Sub tensiune, dar nici măcar un șurub ratat!

Acumulatorii pentru vehiculele electrice și hibride trebuie strânse în prezența curentului electric. Deoarece erorile de asamblare prezintă un risc pentru sănătatea lucrătorilor, buna funcționare a vehiculului și sistemul de siguranță al acestuia, există cerințe stricte privind procesele obligatorii de monitorizare și documentare. Ce soluții oferă Industria 4.0 pentru îmbinările prin înșurubare în producție și service, care să fie conforme cu ambele standarde și să fie și economice?

Încet, dar sigur, mobilitatea electronică capătă avânt. Se estimează că în anul 2025 vor fi produse aproape 20 de milioane de vehicule hibride și electrice. Managerilor de producție și celor de service li se solicită să pregătească liniile de producție și atelierele în consecință. În următorii ani, vor exista o mulțime de acumulatori care, în funcție de model, vor fi asamblate cu câteva sute de șuruburi și vor avea un impact semnificativ asupra puterii, autonomiei, duratei de viață și, în mod special, siguranței vehiculului. În cazul în care componentele individuale se defectează în timpul conducerii, apare un real pericol pentru viață, membre și mediu. În consecință, în conformitate cu standardul VDI/VDE 2862, furnizorii și producătorii OEM trebuie să monitorizeze cu precizie fiecare îmbinare prin înșurubare critică din punct de vedere al siguranței și să arhiveze datele documentate timp de zece ani. Mulți manageri doresc să știe cum pot implementa tranziția în producție și service în mod rentabil și eficient și, în același timp, să asigure calitatea procesului.

Un acumulator este un sistem complex, format dintr-un controler, componente ale carcasei și numeroase module de baterii realizate din celule litiu-ion, care vin parțial încărcate din fabrică. Chiar și reparațiile, cum ar fi înlocuirea unui modul, sunt de obicei efectuate în timp ce acumulatorul se află sub tensiune. Un scurtcircuit la 400 până la 600 V ar putea fi fatal. Utilizarea uneltelor de înșurubare portabile, conectate printr-un cablu de alimentare, implică riscul transferului accidental al potențialului electric prin piesele metalice conductive, de la piuliță la mașina de înșurubat piulițe, iar de acolo mai departe la controler. Desigur, acest fenomen prezintă un risc considerabil și pentru lucrătorul care ține și operează mașina de înșurubat piulițe portabilă. Pentru a preveni vătămările corporale, daunele aduse mediului înconjurător și cazurile de răspundere pentru produsele defectuoase fără a pune în pericol profitabilitatea, sunt necesare soluții de înșurubare fiabile, inteligente și scalabile, care să poată înregistra și transmite date wireless.

O astfel de soluție universală, pe care furnizorii și producătorii OEM o pot utiliza pentru a îndeplini cu ușurință cerințele VDI/VDE 2862, garantând în același timp un grad maxim de siguranță pentru lucrători, a fost testată timp de câțiva ani în producția de acumulatori din cadrul companiei Bosch Rexroth, în cele din urmă fiind lansată pe piață. Aceasta combină o mașina de înșurubat piulițe fără fir Nexo complet izolată cu izolația de protecție, NXAP030/NXPP012 concepută special pentru asamblarea acumulatorului și, astfel, pe lângă faptul că oferă protecție împotriva poziționării accidentale a mașinii de înșurubat piulițe pe părți ale acumulatorului străbătute de tensiune, protejează și împotriva transferului de tensiune la mașina de înșurubat piulițe. Designul izolației de protecție din clasa de curent de până la 800 V este confirmat de Dekra. Izolația de protecție împiedică, de asemenea, agățarea articolelor lejere de îmbrăcăminte în sistemul de antrenare de ieșire.

Rexroth a înglobat o experiență tehnică de peste 30 de ani în domeniul tehnologiei de înșurubare controlate în mașina proprie inteligentă de înșurubat piulițe fără fir Nexo. În anul 1982, compania a lansat primul sistem electric de înșurubare din lume cu mecanism electronic de oprire a vitezei de antrenare. În următorii zece ani, a urmat primul sistem de înșurubare cu programare flexibilă în trepte și primul sistem de înșurubare complet digital. Exact cu 20 de ani înainte de Nexo, și-a făcut debutul prima mașină digitală de înșurubat piulițe portabilă din lume. Capabilitatea multi-canal și logica integrată a acestei tehnologii inovatoare continuă până în prezent. Cel mai recent eveniment este crearea Process Quality Manager, o soluție software dezvoltată în colaborare între Bosch Rexroth și Bosch Software Innovations, care utilizează analize Big Data pentru a detecta abaterile în cadrul proceselor de producție.

