一种用于检测插头插针插接力的装置和方法
阅读说明：本技术 一种用于检测插头插针插接力的装置和方法 (Device and method for detecting plugging force of plug contact pin ) 是由 王晓丹 郑保国 王化亮 刘浩 刘成 于 2021-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及电连接器装配的电气装配领域,尤其涉及一种用于检测插头插针插接力的装置和方法；包含控制系统1、三维运动装置、检测探头、快速定位模板；检测探头安装在三维运动装置驱动的平板上,快速定位模板安装在设备前部与三维运动装置的Z轴垂直；本发明采用三维运动装置,保证了检测头和插针位置的精确对准,同时保证检测时,插针受力方向不会偏斜,确保被测件的安全；该设备的使用,有效降低了操作者的体力劳动、减少了人为差错、提高了产品可靠性。(The invention relates to the field of electrical assembly of electrical connector assembly, in particular to a device and a method for detecting the plugging force of a plug pin; the device comprises a control system 1, a three-dimensional motion device, a detection probe and a rapid positioning template; the detection probe is arranged on a flat plate driven by the three-dimensional motion device, and the quick positioning template is arranged at the front part of the equipment and is vertical to the Z axis of the three-dimensional motion device; the invention adopts the three-dimensional motion device, ensures the accurate alignment of the positions of the detection head and the contact pin, simultaneously ensures that the stress direction of the contact pin cannot be deflected during detection, and ensures the safety of a detected piece; the equipment effectively reduces the manual labor of operators, reduces human errors and improves the reliability of products.)
技术领域
本发明涉及电连接器装配的电气装配领域，尤其涉及一种用于检测插头插针插接力的装置和方法。
背景技术
在航空航天领域,大量使用电连接器,电连接器使用中,经常会发生插针装配不到位(缩针)、漏插、错差等现象，如果不能提前排查，对最终产品有重大影响，甚至造成产品失效等重大事故。在涉及连接器的航空航天产品均对每一个插针进行插接力和是否到位进行检测。目前对于连接器检测，只能采用人工检测的方式。在人工检测中，由于插针排布密集、数量多，操作人员易于疲劳、漏检，甚至操作不当造成插针倒斜而使产品报废。
基于以上原因,本发明主要解决:
1.准确检测插接针的插接力、漏插、错插问题；
2.带导线、带产品连接器的快速固定、批量检测问题；
在公开号为CN11182442A的中国发明专利申请《连接器插针缩针检测装置及检测方法》，其公布的检测方法能够检测插针的缩针，并能给插针施加一定的压力。因此，该公布的专利，可以检测缩针和插接力。与该专利相比，本发明具有缩针、漏针、错插等检测内容；和该公布的专利比较，本发明在检测探头的驱动方式上采用驱动安装位移检测器的平板，而该专利采用驱动装置直接驱动插针检测探头；另外，相比于该专利将压力传感器与检测探头连接检测力的方式，本发明采用检测回退距离的方式检测插针的插接力以及是否缩针；为了保证插接力的准确检测，本发明特别设置外置压力传感器对检测力进行标校，通过自标校的方式解决弹簧弹性系数变化引起检测力不准确的问题；相比较可以查询到的类似装置，本发明还在连接器的快速固定、带线带产品连接器的检测上具有创新。
发明内容
鉴于航空电器连接器检测不到位的结果影响重大、人力检测存在的诸多问题，本发明提供的装置提供了一种可靠、快速、批量检测插头插针是否合格的方法。
