電動擰緊槍防錯的應(yīng)用

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1、 電動擰緊槍防錯的應(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)動機工廠 點擊數(shù)： 44 更新時間：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，采用了電動擰緊槍來保證緊固件的裝配力 矩未嘗不是個好辦法。但是如何利用電動擰緊槍來防止操作工出現(xiàn)人為錯誤，提高產(chǎn)品的裝配 質(zhì)量，是一個急需解決的問題。本文介紹的4種電動擰緊槍的防錯方法將給相關(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， 必須對螺紋副的擰緊狀態(tài)進(jìn)行控制。隨著人們對產(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)采用了電動擰緊槍來代替氣動擰緊槍進(jìn)行螺紋副的擰 緊，對于如何更好地利用電動擰緊槍來減少操作工出現(xiàn)的人為錯誤，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，這也使得電動擰緊槍的防錯功能顯得越 來越重要。 電動擰緊槍的優(yōu)勢 與氣動擰緊槍相比，電動擰緊槍有著諸多的優(yōu)勢： 1. 電動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. 有力矩超差報警功能，擰緊力矩超過設(shè)定的范圍時自動報警； 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)計值的功能，能收集并儲存擰緊數(shù)據(jù)和過程曲線； 能進(jìn)行過程監(jiān)控，可以在電動擰緊槍的控制盒上實時顯示擰緊的力矩，自動判斷擰緊 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)。 電動擰緊槍的防錯方法 在使用電動擰緊槍時我們可以利用擰緊槍的一些功能來進(jìn)行防錯。防錯方法如下： 1.數(shù)量統(tǒng)計防錯法 在制造業(yè)企業(yè)中，經(jīng)常會出現(xiàn)操作者使用單軸電動擰緊槍來擰緊多顆緊固件或使用多軸電 動擰緊槍來擰緊多組緊固件的情況，操作者會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)計的方法來進(jìn)行防錯。采用該方法 時，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， PLC程序就會下達(dá)允許擰緊的指 令給電動擰緊槍，這時候操作者就可以使用電動擰緊槍來對緊固件進(jìn)行擰緊。當(dāng)操作者對緊固 件進(jìn)行擰緊時，擰緊力矩每合格一次（組），擰緊槍的控制盒就會發(fā)一個（組）合格信號給生 產(chǎn)線的

5、PLC程序，PLC程序在接收到合格信號后自動在計數(shù)器上計數(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，擰緊槍就不 會發(fā)信號給PLC程序，計數(shù)器上的已擰緊合格緊固件數(shù)量就不會增加。 I ly I070M B12D RWD M/T i r [owii 0020] 圖1 工位HMI樣例 在實際裝配過程中，直到 PLC程序得到的合格信號數(shù)量達(dá)到原先設(shè)定的要求才會認(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)下一個產(chǎn)品到達(dá)裝配工位時計數(shù)器自動清零，重新進(jìn)行計數(shù)。 2.起動力矩防錯法 有時候雖然我們使用了數(shù)量統(tǒng)計防錯法來進(jìn)行防錯，但是由于緊固件的數(shù)量過多，操作者 在操作過程中會把某一顆或多顆緊固件重復(fù)擰緊，從而出現(xiàn)計數(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)計防錯法的基礎(chǔ)上增 加起動力矩監(jiān)控的方法來進(jìn)行防錯。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就開始轉(zhuǎn)動，而是需要等到施

7、加的外力達(dá)到一定的程 度以后才會重新開始轉(zhuǎn)動。這樣我們就可以在編制電動擰緊槍的擰緊程序時預(yù)先設(shè)定一個用于 監(jiān)控的起動力矩，該起動力矩小于把緊固件重新擰動時的力矩。當(dāng)操作者使用電動擰緊槍來擰 緊緊固件時，擰緊槍程序會自動監(jiān)控擰緊的力矩，如果擰緊力矩已經(jīng)達(dá)到原先設(shè)定的起動力矩 而緊固件還是沒有開始轉(zhuǎn)動時，則程序會認(rèn)為該緊固件已經(jīng)擰緊過，電動擰緊槍停止轉(zhuǎn)動，計 數(shù)器不進(jìn)行計數(shù)；否則就可以按照正常操作進(jìn)行擰緊和計數(shù)。但是該方法不適用于附帶有比較 厚的軟墊片的緊固件，因為這種緊固方式的起動力矩比較小，很容易出現(xiàn)判斷錯誤的情況。 3?擰緊曲線防錯法 對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，擰緊力矩上升會比較緩慢，需要較長的時間才能達(dá)到目標(biāo)力矩；而如果沒有安裝 有密封圈或軟墊片，則擰緊曲線會比較陡，擰緊力矩很快就會達(dá)到目標(biāo)力矩。我們可以在電動 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)操作者使用電動擰緊槍來擰緊緊固件 時，電動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、行對比，用來判斷是否安 裝有密圭寸件。 4?傳感器防錯法 對于附帶有比較厚的硬墊片的緊固件，我們可以使用對射式光柵傳感器（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擰緊 機上。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；在擰緊槍或擰緊機的固定裝置上安裝對射式光柵傳感器（見圖 2）并且傳感器不隨著擰 緊軸上下移動，需要保證緊固件在正常安裝時對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 /擰緊機自動根據(jù) 設(shè)定好的程序來進(jìn)行判定。 圖2 對射式光柵傳感器防錯樣例 結(jié)語 隨著電動擰緊槍在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，電動擰緊槍防錯功能的作用也日益重 要。在進(jìn)行產(chǎn)品裝配時可以根據(jù)實際情況的需要來選用合適的防錯方法，最大限度地防止操作 者出現(xiàn)錯誤而把不合格的產(chǎn)品交到顧客的手中，保證裝配的質(zhì)量。