电动拧紧枪防错的应用

电动拧紧枪防错的应用作者：邱斌周文章来源：上汽通用五菱汽车股份有限公司发动机工厂点击数：44更新时间：2008-9-12现在很多制造企业越来越重视产品装配的质量，采用了电动拧紧枪来保证紧固件的装配力 矩未尝不是个好办法。但是如何利用电动拧紧枪来防止操作工出现人为错误，提高产品的装配 质量，是一个急需解决的问题。本文介绍的4种电动拧紧枪的防错方法将给相关技术人员以启 示和参考。螺纹副联接是机械行业装配过程中所广泛采用的一种方法。为了确保产品的装配质量， 必须对螺纹副的拧紧状态进行控制。随着人们对产品装配质量要求的不断提高，为了保证螺纹 副拧紧力矩的精度，现在很多制造企业采用了电动拧紧枪来代替气动拧紧枪进行螺纹副的拧 紧，对于如何更好地利用电动拧紧枪来减少操作工出现的人为错误，提高产品的装配质量和客 户的满意度，引起了制造企业越来越多的关注和重视，这也使得电动拧紧枪的防错功能显得越 来越重要。电动拧紧枪的优势与气动拧紧枪相比，电动拧紧枪有着诸多的优势：1. 电动拧紧枪的精度比较高（控制精度可以达到3%- 5%，可以很好地保证螺纹副拧紧力矩的一致性；2. 有力矩超差报警功能，拧紧力矩超过设定的范围时自动报警；3. 有网络通信功能，可以通过串口或以太网或总线的形式和生产线的控制程序互相通信；4. 有编辑功能，可以根据工艺的要求来设计紧固件的拧紧步骤和拧紧转速、拧紧力矩、 拧紧角度、监控力矩和监控角度等参数并按照预先设定的拧紧程序来进行螺纹副的拧紧操作；5. 有查询数据和统计值的功能，能收集并储存拧紧数据和过程曲线；能进行过程监控，可以在电动拧紧枪的控制盒上实时显示拧紧的力矩，自动判断拧紧是否合格，并在拧紧枪上用不同的指示灯来显示拧紧状态。电动拧紧枪的防错方法在使用电动拧紧枪时我们可以利用拧紧枪的一些功能来进行防错。防错方法如下：1.数量统计防错法在制造业企业中，经常会出现操作者使用单轴电动拧紧枪来拧紧多颗紧固件或使用多轴电 动拧紧枪来拧紧多组紧固件的情况，操作者会很容易忘记拧紧一颗（组）或多颗（组）紧固 件，造成紧固件拧紧状态不受控，甚至还会引起产品失效。为了预防这种情况的发生，我们可以采用拧紧数量统计的方法来进行防错。采用该方法时，在紧固件拧紧之前需要编辑好生产线的控制程序（PLC程序），让电动拧紧枪和 PLC程序能够相互通信，在控制程序中设定好要求的拧紧数量并限制对于同一件产品所允许得到的合格 次数不能超过设定的次数。当等待拧紧的工件到达该工位时，PLC程序就会下达允许拧紧的指令给电动拧紧枪，这时候操作者就可以使用电动拧紧枪来对紧固件进行拧紧。当操作者对紧固 件进行拧紧时，拧紧力矩每合格一次（组），拧紧枪的控制盒就会发一个（组）合格信号给生 产线的PLC程序，PLC程序在接收到合格信号后自动在计数器上计数并可以在工位HMI上把已经拧紧合格的紧固件数量显示出来（见图1）;而如果某一次拧紧力矩不合格时，拧紧枪就不会发信号给PLC程序，计数器上的已拧紧合格紧固件数量就不会增加。I ly I070MB12DRWD M/T ir owii0020图1 工位HMI样例在实际装配过程中，直到 PLC程序得到的合格信号数量达到原先设定的要求才会认为该产品在本工位的拧紧是合格的，才能够释放产品到下一装配工位进行装配，否则PLC程序会认为该工位的紧固件没有完成拧紧而不能让该产品继续正常装配。