傳感器在冰箱門封磁條生產(chǎn)中應用研究

摘 要：隨著家用電冰箱的普及，磁性門封的質量也越來越被社會重視，而磁性門封內(nèi)的磁條作為整體門封的重要組成部分，通常被門封制造商和使用者忽略，介紹冰箱用磁條在制造過程中的質量控制，傳感器在磁條成型中的應用及研究。

關鍵詞：磁條；翹曲；傳感器；切割裝置；控制系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.230

冰箱門封條是用在冰箱門體和箱體之間用來密封的一種可拆卸冰箱配件，由軟質聚氯乙烯膠條和磁條通過裝配焊接而成，是電冰箱的一個主要部件。針對冰箱主要零部件冰箱門封的生產(chǎn)工藝中存在的諸多問題，應加大電冰箱密封膠條的材質、斷面設計、模具開發(fā)、自動化生產(chǎn)的研發(fā)力度，提高生產(chǎn)流水線的自動化水平，這對提升我國冰箱生產(chǎn)能力的整體水平具有重要意義。

冰箱門封用磁條主要是磁粉加入一定比例的助劑（如：穩(wěn)定劑、增塑劑、潤滑劑等）經(jīng)混合、壓練、擠出、充磁而成。是穿于膠套腔內(nèi)，連接冰箱門體和箱體的磁性材料，是冰箱門體吸合不可或缺的部件，是由磁性材料通過擠塑成型而成，根據(jù)冰箱的型號和膠套截面加工成不同的形狀、高度、長度、磁力大小。磁條的吸力和尺寸精度影響冰箱的吸合效果、密封質量。

冰箱用磁條也可用于消毒柜、展示柜、飲水機、恒溫箱、洗浴室等，起密封和保險作用。

1 磁條纏繞變形原因分析

（1）翹曲是塑件未按照設計的形狀成形，卻發(fā)生表面的扭曲，塑件翹曲導因于成形塑件的不均勻收縮。由于支承條件或外力作用方式使構件扭轉時截面的翹曲受到約束，稱為約束扭轉。約束扭轉時，構件產(chǎn)生彎曲變形，截面上將產(chǎn)生縱向正應力，稱為翹曲正應力。同時還必然產(chǎn)生與翹曲正應力保持平衡的翹曲剪應力。

根據(jù)力學相關理論，由于冰箱門封磁條為非圓形截面，因此在扭轉彎曲時會產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象生。

（2）產(chǎn)出的磁條為了方便存放、運輸，纏繞于圓柱形工件上（如圖1）。由于磁條本身硬度不高，且截面為矩形而非常見的圓形，導致纏繞的磁條在接觸工件邊壁時會出現(xiàn)擠壓變形，造成部分磁條在儲存運輸過程中出現(xiàn)變形磨損，甚至報廢。

2 增加磁條變形監(jiān)測傳感器消除翹曲

（1）整體結構設計。由于多層纏繞時，磁條只在需要變換纏繞方向的位置產(chǎn)生形變，因此在一段磁條中，變形部分僅為其中的一小段。在磁條傳送過程中，增加一個用來監(jiān)測磁條變形情況的傳感器，并在傳感器后設置一個切割裝置。當傳感器檢查到變形磁條時，便切除這部分磁條。在磁條流水線上設置1-2處，徹底避免變形磁條的出現(xiàn)。該流水線的工藝流程初定如下所示（圖2）：

（2）檢測工位包含一個光電傳感器與一個切割裝置，該方案采用PLC控制程序步驟，傳感器采用光電傳感器，切割裝置采用專門針對磁條切割而設計的刀具。

1）磁條通過檢測工位時，光電傳感器檢測磁條寬度，若磁條出現(xiàn)變形，則其寬度與標準磁條寬度會有較大誤差；

2）當檢測到磁條變形時，通過PLC接受信號，啟動切割裝置對磁條進行第一次切割；

3）隨著磁條傳送，當傳感器檢測到磁條寬度重新恢復正常時，切割裝置再次啟動，進行第二次切割；

4）兩次切割所得的一小段磁條落入下方的廢料收集處；

5）磁條通過復查工位，再次檢測磁條是否還存在變形；

6）磁條變形部位成功切除，進入下一步工序。

（3）刀具控制系統(tǒng)設計。

1）控制系統(tǒng)的組成結構?？刂葡到y(tǒng)的硬件一般包括3個部分：感知部分，用來收集外部的信息，如位置、速度、加速度傳感器；控制裝置，用來處理各種信息，完成控制過程，產(chǎn)生必要的控制指令；驅動部分，為了使刀具完成移動功能，可選用氣動、液動、電氣等方式驅動。

2）控制系統(tǒng)功能要求。

a）檢測與控制功能。系統(tǒng)通過傳感器自動檢測磁條的寬度，由PLC根據(jù)所測的信號來控制切割裝置的啟動、運行和停機。系統(tǒng)實時檢測供電電源情況，由PLC控制在電源嚴重過壓或欠壓時停機。

b）顯示報警功能。當系統(tǒng)出現(xiàn)下列情況之一時，同時進行聲、光報警：各種傳感器的供電電源掉電；刀具未回歸原點位置時進行啟動；刀具回歸上限位置時進行啟動；系統(tǒng)供電電源嚴重過壓或欠壓等等。

c）刀具操作過程控制。刀具的操作過程有兩種：自動操作/手動操作。將自動/手動的切換開關打到“手動”狀態(tài)時，可以按下操作面板上相應的點動開關實現(xiàn)點動操作；打到“自動”狀態(tài)時，則根據(jù)相應的控制程序進行自動且連續(xù)的磁條切割過程。

d）功能的實現(xiàn)。在PLC的控制下，切割裝置執(zhí)行機構首先利用傳感器判斷生產(chǎn)線的磁條是否存在變形，根據(jù)檢測結果，調(diào)整刀具至切割位置；然后刀具快速下降至磁條表面位置；完成切割工作后，刀具快速復位并等待下一次切割.

參考文獻：

[1]韓雷，陳士發(fā)，呂正光等.冰箱門封導熱性能及影響因素的CAE分析[J].電器，2012（S1）：170-173.

[2]楊金橋.基于PLC的上下料機械手[D].浙江工業(yè)大學，2014.

[3]劉志芳，張善元.非圓截面桿中的非線性扭轉波及其行波解[J]. 固體力學學報，2007，28（03）：266-270.

[4]李建平.冰箱磁條生產(chǎn)工序的質量控制及管理[J].電子質量， 1996（02）：14-15.

作者簡介：李樂金（1973-），男，安徽蕭縣人，本科，技術總監(jiān)，研究方向：工業(yè)自動化及新材料研究。