阅读说明：本技术 用于将连接芯线的接触元件自动装配和插入触点载体中的抓取装置 (Gripping device for automatically mounting and inserting contact elements of a connecting wire into a contact carrier ) 是由 D·贝希斯坦 于 2019-04-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种抓取装置,安装在可动的机械臂上,用于将至少一个连接第一芯线(12)的第一接触元件(11)以及连接第二芯线的第二接触元件穿过触点载体(30)的各一个装配开口而自动装配和插入并排布置的接触腔中,其中,在所述抓取装置上设有以插入方向(S)看位于前部的第一抓取器(1)以及相对于所述第一抓取器偏移设置的第二后部抓取器(2),所述抓取器分别具有用于抓取所述芯线的抓取器部分,其中所述后部抓取器(2)具有至少一个相对于所述前部抓取器(1)可在高处运动或者相对于所述前部抓取器沿高度方向偏移布置的抓取器部分。(The invention relates to a gripping device, which is mounted on a movable robot arm, for automatically fitting and inserting at least one first contact element (11) connected to a first wire (12) and a second contact element connected to a second wire through a respective fitting opening of a contact carrier (30) into contact chambers arranged next to one another, wherein a first gripper (1) is provided at the front, as seen in the insertion direction (S), and a second rear gripper (2) is provided offset relative to the first gripper, which grippers each have a gripper section for gripping the wires, wherein the rear gripper (2) has at least one gripper section which is movable at a height relative to the front gripper (1) or is arranged offset in the height direction relative to the front gripper.)

用于将连接芯线的接触元件自动装配和插入触点载体中的抓 取装置

技术领域

本发明涉及一种用于将至少两个各连接一根芯线的接触元件自动装配和插入触点载体的各一个接触腔中的抓取装置。

背景技术

由现有技术已知各种不同的用于将接触元件自动装配或插入触点载体的接触腔中的方法。触点载体或者说触点载体的接触腔中通常需要插入大量紧挨在一起的接触元件。然而，由于接触元件以及与接触元件连接的芯线紧密布置在触点载体中，并且由于内部各插设有一个接触元件的接触腔紧密布置在触点载体中，实际操作时往往无法实现自动装配或插入。如果在需要插入大量接触元件的情况下不得不将接触腔布置成相互贴近，直接抓取接触元件的抓取器就会在将接触元件插入接触腔时触碰到周围的芯线及其接触元件，并且使其发生位移或变形，从而免不了将已经插入的接触元件拉出或令其变形。

再者，一般情况下不只是装配单个的接触元件，而是需要同时装配数个各连接一根芯线的接触元件，因为这些芯线属于一条导线。这里的难题是无法逐个插装芯线或对应的接触元件，因为无法或很难在插入第二芯线的第二接触元件后稳妥地抓取并插入第二芯线的第二接触元件。因此，多数情况下必须将一条导线的芯线的接触元件一起插入。此时，如果不是直接抓取接触元件，而是例如以对应的柔性芯线为着力点抓取接触元件，芯线的接触元件相对于彼此的定向和位置就有可能发生变化，使得接触元件不再受到直接导引，也不再必然地相互平行或平行于其被插入接触腔时所沿着的插入方向。如果接触元件不再彼此对准或对准插入方向，就不再能插入对应的接触腔，因为接触腔是平行于插入方向延伸的。

另外，现有技术中的已知抓取器往往无法将接触元件推到接触元件的最终装配位置(在该最终装配位置上，接触元件与接触腔中的对配接触元件发生接触)上，否则，抓取器将会在移动接触元件的过程中与触点载体发生碰撞。

因此，现有技术中的已知抓取装置和对应的方法不适合用来将数个接触元件，特别是一条导线的芯线的数个接触元件插入一个触点载体中并使其与对配接触元件接触。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是克服上述缺点并提供一种抓取装置和一种对应的方法，借助该方法能够以可靠的工艺将数个接触元件与布置在接触腔中的对配接触元件装配在一起。

