關于某家用電器靜電彈簧控制板一拖多自動檢測裝置的研究與應用

葛 彬 王漢文 葉小波 張 寒 吳夢龍 吳伯溫

（格力大松（宿遷）生活電器有限公司 宿遷 223800）

引言

隨著人民生活質量水平的不斷提高，各類家用電器控制方式由普通實體按鍵控制，轉變為觸碰按鍵控制，而觸碰按鍵控制其核心為靜電彈簧控制板。但小家電企業在批量生產靜電彈簧控制板過程中，靜電彈簧控制板因其特殊的工作原理，在觸碰功能檢測中時間長，人力投入多，勞動強度大、操作繁瑣等因素，嚴重影響家電企業對靜電彈簧控制板檢測效率和檢測穩定性。因此如何實現靜電彈簧控制板自動檢測成為了各家電企業的重點研究課題。本文正是在上述背景下和需求下，研究并設計出一種靜電彈簧控制板一拖多自動檢測裝置，實現靜電彈簧控制板的高效測試、低人力投入及檢測結果一致性高的效果。

1 靜電彈簧控制板結構及檢測裝置設計難點分析

1.1 靜電彈簧控制板結構分析

靜電彈簧控制板主要由電源模塊板、邏輯控制模塊，靜電彈簧三個部分組成。在靜電彈簧控制板的控制邏輯為，靜電彈簧控制板正常接入DC5V 電源，當靜電彈簧上的電荷流失時，邏輯電路就會通過放大電路將邏輯電路導通，邏輯電路輸出對應信號，從而實現該靜電彈簧控制板的電路導通，即可實現觸碰靜電彈簧控制輸出對應信號。

靜電彈簧控制板實物如圖1 所示。

1.2 檢測裝置設計難點分析

1）供電難點，原有的供電方式為電源PCB 板將AC220 V 電源轉化為DC12 V 和DC5 V 電源，通過專用的電源排線，將DC12 V 和DC5 V 電源引入靜電彈簧控制板上。因為專用電源PCB 板需要人工接插電源插頭，員工存在觸電風險和電源接插件磨損后穩定性變差風險。

2）檢測難點，傳統檢測方式人工接插單個產品電源線插頭，再用手逐個去觸碰靜電彈簧，存在操作繁瑣和動作單一性，員工容易疲勞，檢測效率較差。

2 檢測裝置方案設計

2.1 檢測裝置硬件組成

靜電彈簧控制板一拖多自動檢測裝置，硬件主要分為測試治具架、主氣缸、天板針床、靜電彈簧控制板托盤、檢測電路、PLC 邏輯控制電路六個部分構成。PLC 邏輯控制電路，通過對主氣缸及檢測線路的系統控制，實現靜電彈簧控制板自動供電、檢測等動作[1]。

裝置硬件配置清單如表1，整體構造如圖2 所示

圖2 整體構造

2.2 主要硬件設計

2.2.1 測試治具架、靜電彈簧控制板托盤設計

針對不同尺寸靜電彈簧控制板，專門設計機架和專用的靜電彈簧控制板定位板，通過更換天板針床及靜電彈簧控制板托盤，來實現兼容不同尺寸靜電彈簧控制板；本次以某型號靜電彈簧控制板為例設計1 模4 穴定位板，實現4 片靜電彈簧控制板的定位及天板針床的安全供電[2]。測試治具架、控制板托盤見圖3。

圖3 測試治具架、靜電彈簧控制板托盤

2.2.2 靜電彈簧控制板檢測電路設計[3]

針對不同尺寸靜電彈簧控制板，專門設計靜電彈簧控制板的硬件電路，通過探針對靜電彈簧控制板進行電源供給，根據不同的靜電彈簧控制板檢測需求，在控制箱內部設計可以撥動的撥碼開關，實現選擇1 ～8 個產品的1 ～9 個信號同時檢測，靜電彈簧控制板檢測電路見圖4 所示。

圖4 靜電彈簧控制板檢測電路

3 軟件設計

PLC 邏輯控制電路，集成并密封在控制面板底部，自動檢測按鈕設置一個。按自動檢測按鈕，主氣缸帶動上置式壓板下壓，完成靜電彈簧控制板與天板針床貼合，下降到位后氣缸上的傳感器觸發程序開始自動程序運行[4]。

PLC 預讀當前撥碼器設置靜電彈簧控制板數量，及靜電彈簧所需檢測信號數量，然后按照PLC 內部程序開始運行。在運行過程中會有數顯管顯示當前檢測數據，如果未顯示則表示檢測NG，如果所有都顯示則表示OK，當檢測完成后主氣缸帶動上置式壓板上升，等到上壓板上升到頂部時，人工就可以手動取出靜電彈簧控制板，并重新投入新的靜電彈簧控制板，此時按自動檢測按鈕，檢測循環就可以重新啟動，PLC 邏輯運算指令[5]如圖5 所示。

圖5 PLC 邏輯運算指令

4 設計驗證及使用維護

4.1 設計驗證

根據上文設計原理，對靜電彈簧控制板一拖多自動檢測裝置進行制作、驗證。檢測效率由人工單個測試的30 s/PCS 提升至4 PCS，檢測周期僅需25 s，效率提升約10 倍以上，單人、單套裝置即可滿足班組單日18000 PCS 生產檢測需求，人力投入成本降低顯著。員工操作流程從10 余步降至3 步，勞動強度明顯減輕。該裝置運行可靠，各硬件匹配良好，異常檢出有效，滿足設計要求。

4.2 日常使用維護

靜電彈簧控制板一拖多自動檢測裝置，使用前必須在控制面板內部，撥動撥碼開關，確定靜電彈簧控制板檢測個數及單個靜電彈簧控制板檢測信號數量。接入壓縮空氣，調整氣壓在0.5 MPa 左右。接入AC220 V 電源，查看PLC 電源指示燈是否亮起，放入驗證靜電彈簧控制板測件,啟動靜電彈簧控制板檢測設備，對裝置邏輯運行點檢，靜電彈簧控制板托盤內部多個穴位監測無異常后，即可用于正常生產檢測工作。

使用完畢后，需將靜電彈簧控制板托盤及天板針床分別取出，并用發泡袋包裹存放，不能磕碰天板針床，避免天板針床探針損壞。長時間不使用時，需要將測試治具架氣管及電源線穩妥收好，表面包裹防塵袋，并將其收入治具間進行穩妥收藏，避免丟失和損壞。

5 總結

靜電彈簧控制板自動檢測裝置一拖多自動檢測裝置[6]，實現了多型號靜電彈簧控制板自動供電、多工位，多信號柔性檢測等功能，且安全性高，裝置操作簡單運行可靠，具有良好的通用性和推廣性。通過以上軟硬件的設計，不僅大大降低了靜電彈簧控制板檢測的人力投入成本及勞動強度，而且有效的規避可能造成的電氣安全隱患，同時對家電企業靜電彈簧控制板自動檢測自動化推進具有較高的指導意義。