用于组装车辆转向系统传感器组件的设备的制作方法
【专利摘要】一种用于组装车辆转向系统传感器组件的设备，其特征在于，所述设备包括：将工件的输入轴朝向上方直立地支撑的支撑组件；磁环保持装置，其位于支撑组件上方并沿竖直方向与所述支撑组件对齐，所述磁环保持装置能沿竖直方向在缩回位置和伸展位置之间移动，在缩回位置，装载传感器组件的磁环于该磁环保持装置中，在伸展位置，所述磁环保持装置保持住磁环，并下移到将磁环安装于输入轴的外圆周上的位置；以及绕所述支撑组件布置以将磁环紧固到所述输入轴上的磁环紧固单元。通过上述构造，使得半成品容易装载和卸载并能提高磁环组装过程的操作效率。
【专利说明】用于组装车辆转向系统传感器组件的设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种车辆部件的组装设备，尤其涉及一种用于组装车辆转向系统传感器组件的设备。
【背景技术】
[0002]电动助力转向系统(EPS)因其安装简单且功率消耗小而在乘用车和轻便商用车市场上得到了广泛使用。
[0003]传感器组件是电动助力转向系统的核心部件，其组装过程包括扭矩传感器压装、磁环铆压以及传感器组件编程和测试。组装传感器组件的现有技术包括三个单独的机器，即传感器压装站、磁环铆压站以及传感器组件编程和测试站。
[0004]图1示出了作为EPS系统核心部件的扭矩传感器组件，其包括用于与转向轮相连的输入轴1、用于与转向系统相连的输出轴3、位于输入轴I和输出轴3之间的扭杆2、安装于输出轴3上的扭矩传感器4以及安装于输入轴I上且位于扭矩传感器4内侧的磁环5，扭矩信号由扭杆的扭转角度获得。
[0005]在该扭矩传感器组件的组装过程中，最后的一步是将磁环安装至除磁环外已组装好的半成品的过程，在组装磁环的这一步中，现有的定位方法和设备使得半成品很难装载和卸载，并使得操作时间太长，且没有考虑人体工程学。组装工艺非常复杂且不能提供良好的无接触条件，也不可能实现方便的工件换型过程。
[0006]另外，现有的磁环和半成品装载和卸载方法仅适合应用于单个磁环组装站，不适合应用于将三个组装工艺即传感器压装、磁环铆压以及传感器组件编程和测试合并在一起工作的多工位组装设备中。
实用新型内容
[0007]为此，本实用新型的目的在于提供一种容易装载和卸载并能提高操作效率的磁环定位和组装设备。
[0008]为实现上述目的，本实用新型提供一种用于组装车辆转向系统传感器组件的设备，其特征在于，所述设备包括:将工件的输入轴朝向上方直立地支撑的支撑组件；磁环保持装置，其位于支撑组件上方并沿竖直方向与所述支撑组件对齐，所述磁环保持装置能沿竖直方向在缩回位置和伸展位置之间移动，在缩回位置，装载传感器组件的磁环于该磁环保持装置中，在伸展位置，所述磁环保持装置保持住磁环，并下移到将磁环安装于输入轴的外圆周上的位置；以及绕所述支撑组件布置以将磁环紧固到所述输入轴上的磁环紧固单
J L.ο
[0009]可选地，所述支撑组件包括可拆卸地安装至用于传送工件的传送台的支撑基座；以及保持所述工件并可拆卸地安装至所述支撑基座的换型夹具。
[0010]可选地，所述设备还包括沿竖直方向与所述支撑组件对齐且用于保持输入轴的输入轴保持装置；所述换型夹具包括一个可移动装置，所述可移动装置能在支撑工件的第一位置和当输入轴被输入轴保持装置保持住时与工件脱开的第二位置之间移动。
[0011]可选地，所述可移动装置弹性地支撑所述工件。
[0012]可选地，所述换型夹具包括支撑工件的与输入轴相反的输出轴的板以及连接至板并使板上下移动的杆。
[0013]可选地，所述杆通过液压、气动、手动或其他方式来驱动。
[0014]可选地，所述设备还包括与磁环保持装置相偶合以驱动磁环转动来调整磁环和矩扭传感器之间的电磁零位置的电磁零位置调节器。
