防错技术在汽车车身零部件螺母螺柱焊接领域的应用
梁媛媛，赵仲前，王晓红，马书涛
（上汽通用五菱汽车股份有限公司 青岛分公司，山东 青岛 266555）
【摘 要】当前，国内汽车行业针对车身零件的螺母螺柱错漏焊有许多防错方式，文章针对汽车车身零部件常见的螺母螺柱错焊、漏焊现象，用螺母输送机、接近开关及机械阀等方式来防错，降低故障频次。企业可以根据自身产品特点、设备状况和技术能力采用适合自己的防错方式，在产品设备、工装设计和采购时需充分考虑防错的应用。
【关键词】螺母；螺柱；螺母输送机；接近开关；机械阀
【中图分类号】U463.8 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）02-0129-04

国内汽车行业针对车身零件的螺母螺柱错漏焊有许多防错方式，上汽通用五菱汽车股份有限公司对车身零部件的供应商进行类似经验的推广，并取得了良好的效果。现将一些做法介绍如下。
1 常见防错方式
1.1 螺母规格焊错的预防
螺母规格容易焊错，尤其是M5与M6螺母外坯尺寸相近，人工放置螺母焊接时出错概率更高。预防螺母规格焊错，可推广购置自动螺母输送机。自动螺母输送机一般与焊接设备配套使用，基于以下特点，在汽车行业中应用广泛。
优点：杜绝安全隐患；提高生产效率，代替手工放置，平均单颗螺母焊接时间可缩短约1.5 s；降低质量风险，可以起到螺母规格防错及正反面防错。
工作原理：①由振动盘振动，带动螺母旋转，并按照振动盘事先设定好的轨迹运动，筛选符合标准的螺母使之进入输送轨道，规格过大的螺母无法进入输送轨道，由枪内顶杆将正确规格的螺母送至指定位置，完成输送过程（如图1所示）。②振动盘可通过其结构内的防错来避免螺母焊脚反置导致虚焊，螺母放反和过大规格螺母在进入剔除齿槽时，会因为无法保持平衡而掉落到下方（如图2所示）。③规格过小的螺母可通过螺母输送机输送，但无法放入座焊机的台阶销。通过以上预防模式，实现规避用错螺母规格和螺母反置导致虚焊的效果。
1.2 螺母（或螺杆） 漏焊的探测防错
1.2.1 接近开关
电感式接近传感器由高频振荡、检波、放大、触发及输出电路等组成。振荡器在传感器检测面产生一个交变电磁场，当金属物体接近传感器检测面时，金属中产生的涡流吸收了振荡器的能量，使振荡减弱直至停振。振荡器的振荡及停振两种状态，转换为电信号通过整形放大转换成二进制的开关信号，经功率放大后输出。常用探测防漏的传感器与被探测物体超过3mm感应失效。主要在焊接总成时用来探测金属子零件是否漏螺母、支架、螺栓过短。其特点是灵敏度高，应用范围广，所需空间小，但所检测零件必须是金属零件。电感式接近开关及原理图如图3、图4所示。
接近开关常规探测的使用方式有两种，常见的是接近开关外置（如图5所示）。

【作者简介】梁媛媛，上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司采购及供应链管理科SQE主任、工程师；赵仲前，上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司采购及供应链管理科SQE工程师；王晓红，上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司采购及供应链管理科SQE工程师；马书涛，上汽通用五菱汽车股份有限公司青岛分公司采购及供应链管理科VAC经理。
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使用接近开关进行防错主要有以下3种模式。

模式一：如图6所示，接近开关与焊枪关联，漏焊螺母/ 加强板时焊枪无法通电。此模式的配置见表1。接近开关与夹具电控箱关联，以实现在出现漏焊时无法开关夹具，接线原理同样参考图6。
模式二：如图7所示，接近开关与夹具气路关联，漏焊螺母/加强板时夹具无法关闭。相对于接近开关关联到电路的方式，部分供应商反馈关联到气路的模式会影响气压的稳定性，开夹速度慢，稍影响生产节拍。此模式的配置见表2。
模式三：如图8所示，如果以上两种模式无法实现，可用接近开关与报警器关联，在感应到漏焊时，报警器会蜂鸣报警，提醒员工排除漏焊。通过接近开关或压力阀探测，在漏焊时会报警，但是不能实现与焊机/夹具关联，漏焊发生时

