关于一种水箱上置式雾化板一拖多自动检测装置的研究与应用

巩 猛 陈 保 马 星 李 乐 王俊森 孙玉超 戴国良

格力大松(宿迁)生活电器有限公司 江苏 宿迁223800

引言

随着人民生活质量水平的不断提高,加湿器因其能清新空气、改善燥热、营造舒适的生活环境越来越受到民众的喜爱。但小家电企业在批量生产加湿器过程中,雾化板因其功能检测时间长,人力投入多,劳动强度大、操作繁琐等因素,严重影响家电企业加湿器的稳、增产工作。因此如何实现加湿器雾化板自动检测成为了各家电企业的重点研究课题。本文正是在上述背景下和需求下,研究并设计出一种水箱上置式雾化板一拖多自动检测装置,实现加湿器雾化板的高效测试、低人力投入及规避水箱翻转密封性不足漏水造成的电气安全隐患。

1 雾化板结构及检测装置设计难点分析

1.1 雾化板结构分析 加湿器雾化板主要由PCB板、雾化板支架和雾化片三个部分组成。在雾化板生产过程中,需要先将雾化片与雾化板支架固定面组装,然后将PCB焊点面与雾化板支架出雾面在同一方向上使用螺钉固定。雾化板支架上的雾化片接线与PCB板针座端子相接,即PCB板上的控制电路实现对雾化片功能控制。其中雾化板支架为金属制品可承受硬力较大,PCB板为环氧纸质层压板承受硬力较小。

1.2 检测装置设计难点分析

(1)供水难点,原有的供水方式为人工翻转水箱实现,采用机械手臂翻转,投入成本高,不利于检测出雾情况。采用下置水箱水泵加水方式,检测过程中雾化板呈现水柱,无法有效观察雾化板出雾情况。采用上置式水箱,检测前加水,检测后放水成为设计难点。

(2)供电难点,PCB焊点面与雾化板支架出雾面在同一方向上,如图1所示,水与电无法在同一维度同时工作。选择元件面供电方式,供电、通信4个针座有直插式和卧插式两种且方向相反,采用自动装置对多个雾化板同时供电复杂,稳定性较差。

(3)擦除水渍难点,检测时因雾化板出雾面与水接触,检测完成后需将残留水渍擦净,采用气枪吹除,员工将增加其他附加动作。

(4)PASS标记难点,加湿器雾化板检测,出雾面、PCB元件面与供水水箱贴合,水箱翻转,无法采用自动化方式在检测件正面或背面标记PASS。

2 检测装置方案设计

2.1 检测装置硬件组成 水箱上置式雾化板一拖多自动检测装置硬件主要分为测试治具架、主气缸、后置气缸、上置式水箱、天板针床、雾化板托盘、PLC逻辑控制电路七个部分构成。PLC逻辑控制电路通过对主气缸、后置气缸及供电线路的系统控制实现加湿器雾化板自动供水、供电、检测、除渍、标记PASS标签等动作,装置软、硬件整体构造如图1。

图1 水箱上置式雾化板一拖多自动检测装置

2.2 主要硬件设计

2.2.1 上置式水箱设计

(1)上置式水箱简介。上置式水箱分解图共计11个部分,其中1为后置气缸、2为溢水固体棒、3为水箱上盖板、4为水箱后板、5为水箱右侧板、6为水箱左侧板、7为水箱前板、8为水箱底板、9为天板针床、10为分割板,如图2所示。

(2)上置式水箱原理设计。上置式水箱采用高低位设计,低位存放定量的检测用水,高位贴合待测件。当主气缸下压,上置式水箱水口对准雾化板雾化片位置,将上置式水箱与待测件紧密贴合替代翻转操作。上置式水箱后部设有后置气缸和溢水固体棒,带有溢水固体棒的后置气缸下压,使上置式水箱内的检测用水溢出,充满雾化板雾化片处,实现自动供水。天板针床固定在上置式水箱前上端,与水箱出水口处于不同纬度,上置式水箱下压既实现水口与待测件的贴合,同时完成探针与通讯焊点的接触,再通过PLC逻辑控制实现多个雾化板自动供电。

控制后置气缸抬升气管分为气缸自身使用部分和吹除水渍部分,除水渍气管正对四个被测件雾化片,测试完成,后置气缸带动溢水固体棒抬升,雾化片处水位回落,同时对雾化片残留水渍进行吹净,减少人工擦拭操作,避免漏水造成的电气安全隐患。上置式水箱采用透明亚克力物料制作且水口处由分隔板进行分隔,使多个雾化板检测过程中能够更好的观察各出雾情况,规避由于雾化片不良导致的异常传递。

图2 上置式水箱分解图

2.2.2 雾化板托盘设计 雾化板托盘分为定位层和PASS层,定位层镂空设计,用于对4个待测件进行定位。检测时雾化板雾化片向上放置,底部托盘镂空,并在测试治具架底部设有存水箱,当残留水渍没有吹净,可通过镂空位下流至装置底部水箱,进一步减少电气安全隐患。PASS层装设PASS章,上置式水箱气缸下压时即可完成对雾化板支架固定面自动标记动作,如图3所示。

图3 雾化板托盘图

3 软件设计

PLC逻辑控制电路集成并密封在控制面板底部,自动检测按钮设置左右两个,急停按钮设置1个。同时按自动检测按钮,主气缸带动上置式水箱下压,完成水口与待测件雾化片贴合,与雾化板托盘PASS章作用进行自动标记。下压到位后,后置气缸带动溢水固体棒下压为待测件供水。延迟2秒,自动供电,供电检测8S。完成检测,后置气缸带动溢水固体棒上升,测试用水回落,同时吹除水渍5S。吹渍完毕,上置式水箱上升完成全部自动检测工作。检测下压不到位或出现其他突发状况,可通过急停按钮进行复位。

4 设计验证及使用维护

4.1 设计验证 根据上文设计原理,对水箱上置式雾化板一拖多自动检测装置进行制作、验证。检测效率由水箱翻转测试的30S/PCS提升至4PCS仅需25S,效率提升约4倍以上,单人、单套装置即可满足班组单日5000PCS生产检测需求,人力投入成本降低显著。员工操作从10余步降至3步,劳动强度明显减轻。水箱翻转后密封性不足,漏水可能引起的电气安全问题基本消除。装置运行可靠,各硬件匹配良好,异常检出有效,满足设计要求。

4.2 日常使用维护 水箱上置式雾化板一拖多自动检测装置使用前必须加入一定量测试用水,水位可与水箱底板基本持平,不可过多或过少。接入压缩空气,气压调整在0.5 KPa左右。接入24 V 电源与功率仪,放入验证测件对装置逻辑运行点检,监测无异常即可用于生产检测工作。使用过程中,出现下压不到位或其他突发异常可通过急停按钮复位,急停按钮无法复位的立即停止使用,进行回收维修,验证合格后方可用于生产检测。使用完毕,需将测试用水导出,气枪吹净存储,以便后期使用。

5 总结

水箱上置式雾化板一拖多自动检测装置实现了雾化板自动供水、供电、标记PASS、检测、吹除水渍等功能,且操作简单,运行可靠具有良好的通用性和推广性。通过以上软硬件的设计,不仅大大降低了雾化板检测的人力投入成本及劳动强度,而且有效的规避水箱翻转密封性不足漏水,可能造成的电气安全隐患,同时对家电企业加湿器检测自动化推进具有较高的指导意义。