雙重防差錯(cuò)擰緊技術(shù)在柔性裝配線的應(yīng)用

陳棟 廖東岳

摘 要：當(dāng)前汽車主機(jī)廠大多采用多平臺(tái)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(shí)不同扭矩程序切換時(shí)的防差錯(cuò)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(yùn)系統(tǒng)下發(fā)的隊(duì)列指令為指導(dǎo)，結(jié)合選擇套筒選擇器扭矩選擇功能，實(shí)現(xiàn)伺服擰緊工具在扭矩程序選擇上的雙重防差錯(cuò)功能。文中重點(diǎn)介紹了雙重防差錯(cuò)擰緊技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程中所涉及的隊(duì)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(cuò);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(zhì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[1]。為了滿足客戶的個(gè)性需求，主機(jī)廠多采用多平臺(tái)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(dòng)切換和條碼掃描驅(qū)動(dòng)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(xiǎn)。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(cuò)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(diǎn)進(jìn)行在線檢測、自動(dòng)停機(jī)、自動(dòng)防錯(cuò)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(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵扭矩在線自動(dòng)防錯(cuò)和精確追溯功能，一個(gè)完整的QCOS系統(tǒng)主要包括三大部分：機(jī)運(yùn)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(yùn)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(duì)列的形式傳輸給伺服擰緊機(jī)驅(qū)動(dòng)擰緊，然后從伺服擰緊機(jī)控制器采集擰緊信息，同時(shí)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(yùn)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(yùn)系統(tǒng)。扭矩采集系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)從機(jī)運(yùn)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(chǔ)至服務(wù)器，供需求部門追溯查詢。本文所述的雙重防差錯(cuò)擰緊工藝技術(shù)是在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，主要體現(xiàn)在圖1的“T”型框內(nèi)。

2 雙重防差錯(cuò)擰緊技術(shù)實(shí)現(xiàn)

2.1 外部指令驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(yùn)PLC系統(tǒng)是半閉環(huán)狀態(tài)，系統(tǒng)的信號交互存在時(shí)間差，存在異?？鼐€的風(fēng)險(xiǎn)。第二種模式伺服擰緊機(jī)在收到未機(jī)運(yùn)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(gè)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(shí)現(xiàn)雙重防差錯(cuò)扭矩切換擰緊工藝，采用的是外部指令驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵扭矩控制的自動(dòng)控線功能，其主要方法有兩種：一是通過計(jì)數(shù)功能進(jìn)行擰緊OK點(diǎn)數(shù)的對比來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控線，二是通過系統(tǒng)自動(dòng)判別裝配過程是否OK的方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(gè)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(dòng)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(dòng)JOB的工作模式，右側(cè)代表JOB的運(yùn)行規(guī)則及運(yùn)行過程。

2.3 雙重防差錯(cuò)擰緊工藝實(shí)現(xiàn)

上述緊固模式已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了隊(duì)列指令驅(qū)動(dòng)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(duì)列指令來驅(qū)動(dòng)擰緊存在一個(gè)致命的缺陷，一旦隊(duì)列錯(cuò)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(xiǎn)，造成整車下線后續(xù)進(jìn)行返修，甚至可能會(huì)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(gè)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(shí)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(dòng)模式工作中增加套筒選擇器識別功能，當(dāng)外部隊(duì)列指令驅(qū)動(dòng)的Pset與套筒選擇器選擇的Pset比對一致，伺服擰緊機(jī)才會(huì)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(shí)，從而有效的降低人為因素造成擰緊缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。

3 技術(shù)應(yīng)用效果

運(yùn)用軟硬件結(jié)合的方法，采用套筒選擇器與隊(duì)列指令驅(qū)動(dòng)相結(jié)合防差錯(cuò)原理，成功實(shí)現(xiàn)伺服擰緊工具扭矩切換過程中的雙重防差錯(cuò)技術(shù)運(yùn)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(shí)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(shí)控制伺服擰緊機(jī)進(jìn)行不同Pset的選擇切換，實(shí)現(xiàn)了不同扭矩切換的雙重防差錯(cuò)擰緊工藝技術(shù)的運(yùn)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(yùn)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(cuò)扭矩切換技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。總之， 隨著客戶個(gè)性化的需求愈發(fā)顯著，汽車裝配線的柔性化程度將會(huì)越來越高，對伺服擰緊機(jī)的防差錯(cuò)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)

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