焊接工装防错介绍课件

焊接工装防错2010年4月22日焊接工装防错2010年4月22日

目录防错简介防错类型

机械式防错气动式防错电子传感器防错1.普通结构单传感器防错2.普通结构多传感器防错3.特殊结构传感器防错4.失效模式及措施5.电子传感器防错验证6.传感器防错类型优缺点比较防错综合归纳

防错简介防错就是为防止不合格品的发生而在产品设计和制造过程中采用的技巧和方法。防错技术是通过改变产品的设计特性、改变过程特性来实现的,防错技术是通过探测、报警来预防、控制生产过程中不合格品的发生。为了遏制更多缺陷流到客户端，在焊接工装上尽可能增加防错装置，常用的防错有机械式、气动式、电子(传感器)式等。右图是山东捷众在防错实施前后308NB所有小零件漏焊的情况汇总,防错实施后效果很明显。上海的戚征从项目阶段就提出尽可能增加零件防错，附件是山东捷众已增加防错的小零件清单统计时间段实施前

(2009.11.23SOP~2010.03.12)实施后(2010.03.12~2010.04.22)漏零件次数110车辆总数210008500PPM5240防错简介右图是山东捷众在夹头防错类型一、机械防错1、定义：机械防错是通过在焊接工装上增加挡块或销轴，防止零件错装或漏冲孔等缺陷

溢出。2、适用情况：适用于监控钣金孔是否漏冲、小零件左右错装、钣金位置偏等。夹头通过销轴是否插到钣金孔内来检测孔是否漏冲。紫色是钣金挡块左侧零件检测销轴钣金孔漏冲，夹头夹紧后状态定位块定位块左侧零件安装状态右侧侧零件右侧零件安装在左侧工装上的状态钣金孔防漏防错小零件错装防错夹头防错类型夹头通过销轴下图是防止钣金孔漏冲的一种机械防错方式，防错方式是在夹具夹头上增加一检测销轴，当钣金孔漏冲，夹头无法夹紧到位，后续螺柱焊枪和钣金不接触，焊接无法进行。有钣金孔时，夹头夹到位，可以进行螺柱焊接。有钣金孔时状态夹头检测销轴被检测钣金孔螺柱焊枪钣金孔漏冲螺柱焊枪检测销轴插入钣金孔下图是防止钣金孔漏冲的一种机械防错方式，防错方式是在夹具夹头二、气动防错1、定义：气动防错是通过控制工装气路的通/断对小零件进行防错，工装气路的通/断是由单向阀开启/关闭来控制。2、原理：零件漏装时，单向阀处于关闭状态，气路不通，后续气缸不动作，工装夹头无法夹紧；装上零件后，零件将单向阀压轮压下，单向阀处于开启状态，气路畅通，气缸动作，工装夹头可以夹紧焊接。气源气缸零件漏装零件装上气源气缸气路畅通气路断开被测零件带凸焊螺柱的被测零件二、气动防错气源气缸零件漏装零件装上气源气缸气路畅通气路断开3、适用情况：

气动防错主要适用于焊接工装为旋转工装，且被检测零件周围空间较大的

情况。

原因：1)单向阀及和单向阀相连的进/出气管需要一定的空间。2)如果采用电子传感器，在工装旋转的过程中会将电缆线(将传感器

信号传递到焊机)扯断，无法防错。焊机旋转工装3、适用情况：焊机旋转工装下图是气动防错的一种，被测零件带凸焊螺柱，当零件漏装时，单向阀压轮抬起，此时单向阀处于关闭状态，气路不通，工装夹头无法夹紧，当装上零件后，零件通过螺柱将压轮压下，单向阀处于开启状态，气路畅通，工装夹头可以夹紧焊接。单向阀是通过零件本身自重压下压轮控制单向阀开启，根据单向阀型号不同，零件最小重量也不相同，通常采用的单向阀防错需要被测零件的自重需大于0.25kg。压轮被压下被检测零件单向阀零件漏装单向阀压轮抬起被检测零件上凸焊的螺柱下图是气动防错的一种，被测零件带凸焊螺柱，当零件漏装时，单向三、电子传感器防错

电子传感器防错采用传感器感应零件进行防错通，这种传感器俗称接近开关，当零件接近传感器时传感器就会感应到零件，通常使用的传感器感应距离一般为0~3mm。根据使用数量和结构分为普通结构单传感器防错、普通结构多传感器防错、特殊结构传感器防错三大类。其中a、普通结构单传感器防错根据传感器在工装上的固定位置和方法又分为外置式、内置式、嵌入式3种类型，b、普通结构多传感器防错又分整体外移式、组合式2种类型。普通结构多传感器防错普通结构单传感器防错电子传感器防错特殊结构传感器防错外置式嵌入式组合式内置式整体外移式三、电子传感器防错电子传感器防错采用传感器感应零件进1、普通结构单传感器防错：1)定义：通过单个电子传感器感应需要防漏的零件达到防错目的。2)原理：传感器感应到零件后，将信号传递到焊机控制器来控制焊枪动作。零件漏

装时没有信号传递到控制器，焊枪不动作。

说明：对于电子传感器，后续示意图中黄色代表传感器本体、红色代表传感器支架或工

装夹头、紫色代表被测零件、绿色代表信号线。焊枪传感器支架控制器检测零件传感器信号线1、普通结构单传感器防错：焊枪传感器支架控制器检测零传感器支架传感器主体信号线3)组成部分：普通结构传感器防错由传感器主体、传感器支架、信号线及后续

