CN116441904A - 一种汽车自动安装螺栓机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车自动安装螺栓机器人，属于汽车生产设备技术领域；包括支撑板，所述的支撑板下方安装有调节机构，支撑板的上方安装有微调机构，所述的微调机构上连接有安装机构；所述的调节机构包括升降组件和驱动组件，所述的驱动组件安装在升降组件上，所述的升降组件用于控制支撑板的升降；所述的微调机构用于调整安装机构的位置；所述的安装机构包括外壳、翻转组件和安装组件，所述的翻转组件安装在微调机构上，翻转组件与外壳连接，安装组件安装在外壳上，通过翻转组件调整外壳的角度，以调整外壳内部的安装组件的角度。本发明通过调节机构、微调机构和安装机构自动完成对汽车螺栓的安装，结构简单，操作方便。

Description

一种汽车自动安装螺栓机器人

技术领域

本发明属于汽车生产设备技术领域，特别涉及一种汽车自动安装螺栓机器人。

背景技术

在汽车生产的过程中，需要安装大量的螺栓，从而将汽车的各部分零件组装在一起。在日常的生产过程中，常见的有人工通过扳手以及螺丝刀进行安装，或者通过电动螺丝刀进行安装。但是，由于汽车各个部分在组装过程中，会有对大重量的零件安装的情况，以及对人手不易触碰到的地方进行安装，这个时候再通过人工安装就不再适用。

公告号为CN106737551B的中国专利公开了一种汽车底盘自动安装螺栓机器人，包括底座、拧螺丝部分、两个机器人固定部分，四个行走部分，其特征在于：所述的拧螺丝部分的燕尾槽滑动安装在滑轨上面；所述的两个机器人固定部分的第二伸缩套筒底面分别固定安装在两个第二伸缩套筒固定板的外侧面；通过两个第二液压缸驱动第二伸缩杆使两个固定钻子底板向两侧移动。尽管该发明能够对螺栓进行安装，但是不能适用不同的螺丝刀，并且无法根据螺栓的安装位置进行灵活的调整。针对以上问题，本发明提供了一种汽车自动安装螺栓机器人。

发明内容

针对上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种汽车自动安装螺栓机器人，包括支撑板，所述的支撑板下方安装有调节机构，支撑板的上方安装有微调机构，所述的微调机构上连接有安装机构。

所述的调节机构包括升降组件和驱动组件，所述的驱动组件安装在升降组件上，所述的升降组件用于控制支撑板的升降。

所述的微调机构用于调整安装机构的位置。

所述的安装机构包括外壳、翻转组件和安装组件，所述的翻转组件安装在微调机构上，翻转组件与外壳连接，安装组件安装在外壳上，通过翻转组件调整外壳的角度，以调整外壳内部的安装组件的角度。

进一步地，所述的升降组件包括两个对称布置的连接板，所述的连接板沿支撑板的短边布置，所述的连接板两侧分别固定安装有一个导向立柱，导向立柱上固定安装有固定导管，固定导管内部滑动安装有滑轨，沿支撑板长边布置的两个滑轨滑动安装在横梁上，两个横梁固定安装在支撑板的下方，所述的横梁上连接有连杆组件，通过所述的连杆组件驱动横梁升降。

进一步地，所述的连杆组件包括第一升降杆和第二升降杆，所述的第一升降杆和第二升降杆的一端同轴心转动安装在横梁上，第二升降杆的另一端与第一转杆的一端同轴心转动连接且与导向立柱滑动配合，第一转杆的另一端转动安装在导向立柱上，第一升降杆的另一端与第二转杆的一端同轴心转动连接且与导向立柱滑动配合，所述的第二转杆的另一端转动安装在导向立柱上。

进一步地，第一转杆、第二转杆、第一升降杆、第二升降杆所在的平面与连接板所在的平面垂直。

进一步地，所述的驱动组件包括螺纹套，所述的螺纹套一端固定安装在一个连接板上，螺纹套的另一端与螺纹杆的中心轴线重合，螺纹套内部设置的螺纹与螺纹杆螺纹配合，所述的螺纹杆转动安装在与螺纹套所在连接板相对的另一个连接板上，螺纹杆与调节电机的输出轴固定连接，所述的调节电机固定安装在螺纹杆所在的连接板上。

