Comment 11 cobots UR aident à assembler la Fiat 500 électrique

Stellantis N.V. est un constructeur automobile multinational néerlandais né de la fusion de PSA et de Fiat Chrysler Automobiles. Le groupe a installé 11 robots collaboratifs d'Universal Robots (UR) dans son usine Mirafiori, à Turin (Italie), afin d'automatiser plusieurs opérations complexes sur la chaîne d'assemblage et le contrôle qualité de la nouvelle Fiat 500 électrique.

Les applications collaboratives développées à Mirafiori ont apporté des avantages importants en matière de précision et de qualité de travail, et ont amélioré l'ergonomie de plusieurs opérations auparavant réalisées à la main.

Le défi

Sur la ligne de production de la Fiat 500 électrique, certains processus d'assemblage et de contrôle qualité nécessitaient des technologies d'automatisation spécifiques pour garantir la qualité et la répétabilité requises par les normes produit. De plus, compte tenu de l'âge moyen assez élevé des ouvriers de l'usine, la question du bien-être ergonomique se posait avec acuité.

La solution

Stellantis a décidé d'utiliser les cobots UR il y a quelques années. L'automatisation collaborative a libéré les opérateurs des tâches manuelles répétitives et physiquement exigeantes, afin qu'ils puissent être affectés à des processus à plus forte valeur ajoutée.

Les 11 cobots UR automatisent désormais les tâches suivantes :

1. Application d'étanchéité sur les portes du véhicule (deux cobots UR10e travaillant en parallèle)
2. Positionnement de la capote souple (activation de la piste d'apprêt et contrôle visuel pour garantir une extrusion correcte du ruban adhésif sur le périmètre) (un UR10e)
3. Contrôle des dimensions du cadre de toit repliable (un UR10e)
4. Rivetage de la porte de coffre avec des rivets aveugles sur le cadre du coffre (un UR10e)
5. Fixation du capot (un UR10)
6. Serrage des charnières de la porte latérale arrière (un UR10)
7. Fixation du pare-boue (deux cobots UR5 et deux cobots UR10)

Les cobots UR de l'usine Mirafiori ont été déployés progressivement afin que les opérateurs puissent bien comprendre le fonctionnement des processus automatisés.

« Pour une première étape, nous avons décidé d'installer un cobot UR dans la cantine de l'entreprise, chargé de distribuer des verres d'eau aux employés pendant la pause déjeuner. Cela a permis aux ouvriers de la ligne de constater par eux-mêmes la sécurité et la nature collaborative des cobots, et de dissiper toute inquiétude concernant la sécurité des applications ultérieures »

Luigi Barbieridirecteur de l'usine Mirafiori

Résultats

Après le succès de cet essai initial, les cobots UR ont été mis en place pour effectuer des tâches sur la chaîne de production de la 500 électrique :

Application d'étanchéité sur les portes des véhicules

Deux cobots UR10e travaillent en parallèle sur la ligne d'assemblage des portes. Le système de vision détecte l'arrivée de la porte et active le cobot, qui, à l'aide d'un galet fixé à son poignet, exerce une pression constante sur le tissu pour le plaquer contre le panneau de porte.

Cette application est particulièrement complexe, car elle exige que le cobot suive une trajectoire sophistiquée dans un espace restreint, en évitant les saillies des goupilles de serrage du panneau et en assurant une étanchéité parfaite de l'insert pour empêcher l'infiltration d'eau. Les cobots travaillent avec une précision millimétrique, garantissant une répétabilité de +/- 0,05 mm.

« Le cobot UR a nettement amélioré l'ergonomie de cette application. La pose de l'insert exigeait de l'opérateur une pression constante à l'aide d'un galet dynamométrique, une tâche qui, sur le long terme, pouvait endommager les articulations des mains et provoquer des troubles musculosquelettiques. Ainsi, le cobot a apporté deux avantages : une grande précision et qualité de travail, ainsi qu'une ergonomie et un confort améliorés pour nos opérateurs »

Giuseppe Guidonespécialiste en ergonomie

Assemblage de la capote souple

Deux cobots UR10e travaillent sur la chaîne d'assemblage du toit repliable de la Fiat Cabrio 500. Le premier cobot effectue deux opérations différentes. À l'aide d'un coussin soutenu par un préhenseur spécial, l'UR10e nettoie et prépare la piste d'apprêt, sur laquelle la colle sera ensuite appliquée pour fixer la capote au cadre. 

