Případová studie: Šroubovací technika DEPRAG pro montáž Energy Master u BMW
V roce 2013 uvedla společnost BMW s modelem BMW i3 na trh svůj první sériově vyráběný vůz, který byl od počátku vyvíjen jako elektromobil. Se šestou generací (Gen6) automobilka dále rozšiřuje své portfolio bateriových elektromobilů. S tím rostou také požadavky na výrobu klíčových komponent: montážní linky musí spolehlivě zvládat nejrůznější montážní úlohy. Současně musí být zajištěna kvalita procesů, dostupnost zařízení a bezpečná integrace do výrobního prostředí.
Jednou z těchto klíčových komponent je Energy Master: centrální řídicí jednotka vysokonapěťového systému. Sdružuje energetické a datové toky a řídí napájení elektromotoru a palubní sítě. Tím plní klíčovou funkci pro bezpečný a inteligentní provoz celého systému.
Energy Master se vyrábí v závodě BMW Group v Landshutu. Odtud jsou touto řídicí jednotkou zásobovány montážní závody po celém světě. Pro šroubovací procesy na obou výrobních linkách se používá komplexní systémové řešení DEPRAG: více než 100 aktivních řídicích jednotek šroubování, vestavné šroubováky a nástroje přizpůsobené konkrétním aplikacím, automatizovaná výměna nástrojů a centrální monitorování pomocí systému DEPRAG Cockpit.
Dvě linky a rozmanité šroubovací úlohy
Pro montáž Energy Master určeného pro bateriové elektromobily jsou v provozu dvě výrobní linky. První linka je již v sériovém provozu. V celém zařízení o délce přibližně 120 metrů řídí a monitoruje více než 100 řídicích jednotek šroubování DEPRAG různé šroubovací procesy na obou linkách. Rozhodující proto není pouze spolehlivé provedení každého jednotlivého šroubového spoje. Spolehlivě musí fungovat také souhra všech systémů v rámci celé linky.
Při návrhu šroubovací techniky byly zásadní čtyři požadavky:
Rozmanitost spojovacích prvků: Na linkách se zpracovává až 14 různých spojovacích prvků s odpovídajícími nástroji.
IT bezpečnost a systémová integrace: Řídicí jednotky šroubování musí splňovat specifické IT požadavky projektu a být integrovány do nadřazeného výrobního prostředí.
Jednotná systémová architektura: Šroubovací technika musí na obou výrobních linkách vycházet ze společného technického základu a zároveň umožňovat přizpůsobení konkrétní šroubovací úloze.
Centrální transparentnost procesů: Data a stavy všech řídicích jednotek šroubování musí být přehledně zaznamenávány a vyhodnocovány.
Požadavkem tedy nebyl soubor vzájemně nezávislých šroubovacích stanic, ale ucelená systémová koncepce.
Šroubovací systém DEPRAG Plus jako jednotná platforma
Technický základ tvoří šroubovací systém DEPRAG Plus. Kombinuje řídicí jednotku AST12 s vestavnými šroubováky DEPRAG přizpůsobenými konkrétním aplikacím a s potřebnými šroubovacími nástroji.
AST12 řídí uložený šroubovací proces, zpracovává signály šroubovacího systému a poskytuje funkce pro obsluhu, rozhraní a dokumentaci. Pro každou aplikaci lze uložit vhodné šroubovací programy. Prostřednictvím standardizovaných rozhraní je šroubovací technika propojena s nadřazeným řízením zařízení.
Důležitým kritériem při výběru byla IT bezpečnost. Použité řídicí jednotky musely splňovat jak regulatorní požadavky na kybernetickou bezpečnost, tak bezpečnostní požadavky stanovené specificky pro tento projekt. Současně musela být zajištěna integrace do stanovené systémové architektury. AST12 tyto požadavky splnila, a proto byla použita jako jednotná řídicí platforma.
Společná platforma zjednodušuje provoz mnoha stanic. Koncepce obsluhy, rozhraní a základní struktura šroubovacích programů zůstávají na všech linkách jednotné. Procesní parametry lze přesto individuálně přizpůsobit konkrétnímu šroubovacímu procesu, například z hlediska utahovacího momentu, úhlu natočení nebo otáček.
Více informací o šroubovacím systému DEPRAG Plus
DEPRAG Tool Changer: flexibilní zpracování různých spojovacích prvků
Zvláštní výzvu představuje rozmanitost spojovacích prvků. Až 14 různých variant musí být šroubováno pomocí odpovídajících nástrojů.
Samostatné šroubovací vřeteno pro každou variantu nástroje by vyžadovalo výrazně více prostoru, techniky a dalších manipulačních komponent. Proto se používá automatizovaný systém výměny nástrojů DEPRAG Tool Changer.
