摘 要：隨著家用電冰箱的普及，磁性門(mén)封的質(zhì)量也越來(lái)越被社會(huì)重視，而磁性門(mén)封內(nèi)的磁條作為整體門(mén)封的重要組成部分，通常被門(mén)封制造商和使用者忽略，介紹冰箱用磁條在制造過(guò)程中的質(zhì)量控制，傳感器在磁條成型中的應(yīng)用及研究。

關(guān)鍵詞：磁條；翹曲；傳感器；切割裝置；控制系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.230

冰箱門(mén)封條是用在冰箱門(mén)體和箱體之間用來(lái)密封的一種可拆卸冰箱配件，由軟質(zhì)聚氯乙烯膠條和磁條通過(guò)裝配焊接而成，是電冰箱的一個(gè)主要部件。針對(duì)冰箱主要零部件冰箱門(mén)封的生產(chǎn)工藝中存在的諸多問(wèn)題，應(yīng)加大電冰箱密封膠條的材質(zhì)、斷面設(shè)計(jì)、模具開(kāi)發(fā)、自動(dòng)化生產(chǎn)的研發(fā)力度，提高生產(chǎn)流水線的自動(dòng)化水平，這對(duì)提升我國(guó)冰箱生產(chǎn)能力的整體水平具有重要意義。

冰箱門(mén)封用磁條主要是磁粉加入一定比例的助劑（如：穩(wěn)定劑、增塑劑、潤(rùn)滑劑等）經(jīng)混合、壓練、擠出、充磁而成。是穿于膠套腔內(nèi)，連接冰箱門(mén)體和箱體的磁性材料，是冰箱門(mén)體吸合不可或缺的部件，是由磁性材料通過(guò)擠塑成型而成，根據(jù)冰箱的型號(hào)和膠套截面加工成不同的形狀、高度、長(zhǎng)度、磁力大小。磁條的吸力和尺寸精度影響冰箱的吸合效果、密封質(zhì)量。

冰箱用磁條也可用于消毒柜、展示柜、飲水機(jī)、恒溫箱、洗浴室等，起密封和保險(xiǎn)作用。

1 磁條纏繞變形原因分析

（1）翹曲是塑件未按照設(shè)計(jì)的形狀成形，卻發(fā)生表面的扭曲，塑件翹曲導(dǎo)因于成形塑件的不均勻收縮。由于支承條件或外力作用方式使構(gòu)件扭轉(zhuǎn)時(shí)截面的翹曲受到約束，稱(chēng)為約束扭轉(zhuǎn)。約束扭轉(zhuǎn)時(shí)，構(gòu)件產(chǎn)生彎曲變形，截面上將產(chǎn)生縱向正應(yīng)力，稱(chēng)為翹曲正應(yīng)力。同時(shí)還必然產(chǎn)生與翹曲正應(yīng)力保持平衡的翹曲剪應(yīng)力。

根據(jù)力學(xué)相關(guān)理論，由于冰箱門(mén)封磁條為非圓形截面，因此在扭轉(zhuǎn)彎曲時(shí)會(huì)產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象生。

（2）產(chǎn)出的磁條為了方便存放、運(yùn)輸，纏繞于圓柱形工件上（如圖1）。由于磁條本身硬度不高，且截面為矩形而非常見(jiàn)的圓形，導(dǎo)致纏繞的磁條在接觸工件邊壁時(shí)會(huì)出現(xiàn)擠壓變形，造成部分磁條在儲(chǔ)存運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)變形磨損，甚至報(bào)廢。

2 增加磁條變形監(jiān)測(cè)傳感器消除翹曲

（1）整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由于多層纏繞時(shí)，磁條只在需要變換纏繞方向的位置產(chǎn)生形變，因此在一段磁條中，變形部分僅為其中的一小段。在磁條傳送過(guò)程中，增加一個(gè)用來(lái)監(jiān)測(cè)磁條變形情況的傳感器，并在傳感器后設(shè)置一個(gè)切割裝置。當(dāng)傳感器檢查到變形磁條時(shí)，便切除這部分磁條。在磁條流水線上設(shè)置1-2處，徹底避免變形磁條的出現(xiàn)。該流水線的工藝流程初定如下所示（圖2）：

