一种自动化汽车氧传感器组件压装系统及其操作方法技术方案
Automatic oxygen sensor assembly mounting system for motor vehicle and operation method thereof
The invention relates to a press mounting system, in particular to an automatic oxygen sensor assembly mounting system for an automobile and an operation method thereof. Includes a frame, an upper frame is arranged in the feeding station assembly, pressing station assembly, sliding station assembly, material moving station components, work station components and discharging station components detection, the feeding station assembly and sliding station assembly corresponding to the distribution. The sliding station assembly and pressing station components are connected with the sliding type, material moving station components are arranged respectively with sliding station components, detection station components corresponding to the distribution of the discharge station assembly and detection station of corresponding components distribution. The utility model relates to an automatic oxygen sensor assembly pressing system for an automobile and an operation method thereof, the structure is compact, the automation degree is high, and the operation accuracy is improved.
【技术实现步骤摘要】
一种自动化汽车氧传感器组件压装系统及其操作方法
本专利技术涉及一种压装系统，尤其涉及一种自动化汽车氧传感器组件压装系统及其操作方法。
技术介绍
汽车氧传感器是电喷发动机控制系统中关键的传感部件。它是控制汽车尾气排放、降低汽车对环境污染、提高汽车发动机燃油燃烧质量的关键零件。氧传感器是利用陶瓷敏感元件测量各类加热炉或排气管道中的氧电势，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制炉内随着汽车工业的发展与壮大，汽车的年产量不断地上升着。而氧传感器作为汽车电喷控制系统中关键的传感部件，如果它的生产效率与产品品质不过关，将会严重限制汽车工业的发展。目前国内企业的汽车氧传感器往往由人工组装，产品质量稳定性不理想，困扰生产企业和用户。人工生产效率不高，工资逐年上涨，终端价格竞争激烈，企业压力大。为了满足市场需求，企业往往招聘许多人来生产产品。但是生产过程枯燥无聊，过程一致性保证困难，容易生产出不合格品，管理成本和工资成本压力都很大，而氧传感器一旦出现故障，将使电子燃油喷射系统的电脑不能得到排气管中氧浓度的信息，因而不能对空燃比进行反馈控制，会使发动机油耗和排气污染增加，发动机出现怠速不稳、缺火、喘振等故障现象。因此，以自动化机器替代人工作业，解决汽车氧传感器的生产和品质问题，是很多企业的现实需求。燃烧空燃比，保证产品质量及尾气排放达标的测量元件，广泛应用于各类煤燃烧、油燃烧、气燃烧等炉体的气氛控制。氧传感器用于电子控制燃油喷射装置的反馈控制系统，用来检测排气中的氧浓度与空燃比的浓稀，在发动机内进行理论空燃比燃烧的监控，并向电脑输送反馈信号。中国专利20161072...
【技术保护点】
一种自动化汽车氧传感器组件压装系统，其特征在于：包括机架(1)，所述的机架(1)的上部设有进料工站组件、压装工站组件、滑动工站组件、移料工站组件、检测工站组件和出料工站组件，所述的进料工站组件与滑动工站组件相对应分布，所述的滑动工站组件与压装工站组件呈滑动式配接，所述的移料工站组件分别与滑动工站组件、检测工站组件相对应分布，所述的出料工站组件与检测工站组件相对应分布；所述的进料工站组件包括进料支架(2)，所述的进料支架(2)的上部设有进料X轴模组(3)，所述的进料X轴模组(3)上设有与进料X轴模组(3)相滑动连接的进料Y轴模组(4)，所述的进料Y轴模组(4)上设有与进料Y轴模组(4)相滑动连接的进料气爪(5)，所述的进料气爪(5)通过进料气缸(6)进行上下位移，所述的机架(1)的上部设有与进料气爪(5)相对应的进料盘(7)；所述的压装工站组件包括压装架(8)、压力传感器上压板(9)和压力传感器下压板(10)，所述的压装架(8)的上部设有压装动力组件，所述的压力传感器上压板(9)的下方设有压力传感器下压板(10)，所述的压力传感器上压板(9)与压力传感器下压板(10)间设有压力传感器(1...
