CN112179965A - 一种片式氧传感器芯片保护层的生产设备及生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种片式氧传感器芯片保护层的生产设备及生产工艺，保护层由以下组分及其含量组成：氧化锆粉190份、氧化铝20份、碳黑36份、玻璃粉22份、造孔剂30份，生产设备包括框架、设置于框架上的转盘、与转盘相连接的传动机构、设置于转盘上的置物座、开设于置物座上的槽口、设置于置物座一侧的浸料槽、设置于浸料槽一侧的甩料槽、设置于甩料槽上的盖板、设置于浸料槽和甩料槽两侧的驱动机构和两根支架、平行设置于两根支架之间的两根辊筒、闭合绕于两根辊筒上的传送带、设置于支架上的烘箱、分别设置于框架两侧的两个机器手。本发明的有益效果是，保护层不仅对电极起保护作用，对性能参数也有一定程度的提高，原料易得，生产工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及氧传感器技术领域，特别是一种片式氧传感器芯片保护层的生产设备及生产工艺。
背景技术
随着人们环保意识的提高，对汽车尾气排放的要求越来越高，氧传感器是汽车尾气处理中的关键器件，而氧传感器芯片保护层是附在芯片电极上的多孔陶瓷材料，其作用是隔离尾气中的污染物，使电极保持长期工作的稳定性，是氧传感器芯片重要的功能层；目前氧传感器芯片保护层通过丝网印刷的方式印刷至氧传感器芯片电极处，但是丝网印刷工序繁琐，生产效率低。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种片式氧传感器芯片保护层的生产设备及生产工艺。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种片式氧传感器芯片保护层的生产设备，包括框架，还包括，设置于所述框架上的转盘、与所述转盘相连接的传动机构、设置于所述转盘上的置物座、开设于所述置物座上的槽口、设置于所述置物座一侧的浸料槽、设置于所述浸料槽一侧的甩料槽、设置于所述甩料槽上的盖板、设置于所述浸料槽和所述甩料槽两侧的驱动机构和两根支架、平行设置于两根所述支架之间的两根辊筒、闭合绕于两根所述辊筒上的传送带、设置于所述支架上的烘箱、分别设置于所述框架两侧的两个机器手，其中所述浸料槽和所述甩料槽均位于所述驱动机构和所述支架之间，所述传送带位于所述烘箱的下方。
作为本发明的进一步说明，所述驱动机构包括设置于所述框架上的三个支撑架、与三个支撑架相连接的第一连接板、与所述第一连接板相连接的固定架、设置于所述固定架一侧的第二连接板、分别设置于所述固定架两端的垫板、与靠近所述转盘的所述垫板相连接的伺服电机、设置于所述第二连接板和所述固定架之间的丝杆、设置于所述丝杆和所述伺服电机之间的联轴器、设置于所述固定架内且与其相连接的第一滑轨、滑动连接于所述第一滑轨上的第一滑块、套设于所述丝杆上的轴承座、与所述轴承座相连接的第三连接板、设置于所述第三连接板上的第二滑轨、滑动连接于所述第二滑轨上的第二滑块、与所述第二滑块相连接的第四连接板、与所述第三连接板相连接的气缸、设置于所述第四连接板内的驱动电机、与所述驱动电机的轴相连接的旋转轴、与所述旋转轴远离所述驱动电机的一端相连接的机械卡盘，其中所述固定架呈凹字型，所述轴承座的一端和所述第一滑块相连接。
作为本发明的进一步说明，所述第三连接板呈7字型，所述第四连接板呈C字型，所述气缸的活塞杆贯穿所述第三连接板的水平部分且与所述第四连接板相连接，所述第四连接板位于所述第三连接板内，所述第三连接板的竖直部分与所述轴承座相连接，所述驱动电机的轴贯穿所述第四连接板。
作为本发明的进一步说明，所述伺服电机的轴贯穿所述垫板，所述联轴器将所述丝杆和所述伺服电机的轴相连接。
作为本发明的进一步说明，所述第二连接板的两端分别与所述垫板相连接，所述第二连接板和所述固定架之间有一定距离。
作为本发明的进一步说明，所述甩料槽呈船形，所述甩料槽的一端位于所述浸料槽上方。