进一步地，所述的微调机构包括换位架，所述的换位架的两个短边分别与两个换位导杆滑动配合，所述的换位导杆固定安装在支撑板的上方，所述的换位架上设置有推送动力源，通过所述的推送动力源驱动换位架在换位导杆上滑动。

进一步地，所述的翻转组件包括扭转电机和扭转座，所述的扭转电机和扭转座位于外壳的两侧，扭转电机和扭转座固定安装在换位架上，外壳一侧与扭转电机的输出轴固定连接，外壳的另一侧与扭转座转动配合。

进一步地，所述的安装组件包括外筒，所述的外筒固定安装在外壳内部，沿外壳的中心轴线布置有中心轴，所述的中心轴上端固定安装有中间齿轮，所述的中间齿轮与三个呈圆周布置的上齿轮啮合配合，所述的上齿轮固定安装在花键筒上，三个所述的花键筒转动安装在连接套环上，所述的花键筒内圈与螺丝刀安装杆形成花键配合，所述的螺丝刀安装杆下方设置有球头，所述的中心轴与连接套环安装在换位组件上，所述的中心轴下方连接有旋转动力源，同时所述的旋转动力源驱动中心轴转动，所述的螺丝刀安装杆外圈套设有复位弹簧二，复位弹簧二的一端固定安装在花键筒下方，复位弹簧二另一端固定安装在螺丝刀安装杆上，复位弹簧二的下方设置有直径大于复位弹簧二直径的球头。

进一步地，所述的换位组件包括套筒和上环，套筒和连接套环转动安装在外筒的内部，且套筒、上环的中心轴线与外筒的中心轴线重合，所述的套筒与连接套环固定连接，上环位于套筒的上方且上环与中心轴转动配合，所述的套筒上设置有两个对称布置的轮槽，所述的轮槽交接处设置有凸台，轮槽上滑动配合有变位销的一端，所述的变位销的另一端与拨盘上的滑槽滑动配合，变位销与拨盘之间设置有复位弹簧一，所述的拨盘固定安装在旋转电机的输出轴上，所述的旋转电机固定安装在外壳上，所述的变位销与外筒上的回形槽滑动配合。

进一步地，所述的安装机构还包括推动气缸，所述的推动气缸固定安装在外壳内部，所述的推动气缸的伸出端位于外筒的下方，且推动气缸的中心轴线与外壳上方设置的开口中心线重合。

本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明通过调节机构、微调机构和安装机构自动完成对汽车螺栓的安装，结构简单，操作方便；（2）安装机构在安装前，能够通过控制三个螺丝刀安装杆的间歇转动，使合适的螺丝刀安装杆移动到开口处，满足不同使用需求；（3）本发明能够对安装机构进行高度的调整、水平位置的调整以及倾斜角度的调整，从而满足不同位置的螺栓的安装。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明部分结构示意图。

图3为调节机构结构示意图。

图4为微调机构结构示意图。

图5为安装机构结构示意图。

图6为安装机构除去外壳其余结构示意图。

图7为安装机构部分结构示意图一。

图8为图7中A1处局部放大结构示意图。

图9为安装机构部分结构示意图二。

图10为套筒结构示意图。

图11为图10中沿A-A方向的剖视图。

附图标号：1-支撑板；2-调节机构；201-固定导管；202-导向立柱；203-滑轨；204-横梁；205-连接板；206-调节电机；207-螺纹杆；208-螺纹套；209-第一转杆；210-第二转杆；211-第一升降杆；212-第二升降杆；213-移动轮；3-微调机构；301-换位电机；302-换位丝杠；303-换位导杆；304-换位架；4-安装机构；401-外壳；402-扭转电机；403-扭转座；404-旋转电机；405-拨盘；406-滑槽；407-变位销；408-复位弹簧一；409-套筒；410-轮槽；411-外筒；412-上环；413-连接套环；414-螺丝刀安装杆；415-复位弹簧二；416-上齿轮；417-球头；418-中间齿轮；419-中心轴；420-被动齿轮；421-主动齿轮；422-旋紧电机；423-下板；424-凸台；425-花键筒；426-推动气缸。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例：如图1—图11所示的一种汽车自动安装螺栓机器人，包括支撑板1，支撑板1下方安装有调节机构2，支撑板1的上方安装有微调机构3，微调机构3上连接有安装机构4。

