雙重防差錯擰緊技術(shù)在柔性裝配線的應(yīng)用

　　摘 要：當(dāng)前汽車主機(jī)廠大多采用多平臺共流水線的柔性化生產(chǎn)模式，伺服擰緊機(jī)因具備單一工具能擰緊不同扭矩的功能而得到廣泛應(yīng)用，此時不同扭矩程序切換時的防差錯功能尤為重要。文章基于生產(chǎn)線的QCOS擰緊系統(tǒng)，以機(jī)運系統(tǒng)下發(fā)的隊列指令為指導(dǎo)，結(jié)合選擇套筒選擇器扭矩選擇功能，實現(xiàn)伺服擰緊工具在扭矩程序選擇上的雙重防差錯功能。文中重點介紹了雙重防差錯擰緊技術(shù)實現(xiàn)過程中所涉及的隊列指令下發(fā)、套筒選擇器扭矩選擇、軟硬件結(jié)合的判別方法等關(guān)鍵技術(shù)。

　　關(guān)鍵詞：柔性化;扭矩切換;防差錯;套筒選擇器

　　引言

　　汽車制造過程中使用大量的緊固件連接方式，其中以總裝最多，總裝扭矩的管理是保證汽車整車品質(zhì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[1]。為了滿足客戶的個性需求，主機(jī)廠多采用多平臺車型共線柔性化生產(chǎn)，這就要求伺服擰緊工具能夠滿足多種扭矩的擰緊要求，目前使用的不同扭矩切換方法主要包括套筒選擇器切換、程序指令驅(qū)動切換和條碼掃描驅(qū)動切換，但是單一的扭矩切換控制方式存在不同Pset誤選的風(fēng)險。本文采用套筒選擇器與外部擰緊指令相結(jié)合的方法進(jìn)行扭矩切換功能的，具有雙重防差錯的功能。

　　1 QCOS控制系統(tǒng)的搭建

　　QCOS系統(tǒng)(Quality Control Operation System)，是對關(guān)鍵控制點進(jìn)行在線檢測、自動停機(jī)、自動防錯的先進(jìn)質(zhì)量控制系統(tǒng)[2]，本文主要是指總裝車間關(guān)鍵扭矩質(zhì)量控制體系。為了便于分析下線或者已售車輛扭矩質(zhì)量，目前多數(shù)主機(jī)廠QCOS系統(tǒng)均實現(xiàn)了關(guān)鍵扭矩在線自動防錯和精確追溯功能，一個完整的QCOS系統(tǒng)主要包括三大部分：機(jī)運系統(tǒng)、伺服擰緊系統(tǒng)、扭矩采集系統(tǒng)，如圖1所示：

　　機(jī)運系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)通過工業(yè)MES系統(tǒng)將車輛的擰緊條碼以隊列的形式傳輸給伺服擰緊機(jī)驅(qū)動擰緊，然后從伺服擰緊機(jī)控制器采集擰緊信息，同時接收伺服擰緊機(jī)反饋的OK或NOK信號來控制的車輛的放行或本工位凍結(jié)。伺服擰緊機(jī)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)執(zhí)行機(jī)運系統(tǒng)下發(fā)的指令和員工操作的指令，然后將擰緊結(jié)果反饋給機(jī)運系統(tǒng)。扭矩采集系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)從機(jī)運系統(tǒng)采集扭矩信息，并將相關(guān)信息綁定到車輛VIN信息上存儲至服務(wù)器，供需求部門追溯查詢。本文所述的雙重防差錯擰緊工藝技術(shù)是在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，主要體現(xiàn)在圖1的“T”型框內(nèi)。

　　2 雙重防差錯擰緊技術(shù)實現(xiàn)

　　2.1 外部指令驅(qū)動工具緊固

　　伺服擰緊工作模式分兩種，一是作為單機(jī)設(shè)備單純依靠具備資質(zhì)的操作工依照工藝要求進(jìn)行擰緊裝配，二是操作工依照外部驅(qū)動指令按照既定程序進(jìn)行擰緊操作。

　　第一種模式工人依據(jù)指示燈的亮燈規(guī)則來判斷操作的開始與結(jié)束，而伺服擰緊系統(tǒng)與機(jī)運PLC系統(tǒng)是半閉環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)的信號交互存在時間差，存在異常控線的風(fēng)險。第二種模式伺服擰緊機(jī)在收到未機(jī)運PLC的下發(fā)指令之后才能進(jìn)行識別并工作，否則伺服擰緊機(jī)處于“罷工”狀態(tài)，從而使整個控制系統(tǒng)形成閉環(huán)，系統(tǒng)的可靠性更高。本文所述系統(tǒng)為了實現(xiàn)雙重防差錯扭矩切換擰緊工藝，采用的是外部指令驅(qū)動的方式進(jìn)行控制，也就是上述的模式二。

