Cómo 11 cobots ayudan a ensamblar el coche eléctrico Fiat 500
Stellantis N.V. es un fabricante de automóviles multinacional con sede en los Países Bajos, creado tras la fusión de PSA y Fiat Chrysler Automobiles. La compañía instaló 11 robots colaborativos (cobots) de Universal Robots (UR) en su planta de Mirafiori, en Turín (Italia), para automatizar varias operaciones complejas de la línea de montaje y del control de calidad del nuevo coche eléctrico Fiat 500.
Las aplicaciones colaborativas desarrolladas en Mirafiori aportaron ventajas significativas en precisión y calidad del trabajo, y además mejoraron la ergonomía de varias operaciones que antes se realizaban a mano.
Desafío
En la línea de producción del Fiat 500 eléctrico, algunos procesos de montaje y control de calidad requerían tecnologías de automatización específicas para garantizar la calidad y la repetibilidad necesarias para cumplir los estándares del producto. Además, dada la edad media bastante elevada de los trabajadores de la fábrica, la cuestión del bienestar ergonómico era una preocupación importante.
Solución
Stellantis decidió utilizar cobots de UR hace unos años. La automatización colaborativa liberó a los operarios de tareas manuales repetitivas y físicamente exigentes, de modo que pueden dedicarse a procesos con mayor valor añadido.
Los 11 cobots de UR automatizan ahora las siguientes tareas:
- Aplicación de impermeabilizante en las puertas del vehículo (dos cobots UR10e trabajan en paralelo)
- Posicionamiento de la capota blanda (activación de la pista de imprimación e inspección visual para garantizar la correcta extrusión de la cinta adhesiva en el perímetro) (un UR10e)
- Verificación de las dimensiones del marco de la capota plegable (un UR10e)
- Remachado de la puerta del maletero con remaches ciegos en el marco del maletero (un UR10e)
- Fijación del capó (un UR10)
- Apriete de las bisagras de la puerta lateral trasera (un UR10)
- Fijación del guardabarros (dos cobots UR5 y dos cobots UR10)
Los cobots de UR en la planta de Mirafiori se introdujeron gradualmente para que los operarios pudieran comprender plenamente cómo funcionan los procesos automatizados.
«Como primer paso, decidimos instalar un cobot de UR en el comedor de la empresa, que sirviera vasos de agua a los empleados durante la pausa para comer. Así, los trabajadores de línea pudieron comprobar en persona la seguridad y el carácter colaborativo de los cobots y superar cualquier preocupación sobre la seguridad de las aplicaciones posteriores»
Resultados
Tras el éxito de esta prueba inicial, los cobots de UR se instalaron para realizar tareas en la línea de producción del 500 eléctrico:
Aplicación de impermeabilizante en las puertas de los vehículos
Dos cobots UR10e trabajan en paralelo en la línea de montaje de puertas. El sistema de visión artificial detecta la llegada de la puerta y activa el cobot, que, con un rodillo acoplado a su muñeca, ejerce una presión constante sobre la tela y la presiona contra el panel de la puerta.
Esta aplicación es especialmente compleja, ya que exige que el cobot siga una trayectoria complicada en un espacio reducido, evitando los salientes de los pasadores de presión del panel y garantizando un sellado completo de la pieza para evitar la entrada de agua. Los cobots trabajan con precisión milimétrica, con una repetibilidad de +/- 0,05 mm.
«El cobot de UR mejoró notablemente la ergonomía de esta aplicación. Aplicar la pieza exigía que el operario mantuviera una presión constante con un rodillo dinamométrico, una tarea que, a largo plazo, podía dañar las articulaciones de las manos y provocar trastornos musculoesqueléticos. Así, el cobot aportó dos ventajas: alta precisión y calidad del trabajo, además de una ergonomía mejorada y más comodidad para nuestros operarios»
Montaje de la capota blanda
Dos cobots UR10e trabajan en la línea de montaje de la capota plegable del modelo Fiat Cabrio 500. El primer cobot realiza dos operaciones distintas. Usando una almohadilla sujeta por un dispositivo de agarre especial, el UR10e limpia y prepara la pista de imprimación, sobre la que después se aplica el adhesivo para fijar la capota blanda al marco.
