连接器是一种在电气终端之间，提供连接与分离功能的元件。无论是在航空航天、汽车工业等军工领域，还是在通信、PC等消费类电子产品市场，连接器都有着非常广泛的应用。随着连接器工业的迅速发展，连接器企业之间的竞争，也越来越激烈。如何提高生产的自动化程度，已经成为连接器企业发展的关键。
本文将介绍一种连接器自动装配机的设计，该系统能自动完成产品的加工检测，大大提高劳动生产率。
1 生产工艺流程及设备组成
连接器至少由胶芯和PIN针两部分组成。一般胶芯根据不同的需要，会有不同的外观尺寸，而PIN针起到传递信号的关键作用。为了使连接器在安装时方便固定，不易移位。连接器最外两根PIN针会有一个折角(行业内称之打K)。图1为连接器外观图。
连接器的人工生产工艺流程是：PIN针进料→胶芯放基座→PIN针定位→PIN针打K→检验。首先，胶芯通过人工被放置在基座内，同时PIN针通过振动上料桶完成上料；然后工人手动控制压针机，完成PIN针的定位、压人。接着由工人将基座内的连接器在打K机上完成打K，最后通过品质控制人员(QC)完成对不良品的检测剔除。一个完整的生产流程正常需要4名工人完成，包括装基座、压PIN针、打K和QC。
根据上述工艺流程，连接器自动装配机系统必须满足以下控制要求： (1)自动装配机能通过参数设定，能够满足相同结构，不同规格的连接器装配。 (2)为了方便装配机检测调试，装配机应既能自动控制，又能手动操作。 (3)自动装配杌．还要能自动检出不良品。 (4)能够据需要对产能进行调节，能对完成的产品数量进行统计以及工作状态的实时显示。
2 控制系统组成及系统设置
根据上述的控制要求，本装配系统结构如图2所示。
系统的输入模块，主要由动作气缸的位置传感器、启动停止按钮和产品检测计数器等组成。通过气缸位置传感器，来确认系统的工作状态。输出模块主要由控制气缸动作的电磁阀组成。胶芯送料电磁阀控制两路气嘴。入位气缸将胶芯送人加工轨道。其余气缸也完成相对应的各种动作。蜂鸣器会在出现废品时发声报警。而整个工作实对监控和系统的运行设置，都需要通过触摸屏来完成。PLC控制主机采用三菱的FX2N-32MR-001型PLC，它的16个输入端和16个继电器输出端，完全能满足该系统的要求。
系统的具体控制过程如下。胶芯通过振动上料桶上料，然后会通过气嘴的吹气动作，完成胶芯的入槽。为了防止胶芯入位电磁阀的误动作，在胶芯入槽的位置设计了两个光纤传感器，只有当前后两个传感器都检测到胶芯后，入位电磁阀才会动作，将胶芯送人待加工轨道。
接下来通过胶芯移位电磁阀的控制，移位气缸将胶芯依次送往PIN针压入、PIN针打K等工站。此外，废品检测，也是该系统的一项重要功能。我们通过对连接器PIN针计数，来检出不合格的缺PIN产品。该工站被设置在PIN针压人和PIN针打K之间。PIN针计数准确，是系统正常运行的关键，考虑到PIN针移动速度较快，我们选用PLC的高速计数器来计PIN针的数目。同时，因为PIN针间距大多为2.0 mm；那么，相邻PIN针的距离大约只有1.5 mm。要精确检出间距小、移动速度快的PIN针，我们选择了基恩士的光纤传感器。并在传感器镜头前增加一个凸镜，来聚焦发出的光线，增强系统计数精度。实际的效果也很好。当产品以500mm/s速度移动时，计数也非常准确稳定。
3 控制系统软件设计
3.1 PLC程序设计
PLC程序设计，主要是通过对光纤传感器检测信号、触摸屏控制信号和气缸输出状态信号的采集，完成系统的动作控制。系统的PLC梯形图比较复杂，这里介绍系统程序的设计思路，程序的流程图如图3所示。
首先，系统运行前会进行模式识别。在手动模式下，触摸屏上将会设置不同的按钮，单独控制每个气缸，方便进行系统的维护和检测。如果是自动模式下，系统先会进行参数的设置，然后开始生产过程。因为胶芯比较轻，所以采用气嘴吹动的方式完成胶芯的送料。为了防止送料过程中的抖动，胶芯在移到加工轨道前，要适当延时，来确认胶芯的位置。
然后，按照流程图所描述的过程，进行PLC程序的编写。实际设计中，我们还将压PIN针和打K的动作，使用同一组电磁阀控制。这样压PIN针和打K将同时对前后两组产品进行，大大提高了生产效率。
3.2触摸屏设计
本系统采用威纶的MT6070iH触摸屏。该屏使用400MHz主频的CPU和177.80 mm(7”)800×480的触摸面板，能满足系统的控制和实时监控。触摸屏软件设计平台使用的是EB8000。主要的设计内容包括：触摸屏画面框图，系统参数设置界面，手动操作界面，自动操作界面，操作说明界面。
系统参数设定，将设定产品的生产速度、产量以及正常情况的每组的PIN针数。手动操作界面，需要设置每个气缸的动作按钮，方便日常维护。自动操作界面，是平时生产的操作界面，要显示即时的工作状态。当出现问题时，会提醒操作员检查相应问题所在。除外，还设计了操作说明界面，方便操作员掌握使用该系统。
4 结束语
本文设计的连接器自动装配机，配合先进的操作显示触摸屏，使该装配机具有操作简单、自动报警、时实监控等特点，具有较好的实际应用性。
目前该系统己应用到生产线中。使用装配机之前，装配需3人作业，生产效率为2．7 K/h，装配工时为4S/PCS。使用装配机后，每组生产7 PCS，产品尺寸等符合规范要求，制程不良为0.3％，生产效率为5.5 K/h，装配工时为0.65 S/PCS。
实践证明，该设备运行稳定可靠，可以用于连接器的大批量生产。
(审核编辑: Doris)
