一種基于焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器防止焊點(diǎn)漏焊的方法

陳梁++李劍

摘 要：文章基于一種焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器的應(yīng)用，以人工操作焊接的焊點(diǎn)漏焊為研究對(duì)象，致力于研究和提出一種通過(guò)焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)功能聯(lián)動(dòng)焊機(jī)和拼臺(tái)邏輯開關(guān)的控制，以此來(lái)防止人工焊接過(guò)程中存在焊點(diǎn)漏焊的現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器；漏焊；方法；

中圖分類號(hào)：TG441.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）09-0011-02

在現(xiàn)代汽車制造業(yè)中，電阻點(diǎn)焊越來(lái)越體現(xiàn)其重要的價(jià)值，同時(shí)企業(yè)為了降低成本，減少設(shè)備故障率而沒有采取全自動(dòng)化機(jī)器設(shè)備，但采用大量的人工焊接，由于人工點(diǎn)焊操作過(guò)程中發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題的隨機(jī)性很大，因此在過(guò)程中無(wú)法有效識(shí)別和控制焊點(diǎn)漏焊的現(xiàn)象變得尤為突出。目前一般的解決辦法是增加大量的質(zhì)檢程序和人員來(lái)對(duì)白車身總成上的焊點(diǎn)進(jìn)行自檢和互檢，但這并非對(duì)癥下藥。為徹底的改變這現(xiàn)狀，在此將對(duì)如何防止焊接過(guò)程中焊點(diǎn)漏焊這個(gè)問(wèn)題作出可行性研究，摸索出一種利用焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)功能，報(bào)警功能，以及生產(chǎn)線的開關(guān)聯(lián)動(dòng)功能結(jié)合在一起的方法，能通過(guò)目視計(jì)數(shù)器、報(bào)警等方式來(lái)告知焊接過(guò)程中的實(shí)際焊點(diǎn)數(shù)量，能有效地杜絕焊點(diǎn)漏焊現(xiàn)象的發(fā)生，最終達(dá)到缺陷不逃逸出工位的目標(biāo)。

1 焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器

由于焊機(jī)內(nèi)部本來(lái)就有一個(gè)關(guān)于焊點(diǎn)脈沖計(jì)數(shù)的功能模塊，需要連接編程器才能看到具體的數(shù)值。其實(shí)，焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器就充當(dāng)了顯示的功能，它與電阻點(diǎn)焊焊機(jī)里的這個(gè)模塊直接相連，提供了焊點(diǎn)計(jì)數(shù)直接的目視效果，后續(xù)通過(guò)編程，確定邏輯關(guān)系后就能實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。

焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器的硬件主要由電源、信號(hào)采集、中央處理單元、顯示、執(zhí)行與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等六個(gè)部分組成。信號(hào)采集部分采用光電藕合來(lái)分離電壓，保護(hù)中央處理單元；中央處理單元采取功耗低、高可靠性的單片機(jī)；在顯示部分采用工業(yè)控制中常用的LED數(shù)碼管做顯示元件，性能可靠。

焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器主要由數(shù)據(jù)采集模塊、中央處理單元（CPU）與執(zhí)行部分組成。數(shù)據(jù)采集模塊由電流傳感器與數(shù)據(jù)采集電路組成。在點(diǎn)焊操作過(guò)程中，焊機(jī)電纜會(huì)產(chǎn)生很大的電流，通過(guò)電流傳感器檢測(cè)這種電流的產(chǎn)生，來(lái)判斷點(diǎn)焊的操作。通過(guò)信號(hào)采集電路將傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并傳送給中央處理單元。點(diǎn)焊操作只有在焊機(jī)開關(guān)處于打開的狀態(tài)下才能進(jìn)行，通過(guò)對(duì)焊機(jī)的開關(guān)串聯(lián)一個(gè)常閉開關(guān)，通過(guò)執(zhí)行元件將單片機(jī)的信號(hào)進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)常閉開關(guān)，使其斷開，并且驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的停機(jī)、報(bào)警功能。該系統(tǒng)所用的單片機(jī)具有串行通信的功能，利用這一功能，可以方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)組網(wǎng)，為車間生產(chǎn)質(zhì)量的控制與管理提供便利條件[1]。

根據(jù)這些功能，可以開發(fā)一個(gè)基于焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器組成的焊點(diǎn)防漏焊系統(tǒng)，以此來(lái)防止由于手工操作造成的漏焊或多焊問(wèn)題，提高焊接質(zhì)量和管理，從而達(dá)到缺陷不逃逸出工位的目標(biāo)。2 基于焊點(diǎn)計(jì)數(shù)防漏焊系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用方法

隨著電阻點(diǎn)焊越來(lái)越廣泛地用于汽車制造，與之相呼應(yīng)的焊點(diǎn)計(jì)數(shù)防漏焊系統(tǒng)也越來(lái)越多的被配套應(yīng)用起來(lái)。