作为本发明的进一步说明，所述传动机构位于所述框架内，所述传动机构用于驱动所述转盘。
一种片式氧传感器芯片保护层的生产设备及生产工艺，所述保护层由以下组分及其含量组成：氧化锆粉190份、氧化铝20份、碳黑36份、玻璃粉22份、造孔剂30份；
所述保护层的制备方法包括以下步骤：
步骤1.按照所述保护层的组分及其含量进行配置，添加酒精进行球磨，使粉体混合均匀，再对浆料进行高速搅拌，将充分搅拌的浆料加入至浸料槽中；
步骤2.将氧传感器芯片插入槽口内，转盘将氧传感器芯片转至驱动机构正下方，驱动机构抓取氧传感器芯片并移动，将电极部分浸渍至浸料槽中，蘸取浆料，然后再移动到甩料槽进行高速运转，使所述保护层的浆料保持一致的形状附在电极上；
步骤3.机器手将蘸有保护层的氧传感器芯片置于工装板上，经传送带传输至烘箱内进行烘干，最后进行排胶烧结。
作为本发明的进一步说明，步骤1中球磨时间为24h，高速搅拌时间为1h。
其有益效果在于，本发明以氧化锆粉、氧化铝、碳黑、玻璃粉和造孔剂配置成浆料，经过球磨和高速搅拌得到浆料，通过生产设备中的驱动机构将置物座的槽口中的氧传感器芯片依次经过浸料槽、甩料槽、传送带和烘箱，氧传感器芯片在浸料槽中将电极部分浸渍浆料，通过驱动电机和旋转轴快速运转，在甩料槽中氧传感器芯片上多余浆料甩出去，使浆料保持一致的形状附在电极上，在甩浆料的过程中，由于甩料槽上有盖板，浆料不会到处飞溅，经烘箱烘干完成后进行排胶烧结制得保护层，经性能测试对比得出保护层不仅对电极起保护作用，对性能参数也有一定程度的提高，使氧传感器芯片头部耐冷热冲击，增强了耐久性，同时防止头部电极与尾气接触中毒导致氧传感器失效，保护层可有效阻挡尾气中的微小颗粒，从而可提高氧传感器的使用寿命；本发明原料易得，生产工艺简单，效率高。
附图说明
图1是本发明片式氧传感器芯片保护层的生产设备的结构示意图；
图2是本发明图1中的局部放大图；
图3是本发明所述驱动机构的结构示意图；
图4是本发明所述固定架内的结构示意图；
图5是本发明图4中的局部放大图；
图6是本发明排胶烧结曲线图；
图中，1、框架；2、转盘；3、工装板；4、置物座；5、浸料槽；6、甩料槽；7、盖板；8、驱动机构；801、支撑架；802、第一连接板；803、固定架；804、第二连接板；805、垫板；806、伺服电机；807、丝杆；808、联轴器；809、第一滑轨；810、第一滑块；811、轴承座；812、第三连接板；813、第二滑轨；814、第二滑块；815、第四连接板；816、气缸；817、驱动电机；818、旋转轴；819、机械卡盘；9、支架；10、辊筒；11、传送带；12、烘箱；13、机器手。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-图6所示，一种片式氧传感器芯片保护层的生产设备，包括框架1，设置于框架1上的转盘2、与转盘2相连接的传动机构、设置于转盘2上的置物座4、设置于置物座4一侧的浸料槽5、设置于浸料槽5一侧的甩料槽6、设置于所述甩料槽6上的盖板7、设置于浸料槽5和甩料槽6两侧的驱动机构8和两根支架9、平行设置于两根支架9之间的两根辊筒10、闭合绕于两根辊筒10上的传送带11、设置于支架9上的烘箱12、分别设置于框架1两侧的两个机器手13，其中传动机构位于框架1内，传动机构用于驱动转盘2，浸料槽5和甩料槽6位于驱动机构8和支架9之间，传送带11位于烘箱12的下方，机器手13靠近甩料槽6，甩料槽6呈船形，甩料槽6的一端位于浸料槽5上方；
置物座4设置有多个并呈圆周式分布于转盘2上，由于置物座4上开设有放置氧传感器芯片的槽口，氧传感器芯片可插在槽口上并被夹紧，同时从图中可以看出在框架1上从左至右依次为转盘2、浸料槽5和甩料槽6，驱动机构8的作用就是将氧传感器芯片依次经过它们，前面说到在框架1的周围有两个机器手13，它们中的一个就是用于将氧传感器芯片从驱动机构8取下(为了便于区分将该机器手13称为第一机器手，相应的另一个称为第二机器手)，第二机器手用于将工装板3放置于框架1的面板上，便于将氧传感器芯片依次放置到工装板3上，同时第二机器手还会将装满氧传感器芯片的工装板3抓取至传送带11上，基于两个机器手13的作用所以可以知道它们的位置，第一机器手则靠近驱动机构8远离转盘2的一端，第二机器手与第一机器手成垂直设置；
