熱敏電阻涂膠機(jī)自動壓緊裝置設(shè)計(jì)

劉碧俊，孫鐵波，柳立新

(1.江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安 223005;2.江蘇省淮安市農(nóng)機(jī)推廣站，江蘇 淮安 223002)

0 引言

自動涂膠機(jī)的自動壓緊裝置。

熱敏電阻是一種對溫度或電流敏感的元件，廣泛應(yīng)用于移動電話、通信設(shè)備、筆記本電腦、自動化辦公設(shè)備、汽車電子、電源產(chǎn)品、照明、家電、國防和節(jié)能設(shè)備等。眾所周知，熱敏電阻之類的電子元器件如果不經(jīng)防護(hù)處理或防護(hù)不佳，其電氣性能和可靠性將會因潮氣的侵入或外力的沖擊而變劣，因此需要采取各種方法來防護(hù)。較為普遍的防護(hù)處理是對電子元器件進(jìn)行封裝，主要工藝是將高分子材料涂覆在電子元器件表面。目前較為普遍的是采用環(huán)氧樹脂密封，因?yàn)檫@種封裝有較多優(yōu)點(diǎn)，主要是能縮小體積、簡化工藝、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約有色金屬和降低成本，如各種薄膜介質(zhì)電容器、熱敏電阻、電解電容器、厚薄膜混合集成電路、電感器、濾波器等主要采用環(huán)氧樹脂封裝［1］。

目前，國內(nèi)很多企業(yè)在熱敏電阻封裝過程中仍舊采用手工涂膠的辦法，這種方式易產(chǎn)生涂膠厚度不均勻、產(chǎn)品一致性很難保證、膠浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)象，并產(chǎn)生大量氣泡，嚴(yán)重影響涂膠質(zhì)量。此外，人工涂膠的方法生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品產(chǎn)量低，不能形成大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本高，這也是企業(yè)發(fā)展的瓶頸。前期作者受一家熱敏電阻生產(chǎn)企業(yè)的委托，設(shè)計(jì)了一種可以實(shí)現(xiàn)熱敏電阻自動涂膠的裝置并試制了樣機(jī)，樣機(jī)整體運(yùn)行良好，但還存在熱敏電阻在涂膠過程中的移位問題。在現(xiàn)有樣機(jī)基礎(chǔ)上，結(jié)合熱敏電阻涂膠工藝流程，設(shè)計(jì)了一種適用于熱敏電阻

1 涂膠機(jī)自動壓緊裝置的工作過程

熱敏電阻自動涂膠機(jī)工作過程如下:人工將一定數(shù)量的熱敏電阻安裝到托架上，按下啟動按鈕，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動熱敏電阻托架下行，熱敏電阻浸入環(huán)氧樹脂料槽中，料槽往復(fù)運(yùn)動，對熱敏電阻進(jìn)行涂膠，涂膠完成后，熱敏電阻托架上行到位，人工取下熱敏電阻加工板，涂膠工作一個(gè)循環(huán)完成。該設(shè)備小巧、緊湊，可以實(shí)現(xiàn)封閉處理樹脂料，避免人體接觸，生產(chǎn)操作簡便。

在前期的樣機(jī)實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，由于環(huán)氧樹脂具有一定的黏滯性，所以當(dāng)熱敏電阻在料槽中做反復(fù)涂膠運(yùn)動時(shí)，熱敏電阻會隨運(yùn)動而出現(xiàn)一定的移位現(xiàn)象。由于熱敏電阻布置密集，涂膠過程中的移位會造成熱敏電阻之間發(fā)生碰撞和粘連，這也造成熱敏電阻涂膠廢品率高，所以在樣機(jī)的后期改進(jìn)設(shè)計(jì)中需要增加熱敏電阻板自動壓緊裝置。

自動壓緊裝置的設(shè)計(jì)工作過程如下:按下啟動按鈕后熱敏電阻托架下行，下行至涂膠位置時(shí)由位置傳感器發(fā)送信號至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)接收到托架入位信號后，發(fā)出壓緊信號，壓緊氣缸動作，推動壓緊裝置壓緊熱敏電阻板，壓緊后系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行涂膠動作，涂膠完成后，熱敏電阻托架上行入位，位置傳感器發(fā)送信號到控制系統(tǒng)，可以取下熱敏電阻板［2－3］。

同時(shí)，為保護(hù)操作人員的人身安全，在熱敏電阻托架前、左和右3個(gè)方向設(shè)置紅外線傳感器，當(dāng)操作人員在一定距離內(nèi)或者在操作熱敏電阻板時(shí)通過紅外傳感器檢測操作人員存在并切斷控制電路，防止壓緊裝置夾手事故發(fā)生，提高操作人員的安全保障。并在系統(tǒng)中設(shè)置急停按鈕，當(dāng)操作過程中出現(xiàn)問題時(shí)，按下急停按鈕，壓緊裝置即可張開［4－5］。

