CN115156905A - 一种汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备和安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备和安装方法，涉及自动化设备技术领域，该安装设备包括：机械手；输送装置，位于机械手的行程范围内，输送装置用于输送第一螺柱和卡扣；抓取组件，包括转盘、第一抓取装置及第二抓取装置，转盘安装于机械手，机械手能够带动转盘转动，第一抓取装置及第二抓取装置均安装于转盘，第一抓取装置用于抓取第一螺柱，第二抓取装置用于抓取卡扣；治具，位于机械手的行程范围内，治具用于放置工件。转盘中同时设置第一抓取装置和第二抓取装置，以实现第一螺柱和卡扣的抓取，使该安装设备能够在同一工序中实现第一螺柱和卡扣的安装工作，进而大大提高了第一螺柱和卡扣的安装效率，同时降低了设备成本。

Description

一种汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备和安装方法

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，特别是涉及一种汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备和安装方法。

背景技术

汽车前后保险杠外饰件在汽车使用过程中非常容易被剐蹭损坏，为了降低换新和维修成本，同时降低整车重量，及为保证行人安全，常将保险杠外饰件设计为工程塑料材质。一般每个前后保险杠背面的安装卡扣数量有20个左右，并且安装范围分布在整个外饰件背面，人工安装时作业强度大。有的外饰件需安装不同种类铁螺柱，以用于其他元件的安装固定。在实际生产应用中，不同的外饰件产品，卡扣、螺柱种类和数量都不一样，使用单卡扣抓取工装的机器人抓手不能满足生产，而采用快换盘方式又会增加设备制造和维护成本。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种汽车外饰件卡扣和螺柱安装设备，能够在同一工序中实现卡扣和螺柱的安装工作，以提高安装效率、降低设备成本。

本发明还提出一种螺柱及卡扣安装方法。

根据本发明一方面实施例的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备，包括：机器人，包括机械手；输送装置，位于所述机械手的行程范围内，所述输送装置用于输送第一螺柱和卡扣；抓取组件，包括转盘、第一抓取装置及第二抓取装置，所述转盘安装于所述机械手，所述机械手能够带动所述转盘转动，所述第一抓取装置及所述第二抓取装置均安装于所述转盘，所述第一抓取装置用于抓取所述第一螺柱，所述第二抓取装置用于抓取所述卡扣；治具，位于所述机械手的行程范围内，所述治具用于放置工件。

根据本发明一方面的实施例，所述第一螺柱包括第一端部和一端与所述第一端部连接的第一连接部，所述第一抓取装置包括第一抓取杆、弹簧及顶珠，所述第一抓取杆具有固定端和抓取端，所述固定端与所述转盘固定连接，所述抓取端具有容纳槽，所述容纳槽能够容纳所述第一连接部，所述弹簧的一端与所述顶珠连接，所述弹簧的另一端固定于所述第一抓取杆，所述顶珠用于与所述第一连接部抵接。

根据本发明一方面的实施例，所述第一端部的侧壁具有平面，所述第二抓取装置还包括止转挡块，所述止转挡块安装于所述抓取端，所述止转挡块设置有用于与所述平面抵接的止转部。

根据本发明一方面的实施例，所述卡扣包括第二端部和第二连接部，所述第二抓取装置包括第二抓取杆，所述第二抓取杆的一端与所述转盘固定连接，所述第二抓取杆的另一端设置有抓取槽，所述抓取槽与所述第二连接部匹配。

根据本发明一方面的实施例，所述第二位抓取机构还包括张紧调节机构，所述张紧调节机构用于调节所述抓取槽的大小，以改变所述第二抓取杆的夹紧力大小。

根据本发明一方面的实施例，所述抓取组件还包括第三抓取装置，所述第三抓取装置安装于所述转盘，所述第三抓取装置用于抓取第二螺柱。

根据本发明一方面的实施例，所述输送装置包括第一输送机构，所述第一输送机构设置于所述治具的一侧，所述第一输送机构的侧面设置有第一缺口，所述第一抓取装置将所述第一螺柱从所述第一缺口取出。