的控制器组成。传感器主体传感器支架信号线传感器支架传感器主体信号线3)组成部分：普通结构传感器防错由4)普通结构单传感器防错类型a、外置式

定义：外置式是将传感器通过支架直接焊接到工装夹头或定位块上

适用情况:(1)被检测零件焊接在总成零件的外侧，且靠近工装的定位块或夹头。如果距离太

远，则传感器支架的刚性难以满足。(2)外置式防错安装在后道工位，对前道工位焊接的小零件进行防错。如果在前道

焊接工位安装传感器防错，则在焊接过程中传感器容易被碰坏或碰歪，导致防错失效。

工装夹头传感器支架传感器检测零件焊点4)普通结构单传感器防错类型工装夹头传感器支架传感器检测零件外置式用在特定位置不仅可以防漏还可以防止零件尺寸偏短(感应距离一般为0~3mm)，如前纵梁上紧固副车架的长螺栓。如果出现螺栓长度偏短，导致螺栓与传感器感应面之间的距离A大于3mm，传感器将无法感应到零件，则后续机器人不会动作。被检测螺栓短A大于3mmA约0~1mm传感器螺栓长度OKA大于3mm螺栓长度偏短螺栓长短状态比较信号传递无信号传递实际状态图外置式用在特定位置不仅可以防漏还可以防止零件尺寸偏短(感应距b、内置式定义：将传感器直接固定到工装夹头或定位块的通孔内感应零件。适用情况:(1)被检测零件只能在焊接该零件的工位上检测，其它工位无法检测。(2)小零件非焊接面用作定位面。焊点1焊点2工装夹头检测零件定位面焊点1焊点2工装夹头检测零件定位面被检测零件上没有凸焊螺柱被检测零件上有凸焊螺柱b、内置式焊点1焊点2工装夹头检测零件定位面焊点1焊点2工装前围板小支架的检测方式为内置式，螺钉焊接在小零件上，小支架非焊接面为小零件的定位面，该面上有一个凸焊的螺柱，小支架定位到夹头上焊接，将传感器固定在夹头孔内，检测螺栓实现防错。如果没有螺柱，则传感器直接感应小支架。零件定位面传感器小零件定位状态夹头定位面前围板小支架的检测方式为内置式，螺钉焊接在小零件上，小支架非c、嵌入式定义：嵌入式防错是将传感器用顶丝固定在套管内，再将套管焊接到工装夹头上。适用情况：嵌入式防错传感器的支架细而长，主要适用于被检测零件位于其它钣金件的深槽内，且小零件上有定位销定位。采用嵌入式，占用空间小，传感器可以伸到钣金槽内检测到零件采用外置式，传感器支架与定位销干涉支架和定位销干涉部位红色为套管采用套管后在此处套管不会和定位销干涉c、嵌入式采用嵌入式，占用空间小，传感器可以伸到钣金槽内检测308后纵梁上小加强件采用嵌入式防错，由于零件厚度太薄，只能检测零件拐角处的加强筋，见下图，将传感器固定在套管内，再将套管焊接在夹头上，实现防错。由于此处有定位销定位，如果采用外置式，则传感器支架就会和定位销干涉，传感器无法到达指定位置，感应不到零件。固定传感器套管传感器定位销被检测零件夹头打开状态顶丝夹头关闭状态308后纵梁上小加强件采用嵌入式防错，由于零件厚度太薄，只能2、普通结构多传感器防错1)整体外移式定义：将几个传感器固定在一个支架上，再将支架整体移到工装夹具的外部来检测零件。将传感器及支架整体移到工装的外侧焊机PLC感应器支架焊接工装2、普通结构多传感器防错将传感器及支架整体移到工装的外侧焊机原理:把相应传感器连接到控制夹具的PLC接线盒内，

修改PLC程序，把每个传感器默认

为夹具的一个夹紧单元(传感器感应到零件时为常闭点，PLC默认为夹紧；零件漏装传

感器感应不到零件或传感器损坏时为常开点，PLC默认为打开)。(1)防漏零件将被测零件装到传感器支架上，再安装其它零件到工装夹具上，按动按钮：

a、小零件未漏装，传感器传递感应信号到PLC，工装部分夹头夹紧零件。b、小零件漏装，传感器没有传递信号到PLC，工装夹头不动作。第一、先将被测零件放到传感器支架上第二、安装其它零件到工装上第三、按动按钮，工装部分夹头夹紧，如果任意一个螺母漏焊，这部分夹头不会夹紧。原理:把相应传感器连接到控制夹具的PLC接线盒内，修改P(2)防漏工序

a、当前道部分夹头夹紧零件后，员工将被测零件从支架上拿走安装到工装上，按动按钮工装夹头全部夹紧，启动机器人按钮开始焊接。机器人动作后再从料箱内取被测零件放到传感器支架上。

b、当前道部分夹头夹紧零件后，员工没有从传感器支架上拿走零件而是从料箱中直接取被测零件装到工装上，此时传感器一直感应到零件为常闭点，PLC默认为夹紧状态，PLC程序会提示默认传感器夹紧单元存在重复夹紧错误，程序无法启动，工装夹头不会夹紧被测零件。后续无法启动机器人焊接。被测零件仍在支架上将被测零件从支架取走安装到工装上按动按钮夹头全部夹紧如果从料架内直接取零件放到工装上，则夹头不会动作(2)防漏工序

a、当前道部分夹头夹紧零件后，员工将适用情况：总成零件焊接后，被检测零件包含在钣金空腔内，被检测零件在工装上无法用

传感器直接检测到。308前纵梁上三个M6螺母防错采用的是整体外移式，将三个传感器固定在一个支架上，再将整个支架固定在夹具外侧(见图示)。被检测零件焊接后包含在钣金孔腔内焊点焊点零件状态整个支架移到夹具外侧三个传感器固定在支架上适用情况：总成零件焊接后，被检测零件包含在钣金空腔内，被检测2)组合式定义：将需要被检测的零件分成几个组合，每个组合由几个串联的传感器分别检测。原理：每个组合中的传感器串联后分别连接到焊机的一个继电器上，当任何一个组合中的任意一个零件漏焊，传感器没有信号传递到继电器上，焊枪不会动作。适用情况：同一个零件总成上需要被检测的小零件很多，一般情况下零件个数超过4~5个。继电器1焊接工装焊机继电器22)组合式继电器1焊接工装焊机继电器2以地板通道板为例，总成上共有5个凸焊螺柱和6个凸焊螺母，需要11个传感器来检测，而通常焊机采用的继电器是欧姆龙MY2N-J/24VDC，每个继电器最多能承载4个传感器，因此将11个传感器分成3组分别连接到焊机的3个继电器上，采用组合式传感器进行防错。任何一个组合中的所有传感器均为串联，如果其中任何一个组合中的任何一个零件漏焊，则其传感器无信号传递到控制器,焊枪不动作。组合1组合2组合3传感器以地板通道板为例，总成上共有5个凸焊螺柱和6个凸焊螺母，需要3、特殊结构传感器防错1)定义：利用传感器感应移动杆来间接检测小零件是否漏焊。2)原理：当被检测零件漏焊时，移动杆处于下端位置，传感器感应不到移动杆，说明零件漏

