白车身焊装线设备故障研究.docVIP

卡车白车身焊装线设备故障研究单位：东风商用车公司车身厂 瞿建光【摘 要】 本文较为详细地介绍了白车身焊装线设备的故障形态和分布及减低故障的一般方法【关键词】 OEE 单台故障 一. 前言 现代卡车驾驶室白车身生产方式很多，从最原始的到先进的都存在，按照产量大小不同采取如下几种方式： 1.小批量生产方式，年产量小于3000台。 单工位人工生产，劳动强度大，效率低，仅用于少量特殊车型； 2.中批量方式，年产量 3000-30000台，多工位人工生产，不使用自动机械运输驾驶室，用电动葫芦和人工小车推送，也有劳动强度大效率低的特点，工位较少，但夹具精度有保障； 3. 大批量方式，年产量大于30000台，多工位机械生产，机械往返传输驾驶室和大总成，工位数多，部分总成采取自动装置上线装配，线体上部分工位采用机器人焊接，劳动强度小，效率高。 大批量方式中，甚至可用复杂的电气控制系统转换不同机构来混流生产其他形状完全不同的车型.设备，机构，控制系统都很复杂，固定成本高，但在产品经济寿命期内可以摊薄初期的固定成本。 前两种生产方式设备简单，除了工位上电葫芦，悬挂点焊机和焊钳等，附属设施仅能造成极少的故障，其他的机械如气控夹具，人工运输小车，也很少有故障。大批大量生产方式带来的故障显著不同于其他方式，工位多，设备多，电气控制系统复杂，对产品的形状均一度要求高，生产节奏快，出现了大量的设备故障停工。装备越复杂，自动化程度愈高，控制越精密，设备故障可能性就高。 究竟哪些设备会常发故障，什么时间易出故障，这些故障的根本原因是什么，如何在生产现场解决这些故障，以及如何预防，本文就这些问题做一定程度的介绍和分析。二. 焊装线设备的故障分布和形态 以某型重卡白车身焊装线为例，先简述其功能和设备 。该焊装线分地板线，总装线和调整线构成。地板线，和总装线体采用升降往复杆运输地板总成和白车身，地板总成完成焊接后通过空中循环自行葫芦小车附升降机运至总装一工位，白车身完工后通过空中循环自行葫芦附升降机运至调整一工位，调整线采取板链和滚床滑撬运输，最后通过升降机和推杆悬链运送至邻近的涂装车间。地板一至六个工位，功能如下：一工位人工装焊后下梁总成，左右纵梁总成，左右侧横梁总成，鼓包（中地板）总成，左右地板总成；二工位人工装焊后上梁总成，后地板总成，前围总成，其中前围总成是用气动葫芦吊装上线；三四工位是各左右两台机器人共4台补焊焊点；五工位装焊左右后竖板总成和左右侧边梁，补焊部分焊点，夹具为翻转机构；六工位补焊竖板和剩余焊点，准备起吊至总装一工位。空中地板自行葫芦线可停止，将地板吊离线体运往线外，即下线，作为散发产品而不运往总装一工位，空小车返回.总装线一至十一工位，工位功能如下：一工位地板就位，接受地板总成，无任何动作；二工位为总装工位，总装夹具复杂，装焊后围总成和左右侧围总成（高矮侧围可混流），夹具两侧机构可平移和翻转，其中后围总成用气动平衡吊上线，左右侧围总成靠空中自动平移升降装置运输从两侧自动上线；三工位补焊侧围、后围和前围焊点；四工位左侧空中配有自动平移升降装置(运输高顶车型的前顶和后顶总成)，装焊（点定焊，即预点焊）高顶车型的前顶和后顶总成，左右两侧顶盖定位夹具复杂；右侧空中也配有自动平移升降装置，装焊（点定焊）标准车型（平顶）顶盖总成；五工位为机器人点焊顶盖和侧围；六工位装配高顶车中顶总成，补焊后围流水槽；工位右侧空中配有中顶自动平移升降上线装置；七、八、九工位各左右两台机器人，补焊顶盖，门洞，前风窗和后围；十工位包压边后围与侧围搭接处翻边；十一工位装配左右车门。总装线装焊作业结束后由总装自行葫芦线吊离地面运至调整线一工位。调整线采用动力滚床与滑撬以及地板链混合运输，电机驱动，可以储备56台驾驶室，仅作装配附件，气焊，打磨和检查等工序；作业结束后由轨道升降机提升至空中推杆悬链，输送至邻近的涂装车间。另，车门的包边也是采用自动包边机包边，进入和取出都使用传送带，自动就位和翻转。线体运输采用往复杆传送，平移动作由齿轮齿条实现，电机减速驱动，升降靠电机驱动曲柄运动实现。综上所述，这条焊装线自动化设备较多，12台机器人(投产初期10台)，往复杆输送装置2条，空中地板自动循环输送线1条（含小车4台），空中总装自动循环输送线1条（含小车4台），左右侧围自动上线装置2套，高车顶盖和标车顶盖上线装置2套，中顶上线装置1套；有5个工位夹具复杂（地板一，二，五工位，总装二工位（总装），总装四（顶盖）工位）；推杆悬链线1条，自动滚床滑撬和板链若干；车门包边线2条。