温嘉祥 梁坚

（中科院广州电子技术有限公司）

多爪自动打钮机实时检测控制装置设计

温嘉祥 梁坚

（中科院广州电子技术有限公司）

打钮扣是服装及玩具加工行业中一道必不可少的工序，本文主要针对多爪自动打钮机实际操作过程及出现的故障，设计其实时检测控制装置，达到保证产品质量及避免产品不合格造成的经济损失的目的。

自动打钮机；故障检测；传感器；555时基电路应用

0 引言

在现今的服装和玩具加工行业中，打钮扣是一道必不可少的工序。欧美等西方国家的法律对打钮扣环节的要求十分严格，假如出现钮扣掉落或者爪片外露，造成儿童误服或者割伤，可能会引起庞大的法律诉讼和巨额赔偿。在服装和玩具加工行业中，至今尚没有自动打钮机实时检测控制装置，一般都是人工方式对每个钮扣进行检测。一个略为上规模的厂商一批货单往往达到百万套，仅为排除加工留下的隐患，需要花费大量人力，而且人工检测可能会出现失误。因此研制自动打钮机实时检测控制装置进行实时检测和排除故障，减少事后检查修补十分必要。

1 多爪自动打钮机操作过程及出现的故障

1.1 多爪钮扣组成

多爪钮扣一般由多爪底片和界子片组成，材料通常采用铜材，如图1所示。

图1 多爪钮扣

1.2 多爪自动打钮机工作过程

多爪自动打钮机工作时，界子片通过转盘传送带送至打钮机的夹头，多爪片被送至打钮机下面夹头。操作人员将衣服调至该装订钮扣的位置，用脚踩下电磁阀开关即完成了一次操作过程。在正常情况下，爪片、衣服的布料与界片啮合良好，满足钮扣应用的拉力强度要求。但是，钮扣从加工出来到最后成品交付使用还要经过电镀、包装、运输，尤其是多爪片的相对位置可能会发生变化，导致装订时出爪（爪片脚暴露在钮扣附近的衣面上）。其后果一是划伤人，如果是出口产品将导致严重的经济损失；二是由于不是多爪同时啮含，装订后的钮扣拉力强度达不到要求，产品不合格。

为减轻成品后检查的工作量，希望能在装订过程中实时发现问题并排除故障。

1.3 多爪自动打钮机故障特征分析

多爪自动打钮机的故障主要有：① 爪片中的某一片向外偏离，一般都向界片面出爪；② 爪片中的某一片向内弯曲，一般是向下内布面出爪；③ 爪片中的某一片向外且弯曲，一般是向下布面出爪。以上三种情况只要是出爪，多爪片自然与打钮机的上下夹具形成短路，而上下夹具本身与打钮机整体连在一起，因此它也与机件形成短路。若在机件横头上安装一个与机架绝缘的金属片作为传感器，只要有出爪，就会与传感器形成短路。应用555时基电路便可起到理想的控制作用。

2 自动打钮机实时检测控制装置设计

2.1 多爪自动打钮机实时检测控制装置工作原理

多爪自动打钮机实时检测控制装置工作原理框图如图2所示，包括故障检测传感器、故障控制器电路、复位控制电路、声光报警电路、控制器执行机构电路、自动打钮机电源控制电路等。

图2 多爪自动打钮机实时检测控制装置工作原理框图

在打钮扣过程中，故障检测传感器实时向故障控制器电路发出信号，故障控制器电路即时发出声光报警，并通过控制器执行机构电路断开自动打钮机的电源控制电路，让自动打钮机停止工作，直到管理人员找出故障并处理完毕后接通复位控制电路进行复位处理，自动打钮机再重新进入工作状态。

2.2 故障检测传感器设计思路

多爪自动打钮机有与界子片相配的上金属模具和多爪底片相配的下金属模具，而且与多爪自动打钮机机体连在一起，可以视为同一电位，根据多爪自动打钮机故障特征分析，在可能出爪的位置安装相应的金属模具，作为出爪检测传感器。当正常工作时，出爪检测传感器与多爪自动打钮机机体是绝缘的，即传感器与多爪自动打钮机机体处于不同的电位；当出现出爪的现象时，一定有爪片碰到传感器，这样就产生了电位变化。

2.3 故障控制器电路原理

打钮扣过程中，当出现出爪等故障时，自动打钮机故障检测传感器马上检测出故障，实时发出一个或多个电平信号，电平信号经过一个或非门电路，进行电平转换后，输入一个时基555单稳态触发电路[1]，然后产生脉冲信号控制声光报警电路和控制器执行机构电路，让自动打钮机停止工作。故障控制器电路原理图如图3所示。

图3 故障控制器电路原理图

故障控制器电路采用CMOS逻辑集成电路元件和时基555集成电路元件组成，具有功耗低、工作电压范围宽、输入阻抗高、抗干扰能力强、外围线路简单、成本低、经济实用等特点[2]，适用于工厂实际生产过程中复杂环境的应用。

3 自动打钮机实时检测控制装置功能保证措施

本控制装置研制的目的是在打钮扣的过程中能实时准确地给操作人员指出出爪的位置，使操作人员能短时间内排除故障，恢复生产。为达到上述要求，控制装置必须稳定可靠，为此本控制装置采取了以下措施：

（1）各控制线路供电电源均采用专用的AC-DC转换模块，具有抗电磁干扰功能，保证各电路工作的稳定性和可靠性，其输入交流电压为85 V～265 V，这样对于市电电压在较大范围内变化都不会影响各控制线路的正常工作；

（2） 自动打钮机实际工作中大都采用电磁阀控制，很容易产生干扰信号，造成误触发和误报警，本控制装置的各控制线路均有独立的抗干扰保护线路，这样就能保证本控制装置不受外围设备的影响；

（3）各控制线路间的连接线均采用金属屏蔽线，这样可以有效屏蔽外界对导线中传输信号的干扰。

4 结束语

本文设计的多爪自动打钮机实时检测控制装置具有以下特点：

(1) 本控制装置具有成本低、稳定性好、抗干扰能力强等特点，适用于服装及玩具加工行业大规模的生产；

(2) 本控制装置可广泛应用于服装及玩具加工行业的打钮扣生产工序中，只需根据不同的金属钮扣设计各自的检测传感器，便能应用于生产中。

本文设计的多爪自动打钮机实时检测控制装置经过现场生产测试，取得了很好的效果。

[1] 清华大学电子教研组. 数字电子技术基础简明教程[M].北京:高等教育出版社,1985.

[2] 张端主编,《实用电子电路手册（数字电路分册）》编写组,实用电子电路手册（数字电路分册）[M].北京:高等教育出版社,1992.

温嘉祥，男，1946年生，研究员，长期从事电子技术应用和自动化控制工作。

梁坚，男，1968年生，助理工程师，中科院广州电子技术有限公司项目经理，从事电子技术开发应用工作。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