Tool Changer poskytuje pro každý šroubovací proces potřebný nástroj. Jeden šroubovací systém tak může zpracovávat různé spojovací prvky s různými vnitřními nebo vnějšími profily pohonu. Nástroje jsou umístěny v určených nástrojových stanicích v rámci linky.
Výměna nástroje je pevně integrována do automatizovaného procesu:
1. Šroubovací systém najede k určené nástrojové stanici.
2. Dosud používaný nástroj se odloží.
3. Nástroj potřebný pro následující šroubovací operaci se převezme.
4. Šroubovací proces se spustí s příslušným uloženým programem.
Není nutný žádný manuální zásah. Různé spojovací prvky tak lze flexibilně zpracovávat, aniž by bylo nutné pro každou variantu používat samostatný šroubovací systém.
Při výměně nástroje šroubovák nástroj přímo převezme. Samostatný vyhledávací pohyb pro proces spojení není nutný. Tím se snižuje počet potřebných pohybů a výměnu nástroje lze efektivně integrovat do automatizovaného procesu.
Více informací o Tool Changeru
DEPRAG Cockpit: centrální přehled o více než 100 řídicích jednotkách šroubování
Čím více šroubovacích stanic montážní linka obsahuje, tím důležitější je centrální přehled o procesech. Kontrolovat každou řídicí jednotku jednotlivě a výhradně přímo na místě by při více než 100 aktivních systémech nebylo v každodenním provozu přehledné ani efektivní.
DEPRAG Cockpit soustřeďuje relevantní informace z připojených řídicích jednotek šroubování na jedné centrální platformě. Díky tomu lze šroubovací techniku monitorovat napříč jednotlivými linkami a stanicemi.
Software mimo jiné umožňuje:
centrální monitorování připojených řídicích jednotek šroubování,
zobrazení a vyhodnocení výsledků šroubování a šroubovacích křivek,
analýzu systémových a chybových hlášení,
rozpoznání opakujících se odchylek a vývojových trendů,
a také strukturovanou dokumentaci všech šroubovacích procesů a připojených zařízení.
Pro montáž Energy Master to znamená, že místo mnoha oddělených dílčích pohledů je k dispozici společný přehled o celém šroubovacím systému.
Odchylky tak lze rychleji přiřadit konkrétní lince, stanici nebo řídicí jednotce. Současně mohou procesní pracovníci analyzovat výsledky šroubování napříč celým systémem a včas rozpoznat opakující se vývojové trendy.
Více informací o DEPRAG Cockpit
Ucelené systémové řešení pro komplexní montážní úlohy
Hlavní přidaná hodnota tohoto projektu nespočívá v jediné komponentě, ale v koordinované souhře jednotlivých systémů. Vestavné šroubováky, nástroje, řídicí jednotky, výměna nástrojů, rozhraní a software byly spojeny do uceleného řešení přizpůsobeného požadavkům montážních linek.
Výsledkem není pevně dané standardní řešení. Vzniká naopak opakovaně využitelný systémový základ, který lze individuálně přizpůsobit všude tam, kde to konkrétní šroubovací úloha vyžaduje.
Tato aplikace zároveň ukazuje, že u komplexních sériových linek není rozhodující pouze výkon jednoho šroubovacího vřetena. Klíčová je celková architektura, která společně zohledňuje různé spojovací prvky, procesní data, rozhraní a IT požadavky.
Šroubovací systém DEPRAG Plus k tomu poskytuje jednotnou řídicí platformu. Tool Changer zajišťuje potřebnou flexibilitu pro různé spojovací prvky. DEPRAG Cockpit poskytuje přehled o všech připojených řídicích jednotkách šroubování.
Vzniká tak šroubovací řešení, které vytváří společný technický základ pro obě výrobní linky a současně umožňuje flexibilní přizpůsobení různým šroubovacím úlohám.
Plánujte šroubovací techniku jako ucelený systém
Veškeré požadavky na IT bezpečnost, rozhraní nebo dokumentaci procesů by měly být zohledněny společně již při návrhu montážní linky.
DEPRAG analyzuje konkrétní šroubovací úlohu a vzájemně sladí potřebné komponenty i softwarová řešení. Výsledkem je ucelený systém, který lze spolehlivě integrovat do nových i stávajících montážních linek.
→ Kontaktujte naše odborníky a prodiskutujte s námi svou aplikaci.
Copyright fotografie (vymezení autorských práv):
Vezměte, prosím, na vědomí, že fotografie podléhají autorským právům. Neoprávněné použití bez souhlasu vlastníka a udání zdroje, úprava či užití pro jiné účely nejsou dovoleny.