【技术特征摘要】
1.一种自动化汽车氧传感器组件压装系统，其特征在于：包括机架(1)，所述的机架(1)的上部设有进料工站组件、压装工站组件、滑动工站组件、移料工站组件、检测工站组件和出料工站组件，所述的进料工站组件与滑动工站组件相对应分布，所述的滑动工站组件与压装工站组件呈滑动式配接，所述的移料工站组件分别与滑动工站组件、检测工站组件相对应分布，所述的出料工站组件与检测工站组件相对应分布；所述的进料工站组件包括进料支架(2)，所述的进料支架(2)的上部设有进料X轴模组(3)，所述的进料X轴模组(3)上设有与进料X轴模组(3)相滑动连接的进料Y轴模组(4)，所述的进料Y轴模组(4)上设有与进料Y轴模组(4)相滑动连接的进料气爪(5)，所述的进料气爪(5)通过进料气缸(6)进行上下位移，所述的机架(1)的上部设有与进料气爪(5)相对应的进料盘(7)；所述的压装工站组件包括压装架(8)、压力传感器上压板(9)和压力传感器下压板(10)，所述的压装架(8)的上部设有压装动力组件，所述的压力传感器上压板(9)的下方设有压力传感器下压板(10)，所述的压力传感器上压板(9)与压力传感器下压板(10)间设有压力传感器(11)，所述的压力传感器下压板(9)的底部设有铆接头(12)，所述的压装动力组件驱动铆接头(12)向下位移；所述的滑动工站组件包括治具滑轨(13)，所述的治具滑轨(13)上设有滑动治具(14)，所述的滑动治具(14)通过治具移动气缸(15)沿治具滑轨(13)进行位移，所述的滑动治具(14)上固定有氧传感器治具(16)，所述的氧传感器治具(16)与铆接头(12)呈上下对应；所述的移料工站组件包括无杆气缸(17)和气动滑台(18)，所述的无杆气缸(17)带动气动滑台(18)进行位移，所述的气动滑台(18)控制气动气爪(19)夹紧或放松，所述的气动气爪(19)与氧传感器治具(16)相位移对应；所述的检测工站组件包括检测架(20)，所述的检测架(20)的上部设有下压气缸(21)，所述的下压气缸(21)的下方设有检测滑轨(22)，所述的检测滑轨(22)中设有与检测滑轨(22)相滑动连接的检测治具底座(23)，所述的检测治具底座(23)通过检测治具气缸(24)相位移，所述的检测治具底座(23)的上部设有检测治具圆柱体(25)，所述的检测治具圆柱体(25)与下压气缸(21)呈上下对应分布；所述的出料工站组件包括出料X轴模组(26)，所述的出料X轴模组(26)中设有与出料X轴模组(26)相滑动连接的出料Y轴模组(27)，所述的出料Y轴模组(27)上设有与出料Y轴模组(27)相滑动连接的出料气爪(28)，所述的出料气爪(28)通过出料气缸(53)进行上下位移，所述的机架(1)的上部设有与出料气爪(28)相对应的出料盘。2.根据权利要求1所述的一种自动化汽车氧传感器组件压装系统，其特征在于：所述的进料X轴模组(3)的外端设有与进料Y轴模组(4)相滑动连接的进料线性滑轨(29)，所述的进料气爪(5)通过进料链接板(30)与进料Y轴模组(4)相滑动连接，所述的进料X轴模组(3)与进料Y轴模组(4)间、进料链接板(30)与进料Y轴模组(4)间分别通过进料线性滑块(31)相滑动连接，所述的进料气缸(6)设在进料链接板(30)中，所述的进料气爪(5)通过设在进料链接板(30)中的进料导向轴(32)相滑动连接；所述的出料X轴模组(26)设有二个，二个出料X轴模组(26)呈对称间隔状分布，二个出料X轴模组(26)通过传动轴(33)相同步传动，所述的出料X轴模组(26)与进料Y轴模组(27)间通过出料线性滑块(34)滑动连接；所述的出料盘包括合格出料盘(35)和不合格出料盘(36)；所述的压装动力组件包括压装伺服电机(37)，所述的压装伺服电机(37)带动行星减速机(38)传动，所述的行星减速机(38)带动滚珠丝杠(39)转动，所述的滚珠丝杠(39)带动滚珠丝杠支撑板(40)进行向下位移，所述的压力传感器上压板(9)与滚珠丝杠支撑板(40)间通过压装直线导轴(41)定位，所述的压力传感器上压板(9)与压力传感器下压板(10)通过压力导向轴(42)定位，所述的压装架(8)中设有若干光电开关(43)，所述的光电开关(43)通过传感器安装轨道(44)与压装架(8)相活动调节；所述的治具滑轨(13)上设有与滑动治具(14)相滑动限位的压装治具限位块(45)，所述的滑动治具(14)的外侧设有与光电开关(43)相感应连接的光电传感器(46)；所述的气动滑台(18)底部与无杆气缸(17)间设有气动滑台安装板(47)。