[0015]可选地，所述设备还包括将支撑基座相对于传送台进行锁定的锁定装置，所述锁定装置在设备不工作时将支撑基座锁定于初始工位。
[0016]可选地，所述锁定装置包括可释放的锁定插销。
[0017]可选地，所述磁环紧固单元具有紧固头，所述紧固头能在缩回位置和执行输入轴上的紧固孔对准操作或者执行紧固操作的伸展位置之间移动
[0018]与现有的单个磁环组装机器相比，采用上述结构，本实用新型的磁环定位和组装设备和方法带来了以下优点和改进。
[0019]首先，与传统方法中将小而轻的磁环放入下夹持工具而大而重的半成品被定位在上夹持工具中相比，本实用新型的设备和方法将磁环放在上夹持工具中而将半成品放在下夹持工具中，这实现了经济和容易的组装方法。
[0020]其次，非常容易完成半成品至下夹持工具的装载和卸载以及将小而轻的磁环推入上夹持工具，降低了人工操作时间，效率因此得到了提高。
[0021]第三，合理的定位方法和简单的下-上夹持工具设计优化了组装工艺且简化了设备整体结构，使设备变得更稳定，具有更高的铆压精度，既可用于转盘式多工位组装设备中的磁环铆压站，也可用于单个磁环铆压机器。
[0022]最后，本实用新型定位方法和上-下夹持工具设计还使得能在一系列产品家族中进行快速换型。操作者仅需要释放换型锁定装置并且代之以其他换型夹具，然后再锁定即可，这是非常快速和经济的解决方案。
[0023]总之，本实用新型的设备和方法能帮助产品制造商提高生产率、减少投资，以赢得市场。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为电动助力转向系统中的传感器组件的结构示意图；
[0025]图2示意性地示出了用于将磁环组装到该传感器组件的半成品上的本实用新型组装方法；
[0026]图3示意性地示出了用于将磁环组装到该传感器组件的半成品上的传统组装方法;
[0027]图4为根据本实用新型的磁环组装设备的整体示意图；
[0028]图5为本实用新型磁环组装设备中的铆压单元的示意图；
[0029]图6为本实用新型磁环组装设备中的包括支撑基座和换型夹具的支撑组件的示意图，其中传感器组件的半成品已安装就位；以及
[0030]图7为本实用新型磁环组装设备中的换型夹具的示意图，其中安装有传感器组件的半成品。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图并以示例方式来描述本实用新型的优选实施例，附图并非按比例绘制，且其中相同的附图标记代表相同或相似的元件。
[0032]图1为已组装好的用于电动助力转向系统的传感器组件的示意图，在所述传感器组件的组装过程中，在将扭矩传感器4套设于输入轴1、扭杆2、输出轴3的外周后，就成为了一个传感器组件的半成品10，磁环5将在下一步骤中安装于该半成品10上，S卩，安装于扭矩传感器4内部并通过例如铆压的方式紧固于输入轴I外周。
[0033]图2示出根据本实用新型的用于该传感器组件的磁环组装方法，其中，将与图3所示的传统组装方法的安装布置方向相反，将传感器组件的半成品10置于下方，而将磁环5置于上方，这样，磁环5将从上方组装到该半成品10的输入轴I上。
[0034]图3示出了该传感器组件的传统磁环组装方法的示意图，其中传感器组件的半成品10定位于上方，而磁环5定位于下方，半成品10将自上而下伸入到磁环5中，最终磁环5组装到该半成品10的输入轴I上。
[0035]其中，该磁环5优选通过铆压工艺被铆压于输入轴I上，这一过程对安装精度要求较高，需要专门的组装设备来进行磁环的组装。