　　2.2 裝配過程序設(shè)置

　　目前主流主機(jī)廠總裝車間均實現(xiàn)了關(guān)鍵扭矩控制的自動控線功能，其主要方法有兩種：一是通過計數(shù)功能進(jìn)行擰緊OK點數(shù)的對比來實現(xiàn)自動控線，二是通過系統(tǒng)自動判別裝配過程是否OK的方法實現(xiàn)自動控線，二者相比，后者因其控制條件的整體性而可靠性更高。

　　JOB即代表一個裝配過程，其信息包含伺服擰緊機(jī)在某工位擰緊某一車型的相關(guān)裝配過程信息，包括擰緊順序、每步裝配動作及其對應(yīng)的次數(shù)。如圖2所示，左側(cè)圖的裝配過程就是代表采用外部指令驅(qū)動JOB的工作模式，右側(cè)代表JOB的運行規(guī)則及運行過程。

　　2.3 雙重防差錯擰緊工藝實現(xiàn)

　　上述緊固模式已經(jīng)實現(xiàn)了隊列指令驅(qū)動伺服擰緊機(jī)進(jìn)行緊固，不同Pset切換是按照外部指令進(jìn)行的，但是單一的隊列指令來驅(qū)動擰緊存在一個致命的缺陷，一旦隊列錯亂并且員工未識別出來，就存在出現(xiàn)擰緊缺陷而系統(tǒng)未識別出來的風(fēng)險，造成整車下線后續(xù)進(jìn)行返修，甚至可能會流入市場影響企業(yè)品牌效益。

　　套筒選擇器是伺服擰緊機(jī)系統(tǒng)的一個附件，可以通過ebus線與伺服擰緊機(jī)控制器進(jìn)行信號交互來實現(xiàn)扭矩的切換選擇， 工作模式分未啟用、Lift和Put all back and lift三種，未啟用表示套筒選擇器不啟用，Lift表示套筒離開的狀態(tài)執(zhí)行Pset程序、Put all back and lift表示其它套筒全部復(fù)位之后執(zhí)行套筒選擇器空位置代表的Pset程序。本文利用這一技術(shù)，將套筒選擇器的功能設(shè)置為Lift模式，外部指令驅(qū)動模式工作中增加套筒選擇器識別功能，當(dāng)外部隊列指令驅(qū)動的Pset與套筒選擇器選擇的Pset比對一致，伺服擰緊機(jī)才會正常工作，否則伺服擰緊機(jī)處于異常狀態(tài)，提醒員工進(jìn)行檢查核實，從而有效的降低人為因素造成擰緊缺陷的風(fēng)險。

　　3 技術(shù)應(yīng)用效果

　　運用軟硬件結(jié)合的方法，采用套筒選擇器與隊列指令驅(qū)動相結(jié)合防差錯原理，成功實現(xiàn)伺服擰緊工具扭矩切換過程中的雙重防差錯技術(shù)運用，降低了總裝的擰緊缺陷頻次，擰緊質(zhì)量缺陷造成的返修工時占比降低了6%，有效提高了關(guān)鍵扭矩質(zhì)量控制系統(tǒng)的可靠性。

　　4 結(jié)語

　　利用套筒選擇器與JOB同時控制伺服擰緊機(jī)進(jìn)行不同Pset的選擇切換，實現(xiàn)了不同扭矩切換的雙重防差錯擰緊工藝技術(shù)的運用，進(jìn)一步保證了總裝車間緊固件扭矩的準(zhǔn)確性。該方法具有良好的通用性，它同樣適用于套筒選擇器與擰緊條碼掃描方法相結(jié)合的控制方式，只需運用軟硬件相結(jié)合的原理，就可以根據(jù)自身系統(tǒng)的硬件條件進(jìn)行雙重防差錯扭矩切換技術(shù)的實現(xiàn)。總之， 隨著客戶個性化的需求愈發(fā)顯著，汽車裝配線的柔性化程度將會越來越高，對伺服擰緊機(jī)的防差錯功能要求越來越嚴(yán)格，我們后續(xù)要做的就將人為造成擰緊缺陷的因素盡量轉(zhuǎn)移到控制系統(tǒng)中，提高扭矩質(zhì)量控制系

　　統(tǒng)的可靠性，提升整車擰緊裝配質(zhì)量.

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 胡澤宏，苗長勇，李卓文.淺談汽車總裝扭矩管理方法與防錯管理[J].時代汽車，2019(03)：09-10.

　　[2] 侯海靖，趙廣耀.汽車生產(chǎn)線扭矩質(zhì)量控制與應(yīng)用研究[D].東北大學(xué)機(jī)械工程與自動化學(xué)院，2009.

　　[3] 劉洋.電動擰緊工具防錯的應(yīng)用[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2016(7)：126- 128.

　　推薦閱讀：汽車行業(yè)的期刊有哪些