Productie van auto-onderdelen: een casestudy over efficiënte assemblage met behulp van een drie-assige servorobot

Productie van auto-onderdelen: een casestudy over efficiënte assemblage met behulp van een drie-assige servorobot

Eerst een inleiding: pijnpunten en oplossingen bij de assemblage van auto-onderdelen.

Als hoeksteen van de auto-industrie stelt de productie van auto-onderdelen hoge eisen aan precisie, efficiëntie en stabiliteit in het assemblageproces. De toleranties voor de assemblage van motorblokken moeten binnen ±0,02 mm liggen en de assemblagecycli van transmissietandwielen moeten voldoen aan productie-eisen van meer dan 30 eenheden per minuut. Handmatige assemblage kampt niet alleen met efficiëntieknelpunten als gevolg van wisselende vaardigheidsniveaus en repetitief werk, maar heeft ook moeite om te voldoen aan de unieke eisen van antistatische en olievrije assemblage van elektronische componenten in het tijdperk van de elektrische voertuigen.

Met hun kernvoordelen van "zeer nauwkeurige positionering + snelle respons + flexibele aanpasbaarheid" zijn drie-assige servorobots een essentieel onderdeel geworden van de apparatuur om deze problemen aan te pakken. Dit artikel analyseert hoe ze doorbraken realiseren in zowel efficiëntie als kwaliteit aan de hand van drie typische voorbeelden uit de assemblage van auto-onderdelen.

Geschiktheid van servo-robots met tweede en derde as voor de assemblage van auto-onderdelen.

Voordat we dieper ingaan op de casestudies, is het belangrijk om duidelijk te identificeren op welke gebieden de technische kenmerken aansluiten bij de eisen van de industrie:

Nauwkeurige afstemming: gebruikmakend van een Japanse Panasonic servomotor en kogelomloopaandrijving, de robot bereikt een herhaalbaarheid van ±0,01 mm, waarmee wordt voldaan aan de eisen voor perspassing en assemblage van precisieonderdelen zoals lagers en tandwielen.

Snelheidsvoordeel: De maximale onbelaste snelheid bedraagt ​​1,2 m/s, met een acceleratietijd van ≤0,3 s, wat aansluit op de continue assemblagecyclus na stempelen en spuitgieten.

Flexibele aanpassing: Montageprogramma's kunnen snel worden gewisseld met behulp van de Leer hangerwaardoor de integratie van 3-5 verschillende componentmodellen (bijvoorbeeld klepgeleiders voor motoren met verschillende cilinderinhoud) op dezelfde productielijn mogelijk wordt.

Milieuvriendelijkheid: De IP65-beschermingsklasse is bestand tegen de olieachtige omgeving van een motorwerkplaats, en een optionele antistatische polsbevestiging voldoet aan de eisen voor de assemblage van elektronische componenten in de automobielindustrie.

Ten derde, een diepgaande analyse van drie typische casestudies uit de assemblage.

Geval 1: Geautomatiseerde assemblage van lagerkappen voor motorcilinderblokken (een Duitse Tier 1-leverancier)
1. Projectachtergrond
Het oorspronkelijke montagemodel van de klant, "twee personen + eenvoudig pneumatisch gereedschap", vertoonde drie belangrijke knelpunten: ① Inconsistent aanhaalmoment van de bouten van de lagerkappen (schommeling ±5 N·m), resulterend in een motorgeluidspercentage van 1,2%; ② Handmatige hantering van het cilinderblok (elk 35 kg zwaar) was gevoelig voor stoten en botsingen, wat resulteerde in een afkeurpercentage van 0,8%; ③ De productiecapaciteit per ploegendienst bedroeg slechts 800 eenheden, wat niet voldeed aan de leveringseis van de OEM van 1200 eenheden per ploegendienst.
2. Drie-assige servorobot Oplossing
Hardwareconfiguratie: X-as bewegingsbereik 1800 mm, Y-as 800 mm, Z-as 600 mm, uitgerust met een koppelgestuurde elektrische schroevendraaier en een vacuümzuignap-eindeffector;
Optimalisatie van het assemblageproces:
De Robot UsES Vision positioneert het cilinderlichaam om het vast te pakken en naar het assemblagestation te transporteren (positioneringsnauwkeurigheid ±0,02 mm);
De elektrisch aangedreven schroevendraaier met Z-as draait de bouten in drie stappen vast volgens een vooraf ingesteld programma (vooraf vastdraaien 5 N·m → opnieuw vastdraaien 18 N·m → definitief vastdraaien 25 N·m), waarbij realtime feedback over het koppel wordt gegeven;
Na de montage wordt de vlakheid van de lagerkap automatisch gecontroleerd en worden defecte producten automatisch afgekeurd.