3.根据权利要求2所述的一种自动化汽车氧传感器组件压装系统，其特征在于：所述的进料链接板(30)与进料导向轴(32)间、压装直线导轴(41)与压装架(8)间、压力导向轴(42)与压力传感器上压板(9)间分别通过直线轴承(48)相滑动连接；所述的治具移动气缸(15)通过治具移动气缸安装板(49)与机架(1)固定，所述的治具移动气缸安装板(49)中、气动滑台(18)的外端、检测滑轨(22)的外端中分别设有缓冲器(50)，所述的机架(1)上设有与气动滑台(18)中的缓冲器(50)相活动挡接的限位挡块(51)，所述的限位挡块(51)通过阻挡气缸(52)进行上下伸缩。4.根据权利要求1所述的一种自动化汽车氧传感器组件压装系统，其特征在于：所述的检测工站组件设有二个，二个检测工站组件呈连续分布。5.一种利用根据权利要求1或2或3或4所述的自动化汽车氧传感器组件压装系统的操作方法，其特征在于按以下步骤进行：(一)、设计要求:首先，分析汽车氧传感器组件压装及检测设备的功能：(1)自动上料与收料；(2)工站之间产品的移载；(3)氧传感器组件的压装功能，压力达到3吨；(4)气密性检测功能的实现；设计相应的工站完成设备功能；第二，通过查阅资料或者实际测量获得氧传感器组件的尺寸参数，设计出合适的夹爪完成夹取动作；第三，确定设备整体高度，占地面积，对设备进一步细化和修改，确定各种加工件的材料，数量和工艺，并列出需要购买的标准件清单；第四，布置光电传感器与磁性开关，完成PLC控制器的接线，确定设备机构执行顺序，编写plc程序并进行调试；第五，完善设备安全措施，添加保护罩以及亚克力板，增加设备的美观性和安全性；(二)、设计所需注意点：(1)、设备在运行是各个机构保证无干涉，设计零件时，有装配关系的零件之间孔要对齐；(2)、合理设置工控箱的位置，考虑设备的美观性，保证设备安全性；(3)、考虑传感器的分布位置与气管电线的排布，保证设备运行时的稳定性；(4)、优化零部件安装方法，简化装配难度，降低装配时间，提高工人效率；(5)、保证设备寿命的前提下，优化设备，提高设备的工作效率，缩短氧传感器压装及检测时间；(三)、工站执行器选择：(1)、进出料工站：当设备工作时，进料工站自动从钣金料盘中夹取汽车氧传感器组件，放置于压装工站，一个钣金料盘上放置着100个汽车氧传感器组件，因此夹爪的夹取位置多种多样，气缸只能满足于两点之间的线性移动，故只能选择电动执行器，一般电动执行器选用步进电机控制系统或者伺服控制系统，由于进料机构定位精度要求不高，所以电动执行器确定为步进电机驱动系统；(2)、压装工站：压装工站需要提供3吨的压力，达到压装汽车氧传感器组件，铆封六角座的目的；当压力过小(压力小于3吨)，六脚座会铆封得不好，汽车氧传感器中粉块的密度过低，氧传感器的气密性较差，导致汽车氧传感器整体质量不佳；压力过高(压力超过6吨时)，容易压坏氧传感器组件中的感应片芯，使传感器失去功能因此，压装过程中压力，速度都极为重要，因此选择控制性能更为优越，精度更高，转矩更稳定的伺服驱动系统作为执行器；(3)、移料工站：作用是将汽车氧传感器组件从压装工站移动到检测工站，属于两点之间的线性移动，而且对移动速度没有特殊要求，选用气缸作为执行器，可以有以下有点：1.