共有数百个输入输出触发传感器。 经过对连续4年的OEE（全局设备效率，Overall Equipment Effectiveness，简称OEE，用来表现实际的生产能力相对于理论产能的比率，是一个独立的测量管理方法 ）故障记录显示: 第一类，机器人故障，约占50%；第二类，地板和总装自动循环输送线故障，约占20%；第三类，侧围和顶盖自动上线装置占15%；第四类，夹具占5%，其他约占10%，统计见下表。2008年 *焊装线设备故障停工时间统计表 表1问题类别数量(时间/分钟）比率累計累積比率机器人（10台机器人）69600.4269600.42总20（夹具和侧围上线装置）25960.1695560.58总40（夹具和顶盖上线装置）19910.12115470.70地板10，20，50，60（夹具和自动输送线）18790.11134260.81总110（自动输送循环线）9220.06143480.87总101190.01144570.88其他（不易分类）19580.12164251.00合計164251.002009年 *焊装线设备故障停工时间统计表 表2问题类别数量(时间/分钟）比率累計累積比率机器人（12台机器人）25430.3725430.37总20（夹具和侧围上线装置）13950.2039380.57总40（夹具和顶盖上线装置）9290.1448670.71地板10，20，50，60（夹具和自动输送线）7000.1055670.81总110（自动输送循环线）3350.0559020.86总10410.0159430.87其他（不易分类）8990.1368421.00合計68421.002010年*焊装线设备故障停工时间统计表 表3问题类别数量(时间/分钟）比率累計累積比率机器人（12台机器人）24820.232,482 0.23总20（夹具和侧围上线装置）14710.143,953 0.37总40（夹具和顶盖上线装置）14610.145,414 0.51总110（自动输送循环线）13230.136,737 0.64地板10，20，50，60（夹具和自动输送线）12240.127,961 0.75总10300.007,991 0.76其他（不易分类）25880.2410,579 1.00合計10,579 1.002011年*焊装线设备故障停工时间统计表 表4问题类别（设备或工位）数量(时间/分钟）比率累計累積比率机器人（12台机器人）28060.482,806 0.48总110（自动输送循环线）8420.153,648 0.63地板10，20，50，60（夹具和自动输送线）6090.104,257 0.73总40（夹具和顶盖上线装置）5440.094,801 0.83总20 （夹具和侧围上线装置）5050.095,306 0.91总1050.005,311 0.91其他（不易分类）4940.095,805 1.00合計5,805 1.00（一）机器人故障简述:1.输入信号故障，如车型丢失；2.循环冷却水堵塞不畅；3气压不够或不稳定；4震动导致焊钳检测开关位置变动；5.电极粘损或电极杆损坏；6.产品零件位置不正确或变形，表面脏污或绝缘；7.机器人焊接控制器故障；变压器损坏，控制箱过热频频报警；8.机器人自身动作控制系统故障，如，伺服电机，接触不良，继电器发热损坏等；9.气阀故障；10.其他设备故障导致机器人不动作，难以查找，如某上线装置信号线抗干扰力差，未屏蔽；11.次级电缆线劣化，电阻过大，电流达不到设定值；12.安全系统被触发；13.旁系设备的碰撞导致机器人控制器接口接触不良，如，旁边的其他悬挂装备碰松信号线接口，导致松动接触不良；14.两机器人间防碰撞程序启动；15.焊钳本体或气缸，平衡缸故障；16.少量的原因不明停工，经过重新启动程序，或者重新插拔各处接口等措施又恢复运作。从这些故障可看出，车身焊接机器人是种自动化程度很高的电控机械，影响其正常运行的因素很多，包括其本身的，自身动作控制系统，焊接系统，水电气动力，周围环境，温度，加工的产品等每一相关因素都可能导致机器人故障.