CN109513952A - 一种卡扣装配设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卡扣装配设备，涉及装配设备技术领域，解决了常见卡扣的装配方式采用手工安装，不仅装配效率低，而且由于不同的操作人员的熟练度不同，往往地会出现卡扣没有装牢固或者漏装的情况，因此会直接地影响汽车卡扣的装配质量的问题，其技术方案要点是，包括机体、多轴联动机构以及用于安装工件的夹具机构，多轴联动机构固定于机体上，多轴联动机构的活动端上设有用于夹持卡扣的夹持机械手以及可穿入夹持机械手内的推进机构；夹具机构上设有用于锁紧工件的夹紧机构，达到可有效地提高卡扣装配的统一性，进而有效地提高卡扣装配精度的目的。

Description

一种卡扣装配设备

技术领域

本发明涉及装配设备技术领域，特别涉及一种卡扣装配设备。

背景技术

汽车卡扣主要用于固定汽车内饰板、门槛条和内护板等内外装饰件，是汽车装饰件装配用的紧固件之一。一般地，汽车装饰板上会设有若干个带缺口的圆环安装部，安装时只需将汽车卡扣沿着缺口方向卡入圆环安装部内即可。用汽车卡扣来固定装配是一种不使用多余零件或紧固件即可将两个零件装配的简单装配方式，具有简单、快捷和通用性高等优点。

现有的汽车内饰板为了提高安装的稳固性，通常地会在一块面板上使用多个卡扣进行安装，但是现有的汽车卡扣与嵌件的装配方式大多采用手工装配。采用手工的装配方式不仅装配效率低，而且由于不同的操作人员的熟练度不同，往往地会出现卡扣没有装牢固或者漏装的情况，因此会直接地影响汽车卡扣的装配质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种卡扣装配设备，具有可有效地提高卡扣装配的统一性，进而有效地提高卡扣装配的精度，能满足不同的加工工况的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种卡扣装配设备，用于移动卡扣并安装至工件上的卡扣安装位置上，包括机体，所述机体内设有用于移动卡扣的多轴联动机构以及用于安装工件的夹具机构，所述多轴联动机构的活动端上设有用于夹持卡扣的夹持机械手以及可穿入夹持机械手内的推进机构；所述夹具机构上设有用于锁紧工件的夹紧机构；当所述夹具机构上通过夹紧机构固定有工件时，所述多轴联动机构移动夹持机械手至夹取卡扣并将夹持机械手移动至靠近工件上的卡扣安装位置，最后推进机构将卡扣推入安装至工件上的卡扣安装位置内。

通过采用上述技术方案，首先，将工件匹配安装至夹具机构上；然后，通过夹紧机构将工件锁紧在夹具机构上；紧接着，启动多轴联动机构，多轴联动机构通过多轴联动的驱动方式将夹持机械手移动至卡扣进料口进行夹取卡扣操作；紧接着，同理地通过多轴联动机构将夹持机械手上的卡扣移动至对齐工件上的卡扣安装位置；紧接着，启动推进机构，推进机构的活动端将夹持机械手上的卡扣推入安装至工件上的安装位置内。本技术方案通过为夹持机械手配备多轴联动的移动机构以及用于自动安装卡扣的推进机构，以便于通过自动化的机器设备替换传统的手工装配方式，可有效地提高卡扣装配的统一性，进而有效地提高卡扣装配的精度。

本发明的进一步设置，所述多轴联动机构包括沿着水平方向移动的第一直线移动机构，第一直线移动机构的活动端上设有与第一直线移动机构移动方向垂直的第二直线移动机构，第二直线移动机构的活动端上设有沿着竖直方向的第三直线移动机构，所述夹持机械手与推进机构均设置于第三直线移动机构的活动端上。