2.1 焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器的組網(wǎng)

通過(guò)對(duì)焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器的組網(wǎng)，更能發(fā)揮其自動(dòng)檢測(cè)的功用。

首先將拼臺(tái)夾具的開關(guān)按鈕與焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器的串口并聯(lián)起來(lái)，通過(guò)計(jì)數(shù)器設(shè)定的程序來(lái)控制這個(gè)開關(guān)的動(dòng)作，但拼臺(tái)的完成按鈕起到了完成功能以及計(jì)數(shù)清零信息輸入的雙重效果。因?yàn)榕c焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器串聯(lián)的是焊鉗，當(dāng)焊機(jī)處于常開并且焊鉗能正常工作時(shí)，焊接時(shí)產(chǎn)生的脈沖信息被采集并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，當(dāng)完成焊接內(nèi)容時(shí)，員工需要打開拼臺(tái)按鈕，讓工裝夾具打開，這時(shí)，按鈕開關(guān)的這個(gè)信號(hào)被輸入到焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器上，計(jì)數(shù)程序馬上自動(dòng)識(shí)別實(shí)際焊點(diǎn)數(shù)與設(shè)定焊點(diǎn)計(jì)數(shù)值是否一致，當(dāng)一致時(shí)，則計(jì)數(shù)程序讓串聯(lián)的拼臺(tái)開關(guān)信號(hào)保持暢通，開關(guān)動(dòng)作是有效的并讓計(jì)數(shù)器清零重新開始計(jì)數(shù)；若不符合設(shè)定的計(jì)數(shù)值，計(jì)數(shù)程序?qū)⒆詣?dòng)判斷，并屏蔽開關(guān)信號(hào)，使開關(guān)動(dòng)作失效，而且計(jì)數(shù)器一直顯示當(dāng)前數(shù)值，不能被清零，并引發(fā)報(bào)警器報(bào)警。即開始焊接后出現(xiàn)漏焊或者焊點(diǎn)超出范圍，按下拼臺(tái)完成按鈕后，但夾具是無(wú)法打開的，報(bào)警器會(huì)發(fā)出報(bào)警，輸送線不能正常走線。

焊點(diǎn)計(jì)數(shù)防漏焊系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)控制示意圖，如圖1所示。

每個(gè)焊機(jī)與焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器、焊鉗、拼臺(tái)都是以一個(gè)獨(dú)立的分支并行到主線上的，但這既是串聯(lián)的又是并聯(lián)的。假設(shè)拼臺(tái)1#上的員工沒有按標(biāo)準(zhǔn)完成作業(yè)，按下拼臺(tái)完成按鈕，想讓拼臺(tái)夾具打開走線，但出現(xiàn)了漏焊的現(xiàn)象，那么這時(shí)報(bào)警將響起，夾具開關(guān)無(wú)法正常打開。這時(shí)需要班組長(zhǎng)或工程師到現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)問(wèn)題后，通過(guò)編程器進(jìn)行復(fù)位，焊點(diǎn)漏焊的讓員工補(bǔ)焊后完成程序；超過(guò)焊點(diǎn)數(shù)的直接讓計(jì)數(shù)清零，并使計(jì)數(shù)程序重新開始計(jì)數(shù)。

此外，該系統(tǒng)還可以連接遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，加入分析軟件，對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，找出問(wèn)題高頻工位，從而對(duì)其進(jìn)行改善，已達(dá)到最終全面的防漏、防錯(cuò)。

2.2 核心算法

在使用時(shí)，需要將傳感器與常閉開關(guān)安裝于焊機(jī)，并且將其集成于一個(gè)接口，方便系統(tǒng)的安裝，將系統(tǒng)的接口與其聯(lián)接后即可正常工作。

員工操作焊鉗焊接時(shí)，會(huì)觸發(fā)脈沖信號(hào)。通過(guò)對(duì)脈沖信號(hào)的采集，單片機(jī)通過(guò)計(jì)數(shù)功能自動(dòng)判斷其操作的狀態(tài)。如果實(shí)際焊點(diǎn)（計(jì)數(shù)器上的計(jì)數(shù)）與設(shè)定值不相符，即實(shí)際焊接焊點(diǎn)數(shù)小于或大于計(jì)數(shù)器的設(shè)定值，當(dāng)按下完成按鈕時(shí)，那么系統(tǒng)將自動(dòng)判斷是否報(bào)警或暫停工作。

若假設(shè)該工位焊接的焊點(diǎn)為n個(gè)，計(jì)數(shù)焊點(diǎn)為u個(gè)，按照實(shí)際焊點(diǎn)數(shù)，以下n分為三個(gè)檔次，即第一檔為0n+1，系統(tǒng)將報(bào)警。

