汽车座椅滑道自动装配线自动注油机的设计

第9期2010年9月机械设计与制造MACHINERYDESIGNMANUFACTURE文章编号10013997201009002503汽车座椅滑道自动装配线自动注油机的设计李治斌张海洪苏建良周涛刘宗阳上海大学机电工程与自动化学院，上海200072THEDESIGNOFAUTOMATICOILEJECTOROFAUTOMATICASSEMBLYLINEFORAUTOMOBILESEATTRACKLIZHIBIN，ZHANGHAIHONG，SUJIANLIANG，ZHOUTAO，LIUZHONGYANGSCHOOLOFMECHAROMICSENGINEERINGANDAUTOMATION，SHANGHAIUNIVERSITY，SHANGHAI200072，CHINA。，【摘要】自动注油机是汽车座椅滑道全自动装配线的一台自动化装备，通过工装的模块化设计、精I密定量阀控制注油量、PLC加伺服电机控制注油位置的方式，实现了对多个品种汽车座椅滑道的精确自动注油功能。实际使用表明该系统能够满足汽车座椅滑道的生产工艺要求，自动化程度高、可靠性好，具；有较好的应用前景。I关键词汽车座椅；滑道；注油；模块化【ABSTRACT】THISTHESISINTRODUCEDAKINDOFAUTOMATICOILEJECTOROFAUTOMATICASSEMBLYLINEFORAUTO一；MOBILESEATTRACKREALIZEDTHEFUCTIONOFPRECISEZYAUTOOILINGOFVARIETIESOFAUTOMOBILESEATTRACKBYTHEMODULARDESIGNOFJIG，PRECISEQUANTITATIVEVALVECONTROLOILINJECTIONANDTHEWAYOFPLCPLUSSERVOMOTORCONTROLTHELOCATIONOFOILINGTHEACTUALUSESHOWTHATTHESYSTEMCANMEETTHEREQUIREMENTSOFPRODUCTIONPROCESSOFAUTOMOBILESEATTRACKENABLESPRECISEOILEJECTING，劬DEGREEOFAUTOMATIONANDRELIABILITY，SOTHEMACHINECANBEUSEDWIDELYKEYWORDSAUTOMOBILESEAT；TRACK；OILEJECTING；MODULARDESIGN中图分类号TH16文献标识码A1引言汽车座椅的安全性和舒适性已经成为座椅设计生产的重要来稿日期20091105得出合力，的值，才能算出最大弯矩，由此才能校核弯曲强度。3_2实例计算已知006，DZ0055，D1005，巧103，7,04，A04，LL15，LZ08，N600，NL3，N145，ML282，M2467，84XL05，。025式中机械密封到下轴承距离M根据19公式得159871070YX。1069X10,YL11436X10，YL25808X10。式中Y一未考虑离心力挠度曲线图；Y一考虑离心力挠度曲线图。如图4所示，搅拌轴下轴承所在B点到搅拌轴最下端D点的完整挠度曲线图。图4搅拌轴BD点问的挠度图33实例分析1从实例中0251，鲁166及图4可看出，一，Z值评价指标。为了适合不同驾车人和乘车人的需要，目前汽车座椅在制作中大都设计了可以手动或自动调整前后距离及靠背的倾不能忽视。所以在校核弯曲强度时，弯矩应该由，。，共同产生；2从上例中可以看出，搅拌轴最下端D点挠度未超过允许值，但机械密封处挠度略超出许可范围，摆动量偏大。应改变机械密封到下轴承距离，即取XO02即可。4结论1考虑轴承径向游隙、流体水平力及离心力得出的最终动态挠度，才能反映搅拌轴真实的工作情况。