CN117620594B - 通过局部加热实现塑胶件与五金件稳定装配的自动化设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过局部加热实现塑胶件与五金件稳定装配的自动化设备，其特征在于，包括：机座、平移模组、加热模组、上料模组以及装配模组。其中，平移模组用以移动面板，加热模组用于对面板上的孔洞进行局部加热。机座上设有支撑架，上料模组设于支撑架上，上料模组用于将塞钉传递给装配模组。装配模组用于将塞钉压入面板的孔洞，装配模组包括：基准块、推杆以及临时定位组件，推杆通过复位弹簧活动设于基准块上，临时定位组件用于临时固定塞钉。支撑架上设有施压气缸，施压气缸推动推杆，推杆将塞钉压入面板的孔洞，加热模组为面板托底。该自动化设备能够实现塑胶件与五金件的稳定装配，确保装配后的密封性能，同时提高工作效率。

Description

通过局部加热实现塑胶件与五金件稳定装配的自动化设备

技术领域

本发明涉及自动化装配设备技术领域，特别是涉及一种通过局部加热实现塑胶件与五金件稳定装配的自动化设备。

背景技术

随着科技发展，加工方法日益成熟，现有的很多产品会涉及到塑胶件与五金件的装配。如图1所示，在板料加工过程中，需要将塑胶材质的塞钉10（塑胶件）装配到金属材质的面板20（五金件）的孔洞21上。为了使装配后塑胶件能够与五金件孔洞21的内壁充分接触，防止连接脱落，塑胶件与孔洞21采用过盈配合。在实际装配过程中，常见的方法是给塑胶件施压，使其自身发生形变后挤入五金件的孔洞21内。但是，这种方式容易出现以下问题：其一，塑胶件变形不均匀，在压入孔洞21后，塑胶件存在有形变的褶皱，容易造成密封不完整；其二，塑胶件强行挤入孔洞21内，其表面会与孔洞21边缘发生严重剐蹭，进而使得塑胶件表面出现明显划痕，同样影响装配后的密封性能。而且，塑胶件在使用一段时间后其自身弹性会衰退，导致其装配发生松动。

同时，现有技术缺少相应的自动化设备，加工时只能由人工进行装配操作，工作效率较低。

为此，如何设计一种通过局部加热实现塑胶件与五金件稳定装配的自动化设备，使其能够实现塑胶件与五金件的稳定装配，确保装配后的密封性能，同时提高工作效率，这是该领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种通过局部加热实现塑胶件与五金件稳定装配的自动化设备，使其能够实现塑胶件与五金件的稳定装配，确保装配后的密封性能，同时提高工作效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种通过局部加热实现塑胶件与五金件稳定装配的自动化设备，包括：机座、平移模组、加热模组、上料模组以及装配模组；

所述平移模组设于所述机座上，所述平移模组用以移动面板；

所述加热模组设于所述机座上，所述加热模组用于对所述面板上的孔洞进行局部加热；

所述机座上设有支撑架，所述上料模组设于所述支撑架上，所述上料模组用于将塞钉传递给所述装配模组；

所述装配模组用于将所述塞钉压入所述面板的孔洞，所述装配模组包括：基准块、推杆以及临时定位组件，所述推杆通过复位弹簧活动设于所述基准块上，所述临时定位组件用于临时固定所述塞钉；

所述面板位于所述装配模组与所述加热模组之间，所述支撑架上设有施压气缸，所述施压气缸推动所述推杆靠近所述临时定位组件，所述推杆将所述临时定位组件上的塞钉压入所述面板的孔洞，所述加热模组为所述面板托底。

在其中一个实施例中，所述平移模组包括：夹持治具、移动平台、X轴滑轨以及Y轴滑轨，所述X轴滑轨活动架设于所述Y轴滑轨上，所述移动平台活动设于所述X轴滑轨上，所述夹持治具固设于所述移动平台上，所述面板安装于所述夹持治具上。

