EV組立用締結工具

組立業者がバッテリーパックを車両に取り付ける際には、最大 800 ボルトの電圧がかかります。 人や物に危害が及ばないように、安全性、防火性、組み立て方法には特別な注意が払われています。 写真提供：デソーター

靴箱よりわずかに大きい最大 33 個のバッテリー パックがロボットによって車体に挿入されます。 次に、自動ネジ締めシステムがネジを取り付けて所定の位置に保ちます。 写真提供：デソーター

Nexonar 位置決め技術は、リワーク ステーションでの品質を確保するために使用されます。 このシステムは赤外線技術とカメラを使用して、締結ツールが空間内のどこにあるかを正確に識別します。 写真提供：デソーター

高電圧バッテリーの近くでネジを締めるためのツールには、作業者を保護するために電気的に絶縁されたチャックが装備されています。 写真提供：デソーター

このコードレス ドライバーには、バッテリーの底部に Nexonar トランスポンダーが装備されています。 これにより、工具をミリメートル単位の精度でネジに位置決めすることができます。 写真提供：デソーター

このツールの金属表面は、バッテリーのショートを防ぐために電気絶縁プラスチックでコーティングされています。 写真提供：デソーター

電気自動車の航続距離を延ばす必要があるため、自動車メーカーはより高いバッテリー電圧の採用を迫られています。 ほとんどの乗用車 EV は 400 ボルトのバッテリー パックで駆動されますが、電気バスやトラックは 600 ボルトのバッテリー パックで駆動されます。 現在、OEM は乗用車に 800 ボルトのバッテリー パックを採用し始めています。

EV バッテリー パックは、直列に接続された多数の個別のセルで構成されます。 各セルは 3.1 ～ 4.2 ボルトを供給します。 公称 800 ボルトのシステムには約 198 個のセルが直列に含まれており、全体のパック電圧は 610 ～ 835 ボルトになります。 対照的に、ガソリン車の鉛蓄電池には 6 つのセルが直列に含まれており、全体の電圧は 12 ボルトです。

あるドイツの自動車メーカーでは、電圧の劇的な上昇により、組立ラインの安全性に対する懸念が生じています。 組立業者がバッテリーパックを車両に取り付ける際には、最大 800 ボルトの電圧がかかります。 人や物に危害が及ばないように、安全性、防火性、組み立て方法には特別な注意が払われています。

もう 1 つの大きな懸念は品質保証です。バッテリー パックのネジ接続は安全クラス A に該当するためです。これは、故障した場合に生命や身体に危険が及ぶことを意味します。 したがって、締結具が手動で取り付けられるか自動システムで取り付けられるかに関係なく、ねじ接続の品質を保証し、文書化する必要があります。

Desoutter の締結ツールは、自動車会社が両方の課題に対処するのに役立ちます。

最大 33 個のバッテリー パック (それぞれ靴箱よりわずかに大きいですが、かなり重い) が、溶接されたアルミニウム製の車体に個別に挿入されます。 これは、完全に自動化されたワークステーションのロボットによって行われます。 各パックは 4 本のネジで固定されます。 速度と品質が重要であるため、ネジは Desoutter が設計した完全自動システムによって取り付けられます。

接続された 4 つのねじ回しスピンドルが同時にねじを取り付け、最大 20 ニュートンメートルのトルクを加えます。 ネジはホッパーからステップフィーダーによって自動的に供給され、ホースを通して各スピンドルに吹き込まれます。 コンポーネントがコンポーネントに到着すると、同時に自動的に設定され、最終トルクに達するまで同期して締め付けられます。

「ドライバーは当社のソフトウェアによって制御されています」と、Desoutter 社の自動車業界担当シニアアカウントマネージャーである Maximilian Wien 氏は説明します。 「供給技術は、当社が空気圧とプロセス計画を提供した機械メーカーによって制御されます。ネジ締めデータは、お客様の作業現場のソフトウェア システムに文書化され、当社はそのソフトウェア システムにインターフェースを提供します。」

2018 年に組み立てプラットフォームが稼動したとき、自動車メーカーは電動モデルで 800 ボルトを使用した最初の企業でした。 「当時、それは大きな課題でした。それに応じて手動ワークステーションの労働者を保護しなければならなかったのです」とウィーン氏は回想します。 「自動組み立て後に『OKではない』と分類されたすべてのネジ接続は、再作業のために手動ワークステーションに転用されます。」

