用于制造和检查线束的角度取向工具的制作方法

用于制造和检查线束的角度取向工具
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年7月10日提交的fr2007330的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本发明涉及用于制造线束以及还有用于为了在验证或微调计算机建模取向的设计阶段期间或实际上在线束制造和/或使用之后检查线束的工具的领域。


背景技术：

4.这种线束包括至少一个细长元件，该至少一个细长元件例如由至少一根连接线材、至少一根线缆和/或至少一个保护套形成。例如，这样的细长元件在至少两个连接构件之间或在连接构件与另一个细长元件之间延伸。
5.这样的连接构件例如可以由连接器、环、接线片或者实际上导电终端形成。
6.术语“线束”是指任何互连的电气系统或光学系统。线束允许传输信号，例如数字信号、模拟信号或光信号。因此，线束同样可以是导电的或导光的。
7.一根或多根导电或导光的连接线材可以特别地被至少一个保护套覆盖，从而帮助保护一根或多根连接线材免于摩擦或与外来物体的任何接触。在这种情况下，细长元件可以包括至少一根连接线材和至少一个保护套。
8.连接构件旨在与电气设备或其他线束配合，并且可以至少部分地被收缩套管覆盖。实际上，在分支接头的情况下，这样的收缩套管可以被布置为至少部分地覆盖保护套的端部和电连接构件，或者至少部分地覆盖保护套的多个部分。在收缩后，这些收缩套管会密封这些连接件以抵御灰尘和/或水。
9.此外，在收缩操作(例如，热收缩操作)期间或者可能在用于使粘合剂、密封剂等交联的操作期间使套管收缩后，连接构件和细长元件彼此刚性连接。因此，连接构件相对于细长元件延伸所沿的纵向轴线的旋转可能使该线束受到扭转应力，当剪切应力超过阈值时甚至发生塑性变形。
10.类似地，对于刚性线束，细长元件可以例如由具有大横截面的电缆形成。在这种情况下，可能难以甚至不可能相对于细长元件延伸所沿的纵向轴线旋转连接构件。因此，该细长元件的扭转刚度可以防止连接构件相对于细长元件的纵向轴线的角度取向的任何后续改变。
11.在仍然可以连接连接构件，但在细长元件和/或连接构件上产生高扭转应力时，线束在使用期间可能经历的振动也可能使其遭受损坏。事实上，这些应力与振动相结合可能会剪切和/或破坏与这样的线束配合的元件。
12.通常在航空领域中，这样的线束可以基于直接在模型飞行器上制作的模型线束的第一物理原型来生产。接下来，从模型飞行器上取下模型线束，并生产一种或多种特定工具，例如与模型线束以互补方式配合的配对形式。
13.这种类型的特定工具被设计为在收缩套管的收缩阶段期间保持连接构件，使得当随后将线束装配在飞行器上时连接构件和/或细长元件不会变形。为此目的，在原型阶段期间，工具在每个连接构件处具有提前预定的设定位置和取向。
14.这种类型的工具可以形成用于制造完整线束的模块化系统的子组件，其被称为模块。
15.通常，操作者将多个工具布置在完整的工作台上，该完整的工作台形成对于每个线束特定的工具。
16.操作者还可以使用模块化工作台并布置不同的模块以形成工具系统，为方便起见，该工具系统被称为“完整工具”，与前面提到的特定工具的概念不同。用于制造线束的数据表列出了要使用的不同模块的参考以及它们需要布置在模块化工作台上的相应位置。
17.在使收缩套管收缩的阶段之前或在标记之后压接连接构件与细长元件之前，模块尤其限制了不同的连接构件和不同的分支接头套管相对于线束的不同分支的纵向轴线的相对角度取向。
18.这样的完整的工具可以在一次操作中处理线束的所有尺寸参数，例如特别是分支的长度以及连接构件和分支接头套管相对于细长元件的相对角度取向。
19.连接构件和分支接头套管相对于每个细长元件的径向取向的角度值在向操作者指示制造线束的阶段的工作文件中未被指定。事实上，这些角度值是由不同的模块限定和设置的。
