一种联动型螺钉装配机器人

本发明公开了一种联动型螺钉装配机器人，包括基板，基板的表面安装有万向旋转支撑机构，基板的表面通过万向旋转支撑机构安装有缓冲固定机构，同时基板的表面两侧安装有两个升降气缸，两个升降气缸的顶端固定有定位支撑座，定位支撑座上安装有升降装配机构。本发明通过万向旋转支撑机构的调节作用实现缓冲固定机构位置的改变，进而使得零配件的待装配位置始终能够调节至固定板的过钉孔下方，进而可以通过升降装配机构的作用实现螺钉和螺帽的分别装配，无需人工移动零配件的位置，直接通过升降气缸的调节即可实现，进而实现了自动化过程，提高装配效率，降低劳动强度。

1.一种联动型螺钉装配机器人，其特征在于，包括基板（1），基板（1）的表面安装有万向

旋转支撑机构（2），基板（1）的表面通过万向旋转支撑机构（2）安装有缓冲固定机构（3），同

时基板（1）的表面两侧安装有两个升降气缸（4），两个升降气缸（4）的顶端固定有定位支撑

座（5），定位支撑座（5）上安装有升降装配机构（6）；

基板（1）的表面中部等角度均布有四个第一限位柱（11），同时基板（1）的表面中部等角

度开有若干第一球形槽（12），第一限位柱（11）的表面开有第二球形槽（111）；

万向旋转支撑机构（2）包括活动安装于若干第一球形槽（12）中的支撑气缸（21）和安装

于第二球形槽（111）中的限位支撑杆（22），支撑气缸（21）的底端一体连接固定有与第一球

形槽（12）配合的第一定位球（211），支撑气缸（21）的动力输出端一体连接固定有第二定位

球（212），同时限位支撑杆（22）的两端分别连接固定有第三定位球（221）和第四定位球

（222），第三定位球（221）与第二球形槽（111）配合；

缓冲固定机构（3）包括承载板（31）和安装固定于承载板（31）表面周侧四个缓冲固定座

（32），承载板（31）的底面四角一体连接固定有四个第二限位柱（33），第二限位柱（33）的底

面开有与第四定位球（222）配合的第三球形槽（331），同时承载板（31）的底面四边侧均开有

与第二定位球（212）配合的第四球形槽（34）；

承载板（31）的表面等角度开有四个条形限位槽（35），同时承载板（31）的表面中心处开

有与条形限位槽（35）连通的固定通孔（37），四个条形限位槽（35）的一边侧壁均等距固定有

若干第一倒齿（351），缓冲固定座（32）包括定位块（321）和垂直固定于定位块（321）一侧表

面的挡块（322），定位块（321）的一侧壁等距固定有若干第二倒齿（3211），另一侧安装有若

干固定压簧（3212），若干固定压簧（3212）的一端与条形限位槽（35）的一边侧壁压紧相接，

同时挡块（322）上安装有弹性压紧座（36）；

定位支撑座（5）包括固定板（51），两个升降气缸（4）的动力输出端安装固定于固定板

（51）的底面两边侧，固定板（51）的表面中心处开有过钉孔（52），同时固定板（51）的表面中

部垂直固定有第一支条（53），第一支条（53）的一端垂直固定有第二支条（54），同时过钉孔

（52）位于第一支条（53）和第二支条（54）之间，第一支条（53）侧壁远离第二支条（54）的一端

安装有传动齿条（55），同时第二支条（54）的中部开有延伸至顶端的滑动条孔（541），滑动条

孔（541）与固定板（51）垂直；

升降装配机构（6）包括第一固定条（61）和与第一固定条（61）垂直的第二固定条（62），

第一固定条（61）的侧壁外表面中部垂直固定有与滑动条孔（541）配合的卡接板（63），卡接

板（63）沿滑动条孔（541）滑动，同时第一固定条（61）的侧壁安装固定有主动轴，主动轴的一

端安装有主动锥齿轮（64），另一端与微型减速电机的动力输出端相连接，同时主动锥齿轮

（64）的端面安装有传动齿轮（65），传动齿轮（65）与传动齿条（55）啮合，第二固定条（62）的

表面安装固定有转动轴，转动轴的顶端安装有与主动锥齿轮（64）啮合的从动锥齿轮（66），

转动轴的底端安装有第一齿轮（67），同时第二固定条（62）的底面安装固定有固定轴（621），

固定轴（621）上安装有与第一齿轮（67）啮合的第二齿轮（68），第二齿轮（68）的底端面安装

有转动压杆（69）。

2.根据权利要求1所述的一种联动型螺钉装配机器人，其特征在于，第一倒齿（351）的

