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榮仕杰 · 智為人先焊接機器人工作站一體化集成/設計/制造商
防錯技術在汽車車身零部件螺母螺柱焊接領域的應用
梁媛媛，趙仲前，王曉紅，馬書濤
（上汽通用五菱汽車股份有限公司 青島分公司，山東 青島 266555）
【摘 要】當前，國內汽車行業針對車身零件的螺母螺柱錯漏焊有許多防錯方式，文章針對汽車車身零部件常見的螺母螺柱錯焊、漏焊現象，用螺母輸送機、接近開關及機械閥等方式來防錯，降低故障頻次。企業可以根據自身產品特點、設備狀況和技術能力采用適合自己的防錯方式，在產品設備、工裝設計和采購時需充分考慮防錯的應用。
【關鍵詞】螺母；螺柱；螺母輸送機；接近開關；機械閥
【中圖分類號】U463.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）02-0129-04
國內汽車行業針對車身零件的螺母螺柱錯漏焊有許多防錯方式，上汽通用五菱汽車股份有限公司對車身零部件的供應商進行類似經驗的推廣，并取得了良好的效果。現將一些做法介紹如下。
1 常見防錯方式
1.1 螺母規格焊錯的預防
螺母規格容易焊錯，尤其是M5與M6螺母外坯尺寸相近，人工放置螺母焊接時出錯概率更高。預防螺母規格焊錯，可推廣購置自動螺母輸送機。自動螺母輸送機一般與焊接設備配套使用，基于以下特點，在汽車行業中應用廣泛。
優點：杜絕安全隱患；提高生產效率，代替手工放置，平均單顆螺母焊接時間可縮短約1.5 s；降低質量風險，可以起到螺母規格防錯及正反面防錯。
工作原理：①由振動盤振動，帶動螺母旋轉，并按照振動盤事先設定好的軌跡運動，篩選符合標準的螺母使之進入輸送軌道，規格過大的螺母無法進入輸送軌道，由槍內頂桿將正確規格的螺母送至指定位置，完成輸送過程（如圖1所示）。②振動盤可通過其結構內的防錯來避免螺母焊腳反置導致虛焊，螺母放反和過大規格螺母在進入剔除齒槽時，會因為無法保持平衡而掉落到下方（如圖2所示）。③規格過小的螺母可通過螺母輸送機輸送，但無法放入座焊機的臺階銷。通過以上預防模式，實現規避用錯螺母規格和螺母反置導致虛焊的效果。
1.2 螺母（或螺桿） 漏焊的探測防錯
1.2.1 接近開關
電感式接近傳感器由高頻振蕩、檢波、放大、觸發及輸出電路等組成。振蕩器在傳感器檢測面產生一個交變電磁場，當金屬物體接近傳感器檢測面時，金屬中產生的渦流吸收了振蕩器的能量，使振蕩減弱直至停振。振蕩器的振蕩及停振兩種狀態，轉換為電信號通過整形放大轉換成二進制的開關信號，經功率放大后輸出。常用探測防漏的傳感器與被探測物體超過3mm感應失效。主要在焊接總成時用來探測金屬子零件是否漏螺母、支架、螺栓過短。其特點是靈敏度高，應用范圍廣，所需空間小，但所檢測零件必須是金屬零件。電感式接近開關及原理圖如圖3、圖4所示。
接近開關常規探測的使用方式有兩種，常見的是接近開關外置（如圖5所示）。
【作者簡介】梁媛媛，上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司采購及供應鏈管理科SQE主任、工程師；趙仲前，上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司采購及供應鏈管理科SQE工程師；王曉紅，上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司采購及供應鏈管理科SQE工程師；馬書濤，上汽通用五菱汽車股份有限公司青島分公司采購及供應鏈管理科VAC經理。
qiyekejiyufazhan 129
使用接近開關進行防錯主要有以下3種模式。
模式一：如圖6所示，接近開關與焊槍關聯，漏焊螺母/ 加強板時焊槍無法通電。此模式的配置見表1。接近開關與夾具電控箱關聯，以實現在出現漏焊時無法開關夾具，接線原理同樣參考圖6。
模式二：如圖7所示，接近開關與夾具氣路關聯，漏焊螺母/加強板時夾具無法關閉。相對于接近開關關聯到電路的方式，部分供應商反饋關聯到氣路的模式會影響氣壓的穩定性，開夾速度慢，稍影響生產節拍。此模式的配置見表2。
模式三：如圖8所示，如果以上兩種模式無法實現，可用接近開關與報警器關聯，在感應到漏焊時，報警器會蜂鳴報警，提醒員工排除漏焊。通過接近開關或壓力閥探測，在漏焊時會報警，但是不能實現與焊機/夾具關聯，漏焊發生時
130 qiyekejiyufazhan
