電動(dòng)擰緊槍防錯(cuò)的應(yīng)用

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1、 電動(dòng)擰緊槍防錯(cuò)的應(yīng)用 作者：邱斌 周… 文章來源：上汽通用五菱汽車股份有限公司發(fā)動(dòng)機(jī)工廠 點(diǎn)擊數(shù)： 44 更新時(shí)間：2008-9-12 現(xiàn)在很多制造企業(yè)越來越重視產(chǎn)品裝配的質(zhì)量，采用了電動(dòng)擰緊槍來保證緊固件的裝配力 矩未嘗不是個(gè)好辦法。但是如何利用電動(dòng)擰緊槍來防止操作工出現(xiàn)人為錯(cuò)誤，提高產(chǎn)品的裝配 質(zhì)量，是一個(gè)急需解決的問題。本文介紹的4種電動(dòng)擰緊槍的防錯(cuò)方法將給相關(guān)技術(shù)人員以啟 示和參考。 螺紋副聯(lián)接是機(jī)械行業(yè)裝配過程中所廣泛采用的一種方法。為了確保產(chǎn)品的裝配質(zhì)量， 必須對(duì)螺紋副的擰緊狀態(tài)進(jìn)行控制。隨著人們對(duì)產(chǎn)品裝配質(zhì)量要求的不斷提高，為了保證螺紋 副擰緊力矩的精度，現(xiàn)在很多制造

2、企業(yè)采用了電動(dòng)擰緊槍來代替氣動(dòng)擰緊槍進(jìn)行螺紋副的擰 緊，對(duì)于如何更好地利用電動(dòng)擰緊槍來減少操作工出現(xiàn)的人為錯(cuò)誤，提高產(chǎn)品的裝配質(zhì)量和客 戶的滿意度，引起了制造企業(yè)越來越多的關(guān)注和重視，這也使得電動(dòng)擰緊槍的防錯(cuò)功能顯得越 來越重要。 電動(dòng)擰緊槍的優(yōu)勢(shì) 與氣動(dòng)擰緊槍相比，電動(dòng)擰緊槍有著諸多的優(yōu)勢(shì)： 1. 電動(dòng)擰緊槍的精度比較高（控制精度可以達(dá)到 3%- 5%，可以很好地保證螺紋副擰緊 力矩的一致性； 2. 有力矩超差報(bào)警功能，擰緊力矩超過設(shè)定的范圍時(shí)自動(dòng)報(bào)警； 3. 有網(wǎng)絡(luò)通信功能，可以通過串口或以太網(wǎng)或總線的形式和生產(chǎn)線的控制程序互相通 信； 4. 有編輯功能，可以根據(jù)工藝的要求

3、來設(shè)計(jì)緊固件的擰緊步驟和擰緊轉(zhuǎn)速、擰緊力矩、 擰緊角度、監(jiān)控力矩和監(jiān)控角度等參數(shù)并按照預(yù)先設(shè)定的擰緊程序來進(jìn)行螺紋副的擰緊操作； 5. 有查詢數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)值的功能，能收集并儲(chǔ)存擰緊數(shù)據(jù)和過程曲線； 能進(jìn)行過程監(jiān)控，可以在電動(dòng)擰緊槍的控制盒上實(shí)時(shí)顯示擰緊的力矩，自動(dòng)判斷擰緊 是否合格，并在擰緊槍上用不同的指示燈來顯示擰緊狀態(tài)。 電動(dòng)擰緊槍的防錯(cuò)方法 在使用電動(dòng)擰緊槍時(shí)我們可以利用擰緊槍的一些功能來進(jìn)行防錯(cuò)。防錯(cuò)方法如下： 1.數(shù)量統(tǒng)計(jì)防錯(cuò)法 在制造業(yè)企業(yè)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)操作者使用單軸電動(dòng)擰緊槍來擰緊多顆緊固件或使用多軸電 動(dòng)擰緊槍來擰緊多組緊固件的情況，操作者會(huì)很容易忘記擰緊一顆（

