本發(fā)明涉及汽車領(lǐng)域，特別是涉及一種電子節(jié)氣門中間齒輪裝配系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電子節(jié)氣門(electronic throttle)是汽車發(fā)動機的重要控制部件。電子節(jié)氣門系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)主要由有以下幾個部分組成：轉(zhuǎn)速傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、節(jié)氣門執(zhí)行器、節(jié)氣門、加速踏板位置傳感器、車速傳感器、變速器、節(jié)氣門電子控制單元(ECU)等。目前，汽車行業(yè)使用的主流電子節(jié)氣門多采用二級齒輪傳動系統(tǒng)。其使用直流電機通過中間齒輪與扇形齒輪兩級傳動，達到減速和增大扭矩的效果，從而驅(qū)動節(jié)氣門閥板旋轉(zhuǎn)，以達到發(fā)動機預(yù)期的進氣量要求，通過電阻式傳感器或霍爾原理反饋節(jié)氣門位置電壓信號給ECU，形成閉環(huán)控制。其中，中間齒輪為階梯形齒輪，具有一大齒端和一小齒端。

在生產(chǎn)過程中出于產(chǎn)品重量和原材料成本的考慮，幾乎所有電子節(jié)氣門使用的扇形齒輪和中間齒輪均采用特殊的塑料材料經(jīng)模具注塑成型。而直流電機的齒輪多采用粉末冶金工藝成型，硬度遠(yuǎn)大于中間齒輪。根據(jù)電子節(jié)氣門結(jié)構(gòu)特點，裝配順序必須先裝配直流電機和扇形齒輪，最后裝配中間齒輪。裝配時，由于中間齒輪大齒小齒的模數(shù)不同，且由于直流電機齒輪角度位置的不確定性，在裝配中間齒輪過程中必須微弱調(diào)整電機齒輪或扇形齒輪的位置，以使中間齒輪與電機齒輪和扇形齒輪之間相互嚙合，裝配到位。裝配工藝過程相對其它零件比較復(fù)雜，同時為了避免在裝配和調(diào)整過程中劃傷、損傷塑料材質(zhì)的中間齒輪或扇形齒輪。目前主流節(jié)氣門生產(chǎn)廠均采用人工裝配的方式，以免產(chǎn)生質(zhì)量問題，因此尚無生產(chǎn)廠家實現(xiàn)自動化裝配。

人工裝配固然可以避免劃傷、損傷中間齒輪的問題，但是對于產(chǎn)品平臺較多，零件之間細(xì)微差異很小的生產(chǎn)線來說，如何防止中間齒輪裝錯就成了很大的問題，存在嚴(yán)重質(zhì)量隱患(例：2014年BOSCH某型號節(jié)氣門批量中間齒輪裝錯，需要返工客戶端成品數(shù)千套)。此外，專門安排操作工裝配中間齒輪，會提升電子節(jié)氣門制造成本，不利于產(chǎn)品市場競爭力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能避免電子節(jié)氣門中間齒輪在生產(chǎn)裝配過程中中間齒輪或扇形齒輪被損傷，并能提高電子節(jié)氣門中間齒輪生產(chǎn)裝配效率的電子節(jié)氣門中間齒輪裝配系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供電子節(jié)氣門中間齒輪裝配系統(tǒng)，所述中間齒輪為階梯型齒輪具有一大齒端和一小齒端，所述小齒端與電子節(jié)氣門的扇形齒輪嚙合，所述大齒端與電子節(jié)氣門的電機齒輪嚙合，包括：送料系統(tǒng)、裝配系統(tǒng)、檢查系統(tǒng)和輔助裝配系統(tǒng)；

送料系統(tǒng)，將待裝配中間齒輪輸送至裝配系統(tǒng)取料位置(中間齒輪在取料位置姿態(tài)一致)；送料系統(tǒng)可采用本領(lǐng)域已知各種常用技術(shù)手段的送料裝置實現(xiàn)。例如：通過震動鍋實現(xiàn)中間齒輪的供料，提供姿態(tài)一致的中間齒輪至裝配系統(tǒng)取料位置。

裝配系統(tǒng)，將待裝配中間齒輪輸送至待裝配電子節(jié)氣門中間齒輪定位位置上方后，控制待裝配中間齒輪下落并進行第一預(yù)設(shè)角度的往復(fù)旋轉(zhuǎn)，使所述小齒端與扇形齒輪嚙合，并保證所述小齒端與扇形齒輪嚙合前所述大齒端與電機齒輪不接觸；

