热敏电阻涂胶机自动压紧装置设计

刘碧俊,孙铁波,柳立新

(1.江苏食品药品职业技术学院，江苏淮安 223005；2.江苏省淮安市农机推广站，江苏淮安 223002)

热敏电阻涂胶机自动压紧装置设计

刘碧俊1,孙铁波1,柳立新2

(1.江苏食品药品职业技术学院，江苏淮安 223005；2.江苏省淮安市农机推广站，江苏淮安 223002)

摘要：针对热敏电阻自动涂胶机自动涂胶过程中电阻板的移位问题，在分析热敏电阻涂胶工艺的基础上，根据涂胶过程对压紧装置的要求，设计了一种适用于自动涂胶机的自动化压紧装置。给出了自动压紧装置的气动回路，定义了PLC的I/O口，编制了梯形图程序并制作了样机。样机调试结果表明：该自动压紧装置结构简单，工作可靠，制造成本低，较好地解决了涂胶过程中的电阻板移位问题。

关键词：热敏电阻；自动涂胶；压紧装置；PLC

0　引言

热敏电阻是一种对温度或电流敏感的元件，广泛应用于移动电话、通信设备、笔记本电脑、自动化办公设备、汽车电子、电源产品、照明、家电、国防和节能设备等。众所周知，热敏电阻之类的电子元器件如果不经防护处理或防护不佳，其电气性能和可靠性将会因潮气的侵入或外力的冲击而变劣，因此需要采取各种方法来防护。较为普遍的防护处理是对电子元器件进行封装，主要工艺是将高分子材料涂覆在电子元器件表面。目前较为普遍的是采用环氧树脂密封，因为这种封装有较多优点，主要是能缩小体积、简化工艺、提高生产效率、节约有色金属和降低成本，如各种薄膜介质电容器、热敏电阻、电解电容器、厚薄膜混合集成电路、电感器、滤波器等主要采用环氧树脂封装[1]。

目前，国内很多企业在热敏电阻封装过程中仍旧采用手工涂胶的办法，这种方式易产生涂胶厚度不均匀、产品一致性很难保证、胶浪费严重的现象，并产生大量气泡，严重影响涂胶质量。此外，人工涂胶的方法生产效率低，产品产量低，不能形成大批量生产，生产成本高，这也是企业发展的瓶颈。前期作者受一家热敏电阻生产企业的委托，设计了一种可以实现热敏电阻自动涂胶的装置并试制了样机，样机整体运行良好，但还存在热敏电阻在涂胶过程中的移位问题。在现有样机基础上，结合热敏电阻涂胶工艺流程，设计了一种适用于热敏电阻自动涂胶机的自动压紧装置。

1　涂胶机自动压紧装置的工作过程

热敏电阻自动涂胶机工作过程如下：人工将一定数量的热敏电阻安装到托架上，按下启动按钮，步进电机驱动热敏电阻托架下行，热敏电阻浸入环氧树脂料槽中，料槽往复运动，对热敏电阻进行涂胶，涂胶完成后，热敏电阻托架上行到位，人工取下热敏电阻加工板，涂胶工作一个循环完成。该设备小巧、紧凑，可以实现封闭处理树脂料，避免人体接触，生产操作简便。

在前期的样机实验过程中发现，由于环氧树脂具有一定的黏滞性，所以当热敏电阻在料槽中做反复涂胶运动时，热敏电阻会随运动而出现一定的移位现象。由于热敏电阻布置密集，涂胶过程中的移位会造成热敏电阻之间发生碰撞和粘连，这也造成热敏电阻涂胶废品率高，所以在样机的后期改进设计中需要增加热敏电阻板自动压紧装置。

自动压紧装置的设计工作过程如下：按下启动按钮后热敏电阻托架下行，下行至涂胶位置时由位置传感器发送信号至控制系统，控制系统接收到托架入位信号后，发出压紧信号，压紧气缸动作，推动压紧装置压紧热敏电阻板，压紧后系统继续进行涂胶动作，涂胶完成后，热敏电阻托架上行入位，位置传感器发送信号到控制系统，可以取下热敏电阻板[2-3]。