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员工还可以继续工作，该种模式可以应用在多螺母/螺杆的检测工序，制作专用检测工装来检测是否漏焊。此模式的配置见表3。
表1 接近开关与焊枪关联配置表
序号 名称 作用 常用品牌 / 型号 / 参考价格
1 接近开关 探测 欧姆 龙 PS12-4DN72 元 / 件；
欧姆龙 PS12-4DNU
97元 / 件
2 接近开关固定支架 固定接近开关 可自制，3～5元 / 个
3 接近开关保护套 保护接近开关 可自制，3～5元 / 个
4 电线 连接控制柜 20元 /m
5 中间继电器 增加触点的数量及容量 正泰、施耐德 20～30元
6 保护开关 保护接近开关与继电器 30元 / 个

图7 接近开关与夹具气路关联图示
表2 接近开关与夹具关联配置表
序号 名称 作用 品牌 / 型号 / 参考价格
1 接近开关 探测 欧姆龙 PS12-4DN72元 /
件；欧姆龙 PS12-4DNU 97元 / 件
2 接近开关保护套 固定接近开关 2～3元
3 信号线 连接控制柜 20元 /m
4 中间继电器 增加触点的数量及容量 正泰、施耐德 20～30元
5 保护开关 保护接近开关与继电器 30元 / 个
6 电磁单向阀 气路开关 40元 / 个

图8 接近开关与报警器关联图示表3 接近开关与报警器关联配置表
序号 名称 作用 品牌 / 型号 / 参考价格
1 接近开关 探测 欧姆龙 PS12-4DN72元 / 件欧姆龙 PS12-4DNU
97元 / 件
2 接近开关保护套 固定接近开关 2～3元
3 信号线 连接控制柜 20元 /m
4 中间继电器 增加触点的数量及容量 正泰、施耐德 20～30元
5 报警器 报警 30～50元
；
接近开关的保护：如图9所示，接近开关的价格较高，而且容易损坏，为避免其在使用过程中被碰坏，可以加工尼龙保护套或者金属防护套，并给焊枪做导向，避免反复碰撞造成接近开关损坏。
1.2.2 机械阀
如图10所示，机械阀防错的工作原理是对于螺母、螺柱、支架等漏焊的情况，把单向阀串联到气路上，零件漏装时，单向阀处于关闭状态，后续气缸不工作，装上零件关夹后，单向阀压轮被压下，气路畅通，夹具才能实现关夹（如靠自重压下单向阀开关，被测零件自重最小需大于0.25 kg）。这种模式的主要应用是在焊接总成时用来探测是否漏焊支架、螺母、螺柱及是否漏冲孔。特点：成本低，每个20～30元；不容易损坏；非金属件也可探测；可实现探测孔位；所需空间大；对零件自重轻的物体不敏感。
如图11所示，如螺柱未漏焊，可压下机械阀压轮，气路可导通，夹具可关夹；如螺柱漏焊，机械阀切断气路，夹具无法关夹。
机械阀其他防错方式应用：对于孔位漏冲也可以采用这

图11 机械阀应用螺柱防漏焊图示
种防错方式（如图12所示）。如未漏冲孔，关夹后，上端销子可进销，同步移动的模块触碰到机械阀压轮，开夹操作后气路可导通，夹具可开夹。如漏冲孔，关夹后，销子不可进销，同步移动的模块无法触碰到机械阀压轮，开夹时气路不可导通，夹具不可打开。
2 防错方式对比
将上面所述的各种防错方式的特点进行列表对比可以发现，使用接近开关并关联焊枪或夹具控制箱的防错方式不仅可有效杜绝问题逃逸，且对安装空间的需求小，成本可接受，推荐推广使用（见表4）。
3 防错推广工作建议开展方式
关于零部件防错的工作，企业可以列为专题进行推广应用，其具体的推广过程大体分为学习阶段、策划阶段、实施阶段、标准化阶段和运行监控阶段。各阶段的主要工作内容、相关负责人及交付物见表5。
4 结语
（1） 通过螺母输送机、接近开关或者机械阀防错方式的应用，可以有效避免螺母螺柱漏焊及错焊等问题的发生，降低人工检验成本。

