多工位全自動(dòng)噴淋清洗機(jī)的研制

張科平

（陜西群力電工有限責(zé)任公司，陜西寶雞 721300）

密封繼電器是依靠產(chǎn)品內(nèi)部的觸點(diǎn)閉合和斷開(kāi)來(lái)完成電路轉(zhuǎn)換控制的，其內(nèi)部具有復(fù)雜的機(jī)械和電磁結(jié)構(gòu)。在密封繼電器正常工作過(guò)程中，多余物和污染物會(huì)對(duì)其產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至?xí)蛊涔δ苁?。常?jiàn)的多余物和污染物有金屬屑、飛濺的錫珠、金屬顆粒物、導(dǎo)線(xiàn)的金屬絲、棉絲和一些絕緣材料剩余物、揮發(fā)物、灰塵、頭發(fā)、頭皮屑等。為了將其清理干凈，使密封繼電器達(dá)到較高的可靠性，過(guò)去多使用一些有機(jī)溶劑（如F113、甲醇）來(lái)清洗產(chǎn)品，但由于對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人體的傷害被淘汰。目前多用無(wú)水乙醇來(lái)清洗，但其缺點(diǎn)也是很明顯的，清洗過(guò)后零件上會(huì)留下花漬?，F(xiàn)在又有了新的清洗工藝，采用加熱的去離子水來(lái)清洗，清洗過(guò)后零件表面達(dá)到了較好的清洗效果。但人工清洗又會(huì)帶來(lái)新的二次污染（如脫落皮屑、頭發(fā)），而且不能達(dá)到動(dòng)態(tài)清洗的目的，本設(shè)備采用全自動(dòng)動(dòng)態(tài)清洗方案，非常好地解決了這些問(wèn)題。

1 項(xiàng)目目標(biāo)

（1）實(shí)現(xiàn)密封繼電器動(dòng)、靜觸點(diǎn)及內(nèi)部機(jī)構(gòu)的全自動(dòng)動(dòng)態(tài)清洗。

（2）清洗液采用加熱的去離子水，提高了清洗效果。

（3）清洗液非循環(huán)使用，用加熱的經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾純凈的氮?dú)獯蹈僧a(chǎn)品。

2 設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)

2.1 基本工作原理

人工將待清洗的繼電器插入清洗插座上，通過(guò)公轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)將繼電器轉(zhuǎn)至清洗工位，繼電器在自轉(zhuǎn)并且斷續(xù)通電的狀態(tài)下，用一定壓力和溫度的去離子水，從各個(gè)不同的角度對(duì)其進(jìn)行一定時(shí)間的噴洗。然后轉(zhuǎn)至下一個(gè)工位，在繼電器斷續(xù)通電和自轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，用一定壓力和溫度的純凈氮?dú)鈱⑵浯蹈?。該設(shè)備的動(dòng)作過(guò)程看似簡(jiǎn)單，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，繼電器在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下電信號(hào)的傳輸和觸摸屏、PLC、變頻器之間的通信控制，以及清洗液溫度、壓力、氣體溫度、壓力的控制比較復(fù)雜，涉及到模擬量的采集和PID恒溫控制。

選用松下FPX-C38AT PLC來(lái)完成整個(gè)設(shè)備的動(dòng)作控制，以簡(jiǎn)化設(shè)備的控制邏輯線(xiàn)路。配以屏通觸摸屏來(lái)達(dá)到友好的人機(jī)操作界面，并顯示相關(guān)信息。松下400W變頻器AVF200-0042驅(qū)動(dòng)公轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，工位自轉(zhuǎn)電機(jī)采用5個(gè)42HS03雷賽步進(jìn)電機(jī)，由5臺(tái)M542驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。

多工位全自動(dòng)噴淋清洗機(jī)的控制系統(tǒng)框圖如圖1所示，PLC為設(shè)備的核心部件，設(shè)備所有動(dòng)作的邏輯先后順序均由其中的程序代碼來(lái)控制。

圖1 系統(tǒng)控制圖

整個(gè)系統(tǒng)的模擬量輸入輸出、PWM輸出、通信控制相對(duì)復(fù)雜，因此選用松下FPX-C38AT PLC主控制單元，其上帶有4路模擬量輸入單元，4路模擬量輸出單元。松下AFPX-TC2擴(kuò)展單元帶有2個(gè)熱電偶輸入單元，松下AFPX-COM3擴(kuò)展組件用于變頻器通信。觸摸屏上組態(tài)的信息簡(jiǎn)潔，功能完善，操作方便。觸摸屏工作界面如圖2所示，觸摸屏參數(shù)設(shè)置界面如圖3所示。

