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Control del ensamblaje del brazo de control

Por: Jim Camillo
Senior Editor
camilloj@bnpmedia.com
Revista de Asamblea

El montaje de los brazos de control para uno de los fabricantes de automóviles más populares de los Estados Unidos es un desafío en muchos niveles para ZF en su planta de Lapeer, MI. El proceso de ensamblaje incluye el mecanizado de precisión de un brazo de control de aluminio fundido, la fijación del brazo varias veces y la instalación de una junta esférica multicomponente, un hidrococket y un casquillo en el brazo.

Aplicación de brazo de control

El ensamblaje de la rótula se realiza en la mesa de discado
1, que calienta las piezas y presenta una visión
sistema de inspección. Foto cortesía de Doug
Drummond, Servicios Editoriales Nacionales

Después de esto, los componentes ensamblados se prueban para ubicación y función. El tiempo de ciclo es de solo 10 segundos, lo que significa que ZF debe realizar un montaje preciso a una tasa de producción alta.

Para enfrentar este desafío, el proveedor automotriz mundial está utilizando un sistema robótico avanzado de ensamblaje y prueba desarrollado por ESE LLC. El sistema se instaló al final de 2011, justo a tiempo para soportar la necesidad de la planta de aumentar la producción.

"Por muchos años, ESE había suministrado a la planta ZF un sistema manual que ensamblaba las juntas esféricas en los brazos de control y realizaba una prueba de torque para verificar la función de los bujes ", dice Eric Smith, presidente de ESE. "El nuevo sistema agrega automatización robótica para integrar cuatro operaciones separadas realizadas en el brazo de control en un solo proceso. El sistema presenta robots 13 y cuatro tablas de cuadrantes, cada una de las cuales se presenta como un anillo con estaciones de trabajo de proceso ubicadas en la periferia ".

Cuatro de los robots están montados en un pilar, que los trabajadores llaman el árbol de Navidad, porque los robots cuelgan como ramas de un tronco y se inclinan para recuperar los brazos de control. Los brazos de control son de aluminio fundido que se mecanizan para producir un bolsillo para la junta esférica y ubicaciones de montaje para el buje elástico. Estas características se mecanizan con precisión para permitir el montaje de la junta esférica y el buje según los requisitos del OEM. Otros nueve robots de soporte colocados dentro y fuera de las mesas de dial mueven los componentes del brazo (incluidos anillos de sellado, casquillos y botas de rótula) hacia y desde las mesas de marcado durante la producción.

La Asamblea de rótula
El ensamblaje comienza cuando un robot montado en un pilar extrae un brazo de control de un transportador y lo coloca en un dispositivo en la mesa de marcado uno, que gira 30 grados cada pocos segundos. La mesa calienta los brazos de control para facilitar la inserción del perno de bola. La mesa de marcado 1 cuenta con un sistema de inspección de visión para asegurar el ensamblaje adecuado de la junta de rótula. Los robots de soporte colocan un perno de bola y un forro de plástico en el bolsillo, aplican cantidades precisas de dos tipos de grasa y doblan sobre el borde del bolsillo para unir las piezas. Luego, una máquina herramienta con ruedas accionada por un Electic Press (EMAP) instala la rótula. Después de esto, un número de serie, un código de fecha y otra información de garantía de calidad se estampan en el brazo de control.

Hecho por Promess Inc., el EMAP es esencialmente una prensa CNC alimentada por un servomotor. La prensa puede aplicar con precisión hasta 40 kilonewtons de fuerza lineal al cabezal rodante de la máquina mientras controla con precisión su posición en relación con el brazo de control fijo.

El prensa electrica está equipado con una serie de sensores para medir la posición, la fuerza y ​​cualquier cantidad de otros parámetros del proceso que puedan ser necesarios. A continuación, devuelve estos datos al sistema de control.

