继电器自动化装配机构测试控制系统设计

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摘要：继电器是一种常用具有开关特性的电力电子控制器件。提高企业继电器生产制造水平的过程中须采用先进的自动化装配工艺和控制技术。文章针对电器自动化生产线总线的规划方案，设计了装配机构和测试电器控制系统。首先本文阐述了产品制造过程中装配工艺的重要性，也分析了自动化装配工艺在国内外的现状。其次描述了继电器的各个零件及在结构上的作用，根据继电器的装配工艺，确立了装配机构的设计原则与思想，并提出机械设计方案。本文对继电器的装配机构采用了“标准”与“非标准”机构设计方法，综合可靠设计经验，进行机构设计，评估机构设计方法。

关键词：自动化装配；继电器；机构设计；控制系统

1概述

目前自动化装配技术已普遍应用，在国外某些发达国家都非常重视自动化装配的研究，也建立了一套属于自己的自动化装配理论。因国内从事装配研究人员不多，在新老产品设计优化过程中，较少的考虑自动化装置，所以技术水平与其相比还有一定差距，特别是可编程自动化装配机，即装配机器人的结构工艺。

2继电器X

继电器（Relay），一种自动开关，也是电力电子控制器件。它的主要作用是利用小电流控制大电流，通用于功率器件通断场合，在中间自动调节，安全保护电力转换，也称电驿。根据不同的标准和工作原理都有不同的分类，包括：电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度和压力继电器等。

2.1继电器X结构

继电器X的外壳包裹着继电器X内所有的工作零件，对整个继电器机构有着保护作用。在继电器X中基座对所有工作零件起到了支撑作用。挂钩的作用就是将衔铁固定在基座上。

2.2继电器的工作原理

继电器X为单饶组双开关型继电器，其工作原理是当低压控制端AB通电时，由铁芯和线圈组成的电磁铁工作把衔铁吸下来。衔铁与开关接触片通过特殊形状的卡扣而连接。当衔铁被吸下来时，由于卡扣的联动作用，开关接触铜片的触点C脱离常闭接触铜片上触点D与常开接触铜片上的触点E相导通，则C-E之间导通而C-D之间断开。其工作原理示意图如图2。

2.3继电器自动化生产总线

继电器X自动化生产总线规划方案由某电子股份公司提出，并对于成品所经历的每一道工艺流程做了详细说明。①冲压整形铁芯和衔铁；②将线圈装入铁芯中并一起装入底座，形成第一阶段半成品；③将挂钩装入第一半成品之中，并调整其形状，形成第二阶段半成品；④将衔铁的一端扣住挂钩装入第二阶段半成品中，形成第三阶段半成品；⑤将开关接触铜片装入第三阶段半成品中，并对其进行前后压力测试，形成第四阶段半成品；⑥将常闭接触铜片装入第四阶段半成品，形成第五阶段半成品；⑦将常开接触铜片装入第五阶段半成品，形成第六阶段半成品；⑧将第六阶段半成品的三个接触铜片针脚进行点胶，推入隧道炉中烘烤，形成第七阶段半成品；⑨将卡扣装入第七阶段半成品并对其精心压力测试和缝隙检查，形成第八阶段半成品，对不合格的半成品进行人工调整；⑩将第八阶段半成品进行接触片测试，合格的半成品装入外壳，不合格的筛选出来，形成第九阶段半成品；⑪对第九阶段半成品进行测试，将品质合格的半成品所有针脚上锡并把外壳与基座之间进行封胶处理，推入隧道炉中烘烤，形成第十阶段半成品；⑫对第十阶段半成品进行外观检查，外观合格的进行超声波密封，并进行真空测试和300次状态转换测试。筛选出不合格半成品，最终形成成品；⑬对最终成品进行激光打标并进行人工收取。

3基于继电器自动化的测试原理与控制系统方案设计

3.1装配机构方案设计原则

由继电器X自动化生产线总线规划方案可知，对该机构进行机械结构设计。其设计应遵循：所设计的机构须保证人员安全，以成熟的设计理论和设计方案作为依据；便于后期的维护和更换。还需通过对部分子机构的修改替换实现整体新功能，方便工作人员操作，所设计的机构美观大方合理利用空间。最终，机构制造所需要的成本应与所设计机构为企业创造的利益相符合。