通过采用上述技术方案，第一直线移动机构、第二直线移动机构以及指向第三直线移动机构三者的活动端均沿着各自轴向移动，并且第二移动机构的移动方向与第一移动机构的移动方向垂直，第三直线移动机构可跟随第二直线移动机构的活动端移动而移动，第二直线移动机构亦跟随第一直线移动机构的活动端移动而移动，因此上述三者的组合后可使得夹持机械手拥有三个自由度，以便于夹持机械手能从将卡扣夹持移动至与卡扣相匹配安装的汽车装饰板上，进而完成卡扣安装前的移动动作。还可用于驱动夹持机械手从进料口上夹取卡扣，以便于卡扣的自动取料。

本发明的进一步设置，所述多轴联动机构包括转动轴向垂直于夹具机构轴向的第一转动机构，所述推进机构设置于第一转动机构的活动端上。

通过采用上述技术方案，第一转动机构可用于推进机构推动方向的调节，由于不同汽车装饰板上卡扣安装位置结构或者开口方向的不同，推进机构的推动方向也不相同。当需要安装两个不同安装方向的卡扣时，可通过启动第一转动机构使得推进机构的推动方向得以转动至合适的角度，可使得在不拆卸推进机构的情况下便可完成其移动方向的调节，以便于安装不同安装方向的卡扣。

本发明的进一步设置，所述推进机构包括设置于多轴联动机构的活动端上的抵触部以及第四直线移动机构，所述第四直线移动机构的活动端设有用于推动卡扣的安装推杆。

通过采用上述技术方案，当多轴联动机构驱动夹持机械手将卡扣移动至汽车装饰板上的安装位置时，第四直线移动机构驱动安装推杆往靠近抵触部的方向移动，安装推杆将卡扣推动至抵触于抵触部上，进而完成卡扣的安装，抵触部可限制安装推杆在推动卡扣时顺带地推动夹具机构移动，以降低对与卡扣配合安装的汽车装饰板在夹具机构上的定位精度的影响，进而提高卡扣的安装精度。

本发明的进一步设置，所述安装推杆朝向夹持机械手的端部开设有用于承接推动卡扣的避空部，所述抵触部靠近安装推杆的侧面开设有用于与卡扣匹配的凹陷部。

通过采用上述技术方案，当安装推杆推动卡扣往靠近避空部的方向移动时，可使得避空部的顶面与抵触部的底面相错开贴合，可使得安装推杆推动卡扣完成安装后仍能前进一段距离，以便于降低安装推杆与抵触部发生刚性碰撞的几率。凹陷部可与卡扣的周侧相匹配贴合，以便于进一步地提高卡扣的定位精度，安装推杆将卡扣推动至抵触部上的凹陷部后，卡扣可稳固地贴合于凹陷部的内壁上，以便于进一步提高卡扣的定位精度。

本发明的进一步设置，所述夹具机构包括可相对机体自转动的旋转体，所述旋转体的周向设置有若干个用于所述旋转体的两端侧壁上设有用于放置工件的定位座，定位座上开设有与工件相匹配安装的安装卡槽。

本发明的进一步设置，所述夹具机构还包括位于旋转体两端且固定于机体上的固定座，所述旋转体的两端与固定座转动连接，所述旋转体的端部同轴连接有固定于机体上的第二转动机构。

通过采用上述技术方案，在安装卡扣前，可先将工件放置于定位座上进行安装前的定位；然后同时开启位于旋转体两端的夹紧机构，夹紧机构的移动端往靠近工件的方向移动直至将工件压紧至定位座上，进而使得工件能够固定在定位座上；由于旋转体的端部同轴连接于第二转动机构上，因此可根据卡扣安装的需要，通过控制第二转动机构的转动角度以便于调节横向工件的朝向，以便于工人能快速便捷地将卡扣安装至横向工件内，进而有效地提高卡扣装配的效率。

本发明的进一步设置，所述定位座绕着旋转体的轴向圆周均布设置。

通过采用上述技术方案，可使得同一个定位座上能装设有多个工件，以弥补不同卡扣安装方向的工件，进而提高卡扣安装的效率。

本发明的进一步设置，所述旋转体的端面设有可抵触于工件上的第五直线移动机构。

通过采用上述技术方案，第五直线移动机构可进一步地将工件固定在夹具机构上，既可降低工件与夹具机构的贴合度，以便于提高卡扣安装的定位精度，还可降低工件在跟随旋转体翻转的过程中发生意外跌落的几率。