以此類推，第二檔的有效區(qū)間為n≤u≤n+2；第三檔的有效區(qū)間n≤u≤n+4。當(dāng)報(bào)警信號(hào)發(fā)出后，程序?qū)和＃甘緹舨粩嚅W爍提醒操作者，并使得焊鉗無(wú)動(dòng)作，且與之關(guān)聯(lián)的拼臺(tái)夾具開關(guān)按鈕將失效，無(wú)法打開，從而輸送鏈不能正常的走線。

另一種情況是，焊接時(shí)間不符合設(shè)定值。將操作的時(shí)間可設(shè)置為一個(gè)焊接周期，即實(shí)際走線時(shí)間，若員工操作焊鉗焊接時(shí)間大于一個(gè)焊接周期內(nèi)未完成，那么系統(tǒng)則會(huì)停機(jī)并報(bào)錯(cuò)，這樣能促使操作員工在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)完成工作。如圖2所示。

2.3 人性化的程序設(shè)計(jì)將提高工作效率

這個(gè)系統(tǒng)在于要求操作者在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的焊點(diǎn)數(shù)量，以此來(lái)規(guī)范操作的標(biāo)準(zhǔn)化操作，從而整體提高車間質(zhì)量管理水平。

但在實(shí)際焊接中，由于各種因素，發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題的隨機(jī)性很大，因此在過(guò)程中控制這些質(zhì)量問(wèn)題是很困難的。例如，當(dāng)員工因?yàn)槟撤N原因?qū)е潞更c(diǎn)間距不均勻，間距較大的地方需要再增加一個(gè)焊點(diǎn)，那么如果按照原來(lái)設(shè)定的計(jì)數(shù)值來(lái)說(shuō)，這個(gè)多焊的焊點(diǎn)必將引起報(bào)警器的報(bào)警，并使得拼臺(tái)夾具不能正常打開，生產(chǎn)線因此停線。因此若設(shè)定得過(guò)于硬套，將不利于實(shí)際焊接操作，或?qū)е略O(shè)備過(guò)高的停線率，最終影響生產(chǎn)節(jié)拍，從而影響這個(gè)班次的停線率以及生產(chǎn)臺(tái)量，反而增加了不必要的成本。

但在設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)程序時(shí)就考慮了以上問(wèn)題的話，將會(huì)把這些影響盡量減少到最低的程度。根據(jù)每個(gè)工位具體的焊接焊點(diǎn)數(shù)量，程序設(shè)定這幾個(gè)區(qū)間的意義就在于，加入了人性化設(shè)計(jì)，即考慮焊點(diǎn)多焊問(wèn)題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，也為了不影響生產(chǎn)節(jié)拍，設(shè)定程序時(shí)即允許焊接操作者多焊焊點(diǎn)，但不能超出一定的范圍，以免浪費(fèi)能源。加之操作者在非必要的情況下是不愿意每臺(tái)都多焊接焊點(diǎn)的，因?yàn)檫@將會(huì)增加其操作時(shí)間以及勞動(dòng)強(qiáng)度，相當(dāng)于增加工作量，降低了工作效率。

因此程序的設(shè)計(jì)也應(yīng)當(dāng)以人為本，根據(jù)實(shí)際焊點(diǎn)數(shù)量，相應(yīng)地增加焊點(diǎn)計(jì)數(shù)的設(shè)定值，這種“能多不能少”的方法在一定程度上能減少停線率，進(jìn)而提高工作效率。

2.4 其他方面的應(yīng)用

此種計(jì)數(shù)系統(tǒng)不僅適用于點(diǎn)焊，也可以適用于其他設(shè)備，但需要通過(guò)更改系統(tǒng)的傳感器等設(shè)備的改進(jìn)才能實(shí)現(xiàn)，例如用于檢測(cè)螺柱焊焊接數(shù)量，以及用于零件安裝的計(jì)數(shù)數(shù)量。因此，基于這個(gè)以焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)功能的系統(tǒng)的方法和原理，還可以設(shè)計(jì)多功能模塊化，并結(jié)合其他設(shè)備自身的軟硬件，進(jìn)而得到更為廣泛的應(yīng)用，以此來(lái)提高自身的防錯(cuò)能力，進(jìn)而提高汽車制造行業(yè)的總體水平。

3 結(jié) 語(yǔ)

基于焊點(diǎn)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)功能的應(yīng)用，利用該方法可研究并集成一個(gè)放漏焊的系統(tǒng)，提能通過(guò)目視計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，自動(dòng)判斷焊點(diǎn)數(shù)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)，并報(bào)警的方式，能有效地杜絕焊點(diǎn)漏焊現(xiàn)象的發(fā)生，從而降低人工檢查和返修成本，提高了焊接標(biāo)準(zhǔn)化程度，以及工作效率，可在不同區(qū)域進(jìn)行推廣，促進(jìn)整個(gè)汽車制造業(yè)的前進(jìn)和發(fā)展。

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