Feszültség alatt, de nem marad ki egyetlen csavar sem!

Az elektromos és hibrid járművek akkumulátorcsomagjait feszültség alatt kell összecsavarozni. Mivel a szerelés során előforduló hibák veszélyeztetik a dolgozók egészségét, a járművek és a biztonsági rendszereik megfelelő működését, ezért szigorú követelmények vonatkoznak a kötelező ellenőrzésre és dokumentációra. Milyen megoldásokat kínál az Ipar 4.0 a gyártás és a szervizelés során a szabványoknak megfelelő és gazdaságos csavarozási eljárásokhoz?

Az e-mobilitás lassan, de biztosan egyre nagyobb lendületet vesz. Becslések szerint 2025-ben közel 20 millió hibrid és elektromos járművet fognak gyártani. A termelési és szervizvezetők feladata, hogy a gyártósorokat és a műhelyeket ennek megfelelően felkészítsék. Az elkövetkező években nagy mennyiségben fognak akkumulátorcsomagokat gyártani, amelyeket modelltől függően több száz csavarral illesztenek össze. Ez nagyban befolyásolja majd a teljesítményt, a hatótávolságot, az élettartamot és különösen a jármű biztonságát. Ha az egyes részegységek menet közben meghibásodnak, akkor az veszélyt jelenthet az emberéletre, a testi épségre és a környezetre is. A járműipari beszállítóknak és az eredeti alkatrész gyártóknak (OEM) a VDI/VDE 2862 szabvány szerint minden egyes biztonsági szempontból kritikus csavarozott illesztést pontosan nyomon kell követniük és dokumentálniuk, valamint az adatokat tíz évig meg kell őrizniük. Sok vállalati vezető kíváncsi arra, hogy a gyártást és szervizt érintő átállást hogyan lehet minél hatékonyabb és költségkímélő módon megvalósítani, és egyúttal a folyamatok minőségét biztosítani.

Az akkumulátorcsomag egy összetett rendszer, amely a vezérlőből, burkolati elemekből és számos akkumulátor-modulból áll, amik lítium-ion cellákat tartalmaznak. Az akkumulátorcsomagok a gyárból részlegesen feltöltött állapotban érkeznek meg. A javításokat is – például egy modul cseréjét – jellemzően feszültség alatt végzik, ezért egy 400–600 V‑os rövidzárlat halálos lehet. A hálózati kábellel ellátott kézi csavarozók használata azzal a kockázattal jár, hogy az elektromos potenciál akaratlanul is átkerülhet a vezetőképes fém alkatrészeken keresztül az anyáról a csavarozóra, majd onnan a vezérlőre. Nyilvánvaló, hogy ez jelentős kockázatot jelent a kézi csavarozót tartó és kezelő dolgozó számára is. Olyan megbízható, intelligens és méretezhető csavarozástechnikai megoldásokra van szükség, amelyek képesek az adatok vezeték nélküli rögzítésére és továbbítására. Így nem kerül veszélybe a nyereséges működés, hiszen megelőzhetők a sérülések, a környezeti károk és a termékfelelősségi ügyek.

Az egyik ilyen „minden egyben” megoldást több éven át tesztelték a Bosch Rexroth akkumulátorgyártásában, és már kereskedelmi forgalomban is kapható. A beszállítók és az OEM gyártók ezzel könnyedén megfelelhetnek a VDI/VDE 2862 követelményeinek, és maximális biztonságot nyújthatnak a munkavállalóik számára. Ez egy teljesen szigetelt Nexo vezeték nélküli csavarozó az NXAP030/NXPP012 védőszigeteléssel kombinálva, amit kifejezetten akkumulátorszereléshez terveztek. Így nem csak akkor nyújt védelmet, ha a csavarozót véletlenül az akkumulátor feszültség alatt álló részeihez érintik, hanem azt is meggátolja, hogy feszültség kerüljön a csavarozóra. A védőszigetelés kialakítását 800 V-ig terjedő feszültség-osztályban a Dekra hagyta jóvá.  A védőszigetelés azt is megakadályozza, hogy a laza ruházat a kimeneti meghajtóra tekeredjen.

A Rexroth több mint 30 éves műszaki tapasztalattal rendelkezik a vezérelt csavarozástechnika területén. Ez a tapasztalat összpontosul az intelligens Nexo vezeték nélküli csavarozó kifejlesztésében. Vállalatunk 1982-ben jelentette meg a világ első elektronikus fordulatszám-csökkentővel ellátott elektromos csavarozástechnikai rendszerét. A következő tíz évben következett az első rugalmas lépéssoros programozású és az első teljesen digitális csavarozórendszer kifejlesztése. Pontosan 20 évvel a Nexo előtt debütált a világ első digitális kézi csavarozója. Ez a csavarozástechnológiai innováció a mai napig folytatódik a többcsatornás képesség és az integrált logika mentén. A legújabb mérföldkő ezen a fejlődési úton a Process Quality Manager, a Bosch Rexroth és a Bosch Software Innovations együttműködésében kifejlesztett szoftvermegoldás, amely Big Data alapú adatelemzéseket alkalmaz a gyártási folyamatokon belül fellépő eltérések azonosítására.