Unidad de prueba de par

El brazo de control se deja enfriar temporalmente
antes de que el conjunto de rótula se pruebe la función
en la tabla de marcado 2. Foto cortesía de Doug Drummond,
Servicios editoriales nacionales

Brazo de control, estación de trabajo

Después de instalar el buje, un robot mueve el
terminado el brazo de control a un transportador de salida.
Foto cortesía de Doug Drummond, National
Servicios editoriales

Promess Work Station

Un buje está instalado en el brazo de control en la tabla de marcado 4. El buje se presiona para colocarlo con el EMAP 80-kilonewton y una sonda digital. Foto cortesía de Doug Drummond, National Editorial Services

Con la rótula instalada, un robot de soporte mueve el brazo de control sobre un transportador de acumulación de cuatro carriles. Esto se hace para permitir un tiempo de enfriamiento antes de probar el conjunto de la rótula en la mesa de marcado 2 en la siguiente estación de trabajo. La mesa de discado 2 también está equipada con un sistema de inspección de visión.

Aquí, una Promess TorquePRO el ensamble de torque motorizado y la unidad de prueba articulan y hacen girar el perno para garantizar que cumple con los requisitos funcionales. El TorquePRO consiste en un servomotor, un codificador y un transductor de par, todo controlado por un PRO-MC controlador de movimiento Puede medir el torque en cualquier dirección de rotación, proporciona retroalimentación de posición angular y también puede aplicar otros movimientos necesarios para ejercitar un conjunto durante la prueba.

Los controles de movimiento en la Promess Eléctrica de Prensa y TorquePRO son fáciles de programar Los ingenieros de ESE recibieron capacitación y apoyo de Promess en otros proyectos cuando ESE utilizó el equipo Promess. Sin embargo, esta vez los ingenieros de ESE pudieron programar el sistema de ensamblaje y prueba completamente por sí mismos.

Los controles de movimiento facilitan la adquisición de datos comunicándose con el control maestro del sistema y la red de la planta a través de ProfiBus. El sistema también almacena los datos generados durante el proceso de ensamblaje para el análisis estadístico.

Instalación de Hydrobracket y buje
A continuación, un robot mueve el brazo de control con el conjunto de rótula para marcar la mesa 3, donde está instalado el hidrobanquete. El hidrocohete es uno de los puntos de fijación del chasis para el brazo de control.

Los Hydrobrackets se flexionan durante la instalación, lo que los hace difíciles de instalar en la ubicación precisa requerida para funcionar correctamente en el vehículo. ESE enfrentó este desafío al usar un EMAP 80-kilonewton, junto con una sonda de detección digital para retroalimentar la ubicación exacta del hidrocohete.

Durante la instalación, el soporte hidráulico se presiona a una posición inicial y luego se elimina la presión para que se pueda medir la ubicación. Usando esos datos como referencia, el EMAP se acaricia ligeramente y se detiene para que la posición pueda medirse nuevamente. El ciclo de prensar, detener y medir se repite hasta que el soporte hidráulico esté exactamente en la ubicación especificada en el brazo de control.

La precisión y la capacidad de respuesta del EMAP hacen que este proceso sea fácil de realizar. La retroalimentación de la sonda de detección digital también proporciona datos sobre las características del hidrocoheza y permite a ESE marcar una parte fuera de especificación en caso de que se ingrese al proceso de ensamblaje.

Un buje está instalado en el brazo de control en la tabla de marcado 4. El buje se presiona para colocarlo con el EMAP 80-kilonewton y una sonda digital. Debido a que el buje tiene un diseño convencional, no se desplaza hacia atrás como lo hace el hidrococket durante la instalación. Sin embargo, una sonda digital se usa para monitorear la posición del buje y detener su instalación cuando el buje está en la ubicación especificada en el brazo de control.

Finalmente, se fija un código alfanumérico al brazo de control, y un robot lleva la pieza terminada a uno de los transportadores de salida.

"Cumplir con el doble desafío de ZF de ensamblaje preciso a altas tasas de producción fue una tarea difícil para nosotros, pero que la empresa podría completar a través de su experiencia y tecnología", afirma Smith.

Para obtener más información sobre el EMAP,
llama a Promess en 810-229-9334. Para más
información sobre montaje y prueba
sistemas, llame a ESE en 810-538-1000 o
visit www.esellc.net.

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