多爪自動打鈕機實時檢測控制裝置設計

溫嘉祥 梁堅

（中科院廣州電子技術有限公司）

多爪自動打鈕機實時檢測控制裝置設計

溫嘉祥 梁堅

（中科院廣州電子技術有限公司）

打鈕扣是服裝及玩具加工行業中一道必不可少的工序，本文主要針對多爪自動打鈕機實際操作過程及出現的故障，設計其實時檢測控制裝置，達到保證產品質量及避免產品不合格造成的經濟損失的目的。

自動打鈕機；故障檢測；傳感器；555時基電路應用

0 引言

在現今的服裝和玩具加工行業中，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節的要求十分嚴格，假如出現鈕扣掉落或者爪片外露，造成兒童誤服或者割傷，可能會引起龐大的法律訴訟和巨額賠償。在服裝和玩具加工行業中，至今尚沒有自動打鈕機實時檢測控制裝置，一般都是人工方式對每個鈕扣進行檢測。一個略為上規模的廠商一批貨單往往達到百萬套，僅為排除加工留下的隱患，需要花費大量人力，而且人工檢測可能會出現失誤。因此研制自動打鈕機實時檢測控制裝置進行實時檢測和排除故障，減少事后檢查修補十分必要。

1 多爪自動打鈕機操作過程及出現的故障

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 多爪自動打鈕機工作過程

多爪自動打鈕機工作時，界子片通過轉盤傳送帶送至打鈕機的夾頭，多爪片被送至打鈕機下面夾頭。操作人員將衣服調至該裝訂鈕扣的位置，用腳踩下電磁閥開關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，滿足鈕扣應用的拉力強度要求。但是，鈕扣從加工出來到最后成品交付使用還要經過電鍍、包裝、運輸，尤其是多爪片的相對位置可能會發生變化，導致裝訂時出爪（爪片腳暴露在鈕扣附近的衣面上）。其后果一是劃傷人，如果是出口產品將導致嚴重的經濟損失；二是由于不是多爪同時嚙含，裝訂后的鈕扣拉力強度達不到要求，產品不合格。

為減輕成品后檢查的工作量，希望能在裝訂過程中實時發現問題并排除故障。

1.3 多爪自動打鈕機故障特征分析

多爪自動打鈕機的故障主要有：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彎曲，一般是向下內布面出爪；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的上下夾具形成短路，而上下夾具本身與打鈕機整體連在一起，因此它也與機件形成短路。若在機件橫頭上安裝一個與機架絕緣的金屬片作為傳感器，只要有出爪，就會與傳感器形成短路。應用555時基電路便可起到理想的控制作用。

2 自動打鈕機實時檢測控制裝置設計

2.1 多爪自動打鈕機實時檢測控制裝置工作原理

多爪自動打鈕機實時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、復位控制電路、聲光報警電路、控制器執行機構電路、自動打鈕機電源控制電路等。

圖2 多爪自動打鈕機實時檢測控制裝置工作原理框圖

在打鈕扣過程中，故障檢測傳感器實時向故障控制器電路發出信號，故障控制器電路即時發出聲光報警，并通過控制器執行機構電路斷開自動打鈕機的電源控制電路，讓自動打鈕機停止工作，直到管理人員找出故障并處理完畢后接通復位控制電路進行復位處理，自動打鈕機再重新進入工作狀態。

2.2 故障檢測傳感器設計思路

多爪自動打鈕機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，而且與多爪自動打鈕機機體連在一起，可以視為同一電位，根據多爪自動打鈕機故障特征分析，在可能出爪的位置安裝相應的金屬模具，作為出爪檢測傳感器。當正常工作時，出爪檢測傳感器與多爪自動打鈕機機體是絕緣的，即傳感器與多爪自動打鈕機機體處于不同的電位；當出現出爪的現象時，一定有爪片碰到傳感器，這樣就產生了電位變化。

2.3 故障控制器電路原理

打鈕扣過程中，當出現出爪等故障時，自動打鈕機故障檢測傳感器馬上檢測出故障，實時發出一個或多個電平信號，電平信號經過一個或非門電路，進行電平轉換后，輸入一個時基555單穩態觸發電路[1]，然后產生脈沖信號控制聲光報警電路和控制器執行機構電路，讓自動打鈕機停止工作。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、外圍線路簡單、成本低、經濟實用等特點[2]，適用于工廠實際生產過程中復雜環境的應用。

3 自動打鈕機實時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時準確地給操作人員指出出爪的位置，使操作人員能短時間內排除故障，恢復生產。為達到上述要求，控制裝置必須穩定可靠，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轉換模塊，具有抗電磁干擾功能，保證各電路工作的穩定性和可靠性，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變化都不會影響各控制線路的正常工作；

（2） 自動打鈕機實際工作中大都采用電磁閥控制，很容易產生干擾信號，造成誤觸發和誤報警，本控制裝置的各控制線路均有獨立的抗干擾保護線路，這樣就能保證本控制裝置不受外圍設備的影響；

（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線中傳輸信號的干擾。

4 結束語

本文設計的多爪自動打鈕機實時檢測控制裝置具有以下特點：

(1) 本控制裝置具有成本低、穩定性好、抗干擾能力強等特點，適用于服裝及玩具加工行業大規模的生產；

(2) 本控制裝置可廣泛應用于服裝及玩具加工行業的打鈕扣生產工序中，只需根據不同的金屬鈕扣設計各自的檢測傳感器，便能應用于生產中。

本文設計的多爪自動打鈕機實時檢測控制裝置經過現場生產測試，取得了很好的效果。

[1] 清華大學電子教研組. 數字電子技術基礎簡明教程[M].北京:高等教育出版社,1985.

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

溫嘉祥，男，1946年生，研究員，長期從事電子技術應用和自動化控制工作。

梁堅，男，1968年生，助理工程師，中科院廣州電子技術有限公司項目經理，從事電子技術開發應用工作。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