[0036]在图3所示的传统组装方法中，大而重的传感器组件半成品10保持在上方，而小而轻的磁环5保持于下方，半成品10将自上而下伸入到磁环5中。这样，在组装过程中，半成品10和磁环5 二者均需要被保持住，以进行磁环5至输入轴I的铆压，这样导致半成品10的夹持装置很复杂且安装精度不高，传感器组件的装载和卸载比较困难。
[0037]而图2所示的本实用新型的组装方法中，改为将大而重的传感器组件半成品10放置于下方，而小而轻的磁环5夹持于上方，磁环5从上往下移动安装到输入轴I上，这一过程使得大而重的半成品10装载和卸载都比较容易。
[0038]为实现上述的组装过程，本实用新型使用了如图4所示的组装设备。图4中示出传感器组件半成品10已装载于下方，而磁环5已装载于上方，等待装置启动的状态。
[0039]本实用新型的组装设备包括位于上方的输入轴夹持装置6和磁环夹持装置7以及位于下方的工件支撑组件和绕工件支撑组件设置的磁环紧固单元，该磁环紧固单元在本实施例中实施为磁环铆压单元11，所述工件支撑组件包括用于保持工件即传感器组件的半成品10的换型夹具8以及与换型夹具8相配合来保持该半成品10的支撑基座9。
[0040]位于上方的所述输入轴夹持装置6和磁环夹持装置7与位于下方的换型夹具8和支撑基座9沿竖直方向的中心轴线C对齐。所述输入轴夹持装置6能沿竖直方向在收纳位置和伸展位置之间移动，在伸展位置，所述输入轴夹持装置6向下伸展以与半成品10的输入轴I配合，将输入轴I夹持住，并在组装完成且释放输入轴I后能缩回到收纳位置。所述磁环夹持装置7能沿竖直方向在缩回位置和伸展位置之间移动，在缩回位置，能装载磁环5于该磁环夹持装置7中，在伸展位置，所述磁环夹持装置7保持住磁环5，并下移以将磁环5安装于输入轴I上的外圆周上。
[0041]所述支撑基座9安装于传送台或工作台12上，并通过锁定装置相对于传送台或工作台12被锁定和释放。换型夹具8同心地安装于支撑基座9内，所述换型夹具8用于保持工件(本实用新型中为传感器组件的半成品10)，并相应地具有与工件相配合的形状。根据所要处理的工件的不同类型和尺寸，可将不同的换型夹具8安装于支撑基座9内。也即，换型夹具8实现了不同工件至共用的支撑基座9的便利安装。所述换型夹具8相对于支撑基座9可拆卸地安装。
[0042]图5为图4的A-A剖视局部示意图，示出了铆压单元11的具体布置。其中铆压单元9设有三个具有铆压头13的铆压装置，其围绕换型夹具8和支撑基座9布置，铆压装置可以均匀布置，也可以非均匀布置，这取决于具体应用需要，铆压装置的数目也不限于三个，可以设为更多或更少。各铆压头13能同时沿平行于传送台或工作台12的方向朝向换型夹具8和支撑基座9的中心轴线C即朝向传感器组件的半成品10的中心移动。
[0043]上面描述的磁环紧固单元并不限于将磁环通过铆压紧固于输入轴上，而是磁环可以通过其他方式例如焊接、螺合等紧固于输入轴上。
[0044]图6具体示出了换型夹具8和支撑基座9组装到一起而形成的支撑组件的示意图，且传感器组件的半成品10被示出已在该支撑组件中安装就位。
[0045]图7示出了换型夹具8的详细示图，且传感器组件的半成品10已在其中安装就位。
[0046]换型夹具8具有与支撑基座9形状配合的支撑基座接合部14，具体为具有圆筒状本体和凸缘的管状件，以及与被保持的工件即传感器组件半成品进行形状配合的工件接合部，在图7中其被示为具有台阶状内壁的导套15，所述台阶状内壁与输出轴3的外壁相配合。所述换型夹具8还具有与之相连的T形件16，所述T型件16具有与半成品10的输出轴侧端面相接合以对半成品10进行支撑的板17和垂直于板延伸的杆18，所述杆18与板17做成一体，或者为可拆卸地相连的单独部件。所述板17相对于所述支撑基座接合部14被弹性地支撑，例如由弹簧19支撑，弹簧19的一端连接于所述板17，另一端连接于支撑基座接合部的端板20。所述杆18能通过气动、液压或其他方式操作以克服弹簧力被向下拉动，从而使板17与导套15和半成品10脱开，由于支撑基座接合部14与半成品10除与输出轴在轴端与外圆周定位处有接触外，其余地方均无接触。在导套15与半成品10脱开后，就达到了半成品10与其支承座的完全分离，使得半成品10的输入轴在被夹持机构6夹住后，半成品10内部处于理想的找电磁零位状态。