檢查系統(tǒng)，檢查送料系統(tǒng)取料位置的待裝配中間齒輪型號是否正確，若待裝配中間齒輪型號準(zhǔn)確，則通知裝配系統(tǒng)取料；若待裝配中間齒輪型號錯誤，則通知裝配系統(tǒng)將齒輪夾持后丟入廢料通道；

檢查待裝配中間齒輪小齒端與電子節(jié)氣門扇形齒輪是否嚙合，若待裝配中間齒輪小齒端與電子節(jié)氣門扇形齒輪形成嚙合，則通知裝配系統(tǒng)脫離中間齒輪以及通知輔助裝配系統(tǒng)運行裝配，若待裝配中間齒輪大齒端與電子節(jié)氣門電機齒輪形成嚙合并完全落下，則通知輔助裝配系統(tǒng)停止運行裝配；

在對待裝配中間齒輪型號進行識別時可采用兩種方式：

1、裝配系統(tǒng)取料位置安裝傳感器組合，進行待裝配中間齒輪型號。其中，采用傳感器組合進行零件型號識別時本領(lǐng)域的常用技術(shù)手段，是一種成熟技術(shù)準(zhǔn)確度較高。

2、利用相機系統(tǒng)對待裝配中間齒輪進行排拍照，將拍攝的待裝配中間齒輪圖像與預(yù)存的待裝配中間齒輪圖像進行比對，若圖像一致則判斷型號準(zhǔn)確，若圖像不一致則判斷中間齒輪型號錯誤。

輔助裝配系統(tǒng)，帶動電機齒輪進行第二預(yù)設(shè)角度的往復(fù)旋轉(zhuǎn)，直至中間齒輪完全安裝到位。

進一步改進，裝配系統(tǒng)控制待裝配中間齒輪下落時，首先檢查所述小齒端與扇形齒輪是否能夠形成嚙合，若能形成嚙合則控制裝配系統(tǒng)松開中間齒輪，回位至送料系統(tǒng)取料位置；若無法形成嚙合則控制待裝配中間齒輪進行第一預(yù)設(shè)角度的往復(fù)旋轉(zhuǎn)，直至所述小齒端與扇形齒輪能形成嚙合的位置時停止旋轉(zhuǎn)，裝配系統(tǒng)松開中間齒輪，回位至送料系統(tǒng)取料位置。檢查所述大齒端與電機齒輪是否能夠形成嚙合同樣可采用裝配系統(tǒng)取料位置安裝傳感器組合和利用相機系統(tǒng)對待裝配中間齒輪進行排拍照的方式實現(xiàn)。

進一步改進，裝配系統(tǒng)控制待裝配中間齒輪下落時，使待裝配中間齒輪不具有向下壓力。

其中，所述第一預(yù)設(shè)角度為1度至10度，優(yōu)選為3度、4度、5度或6度。

其中，所述第二預(yù)設(shè)角度為1度至10度，優(yōu)選為3度、4度、5度或6度。

其中，所述檢查系統(tǒng)是工業(yè)相機，其具有圖像比對功能，其能將所拍攝圖像與預(yù)存圖像進行比較進而判斷中間齒輪型號是否準(zhǔn)確、小齒端與扇形齒輪是否形成嚙合、大齒端與電機齒輪是否形成嚙合等工況，以及本發(fā)明中所有能通過拍攝圖像和預(yù)存圖像進行比較判斷的位置關(guān)系和結(jié)構(gòu)關(guān)系。

其中，所述裝配系統(tǒng)，包括：夾爪、夾爪驅(qū)動氣缸、水平運動氣缸、豎直運動氣缸、旋轉(zhuǎn)推動氣缸和位置傳感器；

豎直運動氣缸受水平運動氣缸驅(qū)動在送料系統(tǒng)和電子節(jié)氣門之間做水平往返運動，豎直運動氣缸驅(qū)動夾爪在豎直方向上做往返運動，旋轉(zhuǎn)推動氣缸驅(qū)動夾爪做往復(fù)旋轉(zhuǎn)，夾爪驅(qū)動氣缸驅(qū)動夾爪收縮夾持中間齒輪，位置傳感器安裝在夾爪上能識別夾爪位置。保證待裝配中間齒輪小齒端與扇形齒輪嚙合前待裝配中間齒輪大齒端與電子節(jié)氣門電機齒輪不接觸；

進一步改進，所述裝配系統(tǒng)還包括豎直方向的彈簧平衡裝置，該彈簧平衡裝置安裝在夾爪上使待裝配中間齒輪下落時不具有向下壓力。彈簧平衡裝置用于平衡中間齒輪的重力，使用中間齒輪下落過程中不會對電機齒輪或扇形齒輪產(chǎn)生壓力，造成齒輪損傷。

