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Manipolazioni pronte per l'installazione

Il produttore austriaco di impianti Vescon ha sviluppato soluzioni per la produzione di moderni fari a LED per auto per lo stabilimento di un noto fornitore automobilistico in Slovacchia. Una manipolazione efficiente, un'elaborazione corretta delle fasi di produzione critiche in termini di tempo e la tracciabilità continua erano al centro dell'attenzione. Insieme a bordo: gli esperti del Technic and Application Center di Festo, che si sono occupati della movimentazione pronta per l'installazione.

Molto è successo in termini di illuminotecnica da quando le prime "carrozze" motorizzate iniziarono a percorrere strade e sentieri. All'inizio della storia dell'automobile, erano comune portare lanterne attaccate ai lati o sul cofano, che in seguito furono sostituite da lampade ad azionamento elettrico. Nel caso delle lanterne, il termine "punto focale" potrebbe essere preso alla lettera e derivato direttamente da una sorgente di luce effettivamente accesa, per lo più in lampade a carburo.

Nel 1908 fu costruito un ulteriore dispositivo antiabbagliante: una leva poteva essere azionata tramite un cavo Bowden, che spostava la fiamma del gas fuori dal fuoco del riflettore. Circa 100 anni dopo, il mondo sembra completamente diverso: "si è fatto luce". Con le nuove tecnologie e le potenti sorgenti luminose a LED, oggi siamo letteralmente "anni luce" rispetto ad allora. Tuttavia, questo richiede sistemi di produzione innovativi, parzialmente o completamente automatizzati, per garantire la precisione necessaria per la fabbricazione di queste parti sensibili di un veicolo. Un compito per gli esperti produttori di sistemi Vescon.

Il sistema di assemblaggio dei fari.

Strada illuminata in modo ottimale senza abbagliare

Vescon Systemtechnik GmbH ha sede a Gleisdorf, vicino a Graz. Qui viene implementata un'ampia varietà di progetti dalla tecnica dell'automazione e del processo alla tecnologia energetica e allo sviluppo di software. Una di queste soluzioni ben congegnate di automazione e tecnologia di processo, che è stata costruita appositamente per uno stabilimento slovacco del fornitore automobilistico ZKW Group, viene utilizzata per la produzione di un faro completamente a LED. Si tratta di un modulo di illuminazione a LED che impedisce agli altri utenti della strada di essere abbagliati da una cosiddetta "disposizione a matrice" dei LED e dalla possibilità di oscurare i singoli segmenti di LED, pur garantendo una corsia illuminata in modo ottimale.

I veicoli in arrivo o quelli che precedono vengono rilevati tramite sensori visivi e i segmenti vengono attivati o disattivati selettivamente in base al traffico. Transizioni coordinate tra scenari luminosi diversi rendono l'illuminazione della strada omogenea e ottimizzata per il guidatore, senza improvvisi cambiamenti di luce, come quando notoriamente si passa dalla luce abbagliante a quella anabbagliante. In tal modo, anche gli occhi del conducente possono adattarsi facilmente alla nuova impostazione di luce. Un guadagno di sicurezza attivo, perché il resto dell'area rimane ben illuminato dagli abbaglianti.

Perfettamente a tempo

Durante la progettazione si è dovuto tener conto, ad esempio, di processi come la difficile applicazione di una pasta termica bicomponente. Christoph Legat, project manager presso Vescon Systemtechnik GmbH: "La pasta si indurisce molto rapidamente. Quindi, abbiamo dovuto fare attenzione a non superare il cosiddetto "pot life" durante il processo di progettazione. Questo indica per quanto tempo un materiale reattivo può essere lavorato o, in questo caso, per quanto tempo i componenti LED possono essere posti nella pasta prima che il materiale si sia indurito troppo".

