熱敏電阻涂膠機(jī)自動(dòng)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)

熱敏電阻涂膠機(jī)自動(dòng)壓緊裝置設(shè)計(jì)

劉碧俊1,孫鐵波1,柳立新2

(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)

摘要：針對(duì)熱敏電阻自動(dòng)涂膠機(jī)自動(dòng)涂膠過(guò)程中電阻板的移位問(wèn)題，在分析熱敏電阻涂膠工藝的基礎(chǔ)上，根據(jù)涂膠過(guò)程對(duì)壓緊裝置的要求，設(shè)計(jì)了一種適用于自動(dòng)涂膠機(jī)的自動(dòng)化壓緊裝置。給出了自動(dòng)壓緊裝置的氣動(dòng)回路，定義了PLC的I/O口，編制了梯形圖程序并制作了樣機(jī)。樣機(jī)調(diào)試結(jié)果表明：該自動(dòng)壓緊裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，制造成本低，較好地解決了涂膠過(guò)程中的電阻板移位問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：熱敏電阻；自動(dòng)涂膠；壓緊裝置；PLC

0　引言

熱敏電阻是一種對(duì)溫度或電流敏感的元件，廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、通信設(shè)備、筆記本電腦、自動(dòng)化辦公設(shè)備、汽車(chē)電子、電源產(chǎn)品、照明、家電、國(guó)防和節(jié)能設(shè)備等。眾所周知，熱敏電阻之類(lèi)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(huì)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(lái)防護(hù)。較為普遍的防護(hù)處理是對(duì)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(shù)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(jiǎn)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(shù)脂封裝[1]。

目前，國(guó)內(nèi)很多企業(yè)在熱敏電阻封裝過(guò)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(dòng)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(guò)程中的移位問(wèn)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自動(dòng)涂膠機(jī)的自動(dòng)壓緊裝置。

1　涂膠機(jī)自動(dòng)壓緊裝置的工作過(guò)程

熱敏電阻自動(dòng)涂膠機(jī)工作過(guò)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(dòng)按鈕，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)熱敏電阻托架下行，熱敏電阻浸入環(huán)氧樹(shù)脂料槽中，料槽往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)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(shù)脂料，避免人體接觸，生產(chǎn)操作簡(jiǎn)便。

在前期的樣機(jī)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于環(huán)氧樹(shù)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(dòng)時(shí)，熱敏電阻會(huì)隨運(yùn)動(dòng)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(guò)程中的移位會(huì)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(dòng)壓緊裝置。

自動(dòng)壓緊裝置的設(shè)計(jì)工作過(guò)程如下：按下啟動(dòng)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(hào)至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)接收到托架入位信號(hào)后，發(fā)出壓緊信號(hào)，壓緊氣缸動(dòng)作，推動(dòng)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(dòng)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(hào)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(guò)紅外傳感器檢測(cè)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(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，按下急停按鈕，壓緊裝置即可張開(kāi)[4-5]。

2　涂膠機(jī)自動(dòng)壓緊裝置的自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)

2.1控制方案

壓緊裝置的動(dòng)作由氣缸啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)，結(jié)合壓緊條件、環(huán)氧樹(shù)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(dòng)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(dòng)涂膠機(jī)的氣動(dòng)工作過(guò)程，選擇信捷公司的XC1-32R-EPLC為控制系統(tǒng)，并對(duì)設(shè)備I/O口做了定義，I/O口具體定義及相關(guān)注釋說(shuō)明見(jiàn)表1所示。

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(dòng)涂膠機(jī)壓緊裝置的具體工作過(guò)程、氣動(dòng)控制回路、硬件選型情況及相關(guān)電氣控制邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)。綜合以上因素，該系統(tǒng)控制部分軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境采用信捷公司專(zhuān)為XC1-32R-EPLC系列PLC設(shè)計(jì)的開(kāi)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(dòng)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(dòng)控制。壓緊裝置在手動(dòng)控制模式時(shí)要求可手動(dòng)調(diào)試壓緊裝置的每個(gè)工作狀態(tài)，在自動(dòng)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(chē)及防氣缸夾手功能，并能對(duì)各種傳感器中斷信號(hào)進(jìn)行及時(shí)處理。最終根據(jù)壓緊裝置的氣動(dòng)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(dòng)涂膠機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了自動(dòng)壓緊裝置硬件并進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了壓緊裝置自動(dòng)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(cè)中，發(fā)現(xiàn)自動(dòng)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(dòng)壓緊裝置樣機(jī)如圖3所示。

4　結(jié)束語(yǔ)

熱敏電阻自動(dòng)涂膠機(jī)壓緊裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了可編程控制器(PLC)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，電阻板的壓緊由以前的手動(dòng)操作變成了工序式自動(dòng)壓緊，自動(dòng)化程度明顯提高，減少了涂膠過(guò)程中的操作，使操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度明顯降低，也完全避免了涂膠過(guò)程中操作人員誤接觸環(huán)氧樹(shù)脂的可能性，提高了熱敏電阻涂膠生產(chǎn)過(guò)程的安全性，并且在系統(tǒng)中設(shè)置了緊急情況停車(chē)功能和防氣缸夾手功能，能夠在最大程度上防止設(shè)備對(duì)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(dòng)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(huì)效益。

參考文獻(xiàn):

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【4】顧為鵬.連桿零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程和專(zhuān)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(dòng)夾具設(shè)計(jì)[J].制造業(yè)信息化,2013(1):34-37.

Design of Thermal Resistance Coating Machine Auto Pressing Device

LIU Bijun1，SUN Tiebo1，LIU Lixin2

(1.Jiangsu Food & Pharmaceutical Science College, Huaian Jiangsu 223005, China；

2.Agricultural Machinery Spreading Station，Huaian Jiangsu 223002，China)

Abstract:To solve the problem of the displacement of the resistance plate in the process of automatic coating of thermistor automatic coating machine, automatic clamping device was designed for automatic coating machine based on the analysis of thermal resistance coating technology and the requirement of coating process to pressing device. The automatic pneumatic circuit of the clamping device was put forward, the PLC I/O ports were defined, the ladder diagram was programmed and a prototype was made. The prototype debugging results show that the auto pressing device has the features like simple structure, reliable operation, low manufacture cost, so the plate displacement problem in coating is solved better.

Keywords:Thermistor；Automatic coating；Pressing device；PLC

收稿日期：2014-12-17

基金項(xiàng)目：江蘇省淮安市科技支撐計(jì)劃(工業(yè))項(xiàng)目(HAG2013029)

作者簡(jiǎn)介：劉碧俊(1965—)，男，工程碩士,副教授，高級(jí)工程師，主要從事CAD/CAM教學(xué)與研究應(yīng)用工作。E-mail： lbj-lbj-lbj@163.com。

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