Banco di avvitatura manuale con sequenza guidata poka-yoke

Per un’azienda del settore automotive, RDB ha realizzato un banco di avvitatura manuale con sequenza guidata a prova d’errore.

Un’azienda, che si occupa di assemblaggio teste motori, presenta una linea di produzione manuale predisposta per industria 4.0, con salvataggio dati in remoto.

Il system integrator dell’azienda si è rivolto a RDB per l’allestimento di banchi di assemblaggio manuale guidati e interfacciati a PLC, con salvataggio dei dati di assemblaggio in rete.

Questi banchi di avvitatura devono avere una sequenza guidata poka-yoke, in cui viene controllata anche la quota dei particolari assemblati.

I problemi da risolvere con il banco di avvitatura

Il nuovo banco di avvitatura dovrà rispondere alle seguenti necessità:

1. Controllo della posizione nello spazio, seguendo una sequenza di avvitatura predefinita;
2. Controllo dell’altezza della vite, oltre alla coppia e all’angolo, per garantire la totale sicurezza. Si tratta di un controllo ridondante al valore coppia e angolo, che diventa importante perché nei motori delle autovetture non deve esserci alcun rischio di imperfezioni.

La soluzione proposta da RDB

RCB ha realizzato un banco ergonomico di lavoro con i seguenti componenti:

• Avvitatore manuale a filo diritto in classe A, HFC della DDK, in grado di gestire valori di coppia da 15 a 130 Nm;
• Centralina di comando interfacciata in profinet a PLC;
• Braccio carroponte con encoder su assi XYZ e sistema di spinta, appositamente costruito con componentistica DOGA;
• Schermo gestione encoder DOGA;
• Sistema cambio bussola custom.

Il cliente aveva la necessità di:

• gestire una sequenza guidata manuale,
• reagire coppie di avvitatura sino a 100 Nm,
• procedere con un controllo ridondante di altezza, dopo aver avvitato determinati componenti.

Nella nostra officina interna abbiamo costruito un braccio a carroponte, che si muove nello spazio sugli assi X, Y, Z in maniera rigida con encoder in X, Y, per controllare la posizione sul piano di lavoro. Abbiamo, inoltre, relizzato uno strumento di misura della quota in Z, per misurare l’altezza delle viti.

Il controllo della quota di avvitatura viene svolto dopo aver assemblato i componenti utilizzando lo stesso tasto di start dell’avvitatore. La quota viene letta sulla testa della vite rispetto al piano, la cui posizione viene rilevata inizialmente con 3 misure per fare lo zero.

Il sistema richiesto dal cliente non esisteva standard sul mercato. È stato, quindi, realizzato un braccio custom, partendo da un carroponte standard su cui sono stati aggiunti un pistone e uno strumento di misura della quota per l’ulteriore controllo di assemblaggio. Le dimensioni vengono realizzate a richiesta a seconda della tipologia di banco e dell’area da coprire.

Il sistema funziona così:

• Il PLC carica un programma sullo schermo di gestione encoder della DOGA, al cui interno c’è una sequenza di punti di avvitatura;
• Il PLC carica un programma sull’avvitatore DDK con la coppia da eseguire e aspetta conferma dallo schermo di gestione DOGA per abilitarlo;
• Lo schermo di gestione DOGA è collegato a una porta bussole, che segnala con led all’operatore la bussola da prelevare.
• Se l’operatore ha prelevato la bussola corretta ed è nella corretta posizione, lo schermo di gestione DOGA segnala al PLC di attivare l’avvitatore;
• L’operatore avvita la vite, avendo un feedback sulla correttezza dal sistema;
• Quando tutte le viti sono state avvitate con la corretta sequenza, l’operatore controlla le quote di avvitatura, sempre in sequenza;
• Se le quote di avvitatura sono corrette; il PLC passa all’operazione successiva e invia i dati in rete.

Con questa procedura, l’operatore può utilizzare solo la bussola corretta.

In caso di errore, l’avvitatore viene disabilitato. Viene quindi riattivato solo al raggiungimento di due condizioni:

1. Quando tutte le posizioni vengono raggiunte in modo corretto,
2. Quando l’operatore ha inviato il feedback al PLC, con i dati di avvitatura sia di coppia sia di angolo per registrare la tracciabilità come da procedure industria 4.0.

Questa soluzione ha permesso un corretto assemblaggio delle teste motore, migliorando l’ergonomia della postazione e il processo di assemblaggio.