根据本发明一方面的实施例，所述输送装置包括第二输送机构，所述第二输送机构设置于所述治具的一侧，所述第二输送机构的侧面设置有第二缺口，所述第二抓取装置将所述卡扣从所述第二缺口取出。

根据本发明一方面的实施例，所述机械手包括转动轴，所述转盘与所述转动轴固定连接，所述转动轴的转动角度范围为±210°。

根据本发明另一方面实施例的螺柱安装方法，应用上述的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备，包括如下步骤：将待安装第一螺柱的工件放置于治具上；利用第一抓取装置从输送装置中抓取第一螺柱；将第一螺柱安装到工件中对应的卡槽中。

根据本发明一方面实施例的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备，至少具有如下有益效果：在转盘中同时设置第一抓取装置和第二抓取装置，以实现第一螺柱和卡扣的抓取，从而使该安装设备能够在同一工序中实现第一螺柱和卡扣的安装工作，进而大大提高了第一螺柱和卡扣的安装效率，同时降低了设备成本。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1a为本发明中工件的正面结构示意图；

图1b为本发明中工件与螺柱、卡扣的配合示意图；

图2a为本发明中第一螺柱的结构示意图；

图2b为本发明中第二螺柱的结构示意图；

图2c为本发明中卡扣的结构示意图；

图3为本发明实施例的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备的整体结构示意图；

图4为本明实施例的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备的正视示意图；

图5为本发明实施例的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备的局部结构示意图；

图6为本发明实施例的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备的另一局部示意图；

图7为本发明实施例的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备的又一局部示意图；

图8为图7中A部分的放大示意图；

图9为本发明实施例的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备的又一局部示意图；

图10为图9中B部分的放大示意图；

图11为本发明实施例的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备的又一局部示意图；

图12为图11中C部分的放大示意图；

图13为本发明一种实施例中转盘、螺柱及卡扣的配合示意图；

图14为本发明一种实施例中转盘及螺柱的安装示意图；

图15为本发明一种实施例中第一抓取装置及第一螺柱的结构示意图；

图16为图15的剖视示意图；

图17为本发明一种实施例中第二抓取装置及卡扣的结构示意图；

图18为图17的另一视角的结构示意图；

图19为图17的内部结构透视示意图。

附图标记：

1、工件；2、第一螺柱；21、第一端部；22、平面；23、第一连接部；3、第二螺柱；31、第三端部；32、第三连接部；33、加长部；4、卡扣；41、第二端部；42、抵接部；43、第二连接部；44、第二缝隙；51、卡槽；

110、机械手；

200、输送装置；210、第一输送机构；211、第一缺口；220、第二输送机构；230、第三输送机构；

310、转盘；311、连接法兰；312、减重孔；320、第一抓取装置；321、第一抓取杆；3211、固定端；3212、抓取端；3213、容纳槽；323、止转挡块；330、第二抓取装置；340、第三抓取装置；3231、止转部；3241、顶珠；3242、弹簧；3243、柱塞；331、第二抓取杆；332、第一缝隙；333、张紧调节机构；334、抓取槽；

400、治具。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

相关技术中，汽车后保险杠外饰件为汽车外观件的一部分，覆盖安装在汽车尾部保险杠外，通常为注塑的塑料件。材料为PP、TPO等工程塑料。安装时需要使用背部卡扣4定位及安装在车身上，有的汽车外饰件有多种卡扣4。

卡扣4：卡扣4用于一个零件与另一零件的嵌入连接或整体闭锁的机构，通常用于塑料件的联接，其本身材料通常由具有一定柔韧性的塑料材料构成。卡扣连接最大的特点是安装拆卸方便，可以做到免工具拆卸。因为汽车外饰件易损，需要便捷拆换，所以卡扣连接技术广泛的应用于汽车内外饰件的连接上。螺柱：本发明指安装在汽车外饰件特定位置卡槽背面，用于其他元器件紧固安装的零件。

