連接器是一種在電氣終端之間，提供連接與分離功能的元件。無論是在航空航天、汽車工業(yè)等軍工領(lǐng)域，還是在通信、PC等消費類電子產(chǎn)品市場，連接器都有著非常廣泛的應(yīng)用。隨著連接器工業(yè)的迅速發(fā)展，連接器企業(yè)之間的競爭，也越來越激烈。如何提高生產(chǎn)的自動化程度，已經(jīng)成為連接器企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

本文將介紹一種連接器自動裝配機(jī)的設(shè)計，該系統(tǒng)能自動完成產(chǎn)品的加工檢測，大大提高勞動生產(chǎn)率。

1 生產(chǎn)工藝流程及設(shè)備組成

連接器至少由膠芯和PIN針兩部分組成。一般膠芯根據(jù)不同的需要，會有不同的外觀尺寸，而PIN針起到傳遞信號的關(guān)鍵作用。為了使連接器在安裝時方便固定，不易移位。連接器最外兩根PIN針會有一個折角(行業(yè)內(nèi)稱之打K)。圖1為連接器外觀圖。

連接器的人工生產(chǎn)工藝流程是：PIN針進(jìn)料→膠芯放基座→PIN針定位→PIN針打K→檢驗。首先，膠芯通過人工被放置在基座內(nèi)，同時PIN針通過振動上料桶完成上料；然后工人手動控制壓針機(jī)，完成PIN針的定位、壓人。接著由工人將基座內(nèi)的連接器在打K機(jī)上完成打K，最后通過品質(zhì)控制人員(QC)完成對不良品的檢測剔除。一個完整的生產(chǎn)流程正常需要4名工人完成，包括裝基座、壓PIN針、打K和QC。

根據(jù)上述工藝流程，連接器自動裝配機(jī)系統(tǒng)必須滿足以下控制要求： (1)自動裝配機(jī)能通過參數(shù)設(shè)定，能夠滿足相同結(jié)構(gòu)，不同規(guī)格的連接器裝配。 (2)為了方便裝配機(jī)檢測調(diào)試，裝配機(jī)應(yīng)既能自動控制，又能手動操作。 (3)自動裝配杌．還要能自動檢出不良品。 (4)能夠據(jù)需要對產(chǎn)能進(jìn)行調(diào)節(jié)，能對完成的產(chǎn)品數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計以及工作狀態(tài)的實時顯示。

2 控制系統(tǒng)組成及系統(tǒng)設(shè)置

根據(jù)上述的控制要求，本裝配系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

系統(tǒng)的輸入模塊，主要由動作氣缸的位置傳感器、啟動停止按鈕和產(chǎn)品檢測計數(shù)器等組成。通過氣缸位置傳感器，來確認(rèn)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。輸出模塊主要由控制氣缸動作的電磁閥組成。膠芯送料電磁閥控制兩路氣嘴。入位氣缸將膠芯送人加工軌道。其余氣缸也完成相對應(yīng)的各種動作。蜂鳴器會在出現(xiàn)廢品時發(fā)聲報警。而整個工作實對監(jiān)控和系統(tǒng)的運行設(shè)置，都需要通過觸摸屏來完成。PLC控制主機(jī)采用三菱的FX2N-32MR-001型PLC，它的16個輸入端和16個繼電器輸出端，完全能滿足該系統(tǒng)的要求。

系統(tǒng)的具體控制過程如下。膠芯通過振動上料桶上料，然后會通過氣嘴的吹氣動作，完成膠芯的入槽。為了防止膠芯入位電磁閥的誤動作，在膠芯入槽的位置設(shè)計了兩個光纖傳感器，只有當(dāng)前后兩個傳感器都檢測到膠芯后，入位電磁閥才會動作，將膠芯送人待加工軌道。

