11台のコボットがフィアット500の組み立てを支援する方法

ステランティスN.V.はオランダの多国籍自動車メーカーで、PSAとフィアット・クライスラー・オートモービルズの合併によって誕生しました。同社はトリノ（イタリア）のミラフィオーリ工場に、ユニバーサルロボット（UR）製の協働ロボットアーム11台を設置し、組み立てラインと新型電気自動車フィアット500の品質管理における複雑な作業の一部を自動化しています。

ミラフィオーリで開発された協働アプリケーションは、精度と作業品質の面で大きな利点をもたらし、これまで手作業で行われていた一連の作業の人間工学も改善しました。

課題

フィアット500の電気自動車ラインでは、組み立てと品質管理の一部の工程で、製品規格に適合するために必要な品質と再現性を確保する専用の自動化技術の導入が求められました。さらに、工場作業員の平均年齢がかなり高いことから、人間工学的な健康面も重要な課題でした。

解決策

ステランティスは数年前からURのコボットを使用することを決定しました。協働型の自動化により、作業者は反復的で身体的に負担の大きい手作業から解放され、より付加価値の高い工程に携わることができるようになりました。

11台のURコボットが現在、次の作業を自動化しています:

1. ドアへの防水処理塗布（UR10e 2台が並行して作業）
2. ソフトトップの位置決め（プライマー塗布ラインの作動と、周囲への粘着テープの正しい押し出しを確認する目視検査）（UR10e 1台）
3. ロールーフフレームの寸法検査（UR10e 1台）
4. トランクドアのブラインドリベット留め（トランクフレーム上）（UR10e 1台）
5. ボンネットの取り付け（UR10 1台）
6. リアサイドドアヒンジの締め付け（UR10 1台）
7. フェンダーの取り付け（UR5 2台とUR10 2台）

ミラフィオーリ工場のURコボットは、作業者が自動化された工程を完全に理解できるよう段階的に導入されました。

「最初のステップとして、社員食堂にコボットを導入し、昼休みに従業員に水の入ったグラスを配膳させることにしました。これにより、ラインの作業者は協働ロボットの安全性と協調的な性質を自分の目で確かめ、その後の用途に対する安全面の懸念を払拭することができました」

ルイージ・バルビエリミラフィオーリ工場長

成果

この最初の試験が成功した後、URコボットは500型電気自動車の生産ラインでの作業に導入されました:

ドアへの防水処理塗布

ドアの組み立てラインでUR10e 2台が並行して作業します。ビジョンシステムがドアの到着を検知し、手首に取り付けたローラーでフェルトを押さえ、ドアパネルに一定の圧力をかけ続けるコボットを作動させます。

この用途は特に難度が高く、コボットは限られたスペースで複雑な軌道を移動し、パネルの押し込みピンの突起を避けながら、水の浸入を防ぐためにインサートを完全に密閉しなければなりません。コボットはミリ単位の精度で動作し、再現性は+/- 0.05 mmを保証します。

「URコボットはこの用途の人間工学を大幅に改善しました。インサートの塗布では、オペレーターがトルク計付きローラーで一定の圧力を加え続ける必要があり、長期的には手の関節を傷め、筋骨格系の疾患を引き起こす可能性がありました。その結果、コボットは高い精度と作業品質に加え、作業者にとっての人間工学と使いやすさという2つの利点をもたらしました」

ジュゼッペ・グイドーネ人間工学スペシャリスト

ソフトトップの組み立て

フィアット500カブリオレ用のソフトトップ組み立てラインでは、UR10e 2台が稼働しています。1台目のコボットは2つの異なる作業を行います。特殊なグリッパーに支えられたパッドを使い、UR10eはプライマー用の軌道を清掃・整備し、その上に後でソフトトップをフレームに固定する接着剤が塗布されます。 

2つ目の作業は品質管理で、ビジョンシステムが粘着テープの幾何学的な連続性と寸法を検査します。2台目のコボットは人型ロボットと相乗的に作業します。

ソフトトップの組み立てが完了すると、専用の支持台の上で開かれ、その後ロボットによって持ち上げられます。この時点で2台目のURコボットがビジョンシステムにより折りたたみ式ルーフのフレーム寸法を検査し、寸法の適合性を確認します。適合が確認されると、人型ロボットによってソフトトップがラインから取り外されます。

この用途は性能と品質の面で多くの利点をもたらします。コボットは接着剤の塗布が正しいかを検査し、折りたたみ式ルーフのフレーム寸法を確認します。

リアドアのリベット締め

フィアット500電気自動車のドア組み立てラインでは、UR10eコボットが、トランクヒンジの補強材をトランクフレームに固定する10本のブラインドリベットを圧入するように設定されました。オペレーターはリアドアフレームとヒンジ補強材をワークステーションに載せ、その後コボットに任せてリベットの位置決めと圧入を行わせます。

コボットの適用により、生産性と人間工学の両面で利点が得られます。同時に、ワークステーションの入力・出力パラメータを継続的に監視することで、工程の品質がより高く安定します。

ボンネットの取り付け

この用途では、ボンネットが閉じた状態で取り付けられ、前の工程で作業者が挿入したヒンジボルトとともに、車体がワークステーションに到着します。ボンネットの形状が設定されると、コボット（UR10）が所定の位置に移動し、4本のボルトを正しいトルクで締め付けます。

この用途の主な利点は、品質、効率、人間工学です。ボンネットが閉じた状態でステーションに到着するため、正しい締め付けは非常に困難です。締め付けるヒンジボルトは見えないため、作業者が1本を見落としたり、誤って締め付けたりしやすくなります。また、コボットは作業者を無理な姿勢での作業から解放し、作業の人間工学も改善します。

リアサイドドアヒンジの追加締め付け

追加のリアサイドドアを備えたフィアット500では、複雑な締め付けサイクルを実行できる自動化アプリケーションが必要でした。コボットを搭載した先進的な自動化ツールによって、ドアは車体に正しく位置決めされます。その後、コボットが後方からの締め付け作業を行います。

コボットは2つの異なる技術要件に応えます。車体内部の正しい位置が見えない無理な姿勢でヒンジを締め付ける作業から作業者を解放すること、そして締め付けツール（75 Nmのトルクで作動）の反動が作業者の手に当たるのを防ぐことです。

フェンダーの取り付け

このステーションのシートメタルラインでは、フレームは既に右と左のフェンダーが取り付けられた状態で到着します。UR5 2台とUR10s 2台が、車体に対してZ軸方向に下降するプラットフォーム上に設置されています。プラットフォームのウィングが閉じて形状を固定し、フェンダーを固定する24本のボルトの締め付け作業を開始します。4台のコボットそれぞれに、トルク制御付きの自動ねじ締め機が搭載されています。

この用途は様々な利点をもたらします。協働自動化により、作業者の人間工学が確保されます（作業者はもう車体の下で作業する必要がありません）。ボルトはトルク管理で締め付けられるため、板金部品への引張応力は排除されます。さらに、サイクルタイムが短縮され、ステーション全体の生産性が向上します。