Vezető felhasználóként a Rexroth az Ipar 4.0 területén is alkalmazza a szakértelmét. Mivel a Nexo teljesen integrált vezérlőegységgel rendelkezik, további hardver nélkül illeszkedik a gyártócsarnokok hálózatába és közvetlenül kommunikál a gyártósori vezérlő és archiváló szerverrel. A webalapú szoftver helytől függetlenül hozzáférést biztosít az adatokhoz – azok elérhetők akár PC-ről, akár egy mobil eszközről. A beépített vonalkódolvasónak köszönhetően a vezeték nélküli csavarozó a megfelelő alkatrészeket is azonosítani tudja, és pontosan végigvezeti a kezelőt az összeszerelési folyamaton. Ha a vezeték nélküli kapcsolat esetleg megszakadna, akkor az eszköz ideiglenesen egy adatpufferben tárolja a csavarozási folyamat adatait, és a kapcsolat helyreállítása után automatikusan továbbítja azokat. A decentralizált intelligenciával, a csatlakoztathatósággal, az integrált adatgyűjtéssel és a célzott folyamatvezérléssel, egészen az egy tételszámú egyedi gyártásig, a Nexo vezeték nélküli csavarozó megfelel az Ipar 4.0 összes kritériumának.

A biztonság szempontjából kritikus csavarozott illesztésekre vonatkozó felügyeleti és dokumentációs kötelezettség alapján a nyomatékot és a forgásszöget közvetlenül a csavarozón kell mérni, ami például forgásszög- és nyomatékérzékelőkkel valósítható meg. Az áramfogyasztás alapján végzett közvetett mérés nem elegendő. A Nexo átfogó szenzortechnológiája csavarozási folyamatonként akár négy A4-es oldalnyi adatmennyiséget generál, ami a nyílt forráskódú JSON formátumban (JavaScript Object Notation) áll rendelkezésre. A folyamatért felelős munkatárs pontos grafikont kap minden egyes csavarozási eseményről a művelet gyors elemzéséhez. Az optimális görbével összehasonlítva így sokkal több szerelési hibát lehet felismerni, mint amennyit a jogi környezet előír. Az akkumulátorok összeszerelésénél például a csavarozási programban előre meghatározott paraméterek alapján a kábelbilincs csavarozása során felismerhetők a hibás kábelek. De felismerhetők a nem odaillő csavarok és a hiányzó vagy dupla alátétek.

Az adatbázis mérete azt is meghatározza, hogy mennyire hatékony a hibamegelőzési stratégia, és mennyire eredményesen lehet elkerülni a költséges utómunkálatokat. Az akkumulátorok összeszerelése ugyanis pontosan meghatározott sorrendben történik, így egyetlen csavarozott illesztés sem maradhat ki, és nem lehet hibás sem. A csavarok számának ellenőrzése és a NOK-csavarok („not OK”) azonnali felismerése érdekében minden egyes csavarozási művelethez külön programot lehet rendelni, ami akár 12 lépésre is felosztható, beleértve a meglazítást és az újrahúzást is. A dolgozó pontos útmutatást kap, amit egy kijelző és egy helymeghatározási megoldás támogat. A monitoron egy kék pont mutatja a következő csavarozási pozíciót. Amkor a csavarozást hibamentesen elvégezték, a pont színe zöldre vált. Lehetőség van a csavarozási folyamat megszakítására is. Az adott csavarozási pozíció elmentésre kerül, és ismét megjelenik a dolgozó számára amikor a feladatot folytatja. Ha a csavarozó nem a megfelelő helyzetben van, akkor nem kap jóváhagyást. A csavarozó megfelelő helyzete meghatározható az adó és a vevő közötti háromszögeléssel, kameratechnika, ultrahang vagy ezek kombinációjának a segítségével. Helyhez kötött rendszereknél a csavarozó pontos helyzete 10 mm-es pontossággal meghatározható.

Megbízható, intelligens és komplett csavarozástechnikai rendszerekkel az autógyártók, a beszállítók és a szervizek hatékonyan gondoskodhatnak dolgozóik balesetvédelméről, eleget tehetnek az előírt felügyeleti és dokumentációs kötelezettségeiknek, emellett a termelékenységet is növelhetik, valamint hosszú távon biztosíthatják és optimalizálhatják a folyamatok minőségét. Végül, de nem utolsósorban az elektromobilitáshoz használt akkumulátorcsomagok komplex összeszerelési lépéseinek tervezésekor nemcsak a szabványoknak való megfelelés, hanem a hatékony és hibamentes működés is biztosítható.