20.然而，一些模块可能对于连接构件或分支接头套管的特定类型和取向是特定的。所需的模块数量可能非常大，这取决于要定位在同一线束上的不同的连接构件和分支接头套管的数量以及可为同一飞行器和/或多个不同飞行器制造的不同线束的数量。这可能会在储存和管理这些不同的模块方面或在无法分解为多个模块的特定的完整工具的情况下产生问题。
21.此外，在模块化工作台上搜索和定位各种模块所需的时间也不是微不足道的。类似地，在线束制造完成后，可能需要从模块化工作台中取出所有模块，识别它们并将每个模块储存在明确标记的位置以可能在将来使用。
22.此外，这样的模块或特定的完整工具还引起与其开发、设计和生产相关联的较大财务成本。而且，影响连接构件相对于细长元件的相对角度取向的定义的任何改变都会引起对所讨论的模块或特定的完整工具的改变，这对成本和生产周期有影响。
23.最后，在飞行器上装配线束出现问题的情况下，不可能在不从飞行器上移除线束并且不再次将线束定位于用作模板的工具上的情况下确定问题的原因。
24.文献jp3959006和us7529638描述了用于制造包括至少三个连接器和至少一个具有三个分支的分支接头的线束的工具。那么这样的线束可以具有三维几何形状，但是在两轴平面上生产的。因此，描述了使用在该工作平面上测量的预定角度的制造阶段。
25.然而，利用三个分支之间的该预定角度平面制造线束；然后，不同连接器相对于每个保护套部分的取向可以在随后的装配期间通过其他不同定向的保护套部分来改变。因此，可能在保护套和/或连接器上的不同分支和分支接头上出现由扭转应力产生的剪切应力。
26.文献us9090215涉及一种线束，其包括分支接头，该分支接头具有用于将线材定向
在单个预定的相对取向上的三个分支。
27.此外，为了制造线束，还已知如在文献ep0924713、wo2019/234080、fr2880464、us10340648b1或由xin yang于2014年7月1日发表并在网站https://www.assemblymag.com/articles/92264-robotic-assembly-ofautomotive-wire-harnesses上可获得的文章“汽车线束机器人组装(robotic assembly of automotive wire harnesses)”中描述的工具的用途。
28.尽管这些工具可以包括固定板和用于固定连接器的固定支撑件，但是它们不能消除在飞行器上装配线束时产生的扭转应力。


技术实现要素：

29.因此，本发明的目的是提出一种有助于克服上述限制的用于制造线束的替代工具。此外，这样的工具还可以有助于限制不同模块的数量并且还有助于省去对用于制造不同线束的模块化工作台的需要。它还有助于在细长元件、分支接头和/或连接构件中限制或实际上确保不存在在装配线束期间产生的任何扭转应力。
30.因此，本发明涉及一种用于制造和检查线束的角度取向工具，该线束包括至少一个连接构件和至少一个细长元件。
31.该工具的不平常之处在于它包括：
32.·
固定板，其包括平面部分；
33.·
至少一个固定装置，其用于固定至少一个细长元件的全部或一部分并将该至少一个细长元件的全部或一部分固定到固定板上；
34.·
可动部件，其具有围绕旋转轴线相对于固定板的旋转运动度，旋转轴线平行于至少一个细长元件在固定板上纵向延伸所沿的纵向方向ox布置；
35.·
至少一个固定支撑件，其被构造为相对于可动部件固定至少一个连接构件，并将该至少一个连接构件固定到可动部件上；以及
36.·
刻度角标尺，其用于读取至少一个细长元件与至少一个连接构件之间的相对角度取向，该相对角度取向是在与至少一个细长元件在固定板上纵向延伸所沿的纵向方向ox垂直的平面中定义的。
37.换言之，这种工具允许根据相对角度取向相对于至少一个细长元件成角度地定位至少一个连接构件并将其保持在适当位置，以帮助制造线束。
