顺其自“燃”

交钥匙抓取系统

工程公司 Vescon 的奥地利工厂为著名的一级供应商的斯洛伐克工厂开发了一种生产现代 LED 头灯的解决方案。关注点是高效的抓取系统,对时间要求严格的生产步骤的正确处理和端到端可追溯性。负责交钥匙抓取系统的 Festo 技术和应用中心的专家,也参与了该项目。

从第一辆汽车上路至今,照明技术领域发生了很大的变化。在汽车历史之初,人们通常在汽车侧面或发动机罩上安装灯具。后来,这些灯被电灯所取代。这些灯,实际上您可以称之为“火点”,来自于光源(通常是乙炔火焰灯),但他们实际上是在燃烧。
1908 年,人们设计了从远光灯切换到近光灯的设备:使用软套管钢丝索,操作一个将气体火焰从反射器的着火点移开的杠杆。在一个世纪左右以后,世界看起来大不相同——“有了灯光”。如今,我们有了新技术和功能强大的 LED 灯,从字面意义上来说,我们正处于“光年”。但是,这需要创新的半自动或全自动生产系统,以保证生产灵敏汽车零件所需的精度。在 Vescon,这是经验丰富的工厂工程师的一项工作内容。

头灯组装系统

头灯组装系统。

提供前方道路的最佳视野,不会使前方交通出现眼花缭乱的感觉

Vescon Systemtechnik GmbH 的总部位于奥地利格拉茨附近的格莱斯多夫。Vescon 在这里开展一系列项目:从自动化,流程工程,电力工程到软件开发。在这些复杂的自动化和流程工程解决方案中,有一项是专门为一级供应商 ZKW Group 的斯洛伐克工厂而开发,用于生产完整的 LED 头灯。该解决方案是生产一种 LED 照明模块, LED 进行“矩阵排列”,各个模块的灯可以进行单独调整,避免使其他道路使用者眼花缭乱的同时又确保了前方道路的良好可见性。

视觉传感器能识别前方的交通或前方车辆的存在,并根据交通状况选择性地打开或关闭这些模块。灯光场景之间的协调过渡意味着驾驶员可享受均匀且优化的道路照明,而无需像从远光灯切换到近光灯时那样面对光线的突然改变。驾驶员的眼睛可以更轻松地适应新的灯光条件。这意味着更安全,因为远光灯仍然可以照亮周围的环境。

完美同步

该设计必须考虑诸如双组分导热膏等复杂应用之类的过程。Vescon Systemtechnik GmbH 的项目经理 Christoph Legat 说:“这种导热膏具有非常快的硬化特性。在设计阶段,我们必须确保该过程不会导致所谓的适用期过长。这定义了反应性材料可以加工多长时间,或者在这种情况下,在材料过于硬化之前,可以将 LED 组件在导热膏中重新放置多长时间。”

这里使用导热膏是因为必须消耗掉大功率的 LED 所产生的热量。利用成品头灯模块,额外的小风扇还可以确保热量流向头灯的前部,从而支持头灯的除冰和除霜特性。“重要的是检查实际上是否已在所有需要的表面上涂抹了正确份量的导热膏,否则会出现部分过热的情况。毫无疑问,这是我们使用该系统面临的主要挑战之一”,项目经理 Legat 说道。

精密铆接

对于头灯组装系统,第二个特别具有挑战性的部分是热铆接。塑料圆顶在精确确定的温度下变形以形成铆钉头。Christoph Legat:“该铆钉头位于反射镜上,它必须将其和印刷电路板完全稳固可靠地固定在散热器上。铆接必须非常精确,以确保不会出现间隙,因为间隙可能会导致组件在随后的振动测试期间或在正常操作条件下摆动。在最糟糕的情况下,这可能会影响驾驶时的照明。”

完美匹配的解决方案

客户选择了需要配合多个操作员的半自动解决方案。一方面,这在降低成本的同时提供了更大的灵活性。另一方面,它使制造商可以更轻松地考虑不同的组件或产品版本。尽管需要人工干预,但整个系统的每一步都由控制器进行监控。主控制通过数据库完成,该数据库管理着与每个头灯的生产过程有关的所有产品数据和信息。在制造过程结束时,每个头灯都是完全可追溯的。

作为该过程的第一步,操作员拆下头灯的外壳并将其放置在处理站中。然后选择要生成的类型代码或变体。“一个很好的例子是专门用于出口到其他非欧洲市场的车辆上的头灯。在这种情况下,有时会使用其他指示器模块,因为当地法规规定必须在指示器和白天行车灯之间进行切换”,Legat 解释道。

