汽車覆蓋件模具傳感器故障類型及處理方法

黃飛鴻，龐高磊，何杰華，陳振華

（廣汽乘用車有限公司，廣東廣州 511434）

1 引言

目前，汽車市場競爭日趨白熱化，如何提高產品競爭力成為各大主機廠面臨的重點問題。在性能和質量差別不大的同類車型中，更低的價格和更短的交付周期成為影響消費者購買的重要因素。對于生產部門，提高生產效率、減少浪費能夠有效降低成本、擴大利潤空間，使汽車在價格上占據優勢，同時縮短交付周期，使產品乃至企業在市場競爭中保持良好的競爭力。

沖壓生產中，自動化線取代手工線極大地提高了生產效率，同時提升了操作的一致性和員工的安全保障。但是，自動化線也對模具自身及與機器人、壓力機、人員等間的相互配合提出了更高要求[1]。本文從降低生產過程中模具傳感器故障率角度出發，分析常見傳感器故障發生的原因，并提出相應的處理方法，試圖指導和服務現場。

2 覆蓋件模具傳感器工作原理及應用

以某主機廠模具為例，其傳感器主要采用某品牌的電感式傳感器，其結構和接線如圖1所示。

當待測對象（金屬件）處在傳感器檢測范圍內時，傳感器內部磁場會在待測對象表面產生感應渦流。然后，感應渦流在周圍激發與傳感器內部磁場方向相反的感應磁場，從而減弱傳感器內部磁場。傳感器內部電路將這一變化進行放大并轉換為電信號點亮LED燈，從而實現檢測功能。

實際使用過程中，常將傳感器裝配在各類支架上，用于檢測板料或者機構是否處在預定位置。例如，將傳感器裝配在拉伸檢測器上，如圖2所示，用于檢測板料是否投放到位。當機器人將板料投入到拉伸模具內時，板料邊緣推動檢測塊發生位移。位移過程中，檢測塊帶動旋轉塊使其繞轉軸轉動。當旋轉塊轉動到傳感器檢測范圍內時，傳感器LED 燈點亮，表明板料已投放到位。

后工序模具常將傳感器裝配在下模的固定架上，用于實現對板料的檢測，或與檢測板配合，實現對活動機構的檢測，結構如圖3所示。兩者工作原理與單獨使用傳感器檢測待測對象原理相同，在此不做贅述。

3 覆蓋件模具傳感器常見故障及處理方法

實際生產過程中，由于傳感器檢測線路斷路、超出檢測范圍、檢測器閃斷等原因，傳感器容易發生檢測故障。下面對常見的傳感器故障進行分析，并提出相應的處理方法。

3.1 傳感器檢測線路斷路處理方法

生產過程中，有時會發生板料投放無異常，但傳感器無檢測信號，導致壓力機停機的情況。這時，需要檢查傳感器檢測線路各部分是否發生松脫。以拉伸工序為例，傳感器檢測線路包括傳感器、快換接頭、電器盒和快插接頭4個部分。傳感器發出檢測信號，通過接線傳輸至快換接頭，再通過接線傳輸至電器盒上的快插接頭，最后傳輸至壓力機，線路如圖4所示。

對各部分逐一檢查，發現傳感器接頭、快換接頭和快插插頭等位置容易發生松脫，導致傳感器檢測異常，如圖5所示。

調查傳感器接頭松脫原因，發現其他零件的拉伸傳感器接頭處均存在不同程度的松脫。由于此處采用螺紋連接，其內、外螺紋間存在細小間隙，如圖6所示。長期生產過程中，受振動影響，接觸面發生滑動，導致接頭與傳感器松脫。

針對這種情況，向接頭與傳感器連接處添加螺紋鎖固劑。在隔絕空氣的條件下，鎖固劑固化成熱固性材料，可以承受很高的負荷，有效阻止螺紋松脫，如圖7所示。

除了添加螺紋鎖固劑外，也可改用不帶接頭的一體式傳感器。

無論選用接頭式還是一體式傳感器，在傳感器螺母與檢測器支架中間都需加裝防松墊圈，依靠摩擦力來達到防松效果，如圖8所示。經實踐確認，兩種方法防松效果較好，能滿足現場使用要求。

除此之外，接線保護套與接頭的連接處常用防水膠布纏繞固定，防止接線與保護套松脫，對內部的接線造成損壞，如圖11所示。

調查快換接頭松脫原因，發現人員進行抹?；螯c檢時，存在踩踏快換接頭的風險，容易導致快插插頭損壞、松脫。

針對這種情況，首先需要加強對人員的培訓教育。然后，可在快換接頭上加裝一蓋板對接頭進行保護。為方便人員插拔快換接頭，在蓋板表面開一方孔，如圖9所示。加裝防護蓋板后，經實踐確認，快換接頭位置無踩踏損壞風險，不易發生松脫，防護效果較好。

