CN103273719B - 氧传感器芯片叠压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氧传感器芯片叠压装置，包括支架，支架的下部设置有用于定位氧传感器芯片的定位机构，定位机构的下方设置有穿过定位机构用于对齐定位机构上氧传感器芯片的对位机构，定位机构的上方设置有用于下压氧传感器芯片的下压机构，所述定位机构和下压机构中分别设置有用于对氧传感器芯片进行加热的加热器；所述叠压装置还包括用于控制对位机构、下压机构以及加热器动作的控制装置。本发明能够精确控制相邻氧化锆板之间相对位置，并能够自动控制叠压压力、时间以及温度，大大提高了工作效率。

Description

氧传感器芯片叠压装置

技术领域

本发明涉及一种机械加工制作领域，特别是一种用于组装氧传感器芯片的装置。

背景技术

氧传感器是现代汽车中一个非常重要的传感器，用于监测汽车尾气排放中氧的含量或浓度，并根据所测得的数据输出一个信号电压，反馈给发动机控制器，从而控制喷油量的大小。现有的汽车氧传感器主要分为管式氧传感器和板式氧传感器，其中板式氧传感芯片的由多层带有电路的氧化锆板叠压烧结而成。氧化锆板在叠压过程中，相邻的氧化锆板之间必须要有准确的相对位置，才能保证多层氧化锆板之间的电路图案互相吻合；并且氧化锆板在叠压过程中需要有固定的温度、压力以及保压时间。目前氧化锆板叠压前主要依靠操作人员手工将氧化锆板按照顺序依次叠放，无法保证相邻氧化锆板之间的相对位置；叠放完成后，对氧化锆板施加压力，保压时间采用人为目测，无法实现压力施加时间的精确控制；且工作效率较为低下。

发明内容

本发明解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种能够精确控制相邻氧化锆板之间相对位置的叠压装置，用于叠压氧传感器芯片，提高工作效率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

氧传感器芯片叠压装置，包括支架，支架的下部设置有用于定位氧传感器芯片的定位机构，定位机构的下方设置有穿过定位机构用于对齐定位机构上氧传感器芯片的对位机构，定位机构的上方设置有用于下压氧传感器芯片的下压机构，所述定位机构和下压机构中分别设置有用于对氧传感器芯片进行加热的加热器；所述叠压装置还包括用于控制对位机构、下压机构以及加热器动作的控制装置。

所述支架的具体结构为：所述支架包括通过支腿支撑的工作台，所述定位机构固定设置在工作台上；所述对位机构固定安装在工作台下方的下支撑板上，下支撑板通过垂直设置在工作台下端面的连杆定位；所述下压机构设置在工作台上方的上支撑板上，上支撑板通过垂直设置在工作台上端面的导向柱定位；所述工作台、下支撑板以及上支撑板之间平行设置。

所述对位机构的具体结构为：所述对位机构包括固定设置在下支撑板下方受控制装置控制的下气缸，下气缸的活塞杆垂直穿过下支撑板并垂直连接一位于工作台和下支撑板之间的对位板，对位板的上端面上垂直设置有匀布的至少三根对位针，所述对位针依次穿过工作台以及设置在工作台上的定位机构。

本发明的改进在于：所述下支撑板上设置有用于对对位板起导向作用的导向装置。

所述定位机构的具体结构为：所述定位机构包括固定设置在工作台上方嵌装有加热器的下铜板，下铜板与工作台之间设置有用于防止热传递的下隔热板，所述下铜板、下隔热板以及工作台上均设置有穿过对位针的通孔；所述加热器的控制端连接控制装置。

所述下压机构的具体结构为：所述下压机构包括设置在上支撑板上方受控制装置控制的上气缸，上气缸的活塞杆垂直穿过上支撑板并垂直连接一位于上支撑板和工作台之间的压板，压板的下端面上固定设置有嵌装加热器的上铜板，上铜板与压板之间设置有防止热传递的上隔热板。

本发明的进一步改进在于：所述导向柱上套装有与导向柱滑动配合的直线轴承，所述压板的下端面固定连接在直线轴承上。

本发明的改进还在于：所述上气缸的活塞杆与压板之间设置有用于监测上气缸所施加压力值的压力传感器，压力传感器的信号端与控制装置的输入端连接。

所述控制装置的具体结构为：所述控制装置包括CPU、显示器、定时器以及电源模块，电源模块的输出端分别与CPU、显示器和定时器连接；所述CPU的输入端连接压力传感器的信号端，CPU的输出端分别与加热器和下气缸的控制端连接，CPU的输出端还通过定时器与上气缸的控制端连接。

所述加热器的具体结构为：所述加热器包括加热丝和热电偶，加热丝的控制端连接CPU的输出端，热电偶的信号端连接CPU的输入端；所述上铜板和下铜板上分别设置有放置加热丝和热电偶的加热孔。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明通过定位机构支撑氧传感器芯片、对位机构将氧传感器芯片对齐，下压机构对待叠压氧传感器芯片进行叠压，并通过控制装置进行叠压压力、时间以及温度的自动控制，大大提高了工作效率。导向柱上设置的直线轴承，用于减少压板上下移动过程中产生的摩擦力，降低了气源损耗，节约了成本。对位板下方设置导向装置，用于在与下气缸的共同作用下，进行对位作业，保证了对位的精确性。