在其中一个实施例中，所述加热模组包括：基座、滑台、行进气缸以及加热头，所述行进气缸安装于所述基座上，所述滑台设于所述行进气缸的活塞杆末端，所述加热头滑动设于所述滑台上；

所述基座上设有凸轨，所述加热头的末端滑动抵持于所述凸轨上，所述加热头用于为所述面板局部加热。

在其中一个实施例中，所述加热头的数量为两个，两个所述加热头并排设置在所述滑台上，且两个所述加热头相互独立；

所述凸轨为两侧倾斜中间凸起的锥形体结构，两个所述加热头分别滑动抵持于所述凸轨上，当所述加热头处于所述凸轨的中间凸起处时，所述加热头探出所述滑台，且所述加热头顶持于所述面板的孔洞处。

在其中一个实施例中，所述临时定位组件包括固定块以及翻转件，所述固定块开设有入料通道以及与所述推杆配合的避让口，所述翻转件可转动地设于所述入料通道与所述避让口的交汇处；

所述塞钉从所述入料通道进入到所述固定块内，所述翻转件对所述塞钉进行定位；所述翻转件上设有卡持缺口以及导向倾斜面，所述塞钉卡持于所述卡持缺口，所述导向倾斜面用于引导所述塞钉运动。

在其中一个实施例中，所述推杆为中空结构，所述推杆上开设有抽气孔，所述推杆的末端开设有与所述抽气孔贯通的吸气口，所述吸气口形成负压并吸附所述塞钉。

在其中一个实施例中，所述上料模组包括用于暂存所述塞钉的储料筒，以及用于传输所述塞钉的导料软管，所述导料软管连接所述储料筒与所述固定块的入料通道。

在其中一个实施例中，所述装配模组的数量为两个，每一所述装配模组包括移载气缸，所述移载气缸驱动所述基准块往复移动；所述上料模组的数量为两个，两个所述上料模组分别与两个所述装配模组连接。

综上，本发明的通过局部加热实现塑胶件与五金件稳定装配的自动化设备，能够实现塑胶件与五金件的稳定装配，确保装配后的密封性能，同时提高工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明所涉及的塞钉及面板的结构示意图；

图2为本发明的通过局部加热实现塑胶件与五金件稳定装配的自动化设备的平面示意图；

图3为图2所示的通过局部加热实现塑胶件与五金件稳定装配的自动化设备的结构示意图；

图4为图3所示的装配模组的结构示意图；

图5为图3所示的自动化设备的局部示意图；

图6为图3所示的平移模组的局部结构示意图；

图7为图3所示的加热模组的结构示意图；

图8为图7所示的加热模组的局部示意图；

图9为图4所示的临时定位组件的结构分解示意图；

图10为图9所示的临时定位组件的局部剖视图；

图11为图3所示的自动化设备的局部平面示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明涉及一种塑胶材质的塞钉10（塑胶件）和一种金属材质的面板20（五金件），该面板20上开设有多个孔洞21。本发明提供一种通过局部加热实现塑胶件与五金件稳定装配的自动化设备30，用于将该塞钉10装配到孔洞21内，确保装配后不易松动且具备良好的密封性能。

如图2及图3所示，本发明的自动化设备30包括：机座100、平移模组200、加热模组300、上料模组400以及装配模组500。其中，平移模组200设于机座100上，平移模组200用以移动面板20。加热模组300设于机座100上，加热模组300用于对面板20上的孔洞21进行局部加热，以方便在装配时软化塞钉10。机座100上设有支撑架110，上料模组400设于支撑架110上，上料模组400用于将塞钉10传递给装配模组500。

装配模组500用于将塞钉10压入面板20的孔洞21，如图4所示，装配模组500包括：基准块510、推杆520以及临时定位组件530，推杆520通过复位弹簧521活动设于基准块510上，临时定位组件530也固设于基准块510上，且临时定位组件530用于临时固定塞钉10。