38.这种工具还可用于在线束(例如，先前制造的模型线束)上测量至少一个连接构件相对于细长元件的相对角度取向。该工具还可用于在制造线束期间或实际上在制造线束之后检查这样的相对角度取向。这种检查可能是有利的，特别是在将线束装配在飞行器上之前或在装配期间识别出问题时。
39.此外，这种工具可用于在将线束完全装配在飞行器上之后检查相对角度取向，而无需将其从飞行器上移除。
40.由于可动部件的旋转轴线和细长元件的纵向方向ox有利地重合，因此在使用工具制造线束时，工具使连接构件能相对于细长元件的纵向方向ox旋转超过360
°
的最大角度。然后可以将细长元件和连接构件以精确的角度取向固定。此外，线束完全以测量元件的旋转轴线为中心。
41.例如，一个或多个细长元件可以包括形成用于传输数字、模拟或光信号的导电或导光线缆的多根线材。根据其横截面，这样的线缆可以具有防止线束扭转挠曲的高扭转刚度。然后，根据本发明的工具可以使连接构件相对于该线缆精确地定向，例如在接线片的角度标记或压接和收缩套管的结合或收缩之前。
42.一个或多个细长元件还可以包括例如被保护套覆盖的一根或多根柔性线材。由于这种保护套的剪切强度低，因此根据本发明的工具可以使连接构件相对于保护套精确地定向，从而在将线束装配在诸如飞行器的运输工具上时保护其免于塑性变形。
43.在下文中，为了简化起见，术语“连接构件”可等同地表示线束的设有键或定位销的直连接器、角形连接器(例如具有90
°
的角度)、接线片或实际上具有至少有三个分支的分支接头。此外，这样的连接构件可以可选地但不一定被收缩套管部分地覆盖。
44.表述“收缩套管”可以不加区别地表示用于在连接构件和细长元件之间的连接处产生密封的热收缩套管或任何其他类型的套管。
45.此外，这样的收缩套管可包括通过粘结方法固定的套管，所述粘结方法借助于粘结剂，例如介于该套管、连接构件和细长元件之间的粘合剂或密封剂。也可以将另一种类型的收缩套管机械地夹紧到连接构件和细长元件上，例如电缆密封套(cable gland)。
46.有利地，该工具可以包括用于将可动部件相对于固定板锁定在适当位置的角锁。
47.这样，例如可以使收缩套管收缩以至少部分地覆盖连接构件和细长元件。类似地，在已将可动部件锁定在适当位置后，可以将连接构件压接到细长元件上。
48.在实践中，工具可包括用于引导可动部件围绕旋转轴线旋转的至少一个引导轴承。
49.实际上，这种引导轴承有助于减小工具的移动部件(例如可动部件)与固定部件(特别是固定板)之间的磨损和摩擦。例如，该轴承可以包括由具有低摩擦系数的材料(例如，聚四氟乙烯(ptfe))形成的一个或多个部件。
50.根据一个例子，该工具可以包括固定到固定板上的固定盘，为了指示相对角度取向，固定盘包括刻度角标尺或用于与刻度角标尺相对布置的径向指针。
51.因此，这样的固定盘可以通过与固定板嵌装连接(flush-mounted connection)的方式固定，例如经由诸如螺钉、螺栓、螺母等可逆的固定装置，或者实际上经由诸如焊珠或粘合剂等不可逆的固定装置。固定盘则包括与可动部件的旋转轴线重合的旋转轴线。
52.然后，这样的固定盘可以使操作者能够读取可动部件相对于固定盘并因此相对于固定板的相对角度取向。
53.附加地或替代地，可动部件可包括可动盘，为了指示相对角度取向，可动盘包括刻度角标尺或用于与刻度角标尺相对布置的径向指针。
54.然后这样的可动盘可以相对于旋转轴线旋转并且还允许操作者读取可动部件相对于固定盘或实际上直接相对于固定板的相对角度取向。
55.有利地，该工具包括用于将可动部件相对于固定板锁定在适当位置的角锁，该角锁可包括分度销，该分度销包括固定到固定盘上或可动部件上的主体以及能够在与纵向方向ox平行的方向ax上相对于主体平移移动的杆。
56.换言之，角锁可与固定盘或可动部件固定在一起。然后，分度销的主体通过如前所述的可逆的固定装置布置成与固定盘或可动部件嵌装连接。