上铜板与压板之间的上隔热板以及下铜板与工作台之间的下隔热板，有效防止热量传递到支架上造成的热量损失，以保证叠压过程中的温度要求。

附图说明

图1是本发明的结构主视图。

图2是本发明所述对位机构的俯视图。

图3为本发明所述控制装置的结构框图。

其中：1.上气缸，2.上支撑板，3.压力传感器，4.直线轴承，5.压板，6.导向柱，7.加热孔，8.下铜板，9.下隔热板，10.工作台，11.导向装置，12.支腿，13.下气缸，14.对位板，15.下支撑板，16.对位针，18.上铜板，19.上隔热板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行进一步详细说明。

一种氧传感器芯片叠压装置，包括支架、定位机构、对位机构、下压机构以及控制装置。定位机构设置在支架的下部，用于定位氧传感器芯片；对位机构设置在定位机构的下方，并能够穿过定位机构，用于对齐定位机构上的氧传感器芯片；下压机构设置在定位机构的上方，用于下压氧传感器芯片。定位机构和下压机构中分别设置有加热器，用于对氧传感器芯片进行加热。控制装置用于控制对位机构、下压机构以及加热器动作。

支架的结构如图1所示，包括上支撑板2、工作台10以及下支撑板15，工作台10、下支撑板15以及上支撑板2之间平行设置。其中工作台通过支腿12支撑在地面上，上支撑板2通过垂直设置在工作台上端面的导向柱6设置在工作台的上方，下支撑板15通过垂直设置在工作台下端面的连杆设置在工作台的下方。

对位机构固定安装在下支撑板15上，对位机构包括下气缸13、对位板14、对位针16以及导向装置11。下气缸13固定设置在下支撑板15下方，在控制装置控制下工作，下气缸的活塞杆垂直穿过下支撑板后垂直连接对位板14，对位板14位于工作台10和下支撑板15之间。对位针16垂直设置对位板的上端面上，本发明在叠压工作前，对位针依次穿过工作台10、设置在工作台10上的定位机构以及氧传感器芯片，以实现多片氧传感器芯片叠放整齐的目的。对位针16至少设置有三根，本实施例中设置有八根，如图2所示。

导向装置11设置在下支撑板15上，导向装置11的顶端与对位板14的下端面连接，用于对对位板14起导向作用。

定位机构固定设置在工作台10上，定位机构包括下铜板8和下隔热板9，下铜板8固定设置在工作台10上方，下铜板8中嵌装有加热器，加热器的工作状态受控制装置控制；下隔热板9设置在下铜板8与工作台10之间，用于防止下铜板在加热过程中产生的热量传递给支架。

所述下铜板8、下隔热板9以及工作台10上均设置有穿过对位针16的通孔。

下压机构设置上支撑板2上，下压机构包括上气缸1、压板5、上隔热板19以及上铜板18。上气缸1固定设置在上支撑板2上方，在控制装置控制下工作，上气缸1的活塞杆垂直穿过上支撑板后垂直连接压板5，压板5位于上支撑板和工作台之间。上铜板18固定设置在压板5的下端面上，上铜板18中嵌装有加热器，加热器的工作状态受控制装置控制。上隔热板19设置在上铜板18与压板5之间，用于防止下铜板在加热过程中产生的热量传递给支架。

加热器包括加热丝和热电偶，加热丝的控制端以及热电偶的信号端分别与控制装置连接。所述上铜板18和下铜板8上分别设置有放置加热丝和热电偶的加热孔7。

支架的导向柱上套装有直线轴承4，直线轴承4与导向柱滑动配合；压板5的下端面固定连接在直线轴承上。导向柱和直线轴承的设置用于为下压机构起导向作用。

所述上气缸1的活塞杆与压板之间设置有压力传感器3，用于监测上气缸向氧传感器芯片施加的压力值，并实施传递给控制装置。

控制装置的结构框图如图3所示，包括CPU、显示器、定时器以及电源模块，电源模块的输出端分别与CPU、显示器和定时器连接； CPU的输入端连接压力传感器3的信号端以及热电偶的信号端，CPU的输出端分别与电热丝和下气缸13的控制端连接，CPU的输出端还通过定时器与上气缸1的控制端连接。

本发明使用时，首先，CPU控制下气缸动作，对位针随着下气缸的活塞杆上升，直到对位板与工作台下端面接触。

第二步，根据对位板上对位针的位置在氧传感器芯片上切出与对位针相应的对位孔，此对位孔即是氧传感器芯片的位置基准，以保证所有氧传感器芯片的电路图案相吻合。然后在氧传感器芯片上印刷粘接剂，以保证对位步骤完成后，相邻芯片之间不会产生位移。