Il lubrificante termico è necessario qui perché potenti LED producono calore che deve essere dissipato. Nel modulo faro finito piccole ventole assicurano anche che il calore venga condotto alla parte anteriore del faro, che supporta anche la funzione rimozione del ghiaccio e sbrinamento del faro. "È importante verificare che la pasta termica sia stata effettivamente applicata con il corretto dosaggio su tutte le superfici desiderate, altrimenti in alcune zone potrebbero verificarsi surriscaldamenti. Questa è stata senza dubbio una delle sfide speciali affrontate da questo sistema", ha affermato il responsabile del progetto Legat.

Rivettatura precisa

Una seconda parte, tecnicamente molto impegnativa, del sistema di assemblaggio dei fari è la rivettatura a caldo. Una cupola di plastica viene deformata utilizzando una temperatura regolata con precisione in modo da creare una testa del rivetto. Christoph Legat: "Questa testa di rivetto è montata sul riflettore e deve trattenere il riflettore e il quadrotto sul dissipatore di calore in modo assolutamente stabile e sicuro. La rivettatura deve essere così precisa che non deve formarsi alcuno spazio che possa provocare l'oscillazione dei componenti durante la prova di vibrazione finale o nell'uso reale, perché nel peggiore dei casi ciò potrebbe influenzare l'immagine della luce durante la guida.

Soluzione perfettamente coordinata

Il cliente ha optato per una soluzione parzialmente automatizzata a cui danno ancora una mano diversi operatori. In questo caso, ciò ha consentito, da un lato, una maggiore flessibilità con un investimento inferiore, dall'altro il produttore può prendere più facilmente in considerazione diversi componenti o varianti di prodotto. Nonostante la manipolazione manuale, l'intero sistema è monitorato passo dopo passo da un controllore. Un database di livello superiore gestisce tutti i dati di prodotto e le informazioni sul processo di produzione di ogni faro. Ogni faro può quindi essere tracciato con precisione alla fine del processo di produzione.

Nella prima fase, l'operatore rimuove un alloggiamento del faro e lo posiziona nella prima stazione di elaborazione. Quindi, seleziona il tipo o la variante da produrre. "Un chiaro esempio è un faro destinato a un veicolo che verrà utilizzato in altri mercati, ad esempio non europei. In questo caso, a volte vengono utilizzati altri moduli indicatori, poiché le normative legali locali significano che è necessario passare dagli indicatori alle luci di marcia diurna", spiega Legat.

Protegge l'uomo e la macchina

Ogni operatore lavora in due o tre diverse stazioni di assemblaggio, mentre i cilindri di bloccaggio assicurano che i pezzi siano tenuti saldamente. Questi non solo si fissano in posizione, ma rilasciano nuovamente il componente per la rimozione solo quando tutte le fasi di lavorazione necessarie sono state eseguite correttamente. L'operatore posiziona vari componenti e accompagna il faro alla prima stazione di lavorazione completamente automatizzata: l'applicazione della pasta termica. Qui il faro dispone già di tutto il cablaggio, il sistema di regolazione e il modulo abbaglianti. Ora viene utilizzato un sistema di manipolazione a tre assi, che gli specialisti del Festo Technic and Application Center hanno consegnato pronto per l'installazione direttamente al sistema Vescon.

Una manipolazione, un unico partner

Gli assi base formano due assi con cinghia dentata del tipo EGC-120 con una corsa di 250 mm, sincronizzati tramite un albero di collegamento e con un ingranaggio angolare salvaspazio. L'asse y è un asse per impieghi gravosi con una robusta doppia guida, tipo EGC-HD-160-TB. Una slitta elettrica EGSL-BS-75 con una corsa di 100 mm (azionamento del mandrino con guida precisa della gabbia a sfere) fa il suo lavoro nella direzione z. Tutti gli assi sono dotati di pacchetti di servoazionamento. Tre controllori motore premium del tipo CMMP-M3 con interfaccia Profibus e modulo di sicurezza fungono da controllori. Tutto insieme è stato progettato e costruito da Festo come sottosistema e consegnato con una garanzia funzionale, documentazione inclusa.

Una manipolazione pronta per l'installazione assicura un'applicazione uniforme della pasta termica bicomponente.