57.分度销的杆可由操作者在与纵向方向ox平行的方向ax的第一方向上手动致动，以释放可动部件并允许其围绕旋转轴线旋转。然后，诸如以拉伸或压缩加载的螺旋弹簧的弹性返回装置可以允许杆在与纵向方向ox平行的方向ax的第二方向上移动，以相对于固定盘固定可动部件。
58.在实践中，可动部件包括可动盘，可动盘可具有外表面，外表面包括围绕旋转轴线在方位角上等距间隔开的多个凹口，每个凹口包括与分度销的杆互补的形状。
59.因此，当操作者释放分度销的杆时，它在第二方向上移动并且杆的自由端部与相对布置的凹口中的一个接合。在杆被插入凹口中后，可动盘以及因此可动部件不能再围绕旋转轴线枢转。然后由于可动部件的旋转运动度暂时被禁止，因此可动部件布置成与固定盘并因此与固定板暂时嵌装连接。
60.此外，固定盘可以包括固定开口并且可动部件可以包括可动开口，固定开口与可动开口相对布置，而与可动部件相对于固定盘围绕旋转轴线的角度定位无关。
61.因此，这样的固定开口和可动开口允许至少一个细长元件穿过固定盘和可动盘。
62.例如，这些固定开口和可动开口可以是圆形的或椭圆形的，以允许连接构件穿过固定盘和可动盘。
63.根据另一个实施方式，工具可包括被限制为与可动部件一起旋转的可动臂，至少一个固定支撑件安装在可动臂上。
64.因此，这样的可动臂通过与可动部件嵌装连接固定，例如经由诸如螺钉、螺母或螺栓的可逆的固定装置。第一可动臂可以具有适合于与第一模型连接构件配合的第一形状。该第一可动臂则可以可选地由具有与第一形状不同并适合于与第二模型连接构件配合的第二形状的第二可动臂替代。
65.有利地，该工具可以包括用于改变至少一个固定支撑件在可动臂上的定位的调节定位器。
66.换言之，根据连接构件的类型、尺寸或取向，调节定位器允许在可动臂上调节一个或多个固定支撑件的位置。例如，这种调节定位器可以包括例如与设置在可动臂中的椭圆形孔配合的螺钉、螺母、螺栓、球和弹簧机构、锁定指、卡口系统、夹具等。
67.在螺钉和/或螺母在互补的夹紧构件中至少部分地松开后，一个或多个固定支撑件能够平移移动，例如在可动臂的径向方向oy上或者实际上在固定板的纵向方向ox上。在调节了位置后，可以用互补的夹紧构件重新拧紧螺钉和/或螺母，以将一个或多个固定支撑件保持在可动臂上的适当位置。
附图说明
68.本发明及其优点从以下参照附图以举例说明的方式给出的实施方式的描述中更详细地显现，在附图中：
69.图1是根据本发明的工具的第一透视图；
70.图2是根据本发明的工具的初始相对角度取向的第二透视图；
71.图3是根据本发明的工具的另一个相对角度取向的第三透视图；以及
72.图4是根据本发明的工具的第四透视图。
具体实施方式
73.如已经公开的那样，本发明涉及用于制造和检查例如用于装备飞行器的线束的工具的领域。
74.如果合适，在多于一个图中存在的元件可以在每个图中给出相同的附图标记。
75.如图1所示，本发明涉及一种工具70，该工具至少允许至少一个连接构件32根据相对角度取向θ1相对于细长元件34成角度地定位并保持在适当位置。此外，这样的相对角度取向θ1更具体地限定在与细长元件34纵向延伸所沿的纵向方向ox垂直的平面中的两个方向之间。因此，细长元件34布置在工具70的固定板71的平面部分上方。
76.如图所示，连接构件32可以例如包括90
°
的角形连接器。细长元件34例如可以包括至少一根连接线材、至少一根线缆和/或至少一个保护套。
77.然后，这样的工具70可用于通过使连接构件32相对于细长元件34具有相对取向来帮助制造线束30。
78.该工具70的另一个功能还可以在于测量模型连接构件与模型细长元件之间的相对角度取向。该测量是在制造线束30之前在例如安装在飞行器上的模型线束上进行的。
79.工具70还可用于通过在可以是安装在飞行器上或不是安装在飞行器上的线束30上测量相对角度取向θ1来检查线束30。
