多爪自動(dòng)打鈕機(jī)實(shí)時(shí)檢測控制裝置設(shè)計(jì)

溫嘉祥 梁堅(jiān)

（中科院廣州電子技術(shù)有限公司）

多爪自動(dòng)打鈕機(jī)實(shí)時(shí)檢測控制裝置設(shè)計(jì)

溫嘉祥 梁堅(jiān)

（中科院廣州電子技術(shù)有限公司）

打鈕扣是服裝及玩具加工行業(yè)中一道必不可少的工序，本文主要針對多爪自動(dòng)打鈕機(jī)實(shí)際操作過程及出現(xiàn)的故障，設(shè)計(jì)其實(shí)時(shí)檢測控制裝置，達(dá)到保證產(chǎn)品質(zhì)量及避免產(chǎn)品不合格造成的經(jīng)濟(jì)損失的目的。

自動(dòng)打鈕機(jī)；故障檢測；傳感器；555時(shí)基電路應(yīng)用

0 引言

在現(xiàn)今的服裝和玩具加工行業(yè)中，打鈕扣是一道必不可少的工序。歐美等西方國家的法律對打鈕扣環(huán)節(jié)的要求十分嚴(yán)格，假如出現(xiàn)鈕扣掉落或者爪片外露，造成兒童誤服或者割傷，可能會(huì)引起龐大的法律訴訟和巨額賠償。在服裝和玩具加工行業(yè)中，至今尚沒有自動(dòng)打鈕機(jī)實(shí)時(shí)檢測控制裝置，一般都是人工方式對每個(gè)鈕扣進(jìn)行檢測。一個(gè)略為上規(guī)模的廠商一批貨單往往達(dá)到百萬套，僅為排除加工留下的隱患，需要花費(fèi)大量人力，而且人工檢測可能會(huì)出現(xiàn)失誤。因此研制自動(dòng)打鈕機(jī)實(shí)時(shí)檢測控制裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測和排除故障，減少事后檢查修補(bǔ)十分必要。

1 多爪自動(dòng)打鈕機(jī)操作過程及出現(xiàn)的故障

1.1 多爪鈕扣組成

多爪鈕扣一般由多爪底片和界子片組成，材料通常采用銅材，如圖1所示。

圖1 多爪鈕扣

1.2 多爪自動(dòng)打鈕機(jī)工作過程

多爪自動(dòng)打鈕機(jī)工作時(shí)，界子片通過轉(zhuǎn)盤傳送帶送至打鈕機(jī)的夾頭，多爪片被送至打鈕機(jī)下面夾頭。操作人員將衣服調(diào)至該裝訂鈕扣的位置，用腳踩下電磁閥開關(guān)即完成了一次操作過程。在正常情況下，爪片、衣服的布料與界片嚙合良好，滿足鈕扣應(yīng)用的拉力強(qiáng)度要求。但是，鈕扣從加工出來到最后成品交付使用還要經(jīng)過電鍍、包裝、運(yùn)輸，尤其是多爪片的相對位置可能會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致裝訂時(shí)出爪（爪片腳暴露在鈕扣附近的衣面上）。其后果一是劃傷人，如果是出口產(chǎn)品將導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失；二是由于不是多爪同時(shí)嚙含，裝訂后的鈕扣拉力強(qiáng)度達(dá)不到要求，產(chǎn)品不合格。

為減輕成品后檢查的工作量，希望能在裝訂過程中實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并排除故障。

1.3 多爪自動(dòng)打鈕機(jī)故障特征分析

多爪自動(dòng)打鈕機(jī)的故障主要有：① 爪片中的某一片向外偏離，一般都向界片面出爪；② 爪片中的某一片向內(nèi)彎曲，一般是向下內(nèi)布面出爪；③ 爪片中的某一片向外且彎曲，一般是向下布面出爪。以上三種情況只要是出爪，多爪片自然與打鈕機(jī)的上下夾具形成短路，而上下夾具本身與打鈕機(jī)整體連在一起，因此它也與機(jī)件形成短路。若在機(jī)件橫頭上安裝一個(gè)與機(jī)架絕緣的金屬片作為傳感器，只要有出爪，就會(huì)與傳感器形成短路。應(yīng)用555時(shí)基電路便可起到理想的控制作用。

2 自動(dòng)打鈕機(jī)實(shí)時(shí)檢測控制裝置設(shè)計(jì)

2.1 多爪自動(dòng)打鈕機(jī)實(shí)時(shí)檢測控制裝置工作原理

多爪自動(dòng)打鈕機(jī)實(shí)時(shí)檢測控制裝置工作原理框圖如圖2所示，包括故障檢測傳感器、故障控制器電路、復(fù)位控制電路、聲光報(bào)警電路、控制器執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路、自動(dòng)打鈕機(jī)電源控制電路等。

圖2 多爪自動(dòng)打鈕機(jī)實(shí)時(shí)檢測控制裝置工作原理框圖

在打鈕扣過程中，故障檢測傳感器實(shí)時(shí)向故障控制器電路發(fā)出信號，故障控制器電路即時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，并通過控制器執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路斷開自動(dòng)打鈕機(jī)的電源控制電路，讓自動(dòng)打鈕機(jī)停止工作，直到管理人員找出故障并處理完畢后接通復(fù)位控制電路進(jìn)行復(fù)位處理，自動(dòng)打鈕機(jī)再重新進(jìn)入工作狀態(tài)。