由于传送带11和辊筒10之间的带传动作用，工装板3被放置于传送带11上后，工装板3在传送带11上传送，进入到烘箱12内进行烘干，烘干时间为3小时，烘干温度为50℃，烘干完成后工装板3经传送带11传送出去，然后对氧传感器芯片保护层进行排胶烧结，排胶烧结曲线如附图6所示，图中横坐标的单位为h，纵坐标的单位为℃；前面的说明中还没有对驱动机构8做介绍，下面将对驱动机构8做详细阐述。
驱动机构8包括设置于框架1上的三个支撑架801、与三个支撑架801相连接的第一连接板802、与第一连接板802相连接的固定架803、设置于固定架803一侧的第二连接板804、分别设置于固定架803两端的垫板805、与靠近转盘2的垫板805相连接的伺服电机806、设置于第二连接板804和固定架803之间的丝杆807、设置于丝杆807和伺服电机806之间的联轴器808、设置于固定架803内且与其相连接的第一滑轨809、滑动连接于第一滑轨809上的第一滑块810、套设于丝杆807上的轴承座811、与轴承座811相连接的第三连接板812、设置于第三连接板812上的第二滑轨813、滑动连接于第二滑轨813上的第二滑块814、与第二滑块814相连接的第四连接板815、与第三连接板812相连接的气缸816、设置于第四连接板815内的驱动电机817、与驱动电机817的轴相连接的旋转轴818、与旋转轴818远离驱动电机817的一端相连接的机械卡盘819，其中固定架803呈凹字型，伺服电机806的轴贯穿垫板805，联轴器808将丝杆807和伺服电机806的轴相连接，第二连接板804的两端分别与垫板805相连接，第二连接板804和固定架803之间有一定距离，轴承座811的一端和第一滑块810相连接；第三连接板812呈7字型，第四连接板815呈C字型，气缸816的活塞杆贯穿第三连接板812的水平部分且与第四连接板815相连接，第四连接板815位于第三连接板812内，第三连接板812的竖直部分与轴承座811相连接，驱动电机817的轴贯穿第四连接板815；
伺服电机806驱动通过联轴器808使得丝杆807转动，轴承座811在丝杆807上做直线运动，通过第一滑块810在第一滑轨809上带着轴承座811做同步运动，关于前面说的各部件需要补充说明是轴承座811呈凹字型，第二连接板804位于轴承座811凹进去的部分内，所述轴承座811沿着第二连接板804左右直线运动，同时气缸816的活塞杆向下伸出，气缸816就推着第四连接板815，第二滑块814在第二滑轨813上滑动，第四连接板815向下移动向氧传感器芯片靠近，机械卡盘819将氧传感器芯片从置物座4的槽口中抓取起来，通过轴承座811的移动氧传感器芯片就被移送到浸料槽5内，氧传感器芯片的电极部分浸渍至浆料中，通过控制氧传感器芯片下行高度和浸料槽5内浆料高度，从而保证能够完全浸渍电极部分，浸料槽5上装有红外探测仪，用来探测浆料的高度，使浆料高度保持一致，若浆料过少，则会自动进行加料，氧传感器芯片蘸取浆料后会使头部尺寸变大，厚度增加0.64mm，宽度增加0.62mm，呈完全包裹状态，氧传感器芯片蘸料完成后经轴承座811的运动移动至甩料槽6内，由于浸料槽5和甩料槽6有重叠的部分，所以氧传感器芯片就会直接进入到甩料槽6中，驱动电机817驱动使得旋转轴818转动，同时机械卡盘819是将氧传感器芯片夹紧的，旋转轴818快速运转将氧传感器芯片上多余浆料甩出去(因浸渍层浆料具有一定粘度)，使浆料保持一致的形状附在电极上，在甩浆料的过程中，由于甩料槽6上有盖板7，浆料不会到处飞溅，甩浆料完成后，由第一机器手将氧传感器芯片从机械卡盘819上抓取下来，然后放置于工装板3上，以上说明的就是驱动机构8的工作原理。
上面介绍的生产设备是应用到片式氧传感器芯片保护层的生产，其生产工艺包括以下步骤：