这个目的通过根据权利要求1所述的特征组合而达成。

本发明提出一种用于将至少一个连接第一芯线的第一接触元件以及连接第二芯线的第二接触元件穿过触点载体的各一个装配开口而自动装配和插入并排布置的接触腔中的抓取装置。所述抓取装置安装在可动的机械臂上，因而可由所述机械臂移动。在所述抓取装置上设有以装配方向或插入方向看位于前部的第一抓取器以及相对于所述第一抓取器偏移设置的第二后部抓取器(第一抓取器和第二抓取器)。所述抓取器分别具有用于抓取所述芯线的抓取器部分。所述后部抓取器具有至少一个相对于所述前部抓取器可在高处运动或者相对于所述前部抓取器沿高度方向偏移布置的抓取器部分。在将接触元件穿过装配开口插入或者说预装配到接触腔内的过程中，芯线由前部抓取器保持，后部抓取器则优选以使得芯线无拉应力并减轻芯线的拉力负荷的方式保持芯线，使得芯线在插入期间不会受机械应力作用而扭转，相应的接触元件不会因此而位移。借此在插入期间保持接触元件的定向。接触元件插入接触腔后，由后部抓取器保持芯线并借助芯线将接触元件进一步推入接触腔，直至接触元件位于最终装配位置，在最终装配位置上，接触元件与相应的对配触点正常接触。借助于可沿高度方向运动的抓取器部分或相对于第一抓取器部分偏移设置的第二抓取器部分(上抓取器部分和下抓取器部分)，可以在接触元件插入接触腔后将前部抓取器移位，使得前部抓取器在插入之后所进行的最终装配运动(接触元件在该最终装配运动中被推到最终装配位置上)中不会与触点载体发生碰撞。

在有利的进一步方案中，所述第二抓取器具有上抓取器部分和下抓取器部分。上抓取器部分位于一个包含前部抓取器的抓取器部分(前抓取器部分)以及插入方向的平面内，因而在预装配时，前部抓取器的抓取器部分和后部抓取器的上抓取器部分在共同的装配平面中保持芯线。在预装配之后并且为了进行最终装配，抓取装置切换抓取方式，使得芯线仅由后部抓取器的下抓取器部分保持，而该下抓取器部分不位于上述平面中。

所述抓取装置的一个替代性有利技术方案设置如下：所述第二抓取器被布置成沿高度方向相对于所述第一抓取器可移行。在预装配期间，前部抓取器和后部抓取器的抓取器部分位于一个包含插入方向的平面内。预装配之后，前部抓取器松开，并且后部抓取器或(替代性地)前部抓取器移行，使得前部抓取器不再位于包含后部抓取器和插入方向的平面内。如果是后部抓取器移行，则优选是整个抓取装置与之同步地背离机械臂运动，使得后部抓取器的抓取器部分(后抓取器部分)相对于芯线保持静止。

接触元件可以在预装配时沿插入方向相对于彼此偏移设置，使得一个接触元件在插入方向上相对于另一接触元件偏移或者说在另一接触元件之前。可以通过抓取装置在预装配或最终装配时的插入运动期间所做的枢转运动来补偿这一偏移。例如，可以相对于插入运动倾斜设置抓取装置，从而利用该斜置来补偿偏移。