第三步，CPU控制电热丝对上铜板和下铜板分别进行加热，电热偶用于实时监测上铜板和下铜板的温度值，并实时传递给CPU，CPU根据热电偶返回的数值控制电热丝的工作状态。当上铜板和下铜板达到设定温度时，将印有电路图案的氧传感器芯片按照正确的顺序逐一套装在对位针16上。

第四步，CPU控制下气缸动作，对位针在下气缸的带动下向下运动，直到对位针的顶端下落至下隔热层中，以保证下铜板上的热量不会通过对位针传递到支架上。

第五步，CPU控制上气缸动作，压板在上气缸的作用下，随上气缸的活塞杆沿导向柱下移，进一步地带动上铜板向氧传感器芯片移动。当上铜板接触到待叠压的氧传感器芯片时，压力传感器会实时将测得压力值传递给CPU，CPU根据压力传感器测得压力值实时调节上气缸的进气压力，从而达到对待叠压工件施加压力值的控制。

第六步，当压力传感器测得的压力传感器满足氧传感器芯片叠压作业中的压力要求时，CPU控制上气缸不再动作，同时启动定时器计时开始。

第七步，当计时结束后，CPU控制上气缸向上动作，上铜板上升，取出叠压在一起的氧传感器芯片，叠压过程结束。

本发明在工作过程中，显示器在CPU的控制下对叠压时间、叠压压力以及叠压温度进行实时显示，便于操作者观看。

Claims (7)

1.氧传感器芯片叠压装置，其特征在于：包括支架，支架的下部设置有用于定位氧传感器芯片的定位机构，定位机构的下方设置有穿过定位机构用于对齐定位机构上氧传感器芯片的对位机构，定位机构的上方设置有用于下压氧传感器芯片的下压机构，所述定位机构和下压机构中分别设置有用于对氧传感器芯片进行加热的加热器；所述叠压装置还包括用于控制对位机构、下压机构以及加热器动作的控制装置；

所述支架包括通过支腿（12）支撑的工作台（10），所述定位机构固定设置在工作台（10）上；所述对位机构固定安装在工作台下方的下支撑板（15）上，下支撑板（15）通过垂直设置在工作台下端面的连杆定位；所述下压机构设置在工作台上方的上支撑板（2）上，上支撑板（2）通过垂直设置在工作台上端面的导向柱（6）定位；所述工作台（10）、下支撑板（15）以及上支撑板（2）之间平行设置；

所述对位机构包括固定设置在下支撑板（15）下方受控制装置控制的下气缸（13），下气缸的活塞杆垂直穿过下支撑板并垂直连接一位于工作台（10）和下支撑板（15）之间的对位板（14），对位板的上端面上垂直设置有匀布的至少三根对位针（16），所述对位针依次穿过工作台（10）以及设置在工作台（10）上的定位机构；

所述定位机构包括固定设置在工作台（10）上方嵌装有加热器的下铜板（8），下铜板（8）与工作台（10）之间设置有用于防止热传递的下隔热板（9），所述下铜板（8）、下隔热板（9）以及工作台（10）上均设置有穿过对位针（16）的通孔；所述加热器的控制端连接控制装置。

2.根据权利要求1所述的氧传感器芯片叠压装置，其特征在于：所述下支撑板（15）上设置有用于对对位板（14）起导向作用的导向装置（11）。

3.根据权利要求1所述的氧传感器芯片叠压装置，其特征在于：所述下压机构包括设置在上支撑板（2）上方受控制装置控制的上气缸（1），上气缸（1）的活塞杆垂直穿过上支撑板并垂直连接一位于上支撑板和工作台之间的压板（5），压板（5）的下端面上固定设置有嵌装加热器的上铜板（18），上铜板（18）与压板（5）之间设置有防止热传递的上隔热板（19）。

4.根据权利要求3所述的氧传感器芯片叠压装置，其特征在于：所述导向柱上套装有与导向柱滑动配合的直线轴承（4），所述压板（5）的下端面固定连接在直线轴承上。

5.根据权利要求3所述的氧传感器芯片叠压装置，其特征在于：所述上气缸（1）的活塞杆与压板之间设置有用于监测上气缸所施加压力值的压力传感器（3），压力传感器的信号端与控制装置的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的氧传感器芯片叠压装置，其特征在于：所述控制装置包括CPU、显示器、定时器以及电源模块，电源模块的输出端分别与CPU、显示器和定时器连接；所述CPU的输入端连接压力传感器（3）的信号端，CPU的输出端分别与加热器和下气缸（13）的控制端连接，CPU的输出端还通过定时器与上气缸（1）的控制端连接。

7.根据权利要求6所述的氧传感器芯片叠压装置，其特征在于：所述加热器包括加热丝和热电偶，加热丝的控制端连接CPU的输出端，热电偶的信号端连接CPU的输入端；所述上铜板（18）和下铜板（8）上分别设置有放置加热丝和热电偶的加热孔（7）。