[0047]支撑基座9包括与换型夹具8的支撑基座接合部14形状配合的换型夹具接合部21以及与传送台或工作台12的安装孔相结合的接合部22，还具有用于将支撑基座9相对于传送台或工作台12锁定和解锁的锁定装置23，所述锁定装置23可以是由弹簧支撑的销钉，也可以是能实现二者锁合的其他卡合机构。在输入轴I预找位和磁环铆压过程中，所述锁定装置23被解锁，使所述换型夹具8和支撑基座9能相对于传送台或工作台12进行设定范围的转动，在磁环铆压工作完成后，锁定装置23将支撑基座9锁定于初始位置，以供下一循环使用。
[0048]下面描述一下磁环组装方法的具体实施过程。
[0049]首先，操作者将工件即传感器组件的半成品10装载到根据半成品10型号而选定和固定的换型夹具8上，从而使半成品10在由换型夹具8和支撑基座9构成的支撑组件中保持就位，以使输入轴I上的铆压孔处于预定位置，如图6所示。然后将磁环5放入位于上方的磁环保持装置7中，如图4中所示，此图示出了磁环5和传感器组件半成品10已分别安装就位，在磁环5正确装载到磁环保持装置7中后，激活相关的启动信号，磁环保持装置7同输入轴夹持装置6将向下移动到某个预定位置，同时支撑基座9的锁定装置23 (见图6)将被解锁。铆压单元11的铆压头13 (如图5所示)移动到伸展位置，并精确地对准输入轴I上的铆压孔，如果铆压头13没有对准铆压孔，铆压头13将使半成品10进行微小的转动，以精确对准铆压孔，在铆压头13对准铆压孔后，输入轴夹持装置6夹紧输入轴I的外周，此时，将铆压头13缩回到原始位置。
[0050]在此之后，通过气动、液压或其他方式驱动T型件16的杆18，使其克服弹簧19的弹力而向下移动，从而使输出轴3与板17间隔开，以释放整个传感器组件的半成品10，此时，半成品10仅由输入轴保持装置6保持悬置或浮置，即整个半成品10不与换型夹具8和支撑基座9相接触。此时，磁环保持装置7向下移动，且磁环保持装置7中的推压单元用预定的力推动磁环5至输入轴I的肩部，以使磁环5放置就位。接下来的步骤是，通过电子仪器调整磁环5和矩扭传感器4之间的电磁零位置，如果电子仪器测得二者之间不位于电磁零位置，则使得磁环5进行绕输入轴I的转动，直至电磁环5和扭矩传感器4之间的电磁作用为零。在找出该电磁零位置后，铆压单元11的铆压头13以一定的力朝半成品10的中心轴线伸展，挤压磁环5，从而使磁环5通过材料变形而铆压到输入轴I上，由此完成了磁环5至半成品10的组装过程。此后，磁环保持装置7、输入轴保持装置6以及铆压单元11逐步返回到原始位置，同时，通过锁定装置23将支撑基座9相对于传送台或工作台锁定，以等待下一循环。
[0051]通过本实用新型的上述结构，能获得具有如下特征的用于EPS系统的磁环组装和定位方法和设备:
[0052]夹在上夹持工具中的是小而轻的磁环，而装载/卸载于下夹持工具中的是大而重的半成品，这使得半成品的装载和卸载非常简单。
[0053]支撑组件包括具有锁定装置的支撑基座和具有换型功能的可旋转换型夹具，在锁定装置解锁后，支撑基座与换型夹具一起能绕中心轴线在某个角度范围内旋转。这一功能能避免沿圆周方向铆压孔位置公差/偏差的影响，并且使得铆压头能正确对准输入轴的铆压孔位置，并且此正确铆压位置将由上输入轴抓持器保持，直到组装工艺完成。