2.2 故障檢測傳感器設(shè)計(jì)思路

多爪自動(dòng)打鈕機(jī)有與界子片相配的上金屬模具和多爪底片相配的下金屬模具，而且與多爪自動(dòng)打鈕機(jī)機(jī)體連在一起，可以視為同一電位，根據(jù)多爪自動(dòng)打鈕機(jī)故障特征分析，在可能出爪的位置安裝相應(yīng)的金屬模具，作為出爪檢測傳感器。當(dāng)正常工作時(shí)，出爪檢測傳感器與多爪自動(dòng)打鈕機(jī)機(jī)體是絕緣的，即傳感器與多爪自動(dòng)打鈕機(jī)機(jī)體處于不同的電位；當(dāng)出現(xiàn)出爪的現(xiàn)象時(shí)，一定有爪片碰到傳感器，這樣就產(chǎn)生了電位變化。

2.3 故障控制器電路原理

打鈕扣過程中，當(dāng)出現(xiàn)出爪等故障時(shí)，自動(dòng)打鈕機(jī)故障檢測傳感器馬上檢測出故障，實(shí)時(shí)發(fā)出一個(gè)或多個(gè)電平信號，電平信號經(jīng)過一個(gè)或非門電路，進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后，輸入一個(gè)時(shí)基555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路[1]，然后產(chǎn)生脈沖信號控制聲光報(bào)警電路和控制器執(zhí)行機(jī)構(gòu)電路，讓自動(dòng)打鈕機(jī)停止工作。故障控制器電路原理圖如圖3所示。

圖3 故障控制器電路原理圖

故障控制器電路采用CMOS邏輯集成電路元件和時(shí)基555集成電路元件組成，具有功耗低、工作電壓范圍寬、輸入阻抗高、抗干擾能力強(qiáng)、外圍線路簡單、成本低、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)[2]，適用于工廠實(shí)際生產(chǎn)過程中復(fù)雜環(huán)境的應(yīng)用。

3 自動(dòng)打鈕機(jī)實(shí)時(shí)檢測控制裝置功能保證措施

本控制裝置研制的目的是在打鈕扣的過程中能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地給操作人員指出出爪的位置，使操作人員能短時(shí)間內(nèi)排除故障，恢復(fù)生產(chǎn)。為達(dá)到上述要求，控制裝置必須穩(wěn)定可靠，為此本控制裝置采取了以下措施：

（1）各控制線路供電電源均采用專用的AC-DC轉(zhuǎn)換模塊，具有抗電磁干擾功能，保證各電路工作的穩(wěn)定性和可靠性，其輸入交流電壓為85 V～265 V，這樣對于市電電壓在較大范圍內(nèi)變化都不會(huì)影響各控制線路的正常工作；

（2） 自動(dòng)打鈕機(jī)實(shí)際工作中大都采用電磁閥控制，很容易產(chǎn)生干擾信號，造成誤觸發(fā)和誤報(bào)警，本控制裝置的各控制線路均有獨(dú)立的抗干擾保護(hù)線路，這樣就能保證本控制裝置不受外圍設(shè)備的影響；

（3）各控制線路間的連接線均采用金屬屏蔽線，這樣可以有效屏蔽外界對導(dǎo)線中傳輸信號的干擾。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的多爪自動(dòng)打鈕機(jī)實(shí)時(shí)檢測控制裝置具有以下特點(diǎn)：

(1) 本控制裝置具有成本低、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于服裝及玩具加工行業(yè)大規(guī)模的生產(chǎn)；

(2) 本控制裝置可廣泛應(yīng)用于服裝及玩具加工行業(yè)的打鈕扣生產(chǎn)工序中，只需根據(jù)不同的金屬鈕扣設(shè)計(jì)各自的檢測傳感器，便能應(yīng)用于生產(chǎn)中。

本文設(shè)計(jì)的多爪自動(dòng)打鈕機(jī)實(shí)時(shí)檢測控制裝置經(jīng)過現(xiàn)場生產(chǎn)測試，取得了很好的效果。

[1] 清華大學(xué)電子教研組. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程[M].北京:高等教育出版社,1985.

[2] 張端主編,《實(shí)用電子電路手冊（數(shù)字電路分冊）》編寫組,實(shí)用電子電路手冊（數(shù)字電路分冊）[M].北京:高等教育出版社,1992.

溫嘉祥，男，1946年生，研究員，長期從事電子技術(shù)應(yīng)用和自動(dòng)化控制工作。

梁堅(jiān)，男，1968年生，助理工程師，中科院廣州電子技術(shù)有限公司項(xiàng)目經(jīng)理，從事電子技術(shù)開發(fā)應(yīng)用工作。E-mail: cantonjackie@139.com。

Design of Realtime Detect Control Device for Automatic Multi Botton Machine

Wen Jiaxiang Liang Jian
（Chinese Academy of Sciences Guangzhou Electronic Technology Co., Ltd.）

The buttoning is a very necessary process in the clothing and toy processing industry. The test control is designed to detect fault in the automatic operation process and to ensure the good quality of products.

Automatic Play Button Machine; Fault Detection; Sensors; 555 Application