缸223将工件从取料盘取出放置在转盘11的安装工位13上。
44.如图9、10所示，波形弹片上料模组30主要包括振动盘31、供料导轨32及第一波形弹片搬运机构33三部分。振动盘31用于放置波形弹片，振动盘31对波形弹片进行振动整形
使波形弹片平躺并有序的通过供料导轨32输送至第一波形弹片搬运机构33下方。第一波形弹片搬运机构33包括伺服搬运装置331和夹爪气缸332，伺服搬运装置331的结构与伺服搬运装置21的结构完全相同，故在此不再详细描述。夹爪气缸332与伺服搬运装置331的机械臂连接，机械臂带动夹爪气缸332从供料导轨32输出端夹取波形弹片后将其输送至波形弹片开口定向模组40，为了方便波形弹片的夹取，夹爪气缸332采用三爪结构。
45.如图11、12、13所示，波形弹片开口定向模组40包括弹片撑开卡爪及弹片旋转机构，弹片撑开卡爪用于向外撑开波形弹片形成开口，弹片旋转机构能够将向外撑开波形弹片进行旋转。弹片旋转机构包括卡爪支撑架41，卡爪支撑架41与驱动电机42通过同步带43连接，驱动电机42可驱动整个卡爪支撑架41旋转，在卡爪支撑架41上设有第一伸缩气缸44和卡爪气缸45，第一伸缩气缸44与卡爪气缸45连接，第一伸缩气缸44可驱动卡爪气缸45上下移动，卡爪气缸45上设有弹片撑开卡爪451，弹片撑开卡爪451设置有三个。卡爪支撑架41的上端还设有一顶升板46，顶升板46上设有能够使弹片撑开卡爪451穿过的中心孔48以及使弹片撑开卡爪451向外撑开的导向槽49，导向槽49的位置与弹片撑开卡爪451的位置相对应。
46.该波形弹片开口定向模组40在使用时，波形弹片上料模组30将波形弹片放置在中心孔48位置处，此时卡爪气缸45上的弹片撑开卡爪451处于收缩状态，第一伸缩气缸44驱动卡爪气缸45向上移动，带动弹片撑开卡爪451向上移动穿过中心孔48及波形弹片2，接着弹片撑开卡爪451沿导向槽49向外移动，将波形弹片2向外撑开并形成开口（如图14所示）。
47.该波形弹片开口定向模组40还包括第一视觉检测装置80，第一视觉检测装置80设置在弹片旋转机构的一侧，第一视觉检测装置80用于检测波形弹片2被撑开后波形弹片上的开口位置。波形弹片2向外撑开后，驱动电机42旋转带动卡爪支撑架41连同波形弹片2一同旋转，当第一视觉检测装置80检测到波形弹片上的开口旋转至规定位置时，驱动电机42停止旋转。为了提高检测的精度，可在顶升板上方设置环形光源47。
48.作为本发明的一个实施例，为了提高生产效率，机架10上同时设置有两组波形弹片开口定向模组40。
49.如图15、16所示，波形弹片整形模组50包括第二波形弹片搬运机构51、弹片压头52及波形弹片撑垫机构53。第二波形弹片搬运机构51与伺服搬运装置21的结构相同，故在此不再详细描述。第二波形弹片搬运机构51与弹片压头52连接，第二波形弹片搬运机构51可带动弹片压头52在水平和竖直方向来回移动。
50.如图17、18所示，弹片压头52包括内压头523和外压筒522，外压筒522固定在端盖521上，端盖521与第二波形弹片搬运机构51的机械臂连接。内压头523设置在外压筒522内，内压头523上设有弹簧连接件527，弹簧连接件527与弹簧526的一端连接，弹簧526的另一端与端盖521连接，在弹簧力作用下内压头523可伸出外压筒522，内压头523可在外压筒522中上下移动。为了防止错位，端盖521中心还设有一导向柱528，内压头523套设在导向柱528上，并可沿导向柱528上下滑动。内压头523外周面上设有与波形弹片开口定向模组上弹片撑开卡爪451位置对应的凹陷部524，相邻两个凹陷部524之间形成用于支撑波形弹片的支撑部525。
51.如图19所示，波形弹片撑垫机构53设置在与内压头523上波形弹片开口相对应的位置，波形弹片撑垫机构53包括第二伸缩气缸531，第二伸缩气缸531设置在机架的安装板
14上，第二伸缩气缸531通过一连接座533与垫板534连接，垫板534前端为三角形。为了便于移动，连接座533设置在滑动导轨532上，滑动导轨532也设置在安装板14上，第二伸缩气缸531就可驱动垫板534来回移动。
52.该波形弹片整形模组50在工作时，首先通过第二波形弹片搬运机构51将弹片压头52移动至波形弹片开口定向模组40的顶升板46上方，使弹片压头52与顶升板46的中心孔位置相对，同时使弹片压头52上凹陷部524的位置与弹片撑开卡爪451的位置相对，第二波形弹片搬运机构51将弹片压头52向下移动，使弹片压头52的内压头523插入到撑开的波形弹片内，因为凹陷部524的位置与弹片撑开卡爪451位置对应形成避位，因此在内压头523插入到波形弹片的过程中，弹片撑开卡爪451不会对弹片压头52造成阻碍，当内压头523插入到波形弹片一定距离后，弹片撑开卡爪451向内收缩，波形弹片在弹力作用下也相应向内收缩并支撑在内压头523的支撑部525上，这样就能使波形弹片从波形弹片开口定向模组40转换至内压头523上。设置内压头523的直径，应保证波形弹片在内压头523上仍处于开口状态。
