溫嘉祥 梁堅

（中科院廣州電子技術(shù)有限公司）

多爪自動打鈕機實時檢測控制裝置設(shè)計

溫嘉祥 梁堅

（中科院廣州電子技術(shù)有限公司）

打鈕扣是服裝及玩具加工行業(yè)中一道必不可少的工序，本文主要針對多爪自動打鈕機實際操作過程及出現(xiàn)的故障，設(shè)計其實時檢測控制裝置，達到保證產(chǎn)品質(zhì)量及避免產(chǎn)品不合格造成的經(jīng)濟損失的目的。

自動打鈕機；故障檢測；傳感器；555時基電路應(yīng)用

0 引言

在現(xiàn)今的服裝和玩具加工行業(yè)中，打鈕扣是一道必不可少的工序。歐美等西方國家的法律對打鈕扣環(huán)節(jié)的要求十分嚴格，假如出現(xiàn)鈕扣掉落或者爪片外露，造成兒童誤服或者割傷，可能會引起龐大的法律訴訟和巨額賠償。在服裝和玩具加工行業(yè)中，至今尚沒有自動打鈕機實時檢測控制裝置，一般都是人工方式對每個鈕扣進行檢測。一個略為上規(guī)模的廠商一批貨單往往達到百萬套，僅為排除加工留下的隱患，需要花費大量人力，而且人工檢測可能會出現(xiàn)失誤。因此研制自動打鈕機實時檢測控制裝置進行實時檢測和排除故障，減少事后檢查修補十分必要。

1 多爪自動打鈕機操作過程及出現(xiàn)的故障

1.1 多爪鈕扣組成

多爪鈕扣一般由多爪底片和界子片組成，材料通常采用銅材，如圖1所示。

圖1 多爪鈕扣

1.2 多爪自動打鈕機工作過程

多爪自動打鈕機工作時，界子片通過轉(zhuǎn)盤傳送帶送至打鈕機的夾頭，多爪片被送至打鈕機下面夾頭。操作人員將衣服調(diào)至該裝訂鈕扣的位置，用腳踩下電磁閥開關(guān)即完成了一次操作過程。在正常情況下，爪片、衣服的布料與界片嚙合良好，滿足鈕扣應(yīng)用的拉力強度要求。但是，鈕扣從加工出來到最后成品交付使用還要經(jīng)過電鍍、包裝、運輸，尤其是多爪片的相對位置可能會發(fā)生變化，導(dǎo)致裝訂時出爪（爪片腳暴露在鈕扣附近的衣面上）。其后果一是劃傷人，如果是出口產(chǎn)品將導(dǎo)致嚴重的經(jīng)濟損失；二是由于不是多爪同時嚙含，裝訂后的鈕扣拉力強度達不到要求，產(chǎn)品不合格。

為減輕成品后檢查的工作量，希望能在裝訂過程中實時發(fā)現(xiàn)問題并排除故障。

1.3 多爪自動打鈕機故障特征分析

多爪自動打鈕機的故障主要有：① 爪片中的某一片向外偏離，一般都向界片面出爪；② 爪片中的某一片向內(nèi)彎曲，一般是向下內(nèi)布面出爪；③ 爪片中的某一片向外且彎曲，一般是向下布面出爪。以上三種情況只要是出爪，多爪片自然與打鈕機的上下夾具形成短路，而上下夾具本身與打鈕機整體連在一起，因此它也與機件形成短路。若在機件橫頭上安裝一個與機架絕緣的金屬片作為傳感器，只要有出爪，就會與傳感器形成短路。應(yīng)用555時基電路便可起到理想的控制作用。

2 自動打鈕機實時檢測控制裝置設(shè)計

2.1 多爪自動打鈕機實時檢測控制裝置工作原理

多爪自動打鈕機實時檢測控制裝置工作原理框圖如圖2所示，包括故障檢測傳感器、故障控制器電路、復(fù)位控制電路、聲光報警電路、控制器執(zhí)行機構(gòu)電路、自動打鈕機電源控制電路等。

圖2 多爪自動打鈕機實時檢測控制裝置工作原理框圖

在打鈕扣過程中，故障檢測傳感器實時向故障控制器電路發(fā)出信號，故障控制器電路即時發(fā)出聲光報警，并通過控制器執(zhí)行機構(gòu)電路斷開自動打鈕機的電源控制電路，讓自動打鈕機停止工作，直到管理人員找出故障并處理完畢后接通復(fù)位控制電路進行復(fù)位處理，自動打鈕機再重新進入工作狀態(tài)。