齿尖均朝向承载板（31）中心位置。

3.根据权利要求1所述的一种联动型螺钉装配机器人，其特征在于，第二倒齿（3211）的

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齿尖均朝向挡块（322）的一侧。

4.根据权利要求1所述的一种联动型螺钉装配机器人，其特征在于，挡块（322）的侧壁

开有滑动通孔（3221），弹性压紧座（36）包括滑动安装固定于滑动通孔（3221）中的滑杆

（361），滑杆（361）的一端一体连接固定有挡圈（362），另一端通过螺纹连接固定有橡胶垫

（363），滑杆（361）上套设有第一弹簧（364）和第二弹簧（365），第一弹簧（364）的一端与挡圈

（362）压紧相接，另一端与挡块（322）的侧壁压紧相接，同时第二弹簧（365）的一端与挡块

（322）的侧壁压紧相接，另一端与橡胶垫（363）的侧壁压紧相接。

5.根据权利要求1所述的一种联动型螺钉装配机器人，其特征在于，转动压杆（69）的底

端一体连接固定有磁力固定柱（691），磁力固定柱（691）的底面中心处开有通孔（692）。

一种联动型螺钉装配机器人

技术领域

[0001]

本发明属于工业机器人领域，涉及一种联动型螺钉装配机器人。

背景技术

[0002]

在工业生产过程中，许多零部件需要经过螺钉和螺帽对零部件进行装配固定，对

于许多型零配件，在固定时需要装配多个螺栓副，此时，若用人工进行装配不仅浪费时间并

且效率较低，劳动强度较高。

发明内容

[0003]

本发明的目的在于提供一种联动型螺钉装配机器人，通过万向旋转支撑机构的调

节作用实现缓冲固定机构位置的改变，进而使得零配件的待装配位置始终能够调节至固定

板的过钉孔下方，进而可以通过升降装配机构的作用实现螺钉和螺帽的分别装配，无需人

工移动零配件的位置，直接通过升降气缸的调节即可实现，进而实现了自动化过程，提高装

配效率，降低劳动强度。

[0004]

本发明通过升降装配机构实现螺钉装配后，经过翻转零配件，实现螺帽的固定转

配，实现螺钉螺帽的同时自动化装配过程，无需人工进行螺帽的另外装配。

[0005]

本发明通过缓冲固定机构实现过零配件的固定，缓冲固定机构中设有缓冲固定

座，通过缓冲固定座上的第一弹簧、第二弹簧和橡胶垫的配合缓冲作用，能够实现对待装配

零配件的防护，防止装配过程中压力过大造成零配件的磨损。

[0006]

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

[0007]

一种联动型螺钉装配机器人，包括基板，基板的表面安装有万向旋转支撑机构，基

板的表面通过万向旋转支撑机构安装有缓冲固定机构，同时基板的表面两侧安装有两个升

降气缸，两个升降气缸的顶端固定有定位支撑座，定位支撑座上安装有升降装配机构；

[0008]

基板的表面中部等角度均布有四个第一限位柱，同时基板的表面中部等角度开有

若干第一球形槽，第一限位柱的表面开有第二球形槽；

[0009]

万向旋转支撑机构包括活动安装于若干第一球形槽中的支撑气缸和安装于第二

球形槽中的限位支撑杆，支撑气缸的底端一体连接固定有与第一球形槽配合的第一定位

球，支撑气缸的动力输出端一体连接固定有第二定位球，同时限位支撑杆的两端分别连接

固定有第三定位球和第四定位球，第三定位球与第二球形槽配合；

[0010]

缓冲固定机构包括承载板和安装固定于承载板表面周侧四个缓冲固定座，承载板

的底面四角一体连接固定有四个第二限位柱，第二限位柱的底面开有与第四定位球配合的

第三球形槽，同时承载板的底面四边侧均开有与第二定位球配合的第四球形槽；

[0011]

承载板的表面等角度开有四个条形限位槽，同时承载板的表面中心处开有与条形

限位槽连通的固定通孔，四个条形限位槽的一边侧壁均等距固定有若干第一倒齿，缓冲固

定座包括定位块和垂直固定于定位块一侧表面的挡块，定位块的一侧壁等距固定有若干第

二倒齿，另一侧安装有若干固定压簧，若干固定压簧的一端与条形限位槽的一边侧壁压紧

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相接，同时挡块上安装有弹性压紧座；

[0012]

