一种机油冷却器自动组片控制系统研制

摘要

随着人们对生活品质的不断追求，国内外汽车工业蓬勃发展，机油冷却器对保护汽车发动机起到关键的保护作用，提高汽车发动机系统中机油冷却器的组片效率是汽车工业生产中的一个重要环节。依靠纯手工或半人工组片的方式，效率低下，不能满足快速发展的工业经济的需求，并且劳动力成本不断上升，不适合大规模的生产，组装出来的产品质量也得不到保证，严重限制了企业的发展。为此在研究了大量利用工业机器人作业实例的基础上，并结合工业机器人在装配行业的应用及机电一体化技术，本课题针对机油冷却器自动组片系统控制系统展开研究，以实现机油冷却器的自动组片任务，替代手工组片，实现组片自动化，提高生产效率，进行了相关设计研究工作。 首先介绍了机油冷却器的工作原理，对机油冷却器组片单元的六种零件的特点进行了分析，并确定了零件在组片台上的排布形式和机械手对零件的抓取方式，分析了前期夹持器结构设计的不足，在此基础上对抓取零件的夹持器重新进行了结构设计，分别为普通吸盘夹持器、散热翅片专用夹持器和加强垫圈专用夹持器。在夹持器设计中，将真空泵作为三组夹持器的驱动源，并对其进行了相关的设计计算。 根据组片任务要求，对机械手的路径进行了规划，将此作为设计自动组片系统的依据。根据机油冷却器单元组片总方案，详细分析了自动循环组片的动作过程，对系统中用到的电器元器件的作用进行了介绍，确定了在组片过程中各个电机、真空泵、霍尔接近开关、电磁铁和继电器的动作顺序，并在前期方案的基础上，提出了本课题控制系统的方案。 本控制系统设计由硬件部分和软件部分组成，选用PCL-839控制卡作为控制系统的控制器，水平方向选用伺服电机驱动，垂直方向选用步进电机驱动，确定了电机、驱动器、继电器的型号，完成了水平电机的驱动电路设计、垂直步进电机的驱动电路设计和真空泵、电磁铁及继电器控制电路的设计。依据单任务的组片流程图及组片动作解析，运用VC++语言结合PCL-839控制卡自带函数，对组片控制程序进行了编写，并设计了控制系统的人机界面，能实现对各夹持器、真空泵、电磁铁的单独动作，也能循环自动执行任务，还包括微调、单步停止、自动复位和总停的功能，使得控制系统简洁明了，操作简单方便。 试验过程中，设计的人机界面上操作，主要验证了所设计的机油冷却器自动组片系统的可行性和可靠性，能够达到预期的组片目标，包括对三种夹持器抓取零件的可行性进行试验，单个夹持器能否按人机界面上设计的按钮进行动作，整个组片系统能否在按下“自动循环”按钮后，按照期望的组片顺序自动循环地进行组片任务。试验结果表明以上试验目的均能达到，本课题所设计的机油冷却器自动组片系统满足设计要求。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景

1．2 国内外工业机器人研究现状及发展趋势

1．2．1 国内外工业机器人技术的发展

1．2．2 国内外自动化装配研究分析

1．3 课题来源与意义

1．4 课题主要研究内容及论文安排

第二章 自动组片机械系统及夹持器设计

2．1 冷却器的工作原理

2．2 组片零件特点分析、排布及抓取方式确定

2．2．1 组片零件特点

2．2．2 组片零件排布形式

2．2．3 组片零件抓取方式确定

2．3 普通真空吸盘夹持器机构设计

2．4 散热翅片专用夹持器机构设计

2．5 加强垫圈专用夹持器机构设计

2．5．1 原先加强垫圈夹持器结构简述

2．5．2 重新设计的加强垫圈专用夹持器

2．5．3 真空泵的选型

2．6 本章小结

第三章 控制系统总体方案

3．1 原先控制系统简介

3．2 路径规划

3．3 改进后的控制系统总方案

3．4 机械手组片系统自动循环动作解析

3．4．1 机械手自动组片系统电器元器件介绍

3．4．2 组片系统自动循环过程

3．5 本章小结

第四章 控制系统设计及软件设计

4．1 硬件部分设计

4．1．1 控制系统硬件选型

4．1．2 控制系统的控制器介绍

4．1．3 控制系统硬件电路设计

4．2 软件部分设计

4．2．1 软件实现的功能

4．2．2 控制系统流程图

4．2．3 人机界面设计

4．2．4 主要程序编写片段

4．3 本章小结

第五章 机油冷却器自动组片系统试验研究

5．1 试验目标

5．2 试验步骤

5．3 试验过程

5．4 试验结果分析

5．5 本章小结

第六章 研究工作总结与展望

6．1 主要研究成果

6．2 主要创新点

6．3 研究工作展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

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