汽车外饰件上需安装零件种类多，数量多，所以需要采用自动化生产方式，使用不同的振动料盘输送卡扣4和螺柱，然后使用机器人带动抓手工装去抓取卡扣4和螺柱，依靠电气程序的运作顺序来准确区分卡扣4或螺柱，依次安装，实现自动化生产。

本发明就是为实现在一台安装设备中至少兼容两种零件的抓取和组装，以降低设备成本，实现三种零件在同工序的配套安装。

参照图1至图19所示，本申请一方面实施例提供了一种汽车外饰件卡扣4及螺柱安装设备，该安装设备包括机器人、输送装置200、抓取组件及治具400。

具体的，机器人包括机械手110，该机械手110能够带动抓取组件抓取第一螺柱2或卡扣4，还能够带动抓取组件在输送装置200和治具400之间移动，以实现第一螺柱2或卡扣4的抓取和安装工作；输送装置200位于机械手110的行程范围内，输送装置200为振动料盘输送机构，输送装置200用于输送第一螺柱2和卡扣4；抓取组件包括转盘310、第一抓取装置320及第二抓取装置330，其中，转盘310通过连接法兰311安装于机械手110，机械手110能够带动转盘310转动，第一抓取装置320及第二抓取装置330均安装于转盘310，第一抓取装置320用于抓取第一螺柱2，第二抓取装置330用于抓取卡扣4；治具400位于机械手110的行程范围内，治具400用于放置工件1，治具400能够对待安装第一螺柱2和/或卡扣4的工件1进行定位及固定。

本发明实施例中，在转盘310中设置第一抓取装置320和第二抓取装置330，以实现第一螺柱2和卡扣4的抓取或安装，从而使该安装设备能够在同一工序中实现第一螺柱2和卡扣4的安装工作，进而大大提高了第一螺柱2和卡扣4的安装效率，同时降低了设备成本。此外，转盘310中还设置有减重孔312。

本发明的一些实施例中，机械手110包括转动轴，转盘310与转动轴固定连接，转动轴的转动角度范围为±210°。转盘310的圆周分布有多个第一抓取装置320、第二抓取装置330及第三抓取装置340，将机械手110的转动轴设置为能够在±210°的范围内转动，使得每个抓取装置中的抓取杆均能运动到竖直方向，从而方便了螺柱或卡扣4的安装。本实施例中，该转动轴为机械手110的第六轴，转盘310通过法兰与该第六轴固定连接。

本发明的一些实施例中，参见图7至图10所示，输送装置200包括第一输送机构210，第一输送机构210设置于治具400的一侧，第一输送机构210的侧面设置有第一缺口211，第一抓取装置320将第一螺柱2从第一缺口211取出。工作时，第一抓取装置320将第一螺柱2的第一连接部23抓住后，机械手110带动第一抓取装置320沿第一缺口211移动，使得第一螺柱2脱离第一输送机构210，从而完成第一螺柱2的抓取工作。

本发明的一些实施例中，输送装置200包括第二输送机构220，第二输送机构220设置于治具400的一侧，第二输送机构220的侧面设置有第二缺口，第二抓取装置330将卡扣4从第二缺口取出。卡扣4的抓取原理与第一螺柱2的抓取原理相同，再次不再赘述。

本发明的一些实施例中，参照图13至图16所示，第一螺柱2包括第一端部21和一端与第一端部21连接的第一连接部23，第一抓取装置320包括第一抓取杆321、弹簧3242及顶珠3241，第一抓取杆321具有固定端3211和抓取端3212，固定端3211与转盘310固定连接，抓取端3212具有容纳槽3213，容纳槽3213能够容纳第一连接部23，弹簧3242的一端与顶珠3241连接，弹簧3242的另一端固定于第一抓取杆321，顶珠3241用于与第一连接部23抵接。

