Stellantis NV est un constructeur automobile multinational néerlandais créé par une fusion entre PSA et Fiat Chrysler Automobiles. La société a installé 11 bras robotiques collaboratifs d’ Universal Robots (UR) dans son usine de Mirafiori à Turin, en Italie, pour automatiser une série d’opérations de chaîne de montage complexes et de contrôles de qualité pour la nouvelle voiture électrique Fiat 500.
Les applications collaboratives développées à Mirafiori ont apporté des avantages significatifs en termes de précision et de qualité des opérations, et ont également amélioré l’ergonomie d’une série d’opérations jusqu’alors effectuées manuellement.
Défi
Sur la chaîne de production de voitures électriques Fiat 500, certains processus d’assemblage et contrôles de qualité ont nécessité l’introduction de technologies d’automatisation spécifiques pour garantir la qualité et la répétabilité nécessaires pour répondre aux normes du produit. De plus, compte tenu de l’âge moyen assez élevé des ouvriers de l’usine, la question du bien-être ergonomique se posait également.
Solution
Stellantis a décidé il y a quelques années d’adopter les robots cobots UR. L’automatisation collaborative a libéré les opérateurs des tâches manuelles répétitives et physiquement exigeantes, pour les affecter à des processus à plus forte valeur ajoutée.
Les 11 cobots UR automatisent désormais les applications suivantes :
- Application du liner étanche sur les portes du véhicule (2 cobots UR10e travaillant en parallèle)
- Positionnement de la capote (activation de la piste d’amorçage et inspection visuelle pour s’assurer de la bonne extrusion de la bande adhésive sur le pourtour) (1 UR10e)
- Vérifier les dimensions du cadre de la capote (1 UR10e)
- Rivetage du hayon par rivets aveugles sertis sur l’armature de coffre (1 UR10e)
- Montage capot (1 UR10)
- Serrage des charnières des portes latérales arrière (1 UR10)
- Montage garde-boue (2 cobots UR5 et 2 UR10)
Les cobots UR de l’usine de Mirafiori ont été déployés progressivement pour permettre aux opérateurs de bien comprendre le fonctionnement des processus automatisés.
« Dans un premier temps, nous avons décidé d’introduire un cobot UR dans la cantine de l’entreprise, distribuant des verres d’eau aux employés pendant la pause déjeuner », a déclaré Luigi Barbieri, directeur de l’usine de Mirafiori. « Cela a donné aux travailleurs de la chaîne l’occasion de voir par eux-mêmes la sécurité et la nature collaborative des cobots, et de surmonter toute appréhension quant à la sécurité des applications ultérieures. »
Résultats
Après le succès de cette première expérimentation, les cobots UR ont été installés sur une série d’applications sur la chaîne de production de voitures électriques 500 :
Application du liner étanche sur les portes du véhicule : Deux cobots UR10e opèrent en parallèle sur la chaîne de montage des portes. Un système de vision enregistre l’arrivée de la porte et active le cobot, qui utilise un rouleau attaché à son poignet pour appliquer une pression constante sur le tissu, en l’appliquant sur le panneau de porte.
L’application est particulièrement difficile car elle nécessite que le cobot suive un chemin complexe dans un espace confiné, en évitant les protubérances des punaises du panneau et en s’assurant que la doublure est complètement scellée pour empêcher l’infiltration d’eau. Les cobots travaillent avec une précision millimétrique, garantissant une répétabilité de +/- 0,05 mm.
« Le cobot UR a considérablement amélioré l’ergonomie de cette application », a déclaré le spécialiste en ergonomie Giuseppe Guidone. « L’application de la gaine obligeait l’opérateur à appliquer une pression constante à l’aide d’un rouleau dynamométrique, une tâche qui, à long terme, pouvait endommager les articulations des bras et provoquer des maladies musculo-squelettiques. Le cobot a donc apporté deux bénéfices : une précision et une qualité de fonctionnement élevées, ainsi qu’une ergonomie et un bien-être améliorés pour nos opérateurs.