面板20位于装配模组500与加热模组300之间，支撑架110上设有施压气缸120，施压气缸120推动推杆520靠近临时定位组件530，推杆520会将临时定位组件530上的塞钉10压入面板20的孔洞21内，加热模组300还起到为面板20托底的作用。

目前，塑胶件与五金件常见的组合方式是通过挤压直接将塑胶件压入五金件的孔洞中，而且为了使得装配后具有较好的密封性，通常的塑胶件直径要比孔洞的直径更大。比如，本发明涉及的塞钉10和面板20，塞钉10的直径尺寸要大于孔洞21的直径尺寸。这就使得塑胶件在被强行压入孔洞时容易出现不均匀变形，导致压入孔洞后塑胶件上出现有形变的褶皱；而且，塑胶件在被强行压入孔洞时还容易与孔洞边缘发生严重剐蹭，导致塑胶件表面出现明显划痕。这两种问题都会造成塞钉10与孔洞21的内壁之间配合不够紧密，影响了装配后的密封性能。

本发明的自动化设备30的主要设计思想是利用局部加热的技术手段，在装配时提高塞钉10以及面板20的孔洞21处的温度，较高的温度能够使塞钉10一定程度上软化，从而在压入孔洞21时能够更均匀地形变，同时不容易被孔洞21的边缘磨损。同时，当孔洞21的内壁和塞钉10的表面均具有较高的温度时，两者的接触区域会因局部散热不及时而导致热量积累，进而使得塞钉10的表面局部熔融，待冷却后，局部熔融的塞钉10能够粘黏在孔洞21的内壁上，从而进一步提高装配后的密封性能。

基于上述设计思想，接下来对本发明的自动化设备30各模组的主要结构进行说明。要提前解释的是，为方便后续解说和理解，本发明的自动化设备30上假定具有一中心作业轴线101（如图5所示）。

工作时，塞钉10及其对应的孔洞21均会处在该中心作业轴线101上，推杆520和施压气缸120也处在该中心作业轴线101上，施压气缸120驱动推杆520下移，进而将塞钉10压入孔洞21内。加热模组300处在面板20的下方，起到加热和托底的作用。

具体的，在本实施例中，如图6所示，平移模组200包括：夹持治具210、移动平台220、X轴滑轨230以及Y轴滑轨240。X轴滑轨230活动架设于Y轴滑轨240上，移动平台220活动设于X轴滑轨230上，夹持治具210固设于移动平台220上，面板20安装于夹持治具210上。工作时，X轴滑轨230与Y轴滑轨240配合，使得移动平台220及夹持治具210能够在整个平面上自由移动，这样，夹持治具210能够将多个孔洞21逐一移动到中心作业轴线101上，以便装配模组500将塞钉10压入每一个孔洞21中。

如图7所示，加热模组300包括：基座310、滑台320、行进气缸330以及加热头340。行进气缸330安装于基座310上，滑台320设于行进气缸330的活塞杆末端，加热头340滑动设于滑台320上。如图8所示，基座310上设有凸轨311，加热头340的末端滑动抵持于凸轨311上，加热头340用于为面板20局部加热。工作时，行进气缸330会推动滑台320及加热头340移动，当加热头340移动到中心作业轴线101处时，加热头340被凸轨311顶升，加热头340靠近并贴合在面板20下方，并将温度传递给面板20，使其孔洞21处被加热。

之所以设置加热头340可移动，是为了使其能够在装配过程中做出相应的升降运动。具体的，在进行装配时，通过夹持治具210的移动，使得面板20的孔洞21对齐到中心作业轴线101上，随后加热头340升起并抵持在该孔洞21下方；待完成该孔洞21的装配后，夹持治具210需要移动，使其他孔洞21对齐到中心作业轴线101，则此时的加热头340沿着凸轨311滑动下降一定的高度，以避免对移动的夹持治具210造成干涉。

另外，本发明通过凸轨311促使加热头340做出相应的升降运动，相比与传统通过气缸直接带动凸轨311升降的方式，本发明的升降方式能够使加热头340具有更好的承压能力，以应对推杆520所传递的压力。