由图4看出，静态挠度与动态挠度是不一样的，设计计算时必须采用本文叙述的方法。2若挠度或力矩超过允许值，可调整A及D。、D2，特别是D、D。适当增加直径，一次挠度，二次挠度同时变小，搅拌系统受到的最大弯矩变小，从而可满足转轴的强度及挠度要求并使系统趋于稳定。参考文献1AWNIENOW，MFEDWARDS，NIIARNBYMIXINGFORTHEPROCESSINDUSTRIESMOXFORDBUTTERWORTHHEINEMANN，20002陈乙崇搅拌设备设计M北京化学工业出版社，19863刘鸿文材料力学上册M北京高等教育出版社，加O44HGT2056994机械搅拌设备IS，19855陈志平，章序文，林兴华等搅拌与混合设备设计选用手册M北京化学工业出版社，20046曹晓玲搅拌设备设计的几点体会J化工设计通讯，2005126李治斌等汽车座椅滑道自动装配线自动注油机的设计第9期斜角度等功能。其中，座椅的前后距离调整使用比较频繁，在设计时考虑到调整时的方便和安全，对座椅滑道滞动力座椅在滑道中移动时所需克服的阻力做了一定的要求，通常为2080NL。一般认为，在座椅推拉过程中所用推力或拉力大于80N时，座椅质量不合格121。为此，需要对滑道加注油脂进行润滑，润滑的效果直接影响座椅产品的质量。目前，国内各汽车座椅滑道专、厂组装座椅滑道大都是手工操作或半自动操作。由于没有自动装配机构及自动检测装置，装配精度和滑道产品一致性难以保证。受某汽车座椅滑道专业厂委托，结合国内技术和工厂的实际情况，某大学机自学院着手对汽车座椅滑道的组装工艺进行改进，研制出了一条可以适应多种滑道产品的全自动座椅滑道组装生产线，这可以在一定程度上提高汽车座椅滑道的装配质量和生产效率。本文所述的汽车座椅滑道自动注油机就是其中的一种自动化设备。2汽车座椅滑道结构及滑道注油工艺要求汽车座椅滑道由上滑道、F滑道、钢球组件、锁止和解锁机构组成，如图1所示。滑道除支承整个座椅外，还带动座椅实现前后移动。滑道锁止后不能移动，解锁后上滑道可以在下滑道上移动，并带动座椅在前后移动，实现座椅前后位置的调节。锁图1汽车座椅滑道结构注油工艺要求将油脂均匀地涂抹在四条钢珠滑道中，不同型号的滑轨加油的长度是不一致的，油脂加入的量也不相同，所以注入的油脂量要可调。注油不能堆积，并且要连续均匀，其注油的位置要准确，注油量要达到要求，且油脂不能过多堆积起来，避免装配完后擦拭油脂和油脂的无为浪费，如图2所示，为滑道注油示意图。2滑遭注油不总图3总体方案设计31系统组成设备由注油系统、工控系统、传动系统和机架4大部分组成，如图3所示。32工作原理321滑道的安装和夹持移载机械手将上一工位配对后的滑道放人注油机定位支撑机构，下滑道有一个定位销定位，左右位置被支撑机构限制，通过撑开气缸将上滑道与下滑道撑开，定位在上下滑道的正常配合状态。夹紧气缸将上滑道夹紧并使上滑道与下滑道左侧对齐。这种滑道工装模块化设计能够很好的满足柔性化生产的要求，适应多种滑道的安装定位和夹持。图3自动注油机结构示意图322滑道注油当接近开关柃测到工件安装到位，并且油脂泵压力正常后，启动伺服电机，通过联轴器带动滚珠丝杠螺母，螺母带动滑座移动，将注油机构推送到注油位置，开始注油，注油完成后，伺服电机反转回原点，滑座带动注油机构回到起始位置，注油过程中，通过流量开关检测注油情况，并在触摸屏上显示注油的结果。323滑道取走注油完成后，撑开气缸、夹紧气缸松开，移载机械手将滑道取走送往下一个工位。4注油系统的设计41油阀系统的设计油阀系统控制和检测注油过程，是一个液压系统，油阀系统原理图，如图4所示。图4油阀系统原理图油脂阀采用针式定量阀，它是一种新型精密定量阀，适用于从低到高黏度多种油脂，具有定量准确、效率高、性能稳定的优点。