一種熱熔斷體墊片自動裝填設(shè)備的研究

陳曉春，崔聯(lián)合

CHEN Xiao-chun，CUI Lian-he

(江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江陰 214405)

0 引言

熱熔斷體也稱為保險(xiǎn)絲，它主要適用于家用電器及工業(yè)設(shè)備如：電風(fēng)扇、電機(jī)、電飯鍋、電炒鍋、消毒柜、電熱開水瓶等的短路、過載過熱保護(hù)。將熱熔斷體串接于設(shè)備線路中，當(dāng)設(shè)備不正常工作而導(dǎo)致溫度升高至設(shè)定的保護(hù)值時(shí)，保險(xiǎn)絲動作切斷電路，防止安全事故產(chǎn)生。常用的RY型熱熔斷體其結(jié)構(gòu)由金屬外殼、感溫藥粒、前銅墊片、后銅墊片、鼓簧、動觸片、直簧、瓷珠、鉚接線和觸點(diǎn)線等組成，如圖1所示。

圖1 RY型熱熔斷體結(jié)構(gòu)示意圖

RY型熱熔斷體的生產(chǎn)流程是：外殼鉚接→打引線→裝感溫藥?！b前銅墊片→裝鼓簧→裝后銅墊片→裝動觸片→裝觸點(diǎn)線→裝直簧→復(fù)口→扎形→點(diǎn)膠→清洗，其中向熱熔斷體外殼中裝填感溫藥粒、前銅墊片、后銅墊片、鼓簧、動觸片、直簧等材料時(shí)基本上是采用手工裝填的。因其生產(chǎn)工藝多、工序復(fù)雜，工人的勞動強(qiáng)度相當(dāng)高，同時(shí)勞動生產(chǎn)效率也較低；其次，由于手工裝填，產(chǎn)品質(zhì)量不一致性現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重，故而時(shí)常會生產(chǎn)大量廢品，這種現(xiàn)象造成了大量人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)。另外，由于對已裝填好的熱熔斷體進(jìn)行裝配質(zhì)量檢測難度較大，若具有裝配質(zhì)量問題的熱熔斷體應(yīng)用到電器設(shè)備中，其結(jié)果可能造成電器設(shè)備溫度異常升高，最終會導(dǎo)致設(shè)備不能正常工作，甚至燒毀。筆者根據(jù)熱熔斷體生產(chǎn)工藝過程中，需要向熱熔斷體內(nèi)裝填兩次銅墊片的工序，研究一種自動裝填熔斷體銅墊片的設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)熱熔斷體的自動化生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1）結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)思路 研究的熱熔斷體墊片自動裝填設(shè)備主要由裝夾熱熔斷體管的模具、滑臺、盲孔篩、盲孔篩蓋板、刮板機(jī)構(gòu)、墊片回收裝置、升降機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等組成，如圖2所示。

圖2 熱熔斷體墊片自動裝填設(shè)備示意圖

待裝填的熱熔斷體管裝在一模具里，模具可以由滑臺帶著左右移動，便于熱熔斷體管的裝卸。剛開始時(shí)盲孔篩的盲孔口朝上如圖2(b)所示，向盲孔篩上倒入墊片，由刮板機(jī)構(gòu)將墊片刮入到盲孔里，多余的墊片則有墊片回收裝置收回，然后盲孔篩的蓋板機(jī)構(gòu)移動，將刮入到盲孔里的墊片蓋住，接著由翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將盲孔篩翻轉(zhuǎn)180°，使盲孔篩的盲孔口朝下如圖2(a)所示，接下來升降機(jī)構(gòu)帶著盲孔篩向下運(yùn)動，推動盲孔篩向著模具里的熱熔斷體管靠近，設(shè)計(jì)時(shí)盲孔篩的盲孔口與模具裝夾的熱熔斷體管位置一一相對，當(dāng)盲孔篩靠近到熱熔斷體管時(shí)，盲孔篩的蓋板打開，這時(shí)盲孔里的墊片就會落入到熱熔斷體管里，完成一批次熱熔斷體管墊片的自動裝填。

