CN107953096A - 汽车门板用卡扣的自动装配机及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车门板用卡扣的自动装配机及装配方法，该装配机包括：上料机构、暂存机构、装配机构、控制系统；其中，所述上料机构用于将卡扣输送到暂存机构上；所述暂存机构用于对上料机构输送的卡扣临时存放，包括驱动电机、与驱动电机连接的旋转平台、安装在旋转平台上与旋转平台同步转动的圆形夹具、用于检测是否有卡扣输送到暂存机构上的传感器；所述装配机构用于将暂存机构上的卡扣取下，装配到车门板上；所述控制系统用于控制上料机构上料、暂存机构旋转以及装配机构对卡扣的抓取和装配；该装配机能够实现全自动装配，大大提高汽车门板用卡扣的装配效率。

Description

汽车门板用卡扣的自动装配机及装配方法

技术领域

本发明属于汽车零部件安装领域，具体涉及一种汽车门板用卡扣的自动装配机及装配方法。

背景技术

目前，在国内汽车车门制造企业中，汽车门板上卡扣的装配主要以全手工作业方式为主，生产效率低，人工成本高，劳动强度大。

中国专利CN 104741889 A公开了一种全自动卡扣装配机，但该全自动卡扣装配机主要是通过双震动进料使物料分别进入到各自的工装夹具上，再通过抓取机构将其中一个物料移动至对方的工装夹具上，最后实现两个物料的组合装配。此种结构的装配机并不适用于车门用卡扣的装配，而且该结构的装配机在装配过程中需要重复进行抓取、装配操作，装配效率并没有较人工作业提高很多，装配效率仍然不高。

基于上述问题，有必要针对现有车门用卡扣的装配设计一种自动装配机。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种汽车门板用卡扣的自动装配机，以解决现有车门用卡扣装配效率低、劳动强度大，无法实现自动装配的难题。

为实现上述目的，本发明提供的汽车门板用卡扣的自动装配机包括：上料机构、暂存机构、装配机构、控制系统四部分；所述上料机构用于将卡扣输送到暂存机构上；

所述暂存机构用于对上料机构输送的卡扣临时存放；暂存机构包括驱动电机、与驱动电机连接的旋转平台、安装在旋转平台上与旋转平台同步转动的圆形夹具、设置在卡扣进口端用于检测是否有卡扣输送到暂存机构上的传感器；其中，所述圆形夹具上沿着圆形夹具的圆周方向间隔均布设置有多个卡扣限位槽，旋转平台带动圆形夹具旋转，使圆形夹具上的卡扣限位槽依次与上料机构对接，从上料机构输送的卡扣依次存放在卡扣限位槽内；

所述装配机构用于将暂存机构上的卡扣依次取下，然后装配到车门板上；装配机构包括机器人、安装在机器人上的夹爪机构安装盘、沿夹爪机构安装盘圆周方间隔均布设置在夹爪机构安装盘侧壁上的夹爪机构；所述机器人带动夹爪机构安装盘转动，通过夹爪机构安装盘上的夹爪机构将卡扣从暂存机构的圆形夹具中取出，直接装配在车门板上；所述夹爪机构包括固定座、设置在固定座外侧壁上的夹爪安装座、安装在夹爪安装座内的夹爪；其中，所述固定座固定在夹爪机构安装盘上；所述夹爪安装座至少设置二个，每个夹爪安装座的内部均为中空结构，夹爪安插在夹爪安装座内，夹爪与夹爪安装座之间通过弹簧连接；在所述夹爪、夹爪安装座的两个相对的侧壁上均设有通孔，开口销穿过夹爪安装座侧壁、夹爪上的通孔安装在夹爪安装座上；

所述控制系统用于接收传感器发送的电信号，根据电信号控制上料机构的上料情况以及暂存机构中旋转平台的旋转，同时控制装配机构中的机器人工作，完成对卡扣的抓取和装配操作。