由于一对滑道中有四个通道要加注润滑油脂，所以设备配置有四路注油机构，每一路都采用一个油脂定量控制阀来控制注油量，并使用流量传感器来检测涂油动作是否正常油路受阻时产生报警信息。油脂泵为气压控制干油泵，调节气压大小可以改变油管内的压力。4_2注油的控制注油的控制包括控制注油的位置和控制注油量。1注油的位置是通过高精度伺服电机的精确定位来实现的。伺服放大器、伺服电机、编码器组成闭环系统，系统能够达到很高的定位精度。控制系统向伺服定位模块发送控制信号，定位模块通过伺服放大器发送脉冲的方式控制伺服电机，伺服电机的控制系统框图，如图5所示。NO9SEP2010机械设计与制造27时自动监控设备的运行状态。控制系统的硬件结构，如图7所示。图5伺服电机控制系统框图2注油量的控制需要标定单位时间的注油量。在作业过程中，气动元件的使用会导致系统的气压不稳定，会影响到注油量，使用减压阀和储气罐可以使注油工作系统的得到稳定的工作气压，对单位时间内的注油量进行标定，就可以为精确控制注油量提供一个参考值。在气压稳定的情况下，单位长度的注油量与注油的速度有关，速度越快注油量越少。SN1式中MMS一丝杆螺母运动的速度；SMM一丝杆导程；NRS为丝杆的转速21。由式1可知丝杆螺母运动的速度与丝杆转速成正比，比例系数为丝杆导程。6氏2SN式中LMM一注油长度；6ML一注油量；。ML一单位时间注油量。利用标定的单位时间的注油量，在确定注油长度后，控制丝杆的转速就可以精确定位并控制注油量31。5控制部分设计51控制系统方案设计为满足柔性化的生产要求，即同一台设备能够满足生产多种滑道产品的需要，对不同的产品设定相关参数。并提供多种作业模式，将作业模式设定输入到控制系统，经过控制系统的程序处理，输出相应的作业模式。作业时先进行参数设定，然后放置工件，当检测到工件到位和油脂压力正常后，控制系统控制伺服机构定位和油阀注油。注油机的控制系统框图，如图6所示。图6自动注油机的控制系统框图52控制部分硬件设计控制系统采用三菱PLCFX2N系列可编程控器，该系列控制器具有低成本、高效率、功能强等优点，适合小型工业控控制设备41。PLC采集各类接近开关、气缸磁生开关、油压传感器和伺服放大器反馈量等输入，通过内部中央处理器逻辑运算处理，控制各种电磁阀、伺服放大器和指示灯等动作。由于不同产品的注油位置的不同，必须控制伺服电机对注油的位置精确定位，采用三菱的脉冲发生器单元即定位模块FX2N一1PG实现对伺服电机的定位控制。通过向伺服的驱动放大器提供指定数量的脉冲和脉冲频率及脉冲方向，进而控制伺服电机。采用触摸屏作为人机界面来作参数设定、模式输入和报警信息显示，触摸屏具有操作简便、人机交互友好、响应迅速、扩充性好、信息量丰富、动态联网的特点，非常适合对滑道的各种产品的进行型号选择、参数设定及实图7控制部件硬件结构框图5。3控制系统软件的实现不同产品的参数都可以在触摸屏中设定，所有的故障信息都可以在触摸屏上显示。为便于设备调试和维护，设置自动及手动两种工作方式。其中手动操作通过操作触摸屏的按钮操纵各执行机构单独动作，用于调试设备和处理设备故障。在自动状态下，若设备启动条件满足，设备自动运行，自动调用相应的中断处理程序。采用了位置传感器即接近开关来判断伺服机构是否回到原点位置，这个原点位置是指机器的编程原点，注油位置的判断是根据是否走指定的脉冲数，执行程序调用相应的中断，在顺序控制回路中加入了动作互锁，避免由于程序跑飞可能出现的破坏。注油没备工作流程图，如图8所示。报警图8自动注油机程序流程图6结束语该汽车座椅滑道自动装配线自动注油机在实际使用中表明该设备能够满足生产多种滑道产品的需要，柔性化好；可精确控注油量和注油位置，具有较高的可靠性、实用性，自动化程度高。在实际生产中生产效率和产品质量都有显