CN113741573A - 一种电控力矩系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电控力矩系统。它包括服务器，用于获取工艺卡信息并发送至客户端；扫描设备，用于扫描车辆VIN码及零件型号发送至客户端；客户端，用于根据车辆VIN码、零件型号及工艺卡信息确定拧紧程序发送至控制器；用于根据操作数据判断拧紧操作是否成功；控制器，用于根据配置的拧紧程序向电动工具发送控制指令；用于采集操作数据发送至客户端；电动工具，用于根据控制指令进行拧紧操作。本发明实现物料防错、拧紧质量控制及追溯，实现零件装配过程的拧紧力矩的自动检测和判断，最终记录装配过程数据，用于后续试验过程中出现问题后的数据追溯。
Description
技术领域
本发明属于汽车装配技术领域，具体涉及一种电控力矩系统。
背景技术
试制样车装配过程中的质量控制对整体样车的质量控制至关重要，过程控制结合样车装配完成后的检查，实现试制样车交付前的质量控制。
专利CN104571037A公开了一种关键力矩装配系统，通过MES力矩管理模块实现力矩拧紧执行及管控、追溯，扫面车辆VIN码与MES生产系统中的排产队列比对，比对一致时进行操作，根据车辆VIN码从MES生产系统中提取相应的车辆MTOC码，根据车辆MTOC码判断车辆的零件配置及关键力矩配置并做出生产指示，员工根据生产指示选择零件及拧紧力矩进行装配，拧紧力矩值与角度至会被采集与预设值进行比对确认，如一致，则判断该紧固点OK，数据存储以备追溯；如不一致，则提示NG需返修，待返修完成前NG信息将会在车辆VIN码信息每次被扫描时进行提示。该系统能满足汽车批量生产关键力矩点的装配要求，但其不支持离线工作、数据断点续传，只能在线操作，无法提高效率，同时其只支持工具厂家同品牌工具的接入，不能通用各种工具。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种电控力矩系统。
本发明采用的技术方案是：一种电控力矩系统，包括
服务器，用于获取工艺卡信息并发送至客户端；
扫描设备，用于扫描车辆VIN码及零件型号发送至客户端；
客户端，用于根据车辆VIN码、零件型号及工艺卡信息确定拧紧程序发送至控制器；用于根据操作数据判断拧紧操作是否成功；
控制器，用于根据配置的拧紧程序向电动工具发送控制指令；用于采集操作数据发送至客户端；
电动工具，用于根据控制指令进行拧紧操作。
进一步地，所述工艺卡信息包括车辆配置、代码、VIN码、作业工序、零件信息、电动工具信息、拧紧数据、操作要求。
进一步地，根据操作数据判断拧紧操作是否成功的过程包括如下步骤：
步骤1，采集当前拧紧操作的第一拧紧力矩，计算第一拧紧力矩与第一设定值的第一差值，进入步骤2
步骤2，若第一差值的绝对值小于等于第一阈值，则判断拧紧操作成功；若第一差值的绝对值大于第一阈值，则采集当前拧紧数据，根据当前拧紧数据判断零件拧紧是否合格，进入步骤3；
步骤3，若合格，则判断拧紧操作成功；若不合格，则判断不合格次数，进入步骤4；
步骤4，若不合格次数小于等于设定次数，则控制电动工具进行返松、再次拧紧操作，返回步骤1；若不合格次数大于设定次数，则进入步骤5；
步骤5，采集多次不合格的拧紧数据，根据不合格的拧紧数据确定第二设定值，控制电动工具进行返松、再次进行拧紧操作，采集第二拧紧力矩，计算第二拧紧力矩与第二设定值的第二差值，进入步骤6；
步骤6，若第二差值的绝对值小于等于第二阈值，则判断拧紧操作成功；若第二差值的绝对值大于第二阈值，则判断拧紧操作失败，更换零件重新进行拧紧操作。
进一步地，所述拧紧数据包括拧紧扭矩、拧紧角度、拧紧曲线。
进一步地，所述设定次数为2-4次。
进一步地，所述客户端中包含多个拧紧程序，每个拧紧程序对应不同的拧紧数据。