所述抓取装置的一个有利技术方案设置如下：所述抓取装置具有转接板、力矩传感器(或测力装置)和连接装置。所述连接装置形成为用于将所述抓取装置与所述机械臂连接。所述第一和第二抓取器固定在所述转接板上。所述转接板通过所述力矩传感器与所述连接装置连接，以便能借助所述力矩传感器测量或检测通过所述第一和第二抓取器而作用于所述转接板的力和力矩。所述第一和第二抓取器分别是伺服电力驱动的平行抓取器。此外，所述第一抓取器包括两个分别具有抓取爪的受驱抓取指，所述抓取爪共同形成前抓取器部分，并且所述第二抓取器包括两个各具有至少一个抓取爪的受驱抓取指。如果根据实施方式的设置，后部抓取器包括上抓取器部分和下抓取器部分，则后部抓取器的抓取爪共同形成上抓取器部分和下抓取器部分，或者作为替代方案，在后部抓取器上每个抓取指各设置两个抓取爪，所述抓取爪共同形成上抓取器部分和下抓取器部分。在后部抓取器相对于前部抓取器为可动的实施变体中，后部抓取器具有两个各包含一个抓取爪的抓取指，所述抓取爪共同形成后抓取器部分。

本发明还提出一种将至少一个连接第一芯线的第一接触元件以及连接第二芯线的第二接触元件自动装配且/或插入并排布置的接触腔中的方法。借助本发明的抓取装置将接触元件引入触点载体的各一个接触腔的装配开口，以此方式完成装配且/或插入接触腔的操作。所述第一抓取器分别在所述第一和第二芯线的与所述接触元件间隔开的第一抓取段处抓取所述第一和第二芯线。所述第二抓取器分别在所述第一和第二芯线的第二抓取段处抓取所述第一和第二芯线，所述第二抓取段布置在所述第一抓取段的远离所述接触元件的一侧。对芯线的抓取优选发生在接收位置和/或矫直站上，芯线相对于彼此的位置以及接触元件相对于彼此的位置在该处被确定并且是已知的。如果需要接触元件相对于彼此偏移设置，就在矫直站上将接触元件布置成相对偏移。第一接触元件和第二接触元件例如从矫直站出发被移动到触点载体前方，并且通过合适的插入方法被引入相应的装配开口中。接触元件插入接触腔后，沿插入方向(也就是平行于接触腔的纵轴地)推动接触元件并将其送入预装配位置，在预装配位置上，第一接触元件被引入或者说插入触点载体的第一接触腔中，并且第二接触元件被引入或者说插入触点载体的第二接触腔中。当第一和第二接触元件处于预装配位置时，从第一和第二芯线上松开第一抓取器。接着，通过抓取装置的最终装配运动将第一和第二接触元件从预装配位置移动到最终装配位置。在最终装配位置上，第一接触元件在第一接触腔中与触点载体的第一对配触点接触，并且第二接触元件在第二接触腔中与触点载体的第二对配触点接触。对配触点分别布置在相应接触腔的远离装配开口的一侧并且从这一侧朝向相应的装配开口延伸。

所述方法的另一有利变体设置如下：所述第一和第二芯线属于一条导线。此外，在将接触元件插入接触腔之前，借助抓取装置沿模板(所谓的电缆模板)敷设至少包含第一和第二芯线的导线。为此，抓取装置带着所抓取的芯线走过一段预设距离，使得导线在模板上呈预定走向。为此，模板可具有用于导引导线或者使导线转向的导引元件或导向元件。

此外，所述方法的以下变体是有利的：在所述第一和第二抓取段处抓取所述第一和第二芯线后，所述抓取装置将所述第一和第二接触元件移向所述触点载体。接着，将所述第一接触元件穿过所述触点载体的位于所述第一对配触点前方的所述第一装配开口而引入或者说插入所述第一接触腔中，与此同时或者(在所述第一接触元件在前的情况下)在此之后，将所述第二接触元件穿过位于所述第二对配触点前方的所述第二装配开口而引入或者说插入所述触点载体的所述第二接触腔中，直至所述第一和第二接触元件位于所述预装配位置。

在所述方法的有利改进方案中，所述抓取装置在接收位置上分别在所述第一和第二抓取段处抓取所述第一和第二芯线，在所述接收位置上，由接收装置预先确定所述第一和第二抓取段的位置以及所述接触元件相对于彼此的位置。

