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Atornillador servoautomático de múltiples husillos con apriete simultáneo: la solución a los problemas del apriete de los neumáticos de automóvil

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Atornillador servoautomático de múltiples husillos con apriete simultáneo

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Al ser el único punto de contacto entre el vehículo y el suelo, el proceso de apriete de los tornillos de los neumáticos reviste una importancia fundamental. El apriete de los tornillos de los neumáticos se clasifica como una «estación de apriete de seguridad de clase A» en el montaje de vehículos, lo que no permite ningún tipo de descuido. Este artículo analiza en profundidad los principales puntos críticos del proceso de apriete de los neumáticos de los vehículos. En combinación con las características técnicas de las atornilladoras servo de la serie TQC de Danikor, ofrece un análisis en profundidad de cómo la tecnología de apriete simultáneo multihusillo supera estos retos del sector.

I. Cuatro puntos críticos fundamentales de los procesos de apriete de ruedas de automóviles

Distribución desigual de la carga entre los husillos múltiples, lo que provoca la deformación del cubo de la rueda y riesgos de aflojamiento
Las ruedas de los vehículos suelen fijarse mediante entre 4 y 6 pernos dispuestos en forma circular. Si se utiliza el apriete secuencial de un solo husillo o equipos tradicionales no sincronizados, los pernos apretados en primer lugar soportan una precarga inicial excesiva. Cuando se aprietan los pernos siguientes, la precarga de los pernos apretados inicialmente suele disminuir. Esta «distribución desigual de la carga» puede provocar fácilmente pequeñas deformaciones en el perfil del cubo de la rueda. Durante la conducción a alta velocidad, esto no solo provoca fuertes vibraciones en la carrocería, sino que también puede dar lugar a la fractura por fatiga de los pernos debido a una tensión desigual, lo que podría causar el peligro mortal de que la rueda se desprenda.

Atenuación dinámica del par y dispersión de alta precisión de control
Durante el proceso de apriete de los pernos de las ruedas, debido a las variaciones en la rugosidad microscópica de las superficies de contacto, a los cambios en el par de fricción de la rosca y a la deformación elastoplástica de los materiales, suele producirse un fenómeno significativo de «atenuación del par». Las herramientas de apriete tradicionales carecen de la precisión suficiente y no pueden captar en tiempo real los cambios microscópicos de carga del material durante las distintas fases del apriete (especialmente al entrar en la zona de fluencia). Si la precisión de apriete no puede controlarse dentro de un rango de tolerancia extremadamente estrecho, se produce una dispersión excesiva de la fuerza de precarga entre los pernos del vehículo, lo que dificulta cumplir los estrictos requisitos de la ventana de proceso de la fabricación de automóviles de gama alta.

Imposibilidad de realizar reparaciones en bucle cerrado en línea, lo que da lugar a importantes pérdidas por paradas de la línea de producción
En las líneas de montaje final de automóviles altamente automatizadas, una vez que se produce una anomalía en el apriete de un perno (por ejemplo, desgaste de la rosca, fuerza de sujeción insuficiente, par excesivo, etc.), los sistemas de apriete tradicionales no pueden intervenir de forma inteligente sin interrumpir la línea de producción. Esto suele requerir que toda la línea de montaje active una alarma y se detenga, o que el vehículo sea desviado a una zona de reelaboración fuera de línea para el desmontaje manual de todo el conjunto y su reelaboración. Esto altera gravemente el tiempo de takt de producción, provoca enormes pérdidas económicas debido a las paradas de la línea y aumenta el riesgo de daños secundarios derivados de operaciones repetidas.

Falta de un mecanismo integral de seguimiento y trazabilidad de datos a lo largo de todo el ciclo de vida
Como componente crítico para la seguridad, los parámetros de apriete de las ruedas constituyen una parte fundamental del sistema de trazabilidad de la calidad en el sector de la automoción. Los equipos de apriete tradicionales presentan un bajo nivel de informatización; las curvas de par-ángulo, los valores de par máximo y otros datos generados durante el apriete están dispersos y no pueden vincularse al número de bastidor (VIN) del vehículo en tiempo real para una gestión centralizada. Si más adelante se producen disputas sobre la calidad o retiradas de productos en el mercado, las empresas tienen dificultades para lograr una trazabilidad y una rendición de cuentas precisas en toda la línea de producción.

II. Cómo las funciones principales de las atornilladoras servo de Danikor resuelven con precisión los puntos débiles

Abordando los puntos débiles mencionados anteriormente en los procesos de apriete de ruedas de automóviles, las atornilladoras servo de gama alta, representadas por la serie TQC, ofrecen soluciones inteligentes que aprovechan su amplio rango de par (2~600 Nm), su arquitectura de hardware superior y sus estrategias de control avanzadas.