其中，所述夾爪具有至少3根爪指。優(yōu)選3根爪指之間的夾角為120度。

進一步改進，所述夾爪與中間齒輪齒牙相接觸的位置為弧面，盡量使得每個夾爪與中間齒輪齒牙接觸區(qū)域最大。

其中：所述輔助裝配系統(tǒng)，包括：第一氣缸、第二氣缸和齒條；

第一氣缸驅(qū)動齒條做伸縮往返運動，第二氣缸在水平方向上推動第一氣缸向電機齒輪靠近直至齒條上的齒牙與電機齒輪齒牙嚙合。

進一步改進，所述齒條齒牙的齒頂部為圓弧形避免損傷齒輪。

進一步改進，第一氣缸設(shè)有節(jié)流閥和調(diào)壓閥為齒條伸縮往復(fù)運動提供緩沖。

進一步改進，所述輔助裝配系統(tǒng)還包括：一氣管，該氣管噴射豎直向下的氣流，形成豎直向下的風(fēng)壓。電機齒輪與中間齒輪齒型位置一致時，中間齒輪與電機齒輪捏合，齒輪靠自重落下。由于扇齒、中間齒輪、電機齒輪之間的摩擦力，有時齒輪不能完全靠自重下落到位，因此需要輔以合適的氣壓3吹動輔助中間齒輪落到位。

其中，所述氣管氣管內(nèi)徑小于5mm，氣壓為5bar至6bar。

其中，所述氣管氣管內(nèi)徑為4mm，氣壓為4bar。

本發(fā)明提供的電子節(jié)氣門中間齒輪裝配系統(tǒng)將中間齒輪的生產(chǎn)裝配劃分為兩個裝配階段：小齒端與扇形齒輪嚙合和大齒端與電機齒輪嚙合。并通過對兩個裝配階過程的控制，盡可能的避免中間齒輪與扇形齒輪或電機齒輪碰撞所造成的齒輪損傷。本發(fā)明的輔助裝配系統(tǒng)的運用，極大的提高了裝配合格率。本發(fā)明相機檢測系統(tǒng)的使用使得整個裝配系統(tǒng)形成邏輯閉環(huán)，既能識別裝配不良，同時也避免了過度裝配對產(chǎn)品和機構(gòu)造成的磨損，以及不足裝配導(dǎo)致的裝配不合格率高的問題。本發(fā)明為電子節(jié)氣門自動生產(chǎn)裝配提供了解決方案，節(jié)約了人力成本，能提高電子節(jié)氣門中間齒輪生產(chǎn)裝配效率。

附圖說明

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明：

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明裝配系統(tǒng)一實施例結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明輔助裝配系統(tǒng)一實施例結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明工作流程示意圖。

附圖標(biāo)記說明

1 是送料系統(tǒng)

2 是裝配系統(tǒng)

3 是檢查系統(tǒng)

4 是輔助裝配系統(tǒng)；

5 是夾爪

6 是夾爪驅(qū)動氣缸

7 是水平運動氣缸

8 是豎直運動氣缸

9 是旋轉(zhuǎn)推動氣缸

10 是位置傳感器

11 是彈簧平衡裝置

12 是第一氣缸

13 是第二氣缸

14 是齒條；

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明提供電子節(jié)氣門中間齒輪裝配系統(tǒng)，所述中間齒輪為階梯型齒輪具有一大齒端和一小齒端，所述小齒端與電子節(jié)氣門的扇形齒輪嚙合，所述大齒端與電子節(jié)氣門的電機齒輪嚙合，包括：送料系統(tǒng)、裝配系統(tǒng)、檢查系統(tǒng)和輔助裝配系統(tǒng)；

送料系統(tǒng)，將待裝配中間齒輪輸送至裝配系統(tǒng)取料位置(中間齒輪在取料位置姿態(tài)一致)；送料系統(tǒng)可采用本領(lǐng)域已知各種常用技術(shù)手段的送料裝置實現(xiàn)。本實施例中，采用震動鍋實現(xiàn)中間齒輪的供料，提供姿態(tài)一致的中間齒輪至裝配系統(tǒng)取料位置。

裝配系統(tǒng)，將待裝配中間齒輪輸送至待裝配電子節(jié)氣門中間齒輪定位位置上方后，控制待裝配中間齒輪下落并進行第一預(yù)設(shè)角度的往復(fù)旋轉(zhuǎn)，使所述小齒端與扇形齒輪嚙合，并保證所述小齒端與扇形齒輪嚙合前所述大齒端與電機齒輪不接觸；