焊，当被检测零件装上后，被检测零件将移动杆顶起，传感器感应到移动杆的上端，

说明零件未漏装。由于特殊结构传感器防错主要对螺母进行防错，因此移动杆下端设计成圆锥体，锥体最大直径必须大于螺母的内径，否则防错失效。螺母漏焊被测螺母如果A小于B会出现移动杆下端穿过螺母的情况，不会检测到螺母是否漏焊。信号传递无信号传递移动杆头部直径A大于螺母内径BAB螺母未漏焊3、特殊结构传感器防错螺母漏焊被测螺母如果A小于B会出现移动3)组成部分：特殊结构传感器防错由传感器主体、传感器支架、移动杆、弹簧、信号线及后续的控制器组成。相比普通式，特殊结构传感器防错增加了移动杆、弹簧。弹簧的作用是使移动杆能够恢复到原位置。移动杆弹簧传感器支架传感器主体信号线移动杆弹簧传感器支架传感器主体信号线4)适用情况：a、前围板活动螺母，见右图，该螺母先用盖帽固定在加强板内，然后将加强板焊接到前围板上，这样螺母就被包夹在钣金之间，传感器无法直接感应到螺母。螺母安装后的状态螺母漏装后的状态指示灯不亮指示灯亮信号传递4)适用情况：螺母安装后的状态螺母漏装后的状态指示灯不亮指示b、前纵梁焊接螺母，螺母凸焊到加强件上，然后被两层钣金包夹，传感器同样无法直接感应到螺母，相比前围板螺母，夹具上没有夹头夹在螺母上方的钣金面上，只能通过侧面检测螺母。被测螺母焊接螺母后的状态前纵梁两个螺母定位块b、前纵梁焊接螺母，螺母凸焊到加强件上，然后被两层钣金包夹，c、后舱装载板焊接螺母，由于螺母周围焊点（右图中四个圈处）距离太近，如果用传感器从钣金下面直接感应螺母，则传感器会和焊枪干涉，传感器容易碰坏失效。采用特殊结构传感器防错，在夹头夹紧情况下焊接被测零件周围的焊点，焊枪同样会碰坏传感器，调整焊接顺序，焊枪先焊接被测零件上其它焊点，等夹头打开后再焊接剩余的焊点。螺母焊接后的状态螺母漏焊后的状态指示灯不亮被检测螺母指示灯亮焊点焊点电极杆传感器直接感应螺母传感器固定在夹头上c、后舱装载板焊接螺母，由于螺母周围焊点（右图中四个圈处）距d、螺母孔在夹具上做定位孔。

下述两种方式均不可行。用传感器直接感应防错，螺母漏焊后传感器会感应到定位销，导致防错失效零件定位状态用特殊结构传感器防错，螺母漏焊后移动杆在定位销的作用下也会上移，传感器会感应到移动杆，导致防错失效定位销d、螺母孔在夹具上做定位孔。用传感器直接感应防错，螺母漏焊后在移动杆下端焊接一空心套。当螺母漏焊时，定位销会进到空心套内，不会阻碍移动杆下移，传感器感应不到移动杆，防错有效。螺母未漏焊状态螺母漏焊状态定位销在移动杆下端焊接一空心套。当螺母漏焊时，定位销会进到空心套内图示，螺母焊到螺母板上，由于在夹具上该螺母板没有其它定位孔，只能用螺母孔定位。采用特殊结构，在移动杆头部焊接一个螺母，当螺母漏焊时移动杆向下移动，夹具上的定位销会进入到移动杆头部的螺母孔内，不会阻挡移动杆下移，传感器感应不到移动杆，后续焊枪不动作，达到防错目的。螺母漏焊后的状态被检测螺母定位销传感器移动杆螺母焊接后的状态被测螺母漏焊被测螺母移动杆上的螺母图示，螺母焊到螺母板上，由于在夹具上该螺母板没有其它定位孔，4、普通结构传感器防错易出现的失效模式是1)、传感器支架被碰歪，导致传感器感应到其它零件上，导致防错失效。解决措施有:

