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[分享] 电动拧紧机装配防错系统

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发表于 2015-7-20 01:33:13 | 显示全部楼层 |阅读模式

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电动拧紧机装配防错系统

电动拧紧机装配防错系统

         

        本文结合整车装配的实际状况,论述了通过合理的规划和设计,采用先进的工艺和设备,对生产线电动拧紧工具和生产线输送设备进行有效联合应用,在整车关键零部件的装配过程中实现装配防错。

        如何有效实现汽车装配自动化和柔性化,如何将智能傻瓜式装配技术应用到实际生产线中,已成为汽车制造企业提高生产效率和产品质量的关键所在。

汽车零部件装配

        通常,一辆整车由2000~3000个零部件组成,这些零部件中90%以上都采用螺纹副连接。而对于汽车这种高速行驶的交通工具,一些关键重要零部件的装配拧紧若是存在质量问题,其后果不堪设想。

1.传统汽车零部件装配扭矩控制方法存在的问题

        目前,国内众多汽车制造企业采用的装配拧紧工具大多数是以气动工具、手动工具为主,这些工具在装配时存在诸多不足。

        (1)遗漏或重复拧紧螺栓/螺母。这种情况主要出现在装配多个螺栓/螺母时,装配工人漏拧个别紧固件或同一紧固件多次拧紧,给被连接件带来安全隐患。

        (2)螺纹损坏拧紧后出现的假扭矩。螺栓/螺母本身存在缺陷或螺纹副中存在杂质,导致螺栓/螺母未达到期望的目标扭矩,使两个被连接件间的夹紧力不足。

        (3)拧紧扭矩错误。对于单个零部件采用不同型号的螺栓/螺母拧紧时,装配工人可能因拿错装配工具,而发生装配拧紧扭矩错误。

        (4)扭矩重复性差。气动工具、手动工具因受结构限制,扭矩精度较低,扭矩控制重复性差。

        (5)扭矩控制方式落后。气动工具、手动工具在投入使用时,一般只进行定期校准和日常标定,其拧紧扭矩不能得到良好的保存和追溯,汽车出现问题时,难以快速有效查找,不利于后期质量追溯工作的开展。另外,采用气动工具、手动工具装配,螺栓/螺母是否拧紧到位一般仅采用“点漆”方式确认,扭矩控制方式相对落后,难以满足流水线的大批量生产要求。
       

电动拧紧机装配防错系统

电动拧紧机装配防错系统

        图2  电动拧紧机装配防错系统的应用

       

2.汽车零部件装配需要解决的问题

        对于汽车零部件装配而言,需要进行过程控制和解决的问题很多,包括:装配制造工艺流程问题、零部件来件质量问题和白车身焊接质量问题等。而作为最基本的零部件装配拧紧是否合格,将直接影响汽车的使用性能。所以在汽车装配过程中,重点要解决前述零部件装配采用传统的扭矩控制方法存在的各类问题,这是汽车零部件装配需要解决的重点问题之一。

        要解决上述问题,不仅需要从装配工具上进行升级,还需要有效应用防错技术。目前,国内外较为先进的汽车制造企业逐渐引用了电动拧紧机进行零部件装配,但装配防错效果不太明显。我们从装配工艺流程上予以优化,将电动拧紧机和生产线输送管理系统联合应用,设计出电动拧紧机装配防错系统,通过相关电气元器件发出的声光信号,提示装配工人进行有效合理装配,从而提高零部件装配过程的质量控制。

        电动拧紧机装配防错系统。

        电动拧紧机装配防错系统主要由电动拧紧机、PLC防错控制系统、数据网络传输装置、终端数据采集计算机和输送线管理计算机等部分组成,其基本框架如图1所示。

1.电动拧紧机

        目前,国际知名品牌电动拧紧机主要由拧紧机本体、拧紧机主机和拧紧机电缆等部分组成,扭矩精度一般可控制在±3%左右,角度精度一般可控制在±2°左右。我们可通过对拧紧机主机进行程序编辑,实现如下功能:

