防错技术（Poka—Yoke）在油泵装配线上的应用
2015-01-29罗远扬陶丽
罗远扬+陶丽
摘 要 防错技术是现代加工装配行业中保证产品质量的一个基本手段。可以从产生缺陷的根源入手来及时发现或消除缺陷的发生，保证出厂产品“零缺陷”。本文以自动变速箱油泵总成装配为例进行防错技术（Poka-Yoke）在油泵总装线上的应用介绍，总结防错技术在汽车零部件装配质量控制有重要的实用价值。
关键词 油泵;装配;质量;防错
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）22-0109-02
当今国内汽车工业，顾客对汽车整车以及零部件的质量要求越来越高。国内自动变速箱企业在包括产品设计、机械加工、材料性能、试验手段、总成装配等各个环节都与国外企业存在较大差距，我们也认识到了这些差距，应用先进的质量管理工具或手段，通过不断的经验积累，正在快速的追赶先进企业的步伐。
1 防错技术思维和目的
防错设计的技术思维源于两大内容：特性识别和流程识别。
合格品与不合格品本质上就是产品的特性有差异。为了识别这种差异，物体的外形、重量、颜色、光泽度、比重、磁场、电场、电阻、粘度、温度、声音、振动等等特性，在一定的检测手段下均可以作为防错的设计原理。
人的操作动作顺序会有错误的可能，机器也会因故障而不按照标准的程序运行。当流程发生错误的时候.往往意味着不合格品的产生。防错的另一个目的就是监测流程。不仅监测，还可以促进作业的标准化。一旦标准化的作业被作业者培养为操作习惯，就能够最大幅度地减少人为操作中的变异，从而实现生产过程的更稳定.确保加工出来的产品质量稳定。
2 油泵装配中工艺路线
1）油泵结构。由油泵体、油泵盖—轴、衬套、内转子、外转子、O形密封圈、油封、定位销、隔板、垫片、M6螺钉和M5螺钉组成（图1）。
图1
2）油泵装配工艺路线介绍。油泵总成由多个零件组成，装配动作较多，为了满足整线60S/件的生产节拍，就必须分解各个装配动作，降低操作者工作难度，减少错装、漏装机率。以下流程图（图2）即为油泵总成自动化装配工艺路线。
该装配线的工艺路线基本上囊括了油泵装配的大多数工序，有压装、深度检测、间隙检测、转子正反面检测、自动拧紧、扭矩检测、气密检测、激光刻印、性能试验。从零件上来看，有油泵体、油封、O形密封圈、内外转子、定位销、螺钉、隔板、密封垫片，基本上也囊括了油泵产品的大多数零件。
图2
3 油泵装配线上的防错技术应用
1）保险原理。
用两个以上的动作必须共同或依序执行才能完成工作。
①“共同”动作才能完成。
双手启动开关，是常见的共同动作保险原理。在油泵的定位销压装工位和油封压装工位，为了避免压装时发生安全事故，采用了双手同时按启动按钮才能启动压装设备，这样就可防止操作者在压装工作时另一只手伸入危险区域。
②“依序”动作才能完成。
同时有些动作通过一定的逻辑性，可以实现防错功能。在压装油泵盖上的两个定位销时，为了杜绝定位销的漏装，故在程序设计时，必须按照顺序进行两次压装动作，否则设备会报警提示。
2）自动原理。以各种光学、电学、力学、机构学、化学等原理来限制某些动作的执行或不执行，以避免错误之发生。目前这些自动开关非常普遍，也是非常简易的“自动化”之应用。
①以“压力”控制的方式来完成。
在压定位销、压油封工位时，都使用了压力传感器进行压装过程监控，过大的配合公差或过小的配合公差，都会引起压装力的变化，我们以最大配合公差和最小配合公差的压装力作为合格产品压装力的判定范围，只要是在此范围内的定位销压装我们都是认为合格的，这样通过压力的判定，可有效监控定位销的压装质量，避免出现定位销脱落、油泵盖损坏等缺陷。
图3
②以“光线“控制的方式来完成。
以光线来实现防错在油泵装配线上也得到了很多应用，往往可使防错做到更简化。