3. Implementatieresultaten
De fluctuaties in het aanhaalmoment van de bouten werden teruggebracht tot ±0,5 N·m, en het motorgeluid werd met 0,15% verminderd;
De schade door de aanrijding met Zhi werd geëlimineerd en het afkeurpercentage werd teruggebracht tot 0,03%;
De productiecapaciteit per ploegendienst steeg naar 1.350 eenheden en de arbeidskosten daalden met 60%.

Geval 2: Montage van fuseekogelgewrichten voor chassis van elektrische voertuigen (een toeleveringsfabriek van een fabrikant van elektrische voertuigen)
1. Projectachtergrond
Als veiligheidscomponent vereist het kogelgewricht van de stuurknokkel een geïntegreerd proces: "kogelpen perspassing + montage van de stofkap + koppeltest". Het bestaande handmatige proces had de volgende problemen: ① Onnauwkeurige controle van de perskracht (gevoelig voor schade door overdruk of losraken door onderdruk); ② De montage van de stofkap was gevoelig voor kreukels, wat resulteerde in een slechte waterdichte afdichting; en ③ De testgegevens waren niet traceerbaar, waardoor niet werd voldaan aan de IATF16949-certificeringseisen. 2. Drie-assige servo Robot Soplossing
Kernconfiguratie: Uitgerust met een druksensor (nauwkeurigheid ±1 N) en een krachtgestuurde montagemodule, voorzien van een op maat gemaakte uitzetarmatuur voor de stofkap.
Belangrijke technologische doorbraken:
Realtime monitoring van de druk-verplaatsingscurve tijdens het perspassingsproces, waarbij de machine onmiddellijk wordt uitgeschakeld als de curve afwijkt van het standaardbereik (bijvoorbeeld een plotselinge daling).
De Z-as maakt gebruik van een flexibele krachtregeling, waarbij een constante druk van 50 N op de stofkap wordt uitgeoefend, wat zorgt voor een kreukvrije pasvorm.
Montagegegevens (perskracht, koppel en tijd) worden automatisch geüpload naar het MES-systeem, waardoor een unieke traceercode wordt gegenereerd.
3. Implementatieresultaten
Het percentage defecten bij perspassing is gedaald van 2,3% naar 0,08%, en het slagingspercentage van de afdichtingstest van de stofkap is 100%.
De volledige traceerbaarheid van procesgegevens is bereikt en de IATF16949-audit van de OEM is succesvol afgerond.
Het aantal personen per werkplek is teruggebracht van drie naar één, waardoor de efficiëntie per persoon met 220% is gestegen.

Geval 3: Nauwkeurige montage van sensorbehuizingen voor auto's (een bedrijf in auto-elektronica)
1. Projectachtergrond
De sensorbehuizing bestaat uit een kunststof basis en een metalen afscherming. Voor de montage was een speling van 0,05 mm vereist en mochten er geen contactkrassen ontstaan ​​(oppervlakte-eis: Ra ≤ 0,8 μm). Handmatige montage, door handvet en ongelijkmatige kracht, resulteerde in een defectpercentage van maar liefst 3,5%, waardoor de dagelijkse productiecapaciteit van 20.000 eenheden niet kon worden gehaald.