一种用于检测插头插针插接力的装置，包含控制系统1、三维运动装置2、检测探头3、快速定位模板4；检测探头3安装在三维运动装置2驱动的平板上，快速定位模板4安装在设备前部与三维运动装置2的Z轴垂直。
所述控制系统1包含显示、控制、运动驱动、信号检测；完成控制参数设置、控制三维运动以及检测、判定、显示功能。
所述三维运动装置2包含相互垂直的X、Y、Z轴，三轴可以独立运动；Z轴上安装有固定检测探头3的平板2_2，Z轴驱动电机带动丝杠2_1、平板2_2运动，从而带动检测探头3实现检测动作。；
所述检测探头3包含检测探针3_1，回缩杆3_2，线位移传感器3_3；检测探针3_1，回缩杆3_2，线位移传感器3_3依次连接，回缩杆3_2上套装压缩弹簧。
所述检测探头3上增加限位检测开关3_4。
所述快速定位模板4，包含安装板4_7,压板4_4，蝶形螺丝4_3，压条4_5；在安装板4_7上，根据检测对象特别设计多个安装孔4_6；检测对象4_2插入安装孔4_6，压板4_4自上而下装在检测对象4_2上并从压条4_5中的槽口插入，用蝶形螺丝4_3将压板4_4固定在安装板4_7上。
所述安装孔4_6水平及垂直方向队列分布，两个上下垂直安装孔4_6，可以分别安装两个检测对象，用一个压板4_4即可固定两个检测对象4_2。所述安装孔4_6圆周上均匀的设有缺口。
所述检测对象4_2与Z轴垂直。
一种用于检测插头插针插接力的装置的检测方法，包括以下步骤：
步骤1:将检测对象4_2插入定位模板4的安装孔4_6中，并用压板4_4和蝶形螺丝固定；
步骤2:启动检测程序；
步骤3:三维运动装置2，驱动检测探针3_1运动到被测件插针上方，慢速向检测对象4_2的插针运动，直到设定压力；
步骤4:控制系统1根据线位移传感器3_3的反馈，以及三维运动装置2中Z轴的运动距离，比较该针位是否有针和压力定义，给出是否缩针、空针、错插的结论；
步骤5:所有孔位的被测件的每个插针检测完毕，控制系统1给出检测结果；
步骤6:人工拆卸被测件，检测完毕。
所述Step3：三维运动装置2驱动探针向压力传感器4_1运动第一位置，记录线位移传感器3_3、压力传感器4_1的反馈；三维运动装置2驱动探针再次向压力传感器4_1运动到第二位置，再次记录线位移传感器3_3、压力传感器4_1的反馈；控制系统1根据两次距离和压力记录，自动计算弹簧弹性系数。
与现有技术、可查询到的专利装置及技术比较，本发明的优点在于：
1)除了缩针检测，可以检测空针、错针等问题；
2)压力自校验功能的加入，保证检测的稳定和持续性；
3)快速插装模板的设计，提高了被测件的安装效率，更加适合批量化应该用；
4)整个结构设计，除了一般连接器的检测，对于连接导线、连接产品甚至在机箱上的连接器也可方便检测。
本发明采用三维运动装置，保证了检测头和插针位置的精确对准，同时保证检测时，插针受力方向不会偏斜，确保被测件的安全；该设备的使用，有效降低了操作者的体力劳动、减少了人为差错、提高了产品可靠性。
1.核心创新点(保护点)：实现插接力和高度检测的检测探头、带动探头运动的三维驱动结构；
2.次要创新点1：对被测件定位的快速拆装装置和方法；
本发明的有益效果
本发明的直接效益是有效节省人力、提高工作效率2倍以上，间接效益是降低了漏检、错检带来后续产品失效而带来维护甚至最终产品失效带来的损失，避免人工损坏插针造成产品返修的经济损失。因此，本发明装置的推广，将为企业、社会带来巨大的潜在经济、社会效益。
附图说明
图1为本发明实例中航空电连接器插针插接力检测的装置的立体结构图。
图2为本发明实例中航空电连接器插针插接力检测的装置的正视图。
图3为本发明实例中航空电连接器插针插接力检测的装置的右视图。
其中：1-控制系统、2-三维运动装置、3-检测探头、4-快速定位模板、2_2-平板、2_1-丝杠、3_1-检测探针，3_2-回缩杆，3_3-线位移传感器，3_4-限位检测开关、4_1-压力传感器、4_2-检测对象、4_3-蝶形螺丝、4_4-压板、4_5-压条、4_6-安装孔、4_7-安装板
具体实施方式
为了更好理解本发明的原理，图1给出了本发明的一个实施例。该图给出的实施例，并非该发明的全部，参照该实例原理的任何应用实例均在该发明保护的范畴。以下讲解中涉及的原理、方法并非专属该实施例，任何采用该原理、方法实现相同功能的实例均在该专利的保护范围。
一种用于检测插头插针插接力的装置，包含控制系统1、三维运动装置2、检测探头3、快速定位模板4；检测探头3安装在三维运动装置2驱动的平板2_2上，快速定位模板4安装在设备前部与三维运动装置2的Z轴垂直。
控制系统1包含显示、控制、运动驱动、信号检测等部件，完成控制参数设置、控制三维运动以及检测、判定、显示等功能；
三维运动装置2包含相互垂直的X、Y、Z轴，三轴可以独立运动；Z轴上安装有固定检测探头3的平板2_2，Z轴驱动电机带动丝杠2_1平板2_2运动，从而带动检测探头3实现检测动作；