在装油泵体O形密封圈和装油泵盖O形密封圈工位就利用了红外线对射光电来检测O形密封圈的漏装。
在所有的压装工位都利用了安全光栅来实现安全防护，避免人身伤害。
在取料工位的利用红外线对射传感器可以防止取料错误。
在性能试验时，只有零件装载后才能反射传感器发出的红外线，设备才能正常启动，避免人员误操作造成设备损坏。
在翻转工位时，可用两组光电传感器来检测确认油泵总成翻转后状态，是否与平面贴平，避免气密密封时造成油泵损坏。
③以“气体“控制的方式来完成。
在气密检测工位，可使用气密检漏仪，通过气体的泄漏量来确认油泵体O形密封圈的安装状态以及油泵体的铸造缺陷。如在安装油泵体O形密封圈时造成了损坏，那么通过气体泄漏量也是能进行有效判定的。
④以“电阻“大小的方式来完成。
图4
在装垫片和隔板工位中，利用了电阻传感器，通过检测油泵盖上垫片的电阻的不同来防止垫片的漏装以及多装。
⑤以“电流“用量的方式来完成。
在预装M5螺钉和预装M6螺钉工位，为了防止螺钉的漏装，都通过探针接触螺钉的方式来触动开关，如果系统检测到有电流信号，则代表该探针对应处已装螺钉，否则漏装螺钉。
在压油封工位，也用一个微动开关来检测油封的正反面。如果油封正面朝上，将会打开微动开关，相反如果油封反面朝上，微动开关不会打开产生电流信号。
⑥以“扭矩”控制的方式来完成。
在性能试验时，为了避免转子端面间隙过小、转子安装倾斜、转子孔有毛刺等、内外转子齿顶间隙过小等一系列问题，在进行驱动转子的同时采用扭力传感器对其驱动扭矩进行监控，系统设定的扭矩值可通过合格油泵多次试验得出。endprint
在总装线的拧紧工位，每把拧紧枪都带有扭矩传感器，用以检测每颗螺钉的拧紧扭矩是否在要求的范围内。
图4
⑦以“角度”控制的方式来完成。
在总装线的拧紧工位，在通过扭矩实现自动防错的同时，同时通过角度传感器来监控扭转的角度，实现正确的拧入深度要求。
3）警告原理。
如有不正常的现象发生，能以声光或其它方式显示出各种“警告”的讯号，以避免错误的发生。
在油泵总装线上，基本上每个工位都应用了警告原理，蜂鸣器发出警告声音，报警灯发出红色报警信号，通过声光告诉操作者误操作、注意安全、数据超差、动作错误等警示信息，以及时发现、更改错误，避免缺陷发生。例压定位销时只压装了一颗定位销、压装时有异物伸入危险区、漏装了油泵盖O形密封圈、压装压力或位移超差等都会报警，警告原理在自动化生产线上得到了大量的应用。
4 结论
传统的管理者认为缺陷主要是由工人造成的，出现问题后总是试图通过“批评并培训员工”以期改进质量。但管理大师戴明早已明确指出，大部分的产品缺陷都是由系统造成的。虽然没有十全十美的系统，但能通过不断改进并完善系统，预防或及时发现系统中的错误，这将大大减少缺陷的产生。而防错技术正是实现早期预防检验的有力工具。
随着现代控制技术的发展，防错防漏的技术也从原来的机械式、过程后发现不断地朝着电子化、生产过程自动化、智能化检测方向发展，防错防漏的内容也不断的扩展，许多在过去认为是不可能的技术今天却已经实现和广泛使用。
通过对防错技术的研究及应用，油泵装配线利用了多种防错原理，实现了不制造缺陷的防错，达到了最主动、最经济、可预见并防止错误的质量控制方式，使该总装线的出厂合格率达到了较高水平，同时也大大降低了制造成本。
参考文献
[1]赵华坚，奚立峰.应用防错技术实现质量零缺陷[J].工业工程与管理，2002（04）.
[2]黎海萍.视觉系统在发动机装配生产线上的防错应用[J].装备制造技术，2011（03）.
[3]张晓军.面向变速箱总成装配的防错系统研究及应用[J].机械工程与自动化，2014（05）.
[4]陈思涛，何萍，朱志坤.防错技术在工艺与质量管理中的探讨与应用[J].制造技术与机床，2013（03）.