53.接着通过第二波形弹片搬运机构51将弹片压头52移动至转盘11安装工位的工件上方，弹片压头52与工件应保持中心位置相对，然后通过第二波形弹片搬运机构51向下移动弹片压头52，使内压头523的下端面与工件上端面接触，第二波形弹片搬运机构51继续向下移动弹片压头52，因为内压头523被工件抵住不能继续向下移动，这样在下压力的作用下，外压筒522将克服弹簧力向下移动，外压筒522的内径应小于撑开状态下波形弹片的外径，这样外压筒522可压在波形弹片上，随着外压筒522的不断下移，波形弹片在压力作用下从内压头523上脱离并套设在工件上。
54.在波形弹片被外压筒522从内压头523下压的过程中，波形弹片撑垫机构53通过第二伸缩气缸531驱动垫板534向外伸出，垫板534伸至波形弹片下方，在波形弹片套设在工件的过程中垫板534将波形弹片的一个端部向上垫起，这样当波形弹片套设在工件上时，其被垫起的端部就位于未被垫起端部的上方，当第二伸缩气缸531带动垫板534向后收缩后，在弹力作用下，波形弹片的被垫起的端部就压在未被垫起端部的上方，这样就能实现工件上波形弹片的形状统一。
55.波形弹片通过波形弹片整形模组50被套设在工件上后，波形弹片开口搭接处上下两个端部之间有可能存在缝隙，因此可在波形弹片整形模组50与工件下料模组70之间设置波形弹片压合模组60，通过波形弹片压合模组60将波形弹片两个端部搭接处进行压紧，波形弹片压合模组包括至少一个波形弹片压合机构。
56.如图20所示，波形弹片压合机构60包括支架601，支架601设置在机架10上，支架601上设有压合气缸602，压合气缸602与一筒状压头603连接，筒状压头603的内径小于波形弹片的外径，以保证筒状压头603能压住波形弹片。当转盘上的工件通过该波形弹片压合机构时，压合气缸602向下移动筒状压头603，使筒状压头603套设在工件上，同时使筒状压头603的下端面压在波形弹片，然后压合气缸602继续下压，从而使波形弹片的两个端部上下压合在一起。
57.如图21所示，工件下料模组70包括伺服搬运装置71，伺服搬运装置71与夹爪气缸72连接，伺服搬运装置71可带动夹爪气缸72在水平和竖直方向来回移动，伺服搬运装置71的结构与伺服搬运装置21的结构完全相同，故在此不再详细描述。夹爪气缸72上设有用于从转盘上抓取工件的夹爪，并通过伺服搬运装置71将已转配好波形弹片的工件搬运至下一
工序。
58.如图3所示，为了提高产品的装配质量，防止出现错装、漏装的情况，作为本专利的一种优选实施例，可在波形弹片压合模组60与工件下料模组70之间设置第二视觉检测装置90，第二视觉检测装置90用于检测工件上波形弹片的形状（如检测波形弹片左端部是否位于右端部的上方），如果波形弹片形状不符合装配要求，第二视觉检测装置90可直接发送信号给报警装置进行报警，或通过剔除机构将装配错误的工件进行剔除。
59.该全自动波形弹片组装设备在工作时，将要组装的波形弹片放置在振动盘31内，再由波形弹片上料模组30的第一波形弹片搬运机构33将波形弹片放置在波形弹片开口定向模组40上，波形弹片开口定向模组40将波形弹片撑开形成开口并旋转至规定的位置，与此同时工件上料模组20将上料盘上的工件（连接器壳体）放置在转盘11上的安装工位上，工件随转盘旋转，当工件旋转至波形弹片整形模组50下方时，波形弹片整形模组50通过第二波形弹片搬运机构51与弹片压头52将波形弹片从波形弹片开口定向模组40转移至工件上，同时通过波形弹片撑垫机构53将波形弹片的一个端部向上垫起，完成波形弹片的整形，使每个工件上波形弹片开口搭接处的形状都完全相同，接着再通过波形弹片压合模组60对工件上的波形弹片做进一步的压合，最后通过工件下料模组70将组装好波形弹片的工件搬运至下一工序。
60.该全自动波形弹片组装设备上设置有波形弹片开口定向模组和波形弹片整形模组，在使用时，首先通过波形弹片开口定向模组将波形弹片向外撑开形成开口，并旋转开口至规定位置，然后通过波形弹片整形模组将波形弹片套设在工件上，在波形弹片套设在工件的过程中通过垫板将波形弹片的一个端部向上垫起，这样就能保证当波形弹片在工件上收缩后，波形弹片向上垫起的端部压在未垫起端部的上方，从而实现工件上波形弹片的形状统一，方便后续工件的组装，提高生产效率及产品质量。
61.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。