定位支撑座包括固定板，两个升降气缸的动力输出端安装固定于固定板的底面两

边侧，固定板的表面中心处开有过钉孔，同时固定板的表面中部垂直固定有第一支条，第一

支条的一端垂直固定有第二支条，同时过钉孔位于第一支条和第二支条之间，第一支条侧

壁远离第二支条的一端安装有传动齿条，同时第二支条的中部开有延伸至顶端的滑动条

孔，滑动条孔与固定板垂直；

[0013]

升降装配机构包括第一固定条和与第一固定条垂直的第二固定条，第一固定条的

侧壁外表面中部垂直固定有与滑动条孔配合的卡接板，卡接板沿滑动条孔滑动，同时第一

固定条的侧壁安装固定有主动轴，主动轴的一端安装有主动锥齿轮，另一端与微型减速电

机的动力输出端相连接，同时主动锥齿轮的端面安装有传动齿轮，传动齿轮与传动齿条啮

合，第二固定条的表面安装固定有转动轴，转动轴的顶端安装有与主动锥齿轮啮合的从动

锥齿轮，转动轴的底端安装有第一齿轮，同时第二固定条的底面安装固定有固定轴，固定轴

上安装有与第一齿轮啮合的第二齿轮，第二齿轮的底端面安装有转动压杆。

[0014]

进一步地，第一倒齿的齿尖均朝向承载板中心位置。

[0015]

进一步地，第二倒齿的齿尖均朝向挡块的一侧。

[0016]

进一步地，挡块的侧壁开有滑动通孔，弹性压紧座包括滑动安装固定于滑动通孔

中的滑杆，滑杆的一端一体连接固定有挡圈，另一端通过螺纹连接固定有橡胶垫，滑杆上套

设有第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧的一端与挡圈压紧相接，另一端与挡块的侧壁压紧相

接，同时第二弹簧的一端与挡块的侧壁压紧相接，另一端与橡胶垫的侧壁压紧相接。

[0017]

进一步地，转动压杆的底端一体连接固定有磁力固定柱，磁力固定柱的底面中心

处开有通孔。

[0018]

本发明的有益效果：

[0019]

本发明通过万向旋转支撑机构的调节作用实现缓冲固定机构位置的改变，进而使

得零配件的待装配位置始终能够调节至固定板的过钉孔下方，进而可以通过升降装配机构

的作用实现螺钉和螺帽的分别装配，无需人工移动零配件的位置，直接通过升降气缸的调

节即可实现，进而实现了自动化过程，提高装配效率，降低劳动强度。

[0020]

本发明通过升降装配机构实现螺钉装配后，经过翻转零配件，实现螺帽的固定转

配，实现螺钉螺帽的同时自动化装配过程，无需人工进行螺帽的另外装配。

[0021]

本发明通过缓冲固定机构实现过零配件的固定，缓冲固定机构中设有缓冲固定

座，通过缓冲固定座上的第一弹簧、第二弹簧和橡胶垫的配合缓冲作用，能够实现对待装配

零配件的防护，防止装配过程中压力过大造成零配件向下活动而造成磨损。

附图说明

[0022]

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

[0023]

图1为本发明联动型螺钉装配机器人结构示意图；

[0024]

图2为本发明联动型螺钉装配机器人结构示意图；

[0025]

图3为图1的局部结构示意图；

[0026]

图4为图3的爆炸图；

[0027]

图5为缓冲固定机构的结构示意图；

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[0028]

图6为图5的爆炸图；

[0029]

图7为缓冲固定座的结构示意图；

[0030]

图8为图7的爆炸图；

[0031]

图9为图1的局部结构示意图；

[0032]

图10为升降装配机构的结构示意图

[0033]

图11为图10的爆炸图。

具体实施方式

[0034]

一种联动型螺钉装配机器人，如图1、图2所示，包括基板1，基板1的表面安装有万

向旋转支撑机构2，基板1的表面通过万向旋转支撑机构2安装有缓冲固定机构3，同时基板1

的表面两侧安装有两个升降气缸4，两个升降气缸4的顶端固定有定位支撑座5，定位支撑座

5上安装有升降装配机构6；

[0035]

基板1的表面中部等角度均布有四个第一限位柱11，同时基板1的表面中部等角度

开有若干第一球形槽12，第一限位柱11的表面开有第二球形槽111；

[0036]