3.2主要功能机构

在设计出具独立功能机构的前提下，需实现继电器X最终装配功能所需要的独立功能，在此基础上再对各子机构和机械装置进行设计。根据装配流程完成继电器零部件的最终装配需要，其中包括零部件上料，夹运，装配运输等这些独立功能。根据继电器X装配机构的这些独立功能，可划分为移动定位机构，分料机构，上料机构，转运夹取机构等主要功能机构。针对已完装配的继电器X，设计一个可控制系统来提出不满足测试要求的产品。

3.3继电器X的测试原理

在装配机构完成继电器的组装后，根据继电器X自动化生产总线规划，还需经过一系列的工艺流程和测试流程，才能成为最终产品。测试流程是保证产品品质的重要环节，主要针对继电器的吸合转换功能，保持功能以及释放功能。设计一个控制系统来测试已装配完成的继电器X，并不能满足其对次品剔除的要求。继电器X吸合与释放电压常用“直流法”测量。其方法是被测继电器接入电流表和直流稳压电源，再把电压表并入线圈两端。调高电源输出电压，观测触点状态变化。在听到吸合声后记下吸合电压和吸合电流；再其吸合后，缓慢调低输出电压。在听到释放声后，记下释放电压和释放电流。将多组继电器进行吸合与释放测，提取电压电流平均值，确保测试的准确性。图3为继电器X测试原理图。A、B端口为线圈通电端口，C、D为常开触点端口，将四个端口利用金属引脚延伸外部与测试电路相连，进行常开触点测试。

3.4继电器X装配机构和测试控制系统方案设计

继电器X测试的控制系统由三部分构成，该系统包括入料工站、分料工站及测试工站由图4所示。其中入料工站是改变继电器X在输送物料轨道上的放置状态，该放置状态方便继电器在测试工站被操作；分料工站则将输送物料轨道上的继电器以两个一组的方式推入测试工站里固定继电器的卡盘的凹槽里，该工站起到了分隔和推送继电器的作用。而测试工站又包括了测试、搬运和剔除次品这三部分。搬运部分首先使卡盘逐步移动让分料工站推入每组的继电器填满卡盘，卡盘每次可以被待检测的继电器填满。然后卡盘将继电器移动到测试机构下进行测试。利用测试探针对卡盘里的继电器进行吸合电压和释放电压测试。最后将测试不合格的继电器，由次品剔除部分推入次品回收盒。

3.5控制系统硬件设计

继电器X测试的系统硬件主要有六部分构成，包括PLC控制核心、传感检测系统、动力系统、功能机构、供电系统和人机交互系统。其中动力系统主要有气动系统和电动系统两部分。

3.6控制系统程序设计

控制系统功能实现的关键是PLC控制系统的核心，程序设计的质量关系着系统运行的稳定定和可靠性。它是由主程序和子程序构成，每一个子程序对应着不懂功能的模块，主程序通过控制子程序来协调各功能模块的工作。图6为控制系统主程序流程图。其中模块的功能主要包括：初始化模块，自动运行模块，手动调试模块，参数设置模块和状态显示模块，子程序对应各模块功能如表1所示。

4结论

本文依据企业提供的继电器生产线总线的规划方案，通过对继电器装配工艺进行分析，设计了自动化程度很高的继电器X装配机构。针对继电器X生产制造的最后一道工艺测试环节与测试原理，学习了PLC控制系统方法并设计了继电器X测试的控制系统。在机构设计时，因整个机构布局大致呈直线型，导致空间利用没有达到最大化，造成了生产资源的浪费，还变相提高了生产成本。将控制系统引入现场总线对继电器X在测试系统各个工站的运行状态进行实时监控，方便后台实施参考，提高企业的生产制造管理水平。

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作者：栗旭东 单位：国网新源控股有限公司河南回龙分公司安全监察质量部