进一步地，所述服务器通过web端和/或TIMS系统获取工艺卡信息。
进一步地，还包括工具台车，所述扫描设备、客户端、控制器和电动工具均集成于工具台车上。
进一步地，所述客户端设有存储模块，用于存储工艺卡信息及操作数据。
更进一步地，所述客户端设有报警模块，客户端判断零件型号与工艺卡信息中的零件信息不一致时通过报警模块进行报警。
本发明的有益效果是：
1、系统能够实现物料防错、拧紧质量控制及追溯。实现样车装配工艺的前期设计，零件装配过程的拧紧力矩的自动检测和判断，最终记录装配过程数据，用于后续试验过程中出现问题后的数据追溯。
2、系统支持离线工作、数据断点续传，所有数据从服务器同步到客户端后，可脱离服务器进行离线工作，装配数据缓存在本地，当服务器在线时，数据会自动上传至服务器。
3、系统兼容市面上的主流拧紧工具，无需对系统进行再次适配开发。
4、系统具有在装配过程中及时分析拧紧数据，积累工艺数据，拧紧工艺验证等优点，能够根据采集的数据判断是否操作成功。
附图说明
图1为本发明系统的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
如图1所示，本发明提供一种电控力矩系统，服务器、客户端、控制器、电动工具、工具台车等部件，各部件功能分别如下：
服务器上发布Web管理平台，用户登录系统后，可对基础信息，包含用户、控制器、工具、工艺等信息进行维护；同时接收拧紧数据、曲线，装配过程数据，集中存储，用于追溯统计报表分析；获取工艺卡信息并发送至客户端。TIMS系统将车型配置信息传输至服务器。
客户端支持多种登录方式(用户名和密码、刷卡)，展示当前产品型号、工序、零部件及工具等信息，对装配过进行可视化指导提示和防错，采集拧紧数据、曲线、零部件信息；根据车辆VIN码、零件型号及工艺卡信息确定拧紧程序发送至控制器；用于根据操作数据判断拧紧操作是否成功。客户端中设有存储模块，用于存储工艺卡信息及操作数据。
客户端中设有报警模块，客户端软件通过扫描车辆VIN码及零件信息，与车型配置信息建立联系，锁定工艺卡中的信息，调取零件；如出现零件信息错误将进行报警；同时识别工艺卡中的拧紧程序，并自动匹配拧紧工具；将采集的拧紧数据与预设拧紧参数进行对比，判断拧紧操作是否成功；当判断拧紧操作失败时，基于相应采集到的拧紧数据制定相应的松解零件进行第二拧紧或是更换新的零件重新拧紧的指令，并对松解零件进行第二拧紧过程设定第二拧紧力矩设定值。
扫描设备，用于扫描车辆VIN码及零件型号发送至客户端；
控制器，用于根据配置的拧紧程序向电动工具发送控制指令；用于采集操作数据发送至客户端。
电动工具，用于根据控制指令进行拧紧操作，电动工具包含市面上如Atlas、Desoutter、Apex、Bosch、Rexroth、Ingersoll、Cleco等主流品牌拧紧工具接入系统，无需对系统进行再次适配开发。
扫描设备、客户端、控制器和电动工具均集成于工具台车上。工具台车中含工具架，可缩放电源卷轴，存放抽屉，不间断电源UPS，扫描枪，带制动器的无条痕万向脚轮，侧装工具架，预装式电源插座和附件端口，工业级路由器。集成了工业一体机、刷卡器、拧紧控制器和拧紧工具。
上述客户端上设置多种软件，用于配置到对应设备中，如设置拧紧程序编辑软件用于拧紧程序编辑、下发至控制器以及电动工具，设置拧紧数据采集软件用于采集零件的拧紧扭矩/Nm，拧紧角度/°，拧紧曲线；web端定制软件用于装配涉及到的所有工艺信息设计。
本发明力矩系统的工作流程为：
1、上游系统或本地(及web端和或TIMS系统)导入工艺卡(作业任务、作业数据)至服务器。
2、客户端依据拧紧程序编辑软件，以搜索和扫描方式快速调取零件，如出现零件信息错误将进行报警；同时识别工艺卡中的拧紧程序，并自动匹配拧紧工具，如出现拧紧工具信息错误将进行报警。