[0054]产品由换型夹具定位。从轴向上，产品由弹力支撑，并且在找出铆压孔位置的过程中使得产品能在轴向上浮置于某个公差范围内。另外，换型夹具还与T形部件相连，在找出铆压孔位置后，输入轴将被抓持和固定，通过使T形部件从底侧卸走而脱开对产品的支撑。这使得半成品整个与换型夹具分开，从而与支撑组件没有任何接触，此时作用在半成品上的重力还沿中心轴线方向。使得扭杆处于自由状态。这对于在磁环和扭矩传感器之间找出电磁零位置而言是一种最佳状态。
[0055]尽管本实用新型就优选实施例进行了描述，但这并不是意味着对本实用新型的限制，应当理解的是，本实用新型的保护范围由后附权利要求来限定，在不脱离该范围的前提下，本领域技术人员可进行各种修改。
【权利要求】
1.一种用于组装车辆转向系统传感器组件的设备，其特征在于，所述设备包括: 将工件的输入轴朝向上方直立地支撑的支撑组件； 磁环保持装置，其位于支撑组件上方并沿竖直方向与所述支撑组件对齐，所述磁环保持装置能沿竖直方向在缩回位置和伸展位置之间移动，在缩回位置，装载传感器组件的磁环于该磁环保持装置中，在伸展位置，所述磁环保持装置保持住磁环，并下移到将磁环安装于输入轴的外圆周上的位置；以及 绕所述支撑组件布置以将磁环紧固到所述输入轴上的磁环紧固单元。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述支撑组件包括可拆卸地安装至用于传送工件的传送台的支撑基座；以及 保持所述工件并可拆卸地安装至所述支撑基座的换型夹具。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，还包括沿竖直方向与所述支撑组件对齐且用于保持输入轴的输入轴保持装置；所述换型夹具包括一个可移动装置，所述可移动装置能在支撑工件的第一位置和当输入轴被输入轴保持装置保持住时与工件脱开的第二位置之间移动。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述可移动装置弹性地支撑所述工件。
5.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述换型夹具包括支撑工件的与输入轴相反的输出轴的板以及连接至板并使板上下移动的杆。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述杆通过液压、气动或手动来驱动。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括与磁环保持装置相偶合以驱动磁环转动来调整磁环和矩扭传感器之间的电磁零位置的电磁零位置调节器。
8.如权利要求2所述的设备，其特征在于，还包括将支撑基座相对于传送台进行锁定的锁定装置，所述锁定装置在设备不工作时将支撑基座锁定于初始工位。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述锁定装置包括可释放的锁定插销。
10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述磁环紧固单元具有紧固头，所述紧固头能在缩回位置和执行输入轴上的紧固孔对准操作或者执行紧固操作的伸展位置之间移动。
【文档编号】B62D5/04GK204184434SQ201420568190
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月29日 优先权日:2014年9月29日
【发明者】谢志意, 李选新, 胡志明, 袁再龙, 王凯, 蒋京林, 包隽 申请人:博世汽车部件(长沙)有限公司, 上海采埃孚转向系统(烟台)有限公司