基于PLC石英晶體諧振器自動送料檢測機的設計

谷瑞光

1 背景

圖1 晶體諧振器

河源某電子廠主要生產晶體諧振器（如圖1所示），為了保障品質要求，每一個必須要進行功能檢測，常規的方法是人工使用一個留有空穴位平板的盤子插入晶體諧振器容器，讓晶體諧振器進入盤子的空穴位，再逐個進行人工使用儀表檢測晶體諧振器是否好壞，效率很低下，人工勞動強度比較大。

圖2 插板盤子

2 原來生產工藝分析

為了改善該工序，筆者到該廠進行調研分析，進行該工序工藝分析，并提出改進方案。該工序存在問題：第一，石英晶體諧振器是一個電子器件，在使用插板時會損壞石英晶體諧振器產品；第二，石英晶體諧振器容易卡在插板上，位置不正；第三，石英晶體諧振器檢測平板下壓時，由于位置關系，使用儀表檢測時容易出錯。第四，插板數量太多，人工檢測容易漏檢，將不良品放到下一個工序。為此筆者提出一個諧振器自動排料檢測機設計方案

3 石英晶體諧振器自動送料檢測機設計方案[1]

（1）為了解決插板損壞石英諧振器，不采用插板，改為使用振動盤，設計一個合理的石英諧振器的振動盤，用一個類似橢圓的弧形設計合理的導槽，讓石英在振動盤的作用下，沿著導槽逐步移動，代替插板插入石英晶體諧振器，減少對石英諧振器的損壞，也不容易出現卡死的現象和位置不正的問題。

（2）設計一個氣缸檢測裝置[2]，分別使用2個小型氣缸分別帶著平板、檢測儀表表針，振動盤自動送石英諧振器，用光電開關檢測數量，檢測到10個，頂針氣缸卡住送料的振動盤，然后帶著平板的小型氣缸先行下壓，到位后帶著檢測儀表表針的一個氣缸上升，壓緊后對石英晶體諧振器進行檢測，如檢測NG，使用推出氣缸將次品推下廢料盒；檢測裝置圖如圖3所示。

（3）使用PLC、光電檢測開關等代替人工去控制設備；使用光電開關代替人眼去檢測是否存在石英晶體諧振器，使用磁性開關判斷氣缸行程是否到位，使用PLC代替人腦去控制整個設備。

圖3 檢測裝置

（4）檢測方案的選擇，測量電阻法用萬用表R×10k檔測量石英晶體振蕩器的正、反向電阻值，正常時均應為∞（無窮大）[3]。若測得石英晶體振蕩器有一定的阻值或為0，則說明該石英晶體振蕩器已漏電或擊穿損壞[4]。

4 石英晶體諧振器自動送料檢測機設備選型

（1）I/O點的確認

見表1。

（2）邏輯控制圖設計

見圖4。

（3）PLC的選型

石英晶體諧振器檢測機使用到比較多的氣缸以及磁性開關，光電開關，一共使用了12個開關類，所以需要至少18個點輸入以上的PLC；另外由于石英晶體諧振器自動送料檢測機所需要的動作比較簡單，不需要太多功能指令和網絡控制功能，選擇國產經濟型PLC，臺達DVP-EC3系列DVP30EC00R3。

表1 石英晶體諧振器自動送料檢測機I/O表

圖4 石英晶體諧振器自動送料檢測機

（4）光電開關的選型

由于石英晶體諧振器是普通材料，使用普通的光電開關可以進行檢測有無，由于石英晶體諧振器高度很小，只有3 mm，所以光電開關檢測范圍必須在這個范圍以上。根據《新編傳感器技術手冊》[5]選擇E3JK-R4M型號就可以滿足。

（5）振動盤的選型

一般每次生產的時候大概有1 000～2 000個石英晶體諧振器，只需要考慮將盛石英晶體諧振器的容器做大一點，功率相對大一點就可以。博榮生產的FN115振動盤就可以滿足。

5 設備調試及總結

設備方案經過與企業討論后，確定無誤，購買備件進行安裝調試。設備初步安裝完畢后進行測試，測試分為三個階段：機械部分測試、機電聯調、上線測試。

第一階段機械測試，由于本臺設備是第一次制作，部分尺寸有點不合適，尤其振動盤與流水線的連接處；進行修改后無誤。

第二階段機電聯調：

（1）手動測試各控制按鈕動作是否到位；

（2）檢查各控制信號是否正常；

（3）檢查急停是否正常；

（4）全自動空負載運行檢測；

第三階段上線測試，把設備放在生產線進行生產產品，經過一周的上線測試，主要出現振動盤不穩定，經?？?，第二氣缸檢測時，物料的位置停不是那么精確，偶爾出錯。對振動盤的導槽重新修正，后面出錯就很少。

一臺石英晶體諧振器自動送料檢測機的實現，為該電子廠減少了3～4名員工的用工成本，產品100%檢測，提高了10%左右的生產效率，達到每個小時可以檢測4 000左右的產品（10秒10個的設計速度），提高了產品的質量。

參考文獻：

［1］于振歡，李東，王艷林.石英晶體自動測試及分選系統設計［J］.計算機測量與控制，2011，19（06）：1284-1286.

［2］李雪梅，曾德懷，丁峰.真空吸盤的設計與應用［J］.液壓與氣動，2004（3）：23-27.

［3］熊壯，唐彬.I～2形MEMS諧振器的電阻差分檢測方法［J］.傳感技術學報，2014，27（09）：1174-1177.

［4］鄭敏，李平，文玉梅，等.聲表面波諧振器無源無線傳感虛擬儀器系統［J］.傳感器技術，2004（11）：86-88.

［5］李科杰.新編傳感器技術手冊［M］.北京：國防產業出版社，2003.