调节机构2包括升降组件和驱动组件，驱动组件安装在升降组件上，升降组件用于控制支撑板1的升降。

微调机构3用于调整安装机构4的位置。

安装机构4包括外壳401、翻转组件和安装组件，翻转组件安装在微调机构3上，翻转组件与外壳401连接，安装组件安装在外壳401上，通过翻转组件调整外壳401的角度，以调整外壳401内部的安装组件的角度。

升降组件包括两个对称布置的连接板205，连接板205沿支撑板1的短边布置，连接板205两侧分别固定安装有一个导向立柱202，导向立柱202上固定安装有固定导管201，固定导管201内部滑动安装有滑轨203，沿支撑板1长边布置的两个滑轨203滑动安装在横梁204上，两个横梁204固定安装在支撑板1的下方，横梁204上连接有连杆组件，通过连杆组件驱动横梁204升降。

具体地，每个固定导管201的下方设置有移动轮213。

连杆组件包括第一升降杆211和第二升降杆212，第一升降杆211和第二升降杆212的一端同轴心转动安装在横梁204上，第二升降杆212的另一端与第一转杆209的一端同轴心转动连接且与导向立柱202滑动配合，第一转杆209的另一端转动安装在导向立柱202上，第一升降杆211的另一端与第二转杆210的一端同轴心转动连接且与导向立柱202滑动配合，第二转杆210的另一端转动安装在导向立柱202上。

第一转杆209、第二转杆210、第一升降杆211、第二升降杆212所在的平面与连接板205所在的平面垂直。

驱动组件包括螺纹套208，螺纹套208一端固定安装在一个连接板205上，螺纹套208的另一端与螺纹杆207的中心轴线重合，螺纹套208内部设置的螺纹与螺纹杆207螺纹配合，螺纹杆207转动安装在与螺纹套208所在连接板205相对的另一个连接板205上，螺纹杆207与调节电机206的输出轴固定连接，调节电机206固定安装在螺纹杆207所在的连接板205上。

微调机构3包括换位架304，换位架304的两个短边分别与两个换位导杆303滑动配合，换位导杆303固定安装在支撑板1的上方，换位架304上设置有推送动力源，通过推送动力源驱动换位架304在换位导杆303上滑动。

具体地，推送动力源包括换位电机301，换位电机301固定安装在支撑板1上，换位电机301的输出轴上固定安装有换位丝杠302，换位丝杠302转动安装在支撑板1上，且换位丝杠302与换位架304形成螺纹配合。

翻转组件包括扭转电机402和扭转座403，扭转电机402和扭转座403位于外壳401的两侧，扭转电机402和扭转座403固定安装在换位架304上，外壳401一侧与扭转电机402的输出轴固定连接，外壳401的另一侧与扭转座403转动配合。

安装组件包括外筒411，外筒411固定安装在外壳401内部，沿外壳401的中心轴线布置有中心轴419，中心轴419上端固定安装有中间齿轮418，中间齿轮418与三个呈圆周布置的上齿轮416啮合配合，上齿轮416固定安装在花键筒425上，三个花键筒425转动安装在连接套环413上，花键筒425内圈与螺丝刀安装杆414形成花键配合，螺丝刀安装杆414下方设置有球头417，中心轴419与连接套环413安装在换位组件上，中心轴419下方连接有旋转动力源，同时旋转动力源驱动中心轴419转动，螺丝刀安装杆414外圈套设有复位弹簧二415，复位弹簧二415的一端固定安装在花键筒425下方，复位弹簧二415另一端固定安装在螺丝刀安装杆414上，复位弹簧二415的下方设置有直径大于复位弹簧二415直径的球头417。

具体地，旋转动力源包括旋紧电机422，旋紧电机422的输出轴上固定安装有主动齿轮421，主动齿轮421与被动齿轮420啮合配合，被动齿轮420同轴心固定安装在中心轴419的下方，主动齿轮421、中心轴419与被动齿轮420转动安装在下板423上，旋紧电机422固定安装在下板423上。