同时，为保护操作人员的人身安全，在热敏电阻托架前、左和右3个方向设置红外线传感器，当操作人员在一定距离内或者在操作热敏电阻板时通过红外传感器检测操作人员存在并切断控制电路，防止压紧装置夹手事故发生，提高操作人员的安全保障。并在系统中设置急停按钮，当操作过程中出现问题时，按下急停按钮，压紧装置即可张开[4-5]。

2　涂胶机自动压紧装置的自动化控制设计

2.1控制方案

压紧装置的动作由气缸启动实现，结合压紧条件、环氧树脂的黏滞阻力及压紧装置的自身重力，气源压力选择0.2～0.5 MPa，同时考虑到气源压力损失，该系统工作压力最终确定为0.3 MPa，气缸按照压力要求及安装位置选择，系统气动回路如图1所示。

2.2压紧装置I /O口的定义

根据热敏电阻自动涂胶机的气动工作过程，选择信捷公司的XC1-32R-EPLC为控制系统，并对设备I/O口做了定义，I/O口具体定义及相关注释说明见表1所示。

2.3控制程序设计

控制软件设计是系统功能实现的核心，系统的控制软件要结合热敏电阻自动涂胶机压紧装置的具体工作过程、气动控制回路、硬件选型情况及相关电气控制逻辑来实现。综合以上因素，该系统控制部分软件开发环境采用信捷公司专为XC1-32R-EPLC系列PLC设计的开发环境XCPProv3.3h，系统运行环境选择WindowsXP。

控制部分软件设计采用较为直观的梯形图方式。根据系统的电气控制逻辑，进一步分析系统的继电器顺序动作方式，进行梯形图程序编制，以实现压紧装置的自动控制。压紧装置在手动控制模式时要求可手动调试压紧装置的每个工作状态，在自动模式时可流畅实现各工序功能。结合具体工作流程及中断要求，软件设计时需充分利用信捷PLC的系统中断功能，实现系统紧急停车及防气缸夹手功能，并能对各种传感器中断信号进行及时处理。最终根据压紧装置的气动工作顺序，在XCPPro软件中实现梯形图程序如图2所示。

3　实验及样机

根据热敏电阻自动涂胶机的改进设计要求，设计了自动压紧装置硬件并进一步开发了压紧装置自动控制系统。压紧装置由气缸、压板、转轴及控制系统组成。在实际生产检测中，发现自动压紧装置能够按照预定设计要求实现各项功能，反应敏捷，且具有较好的维护性。自动压紧装置样机如图3所示。

4　结束语

热敏电阻自动涂胶机压紧装置设计过程中采用了可编程控制器(PLC)来实现自动控制，电阻板的压紧由以前的手动操作变成了工序式自动压紧，自动化程度明显提高，减少了涂胶过程中的操作，使操作人员的劳动强度明显降低，也完全避免了涂胶过程中操作人员误接触环氧树脂的可能性，提高了热敏电阻涂胶生产过程的安全性，并且在系统中设置了紧急情况停车功能和防气缸夹手功能，能够在最大程度上防止设备对操作人员的伤害，使原设备的可靠性和操作性明显提高。自动压紧装置提高了热敏电阻的涂胶生产效率，具有较好的经济效益与社会效益。

参考文献:

【1】史文渤.铜热敏电阻器环境可靠度评估[J].计量与测试技术,2014(7):43-46.

【2】卿前茂,姜莉莉,周鑫,等.连杆清洗设备的气动夹具设计[J].液压与气动,2012(10):59-63.

【3】吴玉光.基于工序要求的夹具定位方案自动规划方法[J].机械工程学报，2010,46(11)：185-192.

【4】顾为鹏.连杆零件的机械加工工艺规程和专用夹具设计[J].现代企业教育，2012(9)：253-254.

【5】石剑锋.基于单片机控制的柴油机柱塞斜槽气动夹具设计[J].制造业信息化,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

基金项目：江苏省淮安市科技支撑计划(工业)项目(HAG2013029)

作者简介：刘碧俊(1965—)，男，工程硕士,副教授，高级工程师，主要从事CAD/CAM教学与研究应用工作。E-mail： lbj-lbj-lbj@163.com。

------------------------------