重要連接的螺栓擰緊質(zhì)量保證系統(tǒng)淺析

螺栓連接是汽車廠總裝車間常見且重要的裝配方法，重要連接處的螺栓擰緊質(zhì)量控制尤其關(guān)鍵，而且重要螺栓連接的擰緊信息必須保存10年以上，以作為汽車質(zhì)量追溯的依據(jù)。

車輛位置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

根據(jù)沃爾沃公司的標(biāo)準(zhǔn)，對于所有重要螺栓的擰緊，其設(shè)備不僅需要和工廠網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行交互，同時還必須具備力矩和角度控制，以便實時監(jiān)控螺栓狀態(tài)和最終擰緊質(zhì)量。對于靜態(tài)連接，如安全帶連接，我們不僅會監(jiān)控最終的擰緊力矩，還需要監(jiān)控螺栓擰入時的過程角度，從而保證螺栓擰緊時不會出現(xiàn)螺紋錯牙等質(zhì)量問題。而對于底盤件的螺栓連接，我們必須監(jiān)控其擰緊時的最終角度，以保證螺栓擰緊時的質(zhì)量。沃爾沃汽車非常重視對重要螺栓連接的質(zhì)量保證，除了對擰緊設(shè)備高要求外，還自主研發(fā)了一套擰緊質(zhì)量保證系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以在生產(chǎn)時保證重要螺栓擰緊的正確性，并能在日后追溯每臺車所有的重要連接的擰緊數(shù)據(jù)記錄，其主要框架如圖1所示。

圖1中，車身位置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過每條線線頭的RFID獲取車身的序列號，并獲取初始車身位置信息，進(jìn)而通過輸送線獲取該車身在線體上運行時的不同位置信息;同時，在有必要的情況下通過安裝在線體不同的位置的傳感器來校正車身的位置信息，以獲取更加精確的車身位置信息。車身位置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為一個基層系統(tǒng)，將工廠內(nèi)每臺車的位置信息準(zhǔn)確地提供給其他系統(tǒng)，從而使其他系統(tǒng)能夠在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步和IT系統(tǒng)進(jìn)行更多信息交互，獲取到足夠的任務(wù)信息。

設(shè)備位置采集系統(tǒng)

在線旁裝配工位，我們一般會將工具安裝在一個可移動的工具載體上，工具載體可在線體軌道上自由滑動，操作工可以根據(jù)需要滑動該工具載體并跟隨車輛，及時拿取并使用工具。

如何定位工具位置?如圖2所示，我們在工位的起始位置安裝了一個固定板，并在移動的工具載體上安裝了一個激光器，用于測量工具載體到固定擋板的位置。這樣，在我們滑動工具載體時，就可以計算出工具載體所處的相對位置，通過工具載體的位置信息，就能計算出工具所處的最大位置信息，從而為擰緊控制系統(tǒng)提供重要的工具信息。

SJC系統(tǒng)

SJC(Screw Joint Control)系統(tǒng)的框架如圖3所示，SJC系統(tǒng)是一套集成系統(tǒng)，它可以通過IT系統(tǒng)獲取車身位置數(shù)據(jù)，采集系統(tǒng)的車身位置信息，從而獲知每臺車在本線體上的確切位置。同時，SJC系統(tǒng)通過設(shè)備位置采集系統(tǒng)獲取工具的位置，對比相關(guān)設(shè)置后，如果工具在允許的擰緊范圍內(nèi)，SJC就可以從IT的數(shù)據(jù)服務(wù)器系統(tǒng)(SQL Database service)獲取該車的擰緊任務(wù);同時待車身到達(dá)指定位置時，也要將前一臺車的擰緊結(jié)果上傳至服務(wù)器，以便保存和查詢。SJC系統(tǒng)在獲取擰緊任務(wù)后，會通過以太網(wǎng)按照工位IP地址信息下發(fā)給各個控制器，以便激活各個控制器下屬的套筒選擇器的相應(yīng)套筒和擰緊數(shù)量，以防錯擰和漏擰。

如圖4所示，SJC系統(tǒng)會對每個工位進(jìn)行配置，包括標(biāo)定擰緊設(shè)備的位置信息、擰緊設(shè)備的使用范圍(如Window Offset、Window Width)以及擰緊設(shè)備的報警點，一旦設(shè)備在規(guī)定的范圍內(nèi)沒有完成擰緊任務(wù)，在通過該點后，SJC系統(tǒng)會自動發(fā)出報警信息，從而保證在該工位內(nèi)，擰緊設(shè)備能夠準(zhǔn)確地擰緊每一顆螺栓。

