1 引言
新產品和新功能的電子整機日新月異，因而對電容器的各方面性能指標提出了更高的要求，在"綠色照明工程"、新光源、節能燈、開關電源、電磁防護、汽車電子及航空航天和軍事領域等電子設備中，對電容器質量尤其是"高頻、高壓、高濕、抗電磁干擾"方面的要求越來越高。本文介紹一款適用于4000V耐電壓薄膜電容器測試的分選機。電容分選機在國外已有較長歷史，而我國在20世紀80年代末期才開始研制生產，逐步替代進口，改變了進口電容一統天下的局面。目前，國內生產的電容分選機主要采用振動上料方式，鏈條帶動夾具傳動實現測試分選。普通存在設備大、速度低和維護難等缺點；國外發展相對較快，大部分也是采用振動上料方式，但也存在電容上品率低、容易卡住電容和維護難等不足，尤其是不能滿足2000V以上的高耐壓測試要求。分選是電容器交給用戶前的最后一到質量保證工序，因而決定了分選機的重要性，我們研制的FX－120薄膜電容自動分選機的功能是完成薄膜電容器的測試分選，主要進行容量不足檢測、直流飛弧檢測、直流雙向耐壓測試、損耗及容量測試并自動分選，分檔選入相應的料盒中，本設備采用獨特的載板直接上料方式以及獨特的測試方式，既減少了原有的拔芯環節又滿足了高壓測試的要求，大大提高了生產效率和產品合格率。
2 項目的組成及工作原理
2.1 組成及工藝流程
FX－120薄膜電容分選機主要由載料板上料部件、鏈條傳送部件、拔芯部件、電容器整形部件、電容耐壓和容量測試部件、分選下料部件等組成，設備采用了PLC控制、中文觸摸屏顯示界面、凸輪組連動和氣動相結合的結構。其工藝流程圖如圖1。
2.2 工作原理
首先將載有電容器的載料板放入上料槽中，上料機構帶動載料板自動進料并通過氣缸吸取、翻轉90°后放入鏈條傳送部件，當光纖傳感器檢測到電容管腳時，拔芯部件動作將電容器從載料板上拔出送入小盤，經兩次管腳整形后送入測試分選大盤，在大盤上對電容器進行Co測試，FO飛弧檢測、DCTV直流正反向充電耐壓測試、ΔC容量及D1損耗測試、最后把電容器分選到相應料框中，圖2是基本機構圖。
2.3 主要部件
2.3.1 上料機構
首先，通過電機傳動將料盒中的母料載板帶至料盒前端，再經負壓將母料載板吸放至送料部件鏈條上，母料載板傳送至推料部件處，再由機械爪將電容一個一個拔出，推至小盤，完成上料動作。如何保證機械爪準確無誤地分離電容，而不附帶出其他是該設備的關鍵技術之一。此處的設計是通過兩個滾輪將母料的載板壓緊，而且兩滾輪的位置需要準確定位。經過大量試驗，以及多次現場使用試驗，認為利用滾輪壓料結構簡單，而且能夠實現不同規格電容的上料動作，推料準確可靠。
這一上料機構的獨特設計，大大提高了生產效率，提高了上品率。上一工藝完成的母料載板可直接放入料柜，進行上料、拔料、測試分選。不再用人工或通過拔芯機拔料再振動上料。
2.3.2 小轉盤機構
小轉盤機構的功能是把從母料上拔出的電容傳送至測試分選機構。采用精密分度機構驅動以保證小盤轉動精確可靠。在此機構中，夾、放電容的動作是由凸輪時序控制。
由于在測試分選機構中，電容的兩個引線被分別放置在兩個電極端進行加壓測試，所以要求在此之前兩個引線應平整而且張開適當角度，針對這一要求，本文設計了兩個整形引線部件，主要完成電容引線的整形工藝。
2.3.3 測試分選機構
測試分選機構是實現電容分選的關鍵機構。在此機構中完成對電容的CO測試、FO飛弧檢測、DCTV直流正向反向充電耐壓測試，容量損耗測試等，最后將電容分選到相應的料框中。