检测探头3包含检测探针3_1，回缩杆3_2，线位移传感器3_3，限位检测开关3_4,回缩杆上套装压缩弹簧。在Z轴向快速定位模板4运动中，探针3-1碰到插针时，探针3-1带动回缩杆3_2回退，压缩弹簧，从而对插针施加压力；检测探针3_1回缩距离反映了该插针的高度和插接力，限位检测开关3_4确保施加力量在合理范围，避免损坏检测对象。
快速定位模板4，包含安装板4_7,压板4_4，蝶形螺丝4_3，压条4_5。在安装板4_7上，根据检测对象特别设计多个安装孔4_6。检测对象4_2插入安装孔4_6，(每个安装孔均可安装一个检测对象4_2)，压板4_4自上而下装在检测对象4_2上并从压条4_5中的槽口插入，用蝶形螺丝4_3将压板4_4固定在安装板4_7上，以起到对检测对象4_2在x/y/z三个方向的定位。上下垂直的两个安装孔4_6，可以分别安装两个检测对象，用一个压板4_4即可固定两个检测对象4_2。安装孔4_6圆周上均匀分布缺口保证检测对象4_2的角度定位，安装板4_7保证了检测对象4_2与Z轴的垂直。
一种用于检测插头插针插接力的装置的检测方法，包括以下步骤：
Step1:根据航空连接器插针位置坐标,在控制系统1中定义坐标位置、是否有针、检测力量等；
Step2:将被测连接器插入定位模板4的安装孔4_6中，并用压板4_4和蝶形螺丝固定(可以安装多个被测件)；
Step3:启动检测程序；
Step4:三维运动装置2，驱动探针运动到被测件插针上方，慢速向插针运动，直到设定压力；
Step5:控制系统根据线位移传感器3_3的反馈，以及三维运动装置2中Z轴的运动距离，比较该针位是否有针和压力定义，给出是否缩针、空针、错插的结论；
Step6:所有孔位的被测件的每个插针检测完毕，控制系统1给出检测结果；
Step7:人工拆卸被测件，检测完毕。
检测中，如果发生碰撞、位置偏差等情况，造成探针3_1回缩超出范围，控制系统1根据线位移传感器3_3、限位检测开关3_4的反馈，及时停止三维运动装置2并报警，防止损坏被测件。
由于采用弹簧给插针施加压力，随着弹簧反复工作，弹性系数会发生变化，本发明采用自校验的方式，保证每次检测，施加到插针的力量都在控制范围中。
本发明装置自校验的步骤如下：
Step1：控制系统1中定义校验压力传感器4_1的位置；
Step2：在控制系统1中选择启动校验程序；
Step3：三维运动装置2驱动探针到力传感器4_1的上方；
Step4：三维运动装置2驱动探针向压力传感器4_1运动第一位置，记录线位移传感器3_3、压力传感器4_1的反馈；
Step5：三维运动装置2驱动探针再次向压力传感器4_1运动到第二位置，再次记录线位移传感器3_3、压力传感器4_1的反馈；
Step6：控制系统1根据两次距离和压力记录，自动计算弹簧弹性系数；
Step7：三维运动装置2驱动探针3_1回退到安全位置，校验结束；
自校验可以在设备开机时进行，也可根据需要，在每次检测时或者每个被测件检测前进行，以保证被测件检测的可靠准确；
图1是该特例的立体图；图2是右视图，该图明确了检测头的安装和原理；图3是正视图，该图明确显示了快装模板快速拆装被测件和被测件定位的工作原理。
图1中，三维运动结构2带动检测探头3运动。把与快速定位模板4垂直的运动轴称作Z轴，与底板平行的轴称作X轴，与底板垂直的轴称作Y轴。人工将被检测对象4_2安装在快速定位模板4的安装孔4_6内，用压板4_4穿过压条4_5的过孔，再用蝶形螺钉4_3，把压板4_4固定在安装板4_7上，以起到对检测对象4_2在x/y/z三个方向的定位，另外，通过安装孔4_6上分布的缺口，达到对插头圆周方向的定位；控制系统1按照设定的坐标驱动X/Y/Z轴驱动到所要检测的插针上方，Z轴带动检测探头3的检测探针3_1端部接近插针，在检测探针3_1端部接触到插针后(该位置在控制器中提前设置)，检测探针3_1回缩，回缩位置与z轴在接触到插针后的运动距离一致。检测探针3_1压缩弹簧。检测探针3_1回缩距离反映了该插针的高度和插接力，控制系统1根据检测探针3_1的反馈，结合Z轴进给距离，综合后判断该位置是否有针、是否缩针以及针的插接力等信息，从而得出该位置插针是否插接良好、是否漏插、是否错插的结论。
为了保证检测的准确性、保证每次测量的可靠，本系统特别设计有压力传感器4_1，该传感器用来校验探头的压力准确性。在弹簧弹性系数发生变化时，可以自主校正。确保检测准确和可靠。
检测探头3中的线位移传感器3_3，在检测中也有失效的风险。为了避免其损坏，造成不可预测的后果，特别在检测探头3的尾部，设置位置检测开关3_4，用来检测回退位置，防止检测中，检测探头3的线位移传感器3_3损坏而发生误判、漏判甚至损坏被测对象或者设备等情况发生。
最后声明，该实施例是实现插头插接力检测的一个实施例，该快装模板也是一个应用特例，根据该原理，可以实现外定位、内定位等等被检测件的快速定位，运用该发明的检测原理、定位原理对电连接器插针插接力进行检测，特别是带引线插头的检测原理都是该发明保护范围。
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