4、組）或多顆（組）緊固 件，造成緊固件擰緊狀態(tài)不受控，甚至還會(huì)引起產(chǎn)品失效。 為了預(yù)防這種情況的發(fā)生，我們可以采用擰緊數(shù)量統(tǒng)計(jì)的方法來進(jìn)行防錯(cuò)。采用該方法 時(shí)，在緊固件擰緊之前需要編輯好生產(chǎn)線的控制程序（ PLC程序），讓電動(dòng)擰緊槍和 PLC程序 能夠相互通信，在控制程序中設(shè)定好要求的擰緊數(shù)量并限制對(duì)于同一件產(chǎn)品所允許得到的合格 次數(shù)不能超過設(shè)定的次數(shù)。當(dāng)?shù)却龜Q緊的工件到達(dá)該工位時(shí)， PLC程序就會(huì)下達(dá)允許擰緊的指 令給電動(dòng)擰緊槍，這時(shí)候操作者就可以使用電動(dòng)擰緊槍來對(duì)緊固件進(jìn)行擰緊。當(dāng)操作者對(duì)緊固 件進(jìn)行擰緊時(shí)，擰緊力矩每合格一次（組），擰緊槍的控制盒就會(huì)發(fā)一個(gè)（組）合格信號(hào)給生 產(chǎn)線的

5、PLC程序，PLC程序在接收到合格信號(hào)后自動(dòng)在計(jì)數(shù)器上計(jì)數(shù)并可以在工位 HMI上把已 經(jīng)擰緊合格的緊固件數(shù)量顯示出來（見圖 1）;而如果某一次擰緊力矩不合格時(shí)，擰緊槍就不 會(huì)發(fā)信號(hào)給PLC程序，計(jì)數(shù)器上的已擰緊合格緊固件數(shù)量就不會(huì)增加。 I ly I070M B12D RWD M/T i r [owii 0020] 圖1 工位HMI樣例 在實(shí)際裝配過程中，直到 PLC程序得到的合格信號(hào)數(shù)量達(dá)到原先設(shè)定的要求才會(huì)認(rèn)為該產(chǎn) 品在本工位的擰緊是合格的，才能夠釋放產(chǎn)品到下一裝配工位進(jìn)行裝配，否則 PLC程序會(huì)認(rèn)為 該工位的緊固件沒有完成擰緊而不能讓該產(chǎn)品繼續(xù)正常裝

6、配。在擰緊過程中，不論擰緊力矩合 格與否，都會(huì)在擰緊槍控制盒上顯示出擰緊的力矩并在擰緊槍上用相應(yīng)的指示燈來顯示擰緊狀 態(tài)。當(dāng)下一個(gè)產(chǎn)品到達(dá)裝配工位時(shí)計(jì)數(shù)器自動(dòng)清零，重新進(jìn)行計(jì)數(shù)。 2.起動(dòng)力矩防錯(cuò)法 有時(shí)候雖然我們使用了數(shù)量統(tǒng)計(jì)防錯(cuò)法來進(jìn)行防錯(cuò)，但是由于緊固件的數(shù)量過多，操作者 在操作過程中會(huì)把某一顆或多顆緊固件重復(fù)擰緊，從而出現(xiàn)計(jì)數(shù)器上的合格次數(shù)足夠，但還是 有部分緊固件沒有得到擰緊的情況。在這種情況下，我們就可以在數(shù)量統(tǒng)計(jì)防錯(cuò)法的基礎(chǔ)上增 加起動(dòng)力矩監(jiān)控的方法來進(jìn)行防錯(cuò)。眾所周知，當(dāng)緊固件被擰緊后，如果重新施加外力到該緊 固件上，緊固件并不是在外力施加開始時(shí)就開始轉(zhuǎn)動(dòng)，而是需要等到施

