基于PLC石英晶体谐振器自动送料检测机的设计

谷瑞光

1 背景

图1 晶体谐振器

河源某电子厂主要生产晶体谐振器（如图1所示），为了保障品质要求，每一个必须要进行功能检测，常规的方法是人工使用一个留有空穴位平板的盘子插入晶体谐振器容器，让晶体谐振器进入盘子的空穴位，再逐个进行人工使用仪表检测晶体谐振器是否好坏，效率很低下，人工劳动强度比较大。

图2 插板盘子

2 原来生产工艺分析

为了改善该工序，笔者到该厂进行调研分析，进行该工序工艺分析，并提出改进方案。该工序存在问题：第一，石英晶体谐振器是一个电子器件，在使用插板时会损坏石英晶体谐振器产品；第二，石英晶体谐振器容易卡在插板上，位置不正；第三，石英晶体谐振器检测平板下压时，由于位置关系，使用仪表检测时容易出错。第四，插板数量太多，人工检测容易漏检，将不良品放到下一个工序。为此笔者提出一个谐振器自动排料检测机设计方案

3 石英晶体谐振器自动送料检测机设计方案[1]

（1）为了解决插板损坏石英谐振器，不采用插板，改为使用振动盘，设计一个合理的石英谐振器的振动盘，用一个类似椭圆的弧形设计合理的导槽，让石英在振动盘的作用下，沿着导槽逐步移动，代替插板插入石英晶体谐振器，减少对石英谐振器的损坏，也不容易出现卡死的现象和位置不正的问题。

（2）设计一个气缸检测装置[2]，分别使用2个小型气缸分别带着平板、检测仪表表针，振动盘自动送石英谐振器，用光电开关检测数量，检测到10个，顶针气缸卡住送料的振动盘，然后带着平板的小型气缸先行下压，到位后带着检测仪表表针的一个气缸上升，压紧后对石英晶体谐振器进行检测，如检测NG，使用推出气缸将次品推下废料盒；检测装置图如图3所示。

（3）使用PLC、光电检测开关等代替人工去控制设备；使用光电开关代替人眼去检测是否存在石英晶体谐振器，使用磁性开关判断气缸行程是否到位，使用PLC代替人脑去控制整个设备。

图3 检测装置

（4）检测方案的选择，测量电阻法用万用表R×10k档测量石英晶体振荡器的正、反向电阻值，正常时均应为∞（无穷大）[3]。若测得石英晶体振荡器有一定的阻值或为0，则说明该石英晶体振荡器已漏电或击穿损坏[4]。

4 石英晶体谐振器自动送料检测机设备选型

（1）I/O点的确认

见表1。

（2）逻辑控制图设计

见图4。

（3）PLC的选型

石英晶体谐振器检测机使用到比较多的气缸以及磁性开关，光电开关，一共使用了12个开关类，所以需要至少18个点输入以上的PLC；另外由于石英晶体谐振器自动送料检测机所需要的动作比较简单，不需要太多功能指令和网络控制功能，选择国产经济型PLC，台达DVP-EC3系列DVP30EC00R3。

表1 石英晶体谐振器自动送料检测机I/O表

图4 石英晶体谐振器自动送料检测机

（4）光电开关的选型

由于石英晶体谐振器是普通材料，使用普通的光电开关可以进行检测有无，由于石英晶体谐振器高度很小，只有3 mm，所以光电开关检测范围必须在这个范围以上。根据《新编传感器技术手册》[5]选择E3JK-R4M型号就可以满足。

（5）振动盘的选型

一般每次生产的时候大概有1 000～2 000个石英晶体谐振器，只需要考虑将盛石英晶体谐振器的容器做大一点，功率相对大一点就可以。博荣生产的FN115振动盘就可以满足。

5 设备调试及总结

设备方案经过与企业讨论后，确定无误，购买备件进行安装调试。设备初步安装完毕后进行测试，测试分为三个阶段：机械部分测试、机电联调、上线测试。

第一阶段机械测试，由于本台设备是第一次制作，部分尺寸有点不合适，尤其振动盘与流水线的连接处；进行修改后无误。

第二阶段机电联调：

（1）手动测试各控制按钮动作是否到位；

（2）检查各控制信号是否正常；

（3）检查急停是否正常；

（4）全自动空负载运行检测；

第三阶段上线测试，把设备放在生产线进行生产产品，经过一周的上线测试，主要出现振动盘不稳定，经常卡料，第二气缸检测时，物料的位置停不是那么精确，偶尔出错。对振动盘的导槽重新修正，后面出错就很少。

一台石英晶体谐振器自动送料检测机的实现，为该电子厂减少了3～4名员工的用工成本，产品100%检测，提高了10%左右的生产效率，达到每个小时可以检测4 000左右的产品（10秒10个的设计速度），提高了产品的质量。

参考文献：

［1］于振欢，李东，王艳林.石英晶体自动测试及分选系统设计［J］.计算机测量与控制，2011，19（06）：1284-1286.

［2］李雪梅，曾德怀，丁峰.真空吸盘的设计与应用［J］.液压与气动，2004（3）：23-27.

［3］熊壮，唐彬.I～2形MEMS谐振器的电阻差分检测方法［J］.传感技术学报，2014，27（09）：1174-1177.

［4］郑敏，李平，文玉梅，等.声表面波谐振器无源无线传感虚拟仪器系统［J］.传感器技术，2004（11）：86-88.

［5］李科杰.新编传感器技术手册［M］.北京：国防产业出版社，2003.