优选的，为避免加热头340长时间加热而导致过载，造成加热头340使用寿命低下，本发明的加热模组300设置了两个加热头340。如图8所示，两个加热头340并排设置在滑台320上，且两个加热头340相互独立。凸轨311为两侧倾斜中间凸起的锥形体结构，两个加热头340分别滑动抵持于凸轨311上。当加热头340处于凸轨311的中间凸起处时，加热头340探出滑台320，且加热头340顶持于面板20的孔洞21处。也就是说，当加热头340处在凸轨311的中间凸起处时，即位于中心作业轴线101上，加热头340处在顶升状态，进而接触并加热孔洞21。当加热头340越过凸轨311的中间凸起后，加热头340下降以避让移动的夹持治具210。

在本实施例中，如图9及图10所示，临时定位组件530包括固定块540以及翻转件550，固定块540开设有入料通道541以及与推杆520配合的避让口542，翻转件550通过扭簧（图未示）可转动地设于入料通道541与避让口542的交汇处。工作时，塞钉10从入料通道541进入到固定块540内，翻转件550对塞钉10进行定位。其中，翻转件550上设有卡持缺口551以及导向倾斜面552，塞钉10卡持于卡持缺口551，导向倾斜面552用于引导塞钉10运动。具体的工作原理将在下文进行阐述说明。

优选的，装配模组500的推杆520为中空结构，推杆520上开设有抽气孔522（如图4所示），推杆520的末端开设有与抽气孔522贯通的吸气口（图未示），吸气口形成负压并吸附塞钉10。这样，在装配过程中，推杆520能够通过负压吸附住塞钉10，以防止塞钉10在移动途中掉落。

如图5所示，上料模组400包括用于暂存塞钉10的储料筒410，以及用于传输塞钉10的导料软管420，导料软管420连接储料筒410与固定块540的入料通道541。导料软管420的末端还接有气泵（图未示）。工作时，储料筒410通过振动的方式将一个塞钉10传递到导料软管420内，然后气泵向导料软管420内吹气，该塞钉10将在高压气体的推动下沿着导料软管420滑入固定块540的入料通道541，最终经过入料通道541，被翻转件550所卡持。

接下来，结合上述结构，对本发明的自动化设备30的工作原理进行阐述说明，请参考图5至图11所示：

要提前说明的时，本发明所涉及的塞钉10的具体结构如图1所示，其具有封塞本体11以及边缘凸棱12，相应的，导料软管420以及入料通道541的内腔形状均与塞钉10的结构相适配；

工作时，工作人员首先将面板20安装到夹持治具210上，随着夹持治具210移动，第一个孔洞21将对齐到中心作业轴线101上。随后，加热模组300的行进气缸330推动滑台320及加热头340移动，当加热头340移动到中心作业轴线101处时，加热头340被凸轨311顶升，加热头340的端部贴合在该孔洞21的下方。加热头340将温度传递给面板20，使其孔洞21处被加热；

与此同时，上料模组400利用导料软管420，将一个塞钉10传递到固定块540的入料通道541内。该塞钉10会滑动到入料通道541与避让口542的交汇处，最终卡持在翻转件550上。具体的，塞钉10的封塞本体11将卡持在翻转件550的卡持缺口551中，边缘凸棱12将被夹持在翻转件550与固定块540的间隙中；

然后，施压气缸120推动装配模组500的推杆520向下移动，推杆520的末端会进入固定块540的避让口542，进而推动塞钉10以及翻转件550。翻转件550受压做出翻转动作，塞钉10沿着导向倾斜面552脱离卡持缺口551。此时，由于推杆520为中空结构，吸气口处形成负压，塞钉10将被推杆520吸附而不会掉落。这样，推杆520带着塞钉10下移，直至将塞钉10压持在面板20的孔洞21处；