3、控制器根据工艺卡设定的拧紧力矩设定值控制电动工具进行拧紧操作，拧紧力矩程序后台是存在于基础数据库，所有拧紧程序初始化后，后续新增需设定拧紧程序后储存到基础数据库。
4、客户端采集并存储当前拧紧操作的第一拧紧力矩，将第一拧紧力矩与第一设定值(标定值)进行比较；
当第一拧紧力矩与第一设定值的差的绝对值小于等于第一阈值A1时，判断第一拧紧操作成功，输出拧紧结果报表，并发出结束操作指令；
当第一拧紧力矩与第一设定值的差的绝对值大于第一阈值A1时，判断当前拧紧操作失败，系统报错，并执行步骤55、根据采集的拧紧数据中的第一拧紧扭矩/Nm、拧紧角度/°、拧紧曲线，分析零件工况；
当判断零件的质量仍在合格范围内时，软件判定该螺栓拧紧合格，并计算该零件的所有螺栓是否已经全部拧紧完成。
若完成，则自动选择该工序的下一个零件，并发送拧紧指令执行步骤4。当所有零件都已装配完成时，系统自动判定该工序已经完成，自动进入下一工序。当车辆在该工艺区的所有工序都装配完时，系统自动判定该车型在当前工艺区状态为已完成，并计算零件的消耗数量。
若未完成，系统自动定位到下一颗螺栓，根据预设的工艺数据，系统自动识别工具，并下发拧紧指令，执行步骤4。
若零件拧紧不在合格范围内，系统发出返松指令，检解零件，待检解完成后，再次发送拧紧指令，一颗螺栓允许最多拧紧两次。若第二次依然拧紧不合格(与第一次拧紧判断相同)，则松解零件后，执行步骤6；
当判断零件出现较大变形或质量问题时，发出更换零件重新拧紧指令，并执行步骤7。
6、根据多次采集的拧紧扭矩/Nm、拧紧角度/°、拧紧曲线，依据力矩和角度拧紧控制法，并结合拧紧曲线，分析拧紧不合格原因，力矩、角度过大或偏小，根据力矩和角度的对应关系，以及零件材质，零件连接特性(如若硬连接)，系统根据这些输入信息，匹配预设的数据模型(数据模型分为系统内置和用户自定义两种。系统内置是将行业内常用的模型预设在系统中，方便用户快速选择。模型包含了一些必要的输入条件，如螺栓等级、螺纹大小、目标力矩、力矩上下限、最终力矩，目标角度、角度上下限、最终角度、软硬连接等，在关联相关输入变量后，按照预设的计算逻辑计算出第二拧紧力矩并输出给指定变量。这里的计算逻辑包含的简单的条码判断和运算，可使用系统自带的可视化界面进行编程)，计算出合适的第二设定值；再次执行拧紧操作，采集并存储该拧紧操作的第二拧紧力矩，将第二拧紧力矩与第二设定值进行比较；
当第二拧紧力矩与第二设定值的差的绝对值小于等于第二阈值A2时，判断拧紧操作成功，输出拧紧结果报表，并发出结束操作指令，其中A2可以等于或是不等于A1；
当第二拧紧力矩与第二设定值的差的绝对值大于第二阈值A2时，判断第二拧紧操作失败，系统报错；发出更换零件重新拧紧指令，并执行步骤7。
第二设定值的确定可通过系统进行自定义。如对某一螺栓，首先根据ISO 898/1标准，得出该螺栓相对合适的目标扭矩，比如螺纹为M8，螺栓等级为8.8，推荐扭矩为24Nm，再设定一个范围，比如±10％(可人为设定)，那么这个力矩的推荐范围则为21.6Nm-26.4Nm。再结合拧紧曲线，根据拧紧角度，找到螺栓与零件表面的贴合点(角度变化接近为0)的扭矩，再根据软硬连接特性，乘以相关系数，比如1.1，得到第二设定值。若没有找到贴合点的扭矩，则说明扭矩目标扭矩设置偏小，可在原目标扭矩的基础上上调(可设置)，再次拧紧。
7、执行更换零件重新拧紧操作，并根据上述工艺卡设定的第一拧紧力矩设定值进行重新拧紧操作；重新执行步骤4-7，直到系统发出结束操作指令。
根据采集的第一拧紧扭矩/Nm、拧紧角度/°、拧紧曲线，分析零件工况，具体为：当工具实际拧紧值超出设定值范围2次(也可以设置3次或四次)以上，判断零件出现较大变形或质量问题；当工具实际拧紧值超出设定值范围2次以内时，判断零件的质量仍在合格范围内。