作为本发明的优选，所述上料机构包括板链提升机、设置在板链提升机出料口下方的圆振筛、与圆振筛的物料输出口对接的直线直振送料器，所述直线直振送料器与圆形夹具上的卡扣限位槽对接，大量的卡扣存储在板链提升机的料斗内，由板链提升机运输到圆振筛内，由圆振筛振动流出，进入直线直振送料器，再经直线直振送料器有序的流出，进入暂存机构。

作为本发明的进一步优选，所述暂存机构还包括圆形夹具限位架，所述圆形夹具限位架包括限位平台、设置在限位平台底部的支腿；在所述限位平台上靠近直线直振送料器的一端加工有对接槽，限位平台的中间加工有圆形安装孔；所述圆形安装孔与对接槽连通，直线直振送料器的物料输出端设置在对接槽内，与对接槽之间留有一定间隙；圆形夹具设置在圆形安装孔内，与圆形安装孔之间留有一定间隙，直线直振送料器的物料输出端与圆形夹具上的卡扣限位槽恰好对接；在所述限位平台上直线直振送料器的物料输出端与圆形夹具对接处设有传感器安装座，所述传感器安装在传感器安装座上。通过将圆形夹具安装在圆形安装孔内，圆形安装孔的内侧壁对圆形夹具上的卡扣起到限位作用，避免旋转时卡扣向外侧甩出。

作为本发明的更进一步优选，所述夹爪夹卡扣的一端的内侧设有凸起，装配机构取卡扣时，卡扣恰好卡在凸起上。

作为本发明的更进一步优选，在夹爪机构安装盘圆周方间隔均布设置十个夹爪机构，这样机器人操作一次即可完成十个卡扣的抓取，后续机器人再控制夹爪机构将十个卡扣分别安装在汽车门板，即可完成一个汽车门板卡扣的装配，大大节省装配时间，提高生产效率。

本发明的第二个目的在于提供一种汽车门板用卡扣的自动装配方法，以解决现有人工装配效率低的难题，该装配方法具体包括以下步骤：

步骤S1、上料：将大量塑料卡扣倒入板链提升机的料斗内，卡扣在板链提升机、圆振筛、直线直振送料器的作用下，从直线直振送料器的料道内依次有序的振动送出，直接移动进入圆形夹具上的卡扣限位槽内；

步骤S2、备料：当第一个卡扣通过直线直振送料器完全进入圆形夹具上的卡扣限位槽后，传感器检测到该信号，并将该信号发送给控制系统，控制系统根据接收到的信号控制驱动电机带动圆形夹具做固定角度的旋转，使圆形夹具上的下一个卡扣限位槽与直线直振送料器的料道对接；此时，第二个卡扣在直线直振送料器的作用下移动到圆形夹具的卡扣限位槽内；此动重复进行，直至圆形夹具上的所有卡扣限位槽都装满卡扣；

步骤S3、取料：当圆形夹具上存满卡扣时，驱动电机停止旋转，并将该信号发送给控制系统，控制系统根据接收到的信号控制机器人动作，机器人控制夹爪机构安装盘转动，使安装在夹爪机构安装盘上的夹爪机构移动到与圆形夹具上预存的卡扣圆心轴线一致的位置，然后机器人竖直向下移动，通过夹爪机构完成对第一个卡扣的抓取；之后，机器人控制夹爪机构安装盘继续转动，使下一个夹爪机构移动到与第二个卡扣圆心轴线一致的位置，完成对第二个卡扣的抓取；此动重复进行，直至所有夹爪机构都完成对卡扣的抓取；

步骤S4、装配：当所有夹爪机构均抓取到卡扣后，机器人将该信号发送给控制系统，控制系统控制机器人将夹爪机构上的卡扣装配到门板上，同时控制上料机构，暂存机构继续进行；机器人装配卡扣时，机器人先控制夹爪机构安装盘转动，使夹爪机构携带卡扣移动到与门板卡扣安装位圆心轴线一致的位置，然后沿轴线方向继续向前移动进行装配，装配后卡扣位置固定，不能移动；此时，机器人控制夹爪机构沿轴线方向向后移动，夹爪机构与卡扣分离，第一个卡扣装配完成；之后机器人控制夹爪机构安装盘继续移动，使下一个夹爪机构携带卡扣移动到与第二个门板卡扣安装位圆心轴线一致的位置，完成对第二个卡扣的装配；此动重复进行，直至完成所有夹爪机构上的卡扣的装配。