通过采用上述技术方案，自动进料设备可将卡扣传输至多轴联动机构的工作范围，以便于夹持机械手对卡扣进行夹取，进而有效地提高卡扣的装配效率。

本发明的进一步设置，所述机体内设有控制模块以及无线通讯模块，所述夹具机构上设有第二位置传感器，所述多轴联动机构、夹具机构、夹紧机构、夹持机械手、推进机构以及第二位置传感器均与控制模块通讯连接，所述控制模块与无线通讯模块电性连接。

通过采用上述技术方案，首先将工件安装至夹具机构上时会触发第二位置传感器，此时第二位置传感器会发送电信号至控制模块；紧接着，控制模块会发送启动信号至夹紧机构，夹紧机构会将工件夹紧在夹具机构上；当卡扣沿着自动进料设备的传输方向移动至该设备的尾端时会触发第一位置传感器，此时第一位置传感器会发送电信号至控制模块；紧接着，控制模块会发送启动信号至多轴联动机构，多轴联动机构通过坐标原点计算后的移动方式可将夹持机械手移动至卡扣的进料位置；紧接着多轴联动机构发送电信号至控制模块；然后控制模块发送启动信号至夹持机械手，夹持机械手对卡扣进行夹取动作；紧接着，多轴联动机构驱动夹持机械手往工件上的卡扣安装位置靠近，然后控制模块再发送启动信号至推进机构，推进机构将卡扣推入安装至安装位置内。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过自动化的机器设备替换传统的手工装配方式，可有效地提高卡扣装配的统一性，进而有效地提高卡扣装配的精度；

2、可快速转向的推进机构可满足不同朝向的卡扣安装工况；

3、方便调节工件朝向的可翻转夹具机构，以便于适应不同的工件。

总的来说本发明，可有效地提高卡扣装配的统一性，进而有效地提高卡扣装配的精度，能满足不同的加工工况。

附图说明

图1是本实施例的结构示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是图1中B处的放大图；

图4是本实施例的另一视角的结构示意图；

图5是本实施例中多轴联动机构、夹持机械手和推进机构的连接关系示意图。

附图标记：1、机体；2、夹持机械手；3、夹紧机构；4、多轴联动机构；41、第一直线移动机构；42、第二直线移动机构；43、第三直线移动机构；44、第一转动机构；5、推进机构；51、抵触部；52、第四直线移动机构；53、避空部；54、凹陷部；6、夹具机构；61、旋转体；62、固定座；63、第二转动机构；64、定位座；65、安装卡槽；7、安装推杆；8、第五直线移动机构；9、自动进料设备。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例：一种卡扣装配设备，如图1至图5所示，包括机体1、多轴联动机构4以及用于安装工件的夹具机构6，在本实施例中，工件为内部设有若干带缺口安装环的汽车装饰板，汽车装饰板为本实施例中与卡扣匹配装的工件，但不仅限于汽车装饰板，只要是与本实施例中卡扣安装方式相同或类似的结构均可。卡扣在安装时可沿着缺口卡入安装环内即可，卡扣的截面呈现T型的圆柱拉伸件。

多轴联动机构4包括沿着水平方向移动的第一直线移动机构41，第一直线移动机构41固定于机体1上。第一直线移动机构41的活动端上设有与第一直线移动机构41移动方向垂直的第二直线移动机构42，第二直线移动机构42的活动端上设有沿着竖直方向的第三直线移动机构43，夹持机械手2与推进机构5均设置于第三直线移动机构43的活动端上。在本实施例中，第一直线移动机构41、第二直线移动机构42、第三直线移动机构43、第四直线移动机构52和第五直线移动机构8均为直线移动的气缸且沿着各自轴向的两端均设有相应的位置传感器。