La segunda operación es el control de calidad, en el que el sistema de visión artificial verifica la continuidad geométrica y las dimensiones de la cinta adhesiva. El segundo cobot trabaja en sinergia con un robot antropomórfico.
Una vez montada la capota, se abre sobre un soporte especial y después la eleva un robot. En ese momento, el segundo cobot de UR verifica las dimensiones (mediante el sistema de visión artificial) del marco de la capota plegable para asegurarse de que cumple las medidas. Tras confirmar la conformidad, el robot antropomórfico retira la capota de la línea.
Esta aplicación ofrece varias ventajas en rendimiento y calidad. Los cobots comprueban que el adhesivo se aplica correctamente y verifican las dimensiones del marco de la capota plegable.
Remachado de la puerta trasera
En la línea de montaje de puertas del Fiat 500 eléctrico, un cobot UR10e se configuró para colocar 10 remaches ciegos que fijan el refuerzo de la bisagra del maletero al marco del maletero. El operario carga el marco de la puerta trasera y los refuerzos de las bisagras en la estación de trabajo y después deja que el cobot posicione y remache.
La aplicación del cobot aporta ventajas de rendimiento y ergonómicas. Al mismo tiempo, el control constante de los parámetros de entrada y salida de la estación garantiza una calidad del proceso más alta y estable.
Fijación del capó
En esta aplicación, la carrocería llega a la estación de trabajo con el capó instalado en posición cerrada y con los tornillos de bisagra insertados por los operarios en la estación anterior. Una vez establecida la geometría del capó, el cobot (UR10) se desplaza a la posición correcta y aprieta los cuatro tornillos con el par de apriete correcto.
Las principales ventajas de esta aplicación son la calidad, la eficiencia y la ergonomía, teniendo en cuenta que la carrocería llega a la estación con la pieza cerrada, lo que hace muy difícil un apriete correcto. Como los tornillos de bisagra que hay que apretar no son visibles, el operario puede pasar por alto alguno o apretarlo mal. El cobot también mejora la ergonomía del trabajo, al liberar a los operarios de trabajar en posturas incómodas.
Apriete adicional de las bisagras de las puertas
El modelo Fiat 500 con puerta lateral trasera adicional requería una aplicación automatizada capaz de realizar un ciclo de apriete complejo. Mediante una herramienta automatizada avanzada, en la que va montado un cobot, la puerta se posiciona correctamente en la carrocería. Después, el cobot realiza las operaciones de apriete por la parte trasera.
El cobot responde a dos requisitos tecnológicos distintos: libera al operario de apretar las bisagras en una postura incómoda, cuando no puede ver la posición correcta dentro de la carrocería, y evita que el retroceso de la herramienta de apriete (que trabaja con un par de 75 Nm) golpee la mano del operario.
Fijación del guardabarros
En esta estación de la línea de chapa, el bastidor llega con los guardabarros derecho e izquierdo ya instalados. Dos cobots UR5 y dos cobots UR10s están montados en una plataforma que desciende en el eje Z respecto a la carrocería. Las alas de la plataforma se cierran para fijar la geometría y activar la operación de apriete de 24 tornillos que sujetan los guardabarros. Cada uno de los cuatro cobots lleva un atornillador automático con control de par.
La aplicación ofrece diversas ventajas. La automatización colaborativa garantiza ventajas ergonómicas para los operarios, que ya no tienen que trabajar debajo de la carrocería. Como los tornillos se aprietan con par controlado, se elimina la tensión de tracción sobre las piezas de chapa. Además, se reduce el tiempo de ciclo, lo que mejora el rendimiento de toda la estación.