本发明的优点和积极效果：

（1）本发明提供的装配机结构简单，安装紧凑、占用空间小，使用方便，能够实现汽车门板卡扣的全自动装配，大大提高汽车门板用卡扣的装配效率、有效解决现有人工作业装配效率低、劳动强度大的难题。

（2）本发明的装配机构通过机器人控制卡扣的抓取及门板上的装配，速度快，位置精准；同时，该装配机构一起可以抓取10个卡扣，一次性完成对门板的装配（门板上有10个卡扣），大大提升了工作效率。此外，抓取卡扣的夹爪机构为纯机械结构，不需接电、接气，省去了对此部分的电气控制，降低了设备的生产成本。

附图说明

图1 为装配机的整体结构示意图。

图2 为上料机构的结构示意图。

图3 为暂存机构的结构示意图。

图4 为装配机构的结构示意图。

图5为夹爪机构的结构示意图。

图6为夹爪机构的局部剖面图。

图7为夹爪机构抓取卡扣过程的示意图。

图8 为夹爪机构抓取卡扣后的示意图。

附图标记：上料机构1、暂存机构2、装配机构3、卡扣4、车门板5、板链提升机11、圆振筛12、直线直振送料器13、料斗111、驱动电机21、旋转平台22、圆形夹具23、传感器24、限位平台25、支腿26、传感器安装座27、卡扣限位槽231、机器人31、夹爪机构安装盘32、夹爪机构33、固定座331、夹爪安装座332、夹爪333、弹簧334、开口销335。

具体实施方式

为使本领域技术人员能够更好的理解本发明的技术方案及其优点，下面结合附图对本申请进行详细描述，但并不用于限定本发明的保护范围。

实施例1 自动装配机

参阅图1，本发明提供的汽车门板用卡扣的自动装配机包括：上料机构1、暂存机构2、装配机构3、控制系统四部分；其中，所述上料机构1用于将卡扣输送到暂存机构2上；所述暂存机构2用于对上料机构1输送的卡扣4临时存放；所述装配机构3用于将暂存机构2上的卡扣依次取下，然后装配到车门板5上；所述控制系统用于控制上料机构上料、暂存机构旋转以及装配机构对卡扣的抓取和装配；

参阅图2，所述上料机构1包括板链提升机11、设置在板链提升机11出料口下方的圆振筛12、与圆振筛12的物料输出口对接的直线直振送料器13，大量的卡扣存储在板链提升机的料斗111内，由板链提升机运输到圆振筛12内，由圆振筛12振动流出，进入直线直振送料器13，再经直线直振送料器13有序的流出，进入暂存机构2；图中2中灰色箭头的方向即为卡扣的流动方向。

参阅图3，所述暂存机构2包括驱动电机21、与驱动电机连接的旋转平台22、安装在旋转平台22上与旋转平台同步转动的圆形夹具23、设置在卡扣进口端用于检测是否有卡扣输送到暂存机构2上的传感器24、圆形夹具限位架；其中，所述圆形夹具23上沿着圆形夹具的圆周方向间隔均布设置有十二个卡扣限位槽231，旋转平台22带动圆形夹具旋转，旋转平台每旋转30度，圆形夹具23上的卡扣限位槽231即可与直线直振送料器13对接，卡扣4便由直线直振送料器振动进入卡扣限位槽231内；所述圆形夹具限位架包括限位平台25、设置在限位平台底部的支腿26；在所述限位平台25上靠近直线直振送料器13的一端加工有对接槽（未标记），限位平台的中间加工有圆形安装孔（未标记）；所述圆形安装孔与对接槽连通，直线直振送料器13的物料输出端设置在对接槽内，与对接槽之间留有一定间隙；圆形夹具23设置在圆形安装孔内，与圆形安装孔之间留有一定间隙，直线直振送料器的物料输出端与圆形夹具上的卡扣限位槽恰好对接；在所述限位平台上直线直振送料器的物料输出端与圆形夹具对接处设有传感器安装座27，所述传感器24安装在传感器安装座27上，当传感器24确认卡扣4到达指定位置后，将电信号发送给控制系统，由控制系统控制驱动电机21带动旋转平台22、圆形夹具23转动30度，使下一个卡扣4进入圆形夹具的第二个卡扣限位槽231，依次运行，直至圆形夹具上装满12个卡扣。