人和机器

每个操作员在两个或三个不同的装配工位上工作,同时锁紧气缸以确保将工件牢固地固定到位。这不仅可以将它们固定在适当的位置,而且,只有在正确执行了所有必要的处理步骤后,它们才释放组件。操作员随头灯放置不同的组件,直至其到达第一个全自动处理站,即涂上导热膏。到达该位置后,头灯已经完全连接好,并且已经安装了调节系统和远光灯模块。现在,Vescon已经部署了由 Festo 技术和应用中心的专家交付的交钥匙三轴抓取系统。

一台工业机器人——一位合作伙伴

基本轴是两个齿形带式电缸 EGC-120,行程为 250 ,通过连接阀杆和节省空间的直角减速机进行同步。y 轴使用重负载电缸 EGC-HD-160-TB(坚固,带双导轨)。在 z 轴上,使用滑台电缸 EGSL-BS-75 执行工作(行程为 100,带滚珠轴承笼式导轨的丝杆电缸)。所有轴均配有伺服驱动器套件。具有 PROFIBUS 接口和安全模块的三种类型的 CMMP-M3 主电机控制器作为控制器运行。Festo 建立并提供完整的即可安装抓取系统——并提供性能保证和文档。

即装安装的抓取系统确保双组分导热膏的均匀涂抹。

Vescon 抓取系统

当导热膏遇到 PCB

操作员将散热器(带有用于插入反射镜的孔)放置在工作站中,并使用 Festo 抓取系统在两侧自动涂抹导热膏。抓取系统始终将双组分分配系统带到正确的轨道上的正确位置。在下一步中,将带有五个 LED 的印刷电路板放置在散热器上的导热膏中。然后使用反射器及其导向销,确保最佳定位。完成此操作后,操作员将整个散热器卸下,然后将其带到下一个工位,另外的 Festo 抓取系统将负责铆钉头工具的运动。

在这里,有两个带导向滑块的齿形带式电缸 EGC-80 ,它们通过一个连接阀杆和一个节省空间的直角减速机(x 轴)实现同步。还有一个重负载电缸 EGC-HD-160-BS (坚固,带双导轨,y 轴)和 PLFN 型法兰齿轮。所有轴均配备带有多圈编码器的伺服驱动器组件。

项目经理 Legat 对即可安装的解决方案感到满意:“我们只需要提供所需特性的详细信息,定义负载以及必须行进的路径或轨道,然后就不必再思考这一部分了。这不仅在极大程度上简化了我们的工作,而且能够将 Festo 为我们提供的抓取系统 CAD 数据用于整个系统的设计。”

铆接

安装在抓取系统上的铆钉头工具通过由 VTUG 控制的 ADN 气缸移开。使用位于气缸上的 SMAT 位置传感器,在铆接之前检查反射器上的销钉长度以及正确的最终位置。如果销钉的长度正确,则可用铆钉头工具将凸出端加热重塑为铆钉头。这样可以建立永久连接,因此在汽车的整个使用寿命中都能够将灵敏的零部件始终保持在适当的位置。现在,由散热器、PCB 和铆接的反射镜组成的完整组件将由操作员卸下,并内置到头灯中。

拉力测试

为了测试组件是否已牢固地固定到位,头灯将进入拉力测试站,在拉力测试站中,旋转和直线驱动的钩子位于模块下方,并通过拉力测试松紧度。然后进入调光站。操作员将头灯放在转盘上。将头灯夹紧到位,将转盘旋转到工作位置。然后连接头灯,并使用摄像头测试各种照明场景和指示器模块。此外,还将检查照明模块的正确位置,并像在汽车车间中那样将其设置为理想水平。

最终步骤

然后,安装设计面板来隐藏所有技术,并在胶合盒中使用无硅热熔胶将头灯前部的外部透明透镜胶合到位。这是一个时间关键型的过程,因为只能在特定时间内以最佳方式将零件粘合在一起。经过一段时间的预热以减小表面张力,并涂抹胶水后,机器人将镜头与头灯外壳按压到一起。 之后在头灯上进行泄漏测试。如果该装置通过了最终测试,则意味着又一个创新的“光之使者”已准备好开启在世界各地的旅程。

VESCON Systemtechnik GmbH

Industriestrasse 1
8200 Albersdorf-Prebuch
奥地利

www.vescon.com

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