此刻的推杆520会短暂地停顿，在此期间，面板20的温度会传递到塞钉10上，塞钉10温度升高后会被软化。接着，推杆520继续下压，将塞钉10挤压入该孔洞21内（加热头340为其托底）。此时，软化的塞钉10能够均匀变形，从而充分与孔洞21的内壁接触；并且塞钉10的封塞本体11会出现局部熔融，最终粘黏到孔洞21的内壁上。至此便完成了该孔洞21的装配。

而后，加热头340、推杆520及翻转件550复位，夹持治具210移动，使得另一个孔洞21将对齐到中心作业轴线101上，重复上述装配操作即可。

值得强调说明的是，在本发明中，翻转件550上设有导向倾斜面552，虽然该导向倾斜面552的结构简单，但是其经过特别的设计，以针对性解决装配过程中出现的问题。所解决的具体问题如下：

其一，实现塞钉10准确到位。装配时，需要使塞钉10暂时卡持在入料通道541与避让口542的交汇处（处在中心作业轴线101上），翻转件550上设有用于卡持塞钉10的卡持缺口551。但是仅设有卡持缺口551并不能确保塞钉10能够准确到位，为此，翻转件550还设置了导向倾斜面552。当塞钉10从入料通道541滑入卡持缺口551时，塞钉10会在重力作用下有所沉降，导向倾斜面552能够对塞钉10的边缘凸棱12进行支撑和引导，从而使塞钉10准确滑入到位；

其二，减小塞钉10与翻转件550之间的摩擦力。在塞钉10滑入卡持缺口551的时候，塞钉10需要经过一定的距离（卡持缺口551的深度）。由于翻转件550与固定块540之间不能做密封，则塞钉10越过入料通道541时，高压气体会在间隙处泄压，从而无法给塞钉10提供充足的推力。此时，若没有导向倾斜面552，塞钉10需要完整经过上述距离并克服较大的摩擦力，这期间塞钉10容易出现卡滞。而设置了导向倾斜面552后，塞钉10并不需要完整滑过该距离，如此，塞钉10克服的摩擦力相应减小，也减小了卡滞现象的出现；

其三，配合翻转件550的翻转动作。装配时，推杆520推动交汇处的塞钉10一起下移，此时，翻转件550受压会同时做出翻转动作。如果没有导向倾斜面552，在翻转过程中时，翻转件550的末端会给下移的塞钉10一个侧向推力，这容易导致塞钉10在下移过程中跑偏。而设置导向倾斜面552后，相当于翻转件550的末端开了缺口，在翻转过程中时，翻转件550的末端并不会接触到塞钉10，也就不会给塞钉10侧向推力，从而确保塞钉10在下移过程中不会跑偏。

在本实施例中，如图5所示，装配模组500的数量为两个，每一装配模组500还包括移载气缸560（如图4所示），移载气缸560驱动基准块510往复移动，从而使得推杆520对齐或离开中心作业轴线101。相应的，上料模组400的数量也为两个，两个上料模组400分别与两个装配模组500连接。

之所以这样设置，是为了使本发明的自动化设备30能够同时装配两种不同型号的塞钉10，以适应生产需要和提高生产效率。具体的，如图1所示，两种不同型号的塞钉10分别为A型塞钉10和B型塞钉10＇，且这两种不同型号的塞钉10分别填充在两个上料模组400中。面板20上具有配合A型的孔洞21以及配合Ｂ型的孔洞21＇。当装配Ａ型时，第一个装配模组500的移载气缸560促使其推杆520移动，使得推杆520对齐中心作业轴线101，施压气缸120便会推动该推杆520下移，从而将A型塞钉10压入孔洞21中以完成装配；当装配Ｂ型时，第一个装配模组500的移载气缸560促使其推杆520复位，第二个装配模组500的推杆520移动到中心作业轴线101处，施压气缸120便会推动该推杆520下移，从而将B型塞钉10＇压入孔洞21＇中以完成装配。如此，自动化设备30便可以同时装配两种不同型号的塞钉10，从而提高了其适用范围以及生产效率。