参阅图4，所述装配机构3包括机器人31、安装在机器人上的夹爪机构安装盘32、沿夹爪机构安装盘圆周方间隔均布设置在夹爪机构安装盘侧壁上的十个夹爪机构33；所述机器人31带动夹爪机构安装盘32转动，通过夹爪机构安装盘上的夹爪机构33将卡扣从暂存机构2的圆形夹具23中取出，直接装配在车门板5上，每个夹爪机构可以固定一个卡扣；

参阅图5、图6，所述夹爪机构33包括固定座331、间隔均布设置在固定座外侧壁上的三个夹爪安装座332、安装在夹爪安装座内的夹爪333；其中，所述固定座331通过连接板安装在夹爪机构安装盘32上，固定座331与夹爪安装座332为一体式结构；所述夹爪安装座332的内部为中空结构，夹爪333安插在夹爪安装座内，夹爪与夹爪安装座之间通过弹簧334连接；在所述夹爪333、夹爪安装座的两个相对的侧壁上均设有通孔，开口销335穿过夹爪安装座侧壁、夹爪上的通孔安装在夹爪安装座上；所述夹爪333夹卡扣的一端的内侧设有凸起，夹爪机构33取卡扣时，卡扣恰好卡在凸起上。

所述控制系统用于接收传感器24发送的电信号，根据电信号控制上料机构1的上料情况以及暂存机构2中旋转平台的旋转，同时控制装配机构中的机器人31工作，完成对卡扣的抓取和装配操作。

参阅图7、图8，采用该装配机对卡扣抓取：

（1）卡扣通过板链提升机11、圆振筛12、直线直振送料器13依次输送到圆形夹具23上，暂存在卡扣限位槽231内；

（2）机器人31控制夹爪机构安装盘32转动，使夹爪机构33移动到与卡扣圆心轴线一致，然后竖直向下移动；此时，夹爪333内侧凸起的下倾斜面与卡扣接触，随着夹爪机构33下移，夹爪333以开口销为旋转轴向外侧进行小范围的转动，直至凸起的最顶端与卡扣接触；

（3）夹爪机构33继续下移，卡扣越过夹爪内侧凸起的最顶端，此时压缩弹簧的弹簧力使得夹爪向内转动，直至夹爪接触到卡扣下表面，弹簧力保证卡扣无法窜动，完成对卡扣的抓取。

卡扣装配释放过程与抓取过程相似：当机器人31控制夹爪机构33将卡扣插接到车门板内部后，卡扣位置固定，机器人31控制夹爪机构33做与抓取卡扣时的相反动作，将卡扣装配到车门板上。

实施例2 采用上述装配机对卡扣进行装配，具体操作步骤如下：

步骤S1、上料：将大量塑料卡扣倒入上料机构1内，通过上料机构1将卡扣输送到暂存机构2上；具体为：将大量塑料卡扣倒入板链提升机的料斗111内，卡扣在板链提升机11、圆振筛12、直线直振送料器13的作用下，从直线直振送料器13的料道内依次有序的振动送出，直接移动进入圆形夹具23上的卡扣限位槽231内；

步骤S2、备料：当第一个卡扣通过直线直振送料器13完全进入圆形夹具上的卡扣限位槽231后，传感器24检测到该信号，并将该信号发送给控制系统，控制系统根据接收到的信号控制驱动电机21带动圆形夹具23做固定角度的旋转，使圆形夹具上的下一个卡扣限位槽231与直线直振送料器13的料道对接；此时，第二个卡扣在直线直振送料器13的作用下移动到圆形夹具的卡扣限位槽内；此动重复进行，直至圆形夹具上的所有卡扣限位槽都装满卡扣；