成本低廉；2反应速度快，移动迅速；3工作环境适应型好，易于维护和更换；(4)、检测工站：检测工站中检测功能依靠气密性检测仪实现，选用气缸作为执行器，在气密性检测时，气缸伸长压住汽车氧传感器，起到固定作用并形成一个密封腔，气密性检测完毕后，气缸收回，氧传感器被出料机构取走，放到钣金料盘中；(四)、进出料工站设计：进出料工站实际上为一个XYZ机械手，步进电机驱动机械手在X轴与Y轴方向上横移，实现X轴Y轴方向上的定位，气缸控制夹爪的升降，气爪控制着夹爪的开合；当进出料机构工作时，首先两个步进电机会同时转动，把夹爪定位到要夹取产品的坐标上，然后，夹爪下降到产品所在的高度，接着，气爪闭合，产品被夹住，夹爪带着产品上升到合适的高度，然后，步进电机再次转动，产品被夹取到目标位置，夹爪安放产品到治具上；机构动作顺序为：定位→夹爪下降→夹爪闭合→夹爪上升→再定位→夹爪下降→夹爪张开→夹爪上升；氧传感器内部有一根感应片芯，为了防止夹取时损坏感应片芯，夹爪夹取位置设定为六脚座，通过solidworks画出夹爪与六脚座，然后观察3D图分析夹爪夹取动作是否能够实现，通过观察3D图，可以发现夹爪夹紧时，两个夹爪之间无干涉，夹取动作可以实现；夹爪设计原理：夹爪夹持部位设置了一个120度左右的凹槽，夹紧时，夹爪有四个面与氧传感器接触，氧传感器的所有自由度均被限制，夹持功能得到实现，夹爪的夹力由气爪提供；由于夹爪夹取汽车氧传感器的动作无特殊要求，可以选择直线导轨平移直线型气爪标准型(MHZ2系列气爪)；参照气爪尺寸，确定缸径为16mm，得出气爪的型号为MHZ2-16D-M9B；100个氧传感器组件放在钣金料盘上，因此需要设计一个定位精准的XYZ机械手逐个夹取氧传感器组件放置到压装工站；由于氧传感器组件水平高度一致，夹爪只需要到一个高度夹取组件；Z轴竖直运动选择气缸提供动力；气缸选型分为3步：1.确定气缸缸径：确定缸径前，首先确定负载率，负载率的大小取决于负载与气缸的运动形式；当气缸工作时主要为静止状态时(起夹具功能)，负载率为0-0.5；当气缸带着物体沿着水平导轨运动时(克服摩擦力做功)，负载率可以取1以下；当气缸带动负载竖直运动时负载率取0-0.5；本次Z轴运动机构为竖直运动，确定负载率取0.5；然后确定气缸使用压力，一般取0.2Mpa-0.8Mpa；本次选择气压为0.5Mpa；接着确定气缸的出力方向；本次气缸的作用为带动气爪上升，因此选择气缸拉入方向作为出力方向；确定负载质量(气缸输出力)；Z轴运动时，气缸需要带动氧传感器，气爪，金属夹爪，气爪安装板；估计质量约为4kg；综上所述，确定负载率为0.5，气缸使用压力为0.5Mpa，气体拉入方向为出力方向，负载质量为4kg，查阅缸径表，确定缸径为16mm；当气爪夹取氧传感器在Z轴竖直运动时，受到的径向力较小，且无负载运行速度要求，气缸运行成本要求；因此选择做普通和最常用的CJ2系列气缸；3.确定气缸行程：气缸为竖直安装并配合使用直线轴承，所以气缸横向负载约为0；因此，无需考虑气缸横向负载与行程的关系，只需要考虑氧传感器尺寸即可；当气爪带动氧传感器向上运动，需要使夹取的氧传感器最低点高于静止的氧传感器的最高点；这样，运动的氧传感器才不会与其他产品相碰撞而损坏；最后我选定气缸行程为100mm；气缸最终型号为CDJ2B-16-100-M9B；为了防止气缸调试过程中发生碰撞而损坏气缸；因此，气缸需要与直线轴承导向轴搭配使用；这样做的好处是：1当Z轴发生碰撞，保护气缸；2避免了气缸工作时受到横向负载，可以提高气缸的使用次数(工作时未受横向负载可以使用5000-8000万次)；同时使用MISUMI的固定环，对气缸行程进行调节；使用SOLIDWORKS画出Z轴运动机构；X轴与Y轴方向上的定位位置至少需要十一个，使用步进电机进行驱动，达到精准定位的目的；一般常用的步进电机运动机构有两种：(1)步进电机与单轴机器人(KK模组)配合使用，实现精准定位；(2)步进电机与同步带直线模组配合使用；前者精度更高，适用于重载精密仪器，后者加速性能好，适合反复启停；本次进出料机构中，使用的机构为步进电机加同步带直线模组；确定好步进电机型号后，根据步进电机尺寸选着对应...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐正方，张秋阁，
申请(专利权)人：杭州泰尚机械有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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