檢查系統(tǒng)，檢查送料系統(tǒng)取料位置的待裝配中間齒輪型號是否正確，若待裝配中間齒輪型號準(zhǔn)確，則通知裝配系統(tǒng)取料；若待裝配中間齒輪型號錯誤，則通知裝配系統(tǒng)將齒輪夾持后丟入廢料通道；

檢查待裝配中間齒輪小齒端與電子節(jié)氣門扇形齒輪是否嚙合，若待裝配中間齒輪小齒端與電子節(jié)氣門扇形齒輪形成嚙合，則通知裝配系統(tǒng)脫離中間齒輪以及通知輔助裝配系統(tǒng)運行裝配，若待裝配中間齒輪大齒端與電子節(jié)氣門電機齒輪形成嚙合并完全落下，則通知輔助裝配系統(tǒng)停止運行裝配；

在對待裝配中間齒輪型號進行識別時可采用兩種方式：

1、裝配系統(tǒng)取料位置安裝傳感器組合，進行待裝配中間齒輪型號。其中，采用傳感器組合進行零件型號識別時本領(lǐng)域的常用技術(shù)手段，是一種成熟技術(shù)準(zhǔn)確度較高。

2、利用相機系統(tǒng)對待裝配中間齒輪進行排拍照，將拍攝的待裝配中間齒輪圖像與預(yù)存的待裝配中間齒輪圖像進行比對，若圖像一致則判斷型號準(zhǔn)確，若圖像不一致則判斷中間齒輪型號錯誤。

其中，所述檢查系統(tǒng)是工業(yè)相機，其具有圖像比對功能，其能將所拍攝圖像與預(yù)存圖像進行比較進而判斷中間齒輪型號是否準(zhǔn)確、小齒端與扇形齒輪是否形成嚙合、大齒端與電機齒輪是否形成嚙合等工況，以及本發(fā)明中所有能通過拍攝圖像和預(yù)存圖像進行比較判斷的位置關(guān)系和結(jié)構(gòu)關(guān)系。

本實施例中，檢查系統(tǒng)采用工業(yè)相機：康耐視工業(yè)相機，型號為COGNEX IS7200-11-510-000。

帶動電機齒輪進行第二預(yù)設(shè)角度的往復(fù)旋轉(zhuǎn)，直至中間齒輪完全安裝到位。

進一步改進，裝配系統(tǒng)控制待裝配中間齒輪下落時，首先檢查所述小齒端與扇形齒輪是否能夠形成嚙合，若能形成嚙合則控制裝配系統(tǒng)松開中間齒輪，回位至送料系統(tǒng)取料位置；若無法形成嚙合則控制待裝配中間齒輪進行第一預(yù)設(shè)角度的往復(fù)旋轉(zhuǎn)，直至所述小齒端與扇形齒輪能形成嚙合的位置時停止旋轉(zhuǎn)，裝配系統(tǒng)松開中間齒輪，回位至送料系統(tǒng)取料位置。檢查所述大齒端與電機齒輪是否能夠形成嚙合同樣可采用裝配系統(tǒng)取料位置安裝傳感器組合和利用相機系統(tǒng)對待裝配中間齒輪進行排拍照的方式實現(xiàn)。

進一步改進，裝配系統(tǒng)控制待裝配中間齒輪下落時，使待裝配中間齒輪不具有向下壓力。

其中，所述第一預(yù)設(shè)角度為1度至10度，優(yōu)選為3度、4度、5度或6度。

其中，所述第二預(yù)設(shè)角度為1度至10度，優(yōu)選為3度、4度、5度或6度。

如圖2所示，所述裝配系統(tǒng)，包括：夾爪、夾爪驅(qū)動氣缸(驅(qū)動夾爪收縮夾持)、水平運動氣缸、豎直運動氣缸、旋轉(zhuǎn)推動氣缸(推動夾爪旋轉(zhuǎn))和位置傳感器；

豎直運動氣缸受水平運動氣缸驅(qū)動在送料系統(tǒng)和電子節(jié)氣門之間做水平往返運動，豎直運動氣缸驅(qū)動夾爪在豎直方向上做往返運動，旋轉(zhuǎn)推動氣缸驅(qū)動夾爪做往復(fù)旋轉(zhuǎn)，夾爪驅(qū)動氣缸驅(qū)動夾爪收縮夾持中間齒輪，位置傳感器安裝在夾爪上能識別夾爪位置。保證待裝配中間齒輪小齒端與扇形齒輪嚙合前待裝配中間齒輪大齒端與電子節(jié)氣門電機齒輪不接觸；