如图3和图4所示，万向旋转支撑机构2包括活动安装于若干第一球形槽12中的支

撑气缸21和安装于第二球形槽111中的限位支撑杆22，支撑气缸21的底端一体连接固定有

与第一球形槽12配合的第一定位球211，支撑气缸21的动力输出端一体连接固定有第二定

位球212，支撑气缸21可以通过第一定位球211与第一球形槽12的配合作用，在基板1表面万

向旋转，进而能够带动缓冲固定机构3万向旋转，同时限位支撑杆22的两端分别连接固定有

第三定位球221和第四定位球222，第三定位球221与第二球形槽111配合，第三定位球221可

以在第一限位柱11的表面万向旋转；

[0037]

如图5和图6所示，缓冲固定机构3包括承载板31和安装固定于承载板31表面周侧

四个缓冲固定座32，承载板31的底面四角一体连接固定有四个第二限位柱33，第二限位柱

33的底面开有与第四定位球222配合的第三球形槽331，限位支撑杆22的顶端可以在第二限

位柱33的底面万向旋转，同时承载板31的底面四边侧均开有与第二定位球212配合的第四

球形槽34，通过第四定位球222与第三球形槽331的配合，以及第二定位球212与第四球形槽

34的配合，使得支撑气缸21在万向旋转时，带动缓冲固定机构3万向旋转；因此可以通过调

节支撑气缸21带动承载板31在水平方向上前后左右均能移动；

[0038]

如图7和图8所示，承载板31的表面等角度开有四个条形限位槽35，同时承载板31

的表面中心处开有与条形限位槽35连通的固定通孔37，四个条形限位槽35的一边侧壁均等

距固定有若干第一倒齿351，第一倒齿351的齿尖均朝向承载板31中心位置，缓冲固定座32

包括定位块321和垂直固定于定位块321一侧表面的挡块322，定位块321的一侧壁等距固定

有若干第二倒齿3211，另一侧安装有若干固定压簧3212，若干固定压簧3212的一端与条形

限位槽35的一边侧壁压紧相接，第二倒齿3211的齿尖均朝向挡块322的一侧，通过对定位块

321一侧施加压力，使得固定压簧3212压缩，进而使得定位块321卡接于条形槽35中，然后此

时松开定位块321，由于固定压簧3212的弹力作用使得定位块321向第一倒齿351一边侧移

动，直到第二倒齿3211与第一倒齿351交叉相接时停止，此时定位块321通过第一倒齿351和

第二倒齿3211卡接固定于条形限位槽35中，若要移动定位块321，通过按压固定压簧3212，

使得第一倒齿351和第二倒齿3211分离不交叉相接，然后可以在条形限位槽35中滑动定位

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块321到移动位置后，松开对固定压簧3212的压力，定位块321通过弹力作用使得第一倒齿

351与第二倒齿3211交叉相接固定，实现缓冲固定座32的固定，第一同时挡块322上安装有

弹性压紧座36，当待装配零配件固定时，将待装配零配件置于固定通孔37中，然后通过调节

定位块321的位置，使得待装配零配件通过缓冲固定座32上的弹性压紧座36压紧固定；

[0039]

挡块322的侧壁开有滑动通孔3221，弹性压紧座36包括滑动安装固定于滑动通孔

3221中的滑杆361，滑杆361的一端一体连接固定有挡圈362，另一端通过螺纹连接固定有橡

胶垫363，滑杆361上套设有第一弹簧364和第二弹簧365，第一弹簧364的一端与挡圈362压

紧相接，另一端与挡块322的侧壁压紧相接，同时第二弹簧365的一端与挡块322的侧壁压紧

相接，另一端与橡胶垫363的侧壁压紧相接，在固定待装配零配件时，当橡胶垫363与零配件

压紧时，通过橡胶垫363压动第二弹簧365压缩，实现缓冲，当松开零配件时，第二弹簧365通

过弹力恢复带动滑杆361沿滑动通孔3221移动，直到第一弹簧364压缩至第一弹簧和第二弹

簧的弹力相同停止；

[0040]

如图9所示，定位支撑座5包括固定板51，两个升降气缸4的动力输出端安装固定于

固定板51的底面两边侧，固定板51的表面中心处开有过钉孔52，同时固定板51的表面中部

垂直固定有第一支条53，第一支条53的一端垂直固定有第二支条54，第二支条54和固定板

51垂直，同时过钉孔52位于第一支条53和第二支条54之间，第一支条53侧壁远离第二支条

54的一端安装有传动齿条55，同时第二支条54的中部开有延伸至顶端的滑动条孔541，滑动

条孔541与固定板51垂直；

[0041]