調查快插插頭松脫原因，發現把快插插頭扣緊在模具電器盒插座上的卡扣磨損嚴重，無法固定快插插頭。受到振動后，插頭容易發生松動，導致檢測線路中斷。觀察卡扣工作過程，發現生產前需要插上快插插頭，再將卡扣扣緊；生產結束后，又需要打開卡扣，拔下快插插頭。由于卡扣為塑料件，長期使用容易磨損，導致失效。

針對這種情況，可在點檢內容中增加對卡扣的檢查。同時，對卡扣進行備件，損壞后可單獨更換，如圖10 所示。對策實施后，經實踐確認，無因卡扣磨損導致的檢測故障發生，效果確認較好。

本節主要對拉伸傳感器檢測線路中易發生松脫，導致檢測線路斷路的3點原因進行了分析，并提出了相應的處理方法：螺紋連接處松脫可添加螺紋鎖固劑或采用一體式結構；易踩踏損壞的地方可加裝防護蓋板；易損件增加定期檢查并單獨備件。經實踐驗證，這些方法能夠有效解決拉伸傳感器檢測線路斷路問題，降低傳感器故障率。后工序模具傳感器如發生類似故障，可參考上述處理方法。

3.2 超出檢測范圍處理方法

某車型側圍生產過程中，拉伸工序板料檢測器多發檢測異常導致停機。觀察板料狀態，發現板料邊緣未與檢測塊接觸，導致檢測器失效。

利用魚骨圖，對比上批次生產狀態，從人機料法環五個方面分析變化點，得到17個末端因素，如圖12所示。

逐一進行驗證，發現當批次板料尺寸對比上批次材料尺寸偏小，判斷為要因。同時，板料下榻對比上批次生產情況比較嚴重，判斷為要因。正常情況下，投料后，板料邊緣先碰到檢測塊，再發生下榻。此時，板料仍應處在檢測器檢測范圍內，如圖13a 所示。實際情況為，板料投放后，板料邊緣先推動檢測塊。隨后，板料下榻加劇，邊緣與檢測塊距離變大，超出檢測器檢測范圍，發生檢測異常，如圖13b所示。

針對這種情況，可對材料性能進行分析，找出影響材料下榻的關鍵因素。也可改變模具檢測器結構，吸收板料尺寸和性能差異帶來的下榻程度不一。對比兩種方案，前者周期長、難度大、成本較高；后者周期短、難度小、成本較低。

采用第二種方案，對檢測塊進行補焊加寬，使板料下榻后仍處在檢測器檢測范圍內。面對投料后板料與檢測塊間隙較大的情況，需要對檢測塊補焊較大的量，使板料下榻后仍處在檢測器檢測范圍內；面對投料后板料與檢測塊間隙較小甚至無間隙的情況，檢測塊不能補焊過多的量，以免板料在下落過程中與檢測塊發生干涉卡住。此外，投料過程中，雖然機器人的運動精度較高，但吸料點的位置主要通過攝像頭對板料的視覺定位信息進行調整，誤差在1～2mm 內。因此，機器人在投料時，雖然投料點位置不變，但是板料位置偏差在1～2mm 內。綜合考慮各因素，經多輪補焊、調試、打磨后，檢測器檢測范圍以12mm為宜，如圖14所示。

對檢測塊進行補焊后，生產過程中仍偶發檢測異常，調查發現，發生檢測異常時，旋轉塊距離傳感器較遠，如圖15所示。

實際測量旋轉塊與傳感器的最小距離，大于傳感器有效檢測距離，導致檢測異常。對旋轉塊進行拆解，發現其與轉軸配合間隙較大，當旋轉塊發生較大擺動時，容易超出傳感器檢測范圍，導致檢測異常，如圖16所示。

針對這種情況，對檢測器更換直徑更大的轉軸，減小旋轉塊與轉軸的配合間隙。同時，在檢測器支架上加裝一限位銷釘，對旋轉塊進行水平限位，如圖17所示。

經實踐證明，對策實施后，旋轉塊擺動得到有效限制，效果確認較好。

本節主要對板料未與檢測塊接觸、旋轉塊擺動過大超出檢測范圍兩種超出檢測范圍的情況進行分析，并提出相應的處理方法：檢測塊補焊；更換旋轉塊轉軸，增加水平限位。經實踐驗證，這兩種方法能夠有效解決超出檢測范圍問題，降低傳感器故障率，滿足現場實際需求。

3.3 檢測器閃斷處理方法

某車型零件在生產過程中，拉伸工序偶發板料翹起，導致檢測器閃斷異常，如圖18a所示。

正常情況下，機器人將板料從皮帶機上吸起，隨后移動到投料點，過程中與模具定位不發生干涉。然后，在投料點將板料投放到模具內。板件平穩落下，檢測器對板料是否到位進行檢測，如圖18b所示。

