关于某家用电器静电弹簧控制板一拖多自动检测装置的研究与应用

葛 彬 王汉文 叶小波 张 寒 吴梦龙 吴伯温

（格力大松（宿迁）生活电器有限公司 宿迁 223800）

引言

随着人民生活质量水平的不断提高，各类家用电器控制方式由普通实体按键控制，转变为触碰按键控制，而触碰按键控制其核心为静电弹簧控制板。但小家电企业在批量生产静电弹簧控制板过程中，静电弹簧控制板因其特殊的工作原理，在触碰功能检测中时间长，人力投入多，劳动强度大、操作繁琐等因素，严重影响家电企业对静电弹簧控制板检测效率和检测稳定性。因此如何实现静电弹簧控制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，研究并设计出一种静电弹簧控制板一拖多自动检测装置，实现静电弹簧控制板的高效测试、低人力投入及检测结果一致性高的效果。

1 静电弹簧控制板结构及检测装置设计难点分析

1.1 静电弹簧控制板结构分析

静电弹簧控制板主要由电源模块板、逻辑控制模块，静电弹簧三个部分组成。在静电弹簧控制板的控制逻辑为，静电弹簧控制板正常接入DC5V 电源，当静电弹簧上的电荷流失时，逻辑电路就会通过放大电路将逻辑电路导通，逻辑电路输出对应信号，从而实现该静电弹簧控制板的电路导通，即可实现触碰静电弹簧控制输出对应信号。

静电弹簧控制板实物如图1 所示。

1.2 检测装置设计难点分析

1）供电难点，原有的供电方式为电源PCB 板将AC220 V 电源转化为DC12 V 和DC5 V 电源，通过专用的电源排线，将DC12 V 和DC5 V 电源引入静电弹簧控制板上。因为专用电源PCB 板需要人工接插电源插头，员工存在触电风险和电源接插件磨损后稳定性变差风险。

2）检测难点，传统检测方式人工接插单个产品电源线插头，再用手逐个去触碰静电弹簧，存在操作繁琐和动作单一性，员工容易疲劳，检测效率较差。

2 检测装置方案设计

2.1 检测装置硬件组成

静电弹簧控制板一拖多自动检测装置，硬件主要分为测试治具架、主气缸、天板针床、静电弹簧控制板托盘、检测电路、PLC 逻辑控制电路六个部分构成。PLC 逻辑控制电路，通过对主气缸及检测线路的系统控制，实现静电弹簧控制板自动供电、检测等动作[1]。

装置硬件配置清单如表1，整体构造如图2 所示

图2 整体构造

2.2 主要硬件设计

2.2.1 测试治具架、静电弹簧控制板托盘设计

针对不同尺寸静电弹簧控制板，专门设计机架和专用的静电弹簧控制板定位板，通过更换天板针床及静电弹簧控制板托盘，来实现兼容不同尺寸静电弹簧控制板；本次以某型号静电弹簧控制板为例设计1 模4 穴定位板，实现4 片静电弹簧控制板的定位及天板针床的安全供电[2]。测试治具架、控制板托盘见图3。

图3 测试治具架、静电弹簧控制板托盘

2.2.2 静电弹簧控制板检测电路设计[3]

针对不同尺寸静电弹簧控制板，专门设计静电弹簧控制板的硬件电路，通过探针对静电弹簧控制板进行电源供给，根据不同的静电弹簧控制板检测需求，在控制箱内部设计可以拨动的拨码开关，实现选择1 ～8 个产品的1 ～9 个信号同时检测，静电弹簧控制板检测电路见图4 所示。

图4 静电弹簧控制板检测电路

3 软件设计

PLC 逻辑控制电路，集成并密封在控制面板底部，自动检测按钮设置一个。按自动检测按钮，主气缸带动上置式压板下压，完成静电弹簧控制板与天板针床贴合，下降到位后气缸上的传感器触发程序开始自动程序运行[4]。

PLC 预读当前拨码器设置静电弹簧控制板数量，及静电弹簧所需检测信号数量，然后按照PLC 内部程序开始运行。在运行过程中会有数显管显示当前检测数据，如果未显示则表示检测NG，如果所有都显示则表示OK，当检测完成后主气缸带动上置式压板上升，等到上压板上升到顶部时，人工就可以手动取出静电弹簧控制板，并重新投入新的静电弹簧控制板，此时按自动检测按钮，检测循环就可以重新启动，PLC 逻辑运算指令[5]如图5 所示。

图5 PLC 逻辑运算指令

4 设计验证及使用维护

4.1 设计验证

根据上文设计原理，对静电弹簧控制板一拖多自动检测装置进行制作、验证。检测效率由人工单个测试的30 s/PCS 提升至4 PCS，检测周期仅需25 s，效率提升约10 倍以上，单人、单套装置即可满足班组单日18000 PCS 生产检测需求，人力投入成本降低显著。员工操作流程从10 余步降至3 步，劳动强度明显减轻。该装置运行可靠，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

静电弹簧控制板一拖多自动检测装置，使用前必须在控制面板内部，拨动拨码开关，确定静电弹簧控制板检测个数及单个静电弹簧控制板检测信号数量。接入压缩空气，调整气压在0.5 MPa 左右。接入AC220 V 电源，查看PLC 电源指示灯是否亮起，放入验证静电弹簧控制板测件,启动静电弹簧控制板检测设备，对装置逻辑运行点检，静电弹簧控制板托盘内部多个穴位监测无异常后，即可用于正常生产检测工作。

使用完毕后，需将静电弹簧控制板托盘及天板针床分别取出，并用发泡袋包裹存放，不能磕碰天板针床，避免天板针床探针损坏。长时间不使用时，需要将测试治具架气管及电源线稳妥收好，表面包裹防尘袋，并将其收入治具间进行稳妥收藏，避免丢失和损坏。

5 总结

静电弹簧控制板自动检测装置一拖多自动检测装置[6]，实现了多型号静电弹簧控制板自动供电、多工位，多信号柔性检测等功能，且安全性高，装置操作简单运行可靠，具有良好的通用性和推广性。通过以上软硬件的设计，不仅大大降低了静电弹簧控制板检测的人力投入成本及劳动强度，而且有效的规避可能造成的电气安全隐患，同时对家电企业静电弹簧控制板自动检测自动化推进具有较高的指导意义。