La deuxième opération est le contrôle qualité, au cours duquel le système de vision vérifie la continuité géométrique et les dimensions du ruban adhésif. Le second cobot travaille en synergie avec un robot anthropomorphe.

Une fois la capote assemblée, elle est ouverte sur un support spécial, puis soulevée par un robot. À ce stade, le second cobot UR vérifie la dimension (via le système de vision) du cadre du toit repliable, afin de s'assurer de la conformité des dimensions. Après confirmation de la conformité, la capote est retirée de la ligne par le robot anthropomorphe.

Cette application offre plusieurs avantages en termes de performance et de qualité. Les cobots vérifient le bon dépôt de la colle et contrôlent les dimensions du cadre du toit repliable.

Rivetage de la porte arrière

Sur la ligne d'assemblage des portes de la Fiat 500 électrique, un cobot UR10e a été configuré pour poser 10 rivets aveugles fixant le renfort de charnière du coffre au cadre du coffre. L'opérateur charge le cadre de la porte arrière et les renforts de charnières sur le poste de travail, puis laisse le cobot positionner et poser les rivets.

L'utilisation du cobot apporte des avantages en termes de productivité et d'ergonomie. Dans le même temps, le contrôle permanent des paramètres d'entrée et de sortie du poste garantit une qualité de process plus élevée et plus stable.

Fixation du capot

Pour cette application, la caisse du véhicule atteint le poste avec le capot installé en position fermée et les vis de charnière insérées par les opérateurs au poste précédent. Une fois la géométrie du capot établie, le cobot (UR10) se déplace jusqu'à la position requise et serre quatre vis au couple correct.

Les principaux avantages de cette application sont la qualité, l'efficacité et l'ergonomie, sachant que la caisse arrive au poste en position fermée, ce qui rend un serrage correct extrêmement difficile. Comme les vis de charnière à serrer ne sont pas visibles, l'opérateur peut facilement en oublier une ou mal la serrer. Le cobot améliore également l'ergonomie du travail en libérant les opérateurs des postures inconfortables.

Resserrage supplémentaire des charnières de porte

Pour la Fiat 500 avec porte latérale arrière supplémentaire, une application automatisée capable d'exécuter un cycle de serrage complexe était nécessaire. Grâce à un outil automatisé avancé sur lequel est monté un cobot, la porte est correctement positionnée sur la caisse du véhicule. Le cobot effectue ensuite les opérations de serrage à l'arrière.

Le cobot répond à deux exigences technologiques différentes : il libère l'opérateur du serrage des charnières dans une position inconfortable, où il ne peut pas voir la bonne position à l'intérieur de la caisse, et il évite que le recul de la visseuse (qui fonctionne à un couple de 75 Nm) ne frappe la main de l'opérateur.

Fixation du pare-boue

Sur ce poste de la ligne de tôlerie, le cadre arrive avec les pare-boues droit et gauche déjà installés. Deux cobots UR5 et deux cobots UR10s sont montés sur une plateforme qui descend selon l'axe Z par rapport à la caisse. Les ailes de la plateforme se referment pour fixer la géométrie et déclencher le serrage de 24 vis fixant les pare-boues. Chacun des quatre cobots est équipé d'une visseuse automatique à contrôle de couple.

L'application offre plusieurs avantages. L'automatisation collaborative garantit des avantages ergonomiques pour les opérateurs, qui n'ont plus à travailler sous la caisse du véhicule. Comme les vis sont serrées au couple, les contraintes de traction sur les pièces en tôle sont évitées. De plus, le temps de cycle est réduit, ce qui améliore la productivité de l'ensemble du poste.