（2）檢測(cè)工位包含一個(gè)光電傳感器與一個(gè)切割裝置，該方案采用PLC控制程序步驟，傳感器采用光電傳感器，切割裝置采用專(zhuān)門(mén)針對(duì)磁條切割而設(shè)計(jì)的刀具。

1）磁條通過(guò)檢測(cè)工位時(shí)，光電傳感器檢測(cè)磁條寬度，若磁條出現(xiàn)變形，則其寬度與標(biāo)準(zhǔn)磁條寬度會(huì)有較大誤差；

2）當(dāng)檢測(cè)到磁條變形時(shí)，通過(guò)PLC接受信號(hào)，啟動(dòng)切割裝置對(duì)磁條進(jìn)行第一次切割；

3）隨著磁條傳送，當(dāng)傳感器檢測(cè)到磁條寬度重新恢復(fù)正常時(shí)，切割裝置再次啟動(dòng)，進(jìn)行第二次切割；

4）兩次切割所得的一小段磁條落入下方的廢料收集處；

5）磁條通過(guò)復(fù)查工位，再次檢測(cè)磁條是否還存在變形；

6）磁條變形部位成功切除，進(jìn)入下一步工序。

（3）刀具控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1）控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。控制系統(tǒng)的硬件一般包括3個(gè)部分：感知部分，用來(lái)收集外部的信息，如位置、速度、加速度傳感器；控制裝置，用來(lái)處理各種信息，完成控制過(guò)程，產(chǎn)生必要的控制指令；驅(qū)動(dòng)部分，為了使刀具完成移動(dòng)功能，可選用氣動(dòng)、液動(dòng)、電氣等方式驅(qū)動(dòng)。

2）控制系統(tǒng)功能要求。

a）檢測(cè)與控制功能。系統(tǒng)通過(guò)傳感器自動(dòng)檢測(cè)磁條的寬度，由PLC根據(jù)所測(cè)的信號(hào)來(lái)控制切割裝置的啟動(dòng)、運(yùn)行和停機(jī)。系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)供電電源情況，由PLC控制在電源嚴(yán)重過(guò)壓或欠壓時(shí)停機(jī)。

b）顯示報(bào)警功能。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，同時(shí)進(jìn)行聲、光報(bào)警：各種傳感器的供電電源掉電；刀具未回歸原點(diǎn)位置時(shí)進(jìn)行啟動(dòng)；刀具回歸上限位置時(shí)進(jìn)行啟動(dòng)；系統(tǒng)供電電源嚴(yán)重過(guò)壓或欠壓等等。

c）刀具操作過(guò)程控制。刀具的操作過(guò)程有兩種：自動(dòng)操作/手動(dòng)操作。將自動(dòng)/手動(dòng)的切換開(kāi)關(guān)打到“手動(dòng)”狀態(tài)時(shí)，可以按下操作面板上相應(yīng)的點(diǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)操作；打到“自動(dòng)”狀態(tài)時(shí)，則根據(jù)相應(yīng)的控制程序進(jìn)行自動(dòng)且連續(xù)的磁條切割過(guò)程。

d）功能的實(shí)現(xiàn)。在PLC的控制下，切割裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)首先利用傳感器判斷生產(chǎn)線的磁條是否存在變形，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，調(diào)整刀具至切割位置；然后刀具快速下降至磁條表面位置；完成切割工作后，刀具快速?gòu)?fù)位并等待下一次切割.

參考文獻(xiàn)：

[1]韓雷，陳士發(fā)，呂正光等.冰箱門(mén)封導(dǎo)熱性能及影響因素的CAE分析[J].電器，2012（S1）：170-173.

[2]楊金橋.基于PLC的上下料機(jī)械手[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2014.

[3]劉志芳，張善元.非圓截面桿中的非線性扭轉(zhuǎn)波及其行波解[J]. 固體力學(xué)學(xué)報(bào)，2007，28（03）：266-270.

[4]李建平.冰箱磁條生產(chǎn)工序的質(zhì)量控制及管理[J].電子質(zhì)量， 1996（02）：14-15.

作者簡(jiǎn)介：李樂(lè)金（1973-），男，安徽蕭縣人，本科，技術(shù)總監(jiān)，研究方向：工業(yè)自動(dòng)化及新材料研究。