Automobilių dalių gamyba: efektyvaus surinkimo naudojant trijų ašių servo robotą atvejo analizė

Automobilių dalių gamyba: efektyvaus surinkimo naudojant trijų ašių servo robotą atvejo analizė

Pirma, įvadas: Automobilių dalių surinkimo problemos ir sprendimai

Automobilių dalių gamyba, kaip automobilių pramonės kertinis akmuo, kelia griežtus tikslumo, efektyvumo ir stabilumo reikalavimus surinkimo procesui. Variklio bloko surinkimo tolerancijos turi būti kontroliuojamos ±0,02 mm tikslumu, o transmisijos krumpliaračių surinkimo ciklai turi atitikti gamybos reikalavimus, viršijančius 30 vienetų per minutę. Rankinis surinkimas ne tik susiduria su efektyvumo kliūtimis, kurias sukelia svyruojantis įgūdžių lygis ir pasikartojantis darbas, bet ir sunkiai atitinka unikalius antistatinio ir be alyvos elektroninių komponentų surinkimo reikalavimus naujoje energetinių transporto priemonių eroje.

Dėl pagrindinių privalumų – „didelio tikslumo padėties nustatymo + didelio reagavimo greičio + lankstaus prisitaikymo“, trijų ašių servo robotai tapo pagrindine įranga, padedančia spręsti šias problemas. Šiame straipsnyje bus analizuojama, kaip jie pasiekia proveržio efektyvumo ir kokybės srityse, taikant tris tipinius automobilių dalių surinkimo atvejus.

Antros ir trečios ašių servo robotų tinkamumas automobilių detalių surinkimui

Prieš pradedant nagrinėti atvejų analizę, svarbu aiškiai nustatyti pagrindines sritis, kuriose jų techninės savybės atitinka pramonės reikalavimus:

Tikslus suderinimas: naudojant japonišką „Panasonic“ servo variklį ir rutulinį sraigtinį pavarą, robotas Pasiekia ±0,01 mm pakartojamumą, atitinkantį tiksliųjų komponentų, tokių kaip guoliai ir krumpliaračiai, presavimo ir surinkimo reikalavimus.

Greičio pranašumas: maksimalus greitis be apkrovos siekia 1,2 m/s, o pagreičio laikas yra ≤0,3 s, atitinkantis nepertraukiamo surinkimo ciklą po štampavimo ir liejimo.

Lankstus reguliavimas: surinkimo programas galima greitai perjungti naudojant Mokymo pakabukas, palaikant 3–5 skirtingų komponentų modelių (pvz., skirtingo darbinio tūrio variklių vožtuvų kreiptuvų) integravimą toje pačioje gamybos linijoje.

Aplinkosauginis suderinamumas: IP65 apsaugos klasė atlaiko alyvuotą variklių dirbtuvių aplinką, o pasirenkamas antistatinis riešo mazgas atitinka automobilių elektronikos komponentų surinkimo reikalavimus.

Trečia, išsami trijų tipinių surinkimo atvejų analizė

1 atvejis: Variklio cilindrų bloko guolių dangtelių automatinis surinkimas (Vokietijos 1 pakopos tiekėjas)
1. Projekto aplinkybės
Originalus kliento surinkimo modelis „dviem asmenims + paprastas pneumatinis įrankis“ turėjo tris pagrindines problemas: ① Nepastovus guolių dangtelių varžtų priveržimo sukimo momentas (svyravimo diapazonas ±5 N·m), dėl kurio variklio keliamas triukšmas siekė 1,2 %; ② Rankinis cilindrų bloko (kiekvieno svoris po 35 kg) tvarkymas buvo linkęs į smūgius ir susidūrimus, dėl kurio susidarė 0,8 % atliekų; ③ Vienos pamainos gamybos pajėgumas buvo tik 800 vienetų, todėl nebuvo galima patenkinti originalios įrangos gamintojų (OEM) tiekimo reikalavimo – 1 200 vienetų per pamainą.
2. Trijų ašių servo robotas Sprendimas
Aparatinės įrangos konfigūracija: X ašies eiga 1800 mm, Y ašis 800 mm, Z ašis 600 mm, aprūpinta sukimo momentu valdomu elektriniu atsuktuvu ir vakuuminiu siurbimo puodelio formos efektoriumi;
Surinkimo proceso optimizavimas:
The Robotas musvizualinis pozicionavimas cilindro korpusui suimti ir transportuoti į surinkimo stotį (padėties nustatymo tikslumas ±0,02 mm);
Z ašimi varomas elektrinis atsuktuvas priveržia varžtus trimis etapais pagal iš anksto nustatytą programą (išankstinis priveržimas 5 N·m → pakartotinis priveržimas 18 N·m → galutinis priveržimas 25 N·m), teikdamas realaus laiko sukimo momento duomenų grįžtamąjį ryšį;
Surinkus guolio dangtelio lygumas tikrinamas automatiškai, o defektiniai gaminiai automatiškai atmetami.