2.2 故障檢測傳感器設(shè)計思路

多爪自動打鈕機有與界子片相配的上金屬模具和多爪底片相配的下金屬模具，而且與多爪自動打鈕機機體連在一起，可以視為同一電位，根據(jù)多爪自動打鈕機故障特征分析，在可能出爪的位置安裝相應(yīng)的金屬模具，作為出爪檢測傳感器。當正常工作時，出爪檢測傳感器與多爪自動打鈕機機體是絕緣的，即傳感器與多爪自動打鈕機機體處于不同的電位；當出現(xiàn)出爪的現(xiàn)象時，一定有爪片碰到傳感器，這樣就產(chǎn)生了電位變化。

2.3 故障控制器電路原理

打鈕扣過程中，當出現(xiàn)出爪等故障時，自動打鈕機故障檢測傳感器馬上檢測出故障，實時發(fā)出一個或多個電平信號，電平信號經(jīng)過一個或非門電路，進行電平轉(zhuǎn)換后，輸入一個時基555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路[1]，然后產(chǎn)生脈沖信號控制聲光報警電路和控制器執(zhí)行機構(gòu)電路，讓自動打鈕機停止工作。故障控制器電路原理圖如圖3所示。

圖3 故障控制器電路原理圖

故障控制器電路采用CMOS邏輯集成電路元件和時基555集成電路元件組成，具有功耗低、工作電壓范圍寬、輸入阻抗高、抗干擾能力強、外圍線路簡單、成本低、經(jīng)濟實用等特點[2]，適用于工廠實際生產(chǎn)過程中復(fù)雜環(huán)境的應(yīng)用。

3 自動打鈕機實時檢測控制裝置功能保證措施

本控制裝置研制的目的是在打鈕扣的過程中能實時準確地給操作人員指出出爪的位置，使操作人員能短時間內(nèi)排除故障，恢復(fù)生產(chǎn)。為達到上述要求，控制裝置必須穩(wěn)定可靠，為此本控制裝置采取了以下措施：

（1）各控制線路供電電源均采用專用的AC-DC轉(zhuǎn)換模塊，具有抗電磁干擾功能，保證各電路工作的穩(wěn)定性和可靠性，其輸入交流電壓為85 V～265 V，這樣對于市電電壓在較大范圍內(nèi)變化都不會影響各控制線路的正常工作；

（2） 自動打鈕機實際工作中大都采用電磁閥控制，很容易產(chǎn)生干擾信號，造成誤觸發(fā)和誤報警，本控制裝置的各控制線路均有獨立的抗干擾保護線路，這樣就能保證本控制裝置不受外圍設(shè)備的影響；

（3）各控制線路間的連接線均采用金屬屏蔽線，這樣可以有效屏蔽外界對導(dǎo)線中傳輸信號的干擾。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計的多爪自動打鈕機實時檢測控制裝置具有以下特點：

(1) 本控制裝置具有成本低、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強等特點，適用于服裝及玩具加工行業(yè)大規(guī)模的生產(chǎn)；

(2) 本控制裝置可廣泛應(yīng)用于服裝及玩具加工行業(yè)的打鈕扣生產(chǎn)工序中，只需根據(jù)不同的金屬鈕扣設(shè)計各自的檢測傳感器，便能應(yīng)用于生產(chǎn)中。

本文設(shè)計的多爪自動打鈕機實時檢測控制裝置經(jīng)過現(xiàn)場生產(chǎn)測試，取得了很好的效果。

[1] 清華大學電子教研組. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程[M].北京:高等教育出版社,1985.

[2] 張端主編,《實用電子電路手冊（數(shù)字電路分冊）》編寫組,實用電子電路手冊（數(shù)字電路分冊）[M].北京:高等教育出版社,1992.

溫嘉祥，男，1946年生，研究員，長期從事電子技術(shù)應(yīng)用和自動化控制工作。

梁堅，男，1968年生，助理工程師，中科院廣州電子技術(shù)有限公司項目經(jīng)理，從事電子技術(shù)開發(fā)應(yīng)用工作。E-mail: cantonjackie@139.com。

Design of Realtime Detect Control Device for Automatic Multi Botton Machine

Wen Jiaxiang Liang Jian
（Chinese Academy of Sciences Guangzhou Electronic Technology Co., Ltd.）

The buttoning is a very necessary process in the clothing and toy processing industry. The test control is designed to detect fault in the automatic operation process and to ensure the good quality of products.

Automatic Play Button Machine; Fault Detection; Sensors; 555 Application