在該機構中，測試盤的轉動也是精密分度機構驅動，以保證測試盤轉動精確可靠。測試盤的電極加壓、測試信號接入及夾子的開合動作均由凸輪時序控制完成。
3 電氣控制
3.1 硬件設計
電氣控制的原理框圖如下圖3所示。
3.1.1 電氣控制系統
采用了可編程控制器（PLC）技術，它具有通用、靈活、抗干擾能力強、可靠性高等特點，本項目預留有輸入、輸出擴展空間，為軟硬件的升級提供了方便，適應客戶增加的需求。
3.1.2 中英文顯示操作屏
通過操作實現人機對話，顯示產品分選總數，C0、FO、TV1、TV2等不合格品數的顯示，計數器的復位與設置，設備信息和故障信息顯示等。
3.1.3 光纖傳感器
光線傳感器在本設備中主要是檢查電容載板和電容引腳，光纖傳感器具有靈敏度高且可調，反應速度快，體積小，易安裝等特點，我們選擇了反射性光纖傳感器和放大器。
3.1.4 光碼盤
我們用8個光電開關組成光碼盤部件進行角度編碼，這一設計節約了成本，也完成了角度編碼功能。通過光碼盤不同的位置來改變編碼區域的角度范圍。PLC通過采集光碼盤的狀態來判定轉位角度區域，并發出控制信號。
3.1.5 電磁閥
PLC通過控制電磁閥來控制各氣缸動作，負壓的產生等，完成電路系統與氣路系統的聯接。
3.1.6 轉位電機
轉位是整機運行的核心，要求低速啟動，速度可調，運行穩定。
3.1.7 進給電極
進給的準確與否直接關系到電容上品率和合格率，所以我們選擇松下小慣量伺服系統驅動，該系統具有起停速度快，慣量小，定位準確等特點。
4 軟件設計
項目軟件設計為手動和自動兩種模式。軟件工作流程如圖4所示。
5 氣動控制
液壓與氣動技術是機械設備中發展最快的技術之一，特別是近年來與微電子、計算機技術相結合，使液壓與氣動技術進入了一個新的發展階段，而氣動控制系統結構簡單、成本低，壓力等級低，使用安全，與液壓傳動相比流動損失小、可靠性高、壽命長、基于以上這些優點，氣動系統是本設備的首選控制系統。設備中采用SMC公司的氣動控制系統。
氣動系統原理如圖5所示。
FX－120薄膜電容自動分選機使用了13個氣缸、1個真空發生器，13個電磁閥、以及數量不等的節流閥等，這些氣動控制元件、執行元件完成了設備的上料、整形、落料等動作。整個氣路系統運行安全可靠、調節方便。
6 關鍵技術及解決方案
（1）高壓測試上采用活動電極和固定電極相配合的獨特測試結構，銅電極壓緊測試，與傳統的鏈條滑動方式相比較，避免了高壓拉弧的不足，滿足高壓測試的要求，圖6是電極結構圖。
（2）如何保證推料時機械爪準確無誤地分離電容，而不附帶出其他電容是該設備的關鍵技術之一。
（3）通過調整各傳感器和推料機械爪的位置即可實現不同規格電容的分選。這也就是本設備之所以能夠用一套上料機構實現不同規格電容上料的原因，這一設計可使整機成本大降低，調整方便效率提高。
（4）小盤及大盤的轉動精度直接影響電容芯子的夾取是否到位，分選能否實現。本機采用了進口高精度間歇分度機構并結合夾子的張合動作完成準確夾取。
（5）本機的動作多，是時序控制比較復雜，采用了結構精密的凸輪機構，簡化了復雜的時序控制。
7 主要技術指標：
容量測量范圍 0.0010－19μF
飛弧檢測范圍 DC100－1500V
耐壓檢測范圍 DC85－4000V
分選速度 120只/min
8 結束語
本項目研制的電容分選機的性能指標與國內外分選機相比，有明顯的優勢，性價比高，尤其可滿足高耐壓電容的需求，目前已批量生產，在用戶現場運行良好，具有較大的市場前景。 |