a、增加传感器支架的刚性。

b、在夹具上增加焊枪导向块，

员工焊接时通过导向块很容易找到焊接位置，减少传感器被碰歪的几率。

2)、感应面有焊接飞溅，由于传感器距离焊点太近，焊接飞溅容易粘在传

感器感应面上，这种情况下无论零件是否漏装传感器都会传递信号给控

制器，导致防错失效。

3)、传感器感应面被损坏，当传感器位于零件下方，且钣金刚性差，这种

情况下，零件在放置到夹具过程中，钣金上的螺母或螺柱容易将感应面

碰坏，导致防错失效。第2)、3)种失效模式的措施有：蓝色为导向块4、普通结构传感器防错易出现的失效模式是蓝色为导向块(1)将传感器安装在合理位置在安装传感器时，很多情况下将传感器安装在焊点附近，这样在焊接时，焊接飞溅经常会落到传感器感应面上，导致防错失效，见左下图。更改传感器位置，利用被检测零件或其它钣金件遮挡住飞溅飞落的方向，保护感应面没有飞溅，见右下图。焊点焊点被检测零件焊接时飞溅沿粉色箭头方向落到传感器感应面上焊点焊点被检测零件位置更改后，飞溅不会落到传感器感应面上(1)将传感器安装在合理位置焊点焊点被检测零件焊接时飞溅下图是传感器位置更改前后的实际状态比较，托钩最初感应器安装位置，托钩支架有四个焊点，焊接时飞溅已飞到感应器表面，导致失效。将传感器重新安装在托钩定位套的侧面，利用托钩本体挡住飞溅，见右下图。更改后传感器位置感应器原安装位置状态四个焊点下图是传感器位置更改前后的实际状态比较，托钩最初感应器安装位(2)在传感器感应面上方加装盖帽见下图。盖帽安装在传感器上方可以上下移动，没有零件的时候，通过弹簧将盖帽顶起，传感器感应不到盖帽(左下图)，当零件放到位后，被测零件会将盖帽向下压，盖帽被压后传感器感应传递信号，完成防错。零件放到位后，盖帽被螺柱压下弹簧活动盖帽没有零件的状态被检测螺柱(2)在传感器感应面上方加装盖帽见下图。零件放到位后，盖帽被5、电子传感器防错验证1)、单传感器防错验证第一步：检查防错装置是否完好（防错固定螺母是否松动，感应面是否有焊接飞溅和损伤，感应指示灯是否常亮，带防护盖帽的弹簧是否能正常弹起）。第二步：放入防错验证件，传感器指示灯不亮，此时a、在手工点焊工位则焊枪不动作。b、在机器人工位则防错警示灯闪烁，机器人不动作。防错有效。传感器工作指示灯防错警示灯5、电子传感器防错验证传感器工作指示灯防错警示灯2)、整体外移式防错验证第一步：检查防错装置是否完好（防错固定螺母是否松动，感应面是否有焊接飞溅和损伤，传感器指示灯是否常亮）。第二步：把防错验证件(前纵梁外围板分总成)放在防错支架上，把剩余的组件安装到工装夹具的指定位置，按夹紧按钮，夹具不动作防错有效。第三步：将OK件放在防错支架上(目视支架上的传感器指示灯是否全亮，若全亮为正常，否则防错失效),工装夹头夹紧其它零件，再从料箱取被测零件装到工装上，按动按钮，夹头不动作表示防错有效，夹头动作表示防错失效。2)、整体外移式防错验证3)、组合式防错验证第一步：检查防错装置是否完好（防错固定螺母是否松动，感应面是否有焊接飞溅和损伤，传感器指示灯是否常亮，带防护盖帽的弹簧是否能正常弹起）。第二步：将第一组防错传感器的盖帽全部按下，检查传感器指示灯是否全亮，全亮为OK,松开其中一个传感器的盖帽，目视第一组防错指示灯是否全部熄灭，若传感器指示灯全部熄灭，且焊枪不动作则防错有效。依次松开剩余的几个盖帽，并按照第一次检测的方法逐个进行验证。若第一组防错装置经验证有效后，按上述方法，验证第二、三组防错装置的有效性。组合1组合2组合3活动盖帽3)、组合式防错验证组合1组合2组合3活动盖帽4)、特殊结构防错验证第一步：检查防错装置是否完好（防错固定螺母是否松动，感应面是否有焊接飞溅和损伤，传感器指示灯是否常亮，移动杆能否正常弹起）。第二步：把被检测零件漏装，把剩余的零件安装到夹具的指定位置，按夹具夹紧按钮，传感器指示灯不亮，机器人警示灯闪烁，且机器人不动作，表示防错有效，可以生产。防错警示灯螺母安装后的状态螺母漏装后的状态指示灯不亮指示灯亮4)、特殊结构防错验证防错警示灯螺母安装后的状态螺母漏装后的5)、PLC自动防错验证（可自动验证防错有效性）有PLC的工位，通过编写PLC程序对防错传感器进行扫描，逻辑关系如下：1、PLC对所有传感器进行扫描正常（防错警示灯常亮），当任意一个或多个传

感器感应面沾有飞溅导致指示灯常亮，则PLC发出报警，防错报警指示灯闪烁，后续自动工位就无法启动，需维修后方可正常工作。2、安装合格零件，所有防错传感器指示灯亮，PLC扫描所有传感器信号正常（防错警示灯常亮）后进行工作；当零件漏装或传感器出现断路时(被撞坏)，警示灯闪烁报警，机器人无法启动焊接。3、焊接完成后，工装处于打开状态，员工取走工件的同时PLC对所有防错传感器再次进行扫描，检测传感器是否全为断开状态。4、再次安装OK件，工装夹紧，PLC对所有传感器进行重新扫描。5、后续自动工位每焊接一个零件执行一次上述循环（即每焊接一个零件检测一次防错的有效性）。通过PLC扫描防错能最大限度的保证无漏装、错装的发生。5)、PLC自动防错验证（可自动验证防错有效性）6)、防错验证频次：根据零件在整车上返修的难易程度，确定上述几种防错验证(PLC自动防错验证除外)的频次：a、容易返修:1次/8小时b、难返修:1次/4小时c、很难返修:1次/2小时6)、防错验证频次：3、下表对几种传感器防错方式优缺点进行初步比较：传感器防错类型优点缺点传感器供应商价格(元)传感器(个)盖帽(个)支架(个)普通结构单传感器防错

外置式结构简单，制作方便，容易安装，占用空间小，对位置准确度要求较低。只能对外露零件进行防错，传感器容易被碰坏导致防错失效欧姆龙200～3004015嵌入式结构简单，制作方便，容易安装，占用空间小，对位置准确度要求较低。只能对外露零件进行防错，传感器容易被碰坏导致防错失效欧姆龙200～300

20内置式结构简单，制作方便，容易安装，占用空间小，对位置准确度要求较低。只能对外露零件进行防错，传感器容易被碰坏导致防错失效欧姆龙200～300

20普通结构多传感器防错整体外移式不占用夹具空间，传感器支架位置摆放宽松，对内置和外置零件都能进行防错。传感器支架制作相对复杂，占用空间大，成本高。欧姆龙200～300