换位组件包括套筒409和上环412，套筒409和连接套环413转动安装在外筒411的内部，且套筒409、上环412的中心轴线与外筒411的中心轴线重合，套筒409与连接套环413固定连接，上环412位于套筒409的上方且上环412与中心轴419转动配合，套筒409上设置有两个对称布置的轮槽410，轮槽410交接处设置有凸台424，轮槽410上滑动配合有变位销407的一端，变位销407的另一端与拨盘405上的滑槽406滑动配合，变位销407与拨盘405之间设置有复位弹簧一408，拨盘405固定安装在旋转电机404的输出轴上，旋转电机404固定安装在外壳401上，变位销407与外筒411上的回形槽滑动配合。

安装机构4还包括推动气缸426，推动气缸426固定安装在外壳401内部，推动气缸426的伸出端位于外筒411的下方，且推动气缸426的中心轴线与外壳401上方设置的开口的中心线重合。

工作原理：首先根据汽车上螺栓安装的高度，调整支撑板1和安装机构4的高度，具体地，启动调节电机206，使调节电机206的输出轴带动螺纹杆207转动，而螺纹杆207与螺纹套208内部的螺纹相互配合，而螺纹套208与连接板205固定连接，所以就会拉动连接板205，那么连接板205两侧固定连接的固定导管201就会被拉动，这样两个连接板205就会相向运动，即两个连接板205相互靠近，这个过程中的运动为螺纹套208上的连接板205推动第二升降杆212与第一转杆209转动，同时螺纹杆207所在的连接板205也会推动第一升降杆211与第二转杆210转动，这样第二转杆210、第一升降杆211、第一转杆209和第一升降杆211都向上转动，即第二转杆210、第一升降杆211、第一转杆209和第一升降杆211都逐渐趋向于竖直状态，这样滑轨203沿着横梁204滑动使两个连接板205相互靠近，同时由于第一转杆209和第二转杆210的推动，第二升降杆212和第一升降杆211逐渐向上推动横梁204，使横梁204将支撑板1和安装机构4的高度提高，当然在这个过程中，滑轨203也会从固定导管201中滑出。当支撑板1和安装机构4的高度到达合适的位置时，调节电机206停止运动。需要说明的是，移动轮213主要用于辅助移动，即支撑板1、调节机构2进行水平方向移动的时候以及在调节机构2升高的过程中，移动轮213都会在地面上进行滚动，减小摩擦力。

启动旋转电机404，使旋转电机404的输出轴带动拨盘405进行往复的转动，即旋转电机404的输出轴不会转动完整的一周，拨盘405摆动的时候，就会带动变位销407沿着外筒411上的回形槽滑动，由于套筒409上设置有轮槽410，且两个对称布置的轮槽410的交接处设置有凸台424，所以在变位销407受到拨盘405的力，从上向下沿着外筒411上的回形槽滑动的时候，由于凸台424上端的凸出部分，所以变位销407不能沿着凸台424向下滑动，即变位销407的端部沿着轮槽410进行滑动，轮槽410起到导向的作用，这样变位销407在滑动的时候就会通过轮槽410拨动套筒409，使套筒409在外筒411的内部转动，这样与套筒409固定连接的连接套环413就会带动上齿轮416以及螺丝刀安装杆414进行转动，需要说明的是，由于中心轴419下端转动安装在下板423上，中心轴419上端与上环412转动配合，所以在上环412随着套筒409转动的时候，中心轴419是不动的。在变位销407转动到两个轮槽410的下一个交接处的时候，变位销407到达了凸台424的下端，这样在变位销407沿着凸台424从下到上滑动的时候，变位销407是不会拨动套筒409转动的，只会压缩复位弹簧一408，这样做的目的在于间歇的推动套筒409转动，以使三个螺丝刀安装杆414间歇转动，从而使所需要的螺丝刀安装杆414转动到外壳401上方的开口处，因为三个螺丝刀安装杆414上端形状不同，可以安装的螺丝刀也不同，所以可以针对不同的螺栓，选择不同的螺丝刀。