在拧紧过程中，不论拧紧力矩合 格与否，都会在拧紧枪控制盒上显示出拧紧的力矩并在拧紧枪上用相应的指示灯来显示拧紧状 态。当下一个产品到达装配工位时计数器自动清零，重新进行计数。2.起动力矩防错法有时候虽然我们使用了数量统计防错法来进行防错，但是由于紧固件的数量过多，操作者在操作过程中会把某一颗或多颗紧固件重复拧紧，从而出现计数器上的合格次数足够，但还是 有部分紧固件没有得到拧紧的情况。在这种情况下，我们就可以在数量统计防错法的基础上增 加起动力矩监控的方法来进行防错。众所周知，当紧固件被拧紧后，如果重新施加外力到该紧 固件上，紧固件并不是在外力施加开始时就开始转动，而是需要等到施加的外力达到一定的程 度以后才会重新开始转动。这样我们就可以在编制电动拧紧枪的拧紧程序时预先设定一个用于 监控的起动力矩，该起动力矩小于把紧固件重新拧动时的力矩。当操作者使用电动拧紧枪来拧 紧紧固件时，拧紧枪程序会自动监控拧紧的力矩，如果拧紧力矩已经达到原先设定的起动力矩 而紧固件还是没有开始转动时，则程序会认为该紧固件已经拧紧过，电动拧紧枪停止转动，计 数器不进行计数；否则就可以按照正常操作进行拧紧和计数。但是该方法不适用于附带有比较厚的软垫片的紧固件，因为这种紧固方式的起动力矩比较小，很容易出现判断错误的情况。3拧紧曲线防错法对于带有密封圈或软垫片的紧固件，我们可以使用拧紧曲线防错法来防止操作者忘记安装 这些密封件。该方法利用紧固件的拧紧曲线来判别是否忘记安装密封件。在紧固件的整个拧紧 过程中，拧紧力矩从零到目标力矩的过程中，紧固件的力矩是逐渐增大的，通过拧紧程序对整 个过程的监控和记录，可以收集到拧紧过程的力矩变化曲线（即拧紧曲线）。如果安装有密封 圈或软垫片，拧紧力矩上升会比较缓慢，需要较长的时间才能达到目标力矩；而如果没有安装 有密封圈或软垫片，则拧紧曲线会比较陡，拧紧力矩很快就会达到目标力矩。我们可以在电动 拧紧枪的拧紧程序中预先设定好拧紧曲线的合格范围。当操作者使用电动拧紧枪来拧紧紧固件 时，电动拧紧枪收集并记录拧紧曲线，并和原先设定好的拧紧曲线进行对比，用来判断是否安 装有密圭寸件。4传感器防错法对于附带有比较厚的硬垫片的紧固件，我们可以使用对射式光栅传感器（包括发送器及接 受器）来防止操作者忘记安装垫片。传感器防错法是通过检查紧固件拧紧后的高度来确认垫片 是否存在，垫片需要达到一定的厚度（厚度一般要不小于2mm，该方法一般使用在自动拧紧机上。在使用该方法前，需要预先在每根拧紧轴上加工一道凹槽，保证各拧紧轴上的凹槽高度 一致；在拧紧枪或拧紧机的固定装置上安装对射式光栅传感器（见图2）并且传感器不随着拧紧轴上下移动，需要保证紧固件在正常安装时对射式光栅传感器的接受器能够接收到发送器发 射的光束（即在正常情况下光束是可以通过预先加工在拧紧轴上的凹槽到达接收器上）；还需 要对PLC控制程序进行设定，在紧固件拧紧完成后PLC程序驱动发送器发出激光光束，如果接受器接收到光束则程序认为没有漏装垫片，才能够释放产品到下一装配工位进行装配，否则就 认为有某一紧固件漏装垫片，需要检查返修。当紧固件拧紧完成后，拧紧枪/拧紧机自动根据设定好的程序来进行判定。图2对射式光栅传感器防错样例结语随着电动拧紧枪在实际生产中的应用越来越广泛，电动拧紧枪防错功能的作用也日益重 要。在进行产品装配时可以根据实际情况的需要来选用合适的防错方法，最大限度地防止操作 者出现错误而把不合格的产品交到顾客的手中，保证装配的质量。