80.因此，该工具70包括：固定板71，其包括平面部分；以及至少一个固定装置72，其用于固定线束30的细长元件34的全部或一部分并将该细长元件34的全部或一部分固定到固定板71上。
81.这样的固定装置72可包括经由可逆或不可逆的固定装置与固定板71固定的基座以及紧固到基座上或实际上穿过基座的夹紧环。这种夹紧环允许细长元件34被夹紧到固定装置72的基座上。然后，施加到夹紧环的自由端部上的拉力使细长元件34相对于固定板71固定。
82.工具70还包括能够围绕旋转轴线axrot枢转的可动部件73，该旋转轴线axrot布置成平行于细长元件34纵向延伸所沿的纵向方向ox。更具体地，这样的旋转轴线axrot有利地与细长元件34的该纵向方向ox重合。可选地，旋转轴线axrot可以布置成平行于固定板71的平面部分。
83.此外，至少一个固定支撑件74安装在可动部件73上，并且例如安装在固定到可动盘80上的可动臂81上。因此，这个或这些固定支撑件74被构造为相对于可动部件73固定线束30的连接构件32。然后将连接构件32固定到可动部件73上。
84.与前面对于固定装置72一样，固定支撑件74可以包括经由可逆或不可逆的固定装置固定到可动部件73上的基座以及紧固到基座上的夹紧环等。
85.工具70还包括用于读取一个或多个细长元件34与一个或多个连接构件32之间的相对角度取向θ1的刻度角标尺75。
86.此外，这种工具70可以有利地包括用于将可动部件73相对于固定板71锁定在适当位置的角锁76。
87.如图2至图4中更详细所示，这样的角锁76可以特别地为分度销的形式，该分度销包括与固定板71固定的主体60以及杆61，杆的自由端部62与设置在可动部件73上的互补形状的至少一个孔或至少一个凹口63配合。
88.杆61可由操作者在与纵向方向ox平行的方向ax的第一方向上手动致动，以释放可动部件73并允许其围绕旋转轴线axrot旋转。然后，诸如以拉伸或压缩加载的螺旋弹簧的弹性返回装置66允许杆61在方向ax的第二方向上移动，以相对于固定板71固定可动部件73。根据未在此示出的另一个例子，主体60也可以与可动部件73固定，然后杆61的自由端部62与设置在固定板71上的凹口或孔配合。
89.当然，也可以设想未在此示出的其他角锁，该角锁包括例如垫和制动系统，或者实际上包括与至少一个棘爪配合的圆形的齿条或齿轮。
90.此外，工具70可以包括用于引导可动部件73围绕旋转轴线axrot旋转的至少一个引导轴承77、77'、77”。这样的至少一个引导轴承77、77'、77”也被构造为提供通道并允许线束34和端部元件32同轴地定位在该旋转轴线axrot处。
91.这种引导轴承77、77'、77”可以特别地由具有低摩擦系数的材料(例如，聚四氟乙烯(ptfe))制成。引导轴承77'、77”可以包括与固定到固定板71上的固定盘78固定的多个圆柱形部分。另一个引导轴承77可以固定到可动部件73上。
92.可选地，可以使用其他类型的引导轴承，该引导轴承包括例如至少一个青铜环或具有诸如滚珠、滚子或滚针的滚动元件的至少一个滚子轴承。
93.如图所示，这样的固定盘78可以包括用于指示相对角度取向θ1的刻度角标尺75。此外，主体60可以有利地与这样的固定盘78固定。
94.可动部件73可包括可动盘80，为了指示相对角度取向θ1，可动盘80包括用于与刻度角标尺75相对布置的径向指针79。根据未在此示出的另一个例子，可动部件73可包括可动盘80，为了指示相对角度取向θ1，可动盘80包括刻度角标尺75。在这种情况下，径向指针79可以布置在固定板71上或者实际上固定到固定在固定板71上的部件上。
95.这样的可动盘80可具有外表面64，该外表面64包括围绕旋转轴线axrot在方位角上等距间隔开的多个凹口63。如上所述，每个凹口63具有与锁定指的杆61的端部62互补的形状。
96.此外，该可动部件73可包括可动臂81，一个或多个固定支撑件74安装在该可动臂81上。