2. Drie-assige servorobotoplossing

Ontwerp op maat: Er wordt gebruikgemaakt van een lichtgewicht arm van koolstofvezel (40% gewichtsbesparing), voorzien van een siliconen zuignap en een visueel geleidingssysteem aan het uiteinde.

Assemblerlogica:

Het vision-systeem identificeert de positioneringsgaten van de behuizing en stuurt de robot aan voor een nauwkeurige grijpbeweging (positioneringstijd ≤ 0,2 s).

Er wordt een strategie van "eerst geleiden, dan monteren" toegepast, waarbij de Z-as met een lage snelheid van 0,1 m/s naar beneden beweegt om ervoor te zorgen dat het schild stevig in de basis wordt bevestigd.

Na de montage wordt een laserprofilometer gebruikt om de speling en eventuele krassen op het oppervlak te inspecteren. 3. Resultaten van de implementatie
Het slagingspercentage van de passingstest bereikte 99,92%, en het percentage oppervlaktekrassen werd teruggebracht tot 0,05%.
De assemblagetijd per set is gestegen naar 0,8 seconden, met een gemiddelde dagelijkse productiecapaciteit van 21.600 sets.
Door het ontvetten en reinigen te vereenvoudigen, werden de kosten per set met 0,8 yuan verlaagd.

Ten vierde: het vaststellen van de kernwaarde van drie-assige servorobots.

Zoals de bovenstaande voorbeelden aantonen, gaat hun waarde bij de assemblage van auto-onderdelen verder dan alleen het vervangen van handarbeid. Ze realiseren namelijk een driehoekige optimalisatie van "efficiëntie, kwaliteit en kosten":

Efficiëntieverbetering: Door "snelle beweging + procesintegratie" neemt de productiviteit per station gemiddeld met 80% tot 150% toe, waardoor voldaan wordt aan de "Just-in-Time"-leveringseisen van autofabrikanten.

Kwaliteitsborging: Door "vertrouwen op ervaring" te vervangen door "datagestuurde controle" wordt het defectpercentage in belangrijke processen over het algemeen teruggebracht tot onder de 0,1%, waarmee wordt voldaan aan de PPM-kwaliteitsnormen van de automobielindustrie.

Kostenoptimalisatie: Naast de directe verlaging van de arbeidskosten worden ook verborgen kostenbesparingen gerealiseerd door minder afval en een kortere inbedrijfstellingstijd (de omsteltijd wordt teruggebracht van 4 uur naar 15 minuten). De terugverdientijd van de investering bedraagt ​​doorgaans 12-18 maanden.

Ten vijfde, aanbevelingen voor selectie en implementatie.

Selecteer componenten op basis van componentkenmerken:
Precisiemechanische componenten (zoals lagers): Bij voorkeur configuraties met koppel-/drukterugkoppeling.
Grote, zware componenten (zoals cilinders): vereisen servomotoren met een hoog vermogen (aanbevolen ≥500W).
Elektronische componenten: vereisen antistatische modules en clean-grade eindeffectoren.
Focus op integratie in de productielijn: het wordt aanbevolen om te integreren met MES- en visuele inspectiesystemen om een ​​gesloten "assemblage-inspectie-traceerbaarheid"-cyclus te realiseren.
Bied flexibiliteit: kies een model met uitbreidbare assen (waarmee je kunt upgraden naar vier/vijf assen) om toekomstige productversies mogelijk te maken.

Ten zesde, conclusie

Temidden van de verschuiving in de auto-industrie naar elektrificatie, intelligentie en gewichtsbesparing, drie-assige servorobots Ze zijn geëvolueerd van optionele uitrusting tot essentiële onderdelen. Of het nu gaat om het assembleren van motoren voor traditionele voertuigen op brandstof of het integreren van elektronische componenten voor elektrische voertuigen, ze verleggen de grenzen van efficiëntie in de componentenproductie met precisie en efficiëntie.