多工位全自動噴淋清洗機的研制

張科平

（陜西群力電工有限責任公司，陜西寶雞 721300）

密封繼電器是依靠產品內部的觸點閉合和斷開來完成電路轉換控制的，其內部具有復雜的機械和電磁結構。在密封繼電器正常工作過程中，多余物和污染物會對其產生嚴重影響，甚至會使其功能失效。常見的多余物和污染物有金屬屑、飛濺的錫珠、金屬顆粒物、導線的金屬絲、棉絲和一些絕緣材料剩余物、揮發物、灰塵、頭發、頭皮屑等。為了將其清理干凈，使密封繼電器達到較高的可靠性，過去多使用一些有機溶劑（如F113、甲醇）來清洗產品，但由于對環境的污染和對人體的傷害被淘汰。目前多用無水乙醇來清洗，但其缺點也是很明顯的，清洗過后零件上會留下花漬?，F在又有了新的清洗工藝，采用加熱的去離子水來清洗，清洗過后零件表面達到了較好的清洗效果。但人工清洗又會帶來新的二次污染（如脫落皮屑、頭發），而且不能達到動態清洗的目的，本設備采用全自動動態清洗方案，非常好地解決了這些問題。

1 項目目標

（1）實現密封繼電器動、靜觸點及內部機構的全自動動態清洗。

（2）清洗液采用加熱的去離子水，提高了清洗效果。

（3）清洗液非循環使用，用加熱的經過精密過濾純凈的氮氣吹干產品。

2 設計和結構

2.1 基本工作原理

人工將待清洗的繼電器插入清洗插座上，通過公轉機構將繼電器轉至清洗工位，繼電器在自轉并且斷續通電的狀態下，用一定壓力和溫度的去離子水，從各個不同的角度對其進行一定時間的噴洗。然后轉至下一個工位，在繼電器斷續通電和自轉的狀態下，用一定壓力和溫度的純凈氮氣將其吹干。該設備的動作過程看似簡單，但其內部結構設計復雜，繼電器在旋轉狀態下電信號的傳輸和觸摸屏、PLC、變頻器之間的通信控制，以及清洗液溫度、壓力、氣體溫度、壓力的控制比較復雜，涉及到模擬量的采集和PID恒溫控制。

選用松下FPX-C38AT PLC來完成整個設備的動作控制，以簡化設備的控制邏輯線路。配以屏通觸摸屏來達到友好的人機操作界面，并顯示相關信息。松下400W變頻器AVF200-0042驅動公轉機構，工位自轉電機采用5個42HS03雷賽步進電機，由5臺M542驅動器驅動。

多工位全自動噴淋清洗機的控制系統框圖如圖1所示，PLC為設備的核心部件，設備所有動作的邏輯先后順序均由其中的程序代碼來控制。

圖1 系統控制圖

整個系統的模擬量輸入輸出、PWM輸出、通信控制相對復雜，因此選用松下FPX-C38AT PLC主控制單元，其上帶有4路模擬量輸入單元，4路模擬量輸出單元。松下AFPX-TC2擴展單元帶有2個熱電偶輸入單元，松下AFPX-COM3擴展組件用于變頻器通信。觸摸屏上組態的信息簡潔，功能完善，操作方便。觸摸屏工作界面如圖2所示，觸摸屏參數設置界面如圖3所示。

圖2 工作界面

圖3 參數設置界面

2.2 配方功能

為實現多種繼電器的清洗，需要設置不同的參數，如果每次更換品種，都要重新設置參數，使用起來就比較麻煩，所以必須考慮配方功能。

配方功能會讓很多設計者畏難，因為要定義某個配方存儲在哪個區。如果只有一個配方，那就用0區（CR0）即可，而且對于配方地址、長度和配方總數要仔細斟酌，合理選擇，如本例中“產品編號”占用4個字，則其就要占用兩個地址。第一項“產品編號”從地址CR0：0開始存放，第二項“噴淋壓力”的地址就要從CR0：2開始，這點要格外注意。本例配方長度12個字，配方總數100。輸入輸出框內：“寫出到PLC”前打鉤，寫出地址設置成PLC內部寄存器；儲存框：“使用閃存儲存數據”前打鉤；讀取位置“顛倒32位數據的高低字順序”前打鉤，否則會出現數據錯誤。在觸摸屏畫面上放置配方選擇器，即可實現配方功能。多工位全自動噴淋清洗機配方區數據項定義，如圖4和圖5所示。

圖4 一般配方設置

圖5 數據項配方設置

最終形成表1所示定義，通過該表可以使存儲地址、名稱、數據類型、PLC編程所用寄存器一目了然，方便編程，便于查錯。

表1 配方定義

定義好各項目對應的寄存器后，即可在界面上放置配方編號和配方選擇器（產品選擇）項目，所有配方參數都以配方編號為索引，要刪除某配方時只要刪除其編號即可。

2.3 機械結構設計

機械結構、防水處理和防污染處理均是本設計中的難點。本設計采用5個不銹鋼隔離室，過道采用PVC軟簾隔離的方式，有效形成隔離空間，避免了二次污染。

（1）整機外觀。整機外觀如圖6所示。

圖6 整機外觀

（2）自轉系統。拆除固定罩、旋轉罩，如圖7所示。

圖7 自轉系統

（3）公轉系統。公轉系統組件如圖8所示。

圖8 公轉系統組件

3 效果分析

多工位全自動動態清洗機實現了對繼電器動、靜簧片與繼電器機構組件的全自動動態清洗，生產效率≥1000件/h。整個自動清洗過程設計合理，動態清洗、熱風吹干工序一次完成，節約了人工成本，提高了生產效率，保證了工藝過程的潔凈，防止了二次污染。

采用加熱的去離子水動態清洗是目前先進的清洗方法，已在我國航天領域得到推廣應用，熱水易于溶解各種污染物，采用旋轉、間斷噴射的方法可以從不同的角度有力去除污染物，清洗后零件表面光亮如新，烘干后不留痕跡，提高了產品質量。