在本实施例中，第一直线移动机构41、第二直线移动机构42、第三直线移动机构43、第四直线移动机构52、第五直线移动机构8以及第一转动机构44均分为固定端与相对移动或转动的活动端。固定端均为通过常规使用的固定技术固定于另一零件上，例如直线气缸中的筒体部分；活动端则是相对固定端移动或转动的活动构件，例如直线气缸中的活塞杆。

多轴联动机构4的活动端上设有用于夹持卡扣的夹持机械手2以及可穿入夹持机械手2内的推进机构5。夹具机构6上设有用于锁紧工件的夹紧机构3，夹紧机构3为本领域常规使用的回转夹紧气缸。当夹具机构6上通过夹紧机构3固定有工件时，多轴联动机构4移动夹持机械手2至夹取卡扣并将夹持机械手2移动至靠近工件上的卡扣安装位置，最后推进机构5将卡扣推入安装至工件上。

第一直线移动机构41、第二直线移动机构42以及指向第三直线移动机构43三者的活动端均沿着各自轴向移动，并且第二移动机构的移动方向与第一移动机构的移动方向垂直，第三直线移动机构43可跟随第二直线移动机构42的活动端移动而移动，第二直线移动机构42亦跟随第一直线移动机构41的活动端移动而移动，因此上述三者的组合后可使得夹持机械手2拥有三个自由度，以便于夹持机械手2能从将卡扣夹持移动至与卡扣相匹配安装的汽车装饰板上，进而完成卡扣安装前的移动动作。还可用于驱动夹持机械手2从进料口上夹取卡扣，以便于卡扣的自动取料。

第三直线移动机构43上设有轴向垂直于夹具机构6轴向的第一转动机构44，推进机构5设置于第一转动机构44的活动端上。第一转动机构44以及第二转动机构63均为直流电机。第一转动机构44可用于推进机构5推动方向的调节，由于不同汽车装饰板上卡扣安装位置结构或者开口方向的不同，推进机构5的推动方向也不相同。当需要安装两个不同安装方向的卡扣时，可通过启动第一转动机构44使得推进机构5的推动方向得以转动至合适的角度，可使得在不拆卸推进机构5的情况下便可完成其移动方向的调节，以便于安装不同安装方向的卡扣。

推进机构5包括设置于多轴联动机构4的活动端上的抵触部51以及第四直线移动机构52，第四直线移动机构52的活动端设有用于推动卡扣的安装推杆7。抵触部51为沿着第三直线移动机构43移动方向延伸的直杆件，安装推杆7为朝向抵触部51的L型金属杆件。当多轴联动机构4驱动夹持机械手2将卡扣移动至汽车装饰板上的安装位置时，第四直线移动机构52驱动安装推杆7往靠近抵触部51的方向移动，安装推杆7将卡扣推动至抵触于抵触部51上，进而完成卡扣的安装，抵触部51可限制安装推杆7在推动卡扣时顺带地推动夹具机构6移动，以降低对与卡扣配合安装的汽车装饰板在夹具机构6上的定位精度的影响，进而提高卡扣的安装精度。

如图1和图2所示，安装推杆7靠近抵触部51的端部开设有用于承接推动卡扣的避空部53，避空部53为与安装推杆7一体成型的方形缺口，避空部53用于放置卡扣的圆形端部。抵触部51靠近安装推杆7的侧面开设有用于与卡扣匹配的凹陷部54。当安装推杆7推动卡扣往靠近避空部53的方向移动时，可使得避空部53的顶面与抵触部51的底面相错开贴合，可使得安装推杆7推动卡扣完成安装后仍能前进一段距离，以便于降低安装推杆7与抵触部51发生刚性碰撞的几率。凹陷部54可与卡扣的周侧相匹配贴合，以便于进一步地提高卡扣的定位精度，安装推杆7将卡扣推动至抵触部51上的凹陷部54后，卡扣可稳固地贴合于凹陷部54的内壁上，以便于进一步提高卡扣的定位精度。