2 涂膠機(jī)自動壓緊裝置的自動化控制設(shè)計(jì)

2.1 控制方案

壓緊裝置的動作由氣缸啟動實(shí)現(xiàn)，結(jié)合壓緊條件、環(huán)氧樹脂的黏滯阻力及壓緊裝置的自身重力，氣源壓力選擇0.2～0.5 MPa，同時(shí)考慮到氣源壓力損失，該系統(tǒng)工作壓力最終確定為0.3 MPa，氣缸按照壓力要求及安裝位置選擇，系統(tǒng)氣動回路如圖1所示。

2.2 壓緊裝置I/O口的定義

根據(jù)熱敏電阻自動涂膠機(jī)的氣動工作過程，選擇信捷公司的XC1-32R-EPLC為控制系統(tǒng)，并對設(shè)備I/O口做了定義，I/O口具體定義及相關(guān)注釋說明見表1所示。

表1 系統(tǒng)I/O口定義

2.3 控制程序設(shè)計(jì)

控制軟件設(shè)計(jì)是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心，系統(tǒng)的控制軟件要結(jié)合熱敏電阻自動涂膠機(jī)壓緊裝置的具體工作過程、氣動控制回路、硬件選型情況及相關(guān)電氣控制邏輯來實(shí)現(xiàn)。綜合以上因素，該系統(tǒng)控制部分軟件開發(fā)環(huán)境采用信捷公司專為XC1-32REPLC系列PLC設(shè)計(jì)的開發(fā)環(huán)境XCPProv3.3h，系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境選擇WindowsXP。

控制部分軟件設(shè)計(jì)采用較為直觀的梯形圖方式。根據(jù)系統(tǒng)的電氣控制邏輯，進(jìn)一步分析系統(tǒng)的繼電器順序動作方式，進(jìn)行梯形圖程序編制，以實(shí)現(xiàn)壓緊裝置的自動控制。壓緊裝置在手動控制模式時(shí)要求可手動調(diào)試壓緊裝置的每個(gè)工作狀態(tài)，在自動模式時(shí)可流暢實(shí)現(xiàn)各工序功能。結(jié)合具體工作流程及中斷要求，軟件設(shè)計(jì)時(shí)需充分利用信捷PLC的系統(tǒng)中斷功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)緊急停車及防氣缸夾手功能，并能對各種傳感器中斷信號進(jìn)行及時(shí)處理。最終根據(jù)壓緊裝置的氣動工作順序，在XCPPro軟件中實(shí)現(xiàn)梯形圖程序如圖2所示。

3 實(shí)驗(yàn)及樣機(jī)

根據(jù)熱敏電阻自動涂膠機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了自動壓緊裝置硬件并進(jìn)一步開發(fā)了壓緊裝置自動控制系統(tǒng)。壓緊裝置由氣缸、壓板、轉(zhuǎn)軸及控制系統(tǒng)組成。在實(shí)際生產(chǎn)檢測中，發(fā)現(xiàn)自動壓緊裝置能夠按照預(yù)定設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能，反應(yīng)敏捷，且具有較好的維護(hù)性。自動壓緊裝置樣機(jī)如圖3所示。

4 結(jié)束語

熱敏電阻自動涂膠機(jī)壓緊裝置設(shè)計(jì)過程中采用了可編程控制器(PLC)來實(shí)現(xiàn)自動控制，電阻板的壓緊由以前的手動操作變成了工序式自動壓緊，自動化程度明顯提高，減少了涂膠過程中的操作，使操作人員的勞動強(qiáng)度明顯降低，也完全避免了涂膠過程中操作人員誤接觸環(huán)氧樹脂的可能性，提高了熱敏電阻涂膠生產(chǎn)過程的安全性，并且在系統(tǒng)中設(shè)置了緊急情況停車功能和防氣缸夾手功能，能夠在最大程度上防止設(shè)備對操作人員的傷害，使原設(shè)備的可靠性和操作性明顯提高。自動壓緊裝置提高了熱敏電阻的涂膠生產(chǎn)效率，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

【1】史文渤．銅熱敏電阻器環(huán)境可靠度評估［J］．計(jì)量與測試技術(shù)，2014(7):43－46．

【2】卿前茂，姜莉莉，周鑫，等．連桿清洗設(shè)備的氣動夾具設(shè)計(jì)［J］．液壓與氣動，2012(10):59－63．

【3】吳玉光．基于工序要求的夾具定位方案自動規(guī)劃方法［J］．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2010，46(11):185 －192．

【4】顧為鵬．連桿零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程和專用夾具設(shè)計(jì)［J］．現(xiàn)代企業(yè)教育，2012(9):253－254．

【5】石劍鋒．基于單片機(jī)控制的柴油機(jī)柱塞斜槽氣動夾具設(shè)計(jì)［J］．制造業(yè)信息化，2013(1):34－37．