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Avvitatore servoassistito a mandrini multipli con serraggio simultaneo: la soluzione ai problemi legati al fissaggio degli pneumatici nel settore automobilistico

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Avvitatore servoassistito a mandrini multipli con serraggio simultaneo

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Essendo l’unico punto di contatto tra l’auto e il suolo, il processo di serraggio dei bulloni dei pneumatici riveste un’importanza fondamentale. Il serraggio dei bulloni dei pneumatici è classificato come “stazione di serraggio di sicurezza di classe A” nell’assemblaggio automobilistico, il che non ammette alcuna negligenza. Questo articolo approfondisce i principali punti critici del processo di serraggio dei pneumatici nel settore automobilistico. In combinazione con le caratteristiche tecniche degli avvitatori servoassistiti della serie TQC di Danikor, l’articolo fornisce un’analisi approfondita di come la tecnologia di serraggio simultaneo multimandrino superi queste sfide del settore.

I. Quattro punti critici fondamentali dei processi di serraggio delle ruote automobilistiche

Distribuzione non uniforme del carico sui mandrini multipli con conseguente deformazione del mozzo della ruota e rischi di allentamento
Le ruote delle automobili sono in genere fissate da 4 a 6 bulloni disposti in modo circolare. Se si utilizza il serraggio sequenziale a mandrino singolo o attrezzature tradizionali non sincronizzate, i bulloni serrati per primi subiscono un precarico iniziale eccessivo. Quando vengono serrati i bulloni successivi, il precarico di quelli serrati inizialmente spesso diminuisce. Questa “distribuzione non uniforme del carico” può facilmente causare lievi deformazioni del profilo del mozzo della ruota. Durante la marcia del veicolo ad alta velocità, ciò non solo provoca forti vibrazioni della carrozzeria, ma può anche portare alla rottura per fatica dei bulloni a causa di sollecitazioni non uniformi, causando potenzialmente il pericolo mortale del distacco della ruota.

Attenuazione dinamica della coppia e dispersione ad alta precisione di controllo
Durante il processo di serraggio dei bulloni delle ruote, a causa delle variazioni della rugosità microscopica delle superfici di accoppiamento, dei cambiamenti nella coppia di attrito della filettatura e della deformazione elastoplastica dei materiali, si verifica spesso un significativo fenomeno di “attenuazione della coppia”. Gli strumenti di serraggio tradizionali non dispongono di una precisione sufficiente e non sono in grado di rilevare in tempo reale le variazioni microscopiche del carico sul materiale durante le varie fasi di serraggio (soprattutto quando si entra nella zona di snervamento). Se la precisione di serraggio non può essere controllata entro un intervallo di tolleranza estremamente ristretto, ciò comporta un’eccessiva dispersione della forza di precarico tra i bulloni del veicolo, rendendo difficile soddisfare i rigorosi requisiti della finestra di processo nella produzione automobilistica di fascia alta.

Impossibilità di eseguire riparazioni in linea a circuito chiuso, con conseguenti perdite significative dovute a fermi linea
Nelle linee di assemblaggio finale automobilistico altamente automatizzate, una volta che si verifica un’anomalia di serraggio su un bullone (ad esempio, danneggiamento della filettatura, forza di serraggio insufficiente, superamento del limite di coppia, ecc.), i sistemi di serraggio tradizionali non sono in grado di intervenire in modo intelligente senza interrompere la linea di produzione. Ciò richiede in genere che l’intera linea di assemblaggio attivi un allarme e si arresti, oppure che il veicolo venga dirottato verso un’area di rilavorazione fuori linea per lo smontaggio manuale dell’intero gruppo e la rilavorazione. Ciò compromette gravemente il tempo di ciclo (takt time) della produzione, causa ingenti perdite economiche dovute ai fermi linea e aumenta il rischio di danni secondari derivanti da operazioni ripetute.

Mancanza di un meccanismo completo di tracciabilità e monitoraggio dei dati per l’intero ciclo di vita
In quanto componente fondamentale per la sicurezza, i parametri di serraggio delle ruote costituiscono una parte essenziale del sistema di tracciabilità della qualità nel settore automobilistico. Le attrezzature di serraggio tradizionali presentano un basso livello di informatizzazione; le curve coppia-angolo, i valori di coppia di picco e altri dati generati durante il serraggio sono dispersi e non possono essere collegati in tempo reale al numero di telaio (VIN) del veicolo per una gestione centralizzata. Se in seguito sul mercato si verificano controversie relative alla qualità o richiami, le aziende faticano a garantire una tracciabilità e una responsabilità precise a livello di intera linea di produzione.

II. In che modo le funzioni principali degli avvitatori servoassistiti Danikor risolvono con precisione i punti critici

Affrontando i punti critici sopra menzionati nei processi di serraggio delle ruote nel settore automobilistico, gli avvitatori servoassistiti di fascia alta, rappresentati dalla serie TQC, offrono soluzioni intelligenti che sfruttano l’ampia copertura di coppia (2~600 Nm), l’architettura hardware superiore e le strategie di controllo avanzate.