70～80组合式使用于零件总成上分布较多的螺母和螺栓。传感器太多，损坏的频次较高，影响生产速度。欧姆龙200～3004020特殊结构传感器防错主要对内置零件进行防错，传感器感应准确。传感器支架制作相对复杂，对支架位置度要求高，需要一定的安装空间，成本高。欧姆龙200～300

40～603、下表对几种传感器防错方式优缺点进行初步比较：传感器防错类防错综合归纳

1、防错方式优缺点比较

防错方式优点缺点价格机械式加工和安装比较简单，成本低，能监控钣金孔是否漏冲、小零件左右错装、钣金位置偏等缺陷不能对单品小件漏焊、螺母、螺

栓漏焊进行防错,有一定的局限性。10-30气动式安装简单，稳定性高，便于维修，对空间比较大的螺母、螺栓漏焊及单品小件漏装都有防错功能占用空间大，成本高，只能对结构相对简单的外露小零件进行防错，安装位置要求比较高，并且位置调整比较麻烦。200-400电子式稳定性较高，对各种状态的小零件、螺母、螺栓均能进行防错成本高，部分防错结构安装复杂，必须熟悉悬挂焊机构造及有一定PLC基础才能操作200-400防错综合归纳防错方式优2、烟台本地供应商各种防错应用比例(%)比较：通过下面几个柱状图可以发现，电子传感器防错应用比例最高，其次是机械式防错，应用最小的是气动式防错。山东捷众烟台上发烟台中瑞2、烟台本地供应商各种防错应用比例(%)比较：山东捷众烟台上3、小零件实施防错的流程：1)列出防错零件清单2)评估防错装置安装的可行性3)实施防错装置安装4)重新review未安装防错的零件清单5)制订防错验证流程4、零件防错前移前面介绍的各种技术防错大部分都是被动防错，即小零件在前道工位已经焊接完毕，在后道工位再对小零件进行防错，如果缺陷从上一个工位溢出，就会造成生产返修浪费。根据质量三不原则，要尽可能将缺陷遏制在焊接制造工位，即在小零件焊接工位增加防错，变被动为主动。对小零件的防错要尽可能将防错装置安装在小零件的焊接工位，对于凸焊螺母/螺栓，由于无法采用前述的各种防错，只能从管理上采取人工防错，比如定额发料、焊接计数等方法遏制缺陷产生，提高零件质量。3、小零件实施防错的流程：谢谢谢谢焊接工装防错2010年4月22日焊接工装防错2010年4月22日

目录防错简介防错类型

机械式防错气动式防错电子传感器防错1.普通结构单传感器防错2.普通结构多传感器防错3.特殊结构传感器防错4.失效模式及措施5.电子传感器防错验证6.传感器防错类型优缺点比较防错综合归纳

防错简介防错就是为防止不合格品的发生而在产品设计和制造过程中采用的技巧和方法。防错技术是通过改变产品的设计特性、改变过程特性来实现的,防错技术是通过探测、报警来预防、控制生产过程中不合格品的发生。为了遏制更多缺陷流到客户端，在焊接工装上尽可能增加防错装置，常用的防错有机械式、气动式、电子(传感器)式等。右图是山东捷众在防错实施前后308NB所有小零件漏焊的情况汇总,防错实施后效果很明显。上海的戚征从项目阶段就提出尽可能增加零件防错，附件是山东捷众已增加防错的小零件清单统计时间段实施前

(2009.11.23SOP~2010.03.12)实施后(2010.03.12~2010.04.22)漏零件次数110车辆总数210008500PPM5240防错简介右图是山东捷众在夹头防错类型一、机械防错1、定义：机械防错是通过在焊接工装上增加挡块或销轴，防止零件错装或漏冲孔等缺陷

溢出。2、适用情况：适用于监控钣金孔是否漏冲、小零件左右错装、钣金位置偏等。夹头通过销轴是否插到钣金孔内来检测孔是否漏冲。紫色是钣金挡块左侧零件检测销轴钣金孔漏冲，夹头夹紧后状态定位块定位块左侧零件安装状态右侧侧零件右侧零件安装在左侧工装上的状态钣金孔防漏防错小零件错装防错夹头防错类型夹头通过销轴下图是防止钣金孔漏冲的一种机械防错方式，防错方式是在夹具夹头上增加一检测销轴，当钣金孔漏冲，夹头无法夹紧到位，后续螺柱焊枪和钣金不接触，焊接无法进行。有钣金孔时，夹头夹到位，可以进行螺柱焊接。有钣金孔时状态夹头检测销轴被检测钣金孔螺柱焊枪钣金孔漏冲螺柱焊枪检测销轴插入钣金孔下图是防止钣金孔漏冲的一种机械防错方式，防错方式是在夹具夹头二、气动防错1、定义：气动防错是通过控制工装气路的通/断对小零件进行防错，工装气路的通/断是由单向阀开启/关闭来控制。2、原理：零件漏装时，单向阀处于关闭状态，气路不通，后续气缸不动作，工装夹头无法夹紧；装上零件后，零件将单向阀压轮压下，单向阀处于开启状态，气路畅通，气缸动作，工装夹头可以夹紧焊接。气源气缸零件漏装零件装上气源气缸气路畅通气路断开被测零件带凸焊螺柱的被测零件二、气动防错气源气缸零件漏装零件装上气源气缸气路畅通气路断开3、适用情况：