        (1)螺栓/螺母拧紧合格与否信号输出,拧紧数据可存储至拧紧机主机内,能对应各种最新的开放式网络,并可通过网络将拧紧数据上传至终端数据采集计算机内。

        (2)可通过外接笔记本电脑或通过终端数据采集计算机进行拧紧数据调阅、分析和计算等,且可外接显示器、打印机等设施,及时将拧紧过程数据予以显示、打印,便于现场生产管理。

2.PLC防错控制系统

        结合电动拧紧机的主要功能和各类电器元器件功能,我们设计策划出PLC防错控制系统,整套系统装配防错功能描述如下:

        (1)整车进入装配工位时,进工位传感器将信号输入给PLC控制器,装配工人通过条形码阅读器读取员工信息条形码,电动拧紧机进入拧紧状态。

        (2)对于同一条生产线上混线生产的多种车型,装配工人可以通过条形码阅读器读取不同的整车VIN条形码,拧紧机主机便可激活不同的拧紧程序按预先设定的程序装配拧紧。

        (3)在装配工位范围内,装配工人将所有螺栓/螺母通过电动拧紧机拧紧合格后,控制器可将拧紧数据实时地输入至终点数据采集计算机内,并可输出一个总的合格信号给输送线设备管理计算机,生产线输送设备只有得到该信号后才能继续运行,将车身输送至下一个装配工位进行生产。图2为电动拧紧机装配防错系统的应用案例。

        (4)装配工人若出现错(漏)装螺栓/螺母或螺栓/螺母拧紧不合格时,报警灯发出声光报警,提示装配工人进行在线返工处理。当返工合格时,控制器可输出一个总的合格信号给输送线设备管理计算机,生产线输送设备才能继续运行。

        (5)在装配工位范围内,若装配工人未能将所有螺栓/螺母装配完毕,车辆即将离开本装配工位时,出工位传感器将车辆出工位信号输入给PLC控制器,PLC 控制器将该信号输出至输送线设备管理计算机,生产线输送设备将停止运行,直到装配工人将所有螺栓/螺母装配合格,生产线输送设备控制系统复位后,输送设备才能继续运行。

        (6)电动拧紧机的使用、程序编辑和故障码读取等,均采用权限分级管理模式,避免正常使用时出现的各类使用混乱现象。

        通过对上述电动拧紧机和PLC防错控制系统的合理有效应用,可以实现整车关键重要零部件在线装配拧紧100%合格,拧紧数据实时存储,拧紧过程信息与操作人员信息、整车信息实现一一对应,便于产品质量控制、信息追溯。通过终端数据采集计算机,可以清楚地查看各相关装配工位生产装配状况。

电动拧紧机装配防错系统应用的优势

        采用电动拧紧机装配防错系统以后,对于汽车零部件的装配,将产生深远意义:

        1.在装配过程中能及时发现零部件在线装配的缺陷,可做到装配缺陷100%可追溯、拧紧参数设置100%正确以及装配拧紧策略100%合理。

        2.能及时发现装配错误,并能做到在线返工,避免装配错误流向下一装配工位。整套系统的智能化具备发现潜在问题点的能力,可提高生产过程的可靠性。

        3.拧紧工具能够得到有效升级,装配拧紧精度、拧紧速度和装配可靠性能提高20%左右。

        4.拧紧数据管理机制能得到有效改善,使整车装配拧紧信息管理更便捷、更安全、更强大且更低廉。

        5.制造过程能够得到有效控制,具备在线诊断、在线控制、预见性维护和开放式监控等能力,能够实现一机多用,便于多车型混线生产工艺编排、生产组织等。

        6.由于一机多用,能使固定资产投资和使用成本得到降低。据估算,使用电动拧紧机防错系统后,在相同条件下,其使用成本约是气动工具50%以下。
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