進一步改進，所述裝配系統(tǒng)還包括豎直方向的彈簧平衡裝置，該彈簧平衡裝置安裝在夾爪上使待裝配中間齒輪下落時不具有向下壓力。彈簧平衡裝置用于平衡中間齒輪的重力，使用中間齒輪下落過程中不會對電機齒輪或扇形齒輪產(chǎn)生壓力，造成齒輪損傷。

其中，所述夾爪具有至少3根爪指。本實施例中，夾爪具有3根爪指，3根爪指之間的夾角為120度。

進一步改進，所述夾爪與中間齒輪齒牙相接觸的位置為弧面，盡量使得每個夾爪與中間齒輪齒牙接觸區(qū)域最大。以裝配過程中不與節(jié)氣門殼體和電機接線端子干涉為準(zhǔn)。

如圖3所示，本發(fā)明所述輔助裝配系統(tǒng)一實施例，包括：第一氣缸、第二氣缸和齒條；

第一氣缸驅(qū)動齒條做伸縮往返運動，第二氣缸在水平方向上推動第一氣缸向電機齒輪靠近直至齒條上的齒牙與電機齒輪齒牙嚙合。

進一步改進，所述齒條齒牙的齒頂部為圓弧形避免損傷齒輪。

進一步改進，第一氣缸設(shè)有節(jié)流閥和調(diào)壓閥為齒條伸縮往復(fù)運動提供緩沖。

進一步改進，所述輔助裝配系統(tǒng)還包括：一氣管，該氣管噴射豎直向下的氣流，形成豎直向下的風(fēng)壓。電機齒輪與中間齒輪齒型位置一致時，中間齒輪與電機齒輪捏合，齒輪靠自重落下。由于扇齒、中間齒輪、電機齒輪之間的摩擦力，有時齒輪不能完全靠自重下落到位，因此需要輔以合適的氣壓吹動輔助中間齒輪落到位。

其中，所述氣管氣管內(nèi)徑小于5mm，氣壓為5bar至6bar。

其中，所述氣管氣管內(nèi)徑為4mm，氣壓為4bar。

本發(fā)明工作流程如圖4所示，節(jié)氣門體被輸送到齒輪裝配工位，對節(jié)氣門體進行夾緊定位，檢測系統(tǒng)相機拍照檢查中間齒輪是否存在，若不存在中間齒輪停止裝配，放行產(chǎn)品，產(chǎn)品判為不合格；若存在中間齒輪供料系統(tǒng)自動輸送中間齒輪并檢測系統(tǒng)檢測中間齒輪型號是否正確，若中間齒輪不正確，裝配系統(tǒng)抓取中間齒輪并放入不合格品箱；若中間齒輪正確裝配系統(tǒng)抓取中間齒輪并移動至安裝位置，裝配系統(tǒng)向下運動，將中間齒輪穿入齒輪銷，檢查氣缸位置是否正確，中間齒輪是否正確裝入齒輪銷，若中間齒輪是未正確裝入齒輪銷，裝配系統(tǒng)抓取中間齒輪，并放入不合格品箱，停止裝配，放行產(chǎn)品，產(chǎn)品判為不合格；若中間齒輪是正確裝入齒輪銷，檢查夾爪氣缸位置是否正確，中間齒輪是否與扇形齒輪嚙合；若中間齒輪未與扇形齒輪嚙合，則氣缸推動夾爪缸往復(fù)運動，若中間齒輪與扇形齒輪嚙合，夾爪氣缸松開中間齒輪，裝配系統(tǒng)回位至取料位；檢測系統(tǒng)相機拍照檢查中間齒輪位置是否正確，即檢查大齒端與電機齒輪是否嚙合，若大齒端與電機齒輪嚙合則完成裝配，放行產(chǎn)品；若大齒端與電機齒輪未嚙合則輔助裝配系統(tǒng)啟動，第二氣缸將齒條推向電機齒輪，第一氣缸帶動齒條推動電機齒輪往復(fù)運動，氣管吹氣；檢測系統(tǒng)相機再次拍照檢查中間齒輪位置是否正確，若大齒端與電機齒輪嚙合則完成裝配，則第二氣缸將齒條推離電機齒輪放行產(chǎn)品；若大齒端與電機齒輪未嚙合則再執(zhí)行輔助裝配系統(tǒng)啟動工作。

以上通過具體實施方式和實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。