繼電器自動化裝配機構測試控制系統設計

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摘要：繼電器是一種常用具有開關特性的電力電子控制器件。提高企業繼電器生產制造水平的過程中須采用先進的自動化裝配工藝和控制技術。文章針對電器自動化生產線總線的規劃方案，設計了裝配機構和測試電器控制系統。首先本文闡述了產品制造過程中裝配工藝的重要性，也分析了自動化裝配工藝在國內外的現狀。其次描述了繼電器的各個零件及在結構上的作用，根據繼電器的裝配工藝，確立了裝配機構的設計原則與思想，并提出機械設計方案。本文對繼電器的裝配機構采用了“標準”與“非標準”機構設計方法，綜合可靠設計經驗，進行機構設計，評估機構設計方法。

關鍵詞：自動化裝配；繼電器；機構設計；控制系統

1概述

目前自動化裝配技術已普遍應用，在國外某些發達國家都非常重視自動化裝配的研究，也建立了一套屬于自己的自動化裝配理論。因國內從事裝配研究人員不多，在新老產品設計優化過程中，較少的考慮自動化裝置，所以技術水平與其相比還有一定差距，特別是可編程自動化裝配機，即裝配機器人的結構工藝。

2繼電器X

繼電器（Relay），一種自動開關，也是電力電子控制器件。它的主要作用是利用小電流控制大電流，通用于功率器件通斷場合，在中間自動調節，安全保護電力轉換，也稱電驛。根據不同的標準和工作原理都有不同的分類，包括：電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、溫度繼電器、速度和壓力繼電器等。

2.1繼電器X結構

繼電器X的外殼包裹著繼電器X內所有的工作零件，對整個繼電器機構有著保護作用。在繼電器X中基座對所有工作零件起到了支撐作用。掛鉤的作用就是將銜鐵固定在基座上。

2.2繼電器的工作原理

繼電器X為單饒組雙開關型繼電器，其工作原理是當低壓控制端AB通電時，由鐵芯和線圈組成的電磁鐵工作把銜鐵吸下來。銜鐵與開關接觸片通過特殊形狀的卡扣而連接。當銜鐵被吸下來時，由于卡扣的聯動作用，開關接觸銅片的觸點C脫離常閉接觸銅片上觸點D與常開接觸銅片上的觸點E相導通，則C-E之間導通而C-D之間斷開。其工作原理示意圖如圖2。

2.3繼電器自動化生產總線

繼電器X自動化生產總線規劃方案由某電子股份公司提出，并對于成品所經歷的每一道工藝流程做了詳細說明。①沖壓整形鐵芯和銜鐵；②將線圈裝入鐵芯中并一起裝入底座，形成第一階段半成品；③將掛鉤裝入第一半成品之中，并調整其形狀，形成第二階段半成品；④將銜鐵的一端扣住掛鉤裝入第二階段半成品中，形成第三階段半成品；⑤將開關接觸銅片裝入第三階段半成品中，并對其進行前后壓力測試，形成第四階段半成品；⑥將常閉接觸銅片裝入第四階段半成品，形成第五階段半成品；⑦將常開接觸銅片裝入第五階段半成品，形成第六階段半成品；⑧將第六階段半成品的三個接觸銅片針腳進行點膠，推入隧道爐中烘烤，形成第七階段半成品；⑨將卡扣裝入第七階段半成品并對其精心壓力測試和縫隙檢查，形成第八階段半成品，對不合格的半成品進行人工調整；⑩將第八階段半成品進行接觸片測試，合格的半成品裝入外殼，不合格的篩選出來，形成第九階段半成品；⑪對第九階段半成品進行測試，將品質合格的半成品所有針腳上錫并把外殼與基座之間進行封膠處理，推入隧道爐中烘烤，形成第十階段半成品；⑫對第十階段半成品進行外觀檢查，外觀合格的進行超聲波密封，并進行真空測試和300次狀態轉換測試。篩選出不合格半成品，最終形成成品；⑬對最終成品進行激光打標并進行人工收取。

3基于繼電器自動化的測試原理與控制系統方案設計

3.1裝配機構方案設計原則

由繼電器X自動化生產線總線規劃方案可知，對該機構進行機械結構設計。其設計應遵循：所設計的機構須保證人員安全，以成熟的設計理論和設計方案作為依據；便于后期的維護和更換。還需通過對部分子機構的修改替換實現整體新功能，方便工作人員操作，所設計的機構美觀大方合理利用空間。最終，機構制造所需要的成本應與所設計機構為企業創造的利益相符合。