3. Įgyvendinimo rezultatai
Varžtų priveržimo sukimo momento svyravimai sumažėjo iki ±0,5 N·m, o variklio keliamo triukšmo lygis sumažėjo iki 0,15 %;
Zhi susidūrimo padaryta žala buvo pašalinta, o metalo laužo norma sumažinta iki 0,03 %;
Vienos pamainos gamybos pajėgumai padidėjo iki 1 350 vienetų, o darbo sąnaudos sumažėjo 60 %.

2 atvejis: Vairo mechanizmo šarnyrinių jungčių surinkimas naujos energijos transporto priemonių važiuoklei (naujos energijos transporto priemonių gamintojo pagalbinė gamykla)
1. Projekto aplinkybės
Vairo mechanizmo šarnyro jungties, kaip saugos komponento, montavimas reikalauja integruoto proceso: „rutulinio kaiščio prispaudimas + dulkių dangtelio mazgas + sukimo momento bandymas“. Esamas rankinis procesas turėjo šių problemų: ① netikslus spaudimo jėgos valdymas (linkęs į pažeidimus dėl per didelio slėgio arba atsilaisvinimą dėl per mažo slėgio); ② dulkių dangtelio mazgas buvo linkęs raukšlėtis, todėl sandarumas buvo prastas; ir ③ bandymų duomenys nebuvo atsekami, todėl neatitiko IATF16949 sertifikavimo reikalavimų. 2. Trijų ašių servo Robotas Ssprendimas
Pagrindinė konfigūracija: Įrengtas slėgio jutiklis (±1 N tikslumas) ir jėga valdomas surinkimo modulis, aprūpintas pritaikytu dulkių dangtelio išplėtimo įtaisu.
Svarbiausi technologiniai proveržiai:
Slėgio ir poslinkio kreivės stebėjimas realiuoju laiku presavimo proceso metu, nedelsiant išjungiant įrenginį, jei kreivė nukrypsta nuo standartinio diapazono (pvz., staigus kritimas).
Z ašis naudoja lankstų jėgos valdymo režimą, taikydama nuolatinį 50 N slėgį dulkių dangteliui, užtikrindama, kad jis nepriglustų.
Surinkimo duomenys (presavimo jėga, sukimo momentas ir laikas) automatiškai įkeliami į MES sistemą, sukuriant unikalų atsekamumo kodą.
3. Įgyvendinimo rezultatai
Presavimo defektų dažnis sumažėjo nuo 2,3 % iki 0,08 %, o dulkių dangtelio sandarumo bandymo išlaikymo rodiklis pasiekė 100 %.
Užtikrintas viso proceso duomenų atsekamumas, sėkmingai išlaikius originalios įrangos gamintojo (OEM) IATF16949 auditą.
Žmonių skaičius vienoje darbo vietoje sumažintas nuo trijų iki vieno, todėl efektyvumas vienam gyventojui padidėjo 220 %.

3 atvejis: Tikslus automobilių jutiklių korpusų montavimas (automobilių elektronikos įmonė)
1. Projekto aplinkybės
Jutiklio korpusą sudaro plastikinis pagrindas ir metalinis skydas. Surinkimui reikėjo 0,05 mm tarpo ir jokių kontaktinių įbrėžimų (paviršiaus apdailos reikalavimas: Ra ≤ 0,8 μm). Rankinis surinkimas dėl rankų alyvos ir netolygios jėgos lėmė net 3,5 % defektų rodiklį ir negalėjo patenkinti 20 000 vienetų dienos gamybos pajėgumo reikalavimo.