如圖5所示，為了正確激活擰緊工具，我們需要根據(jù)該工位所需擰緊的螺栓位置以及工具的可達(dá)范圍，正確配置工位的擰緊范圍信息，從而保證擰緊設(shè)備在相對于車身的位置范圍內(nèi)能夠被正確激活，既能保證生產(chǎn)的連續(xù)性，又不會錯誤激活下一臺車的數(shù)據(jù)。該處的信息設(shè)置對于數(shù)據(jù)的正確性至關(guān)重要，必須充分驗證。

系統(tǒng)防錯功能

在擰緊防錯方面，沃爾沃汽車采用了一套以SJC系統(tǒng)為主導(dǎo)，通過車身位置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和IT等其他系統(tǒng)來觸發(fā)ANDON系統(tǒng)和沃爾沃汽車質(zhì)量系統(tǒng)的擰緊防錯系統(tǒng)。為了保證重要螺栓的擰緊質(zhì)量，沃爾沃汽車通過以下幾種主要方式來保證質(zhì)量：

1.SJC任務(wù)自動加載

SJC獲取到車身位置信息后，IT系統(tǒng)根據(jù)車身的序列號獲取車型配置，并通過配置信息將每個工作站相應(yīng)的擰緊任務(wù)發(fā)送至服務(wù)器。根據(jù)每個工位需要擰緊的螺栓位置及其范圍，通過SJC系統(tǒng)，我們設(shè)置相對應(yīng)的設(shè)備位置，一旦工具及載體進(jìn)入該工作區(qū)域，擰緊設(shè)備就會被激活，SJC系統(tǒng)會自動從服務(wù)器獲取其對應(yīng)的擰緊任務(wù)。如果工具及載體移動到該區(qū)域之外時，擰緊設(shè)備將不能被使用。當(dāng)擰緊設(shè)備再次移動到該工作區(qū)域時，之前的擰緊任務(wù)及其已有的擰緊結(jié)果都會被自動加載，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失情況，從而保證點對點的數(shù)據(jù)精度，以便正確追溯每臺車的擰緊結(jié)果。

2.ANDON系統(tǒng)

SJC系統(tǒng)還會與工廠的ANDON系統(tǒng)及沃爾沃汽車質(zhì)量系統(tǒng)相連。當(dāng)車身進(jìn)入工位后，如果操作工沒能在相應(yīng)的距離完成本工位的擰緊任務(wù)，SJC系統(tǒng)會自動給ANDON發(fā)出信息，本工位的ANDON會被點亮，ANDON音樂也會響起，用以提示操作工。如果此時操作工順利完成操作，SJC系統(tǒng)會自動發(fā)送復(fù)線信號，消除ANDON報警，線體也會自動運行起來。

3.沃爾沃汽車質(zhì)量系統(tǒng)

沃爾沃汽車質(zhì)量系統(tǒng)是沃爾沃汽車特有的一套質(zhì)量管理系統(tǒng)，用來記錄車輛所有與質(zhì)量相關(guān)的問題。對于擰緊來說，如果操作工在本工位由于某種原因無法擰緊至合格參數(shù)，此時SJC系統(tǒng)會根據(jù)相應(yīng)的車型信息發(fā)送擰緊任務(wù)至沃爾沃汽車質(zhì)量系統(tǒng)并報警。該擰緊問題在被正確修復(fù)并被確認(rèn)后，方可由相關(guān)人員關(guān)閉該問題。

4.操作面板及套筒選擇器

根據(jù)每臺車的不同配置，SJC系統(tǒng)會根據(jù)調(diào)取的擰緊任務(wù)，在操作面板上顯示其需要擰緊的螺栓數(shù)量，并根據(jù)擰緊任務(wù)激活套筒選擇器上相對應(yīng)的套筒。同時，SJC可根據(jù)車型信息，在不更換套筒的情況下，為不同的車輛配置調(diào)取不同的擰緊參數(shù)，從而在保證擰緊質(zhì)量的情況下減少設(shè)備需求量。

結(jié)語

如何100%保證重要連接的螺栓擰緊質(zhì)量，是所有汽車廠都很重視的一個課題。沃爾沃汽車不僅在擰緊設(shè)備硬件方面有著嚴(yán)格的要求和測試，同時在控制系統(tǒng)方面也有諸多的防錯方式。SJC系統(tǒng)作為沃爾沃汽車特有的擰緊控制系統(tǒng)，不僅能很好地保證螺栓擰緊質(zhì)量，還能避免日常生產(chǎn)的漏擰和錯擰，從而保證了每臺沃爾沃汽車的質(zhì)量。