雙重防差錯擰緊技術在柔性裝配線的應用

陳棟 廖東岳

摘 要：當前汽車主機廠大多采用多平臺共流水線的柔性化生產模式，伺服擰緊機因具備單一工具能擰緊不同扭矩的功能而得到廣泛應用，此時不同扭矩程序切換時的防差錯功能尤為重要。文章基于生產線的QCOS擰緊系統，以機運系統下發的隊列指令為指導，結合選擇套筒選擇器扭矩選擇功能，實現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實現過程中所涉及的隊列指令下發、套筒選擇器扭矩選擇、軟硬件結合的判別方法等關鍵技術。

關鍵詞：柔性化;扭矩切換;防差錯;套筒選擇器

Abstract： Most of auto makers adopt flexible production mode of multi-platform presently. Servo tightening machine is widely used because it has the function of tightening different torques with a single tool， the function of error prevention is very important when different torque programs are switched. The paper is based on QCOS tightening system of production line， with the queue instruction of transportation system as guidance， together with torque selection function of sleeve selector， and the double error-proof function of servo tightening tool in torque program selection can be realized. This paper focuses on the key technologies involved in the issue of queue instruction， different torque selection of sleeve selector， and the discrimination of software and hardware combination.

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關鍵環節之一[1]。為了滿足客戶的個性需求，主機廠多采用多平臺車型共線柔性化生產，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、程序指令驅動切換和條碼掃描驅動切換，但是單一的扭矩切換控制方式存在不同Pset誤選的風險。本文采用套筒選擇器與外部擰緊指令相結合的方法進行扭矩切換功能的，具有雙重防差錯的功能。

1 QCOS控制系統的搭建

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

機運系統主要負責通過工業MES系統將車輛的擰緊條碼以隊列的形式傳輸給伺服擰緊機驅動擰緊，然后從伺服擰緊機控制器采集擰緊信息，同時接收伺服擰緊機反饋的OK或NOK信號來控制的車輛的放行或本工位凍結。伺服擰緊機系統主要負責執行機運系統下發的指令和員工操作的指令，然后將擰緊結果反饋給機運系統。扭矩采集系統主要負責從機運系統采集扭矩信息，并將相關信息綁定到車輛VIN信息上存儲至服務器，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是在該系統的基礎上實現的，主要體現在圖1的“T”型框內。

2 雙重防差錯擰緊技術實現

2.1 外部指令驅動工具緊固

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

第一種模式工人依據指示燈的亮燈規則來判斷操作的開始與結束，而伺服擰緊系統與機運PLC系統是半閉環狀態，系統的信號交互存在時間差，存在異?？鼐€的風險。第二種模式伺服擰緊機在收到未機運PLC的下發指令之后才能進行識別并工作，否則伺服擰緊機處于“罷工”狀態，從而使整個控制系統形成閉環，系統的可靠性更高。本文所述系統為了實現雙重防差錯扭矩切換擰緊工藝，采用的是外部指令驅動的方式進行控制，也就是上述的模式二。

2.2 裝配過程序設置

目前主流主機廠總裝車間均實現了關鍵扭矩控制的自動控線功能，其主要方法有兩種：一是通過計數功能進行擰緊OK點數的對比來實現自動控線，二是通過系統自動判別裝配過程是否OK的方法實現自動控線，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在某工位擰緊某一車型的相關裝配過程信息，包括擰緊順序、每步裝配動作及其對應的次數。如圖2所示，左側圖的裝配過程就是代表采用外部指令驅動JOB的工作模式，右側代表JOB的運行規則及運行過程。

2.3 雙重防差錯擰緊工藝實現

上述緊固模式已經實現了隊列指令驅動伺服擰緊機進行緊固，不同Pset切換是按照外部指令進行的，但是單一的隊列指令來驅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，就存在出現擰緊缺陷而系統未識別出來的風險，造成整車下線后續進行返修，甚至可能會流入市場影響企業品牌效益。

套筒選擇器是伺服擰緊機系統的一個附件，可以通過ebus線與伺服擰緊機控制器進行信號交互來實現扭矩的切換選擇， 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執行Pset程序、Put all back and lift表示其它套筒全部復位之后執行套筒選擇器空位置代表的Pset程序。本文利用這一技術，將套筒選擇器的功能設置為Lift模式，外部指令驅動模式工作中增加套筒選擇器識別功能，當外部隊列指令驅動的Pset與套筒選擇器選擇的Pset比對一致，伺服擰緊機才會正常工作，否則伺服擰緊機處于異常狀態，提醒員工進行檢查核實，從而有效的降低人為因素造成擰緊缺陷的風險。

3 技術應用效果

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

4 結語

利用套筒選擇器與JOB同時控制伺服擰緊機進行不同Pset的選擇切換，實現了不同扭矩切換的雙重防差錯擰緊工藝技術的運用，進一步保證了總裝車間緊固件扭矩的準確性。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合的控制方式，只需運用軟硬件相結合的原理，就可以根據自身系統的硬件條件進行雙重防差錯扭矩切換技術的實現?？傊?， 隨著客戶個性化的需求愈發顯著，汽車裝配線的柔性化程度將會越來越高，對伺服擰緊機的防差錯功能要求越來越嚴格，我們后續要做的就將人為造成擰緊缺陷的因素盡量轉移到控制系統中，提高扭矩質量控制系

統的可靠性，提升整車擰緊裝配質量.

參考文獻

[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.汽車生產線扭矩質量控制與應用研究[D].東北大學機械工程與自動化學院，2009.

[3] 劉洋.電動擰緊工具防錯的應用[J].企業科技與發展，2016（7）：126- 128.