在合适的螺丝刀安装杆414转动到外壳401上端的开口处以后，启动推动气缸426，推动气缸426与外壳401上的开口中心线重合即推动气缸426在开口的正下方，启动的推动气缸426的伸出端，推动气缸426的伸出端向上推动螺丝刀安装杆414下方设置的球头417，并通过球头417将螺丝刀安装杆414向上推动，由于螺丝刀安装杆414与花键筒425花键配合，所以不会产生干涉，这样螺丝刀安装杆414的上端就会逐渐从外壳401的开口伸出，伸到合适位置后，推动气缸426停止运动。在这个过程中，复位弹簧二415会被压缩，复位弹簧二415的作用是辅助螺丝刀安装杆414的复位。

在螺丝刀安装杆414上端伸出后，将所需的螺丝刀安装在螺丝刀安装杆414的端部，然后启动旋紧电机422，使旋紧电机422的输出轴带动主动齿轮421转动，与主动齿轮421啮合配合的被动齿轮420就会转动，而被动齿轮420与中心轴419固定连接，所以中心轴419就会在下板423上转动，此时中心轴419上端的中间齿轮418就会转动，中间齿轮418周围啮合配合的上齿轮416就会转动，这样上齿轮416带动花键筒425和螺丝刀安装杆414进行转动，而安装有螺丝刀的螺丝刀安装杆414在转动的过程中，就利用螺丝刀完成了螺栓的安装。

此外，当需要调整外壳401的角度时，即不再使外壳401处于竖直状态时，可以启动扭转电机402，使扭转电机402的输出轴带动外壳401进行转动，从而调整外壳401的倾斜角度，这个过程中扭转座403起到稳定的作用。

当需要调整外壳401的水平位置以安装汽车上下一个待安装的螺栓的时候，启动换位电机301，使换位电机301的输出端带动换位丝杠302转动，换位架304与换位丝杠302螺纹配合，那么此时换位架304就会沿着换位导杆303进行滑动，从而进行水平位移的调整，这样就可以满足不同高度、不同水平位置、不同倾斜位置的螺栓的安装。

Claims (10)

1.一种汽车自动安装螺栓机器人，包括支撑板（1），其特征在于：所述的支撑板（1）下方安装有调节机构（2），支撑板（1）的上方安装有微调机构（3），所述的微调机构（3）上连接有安装机构（4）；

所述的调节机构（2）包括升降组件和驱动组件，所述的驱动组件安装在升降组件上，所述的升降组件用于控制支撑板（1）的升降；

所述的微调机构（3）用于调整安装机构（4）的位置；

所述的安装机构（4）包括外壳（401）、翻转组件和安装组件，所述的翻转组件安装在微调机构（3）上，翻转组件与外壳（401）连接，安装组件安装在外壳（401）上，通过翻转组件调整外壳（401）的角度，以调整外壳（401）内部的安装组件的角度。

2.如权利要求1所述的一种汽车自动安装螺栓机器人，其特征在于：所述的升降组件包括两个对称布置的连接板（205），所述的连接板（205）沿支撑板（1）的短边布置，所述的连接板（205）两侧分别固定安装有一个导向立柱（202），导向立柱（202）上固定安装有固定导管（201），固定导管（201）内部滑动安装有滑轨（203），沿支撑板（1）长边布置的两个滑轨（203）滑动安装在横梁（204）上，两个横梁（204）固定安装在支撑板（1）的下方，所述的横梁（204）上连接有连杆组件，通过所述的连杆组件驱动横梁（204）升降。

3.如权利要求2所述的一种汽车自动安装螺栓机器人，其特征在于：所述的连杆组件包括第一升降杆（211）和第二升降杆（212），所述的第一升降杆（211）和第二升降杆（212）的一端同轴心转动安装在横梁（204）上，第二升降杆（212）的另一端与第一转杆（209）的一端同轴心转动连接且与导向立柱（202）滑动配合，第一转杆（209）的另一端转动安装在导向立柱（202）上，第一升降杆（211）的另一端与第二转杆（210）的一端同轴心转动连接且与导向立柱（202）滑动配合，所述的第二转杆（210）的另一端转动安装在导向立柱（202）上。