2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 本文研究的熱熔斷體墊片的自動裝填設(shè)備設(shè)計(jì)成兩個工作位，上下料工作位和裝填工作位，上下料工作位是裝卸熱熔斷體管模具的地方，如圖2中7所在位置，待加工的熱熔斷體管裝夾在模具里；裝填工作位即是完成墊片自動裝入熱熔斷體管內(nèi)的地方，如圖2中4所在的位置。設(shè)備框架采用型材鋼制結(jié)構(gòu)，滑臺、刮板機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和蓋板機(jī)構(gòu)等運(yùn)動部件采用便于控制的氣動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。其中滑臺可以左右移動，升降機(jī)構(gòu)可以上下移動，他們分別用一個雙作用氣缸實(shí)現(xiàn)，刮板機(jī)構(gòu)主要由刮板和一筆型氣缸組成，盲孔篩的蓋板機(jī)構(gòu)由一個十字架和一塊上面有許多圓孔（與盲孔篩的盲孔數(shù)目和大小一致）的蓋板構(gòu)成，在初始狀態(tài)時(shí)，蓋板在盲孔篩上方并與盲孔篩緊貼如圖2中9所示，十字架在盲孔篩的下方，十字架在兩個雙作用氣缸的作用下可以帶著蓋板上下、左右移動，盲孔篩翻轉(zhuǎn)180°后如圖2中2所示，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要用轉(zhuǎn)角氣缸實(shí)現(xiàn)盲孔篩的180°翻轉(zhuǎn)。本文設(shè)計(jì)的熱熔斷體墊片自動裝填設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 熱熔斷體墊片自動裝配裝置結(jié)構(gòu)圖

2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

上述設(shè)計(jì)的熱熔斷體墊片自動裝填設(shè)備工作流程是：盲孔篩在初始位置時(shí)滑臺右移到上料工位→裝上有熱熔斷體管的模具→滑臺左移到裝填工位→向盲孔篩上倒入墊片→刮板移動將墊片刮入到盲孔里→多余的墊片落入接收盒并收回→十字架的豎直氣缸動作使蓋板先上移→十字架的水平氣缸動作使蓋板再向左移動→蓋板蓋住盲孔篩里的墊片→翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)角氣缸的工作下將盲孔篩翻轉(zhuǎn)180°使盲孔篩的盲孔口朝下→升降機(jī)構(gòu)下移→使盲孔篩的盲孔口靠近模具里的熱熔斷體管口→十字架的水平氣缸帶著蓋板向右移動，打開盲孔口→墊片剛好落入對著的熱熔斷體管里→十字架的豎直氣缸復(fù)位讓蓋板盲孔篩緊貼在一起→升降機(jī)構(gòu)上移→翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)復(fù)位→盲孔篩回到初始位置，完成一次墊片的自動裝配動作。

2.1 氣路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

從熱熔斷體墊片自動裝填流程可知，設(shè)備中設(shè)計(jì)的滑臺、刮板機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和蓋板機(jī)構(gòu)以及墊片回收機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分別由五個雙作用氣缸、一個筆型氣缸和一個轉(zhuǎn)角氣缸等七個氣缸控制的，以完成熔斷體管模具的裝卸、盲孔篩的旋轉(zhuǎn)、裝填墊片等動作。其氣路系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 熱熔斷體墊片自動裝填設(shè)備的氣路系統(tǒng)圖

2.2 控制電路設(shè)計(jì)

由上文可知，為保證在熱熔斷體墊片的自動裝填過程各氣缸的有序動作，完成向熔斷體金屬外殼內(nèi)自動裝填墊片的工藝，在這個裝填過程中共要控制7氣缸的13個動作，每個動作有1 個電磁閥控制，各氣缸行程采用磁性傳感器控制即可實(shí)現(xiàn)精確定位、轉(zhuǎn)位。加上氣泵的啟動、停止控制，設(shè)備至少要15個輸入控制點(diǎn)，14個輸出控制點(diǎn)，再考慮一點(diǎn)余量，所以本系統(tǒng)選用了小型西門子S7-200 CPU226的PLC作為控制器來實(shí)現(xiàn)整個自動裝填過程的控制，PLC輸入輸出地址分配如表1所示。

表1 PLC輸入輸出地址分配表

實(shí)現(xiàn)熔斷體墊片的自動裝填動作的控制電路如圖5所示。

圖5 熱熔斷體墊片自動裝填設(shè)備的電氣控制原理圖

2.3 控制程序設(shè)計(jì)

本自動裝配設(shè)備在各種檢測傳感器和時(shí)間繼電器的控制下，按裝配工藝流程進(jìn)行順序邏輯控制，其控制程序流程圖如圖6所示。

圖6 熱熔斷體墊片自動裝填設(shè)備的控制程序流程圖

3 結(jié)論

文章研究的熱熔斷體墊片的自動裝填設(shè)備主要是用7個不同的氣缸作為滑臺、刮板機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、蓋板機(jī)構(gòu)及墊片回收機(jī)構(gòu)的重要部件，并由PLC按照熱熔斷體墊片裝填的流程設(shè)計(jì)自動控制程序，實(shí)現(xiàn)熱熔斷體墊片的自動裝填控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）生產(chǎn)效率是目前的2～3倍，且工人的勞動強(qiáng)度大幅降低。

2）該自動生產(chǎn)設(shè)備可一批次完成300只熔斷體墊片的裝填。

3）所有各機(jī)械運(yùn)動采用PLC控制，使產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定可靠。

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