2. Trijų ašių servo robotų sprendimas

Individualus dizainas: Naudojama lengva anglies pluošto rankena (svoris sumažintas 40 %), kurios gale yra silikoninis vakuuminis puodelis ir vaizdo valdymo sistema.

Asamblėjos logika:

Regėjimo sistema atpažįsta korpuso padėties nustatymo angas ir nukreipia robotą tiksliam suėmimui (padėties nustatymo laikas ≤ 0,2 s).

Taikoma strategija „pirmiausia kreipimas, o tada montavimas“, kai Z ašis juda žemyn mažu 0,1 m/s greičiu, siekiant užtikrinti, kad ekranas būtų tvirtai pritvirtintas prie pagrindo.

Po surinkimo lazeriniu profilometru patikrinamas tarpas ir paviršiaus įbrėžimai. 3. Įgyvendinimo rezultatai
Poravimosi klirenso pralaidumo rodiklis pasiekė 99,92 %, o paviršiaus įbrėžimų defektų rodiklis sumažėjo iki 0,05 %.
Surinkimo ciklo laikas padidėjo iki 0,8 s/rinkiniui, o vidutinis dienos gamybos pajėgumas siekė 21 600 rinkinių.
Sumažinus riebalų šalinimo ir valymo procesą, vieno komplekto kaina sumažėjo 0,8 juanių.

Ketvirta, trijų ašių servo robotų pagrindinės vertės nustatymas

Kaip rodo aukščiau pateikti atvejai, jų vertė automobilių dalių surinkime neapsiriboja vien rankinio darbo pakeitimu. Priešingai, jos pasiekia trikampį „efektyvumo, kokybės ir kainos“ optimizavimą:

Efektyvumo gerinimas: Dėl „didelio greičio judėjimo + procesų integracijos“ vienos stoties našumas padidėja vidutiniškai 80–150 %, o tai atitinka automobilių gamintojų „Just-in-Time“ pristatymo reikalavimus.

Kokybės užtikrinimas: Pakeitus „pasitikėjimą patirtimi“ „duomenimis pagrįstu valdymu“, pagrindinių procesų defektų lygis paprastai sumažinamas iki mažiau nei 0,1 %, o tai atitinka automobilių pramonės PPM lygio kokybės standartus.

Sąnaudų optimizavimas: be tiesioginio darbo sąnaudų mažinimo, taip pat pasiekiamas paslėptas sąnaudų taupymas dėl sumažėjusio atliekų kiekio ir sutrumpėjusio paleidimo laiko (sutrumpinant perjungimo laiką nuo 4 valandų iki 15 minučių). Investicijų atsipirkimo laikotarpis paprastai yra 12–18 mėnesių.

Penkta, atrankos ir įgyvendinimo rekomendacijos

Pasirinkite komponentus pagal jų savybes:
Tikslūs mechaniniai komponentai (pvz., guoliai): pirmenybė teikiama konfigūracijoms su sukimo momento / slėgio grįžtamuoju ryšiu.
Dideli, sunkūs komponentai (pvz., cilindrai): Reikalingi didelės apkrovos servovarikliai (rekomenduojama ≥500 W).
Elektroniniai komponentai: Reikalingi antistatiniai moduliai ir švarios kokybės galiniai efektoriai.
Dėmesys gamybos linijų integracijai: rekomenduojama integruoti su MES ir vizualinės patikros sistemomis, kad būtų pasiektas uždaras „surinkimo-patikrinimo-atsekamumo“ ciklas.
Suteikite lankstumo: rinkitės modelį su išplečiamomis ašimis (palaikančiomis atnaujinimus iki keturių/penkių ašių), kad galėtumėte prisitaikyti prie būsimų produkto iteracijų.

Šešta, išvada

Automobilių pramonei pereinant prie elektrifikacijos, išmanumo ir lengvų konstrukcijų, trijų ašių servo robotai išsivystė nuo pasirenkamos įrangos iki esminių funkcijų. Nesvarbu, ar tai būtų tradicinių degalų varomų transporto priemonių variklių surinkimas, ar elektroninių komponentų integravimas į naujos energijos transporto priemones, jie keičia komponentų gamybos efektyvumo ribas, užtikrindami tikslumą ir efektyvumą.