3.2主要功能機構

在設計出具獨立功能機構的前提下，需實現繼電器X最終裝配功能所需要的獨立功能，在此基礎上再對各子機構和機械裝置進行設計。根據裝配流程完成繼電器零部件的最終裝配需要，其中包括零部件上料，夾運，裝配運輸等這些獨立功能。根據繼電器X裝配機構的這些獨立功能，可劃分為移動定位機構，分料機構，上料機構，轉運夾取機構等主要功能機構。針對已完裝配的繼電器X，設計一個可控制系統來提出不滿足測試要求的產品。

3.3繼電器X的測試原理

在裝配機構完成繼電器的組裝后，根據繼電器X自動化生產總線規劃，還需經過一系列的工藝流程和測試流程，才能成為最終產品。測試流程是保證產品品質的重要環節，主要針對繼電器的吸合轉換功能，保持功能以及釋放功能。設計一個控制系統來測試已裝配完成的繼電器X，并不能滿足其對次品剔除的要求。繼電器X吸合與釋放電壓常用“直流法”測量。其方法是被測繼電器接入電流表和直流穩壓電源，再把電壓表并入線圈兩端。調高電源輸出電壓，觀測觸點狀態變化。在聽到吸合聲后記下吸合電壓和吸合電流；再其吸合后，緩慢調低輸出電壓。在聽到釋放聲后，記下釋放電壓和釋放電流。將多組繼電器進行吸合與釋放測，提取電壓電流平均值，確保測試的準確性。圖3為繼電器X測試原理圖。A、B端口為線圈通電端口，C、D為常開觸點端口，將四個端口利用金屬引腳延伸外部與測試電路相連，進行常開觸點測試。

3.4繼電器X裝配機構和測試控制系統方案設計

繼電器X測試的控制系統由三部分構成，該系統包括入料工站、分料工站及測試工站由圖4所示。其中入料工站是改變繼電器X在輸送物料軌道上的放置狀態，該放置狀態方便繼電器在測試工站被操作；分料工站則將輸送物料軌道上的繼電器以兩個一組的方式推入測試工站里固定繼電器的卡盤的凹槽里，該工站起到了分隔和推送繼電器的作用。而測試工站又包括了測試、搬運和剔除次品這三部分。搬運部分首先使卡盤逐步移動讓分料工站推入每組的繼電器填滿卡盤，卡盤每次可以被待檢測的繼電器填滿。然后卡盤將繼電器移動到測試機構下進行測試。利用測試探針對卡盤里的繼電器進行吸合電壓和釋放電壓測試。最后將測試不合格的繼電器，由次品剔除部分推入次品回收盒。

3.5控制系統硬件設計

繼電器X測試的系統硬件主要有六部分構成，包括PLC控制核心、傳感檢測系統、動力系統、功能機構、供電系統和人機交互系統。其中動力系統主要有氣動系統和電動系統兩部分。

3.6控制系統程序設計

控制系統功能實現的關鍵是PLC控制系統的核心，程序設計的質量關系著系統運行的穩定定和可靠性。它是由主程序和子程序構成，每一個子程序對應著不懂功能的模塊，主程序通過控制子程序來協調各功能模塊的工作。圖6為控制系統主程序流程圖。其中模塊的功能主要包括：初始化模塊，自動運行模塊，手動調試模塊，參數設置模塊和狀態顯示模塊，子程序對應各模塊功能如表1所示。

4結論

本文依據企業提供的繼電器生產線總線的規劃方案，通過對繼電器裝配工藝進行分析，設計了自動化程度很高的繼電器X裝配機構。針對繼電器X生產制造的最后一道工藝測試環節與測試原理，學習了PLC控制系統方法并設計了繼電器X測試的控制系統。在機構設計時，因整個機構布局大致呈直線型，導致空間利用沒有達到最大化，造成了生產資源的浪費，還變相提高了生產成本。將控制系統引入現場總線對繼電器X在測試系統各個工站的運行狀態進行實時監控，方便后臺實施參考，提高企業的生產制造管理水平。

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作者：栗旭東 單位：國網新源控股有限公司河南回龍分公司安全監察質量部