如图10和图11所示，升降装配机构6包括第一固定条61和与第一固定条61垂直的

第二固定条62，第一固定条61的侧壁外表面中部垂直固定有与滑动条孔541配合的卡接板

63，卡接板63沿滑动条孔541滑动，同时第一固定条61的侧壁安装固定有主动轴，主动轴的

一端安装有主动锥齿轮64，另一端与微型减速电机的动力输出端相连接，同时主动锥齿轮

64的端面安装有传动齿轮65，传动齿轮65与传动齿条55啮合，第二固定条62的表面安装固

定有转动轴，转动轴的顶端安装有与主动锥齿轮64啮合的从动锥齿轮66，转动轴的底端安

装有第一齿轮67，同时第二固定条62的底面安装固定有固定轴621，固定轴621上安装有与

第一齿轮67啮合的第二齿轮68，第二齿轮68的底端面安装有转动压杆69，转动压杆69的底

端一体连接固定有磁力固定柱691，磁力固定柱691的底面中心处开有通孔692；将螺钉的顶

端吸附在转动压杆69的底端的磁力固定柱691底面中心处，通过控制微型减速电机带动主

动锥齿轮64转动，主动锥齿轮64分别带动从动锥齿轮66和传动齿轮65转动，传动齿轮65通

过与传动齿条55的啮合作用使得传动齿轮65沿传动齿条55上下移动，同时带动升降装配机

构6通过卡接板63沿滑动条孔541上下移动，从动锥齿轮66带动第一齿轮67转动，第一齿轮

67带动第二齿轮68转动，通过第二齿轮68带动转动压杆69转动，升降装配机构6向下移动直

到螺钉与零配件的待转配位置相接时，继续向下移动，使得转动压杆69变向下移动变转动，

直到将螺钉配合至零配件的待装配处。

[0042]

该装配机器人的具体工作过程如下：

[0043]

第一步，将待装配零配件放置于承载板31上的固定通孔37处，然后通过调节定位

块321的位置，使得待装配零配件通过缓冲固定座32上的弹性压紧座36压紧固定；

[0044]

第二步，通过万向旋转支撑机构2调节缓冲固定机构3的位置，直到零配件的待转

配位置位于过钉孔52的中心正下方；

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[0045]

第三步，将螺钉的顶端吸附在磁力固定柱691底面中心处，通过控制微型减速电机

带动主动锥齿轮64转动，主动锥齿轮64分别带动从动锥齿轮66和传动齿轮65转动，传动齿

轮65通过与传动齿条55的啮合作用使得传动齿轮65沿传动齿条55上下移动，同时带动升降

装配机构6通过卡接板63沿滑动条孔541上下移动，从动锥齿轮66带动第一齿轮67转动，第

一齿轮67带动第二齿轮68转动，通过第二齿轮68带动转动压杆69转动，升降装配机构6向下

移动直到螺钉与零配件的待转配位置相接时，继续向下移动，使得转动压杆69变向下移动

变转动，直到将螺钉配合至零配件的待装配处；

[0046]

第四步，待装配零配件表面的螺钉全部装配完毕时，取下待装配零配件，翻转后放

置于承载板31上的固定通孔37处，然后通过调节定位块321的位置，使得待装配零配件通过

缓冲固定座32上的弹性压紧座36压紧固定；

[0047]

第五步，此时待装配零配件上的螺钉底端朝上，然后将螺帽吸附固定于磁力固定

柱691底面中心处，此时螺帽的通孔与磁力固定柱691底面的通孔对应，通过控制微型减速

电机带动主动锥齿轮64转动，主动锥齿轮64分别带动从动锥齿轮66和传动齿轮65转动，传

动齿轮65通过与传动齿条55的啮合作用使得传动齿轮65沿传动齿条55上下移动，同时带动

升降装配机构6通过卡接板63沿滑动条孔541上下移动，从动锥齿轮66带动第一齿轮67转

动，第一齿轮67带动第二齿轮68转动，通过第二齿轮68带动转动压杆69转动，升降装配机构

6向下移动直到螺帽套设于零配件的螺钉上，继续向下移动，使得转动压杆69变向下移动变

转动，直到将螺帽配合至螺钉上。

[0048]

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽

叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，

可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明

的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅

受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。