抓取第一螺柱2时，使抓取端3212的容纳槽3213对准第一螺柱2，此时，容纳槽3213位于第一螺柱2的第一连接部23的延长线上，然后使第一抓取杆321靠近第一螺柱2，直至第一连接部23嵌入到容纳槽3213中。在第一连接部23嵌入到容纳槽3213后，顶珠3241受到第一连接部23侧壁的挤压而向弹簧3242的压缩方向移动，此时，弹簧3242处于压缩状态，且顶珠3241与第一螺柱2的第一连接部23的侧壁抵接。也就是说，顶珠3241及弹簧3242对第一螺柱2的侧壁作用有横向作用力，使得第一螺柱2被固定在容纳槽3213中。

应当理解，横向作用力可以是合力方向垂直于第一抓取杆321的轴向，也可以是弹簧3242及顶珠3241的某个分力垂直于第一抓取杆321的轴向。

进一步地，第一抓取装置320还包括柱塞3243，柱塞3243具有容纳弹簧3242和顶珠3241的滑道，弹簧3242设置于该滑道内，且滑道的大小与顶珠3241匹配。基于这样设置，能够减小弹簧3242受到的摩擦，同时有效避免弹簧3242被卡住的情况。

本发明的一些实施例中，如图2a、图15和图16所示，第一螺柱2包括第一端部21和第一连接部23，第一端部21的侧壁具有平面22，第二抓取装置330还包括止转挡块323，止转挡块323安装于抓取端3212，止转挡块323设置有用于与平面22抵接的止转部3231。由图1b及图2a可知，工件1中设置有用于与第一端部21匹配的卡槽51，第一螺柱2的第一端部21呈现为矩形，安装第一螺柱2时，需要使第一端部21的轮廓与卡槽51的轮廓相匹配对齐，才能顺利完成第一螺柱2的安装。本实施例中，在抓取端3212上设置止转挡块323以实现对第一螺柱2的定位，同时限制第一螺柱2转动，方便了第一螺柱2快速安装到工件1的卡槽51中。

本发明的一些实施例中，图17至图19所示，第二抓取装置330包括第二抓取杆331，第二抓取杆331的一端与转盘310固定连接，第二抓取杆331的另一端设置有抓取槽334，抓取槽334与第二连接部43匹配。由图2c可知，卡扣4包括第二端部41、抵接部42和第二连接部43，第二连接部43由两个相对设置的连接件组成，该连接件呈现为弧形，且两个连接件之间具有第二缝隙44。应当理解，抓取槽334的横截面轮廓略小于第二连接部43横截面的轮廓的外接圆的最大半径，也就是说，当第一连接部23插入到抓取槽334中后，抓取槽334与第二连接部43之间具有挤压作用力。通过上述设置，使得卡扣4的第二连接部43嵌入到抓取槽334中后，卡扣4能够依靠抓取槽334与第二连接部43之间的作用力固定在抓取槽334中。

本发明的一些实施例中，请继续参见图17至图19所示，第二位抓取机构还包括张紧调节机构333，张紧调节机构333用于调节抓取槽334的大小，以改变第二抓取杆331的夹紧力大小。由图示可知，第二抓取杆331中还设置有第一缝隙332，该第一缝隙332将抓取槽334分隔为左右两部分，而张紧调节机构333将该左右两部分串联连接。通过张紧调节机构333调节左右两部分的间距，即调节第一缝隙332的大小，能够调整抓取槽334对卡扣4的夹紧力，从而使得该抓取杆能够适用于不同尺寸的卡扣4的抓取工作。

本发明的一些实施例中，抓取组件还包括第三抓取装置340，第三抓取装置340安装于转盘310，第三抓取装置340用于抓取第二螺柱3。如图2b所示，第二螺柱3包括第三端部31、第三连接部32及加长部33。由于第二螺柱3的结构与第一螺柱2的结构相似，因此，第三抓取装置340的结构也与第一抓取装置320的结构相似，在此不再赘述。本实施例中，在转盘310上同时设置有第一抓取装置320、第二抓取装置330及第三抓取装置340，能够在同一工序中实现第一螺柱2、第二螺柱3及卡扣4的抓取及安装工作，有利于提高第一螺柱2、第二螺柱3及卡扣4的安装效率；同时避免了使用多个安装设备来安装不同螺柱或卡扣4的情况，有利于节省设备空间及设备成本。对应的，该第一输送机构210的一侧设置有第三输送机构230，以输送第二螺柱3。