Sistema di manipolazione Vescon

La pasta termoconduttiva incontra il quadrotto

L'operatore posiziona il dissipatore di calore (con fori per accogliere i riflettori) nella stazione e la pasta termica viene applicata in modo completamente automatico su entrambi i lati utilizzando la manipolazione Festo. Porta sempre il sistema di dosaggio 2K sulla strada giusta, esattamente nel posto giusto. Nella fase successiva, il quadrotto con i cinque LED sul dissipatore di calore viene posizionato sulla pasta. Segue l'applicazione dei riflettori sui quali sono presenti perni guida per un posizionamento ottimale. Fatto ciò, l'operatore rimuove l'intero dissipatore di calore e lo porta alla stazione successiva, dove un'altra unità di manipolazione Festo sposta gli utensili della testa del rivetto.

Qui vengono utilizzati due assi a cinghia dentata, tipo EGC-80, con carrelli di guida, sincronizzati tramite un albero di collegamento, con un ingranaggio conico salvaspazio (asse x). Inoltre, un asse per carichi pesanti con una robusta doppia guida tipo EGC-HD-160-BS (asse y) e un ingranaggio flangiato tipo PLFN. Tutti gli assi sono dotati di pacchetti di servoazionamento con encoder Multi-Turn.

Il project manager Legat è entusiasta delle soluzioni di movimentazione pronte per l'installazione: "Abbiamo solo annunciato i dati caratteristici, definito i carichi e i percorsi da spostare e non abbiamo più avuto bisogno di pensare a questa parte del sistema. Ciò semplifica notevolmente il lavoro, così come l'utilizzo dei dati CAD di gestione che Festo ci ha messo a disposizione per la progettazione dell'intero sistema".

La rivettatura

Gli utensili per rivetti montati sull'unità di movimentazione vengono consegnati come ultimo pezzo di cilindri ADN controllati da VTUG. La lunghezza dei perni sui riflettori prima della rivettatura e la corretta posizione finale vengono verificate utilizzando i trasmettitori di posizione SMAT sui cilindri. Se la lunghezza del perno si adatta, la sua estremità sporgente viene formata termicamente nelle teste dei rivetti dagli strumenti della testa dei rivetti. In questo modo si creano connessioni permanenti che mantengono in posizione le singole parti sensibili per la vita del veicolo. Il componente finito, costituito dal dissipatore di calore, dal quadrotto e dai riflettori rivettati, viene ora prelevato dall'operatore e installato nel faro.

Controllo di trasloco

Per verificare che i componenti siano saldamente in sede, il proiettore arriva alla stazione di prova estraibile, dove i ganci vengono spostati sotto il modulo con attuatori pneumatici a sollevamento rotante, quindi tirati per verificare che sia saldamente fissato. Quindi va alla stazione di impostazione della luce. L'operatore posiziona il faro su una piattaforma girevole. Il faro è in tensione e la piastra viene ruotata in posizione di lavoro. Quindi è possibile contattare il faro e controllare un'ampia varietà di foto e il modulo indicatore utilizzando le telecamere. Inoltre, qui viene controllata la corretta posizione del modulo luci e, come in un'officina automobilistica, viene regolata al livello ideale.

Passaggi finali

Quindi vengono installati i pannelli di design, che coprono l'intera tecnologia, e la lente trasparente esterna (parte anteriore del faro) viene incollata in una cella adesiva utilizzando adesivo hot melt privo di silicone. Un processo critico in termini di tempo, poiché le parti possono essere collegate in modo ottimale con l'adesivo solo in una determinata finestra temporale. Dopo il preriscaldamento per ridurre la tensione superficiale e l'applicazione dell'adesivo, un robot preme la lente sull'alloggiamento del faro. Il faro viene quindi testato per rilevare eventuali perdite. Se lo supera, un'altra sorgente di luce innovativa è adatta per il suo viaggio attraverso il mondo.

VESCON Systemtechnik GmbH

Industriestrasse 1
8200 Albersdorf-Prebuch
Austria

www.vescon.com

  1. Questo articolo è apparso nella rivista per i clienti austriaci Festo trends in automation 3.2015
  2. Foto: GM Company/Vescon
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