接下來通過膠芯移位電磁閥的控制，移位氣缸將膠芯依次送往PIN針壓入、PIN針打K等工站。此外，廢品檢測，也是該系統(tǒng)的一項重要功能。我們通過對連接器PIN針計數(shù)，來檢出不合格的缺PIN產(chǎn)品。該工站被設(shè)置在PIN針壓人和PIN針打K之間。PIN針計數(shù)準(zhǔn)確，是系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵，考慮到PIN針移動速度較快，我們選用PLC的高速計數(shù)器來計PIN針的數(shù)目。同時，因為PIN針間距大多為2.0 mm；那么，相鄰PIN針的距離大約只有1.5 mm。要精確檢出間距小、移動速度快的PIN針，我們選擇了基恩士的光纖傳感器。并在傳感器鏡頭前增加一個凸鏡，來聚焦發(fā)出的光線，增強(qiáng)系統(tǒng)計數(shù)精度。實際的效果也很好。當(dāng)產(chǎn)品以500mm/s速度移動時，計數(shù)也非常準(zhǔn)確穩(wěn)定。

3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 PLC程序設(shè)計

PLC程序設(shè)計，主要是通過對光纖傳感器檢測信號、觸摸屏控制信號和氣缸輸出狀態(tài)信號的采集，完成系統(tǒng)的動作控制。系統(tǒng)的PLC梯形圖比較復(fù)雜，這里介紹系統(tǒng)程序的設(shè)計思路，程序的流程圖如圖3所示。

首先，系統(tǒng)運行前會進(jìn)行模式識別。在手動模式下，觸摸屏上將會設(shè)置不同的按鈕，單獨控制每個氣缸，方便進(jìn)行系統(tǒng)的維護(hù)和檢測。如果是自動模式下，系統(tǒng)先會進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置，然后開始生產(chǎn)過程。因為膠芯比較輕，所以采用氣嘴吹動的方式完成膠芯的送料。為了防止送料過程中的抖動，膠芯在移到加工軌道前，要適當(dāng)延時，來確認(rèn)膠芯的位置。

然后，按照流程圖所描述的過程，進(jìn)行PLC程序的編寫。實際設(shè)計中，我們還將壓PIN針和打K的動作，使用同一組電磁閥控制。這樣壓PIN針和打K將同時對前后兩組產(chǎn)品進(jìn)行，大大提高了生產(chǎn)效率。

3.2觸摸屏設(shè)計

本系統(tǒng)采用威綸的MT6070iH觸摸屏。該屏使用400MHz主頻的CPU和177.80 mm(7”)800×480的觸摸面板，能滿足系統(tǒng)的控制和實時監(jiān)控。觸摸屏軟件設(shè)計平臺使用的是EB8000。主要的設(shè)計內(nèi)容包括：觸摸屏畫面框圖，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面，手動操作界面，自動操作界面，操作說明界面。

系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定，將設(shè)定產(chǎn)品的生產(chǎn)速度、產(chǎn)量以及正常情況的每組的PIN針數(shù)。手動操作界面，需要設(shè)置每個氣缸的動作按鈕，方便日常維護(hù)。自動操作界面，是平時生產(chǎn)的操作界面，要顯示即時的工作狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)問題時，會提醒操作員檢查相應(yīng)問題所在。除外，還設(shè)計了操作說明界面，方便操作員掌握使用該系統(tǒng)。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計的連接器自動裝配機(jī)，配合先進(jìn)的操作顯示觸摸屏，使該裝配機(jī)具有操作簡單、自動報警、時實監(jiān)控等特點，具有較好的實際應(yīng)用性。

目前該系統(tǒng)己應(yīng)用到生產(chǎn)線中。使用裝配機(jī)之前，裝配需3人作業(yè)，生產(chǎn)效率為2．7 K/h，裝配工時為4S/PCS。使用裝配機(jī)后，每組生產(chǎn)7 PCS，產(chǎn)品尺寸等符合規(guī)范要求，制程不良為0.3％，生產(chǎn)效率為5.5 K/h，裝配工時為0.65 S/PCS。

實踐證明，該設(shè)備運行穩(wěn)定可靠，可以用于連接器的大批量生產(chǎn)。