本发明实现了控制器网页端预设拧紧程序，满足≥300种/车型拧紧程序的设定要求。实现了单车型1000+装配工序的工艺设计、工艺执行、工艺即时变更，可实现单一工序工艺卡内部信息变更：本地导入的某个工序工艺卡内部信息包含零件信息、设备/工装/工具信息、力矩信息、操作说明、图片截图等中的任一信息本地变更时，服务器端力矩系统可实现及时变更，每个变更响应时间不超过30秒，零件信息、设备/工装/工具信息、力矩信息的变更同步更新至力矩拧紧结果报表中。可实现不同工序工艺卡顺序变更：服务器端力矩系统可实现工艺卡内部信息(零件信息、设备/工装/工具信息、力矩信息、操作说明、图片截图等)不变的情况下，任意不同工序工艺卡间的顺序调整，每个变更响应时间不超过30秒。拧紧曲线可展示扭矩-时间，角度-时间，扭矩-角度等不同形式。曲线可以进行局部放大，从而进行更加详细的拧紧过程分析；可设定参考曲线并可以叠加1000条曲线显示。
以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种电控力矩系统，其特征在于：包括
服务器，用于获取工艺卡信息并发送至客户端；
扫描设备，用于扫描车辆VIN码及零件型号发送至客户端；
客户端，用于根据车辆VIN码、零件型号及工艺卡信息确定拧紧程序发送至控制器；用于根据操作数据判断拧紧操作是否成功；
控制器，用于根据配置的拧紧程序向电动工具发送控制指令；用于采集操作数据发送至客户端；
电动工具，用于根据控制指令进行拧紧操作。
2.根据权利要求1所述的电控力矩系统，其特征在于：所述工艺卡信息包括车辆配置、代码、VIN码、作业工序、零件信息、电动工具信息、拧紧数据、操作要求。
3.根据权利要求1所述的电控力矩系统，其特征在于：根据操作数据判断拧紧操作是否成功的过程包括如下步骤：
步骤1，采集当前拧紧操作的第一拧紧力矩，计算第一拧紧力矩与第一设定值的第一差值，进入步骤2
步骤2，若第一差值的绝对值小于等于第一阈值，则判断拧紧操作成功；若第一差值的绝对值大于第一阈值，则采集当前拧紧数据，根据当前拧紧数据判断零件拧紧是否合格，进入步骤3；
步骤3，若合格，则判断拧紧操作成功；若不合格，则判断不合格次数，进入步骤4；
步骤4，若不合格次数小于等于设定次数，则控制电动工具进行返松、再次拧紧操作，返回步骤1；若不合格次数大于设定次数，则进入步骤5；
步骤5，采集多次不合格的拧紧数据，根据不合格的拧紧数据确定第二设定值，控制电动工具进行返松、再次进行拧紧操作，采集第二拧紧力矩，计算第二拧紧力矩与第二设定值的第二差值，进入步骤6；
步骤6，若第二差值的绝对值小于等于第二阈值，则判断拧紧操作成功；若第二差值的绝对值大于第二阈值，则判断拧紧操作失败，更换零件重新进行拧紧操作。
4.根据权利要求1所述的电控力矩系统，其特征在于：所述拧紧数据包括拧紧扭矩、拧紧角度、拧紧曲线。
5.根据权利要求1所述的电控力矩系统，其特征在于：所述设定次数为2-4次。
6.根据权利要求1所述的电控力矩系统，其特征在于：所述客户端中包含多个拧紧程序，每个拧紧程序对应不同的拧紧数据。
7.根据权利要求1所述的电控力矩系统，其特征在于：所述服务器通过web端和/或TIMS系统获取工艺卡信息。
8.根据权利要求1所述的电控力矩系统，其特征在于：还包括工具台车，所述扫描设备、客户端、控制器和电动工具均集成于工具台车上。
9.根据权利要求1所述的电控力矩系统，其特征在于：所述客户端设有存储模块，用于存储工艺卡信息及操作数据。
10.根据权利要求1所述的电控力矩系统，其特征在于：所述客户端设有报警模块，客户端判断零件型号与工艺卡信息中的零件信息不一致时通过报警模块进行报警。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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