實際情況中，機器人在投料點將板料投放后，板件與模具定位發生干涉，導致板料一邊卡住，另一邊繼續下落。下落到底時，卡住的部分發生翹起晃動?；蝿舆^程中，板料邊緣接觸到檢測塊，推動后者位移實現檢測，隨后，迅速回到原點，導致檢測器閃斷。穩定后，卡住的板料超出檢測范圍，導致停機異常。

調查板料投放后與模具定位干涉的原因，發現投料時，板料與模具定位的間隙不明確：板料在一些位置上與模具定位間隙太小，容易發生干涉；一些位置板料又與模具定位間隙較大。

針對這種情況，聯絡設備調試人員，結合調試難度，確定投料時板料與模具定位間隙標準：板料在投放過程中，與模具定位不發生干涉。同時，板料下落到底時，與模具定位的間隙為單邊5mm，如圖19所示。

此外，為避免板料在下降過程中，整體到達型面不同步，導致到達型面慢的部分發生晃動。針對不同坡度的型面，需要設置不同的投料角度：拉伸工序較為平緩的型面，其投料角度設為水平；拉伸工序呈一坡度的型面，其投料角度設為與型面坡度一致；拉伸工序中間高，兩頭低的型面，其投料角度設為近似水平，傾斜角度視具體調試效果確定，同時，改造模具定位，使其向外傾斜，如圖20所示。

對策實施后，仍然偶發檢測器閃斷。調查原因發現，生產過程中，受振動影響，檢測塊容易發生前后晃動，導致檢測器閃斷。

針對這種情況，可在檢測塊上補焊配重塊，使檢測塊自身不容易受振動影響導致晃動，如圖21所示。

對策實施后，檢測器閃斷問題得到有效解決。

本節對投料后板料翹起、檢測塊晃動兩種檢測器閃斷原因進行了分析，并提出了相應的處理方法：制定投料時板料與模具定位間隙標準。同時針對不同坡度的型面設置不同的投料角度或改造模具定位；補焊配重塊。經實踐證明，兩種方法能夠有效解決檢測器閃斷問題，降低傳感器故障率。

3.4 后工序板料傳感器與板料距離不合理處理方法

生產過程中，后工序模具板料傳感器偶發檢測不良。調查故障原因，發現板料與傳感器距離不合理。有些傳感器與板料距離較小，容易受到損壞。有些傳感器與板料距離較大，超出傳感器檢測范圍。線上調整時，可在傳感器上放置適量橡皮泥，然后在模具上放置工序件。讓壓力機下壓，然后測量橡皮泥高度，得到傳感器與板料的距離。根據傳感器與板料距離對傳感器高度進行調整，以傳感器與板料距離在2～4mm內為宜。線下調整時，可利用鋼板尺等工具模擬板料或利用工序件進行檢測，根據檢測效果實時調整傳感器高度，直至傳感器距離板料2～4mm內。

對策實施后，傳感器與板料距離不合理問題得到解決。

本節主要對后工序板料傳感器與板料距離不合理進行了分析，并針對線上和線下分別提出了處理方法，能夠有效解決傳感器與板料距離不合理問題，降低傳感器故障率。

3.5 后工序機構傳感器檢測異常處理方法

生產過程中，后工序機構傳感器常發生檢測異常情況。調查原因，發現壓力機下壓到預設角度范圍內時，機構上的檢測板還未進入傳感器檢測范圍，導致檢測異常。

觀察機構運動過程，發現其只有在完全到位時，機構上檢測板才能被傳感器檢測到，如圖22所示。

理想情況下，壓力機應該在機構完全到位后，機構傳感器再進行檢測。這時，可以通過適當延后機構傳感器檢測角度范圍解決問題。但是，由于壓力機下壓較快，這種方法存在機構還未到位，壓力機繼續下壓，導致模具壓壞的風險。

多次觀察該活動機構運動過程，發現機構在運動過一段平面后，進入斜面下滑，到達最終位置。因此，可以在機構剛運動到斜面時，認為其已到達最終位置。改變傳感器與檢測板的相對位置，實現檢測功能，如圖23所示。

對策實施后，后工序機構傳感器檢測異常問題得到有效解決。解決此類問題時，應觀察結構運動過程中，檢測板與傳感器的相對位置。如存在上述情況，可靈活改變檢測板與傳感器相對位置，實現檢測功能。

本節主要對后工序機構傳感器檢測異常問題進行了分析，得出傳感器與檢測板相對位置不合理，導致壓力機下壓到預設角度范圍內時，傳感器無檢測信號。針對這種情況，通過改變傳感器與檢測板相對位置，實現檢測功能，成功降低傳感器故障率。

4 總結

本文首先介紹了汽車覆蓋件模具傳感器的工作原理及應用類型，在此基礎上，針對幾種常見的傳感器故障類型進行了分析，結合現場實際情況，提出了加固易松脫處、改變檢測結構、制定投料標準等處理方法。經實踐證明，能夠有效解決上述故障問題，降低傳感器故障率。