综上所述，本发明的通过局部加热实现塑胶件与五金件稳定装配的自动化设备30，能够实现塑胶件与五金件的稳定装配，确保装配后的密封性能，同时提高工作效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种通过局部加热实现塑胶件与五金件稳定装配的自动化设备，其特征在于，包括：机座、平移模组、加热模组、上料模组以及装配模组；

所述平移模组设于所述机座上，所述平移模组用以移动面板；

所述加热模组设于所述机座上，所述加热模组用于对所述面板上的孔洞进行局部加热；

所述机座上设有支撑架，所述上料模组设于所述支撑架上，所述上料模组用于将塞钉传递给所述装配模组；

所述装配模组用于将所述塞钉压入所述面板的孔洞，所述装配模组包括：基准块、推杆以及临时定位组件，所述推杆通过复位弹簧活动设于所述基准块上，所述临时定位组件用于临时固定所述塞钉；

所述面板位于所述装配模组与所述加热模组之间，所述支撑架上设有施压气缸，所述施压气缸推动所述推杆靠近所述临时定位组件，所述推杆将所述临时定位组件上的塞钉压入所述面板的孔洞，所述加热模组为所述面板托底；

所述加热模组包括：基座、滑台、行进气缸以及加热头，所述行进气缸安装于所述基座上，所述滑台设于所述行进气缸的活塞杆末端，所述加热头滑动设于所述滑台上；

所述基座上设有凸轨，所述加热头的末端滑动抵持于所述凸轨上，所述加热头用于为所述面板的局部加热；

所述加热头的数量为两个，两个所述加热头并排设置在所述滑台上，且两个所述加热头相互独立；

所述凸轨为两侧倾斜中间凸起的锥形体结构，两个所述加热头分别滑动抵持于所述凸轨上，当所述加热头处于所述凸轨的中间凸起处时，所述加热头探出所述滑台，且所述加热头顶持于所述面板的孔洞处。

2.根据权利要求1所述的通过局部加热实现塑胶件与五金件稳定装配的自动化设备，其特征在于，所述平移模组包括：夹持治具、移动平台、X轴滑轨以及Y轴滑轨，所述X轴滑轨活动架设于所述Y轴滑轨上，所述移动平台活动设于所述X轴滑轨上，所述夹持治具固设于所述移动平台上，所述面板安装于所述夹持治具上。

3.根据权利要求1所述的通过局部加热实现塑胶件与五金件稳定装配的自动化设备，其特征在于，所述临时定位组件包括固定块以及翻转件，所述固定块开设有入料通道以及与所述推杆配合的避让口，所述翻转件可转动地设于所述入料通道与所述避让口的交汇处；

所述塞钉从所述入料通道进入到所述固定块内，所述翻转件对所述塞钉进行定位；所述翻转件上设有卡持缺口以及导向倾斜面，所述塞钉卡持于所述卡持缺口，所述导向倾斜面用于引导所述塞钉运动。

4.根据权利要求3所述的通过局部加热实现塑胶件与五金件稳定装配的自动化设备，其特征在于，所述推杆为中空结构，所述推杆上开设有抽气孔，所述推杆的末端开设有与所述抽气孔贯通的吸气口，所述吸气口形成负压并吸附所述塞钉。

5.根据权利要求3所述的通过局部加热实现塑胶件与五金件稳定装配的自动化设备，其特征在于，所述上料模组包括用于暂存所述塞钉的储料筒，以及用于传输所述塞钉的导料软管，所述导料软管连接所述储料筒与所述固定块的入料通道。

6.根据权利要求1所述的通过局部加热实现塑胶件与五金件稳定装配的自动化设备，其特征在于，所述装配模组的数量为两个，每一所述装配模组包括移载气缸，所述移载气缸驱动所述基准块往复移动；所述上料模组的数量为两个，两个所述上料模组分别与两个所述装配模组连接。