图12 机械阀应用防漏冲孔原理图示
表4 各种防错方式的优缺点对照表
序号 防错模式 经济性 优缺点 备注
1 接近开关+ 报警灯
（仅能报警） 150元固定+
接近开关100 元 / 个 优点：N/A。缺点：只能报警，不能根本杜绝问题发生。 不推荐
2 接近开关
+关联夹具气路 130元固定+
接近开关100 元 / 个 优点：可根本杜绝问题逃逸，员工容易发现故障。缺点：影响气压稳定性，开夹速度慢，稍影响节拍。
3 接近开关+关联焊枪或夹具控制箱 150元固定+
接近开关100 元 / 个 优点：可根本杜绝问题逃逸。对安装空间的需求小，对生产效率影响小。 ★最推荐
4 机械阀 费用30元 / 个 优点：非金属件也可探测；可实现探测孔位；成本低；缺点：所需空间大；对零件自重轻的物体不敏感。
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表5 防错工作推进步骤 （2） 企业可以根据自身产品特点、设备状况和技术能力采用适合自己的防错方式，在产品设备、工装设计和采购时需充分考虑防错的应用。
参 考 文 献
［1］顾剑青．别克轿车副车架CCD防漏焊检测系统［J］．上海汽车，2008（8）：37-40．
［2］孙占杰．防错技术（Poka-yoke）在汽车底盘零部件焊接领域应用［J］．中小企业管理与科技（上旬刊），2010（8）：
阶段 工作内容 相关负责人 交付物
学习阶段 对各种防错方式进行内部培训宣贯或向其他供应商参观学习。 焊接工程师、焊接车间主任、焊接班段长、质量工程师、采购员、设备人员 —
策划阶段 论证防错可实施性，有空间的都需要增加防错，建立防错推广进度跟踪表。 焊接工程师、焊接车间主任、焊接班
段长、质量工程师、设备人员 防错推广推进计划表
实施阶段 根据策划采购相关器材，安装防错；验证防错的有效性。 采购员、焊接工程
师、焊接班段长、设备人员 实际防错
标准化阶段 更新防错清单；防错装置更新进TPM 检查表；将增加防错后的
TPM 检查表培训员工。 焊接工程师、焊接班段长、焊接员工 防错台账、
TPM 检查表培训记录表
运行阶段 员工每班开班时进行防错验证，班长每班次审计一次防错有效性并填写记录表；工程师每周和工段审计一轮防错运行状态，并就可能改善的防错提出方案。 焊接班段长、焊接工程师、焊接员工 审计记录
、
244．
［3］韦国健，苏世栋．防错技术在汽车车身制造过程中的应用［J］．企业科技与发展，2014（7）：45-47．
［责任编辑：陈泽琦］

（
#service heartbeat start
2.7 科技云盘的应用服务器
提供应用服务，tomcat的项目为filemanager和 serv-
er。
服务器启动方法：
#/opt/yliyun/node start
#/opt/yliyun/tomcat start
#/opt/yliyun/redis start
2.8 科技云盘的存储服务器
提供文件服务，存储用户上传的文件，安装FastDFS。
服务器启动方法：
#/opt/yliyun/nginx start
#/opt/yliyun/fdfs_storaged start
2.9 科技云盘的负载均衡服务器提供高可用服务，通过 nginx实现业务负载均衡，当节点出现故障时由Heartbeat 进行心跳检测产生虚拟 IP地址
10.137.172.194，转移至另一台服务器接替工作。服务器启动方法：
#/opt/yliyun/nginx start
#service heartbeat start
132 qiyekejiyufazhan
3 结语
借鉴云计算的基本思想，我们提出科技云盘这种全新的科技信息资源开发与利用方式，在不改变科技信息资源所有权的情况下实现了资源云化及服务整合，为提高资源的利用效率、加快科技创新进程、提升科技活动效率提供了新的思路[7]。
科技云盘的推出，为科技工作者和科技资源提供了扁平化的交互方式。对于科技工作者而言，是一种创新的信息服务模式。使用科技云盘，有助于科技工作者方便快捷地获取科技资源，高效有序地管理科技资源，有的放矢地利用科技资源。科技云盘打造了一个“互联网+知识管理”的云服务平台，使科技资源的管理更具生命力与活力。
参 考 文 献
［1］李青．科技云平台的数据存储管理技术研究［D］．北京：北方工业大学，2016．
［2］南凯．社区云的关键技术、架构及挑战———以科技云为例［J］．科研信息化技术与应用，2016，7（1）：10-14．
［3］亓巍，张云川，陈晟，等．科技信息资源开发与利用的新范式———科技云［J］．科技管理研究，2014，302（4）：
190-194．
［4］钱进进．私有云安全存储技术的研究与实现［D］．广州：广东工业大学，2013．
［5］樊超．云计算环境下基于标识的用户身份认证技术研究
［D］．广州：广东工业大学，2014．
［6］陆峰．基于 FastDFS 的企业私有云盘的设计与实现
［D］．长春：吉林大学，2016．
［7］刘岩，张文宇，蒋婷婷，等．农业科技云服务平台设计与实现［J］．安徽农业科学，2016，44（29）：240-242．
［责任编辑：钟声贤］