防錯在焊接夾具中的應用

蘇中堅

(上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007)

在汽車白車身零部件焊接總成中，有很多焊點同時需要焊接許多小附件，如焊接螺母、焊接螺栓、螺母支架等。在大批量生產中,操作者在長時間的重復動作中，總難免漏裝夾這些小附件在焊接夾具上，而造成漏焊小附件，焊點數沒達到設定要求，就結束工作過程，造成焊點漏焊。為了避免由于操作者人為因素造成的差錯，這就要求在焊接夾具上增設防錯裝置，來解決這一難題。

1 采用接近傳感器探測防錯系統

1.1 防錯系統的目標要求

防錯系統目標要求是：

（1）漏裝零件時，夾緊氣缸控制開關無法啟動，進而夾緊器無法夾緊，同時指示燈顯示是哪一個零件漏裝，焊鉗無法工作；

（2）焊點沒達到設定焊點數要求時，夾緊氣缸控制開關無法啟動，進而夾緊器無法打開，工件無法取出。系統結構如圖1所示。

圖1 防錯系統結構圖

1.2 工作原理

放置被檢測零件，如圖2所示。

圖2 放置被檢測零件

接近傳感器輸出檢測到有零件信號，此時綠燈亮，否則是燈不亮（沒檢到零件），如圖3所示，每一個指示燈代表需要檢測的零件數1，當所有綠燈亮起，啟動夾緊氣缸控制開關，此時此焊裝夾具處于夾緊狀態，焊鉗可進入焊接狀態。

圖3 指示燈

如綠燈沒有全部亮起，則夾緊氣缸控制開關沒法啟動，焊鉗也無法進入焊接狀態。焊鉗按設定的焊點數進行焊接，焊點數顯示器同時顯示已完成了的焊的數，如圖4所示。

圖4 焊點數顯示器

如焊點數沒達到設定要求而停止，夾緊氣缸控制開關無法啟動，進而夾緊器無法打開,工件無法取出。焊點數達到設定要求時報警器發出聲音報警，焊接工作結束，啟動夾緊氣缸控制開關，打開夾緊器，取出工件。

2 采用行程開關防錯系統

2.1 防錯系統目標要求

本防錯裝置要求檢測3顆螺母是否漏焊，若有螺母漏焊，夾緊氣缸控制開關無法啟動，進而夾緊器無法夾緊。系統結構如圖5。

圖5 防錯系統結構圖

2.2 工作原理

放置被檢測零件，若被檢測的零件3顆螺母沒有漏焊，螺母壓下（零件的自重必須能達到壓下行程開關頂桿）行程開關頂桿，如圖6所示，行程開關處于接通狀態，控制電路接通，電磁閥通電，啟動控制開關，氣缸夾緊裝置起動夾緊。

圖6 沒漏焊螺母

由于3個行程開關是采用串聯聯接，若被檢測的零件3顆螺母，只要其中有一螺母漏焊，其對應的行程開關頂桿不能壓緊，如圖7所示，電路即處于斷路狀態，電磁閥不能通電，控制開關無法啟動，從而氣缸夾緊裝置不能起動夾緊。

圖7 漏焊螺母

3 安裝及維護注意事項

由于采用的傳感器是非接觸式接近傳感器，其工作原理是利用電磁感應引起的檢測對象的金屬體中產生的渦電流的方式，被檢測體的接近引起電信號容量變化的方式，輸出開關信號。因此，對接近傳感器的安裝及所處環境有較高要求。傳感器應盡可能避免焊接飛濺物吸附在其表面及其周圍，確保被檢測零件與傳感器之間的距離，穩定在接近傳感器要求的精度范圍內，避免接近傳感器安裝支架在生產過程被焊鉗和零件磕碰導致失效。

由于采用的行程開關，是利用零件自身重力推動開關頂桿，達到打開開關的作用。因此零件自身的重力，要遠大于開關頂桿所需的力。行程開關安裝時，開關頂桿的位移量達到能打開開關即可；過度的位移量，會把行程開關頂壞，應避免零件對開關頂桿的沖擊，造成行程開關損壞失效。

采取的措施有：定期檢查清理接近傳感器表面，保持其表面清潔；增強接近傳感器安裝支架的強度，增加接近傳感器保護罩，增加焊鉗導向。

4 防錯系統的驗證

防錯系統的驗證，就是確保在產品制造和裝配過程中，防錯裝置能正常運行不失效。所有防錯裝置，都有發生潛在失效的可能，因此需要對其進行驗證，至少每班一次，在開班前或在生產過程中，由操作員工或生產線班組長來實施防錯驗證。方法是將一個已知的好或壞零件分別通過防錯裝置，以確認防錯功能是否有效。

對于焊點數防錯驗證：操作焊鉗試焊接，焊點數達到或沒達到設定數時，啟動夾緊氣缸控制開關，看其是否有效。

5 結束語

防錯技術在汽車焊裝夾具中的應用越來越廣泛，防錯的方法形式多樣。在應用方面應根據零件的難易程度、要求的高低及成本控制的要求，來選擇防錯的方法形式。第一例較復雜，實現的功能較多，成本相對也高；第二例相對簡單，實現的功能單一，成本也低。

本文介紹的兩案例，經過實際生產使用證實其可靠、有效。

[1]陸鑫盛，周 洪.氣動自動化系統的優化設計[M].上海：上?？茖W技術文獻出版社，2005.