Un cobot UR10e utilise un rouleau attaché à son poignet pour appliquer le tissu sur le panneau de porte. | Crédit : Robots universels
Assemblage de la capote
Deux cobots UR10e interviennent sur la chaîne d’assemblage de la capote du modèle Fiat cabrio 500. Le premier cobot effectue deux opérations différentes ; À l’aide d’un tampon soutenu par un dispositif de ramassage spécial, l’UR10e nettoie et prépare la piste d’apprêt, sur laquelle l’adhésif pour fixer la capote au cadre est ensuite appliqué. La deuxième opération est un contrôle qualité, où un système de vision vérifie la continuité géométrique et les dimensions de la bande adhésive. Le deuxième cobot fonctionne en synergie avec un robot anthropomorphe.
Une fois la capote assemblée, elle est ouverte sur un support spécial puis récupérée par le robot. À ce stade, le deuxième cobot UR effectue un contrôle de taille (via un système de vision) sur le cadre de la capote pour s’assurer de la conformité des dimensions. Une fois la conformité vérifiée, la capote est retirée de la ligne par le robot anthropomorphe.
Cette application offre une série d’avantages de productivité et de qualité. Les cobots s’assurent que l’extrusion de l’adhésif est correcte et vérifient les dimensions du cadre de capote.
Rivetage du hayon
Sur la chaîne de montage des portes de la voiture électrique Fiat 500, un cobot UR10e a été configuré pour poser à la presse 10 rivets pop aveugles, qui fixent les renforts de charnière de coffre à l’armature de coffre. L’opérateur charge l’armature du hayon et les renforts de charnière sur le poste de travail, puis laisse le cobot positionner et enfoncer les rivets.
L’application offre des avantages de productivité et d’ergonomie. Dans le même temps, une surveillance constante des paramètres d’entrée et de sortie du poste de travail garantit une qualité de processus supérieure et constante.
Montage du capot
Pour cette application, la carrosserie arrive au poste de travail avec le capot monté en position fermée et les vis de charnière insérées par les opérateurs sur le poste précédent. Une fois la géométrie de la hotte établie, le cobot (un UR10) se met en place et serre les 4 vis au bon couple.
Les principaux avantages de cette application sont la qualité, l’efficacité et l’ergonomie, étant donné que le capot arrive au poste en position fermée, ce qui rend un serrage correct extrêmement difficile. Comme les vis des charnières à serrer ne sont pas visibles, l’opérateur pourrait facilement en manquer une ou faire un mauvais serrage. Le cobot améliore également l’ergonomie de l’opération, évitant aux opérateurs de travailler dans des positions inconfortables ou contraignantes.
Deux cobots UR5 et deux UR10s sont installés sur une plateforme qui s’abaisse sur l’axe z par rapport au corps. Les ailes de la plate-forme se ferment pour fixer la géométrie et activer l’opération de serrage sur les 24 vis qui fixent les garde-boue. | Crédit : Robots universels
Serrage supplémentaire des charnières de porte
Pour le modèle Fiat 500 doté d’une porte latérale arrière supplémentaire, une application automatisée capable d’effectuer un cycle de serrage complexe était nécessaire. Avec l’aide d’un outil automatisé avancé sur lequel le cobot est installé, la porte est correctement positionnée sur la carrosserie du véhicule. Le cobot effectue alors les opérations de serrage, depuis l’arrière de la chaussure.
Le cobot répond à deux exigences de processus différentes : il évite à l’opérateur de serrer les charnières dans une posture inconfortable, où il serait incapable de voir les positions correctes à l’intérieur de la carrosserie ; et il empêche le rebond de l’outil de serrage (qui fonctionne avec un couple de 75 Nm) sur le bras de l’opérateur.
Montage des garde-boue
Dans cette station de la ligne de tôlerie, le cadre arrive avec les garde-boue droit et gauche déjà en place. Deux cobots UR5 et deux UR10s sont installés sur une plateforme qui s’abaisse sur l’axe z par rapport au corps. Les ailes de la plate-forme se ferment pour fixer la géométrie et activer l’opération de serrage sur les 24 vis qui fixent les garde-boue. Chacun des 4 cobots est équipé d’une visseuse automatique avec contrôle de couple.
L’application offre divers avantages. L’automatisation collaborative garantit des avantages ergonomiques pour les opérateurs (qui ne sont plus obligés de travailler sous la caisse du véhicule). Comme les vis sont serrées au couple, les contraintes de traction sur les pièces en tôle sont éliminées. De plus, le temps de cycle est raccourci, ce qui augmente la productivité de l’ensemble de la station.
https://www.therobotreport.com/how-11-cobots-help-assemble-the-new-fiat-500/