バッテリー接続の再加工とバス バーの手動組み立ては、Desoutter コード付きアングル ドライバーを使用して行われます。 「作業者を保護するために、私たちは電気的に絶縁されたスクリュー チャックを使用しています」とウィーン氏は説明します。 「ドライバーの金属表面にもプラスチック コーティングが施されています。作業者が絶縁されていないドライバーをコンポーネントの上に置くと、2 つの極を橋渡しして短絡を引き起こす可能性があるためです。これを防ぐために、電気を通すものはすべて覆われています。」

自動車製造における高電圧ネジ接続の取り扱いを規制する規格は、元々は建築業界で生まれたものです。 多くの OEM およびサプライヤーは、基準点としてこのような規格への準拠を要求しています。

もう 1 つの安全対策は、熱画像カメラを使用したすべてのバッテリー パックの監視です。 パックは無人搬送車 (AGV) でステーションからステーションまで移動します。 モジュールの温度が制限値を超えると、AGV はホールから自動的に排出されます。

労働安全に加えて、リワークステーションでの品質保証も大きな問題です。 Desoutter の Nexonar 測位テクノロジーが役に立ちます。 このシステムは赤外線技術を使用して、締結ツールが空間内のどこにあるかを正確に識別します。 唯一の要件は、特別に装備されたカメラとツール上の赤外線トラッカーの間の視覚的な接触です。 トラッカーは、カメラによって認識される紛れもない LED 信号を発します。

システムのソフトウェアはステーションの空間座標を保存するため、組み立て時に締結位置に対するトラッカーの位置を決定できます。 コンポーネントに取り付けられたリファレンス トラッカーも、その正確な位置を送信します。 ソフトウェアは、作業者が希望する固定位置でのみドライバーを使用できるようにします。 さらに、ソフトウェアは従業員に組み立てプロセスを段階的にガイドし、効率を高め、間違いを防ぎます。 このソフトウェアは、組み立て中の各部品の位置も記録し、完全なトレーサビリティを提供します。

システムを稼働させるのは「困難ではあったが、実行可能だった」とウィーン氏は振り返る。

「測位中、システムは±1ミリメートルの精度で動作します」と彼は説明します。 「もちろん、コンポーネントの位置決めの公差と工具出力の遊びを考慮する必要があります。全体として、このステーションでは、わずか 16 ミリメートルしか離れていない 2 つのネジの位置を区別できなければなりませんでした。

「ガルバニック絶縁であっても、ある程度の遊びが生じます」と彼は続けます。 「そして、これは長さが 150 ミリメートルのビットでそれに応じて増加します。また、AGV はコンポーネントと常に同じ場所にあるわけではありません。磁気テープ上でステーションに入りますが、25 ～ 30 ミリメートルのずれが生じます。」 」

このような AGV の位置決め誤差は、コンポーネント上の 2 つの基準トラッカーで補正されます。

リワークステーション自体には 4 台のカメラが装備されており、コンポーネントを常に監視しています。 この全体的な配置により、困難な条件下でも確実な位置決めが保証されます。

「コンポーネント上の 2 つのトラッカーの助けを借りて、その正確な位置を特定できます」と Wien 氏は説明します。 「つまり、AGV が正確にどこに配置されているかは問題ではありません。コンポーネントがカメラの視野内にあり、リファレンス トラッカーが表示されている限り、偏差は相殺され、16 ミリメートルの許容差を維持できるからです。 」

トラッカーは車体の反対側にあります。 エンジニアは車両の CAD データを使用して、位置特定システム用のトラッカーの最適な位置を決定しました。 次に、3D プリントを使用して、トラッカーの位置を一貫して見つけるための治具を作成しました。 AGV がステーションに入るとき、作業者はトラッカーを設定し、ワークピースがリワークエリアから出る前に取り外します。

3 つのドライバーのそれぞれに別のトラッカーが恒久的に取り付けられており、ツールの正確な位置を決定するために使用されます。 これには、Desoutter の eLink システムを介して電力が供給されます。 ワーク上の基準トラッカーには 18 ボルトのバッテリーが装備されており、充電サイクルごとに 3 ～ 4 週間の稼働時間を保証します。 位置決めは、Desoutter の Assembly-Scout ソフトウェアと、顧客のシステムとは独立してカメラを管理するスタンドアロン コントローラーによって完了します。