如图1、图2和图3所示，夹具机构6包括旋转体61以及位于旋转体61两端且固定于机体1上的固定座62，旋转体61包括中间截面呈方形的连接轴以及位于连接轴两端的圆轴部。固定座62为中间开设有通孔结构的轴承支撑构件，通孔结构的内部装设有轴承。圆周部插入安装至通孔结构内的轴承，从而实现旋转体61的旋转动作。旋转体61的两端与固定座62内的轴承转动连接。旋转体61的端部同轴连接有固定于机体1上的第二转动机构63，旋转体61的两端侧壁上设有用于放置工件的定位座64，定位座64为与工件相匹配的常规定位用夹具结构，定位座64上开设有与工件相匹配安装的安装卡槽65。定位座64绕着旋转体61的轴向圆周均布设置且数量至少为两个，可使得同一个定位座64上能装设有多个工件，以弥补不同卡扣安装方向的工件，进而提高卡扣安装的效率。

在安装卡扣前，可先将工件放置于定位座64上进行安装前的定位；然后同时开启位于旋转体61两端的夹紧机构3，夹紧机构3的移动端往靠近工件的方向移动直至将工件压紧至定位座64上，进而使得工件能够固定在定位座64上；由于旋转体61的端部同轴连接于第二转动机构63上，因此可根据卡扣安装的需要，通过控制第二转动机构63的转动角度以便于调节横向工件的朝向，以便于工人能快速便捷地将卡扣安装至横向工件内，进而有效地提高卡扣装配的效率。

旋转体61的端面上设有可抵触于工件上的第五直线移动机构8。第五直线移动机构8可进一步地将工件固定在夹具机构6上，既可降低工件与夹具机构6的贴合度，以便于提高卡扣安装的定位精度，还可降低工件在跟随旋转体61翻转的过程中发生意外跌落的几率。

机体1上设有用于输送卡扣进料的自动进料设备9。自动进料设备9为振动进料盘。可将卡扣传输至多轴联动机构4的工作范围，以便于夹持机械手2对卡扣进行夹取，进而有效地提高卡扣的装配效率。

机体1内设有控制模块以及无线通讯模块，自动进料设备9沿着输送方向的尾端设有第一位置传感器，夹具机构6上设有第二位置传感器，多轴联动机构4、夹具机构6、夹紧机构3、夹持机械手2、推进机构5、第一位置传感器以及第二位置传感器均与控制模块通讯连接，控制模块与无线通讯模块电性连接。在本实施例中，第一位置传感器与第二位置传感器均采用现有的激光传感器，控制模块则采用常规使用的控制电路，例如PLC或微型控制器等，而无线通讯模块则采用本技术领域常规使用的无线信号接收与发送模块，例如无线WIFI、蓝牙以及蜂窝数据等的无线信号接收与发送模块。

控制模块的工况及原理：首先将工件安装至夹具机构6上时会触发第二位置传感器，此时第二位置传感器会发送电信号至控制模块；紧接着，控制模块会发送启动信号至夹紧机构3，夹紧机构3会将工件夹紧在夹具机构6上；当卡扣沿着自动进料设备9的传输方向移动至该设备的尾端时会触发第一位置传感器，此时第一位置传感器会发送电信号至控制模块；紧接着，控制模块会发送启动信号至多轴联动机构4，多轴联动机构4通过坐标原点计算后的移动方式可将夹持机械手2移动至卡扣的进料位置；紧接着多轴联动机构4发送电信号至控制模块；然后控制模块发送启动信号至夹持机械手2，夹持机械手2对卡扣进行夹取动作；紧接着，多轴联动机构4驱动夹持机械手2往工件上的卡扣安装位置靠近，然后控制模块再发送启动信号至推进机构5，推进机构5将卡扣推入安装至安装位置内。

卡扣安装的工况：首先，将工件匹配安装至夹具机构6上；然后，通过夹紧机构3将工件锁紧在夹具机构6上；紧接着，启动多轴联动机构4，多轴联动机构4通过多轴联动的驱动方式将夹持机械手2移动至卡扣进料口进行夹取卡扣操作；紧接着，同理地通过多轴联动机构4将夹持机械手2上的卡扣移动至对齐工件上的卡扣安装位置；紧接着，启动推进机构5，推进机构5的活动端将夹持机械手2上的卡扣推入安装至工件上的安装位置内。