員工還可以繼續工作，該種模式可以應用在多螺母/螺桿的檢測工序，制作專用檢測工裝來檢測是否漏焊。此模式的配置見表3。
表1 接近開關與焊槍關聯配置表
序號
名稱 作用 常用品牌 / 型號 / 參考價格
1
接近開關 探測 歐姆 龍 PS12-4DN72 元 / 件；
歐姆龍 PS12-4DNU
97元 / 件
2
接近開關固定支架 固定接近開關 可自制，3～5元 / 個
3
接近開關保護套 保護接近開關 可自制，3～5元 / 個
4
電線 連接控制柜 20元 /m
5
中間繼電器 增加觸點的數量及容量 正泰、施耐德 20～30元
6
保護開關 保護接近開關與繼電器 30元 / 個
圖7 接近開關與夾具氣路關聯圖示
表2 接近開關與夾具關聯配置表
序號
名稱 作用 品牌 / 型號 / 參考價格
1
接近開關 探測 歐姆龍 PS12-4DN72元 /
件；歐姆龍 PS12-4DNU 97元 / 件
2
接近開關保護套 固定接近開關 2～3元
3
信號線 連接控制柜 20元 /m
4
中間繼電器 增加觸點的數量及容量 正泰、施耐德 20～30元
5
保護開關 保護接近開關與繼電器 30元 / 個
6
電磁單向閥 氣路開關 40元 / 個
圖8 接近開關與報警器關聯圖示表3 接近開關與報警器關聯配置表
序號
名稱 作用 品牌 / 型號 / 參考價格
1
接近開關 探測 歐姆龍 PS12-4DN72元 / 件歐姆龍 PS12-4DNU
97元 / 件
2
接近開關保護套 固定接近開關 2～3元
3
信號線 連接控制柜 20元 /m
4
中間繼電器 增加觸點的數量及容量 正泰、施耐德 20～30元
5
報警器 報警 30～50元
；
接近開關的保護：如圖9所示，接近開關的價格較高，而且容易損壞，為避免其在使用過程中被碰壞，可以加工尼龍保護套或者金屬防護套，并給焊槍做導向，避免反復碰撞造成接近開關損壞。
1.2.2 機械閥
如圖10所示，機械閥防錯的工作原理是對于螺母、螺柱、支架等漏焊的情況，把單向閥串聯到氣路上，零件漏裝時，單向閥處于關閉狀態，后續氣缸不工作，裝上零件關夾后，單向閥壓輪被壓下，氣路暢通，夾具才能實現關夾（如靠自重壓下單向閥開關，被測零件自重最小需大于0.25 kg）。這種模式的主要應用是在焊接總成時用來探測是否漏焊支架、螺母、螺柱及是否漏沖孔。特點：成本低，每個20～30元；不容易損壞；非金屬件也可探測；可實現探測孔位；所需空間大；對零件自重輕的物體不敏感。
如圖11所示，如螺柱未漏焊，可壓下機械閥壓輪，氣路可導通，夾具可關夾；如螺柱漏焊，機械閥切斷氣路，夾具無法關夾。
機械閥其他防錯方式應用：對于孔位漏沖也可以采用這
圖11 機械閥應用螺柱防漏焊圖示
種防錯方式（如圖12所示）。如未漏沖孔，關夾后，上端銷子可進銷，同步移動的模塊觸碰到機械閥壓輪，開夾操作后氣路可導通，夾具可開夾。如漏沖孔，關夾后，銷子不可進銷，同步移動的模塊無法觸碰到機械閥壓輪，開夾時氣路不可導通，夾具不可打開。
2 防錯方式對比
將上面所述的各種防錯方式的特點進行列表對比可以發現，使用接近開關并關聯焊槍或夾具控制箱的防錯方式不僅可有效杜絕問題逃逸，且對安裝空間的需求小，成本可接受，推薦推廣使用（見表4）。
3 防錯推廣工作建議開展方式
關于零部件防錯的工作，企業可以列為專題進行推廣應用，其具體的推廣過程大體分為學習階段、策劃階段、實施階段、標準化階段和運行監控階段。各階段的主要工作內容、相關負責人及交付物見表5。
4 結語
（1） 通過螺母輸送機、接近開關或者機械閥防錯方式的應用，可以有效避免螺母螺柱漏焊及錯焊等問題的發生，降低人工檢驗成本。
圖12 機械閥應用防漏沖孔原理圖示
表4 各種防錯方式的優缺點對照表
序號
防錯模式 經濟性 優缺點 備注
1
接近開關+ 報警燈
（僅能報警）
150元固定+
接近開關100 元 / 個 優點：N/A。缺點：只能報警，不能根本杜絕問題發生。 不推薦
2
接近開關
+關聯夾具氣路
130元固定+
接近開關100 元 / 個 優點：可根本杜絕問題逃逸，員工容易發現故障。缺點：影響氣壓穩定性，開夾速度慢，稍影響節拍。
3
接近開關+關聯焊槍或夾具控制箱 150元固定+
接近開關100 元 / 個 優點：可根本杜絕問題逃逸。對安裝空間的需求小，對生產效率影響小。 ★最推薦
4
機械閥 費用30元 / 個 優點：非金屬件也可探測；可實現探測孔位；成本低；缺點：所需空間大；對零件自重輕的物體不敏感。