Strategia di serraggio simultaneo multimandrino: ottenere una maggiore uniformità nel coordinamento multimandrino
Per affrontare il punto critico del carico non uniforme su più bulloni, questo sistema di avvitatori servoassistiti supporta il controllo sincrono per un massimo di 30 mandrini. Nella stazione di montaggio degli pneumatici, una matrice di serraggio composta da più avvitatori servoassistiti può, tramite una piattaforma di controllo principale, ottenere una sincronizzazione rigorosa di tutte le fasi dell’intero processo di serraggio. Durante il serraggio, tutti gli avvitatori servoassistiti aumentano il carico in modo proporzionale con la stessa pendenza e velocità di aumento della coppia, garantendo una forza assolutamente uniforme sul mozzo della ruota e sul disco del freno. Questa capacità di sincronizzazione superiore elimina sostanzialmente l’interferenza reciproca e la dispersione della forza di precarico causate dalla sequenza di serraggio, massimizzando l’eliminazione dei rischi di deformazione del mozzo della ruota e garantendo l’uniformità e la stabilità della qualità del collegamento nelle stazioni critiche.

Doppi sensori dinamici montati anteriormente: raggiungimento di un’uscita ad altissima precisione di 6σ ±2,5%
Per superare la sfida della precisione nel controllo della coppia, l’avvitatore servomotore impiega un design hardware altamente innovativo. Il sistema è dotato di due sensori dinamici di coppia, combinati con algoritmi avanzati per il controllo di compensazione in tempo reale, raggiungendo una capacità di controllo ad altissima precisione pari a 6σ ±2,5%. Ancora più importante, il dispositivo presenta un design “a montaggio frontale”, che posiziona i sensori dinamici di coppia direttamente all’estremità anteriore del mandrino principale. Questa struttura consente l’acquisizione diretta e in tempo reale delle variazioni di coppia più vicine all’estremità della coppia di attrito del bullone, riducendo significativamente gli errori di trasmissione e le perdite di coppia derivanti dalla catena cinematica meccanica, migliorando così notevolmente la coerenza della misurazione. Inoltre, il design “doppio sensore, doppia garanzia” consente ai dati di supportarsi a vicenda e ai valori di coppia di essere verificati incrociatamente, migliorando ulteriormente l’affidabilità a lungo termine dell’avvitatore servoassistito in condizioni operative ad alta intensità.

Strategie di controllo avanzate per la protezione: controllo del punto di snervamento e tecnologia di mantenimento a velocità zero
Nel gestire la deformazione del materiale e prevenire l’attenuazione della coppia, gli avvitatori servoassistiti di fascia alta dimostrano vantaggi significativi nella strategia software:

Controllo del punto di snervamento: il sistema è in grado di identificare in tempo reale il punto critico in cui il bullone entra nella zona di snervamento tramite campionamento ad alta velocità, controllando con precisione il bullone fino al suo stato di sollecitazione ottimale. Ciò non solo massimizza le proprietà meccaniche del materiale del bullone, ma migliora anche significativamente l’affidabilità a lungo termine del collegamento delle ruote e l’uniformità della forza di precarico.

Mantenimento a velocità zero / Controllo dell’attesa ritardata: una volta che l’avvitatore servoassistito porta il bullone a raggiungere la coppia target, il sistema non rilascia immediatamente la presa. Al contrario, controlla il motore affinché entri in uno stato di mantenimento a microvelocità o di attesa ritardata. Questa strategia supera efficacemente lo scorrimento elastoplastico delle parti collegate, libera le sollecitazioni microscopiche interne, riduce efficacemente la successiva attenuazione della coppia e migliora ulteriormente la stabilità della forza di precarico finale per i collegamenti critici.

Rilavorazione online simultanea e gestione centralizzata dei dati: creazione di un circuito chiuso di qualità senza arresti della linea
Di fronte al significativo punto critico delle perdite dovute agli arresti della linea, il sistema di controllo intelligente basato su questo avvitatore servoassistito ha sviluppato una funzione di “rilavorazione online simultanea”. Quando un singolo mandrino rileva un’anomalia durante il serraggio (ad es. disallineamento della filettatura, resistenza anomala), il sistema avvia automaticamente un’operazione di rilavorazione online asincrona su un singolo mandrino. Ciò elimina la necessità di smontare e rielaborare l’intero set e, cosa ancora più importante, evita l’arresto dell’intera linea di produzione, garantendo un funzionamento stabile del takt time della linea. In termini di informatizzazione, tutti i dati generati dall’avvitatore servoassistito durante ogni processo di serraggio (coppia, angolo, tempo, curva) vengono aggregati in tempo reale alla piattaforma di controllo principale. Il sistema non solo consente la gestione centralizzata e la tracciabilità unificata dei dati lungo l’intera linea, ma permette anche un monitoraggio efficiente dello stato di serraggio in ciascuna stazione, fornendo un potente supporto di dati di base per il sistema MES dello stabilimento e per l’analisi della qualità.

Adottando avvitatori servoassistiti che integrano tecnologie all’avanguardia quali il controllo sincrono multimandrino, il design a doppio sensore montato frontalmente, il controllo del punto di snervamento e la rilavorazione simultanea online, le case automobilistiche possono superare in modo completo i vari punti critici del processo di serraggio degli pneumatici lungo l’intero ciclo produttivo. La scelta di avvitatori servoassistiti di alta qualità e ad alte prestazioni non è solo una scelta inevitabile per potenziare i processi fondamentali del sistema di assemblaggio finale del telaio del veicolo, ma anche un motore fondamentale che spinge la produzione automobilistica verso «zero difetti, alta intelligenza e piena tracciabilità».