本发明另一方面实施例提供了一种螺柱或卡扣安装方法，应用于上述汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备，包括如下步骤：将待安装第一螺柱2和/或卡扣4的工件1放置于治具400上；利用第一抓取装置320从输送装置200中抓取第一螺柱2和/或卡扣4；将第一螺柱2和/或卡扣4安装到工件1中对应的卡槽51中。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备，其特征在于，包括：

机器人，包括机械手；

输送装置，位于所述机械手的行程范围内，所述输送装置用于输送第一螺柱和卡扣；

抓取组件，包括转盘、第一抓取装置及第二抓取装置，所述转盘安装于所述机械手，所述机械手能够带动所述转盘转动，所述第一抓取装置及所述第二抓取装置均安装于所述转盘，所述第一抓取装置用于抓取所述第一螺柱，所述第二抓取装置用于抓取所述卡扣；

治具，位于所述机械手的行程范围内，所述治具用于放置工件。

2.根据权利要求1所述的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备，其特征在于，所述第一螺柱包括第一端部和一端与所述第一端部连接的第一连接部，所述第一抓取装置包括第一抓取杆、弹簧及顶珠，所述第一抓取杆具有固定端和抓取端，所述固定端与所述转盘固定连接，所述抓取端具有容纳槽，所述容纳槽能够容纳所述第一连接部，所述弹簧的一端与所述顶珠连接，所述弹簧的另一端固定于所述第一抓取杆，所述顶珠用于与所述第一连接部抵接。

3.根据权利要求2所述的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备，其特征在于，所述第一端部的侧壁具有平面，所述第二抓取装置还包括止转挡块，所述止转挡块安装于所述抓取端，所述止转挡块设置有用于与所述平面抵接的止转部。

4.根据权利要求1所述的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备，其特征在于，所述卡扣包括第二端部和第二连接部，所述第二抓取装置包括第二抓取杆，所述第二抓取杆的一端与所述转盘固定连接，所述第二抓取杆的另一端设置有抓取槽，所述抓取槽与所述第二连接部匹配。

5.根据权利要求4所述的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备，其特征在于，所述第二位抓取机构还包括张紧调节机构，所述张紧调节机构用于调节所述抓取槽的大小，以改变所述第二抓取杆的夹紧力大小。

6.根据权利要求1所述的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备，其特征在于，所述抓取组件还包括第三抓取装置，所述第三抓取装置安装于所述转盘，所述第三抓取装置用于抓取第二螺柱。

7.根据权利要求1所述的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备，其特征在于，所述输送装置包括第一输送机构，所述第一输送机构设置于所述治具的一侧，所述第一输送机构的侧面设置有第一缺口，所述第一抓取装置将所述第一螺柱从所述第一缺口取出。

8.根据权利要求1所述的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备，其特征在于，所述输送装置包括第二输送机构，所述第二输送机构设置于所述治具的一侧，所述第二输送机构的侧面设置有第二缺口，所述第二抓取装置将所述卡扣从所述第二缺口取出。

9.根据权利要求1至8任一项所述的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备，其特征在于，所述机械手包括转动轴，所述转盘与所述转动轴固定连接，所述转动轴的转动角度范围为±210°。

10.一种螺柱或卡扣的安装方法，其特征在于，应用于权利要求1至9任一项所述的汽车外饰件卡扣及螺柱安装设备，包括如下步骤：

将待安装第一螺柱和/或卡扣的工件放置于治具上；

利用第一抓取装置从输送装置中抓取第一螺柱和/或卡扣；

将第一螺柱和/或卡扣安装到工件中对应的卡槽中。

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