[5]何卓.防错技术在汽车制造中的应用[J].汽车工艺与材料，2013（10）.endprint
在总装线的拧紧工位，每把拧紧枪都带有扭矩传感器，用以检测每颗螺钉的拧紧扭矩是否在要求的范围内。
图4
⑦以“角度”控制的方式来完成。
在总装线的拧紧工位，在通过扭矩实现自动防错的同时，同时通过角度传感器来监控扭转的角度，实现正确的拧入深度要求。
3）警告原理。
如有不正常的现象发生，能以声光或其它方式显示出各种“警告”的讯号，以避免错误的发生。
在油泵总装线上，基本上每个工位都应用了警告原理，蜂鸣器发出警告声音，报警灯发出红色报警信号，通过声光告诉操作者误操作、注意安全、数据超差、动作错误等警示信息，以及时发现、更改错误，避免缺陷发生。例压定位销时只压装了一颗定位销、压装时有异物伸入危险区、漏装了油泵盖O形密封圈、压装压力或位移超差等都会报警，警告原理在自动化生产线上得到了大量的应用。
4 结论
传统的管理者认为缺陷主要是由工人造成的，出现问题后总是试图通过“批评并培训员工”以期改进质量。但管理大师戴明早已明确指出，大部分的产品缺陷都是由系统造成的。虽然没有十全十美的系统，但能通过不断改进并完善系统，预防或及时发现系统中的错误，这将大大减少缺陷的产生。而防错技术正是实现早期预防检验的有力工具。
随着现代控制技术的发展，防错防漏的技术也从原来的机械式、过程后发现不断地朝着电子化、生产过程自动化、智能化检测方向发展，防错防漏的内容也不断的扩展，许多在过去认为是不可能的技术今天却已经实现和广泛使用。
通过对防错技术的研究及应用，油泵装配线利用了多种防错原理，实现了不制造缺陷的防错，达到了最主动、最经济、可预见并防止错误的质量控制方式，使该总装线的出厂合格率达到了较高水平，同时也大大降低了制造成本。
参考文献
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[3]张晓军.面向变速箱总成装配的防错系统研究及应用[J].机械工程与自动化，2014（05）.
[4]陈思涛，何萍，朱志坤.防错技术在工艺与质量管理中的探讨与应用[J].制造技术与机床，2013（03）.
[5]何卓.防错技术在汽车制造中的应用[J].汽车工艺与材料，2013（10）.endprint
在总装线的拧紧工位，每把拧紧枪都带有扭矩传感器，用以检测每颗螺钉的拧紧扭矩是否在要求的范围内。
图4
⑦以“角度”控制的方式来完成。
在总装线的拧紧工位，在通过扭矩实现自动防错的同时，同时通过角度传感器来监控扭转的角度，实现正确的拧入深度要求。
3）警告原理。
如有不正常的现象发生，能以声光或其它方式显示出各种“警告”的讯号，以避免错误的发生。
在油泵总装线上，基本上每个工位都应用了警告原理，蜂鸣器发出警告声音，报警灯发出红色报警信号，通过声光告诉操作者误操作、注意安全、数据超差、动作错误等警示信息，以及时发现、更改错误，避免缺陷发生。例压定位销时只压装了一颗定位销、压装时有异物伸入危险区、漏装了油泵盖O形密封圈、压装压力或位移超差等都会报警，警告原理在自动化生产线上得到了大量的应用。
4 结论
传统的管理者认为缺陷主要是由工人造成的，出现问题后总是试图通过“批评并培训员工”以期改进质量。但管理大师戴明早已明确指出，大部分的产品缺陷都是由系统造成的。虽然没有十全十美的系统，但能通过不断改进并完善系统，预防或及时发现系统中的错误，这将大大减少缺陷的产生。而防错技术正是实现早期预防检验的有力工具。
随着现代控制技术的发展，防错防漏的技术也从原来的机械式、过程后发现不断地朝着电子化、生产过程自动化、智能化检测方向发展，防错防漏的内容也不断的扩展，许多在过去认为是不可能的技术今天却已经实现和广泛使用。
通过对防错技术的研究及应用，油泵装配线利用了多种防错原理，实现了不制造缺陷的防错，达到了最主动、最经济、可预见并防止错误的质量控制方式，使该总装线的出厂合格率达到了较高水平，同时也大大降低了制造成本。
参考文献
[1]赵华坚，奚立峰.应用防错技术实现质量零缺陷[J].工业工程与管理，2002（04）.
[2]黎海萍.视觉系统在发动机装配生产线上的防错应用[J].装备制造技术，2011（03）.
[3]张晓军.面向变速箱总成装配的防错系统研究及应用[J].机械工程与自动化，2014（05）.
[4]陈思涛，何萍，朱志坤.防错技术在工艺与质量管理中的探讨与应用[J].制造技术与机床，2013（03）.
[5]何卓.防错技术在汽车制造中的应用[J].汽车工艺与材料，2013（10）.endprint