在所述方法的一个同样有利的变体中，在送入所述预装配位置和所述最终装配位置时，相对于位于所述第二抓取段的远离所述接触元件的一侧上的芯线区段，所述第二抓取器在从所述第二抓取段到所述接触元件的区段中减轻所述第一和第二芯线的拉力负荷。其中，芯线优选通过第一和第二抓取器而不受机械应力作用。

在所述方法的另一有利改进方案中，所述第一和第二芯线在所述接触元件被送入所述预装配位置时在所述第二抓取段处被所述前抓取器部分和所述上抓取器部分抓取，并且在所述最终装配运动中被所述下抓取器部分抓取。所述第二抓取器在所述最终装配运动之前从用所述上抓取器部分抓取所述芯线的第一位置切换到用所述下抓取器部分抓取所述芯线的第二位置。该切换操作由松开抓取器、移动抓取器和重新抓取芯线所组成。下抓取器部分相对于上抓取器部分的偏移程度至少等于触点载体的宽度或高度，因此，前部抓取器在切换之后相对于触点载体偏移设置，并且当抓取装置在最终装配运动中沿插入方向朝触点载体运动时，前部抓取器可以运动到与触点载体相邻的区域中。

在有利的进一步方案中，所述最终装配运动包括所述抓取装置朝所述触点载体方向的运动以及旨在对所述接触元件从所述预装配位置到所述最终装配位置的偏移进行补偿的枢转运动，以便将所述第一和第二接触元件送到所述接触腔中的等高的锁定位置上，所述锁定位置对应于所述最终装配位置。

在所述方法的一个同样有利的技术方案中，在所述第一和第二接触元件被送入或移动到所述预装配位置时或者说在所述预装配运动中，且/或在所述最终装配运动中或者说在从所述预装配位置送入或移动到所述最终装配位置时，所述力矩传感器在所述抓取装置上测定力和力矩的分布，并且根据预定的极限值确定所述第一和第二接触元件是否或何时处于所述预装配位置或所述最终装配位置。为此，力矩传感器可与控制装置连接，其中力矩传感器将测定的力和力矩值或力和力矩分布传输给控制装置，控制装置将这些值或分布与最大的力和力矩的预定极限值和/或极限曲线进行比较，并从中获得想要的信息。

控制装置可进一步地与关节臂机器人连接并对其进行控制。除了力和力矩分布外，控制装置还可以通过关节臂机器人或机械臂的测距系统或位置检测系统检测已走距离并进行处理，以便能例如根据以特定的力所走过的距离来确定接触元件在接触腔中的插入程度。

此外，可以在位于所述第一抓取段的远离所述接触元件的一侧上的区段中将所述第一和第二芯线绞合在一起。第一和第二芯线可以属于同一条导线或者形成同一条导线，该导线可以至少部分地被绝缘层包裹。

只要在技术上是可行的并且不存在冲突，则以上所揭示的特征可任意组合。

附图说明

关于本发明其他有利改进方案的特征请参阅从属权利要求，下面参照附图并结合本发明的优选实施方案予以详细说明。其中：

图1至图3分别为根据本发明的抓取装置在实施装配方法时的侧视图。

具体实施方式

附图是例示性的示意图。图中的相同附图标记指向相同的功能特征和/或结构特征。

图1至图3以侧视图示出借助抓取装置将第一和第二接触元件11装配或者说插入触点载体30中。由于是侧视角度，第二接触元件和第二芯线被第一接触元件11和第一芯线12遮住。触点载体30以剖视图的形式仅被部分示出，因而能看到该触点载体的大量接触腔，其中这些接触腔并排叠置。通过所述方法将第一和第二接触元件11分别插入对应的第一和第二接触腔31中。由于是侧视角度，第二接触腔也被第一接触腔31遮住。