步骤S3、取料：当圆形夹具23上存满卡扣时，驱动电机停止旋转，并将该信号发送给控制系统，控制系统根据接收到的信号控制机器人31动作，机器人31控制夹爪机构安装盘32转动，使安装在夹爪机构安装盘32上的夹爪机构33移动到与圆形夹具23上预存的卡扣圆心轴线一致的位置，然后机器人31竖直向下移动，通过夹爪机构33完成对第一个卡扣的抓取；之后，机器人31控制夹爪机构安装盘32继续转动，使下一个夹爪机构移动到与第二个卡扣圆心轴线一致的位置，完成对第二个卡扣的抓取；此动重复进行，直至所有夹爪机构都完成对卡扣的抓取；

步骤S4、装配：当所有夹爪机构均抓取到卡扣后，机器人将该信号发送给控制系统，控制系统控制机器人将夹爪机构上的卡扣装配到门板上，同时控制上料机构，暂存机构继续进行；机器人装配卡扣时，机器人31先控制夹爪机构安装盘32转动，使夹爪机构33携带卡扣移动到与门板卡扣安装位圆心轴线一致的位置，然后沿轴线方向继续向前移动进行装配，装配后卡扣位置固定，不能移动；此时，机器人31控制夹爪机构33沿轴线方向向后移动，夹爪机构33与卡扣分离，第一个卡扣装配完成；之后机器人31控制夹爪机构安装盘32继续移动，使下一个夹爪机构携带卡扣移动到与第二个门板卡扣安装位圆心轴线一致的位置，完成对第二个卡扣的装配；此动重复进行，直至完成所有夹爪机构33上的卡扣的装配。

Claims (6)

1.汽车门板用卡扣的自动装配机，其特征在于：包括：上料机构、暂存机构、装配机构、控制系统四部分；所述上料机构用于将卡扣输送到暂存机构上；

所述暂存机构用于对上料机构输送的卡扣临时存放；暂存机构包括驱动电机、与驱动电机连接的旋转平台、安装在旋转平台上与旋转平台同步转动的圆形夹具、设置在卡扣进口端用于检测是否有卡扣输送到暂存机构上的传感器；其中，所述圆形夹具上沿着圆形夹具的圆周方向间隔均布设置有多个卡扣限位槽，旋转平台带动圆形夹具旋转，使圆形夹具上的卡扣限位槽依次与上料机构对接，从上料机构输送的卡扣依次存放在卡扣限位槽内；

所述装配机构用于将暂存机构上的卡扣依次取下，然后装配到车门板上；装配机构包括机器人、安装在机器人上的夹爪机构安装盘、沿夹爪机构安装盘圆周方间隔均布设置在夹爪机构安装盘侧壁上的夹爪机构；所述机器人带动夹爪机构安装盘转动，通过夹爪机构安装盘上的夹爪机构将卡扣从暂存机构的圆形夹具中取出，直接装配在车门板上；所述夹爪机构包括固定座、设置在固定座外侧壁上的夹爪安装座、安装在夹爪安装座内的夹爪；其中，所述固定座固定在夹爪机构安装盘上；所述夹爪安装座至少设置二个，每个夹爪安装座的内部均为中空结构，夹爪安插在夹爪安装座内，夹爪与夹爪安装座之间通过弹簧连接；在所述夹爪、夹爪安装座的两个相对的侧壁上均设有通孔，开口销穿过夹爪安装座侧壁、夹爪上的通孔安装在夹爪安装座上；

所述控制系统用于接收传感器发送的电信号，根据电信号控制上料机构的上料情况以及暂存机构中旋转平台的旋转，同时控制装配机构中的机器人工作，完成对卡扣的抓取和装配操作。