气动防错主要适用于焊接工装为旋转工装，且被检测零件周围空间较大的

情况。

原因：1)单向阀及和单向阀相连的进/出气管需要一定的空间。2)如果采用电子传感器，在工装旋转的过程中会将电缆线(将传感器

信号传递到焊机)扯断，无法防错。焊机旋转工装3、适用情况：焊机旋转工装下图是气动防错的一种，被测零件带凸焊螺柱，当零件漏装时，单向阀压轮抬起，此时单向阀处于关闭状态，气路不通，工装夹头无法夹紧，当装上零件后，零件通过螺柱将压轮压下，单向阀处于开启状态，气路畅通，工装夹头可以夹紧焊接。单向阀是通过零件本身自重压下压轮控制单向阀开启，根据单向阀型号不同，零件最小重量也不相同，通常采用的单向阀防错需要被测零件的自重需大于0.25kg。压轮被压下被检测零件单向阀零件漏装单向阀压轮抬起被检测零件上凸焊的螺柱下图是气动防错的一种，被测零件带凸焊螺柱，当零件漏装时，单向三、电子传感器防错

电子传感器防错采用传感器感应零件进行防错通，这种传感器俗称接近开关，当零件接近传感器时传感器就会感应到零件，通常使用的传感器感应距离一般为0~3mm。根据使用数量和结构分为普通结构单传感器防错、普通结构多传感器防错、特殊结构传感器防错三大类。其中a、普通结构单传感器防错根据传感器在工装上的固定位置和方法又分为外置式、内置式、嵌入式3种类型，b、普通结构多传感器防错又分整体外移式、组合式2种类型。普通结构多传感器防错普通结构单传感器防错电子传感器防错特殊结构传感器防错外置式嵌入式组合式内置式整体外移式三、电子传感器防错电子传感器防错采用传感器感应零件进1、普通结构单传感器防错：1)定义：通过单个电子传感器感应需要防漏的零件达到防错目的。2)原理：传感器感应到零件后，将信号传递到焊机控制器来控制焊枪动作。零件漏

装时没有信号传递到控制器，焊枪不动作。

说明：对于电子传感器，后续示意图中黄色代表传感器本体、红色代表传感器支架或工

装夹头、紫色代表被测零件、绿色代表信号线。焊枪传感器支架控制器检测零件传感器信号线1、普通结构单传感器防错：焊枪传感器支架控制器检测零传感器支架传感器主体信号线3)组成部分：普通结构传感器防错由传感器主体、传感器支架、信号线及后续

的控制器组成。传感器主体传感器支架信号线传感器支架传感器主体信号线3)组成部分：普通结构传感器防错由4)普通结构单传感器防错类型a、外置式

定义：外置式是将传感器通过支架直接焊接到工装夹头或定位块上

适用情况:(1)被检测零件焊接在总成零件的外侧，且靠近工装的定位块或夹头。如果距离太

远，则传感器支架的刚性难以满足。(2)外置式防错安装在后道工位，对前道工位焊接的小零件进行防错。如果在前道

焊接工位安装传感器防错，则在焊接过程中传感器容易被碰坏或碰歪，导致防错失效。

工装夹头传感器支架传感器检测零件焊点4)普通结构单传感器防错类型工装夹头传感器支架传感器检测零件外置式用在特定位置不仅可以防漏还可以防止零件尺寸偏短(感应距离一般为0~3mm)，如前纵梁上紧固副车架的长螺栓。如果出现螺栓长度偏短，导致螺栓与传感器感应面之间的距离A大于3mm，传感器将无法感应到零件，则后续机器人不会动作。被检测螺栓短A大于3mmA约0~1mm传感器螺栓长度OKA大于3mm螺栓长度偏短螺栓长短状态比较信号传递无信号传递实际状态图外置式用在特定位置不仅可以防漏还可以防止零件尺寸偏短(感应距b、内置式定义：将传感器直接固定到工装夹头或定位块的通孔内感应零件。适用情况:(1)被检测零件只能在焊接该零件的工位上检测，其它工位无法检测。(2)小零件非焊接面用作定位面。焊点1焊点2工装夹头检测零件定位面焊点1焊点2工装夹头检测零件定位面被检测零件上没有凸焊螺柱被检测零件上有凸焊螺柱b、内置式焊点1焊点2工装夹头检测零件定位面焊点1焊点2工装前围板小支架的检测方式为内置式，螺钉焊接在小零件上，小支架非焊接面为小零件的定位面，该面上有一个凸焊的螺柱，小支架定位到夹头上焊接，将传感器固定在夹头孔内，检测螺栓实现防错。如果没有螺柱，则传感器直接感应小支架。零件定位面传感器小零件定位状态夹头定位面前围板小支架的检测方式为内置式，螺钉焊接在小零件上，小支架非c、嵌入式定义：嵌入式防错是将传感器用顶丝固定在套管内，再将套管焊接到工装夹头上。适用情况：嵌入式防错传感器的支架细而长，主要适用于被检测零件位于其它钣金件的深槽内，且小零件上有定位销定位。采用嵌入式，占用空间小，传感器可以伸到钣金槽内检测到零件采用外置式，传感器支架与定位销干涉支架和定位销干涉部位红色为套管采用套管后在此处套管不会和定位销干涉c、嵌入式采用嵌入式，占用空间小，传感器可以伸到钣金槽内检测308后纵梁上小加强件采用嵌入式防错，由于零件厚度太薄，只能检测零件拐角处的加强筋，见下图，将传感器固定在套管内，再将套管焊接在夹头上，实现防错。由于此处有定位销定位，如果采用外置式，则传感器支架就会和定位销干涉，传感器无法到达指定位置，感应不到零件。固定传感器套管传感器定位销被检测零件夹头打开状态顶丝夹头关闭状态308后纵梁上小加强件采用嵌入式防错，由于零件厚度太薄，只能2、普通结构多传感器防错1)整体外移式定义：将几个传感器固定在一个支架上，再将支架整体移到工装夹具的外部来检测零件。将传感器及支架整体移到工装的外侧焊机PLC感应器支架焊接工装2、普通结构多传感器防错将传感器及支架整体移到工装的外侧焊机原理:把相应传感器连接到控制夹具的PLC接线盒内，