qiyekejiyufazhan 131
表5 防錯工作推進步驟 （2） 企業可以根據自身產品特點、設備狀況和技術能力采用適合自己的防錯方式，在產品設備、工裝設計和采購時需充分考慮防錯的應用。
參 考 文 獻
［1］顧劍青．別克轎車副車架CCD防漏焊檢測系統［J］．上海汽車，2008（8）：37-40．
［2］孫占杰．防錯技術（Poka-yoke）在汽車底盤零部件焊接領域應用［J］．中小企業管理與科技（上旬刊），2010（8）：
階段
工作內容 相關負責人 交付物
學習階段 對各種防錯方式進行內部培訓宣貫或向其他供應商參觀學習。 焊接工程師、焊接車間主任、焊接班段長、質量工程師、采購員、設備人員
—
策劃階段
論證防錯可實施性，有空間的都需要增加防錯，建立防錯推廣進度跟蹤表。 焊接工程師、焊接車間主任、焊接班
段長、質量工程師、設備人員
防錯推廣推進計劃表
實施階段
根據策劃采購相關器材，安裝防錯；驗證防錯的有效性。 采購員、焊接工程
師、焊接班段長、設備人員
實際防錯
標準化階段
更新防錯清單；防錯裝置更新進TPM 檢查表；將增加防錯后的
TPM 檢查表培訓員工。 焊接工程師、焊接班段長、焊接員工 防錯臺賬、
TPM 檢查表培訓記錄表
運行階段
員工每班開班時進行防錯驗證，班長每班次審計一次防錯有效性并填寫記錄表；工程師每周和工段審計一輪防錯運行狀態，并就可能改善的防錯提出方案。 焊接班段長、焊接工程師、焊接員工 審計記錄
、
244．
［3］韋國健，蘇世棟．防錯技術在汽車車身制造過程中的應用［J］．企業科技與發展，2014（7）：45-47．
［責任編輯：陳澤琦］
（
#service heartbeat start
2.7 科技云盤的應用服務器
提供應用服務，tomcat的項目為filemanager和 serv-
er。
服務器啟動方法：
#/opt/yliyun/node start
#/opt/yliyun/tomcat start
#/opt/yliyun/redis start
2.8
科技云盤的存儲服務器
提供文件服務，存儲用戶上傳的文件，安裝FastDFS。
服務器啟動方法：
#/opt/yliyun/nginx start
#/opt/yliyun/fdfs_storaged start
2.9
科技云盤的負載均衡服務器提供高可用服務，通過 nginx實現業務負載均衡，當節點出現故障時由Heartbeat 進行心跳檢測產生虛擬 IP地址
10.137.172.194，轉移至另一臺服務器接替工作。服務器啟動方法：
#/opt/yliyun/nginx start
#service heartbeat start
132 qiyekejiyufazhan
3 結語
借鑒云計算的基本思想，我們提出科技云盤這種全新的科技信息資源開發與利用方式，在不改變科技信息資源所有權的情況下實現了資源云化及服務整合，為提高資源的利用效率、加快科技創新進程、提升科技活動效率提供了新的思路[7]。
科技云盤的推出，為科技工作者和科技資源提供了扁平化的交互方式。對于科技工作者而言，是一種創新的信息服務模式。使用科技云盤，有助于科技工作者方便快捷地獲取科技資源，高效有序地管理科技資源，有的放矢地利用科技資源?？萍荚票P打造了一個“互聯網+知識管理”的云服務平臺，使科技資源的管理更具生命力與活力。
參 考 文 獻
［1］李青．科技云平臺的數據存儲管理技術研究［D］．北京：北方工業大學，2016．
［2］南凱．社區云的關鍵技術、架構及挑戰———以科技云為例［J］．科研信息化技術與應用，2016，7（1）：10-14．
［3］亓巍，張云川，陳晟，等．科技信息資源開發與利用的新范式———科技云［J］．科技管理研究，2014，302（4）：
190-194．
［4］錢進進．私有云安全存儲技術的研究與實現［D］．廣州：廣東工業大學，2013．
［5］樊超．云計算環境下基于標識的用戶身份認證技術研究
［D］．廣州：廣東工業大學，2014．
［6］陸峰．基于 FastDFS 的企業私有云盤的設計與實現
［D］．長春：吉林大學，2016．
［7］劉巖，張文宇，蔣婷婷，等．農業科技云服務平臺設計與實現［J］．安徽農業科學，2016，44（29）：240-242．
［責任編輯：鐘聲賢］
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400-693-3363