4.如权利要求3所述的一种汽车自动安装螺栓机器人，其特征在于：第一转杆（209）、第二转杆（210）、第一升降杆（211）、第二升降杆（212）所在的平面与连接板（205）所在的平面垂直。

5.如权利要求4所述的一种汽车自动安装螺栓机器人，其特征在于：所述的驱动组件包括螺纹套（208），所述的螺纹套（208）一端固定安装在一个连接板（205）上，螺纹套（208）的另一端与螺纹杆（207）的中心轴线重合，螺纹套（208）内部设置的螺纹与螺纹杆（207）螺纹配合，所述的螺纹杆（207）转动安装在与螺纹套（208）所在连接板（205）相对的另一个连接板（205）上，螺纹杆（207）与调节电机（206）的输出轴固定连接，所述的调节电机（206）固定安装在螺纹杆（207）所在的连接板（205）上。

6.如权利要求1所述的一种汽车自动安装螺栓机器人，其特征在于：所述的微调机构（3）包括换位架（304），所述的换位架（304）的两个短边分别与两个换位导杆（303）滑动配合，所述的换位导杆（303）固定安装在支撑板（1）的上方，所述的换位架（304）上设置有推送动力源，通过所述的推送动力源驱动换位架（304）在换位导杆（303）上滑动。

7.如权利要求1所述的一种汽车自动安装螺栓机器人，其特征在于：所述的翻转组件包括扭转电机（402）和扭转座（403），所述的扭转电机（402）和扭转座（403）位于外壳（401）的两侧，扭转电机（402）和扭转座（403）固定安装在换位架（304）上，外壳（401）一侧与扭转电机（402）的输出轴固定连接，外壳（401）的另一侧与扭转座（403）转动配合。

8.如权利要求7所述的一种汽车自动安装螺栓机器人，其特征在于：所述的安装组件包括外筒（411），所述的外筒（411）固定安装在外壳（401）内部，沿外壳（401）的中心轴线布置有中心轴（419），所述的中心轴（419）上端固定安装有中间齿轮（418），所述的中间齿轮（418）与三个呈圆周布置的上齿轮（416）啮合配合，所述的上齿轮（416）固定安装在花键筒（425）上，三个所述的花键筒（425）转动安装在连接套环（413）上，所述的花键筒（425）内圈与螺丝刀安装杆（414）形成花键配合，所述的螺丝刀安装杆（414）下方设置有球头（417），所述的中心轴（419）与连接套环（413）安装在换位组件上，所述的中心轴（419）下方连接有旋转动力源，同时所述的旋转动力源驱动中心轴（419）转动，所述的螺丝刀安装杆（414）外圈套设有复位弹簧二（415），复位弹簧二（415）的一端固定安装在花键筒（425）下方，复位弹簧二（415）另一端固定安装在螺丝刀安装杆（414）上，复位弹簧二（415）的下方设置有直径大于复位弹簧二（415）直径的球头（417）。

9.如权利要求8所述的一种汽车自动安装螺栓机器人，其特征在于：所述的换位组件包括套筒（409）和上环（412），套筒（409）和连接套环（413）转动安装在外筒（411）的内部，且套筒（409）、上环（412）的中心轴线与外筒（411）的中心轴线重合，所述的套筒（409）与连接套环（413）固定连接，上环（412）位于套筒（409）的上方且上环（412）与中心轴（419）转动配合，所述的套筒（409）上设置有两个对称布置的轮槽（410），所述的轮槽（410）交接处设置有凸台（424），轮槽（410）上滑动配合有变位销（407）的一端，所述的变位销（407）的另一端与拨盘（405）上的滑槽（406）滑动配合，变位销（407）与拨盘（405）之间设置有复位弹簧一（408），所述的拨盘（405）固定安装在旋转电机（404）的输出轴上，所述的旋转电机（404）固定安装在外壳（401）上，所述的变位销（407）与外筒（411）上的回形槽滑动配合。

10.如权利要求9所述的一种汽车自动安装螺栓机器人，其特征在于：所述的安装机构（4）还包括推动气缸（426），所述的推动气缸（426）固定安装在外壳（401）内部，所述的推动气缸（426）的伸出端位于外筒（411）的下方，且推动气缸（426）的中心轴线与外壳（401）上方设置的开口的中心线重合。