修改PLC程序，把每个传感器默认

为夹具的一个夹紧单元(传感器感应到零件时为常闭点，PLC默认为夹紧；零件漏装传

感器感应不到零件或传感器损坏时为常开点，PLC默认为打开)。(1)防漏零件将被测零件装到传感器支架上，再安装其它零件到工装夹具上，按动按钮：

a、小零件未漏装，传感器传递感应信号到PLC，工装部分夹头夹紧零件。b、小零件漏装，传感器没有传递信号到PLC，工装夹头不动作。第一、先将被测零件放到传感器支架上第二、安装其它零件到工装上第三、按动按钮，工装部分夹头夹紧，如果任意一个螺母漏焊，这部分夹头不会夹紧。原理:把相应传感器连接到控制夹具的PLC接线盒内，修改P(2)防漏工序

a、当前道部分夹头夹紧零件后，员工将被测零件从支架上拿走安装到工装上，按动按钮工装夹头全部夹紧，启动机器人按钮开始焊接。机器人动作后再从料箱内取被测零件放到传感器支架上。

b、当前道部分夹头夹紧零件后，员工没有从传感器支架上拿走零件而是从料箱中直接取被测零件装到工装上，此时传感器一直感应到零件为常闭点，PLC默认为夹紧状态，PLC程序会提示默认传感器夹紧单元存在重复夹紧错误，程序无法启动，工装夹头不会夹紧被测零件。后续无法启动机器人焊接。被测零件仍在支架上将被测零件从支架取走安装到工装上按动按钮夹头全部夹紧如果从料架内直接取零件放到工装上，则夹头不会动作(2)防漏工序

a、当前道部分夹头夹紧零件后，员工将适用情况：总成零件焊接后，被检测零件包含在钣金空腔内，被检测零件在工装上无法用

传感器直接检测到。308前纵梁上三个M6螺母防错采用的是整体外移式，将三个传感器固定在一个支架上，再将整个支架固定在夹具外侧(见图示)。被检测零件焊接后包含在钣金孔腔内焊点焊点零件状态整个支架移到夹具外侧三个传感器固定在支架上适用情况：总成零件焊接后，被检测零件包含在钣金空腔内，被检测2)组合式定义：将需要被检测的零件分成几个组合，每个组合由几个串联的传感器分别检测。原理：每个组合中的传感器串联后分别连接到焊机的一个继电器上，当任何一个组合中的任意一个零件漏焊，传感器没有信号传递到继电器上，焊枪不会动作。适用情况：同一个零件总成上需要被检测的小零件很多，一般情况下零件个数超过4~5个。继电器1焊接工装焊机继电器22)组合式继电器1焊接工装焊机继电器2以地板通道板为例，总成上共有5个凸焊螺柱和6个凸焊螺母，需要11个传感器来检测，而通常焊机采用的继电器是欧姆龙MY2N-J/24VDC，每个继电器最多能承载4个传感器，因此将11个传感器分成3组分别连接到焊机的3个继电器上，采用组合式传感器进行防错。任何一个组合中的所有传感器均为串联，如果其中任何一个组合中的任何一个零件漏焊，则其传感器无信号传递到控制器,焊枪不动作。组合1组合2组合3传感器以地板通道板为例，总成上共有5个凸焊螺柱和6个凸焊螺母，需要3、特殊结构传感器防错1)定义：利用传感器感应移动杆来间接检测小零件是否漏焊。2)原理：当被检测零件漏焊时，移动杆处于下端位置，传感器感应不到移动杆，说明零件漏

焊，当被检测零件装上后，被检测零件将移动杆顶起，传感器感应到移动杆的上端，

说明零件未漏装。由于特殊结构传感器防错主要对螺母进行防错，因此移动杆下端设计成圆锥体，锥体最大直径必须大于螺母的内径，否则防错失效。螺母漏焊被测螺母如果A小于B会出现移动杆下端穿过螺母的情况，不会检测到螺母是否漏焊。信号传递无信号传递移动杆头部直径A大于螺母内径BAB螺母未漏焊3、特殊结构传感器防错螺母漏焊被测螺母如果A小于B会出现移动3)组成部分：特殊结构传感器防错由传感器主体、传感器支架、移动杆、弹簧、信号线及后续的控制器组成。相比普通式，特殊结构传感器防错增加了移动杆、弹簧。弹簧的作用是使移动杆能够恢复到原位置。移动杆弹簧传感器支架传感器主体信号线移动杆弹簧传感器支架传感器主体信号线4)适用情况：a、前围板活动螺母，见右图，该螺母先用盖帽固定在加强板内，然后将加强板焊接到前围板上，这样螺母就被包夹在钣金之间，传感器无法直接感应到螺母。螺母安装后的状态螺母漏装后的状态指示灯不亮指示灯亮信号传递4)适用情况：螺母安装后的状态螺母漏装后的状态指示灯不亮指示b、前纵梁焊接螺母，螺母凸焊到加强件上，然后被两层钣金包夹，传感器同样无法直接感应到螺母，相比前围板螺母，夹具上没有夹头夹在螺母上方的钣金面上，只能通过侧面检测螺母。被测螺母焊接螺母后的状态前纵梁两个螺母定位块b、前纵梁焊接螺母，螺母凸焊到加强件上，然后被两层钣金包夹，c、后舱装载板焊接螺母，由于螺母周围焊点（右图中四个圈处）距离太近，如果用传感器从钣金下面直接感应螺母，则传感器会和焊枪干涉，传感器容易碰坏失效。采用特殊结构传感器防错，在夹头夹紧情况下焊接被测零件周围的焊点，焊枪同样会碰坏传感器，调整焊接顺序，焊枪先焊接被测零件上其它焊点，等夹头打开后再焊接剩余的焊点。螺母焊接后的状态螺母漏焊后的状态指示灯不亮被检测螺母指示灯亮焊点焊点电极杆传感器直接感应螺母传感器固定在夹头上c、后舱装载板焊接螺母，由于螺母周围焊点（右图中四个圈处）距d、螺母孔在夹具上做定位孔。