7、加的外力達(dá)到一定的程 度以后才會(huì)重新開始轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣我們就可以在編制電動(dòng)擰緊槍的擰緊程序時(shí)預(yù)先設(shè)定一個(gè)用于 監(jiān)控的起動(dòng)力矩，該起動(dòng)力矩小于把緊固件重新擰動(dòng)時(shí)的力矩。當(dāng)操作者使用電動(dòng)擰緊槍來擰 緊緊固件時(shí)，擰緊槍程序會(huì)自動(dòng)監(jiān)控?cái)Q緊的力矩，如果擰緊力矩已經(jīng)達(dá)到原先設(shè)定的起動(dòng)力矩 而緊固件還是沒有開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則程序會(huì)認(rèn)為該緊固件已經(jīng)擰緊過，電動(dòng)擰緊槍停止轉(zhuǎn)動(dòng)，計(jì) 數(shù)器不進(jìn)行計(jì)數(shù)；否則就可以按照正常操作進(jìn)行擰緊和計(jì)數(shù)。但是該方法不適用于附帶有比較 厚的軟墊片的緊固件，因?yàn)檫@種緊固方式的起動(dòng)力矩比較小，很容易出現(xiàn)判斷錯(cuò)誤的情況。 3?擰緊曲線防錯(cuò)法 對(duì)于帶有密封圈或軟墊片的緊固件，我們可以使用

8、擰緊曲線防錯(cuò)法來防止操作者忘記安裝 這些密封件。該方法利用緊固件的擰緊曲線來判別是否忘記安裝密封件。在緊固件的整個(gè)擰緊 過程中，擰緊力矩從零到目標(biāo)力矩的過程中，緊固件的力矩是逐漸增大的，通過擰緊程序?qū)φ?個(gè)過程的監(jiān)控和記錄，可以收集到擰緊過程的力矩變化曲線（即擰緊曲線）。如果安裝有密封 圈或軟墊片，擰緊力矩上升會(huì)比較緩慢，需要較長的時(shí)間才能達(dá)到目標(biāo)力矩；而如果沒有安裝 有密封圈或軟墊片，則擰緊曲線會(huì)比較陡，擰緊力矩很快就會(huì)達(dá)到目標(biāo)力矩。我們可以在電動(dòng) 擰緊槍的擰緊程序中預(yù)先設(shè)定好擰緊曲線的合格范圍。當(dāng)操作者使用電動(dòng)擰緊槍來擰緊緊固件 時(shí)，電動(dòng)擰緊槍收集并記錄擰緊曲線，并和原先設(shè)定好的擰緊曲線進(jìn)

9、行對(duì)比，用來判斷是否安 裝有密圭寸件。 4?傳感器防錯(cuò)法 對(duì)于附帶有比較厚的硬墊片的緊固件，我們可以使用對(duì)射式光柵傳感器（包括發(fā)送器及接 受器）來防止操作者忘記安裝墊片。傳感器防錯(cuò)法是通過檢查緊固件擰緊后的高度來確認(rèn)墊片 是否存在，墊片需要達(dá)到一定的厚度（厚度一般要不小于 2mm，該方法一般使用在自動(dòng)擰緊 機(jī)上。在使用該方法前，需要預(yù)先在每根擰緊軸上加工一道凹槽，保證各擰緊軸上的凹槽高度 一致；在擰緊槍或擰緊機(jī)的固定裝置上安裝對(duì)射式光柵傳感器（見圖 2）并且傳感器不隨著擰 緊軸上下移動(dòng)，需要保證緊固件在正常安裝時(shí)對(duì)射式光柵傳感器的接受器能夠接收到發(fā)送器發(fā) 射的光束（即在正常情況下光束是

10、可以通過預(yù)先加工在擰緊軸上的凹槽到達(dá)接收器上）；還需 要對(duì)PLC控制程序進(jìn)行設(shè)定，在緊固件擰緊完成后 PLC程序驅(qū)動(dòng)發(fā)送器發(fā)出激光光束，如果接 受器接收到光束則程序認(rèn)為沒有漏裝墊片，才能夠釋放產(chǎn)品到下一裝配工位進(jìn)行裝配，否則就 認(rèn)為有某一緊固件漏裝墊片，需要檢查返修。當(dāng)緊固件擰緊完成后，擰緊槍 /擰緊機(jī)自動(dòng)根據(jù) 設(shè)定好的程序來進(jìn)行判定。 圖2 對(duì)射式光柵傳感器防錯(cuò)樣例 結(jié)語 隨著電動(dòng)擰緊槍在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，電動(dòng)擰緊槍防錯(cuò)功能的作用也日益重 要。在進(jìn)行產(chǎn)品裝配時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況的需要來選用合適的防錯(cuò)方法，最大限度地防止操作 者出現(xiàn)錯(cuò)誤而把不合格的產(chǎn)品交到顧客的手中，保證裝配的質(zhì)量。