我们可从统计结果来分析故障真正原因，制定改善途径。改善措施如下:1.每一台机器人增加工业空调增强冷却效果；2.采用更好的焊接控制器，如博世系统；3.对于高精度直线轨道代替直线活塞副；4采用柔度和耐扭力更好的电缆包；5，将焊钳的次级电缆由风冷改成水冷；6.增加压缩空气过滤处置，增加排水阀；7.增加各线缆的捆扎和保护；8.对专用汽缸和焊钳进行国产化改代，增强备品的替换；9杜绝变形或有绝缘层的零件产品上线；10清理机器人工位周围的设备防触碰机器人；11.根据已发故障，建立点检表，定期检查各要害部位，提前做好各耗件的准备；12.对线体相关信号采用屏蔽线，消除信号干扰；13.采用适中的焊接规范参数。经过上述改善，机器人年总故障保持在2500分钟水平，显著降低.今后，应该与设备商一道完善故障显示和诊断系统。当前出了故障不容易查找或查找时间过长， 不利于生产的进行。（二）侧围和顶盖自动上线装置故障简述:1.车型信号丢失；2.检测传感器自身失效，如弹簧失效；3行走机构失效；4限位停止器因经常碰撞松动失效；5电机线圈因机构卡死烧坏；6信号顺序跳步不正常；7编码器联轴器断裂；8抓取和就位夹具不畅，如零件变形和夹具定位销故障，导致严重的机械故障；9坦克链内电源线断裂；10电机抱闸电源线断裂；11.变频器自身输出点损坏失效；12电机内的温度检测电阻损坏。上述故障很普通也很平常，电气故障查找困难，一旦找出很容易解决.改善措施如下: 1.定期点检和排查是通常的措施；2.在夹具上增加就位导向装置，方便零件就位，减少机械故障触发信号；3.在空中输送线路上增加检修平台，减少检修时间和危险；4紧固各机构件和检查传感器的固定；5各接触不良处定期检查。（三）夹具的故障简述:夹具本身的故障很少，真正夹具本身的故障更少。简述如下:1.焊后应力过大，定位销不能回位报警；2.零件变形，夹紧器不到位报警；带有锁紧钩的气缸因零件变形，锁紧钩不能正常动作；3.传感器固定松动，无法感知就位情况；4.气缸因故启动了保护，被锁死；5.气缸润滑不良，活塞卡住；6.气阀使用劣化导致夹具不动作；气路不畅，活塞劣化；7.气缸杆联接紧固失效，动作不到位；8.其他原因造成气缸未接到执行动作信号，并非夹具本身有故障；9.传感器自身损坏导致气缸无法执行和接受动作；10.冬季因压缩气体含水太多而结冰，冻住电磁阀阀芯，导致夹具不动作；11.总装夹具内因由自动焊接系统故障率较高，次级电缆接头烧坏；焊接控制器扫描故障导致夹具内焊枪不动作；夹具故障改善措施如下:1. 定期检查和紧固传感器；2. 定期清洗定位销锁紧钩；3. 增加压缩空气干燥装置；4. 采取反变形措施抵抗焊后变形和来件不良；5. 车间室内增加保暖措施，如打开暖气.6. 消除零件焊后应力过大的现象或者采用摩擦力小得菱形定位销；7. 增加总装夹具内点定焊焊接控制器数量，减少单个控制器控制的焊钳数量。（四）调整线故障简述:调整线因采用滚床，滑撬，板链，推杆悬链输送驾驶室，故障很低，正常点巡检就可以解决：1.停止器机构失效；2.控制模块损坏；3.电源断路；4.滚床信号开关接触不良；5.悬链驱动推杆机机械故障；悬链张紧轮发卡故障，轴承破损。（五）空中自动循环输送线故障简述:空中自动循环输送线故障很低。很多停工原因不明，人工启动后故障又消失，只能继续观察.最终体现在信号线、电源线断路，接触不良，机构失效卡死，电源过载等较多.1.变频器失效导致失速坠落，需更换；2.碳刷损坏，电源输出中断；3.电机抱闸卡死，更换时间长；4.吊具机构位置不正确导致产品掉落，需重新调整位置；5.轨道紧固失效卡主走轮，定期检查紧固；6.划线电源缺相，保险烧坏，更换；7. 通讯线接触不良，重新插拔接口，再启动；通讯信号直接传输改成无线传输；8.继电器劣化，需更换； （六）设备故障与环境温度和产量的关系 统计数字表明，高温的夏季6-10月设备故障明显比春秋时节高（见表5）。经过分析认为，自动控制系统中大量的电子元器件具有高温不稳定特性。产量与相对设备故障无明显线性相关性。这是因为只要有足够的时间及时提前预检修，及时排除潜在的故障，可以克服产量增加带来的不利影响，如，在设备停工的中午午休时间和周末进行预检修，就可以显著降低故障发生。*车身焊装线单台设备故障（分钟/台）月份统计表 表5年 月12345678910111220100.