2.根据权利要求1所述的汽车门板用卡扣的自动装配机，其特征在于：所述上料机构包括板链提升机、设置在板链提升机出料口下方的圆振筛、与圆振筛的物料输出口对接的直线直振送料器，所述直线直振送料器与圆形夹具上的卡扣限位槽对接，大量的卡扣存储在板链提升机的料斗内，由板链提升机运输到圆振筛内，由圆振筛振动流出，进入直线直振送料器，再经直线直振送料器有序的流出，进入暂存机构。

3.根据权利要求1所述的汽车门板用卡扣的自动装配机，其特征在于：所述暂存机构还包括圆形夹具限位架，所述圆形夹具限位架包括限位平台、设置在限位平台底部的支腿；在所述限位平台上靠近直线直振送料器的一端加工有对接槽，限位平台的中间加工有圆形安装孔；所述圆形安装孔与对接槽连通，直线直振送料器的物料输出端设置在对接槽内，与对接槽之间留有一定间隙；圆形夹具设置在圆形安装孔内，与圆形安装孔之间留有一定间隙，直线直振送料器的物料输出端与圆形夹具上的卡扣限位槽恰好对接；在所述限位平台上直线直振送料器的物料输出端与圆形夹具对接处设有传感器安装座，所述传感器安装在传感器安装座上。

4.根据权利要求1所述的汽车门板用卡扣的自动装配机，其特征在于：所述夹爪夹卡扣的一端的内侧设有凸起，装配机构取卡扣时，卡扣恰好卡在凸起上。

5.根据权利要求1所述的汽车门板用卡扣的自动装配机，其特征在于：在夹爪机构安装盘圆周方间隔均布设置十个夹爪机构。

6.权利要求1所述的汽车门板用卡扣的自动装配机的装配方法，其特征在于：具体包括一下步骤：

步骤S1、上料：将大量塑料卡扣倒入板链提升机的料斗内，卡扣在板链提升机、圆振筛、直线直振送料器的作用下，从直线直振送料器的料道内依次有序的振动送出，直接移动进入圆形夹具上的卡扣限位槽内；

步骤S2、备料：当第一个卡扣通过直线直振送料器完全进入圆形夹具上的卡扣限位槽后，传感器检测到该信号，并将该信号发送给控制系统，控制系统根据接收到的信号控制驱动电机带动圆形夹具做固定角度的旋转，使圆形夹具上的下一个卡扣限位槽与直线直振送料器的料道对接；此时，第二个卡扣在直线直振送料器的作用下移动到圆形夹具的卡扣限位槽内；此动重复进行，直至圆形夹具上的所有卡扣限位槽都装满卡扣；

步骤S3、取料：当圆形夹具上存满卡扣时，驱动电机停止旋转，并将该信号发送给控制系统，控制系统根据接收到的信号控制机器人动作，机器人控制夹爪机构安装盘转动，使安装在夹爪机构安装盘上的夹爪机构移动到与圆形夹具上预存的卡扣圆心轴线一致的位置，然后机器人竖直向下移动，通过夹爪机构完成对第一个卡扣的抓取；之后，机器人控制夹爪机构安装盘继续转动，使下一个夹爪机构移动到与第二个卡扣圆心轴线一致的位置，完成对第二个卡扣的抓取；此动重复进行，直至所有夹爪机构都完成对卡扣的抓取；

步骤S4、装配：当所有夹爪机构均抓取到卡扣后，机器人将该信号发送给控制系统，控制系统控制机器人将夹爪机构上的卡扣装配到门板上，同时控制上料机构，暂存机构继续进行；机器人装配卡扣时，机器人先控制夹爪机构安装盘转动，使夹爪机构携带卡扣移动到与门板卡扣安装位圆心轴线一致的位置，然后沿轴线方向继续向前移动进行装配，装配后卡扣位置固定，不能移动；此时，机器人控制夹爪机构沿轴线方向向后移动，夹爪机构与卡扣分离，第一个卡扣装配完成；之后机器人控制夹爪机构安装盘继续移动，使下一个夹爪机构携带卡扣移动到与第二个门板卡扣安装位圆心轴线一致的位置，完成对第二个卡扣的装配；此动重复进行，直至完成所有夹爪机构上的卡扣的装配。