圖2 工作界面

圖3 參數(shù)設(shè)置界面

2.2 配方功能

為實(shí)現(xiàn)多種繼電器的清洗，需要設(shè)置不同的參數(shù)，如果每次更換品種，都要重新設(shè)置參數(shù)，使用起來(lái)就比較麻煩，所以必須考慮配方功能。

配方功能會(huì)讓很多設(shè)計(jì)者畏難，因?yàn)橐x某個(gè)配方存儲(chǔ)在哪個(gè)區(qū)。如果只有一個(gè)配方，那就用0區(qū)（CR0）即可，而且對(duì)于配方地址、長(zhǎng)度和配方總數(shù)要仔細(xì)斟酌，合理選擇，如本例中“產(chǎn)品編號(hào)”占用4個(gè)字，則其就要占用兩個(gè)地址。第一項(xiàng)“產(chǎn)品編號(hào)”從地址CR0：0開(kāi)始存放，第二項(xiàng)“噴淋壓力”的地址就要從CR0：2開(kāi)始，這點(diǎn)要格外注意。本例配方長(zhǎng)度12個(gè)字，配方總數(shù)100。輸入輸出框內(nèi)：“寫(xiě)出到PLC”前打鉤，寫(xiě)出地址設(shè)置成PLC內(nèi)部寄存器；儲(chǔ)存框：“使用閃存儲(chǔ)存數(shù)據(jù)”前打鉤；讀取位置“顛倒32位數(shù)據(jù)的高低字順序”前打鉤，否則會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。在觸摸屏畫(huà)面上放置配方選擇器，即可實(shí)現(xiàn)配方功能。多工位全自動(dòng)噴淋清洗機(jī)配方區(qū)數(shù)據(jù)項(xiàng)定義，如圖4和圖5所示。

圖4 一般配方設(shè)置

圖5 數(shù)據(jù)項(xiàng)配方設(shè)置

最終形成表1所示定義，通過(guò)該表可以使存儲(chǔ)地址、名稱(chēng)、數(shù)據(jù)類(lèi)型、PLC編程所用寄存器一目了然，方便編程，便于查錯(cuò)。

表1 配方定義

定義好各項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的寄存器后，即可在界面上放置配方編號(hào)和配方選擇器（產(chǎn)品選擇）項(xiàng)目，所有配方參數(shù)都以配方編號(hào)為索引，要?jiǎng)h除某配方時(shí)只要?jiǎng)h除其編號(hào)即可。

2.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

機(jī)械結(jié)構(gòu)、防水處理和防污染處理均是本設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用5個(gè)不銹鋼隔離室，過(guò)道采用PVC軟簾隔離的方式，有效形成隔離空間，避免了二次污染。

（1）整機(jī)外觀(guān)。整機(jī)外觀(guān)如圖6所示。

圖6 整機(jī)外觀(guān)

（2）自轉(zhuǎn)系統(tǒng)。拆除固定罩、旋轉(zhuǎn)罩，如圖7所示。

圖7 自轉(zhuǎn)系統(tǒng)

（3）公轉(zhuǎn)系統(tǒng)。公轉(zhuǎn)系統(tǒng)組件如圖8所示。

圖8 公轉(zhuǎn)系統(tǒng)組件

3 效果分析

多工位全自動(dòng)動(dòng)態(tài)清洗機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)繼電器動(dòng)、靜簧片與繼電器機(jī)構(gòu)組件的全自動(dòng)動(dòng)態(tài)清洗，生產(chǎn)效率≥1000件/h。整個(gè)自動(dòng)清洗過(guò)程設(shè)計(jì)合理，動(dòng)態(tài)清洗、熱風(fēng)吹干工序一次完成，節(jié)約了人工成本，提高了生產(chǎn)效率，保證了工藝過(guò)程的潔凈，防止了二次污染。

采用加熱的去離子水動(dòng)態(tài)清洗是目前先進(jìn)的清洗方法，已在我國(guó)航天領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用，熱水易于溶解各種污染物，采用旋轉(zhuǎn)、間斷噴射的方法可以從不同的角度有力去除污染物，清洗后零件表面光亮如新，烘干后不留痕跡，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。