97.此外，如图3所示，工具70还可以包括允许相对于可动臂81改变固定支撑件74的定位的调节定位器65。因此，根据连接构件32的类型、取向或尺寸，使用调节定位器65来调整固定支撑件74在可动臂81上的位置可能是有利的。
98.这种调节定位器65可以特别地包括例如椭圆形孔和可逆的固定装置，例如特别是螺钉。椭圆形孔设置在可动臂81中和/或固定支撑件74的基座中并且例如可以使该固定支撑件74在与纵向方向ox平行的方向上相对于可动臂81平移移动。
99.此外，固定盘78可以包括固定开口90并且可动部件73可以包括可动开口91。此外，当可动部件73在旋转时，固定开口90始终保持布置为至少部分地与可动开口91相对。因此，细长元件34始终穿过固定开口90和可动开口91。
100.这些固定开口90和可动开口91特别地被构造为使得操作者可以例如在收缩套管上执行收缩操作，收缩套管被布置为在根据细长元件34与连接构件32之间的相对角度取向θ1通过工具70定向连接构件32后，至少部分地覆盖连接构件32。这些固定开口90和可动开口91还可以允许操作者在正在制造具有高扭转刚度的线束的情况下在细长元件34和连接
构件32上做标记。然后，在做好标记后，操作者可以从工具70移除线束，例如以便压接连接构件32与细长元件34。
101.这种固定开口90和可动开口91还可以允许操作者在根据细长元件34与连接构件32之间的相对角度取向θ1通过工具70定向连接构件32后，直接压接连接构件32。
102.此外，如图4所示，可动部件73可以包括板组件50和可逆的固定装置51，特别是例如螺钉和螺母。板组件50与可动盘80固定并且防止可动部件73在纵向方向ox上相对于固定盘80平移移动。然后将引导轴承77在纵向方向ox上插入可动盘80与板组件50之间，以便与固定盘78接触。
103.接下来，为了制造线束30，操作者将细长元件34定位在两个固定装置72的基座上。细长元件34的一个端部分别在固定开口90和可动开口91处插入穿过固定盘78和可动盘80。
104.例如，细长元件34的这个端部可以包括连接构件32和以非收缩状态布置为部分地覆盖细长元件34和连接构件32的收缩套管。
105.细长元件34具有例如保护套和至少一根连接线材，保护套则通过两个固定装置72与固定板71固定。可动部件73则被定向在径向指针79与刻度角标尺75上的0
°
值相对布置的初始位置。
106.然后，通过布置在可动部件73上的固定支撑件74相对于可动臂81固定连接构件32。然后，操作者将可动部件73围绕旋转轴线axrot旋转相对角度取向θ1，操作者可以通过查看刻度角标尺75上径向指针79的位置来直接读取该相对角度取向θ1。
107.在达到对应的角位置后，操作者致动角锁76。然后操作者可以在收缩套管上执行收缩操作(这设定了连接构件32与细长元件34的保护套之间的相对角度取向θ1)，或者在线束具有非常高的扭转刚度和/或大的横截面的情况下，在连接构件32和细长元件34上制作彼此相对布置的标记。
108.然后，操作者操作两个固定装置72和固定支撑件74以允许工具从线束30的该部分释放。
109.此外，如已经指出的那样，这样的工具70还可以用于在先前制造的线束上进行相对角度取向θ1的测量。
110.在这种情况下，细长元件34与固定板71固定在参考位置，并且可动部件73围绕旋转轴线axrot旋转，直到连接构件32与固定支撑件74接触(在连接构件32由角形连接器形成的情况下)，或直到固定支撑件74与直连接器形成的连接构件32的定位销径向相对。
111.在已经移动了可动部件73后，使它相对于固定盘78固定，然后操作者可以读取连接构件32与细长元件34的保护套之间的相对角度取向θ1。
112.当然，本发明在其实现方面进行多种变化。尽管上面描述了多个实现方式，但应该容易理解，不能想到对所有可能的实施方式的详尽的识别。在不超出本发明的范围的情况下，当然可以用等效的手段替换所描述的任何手段。