În calitate de utilizator esențial, Rexroth își aplică experiența și în Industria 4.0. Deoarece Nexo are o unitate de control complet integrată, se potrivește perfect în rețelele halelor de producție fără hardware suplimentar, comunicând direct cu sistemul de control al liniei și cu serverul de arhivare. Software-ul bazat pe web oferă acces la date independent de locație, fie de pe un computer, fie de pe un dispozitiv inteligent. Datorită scanerului său integrat de coduri de bare, mașina de înșurubat piulițe fără fir poate identifica, de asemenea, piesele corespunzătoare și poate ghida cu exactitate lucrătorul pe parcursul procesului de asamblare. Dacă se întâmplă să se piardă conexiunea wireless, dispozitivul stochează temporar datele rezultatelor înșurubării într-o memorie-tampon de date și le transmite automat odată ce conexiunea a fost restabilită. Prin intermediul inteligenței descentralizate, al conectivității, colectării integrate a datelor și al controlului punctual al proceselor până la o dimensiune de lot egală cu 1, mașina de înșurubat piulițe fără fir Nexo îndeplinește toate criteriile Industria 4.0.

În conformitate cu obligațiile de monitorizare și documentare pentru îmbinările prin înșurubare critice din punct de vedere al siguranței, cuplul și unghiul de rotație trebuie măsurate direct pe mașina de înșurubat piulițe; aceste cerințe pot fi îndeplinite prin intermediul senzorilor de unghi de rotație și de cuplu, de exemplu. O măsurare indirectă pe baza curentului consumat este insuficientă. Pentru fiecare proces de înșurubare, sistemul extins de senzori al Nexo generează până la patru pagini DIN A4 de date, care sunt puse la dispoziție în format open source JSON (JavaScript Object Notation). Managerul de proces primește un grafic exact pentru analiza rapidă a fiecărui caz de înșurubare. Comparând acest grafic cu procesul optim, pot fi detectate mult mai multe erori de asamblare decât este stipulat în cadrul legal. La asamblarea acumulatorilor, de exemplu, un cablu defect poate fi detectat la înșurubarea brățării de cablu datorită parametrilor predefiniți în programul de înșurubare. Șuruburile defecte și șaibele lipsă sau cele dublate reprezintă alte exemple.

Mărimea bazei de date determină și cât este de eficientă de fapt o strategie de prevenire a erorilor și cât de eficient pot fi prevenite retușurile costisitoare. În cele din urmă, asamblarea acumulatorilor urmează o secvență definită cu precizie, formată din îmbinări prin înșurubare care nu pot lipsi și nu pot fi defectuoase. Pentru a controla numărul de îmbinări prin înșurubare din cadrul procesului și pentru a identifica imediat îmbinările NOK (care nu sunt OK), poate fi creat un program separat pentru fiecare caz de înșurubare, care este împărțit la rândul său în maximum 12 etape, inclusiv desfacerea și strângerea la loc. Lucrătorul beneficiază de îndrumări exacte, împreună cu un terminal cu afișaj și o soluție de localizare. De exemplu, un punct albastru de pe monitor indică următoarea poziție de înșurubare; odată ce acesta a fost înșurubat cu succes, devine verde. Este posibilă și întreruperea secvenței de înșurubare. Poziția de înșurubare corespunzătoare este salvată și afișată pentru lucrător odată ce activitatea este reluată. Dacă mașina de înșurubat piulițe nu se află în poziția corectă, aceasta nu primește aprobare. O localizare corespunzătoare a mașinii de înșurubat piulițe poate avea loc utilizând triangulația între emițător și receptor, prin intermediul tehnologiei camerei, al ultrasunetelor sau al unei combinații între cele două. În cazul sistemelor staționare, mașina de înșurubat piulițe poate fi localizată cu o precizie de până la 10 mm.

Cu sistemele inteligente și complete pentru o înșurubare fiabilă, producătorii de automobile, furnizorii și prestatorii de servicii pot proteja în mod eficient sănătatea lucrătorilor proprii, pot crește productivitatea dincolo de obligațiile de monitorizare și documentare și pot proteja și optimiza calitatea proceselor pe termen lung. Mai mult, secvențele complexe de asamblare a acumulatorilor pentru mobilitate electrică pot fi proiectate astfel încât acestea să nu fie doar conforme cu standardele, ci și eficiente și fără erori.