步骤1.将氧化锆粉190份、氧化铝20份、碳黑36份、玻璃粉22份、造孔剂30份进行配置，添加酒精进行球磨24h，使粉体混合均匀，再对浆料进行高速搅拌1h，将充分搅拌的浆料加入至浸料槽5中；
步骤2.将氧传感器芯片插入置物座4的槽口内，经传动机构驱动转盘2转动，将一个氧传感器芯片转至驱动机构8正下方，驱动机构8中的机械卡盘819将氧传感器芯片抓取起来，通过轴承座811的移动带着氧传感器芯片移动，先来到浸料槽5的上方，气缸816伸出将氧传感器芯片的电极部分浸渍至浸料槽5中，蘸取浆料，蘸取完成后移动到甩料槽6，将驱动电机817和旋转轴818进行高速运转，使所述保护层的浆料保持一致的形状附在电极上；
步骤3.第二机器手将工装板3放到框架1上，第一机器手将蘸有保护层的氧传感器芯片从机械卡盘819上取下并置于工装板3上，第二机器手再将工装板3置于传送带11上，经传送带11和辊筒10之间的带传动传送至烘箱12内进行烘干，烘干时间为3小时，烘干温度为50℃，烘干完成后进行排胶烧结。
为了更好地对比有无保护层的氧传感器芯片之间的性能区别，本发明进行了4组对比试验，保护层由上面所说的生产设备和生产工艺制得，试验结果如下面的表1和表2所示。
表1无保护层的氧传感器芯片性能测试结果
| 样品编号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 起燃时间 | 25 | 24 | 26 | 23 |
| 富燃电压 | 792 | 786 | 798 | 791 |
| 贫燃电压 | 102 | 104 | 104 | 111 |
| 浓-稀响应时间 | 145 | 110 | 115 | 125 |
| 稀-浓响应时间 | 90 | 110 | 80 | 75 |
表2有保护层的氧传感器芯片性能测试结果
| 样品编号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 起燃时间 | 15 | 17 | 18 | 20 |
| 富燃电压 | 809 | 802 | 810 | 806 |
| 贫燃电压 | 93 | 98 | 96 | 99 |
| 浓-稀响应时间 | 110 | 102 | 100 | 106 |
| 稀-浓响应时间 | 70 | 90 | 65 | 65 |
从上面的表1和表2可以看出有无保护层的氧传感器芯片参数均符合要求，但是有保护层的氧传感器芯片检测参数均优于无保护层检测参数，因此保护层不仅对电极起保护作用，对性能参数也有一定程度的提高。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种片式氧传感器芯片保护层的生产设备，包括框架(1)，其特征在于，还包括，设置于所述框架(1)上的转盘(2)、与所述转盘(2)相连接的传动机构、设置于所述转盘(2)上的置物座(4)、开设于所述置物座(4)上的槽口、设置于所述置物座(4)一侧的浸料槽(5)、设置于所述浸料槽(5)一侧的甩料槽(6)、设置于所述甩料槽(6)上的盖板(7)、设置于所述浸料槽(5)和所述甩料槽(6)两侧的驱动机构(8)和两根支架(9)、平行设置于两根所述支架(9)之间的两根辊筒(10)、闭合绕于两根所述辊筒(10)上的传送带(11)、设置于所述支架(9)上的烘箱(12)、分别设置于所述框架(1)两侧的两个机器手(13)，其中所述浸料槽(5)和所述甩料槽(6)均位于所述驱动机构(8)和所述支架(9)之间，所述传送带(11)位于所述烘箱(12)的下方。