下述两种方式均不可行。用传感器直接感应防错，螺母漏焊后传感器会感应到定位销，导致防错失效零件定位状态用特殊结构传感器防错，螺母漏焊后移动杆在定位销的作用下也会上移，传感器会感应到移动杆，导致防错失效定位销d、螺母孔在夹具上做定位孔。用传感器直接感应防错，螺母漏焊后在移动杆下端焊接一空心套。当螺母漏焊时，定位销会进到空心套内，不会阻碍移动杆下移，传感器感应不到移动杆，防错有效。螺母未漏焊状态螺母漏焊状态定位销在移动杆下端焊接一空心套。当螺母漏焊时，定位销会进到空心套内图示，螺母焊到螺母板上，由于在夹具上该螺母板没有其它定位孔，只能用螺母孔定位。采用特殊结构，在移动杆头部焊接一个螺母，当螺母漏焊时移动杆向下移动，夹具上的定位销会进入到移动杆头部的螺母孔内，不会阻挡移动杆下移，传感器感应不到移动杆，后续焊枪不动作，达到防错目的。螺母漏焊后的状态被检测螺母定位销传感器移动杆螺母焊接后的状态被测螺母漏焊被测螺母移动杆上的螺母图示，螺母焊到螺母板上，由于在夹具上该螺母板没有其它定位孔，4、普通结构传感器防错易出现的失效模式是1)、传感器支架被碰歪，导致传感器感应到其它零件上，导致防错失效。解决措施有:

a、增加传感器支架的刚性。

b、在夹具上增加焊枪导向块，

员工焊接时通过导向块很容易找到焊接位置，减少传感器被碰歪的几率。

2)、感应面有焊接飞溅，由于传感器距离焊点太近，焊接飞溅容易粘在传

感器感应面上，这种情况下无论零件是否漏装传感器都会传递信号给控

制器，导致防错失效。

3)、传感器感应面被损坏，当传感器位于零件下方，且钣金刚性差，这种

情况下，零件在放置到夹具过程中，钣金上的螺母或螺柱容易将感应面

碰坏，导致防错失效。第2)、3)种失效模式的措施有：蓝色为导向块4、普通结构传感器防错易出现的失效模式是蓝色为导向块(1)将传感器安装在合理位置在安装传感器时，很多情况下将传感器安装在焊点附近，这样在焊接时，焊接飞溅经常会落到传感器感应面上，导致防错失效，见左下图。更改传感器位置，利用被检测零件或其它钣金件遮挡住飞溅飞落的方向，保护感应面没有飞溅，见右下图。焊点焊点被检测零件焊接时飞溅沿粉色箭头方向落到传感器感应面上焊点焊点被检测零件位置更改后，飞溅不会落到传感器感应面上(1)将传感器安装在合理位置焊点焊点被检测零件焊接时飞溅下图是传感器位置更改前后的实际状态比较，托钩最初感应器安装位置，托钩支架有四个焊点，焊接时飞溅已飞到感应器表面，导致失效。将传感器重新安装在托钩定位套的侧面，利用托钩本体挡住飞溅，见右下图。更改后传感器位置感应器原安装位置状态四个焊点下图是传感器位置更改前后的实际状态比较，托钩最初感应器安装位(2)在传感器感应面上方加装盖帽见下图。盖帽安装在传感器上方可以上下移动，没有零件的时候，通过弹簧将盖帽顶起，传感器感应不到盖帽(左下图)，当零件放到位后，被测零件会将盖帽向下压，盖帽被压后传感器感应传递信号，完成防错。零件放到位后，盖帽被螺柱压下弹簧活动盖帽没有零件的状态被检测螺柱(2)在传感器感应面上方加装盖帽见下图。零件放到位后，盖帽被5、电子传感器防错验证1)、单传感器防错验证第一步：检查防错装置是否完好（防错固定螺母是否松动，感应面是否有焊接飞溅和损伤，感应指示灯是否常亮，带防护盖帽的弹簧是否能正常弹起）。第二步：放入防错验证件，传感器指示灯不亮，此时a、在手工点焊工位则焊枪不动作。b、在机器人工位则防错警示灯闪烁，机器人不动作。防错有效。传感器工作指示灯防错警示灯5、电子传感器防错验证传感器工作指示灯防错警示灯2)、整体外移式防错验证第一步：检查防错装置是否完好（防错固定螺母是否松动，感应面是否有焊接飞溅和损伤，传感器指示灯是否常亮）。第二步：把防错验证件(前纵梁外围板分总成)放在防错支架上，把剩余的组件安装到工装夹具的指定位置，按夹紧按钮，夹具不动作防错有效。第三步：将OK件放在防错支架上(目视支架上的传感器指示灯是否全亮，若全亮为正常，否则防错失效),工装夹头夹紧其它零件，再从料箱取被测零件装到工装上，按动按钮，夹头不动作表示防错有效，夹头动作表示防错失效。2)、整体外移式防错验证3)、组合式防错验证第一步：检查防错装置是否完好（防错固定螺母是否松动，感应面是否有焊接飞溅和损伤，传感器指示灯是否常亮，带防护盖帽的弹簧是否能正常弹起）。第二步：将第一组防错传感器的盖帽全部按下，检查传感器指示灯是否全亮，全亮为OK,松开其中一个传感器的盖帽，目视第一组防错指示灯是否全部熄灭，若传感器指示灯全部熄灭，且焊枪不动作则防错有效。依次松开剩余的几个盖帽，并按照第一次检测的方法逐个进行验证。若第一组防错装置经验证有效后，按上述方法，验证第二、三组防错装置的有效性。组合1组合2组合3活动盖帽3)、组合式防错验证组合1组合2组合3活动盖帽4)、特殊结构防错验证第一步：检查防错装置是否完好（防错固定螺母是否松动，感应面是否有焊接飞溅和损伤，传感器指示灯是否常亮，移动杆能否正常弹起）。第二步：把被检测零件漏装，把剩余的零件安装到夹具的指定位置，按夹具夹紧按钮，传感器指示灯不亮，机器人警示灯闪烁，且机器人不动作，表示防错有效，可以生产。防错警示灯螺