本技术方案通过为夹持机械手2配备多轴联动的移动机构以及用于自动安装卡扣的推进机构5，以便于通过自动化的机器设备替换传统的手工装配方式，可有效地提高卡扣装配的统一性，进而有效地提高卡扣装配的精度。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种卡扣装配设备，用于移动卡扣并安装至工件上的卡扣安装位置上，其特征在于，包括机体(1)，所述机体(1)内设有用于移动卡扣的多轴联动机构(4)以及用于安装工件的夹具机构(6)，所述多轴联动机构(4)的活动端上设有用于夹持卡扣的夹持机械手(2)以及可穿入夹持机械手(2)内的推进机构(5)；所述夹具机构(6)上设有用于锁紧工件的夹紧机构(3)；当所述夹具机构(6)上通过夹紧机构(3)固定有工件时，所述多轴联动机构(4)移动夹持机械手(2)至夹取卡扣并将夹持机械手(2)移动至靠近工件上的卡扣安装位置，最后推进机构(5)将卡扣推入安装至工件上的卡扣安装位置内。

2.根据权利要求1所述的一种卡扣装配设备，其特征在于，所述多轴联动机构(4)包括沿着水平方向移动的第一直线移动机构(41)，第一直线移动机构(41)的活动端上设有与第一直线移动机构(41)移动方向垂直的第二直线移动机构(42)，第二直线移动机构(42)的活动端上设有沿着竖直方向的第三直线移动机构(43)，所述夹持机械手(2)与推进机构(5)均设置于第三直线移动机构(43)的活动端上。

3.根据权利要求1所述的一种卡扣装配设备，其特征在于，所述多轴联动机构(4)包括转动轴向垂直于夹具机构(6)轴向的第一转动机构(44)，所述推进机构(5)设置于第一转动机构(44)的活动端上。

4.根据权利要求1所述的一种卡扣装配设备，其特征在于，所述推进机构(5)包括设置于多轴联动机构(4)的活动端上的抵触部(51)以及第四直线移动机构(52)，所述第四直线移动机构(52)的活动端设有用于推动卡扣的安装推杆(7)。

5.根据权利要求4所述的一种卡扣装配设备，其特征在于，所述安装推杆(7)朝向夹持机械手(2)的端部开设有用于承接推动卡扣的避空部(53)，所述抵触部(51)靠近安装推杆(7)的侧面开设有用于与卡扣匹配的凹陷部(54)。

6.根据权利要求1所述的一种卡扣装配设备，其特征在于，所述夹具机构(6)包括可相对机体(1)自转动的旋转体(61)，所述旋转体(61)的周向设置有若干个用于所述旋转体(61)的两端侧壁上设有用于放置工件的定位座(64)，定位座(64)上开设有与工件相匹配安装的安装卡槽(65)。

7.根据权利要求6所述的一种卡扣装配设备，其特征在于，所述夹具机构(6)还包括位于旋转体(61)两端且固定于机体(1)上的固定座(62)，所述旋转体(61)的两端与固定座(62)转动连接，所述旋转体(61)的端部同轴连接有固定于机体(1)上的第二转动机构(63)。

8.根据权利要求6所述的一种卡扣装配设备，其特征在于，所述定位座(64)绕着旋转体(61)的轴向圆周均布设置。

9.根据权利要求6所述的一种卡扣装配设备，其特征在于，所述旋转体(61)的端面设有可抵触于工件上的第五直线移动机构(8)。

10.根据权利要求1所述的一种卡扣装配设备，其特征在于，所述机体(1)内设有控制模块以及无线通讯模块，所述夹具机构(6)上设有第二位置传感器，所述多轴联动机构(4)、夹具机构(6)、夹紧机构(3)、夹持机械手(2)、推进机构(5)以及第二位置传感器均与控制模块通讯连接，所述控制模块与无线通讯模块电性连接。