2.根据权利要求1所述的一种片式氧传感器芯片保护层的生产设备，其特征在于，所述驱动机构(8)包括设置于所述框架(1)上的三个支撑架(801)、与三个支撑架(801)相连接的第一连接板(802)、与所述第一连接板(802)相连接的固定架(803)、设置于所述固定架(803)一侧的第二连接板(804)、分别设置于所述固定架(803)两端的垫板(805)、与靠近所述转盘(2)的所述垫板(805)相连接的伺服电机(806)、设置于所述第二连接板(804)和所述固定架(803)之间的丝杆(807)、设置于所述丝杆(807)和所述伺服电机(806)之间的联轴器(808)、设置于所述固定架(803)内且与其相连接的第一滑轨(809)、滑动连接于所述第一滑轨(809)上的第一滑块(810)、套设于所述丝杆(807)上的轴承座(811)、与所述轴承座(811)相连接的第三连接板(812)、设置于所述第三连接板(812)上的第二滑轨(813)、滑动连接于所述第二滑轨(813)上的第二滑块(814)、与所述第二滑块(814)相连接的第四连接板(815)、与所述第三连接板(812)相连接的气缸(816)、设置于所述第四连接板(815)内的驱动电机(817)、与所述驱动电机(817)的轴相连接的旋转轴(818)、与所述旋转轴(818)远离所述驱动电机(817)的一端相连接的机械卡盘(819)，其中所述固定架(803)呈凹字型，所述轴承座(811)的一端和所述第一滑块(810)相连接。
3.根据权利要求2所述的一种片式氧传感器芯片保护层的生产设备，其特征在于，所述第三连接板(812)呈7字型，所述第四连接板(815)呈C字型，所述气缸(816)的活塞杆贯穿所述第三连接板(812)的水平部分且与所述第四连接板(815)相连接，所述第四连接板(815)位于所述第三连接板(812)内，所述第三连接板(812)的竖直部分与所述轴承座(811)相连接，所述驱动电机(817)的轴贯穿所述第四连接板(815)。
4.根据权利要求2所述的一种片式氧传感器芯片保护层的生产设备，其特征在于，所述伺服电机(806)的轴贯穿所述垫板(805)，所述联轴器(808)将所述丝杆(807)和所述伺服电机(806)的轴相连接。
5.根据权利要求2所述的一种片式氧传感器芯片保护层的生产设备，其特征在于，所述第二连接板(804)的两端分别与所述垫板(805)相连接，所述第二连接板(804)和所述固定架(803)之间有一定距离。
6.根据权利要求1所述的一种片式氧传感器芯片保护层的生产设备，其特征在于，所述甩料槽(6)呈船形，所述甩料槽(6)的一端位于所述浸料槽(5)上方。
7.根据权利要求1所述的一种片式氧传感器芯片保护层的生产设备，其特征在于，所述传动机构位于所述框架(1)内，所述传动机构用于驱动所述转盘(2)。
8.一种片式氧传感器芯片保护层的生产设备及生产工艺，其特征在于，所述保护层由以下组分及其含量组成：氧化锆粉190份、氧化铝20份、碳黑36份、玻璃粉22份、造孔剂30份；
所述保护层的制备方法包括以下步骤：
步骤1.按照所述保护层的组分及其含量进行配置，添加酒精进行球磨，使粉体混合均匀，再对浆料进行高速搅拌，将充分搅拌的浆料加入至浸料槽(5)中；
步骤2.将氧传感器芯片插入槽口内，转盘(2)将氧传感器芯片转至驱动机构(8)正下方，驱动机构(8)抓取氧传感器芯片并移动，将电极部分浸渍至浸料槽(5)中，蘸取浆料，然后再移动到甩料槽(6)进行高速运转，使所述保护层的浆料保持一致的形状附在电极上；
步骤3.机器手(13)将蘸有保护层的氧传感器芯片置于工装板(3)上，经传送带(11)传输至烘箱(12)内进行烘干，最后进行排胶烧结。
9.根据权利要求8所述的一种片式氧传感器芯片保护层的生产设备及生产工艺，其特征在于，步骤1中球磨时间为24h，高速搅拌时间为1h。
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| CN114259900A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-04-01 | 天信管业科技集团有限公司 | 胶液搅拌自动控制器 |
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2020
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