熱敏電阻涂膠機自動壓緊裝置設計

劉碧俊,孫鐵波,柳立新

(1.江蘇食品藥品職業技術學院，江蘇淮安 223005；2.江蘇省淮安市農機推廣站，江蘇淮安 223002)

熱敏電阻涂膠機自動壓緊裝置設計

劉碧俊1,孫鐵波1,柳立新2

(1.江蘇食品藥品職業技術學院，江蘇淮安 223005；2.江蘇省淮安市農機推廣站，江蘇淮安 223002)

摘要：針對熱敏電阻自動涂膠機自動涂膠過程中電阻板的移位問題，在分析熱敏電阻涂膠工藝的基礎上，根據涂膠過程對壓緊裝置的要求，設計了一種適用于自動涂膠機的自動化壓緊裝置。給出了自動壓緊裝置的氣動回路，定義了PLC的I/O口，編制了梯形圖程序并制作了樣機。樣機調試結果表明：該自動壓緊裝置結構簡單，工作可靠，制造成本低，較好地解決了涂膠過程中的電阻板移位問題。

關鍵詞：熱敏電阻；自動涂膠；壓緊裝置；PLC

0　引言

熱敏電阻是一種對溫度或電流敏感的元件，廣泛應用于移動電話、通信設備、筆記本電腦、自動化辦公設備、汽車電子、電源產品、照明、家電、國防和節能設備等。眾所周知，熱敏電阻之類的電子元器件如果不經防護處理或防護不佳，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。較為普遍的防護處理是對電子元器件進行封裝，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氧樹脂密封，因為這種封裝有較多優點，主要是能縮小體積、簡化工藝、提高生產效率、節約有色金屬和降低成本，如各種薄膜介質電容器、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氧樹脂封裝[1]。

目前，國內很多企業在熱敏電阻封裝過程中仍舊采用手工涂膠的辦法，這種方式易產生涂膠厚度不均勻、產品一致性很難保證、膠浪費嚴重的現象，并產生大量氣泡，嚴重影響涂膠質量。此外，人工涂膠的方法生產效率低，產品產量低，不能形成大批量生產，生產成本高，這也是企業發展的瓶頸。前期作者受一家熱敏電阻生產企業的委托，設計了一種可以實現熱敏電阻自動涂膠的裝置并試制了樣機，樣機整體運行良好，但還存在熱敏電阻在涂膠過程中的移位問題。在現有樣機基礎上，結合熱敏電阻涂膠工藝流程，設計了一種適用于熱敏電阻自動涂膠機的自動壓緊裝置。

1　涂膠機自動壓緊裝置的工作過程

熱敏電阻自動涂膠機工作過程如下：人工將一定數量的熱敏電阻安裝到托架上，按下啟動按鈕，步進電機驅動熱敏電阻托架下行，熱敏電阻浸入環氧樹脂料槽中，料槽往復運動，對熱敏電阻進行涂膠，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，涂膠工作一個循環完成。該設備小巧、緊湊，可以實現封閉處理樹脂料，避免人體接觸，生產操作簡便。

在前期的樣機實驗過程中發現，由于環氧樹脂具有一定的黏滯性，所以當熱敏電阻在料槽中做反復涂膠運動時，熱敏電阻會隨運動而出現一定的移位現象。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，所以在樣機的后期改進設計中需要增加熱敏電阻板自動壓緊裝置。

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

同時，為保護操作人員的人身安全，在熱敏電阻托架前、左和右3個方向設置紅外線傳感器，當操作人員在一定距離內或者在操作熱敏電阻板時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生，提高操作人員的安全保障。并在系統中設置急停按鈕，當操作過程中出現問題時，按下急停按鈕，壓緊裝置即可張開[4-5]。

2　涂膠機自動壓緊裝置的自動化控制設計

2.1控制方案

壓緊裝置的動作由氣缸啟動實現，結合壓緊條件、環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，同時考慮到氣源壓力損失，該系統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，系統氣動回路如圖1所示。

2.2壓緊裝置I /O口的定義

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

2.3控制程序設計

控制軟件設計是系統功能實現的核心，系統的控制軟件要結合熱敏電阻自動涂膠機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電氣控制邏輯來實現。綜合以上因素，該系統控制部分軟件開發環境采用信捷公司專為XC1-32R-EPLC系列PLC設計的開發環境XCPProv3.3h，系統運行環境選擇WindowsXP。

控制部分軟件設計采用較為直觀的梯形圖方式。根據系統的電氣控制邏輯，進一步分析系統的繼電器順序動作方式，進行梯形圖程序編制，以實現壓緊裝置的自動控制。壓緊裝置在手動控制模式時要求可手動調試壓緊裝置的每個工作狀態，在自動模式時可流暢實現各工序功能。結合具體工作流程及中斷要求，軟件設計時需充分利用信捷PLC的系統中斷功能，實現系統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行及時處理。最終根據壓緊裝置的氣動工作順序，在XCPPro軟件中實現梯形圖程序如圖2所示。

3　實驗及樣機

根據熱敏電阻自動涂膠機的改進設計要求，設計了自動壓緊裝置硬件并進一步開發了壓緊裝置自動控制系統。壓緊裝置由氣缸、壓板、轉軸及控制系統組成。在實際生產檢測中，發現自動壓緊裝置能夠按照預定設計要求實現各項功能，反應敏捷，且具有較好的維護性。自動壓緊裝置樣機如圖3所示。

4　結束語

熱敏電阻自動涂膠機壓緊裝置設計過程中采用了可編程控制器(PLC)來實現自動控制，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度明顯降低，也完全避免了涂膠過程中操作人員誤接觸環氧樹脂的可能性，提高了熱敏電阻涂膠生產過程的安全性，并且在系統中設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備對操作人員的傷害，使原設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效率，具有較好的經濟效益與社會效益。

參考文獻:

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

【2】卿前茂,姜莉莉,周鑫,等.連桿清洗設備的氣動夾具設計[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劃方法[J].機械工程學報，2010,46(11)：185-192.

【4】顧為鵬.連桿零件的機械加工工藝規程和專用夾具設計[J].現代企業教育，2012(9)：253-254.

【5】石劍鋒.基于單片機控制的柴油機柱塞斜槽氣動夾具設計[J].制造業信息化,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

基金項目：江蘇省淮安市科技支撐計劃(工業)項目(HAG2013029)

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

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