抓取装置具有包含两个抓取指的第一抓取器1。每一个抓取指上均形成有抓取爪20。在图1至图3所示的实施例中，具有抓取爪20的抓取指垂直于第一和第二芯线12延伸。抓取爪20共同确定用于抓取第一和第二芯线12的第一抓取段13的前抓取器部分。芯线的第一抓取段13和第二抓取段14在图1至图3中呈现为阴影区(未经剖切)。

第二抓取器2在插入方向S上比第一抓取器1距离触点载体30更远，并且具有沿插入方向S相对于彼此偏移设置的第一抓取指21和第二抓取指22。抓取指21、22垂直于第一和第二芯线12延伸并且各自形成两个抓取爪23、24、25、26。第一抓取指21的上抓取爪23和第二抓取指22的上抓取爪25共同确定用于在预装配时抓取芯线的上抓取器部分，第一抓取指21的下抓取爪24和第二抓取指22的下抓取爪26共同确定用于在最终装配时抓取芯线的下抓取器部分。

抓取装置在接收位置上从矫直站抓取第一和第二芯线12，在矫直站上，上面分别固定有接触元件11的第一和第二芯线12的位置是确定的。从矫直站抓取时，芯线12在第一抓取段13处被前抓取器部分抓取并且在第二抓取段14处被上抓取器部分抓取。接着，抓取装置如图1所示将芯线连同接触元件移动到接触腔的装配开口前方，其中，待插入的第一接触元件11位于触点载体30的第一接触腔31的第一装配开口32前方。通过将芯线或第一接触元件11沿插入方向S朝装配开口32移动并穿过装配开口32进入接触腔31中，至少使得第一接触元件11在第一接触腔31中到达预装配位置，如图2所示。在将第一接触元件11插入第一接触腔31的同时或者在此之后，通过合适的插入方法将第二接触元件插入第二接触腔中。通过用抓取装置在芯线的第一和第二抓取段处进行抓取，减轻第一与第二抓取段13、14之间的芯线区段的拉力负荷，使得芯线不受力的作用，并且使得接触元件11在被抓取装置移动时不会改变定向或者说不会扭转。借此保持芯线和接触元件在矫直站上所形成的定向。

当抓取装置从图2所示的状态进一步朝触点载体运动时，无法将第一和第二接触元件一直推到它们的最终装配位置上，否则，前部抓取器或者说第一抓取器1将会与触点载体30或其他已插入触点载体30中的接触元件发生碰撞。第一和第二接触元件到达预装配位置时，沿着与插入方向正交的方向被相应的接触腔固定。接着，从芯线的相应抓取段上松开第一抓取器1和第二抓取器2。如图2中的箭头所示，第二抓取器2沿竖向移动其第一和第二抓取指21、22。松开第一和第二抓取器后，抓取装置借助于图中未示出的关节臂机器人进行移行，使得芯线的第二抓取段不再位于第二抓取器的第一和第二抓取指21、22的第一抓取爪23、25之间，而是位于第二抓取爪24、26之间。随后，抓取装置或者说第二抓取器2再度抓取芯线，如图3所示。

在借助于第二抓取爪24、26所形成的下抓取器部分在第二抓取段14处抓取芯线之后，第一抓取器1或者说第一抓取器的抓取指相对于触点载体30向上偏移布置。而后沿插入方向S移动抓取装置，使得第一和第二接触元件从预装配位置运动至最终装配位置。在从预装配位置运动至最终装配位置的过程中，芯线仅由第二抓取器2或者说第二抓取器的下抓取器部分抓取。此时，第一抓取器1或者说第一抓取器的具有抓取爪20的抓取指可以运动到触点载体30的旁边或上方，而不与触点载体或其他接触元件发生碰撞。

本发明的实施范围不限于前述优选实施例。凡是运用图示解决方案的技术变体，即便以完全不同的方式进行实施，也落入本发明的范围。举例而言，前部抓取器的抓取指可以采用沿插入方向可翻折的设计，从而在碰触触点载体时弹性折回。