Estrategia de apriete simultáneo multihusillo: mayor consistencia en la coordinación multihusillo
Para abordar el problema de la carga desigual en varios pernos, este sistema de atornilladores servo permite el control síncrono de hasta 30 husillos. En la estación de montaje de neumáticos, una matriz de apriete compuesta por múltiples atornilladores servo puede, a través de una plataforma de control maestra, lograr una sincronización estricta de todos los pasos a lo largo de todo el proceso de apriete. Durante el apriete, todos los atornilladores servo aumentan la carga proporcionalmente con la misma pendiente y velocidad de aumento del par, lo que garantiza una fuerza absolutamente uniforme sobre el cubo de la rueda y el disco de freno. Esta capacidad de sincronización superior elimina de forma radical la interferencia mutua y la dispersión de la fuerza de precarga causadas por la secuencia de apriete, maximizando la eliminación de los riesgos de deformación del cubo de la rueda y garantizando la consistencia y la estabilidad de la calidad de la unión en las estaciones críticas.

Sensores dinámicos duales montados en la parte delantera: consecución de una precisión de salida ultraalta de 6σ ±2,5 %
Para superar el reto de la precisión en el control del par, la atornilladora servo utiliza un diseño de hardware altamente innovador. El sistema está equipado con dos sensores dinámicos de par, combinados con algoritmos avanzados para el control de compensación en tiempo real, lo que permite alcanzar una capacidad de control de precisión ultraalta de 6σ ±2,5 %. Y lo que es más importante, el dispositivo presenta un diseño de «montaje frontal», que sitúa los sensores dinámicos de par directamente en el extremo más delantero del husillo principal. Esta estructura permite la captura directa y en tiempo real de los cambios de par más cercanos al extremo del par de fricción del perno, lo que reduce significativamente los errores de transmisión y las pérdidas de par del tren de transmisión mecánico, mejorando así en gran medida la consistencia de la medición. Además, el diseño de «doble sensor, doble garantía» permite que los datos se respalden mutuamente y que los valores de par se verifiquen de forma cruzada, lo que mejora aún más la fiabilidad a largo plazo del atornillador servo en condiciones de funcionamiento de alta intensidad.

Estrategias avanzadas de control para la protección: control del punto de fluencia y tecnología de mantenimiento a velocidad cero
A la hora de abordar la deformación del material y prevenir la atenuación del par, las atornilladoras servo de gama alta muestran ventajas significativas en cuanto a estrategia de software:

Control del punto de fluencia: El sistema puede identificar en tiempo real el punto crítico en el que el perno entra en la zona de fluencia mediante un muestreo de alta velocidad, controlando con precisión el perno hasta su estado óptimo de tensión. Esto no solo maximiza las propiedades mecánicas del material del perno, sino que también mejora significativamente la fiabilidad a largo plazo de la unión de la rueda y la consistencia de la fuerza de precarga.

Mantenimiento a velocidad cero / Control de espera retardada: Una vez que la atornilladora servoaccionada lleva al perno a alcanzar el par objetivo, el sistema no lo suelta inmediatamente. En su lugar, controla el motor para que entre en un estado de retención a microvelocidad o de espera retardada. Esta estrategia supera eficazmente la fluencia elastoplástica de las piezas conectadas, libera la tensión microscópica interna, reduce de forma efectiva la atenuación posterior del par y mejora aún más la estabilidad de la fuerza de precarga final en las uniones críticas.

Reelaboración simultánea en línea y gestión centralizada de datos: creación de un bucle cerrado de calidad sin paradas de la línea
Ante el importante problema que suponen las pérdidas por paradas de la línea, el sistema de control inteligente basado en este atornillador servo ha desarrollado una función de «reelaboración simultánea en línea». Cuando un solo husillo detecta una anomalía durante el apriete (por ejemplo, desalineación de la rosca o resistencia anómala), el sistema inicia automáticamente una operación de reajuste en línea asíncrona de un solo husillo. Esto elimina la necesidad de desmontar y volver a trabajar todo el conjunto y, lo que es más importante, evita la parada de toda la línea de producción, lo que garantiza un funcionamiento estable del tiempo de takt de la línea. En cuanto a la informatización, todos los datos generados por el atornillador servo durante cada proceso de apriete (par, ángulo, tiempo, curva) se agregan a la plataforma de control principal en tiempo real. El sistema no solo permite una gestión centralizada y una trazabilidad unificada de los datos en toda la línea, sino que también facilita una supervisión eficiente del estado de apriete en cada estación, proporcionando un potente soporte de datos subyacentes para el sistema MES de la fábrica y el análisis de calidad.

Mediante la adopción de atornilladores servo que integran tecnologías de vanguardia, como el control síncrono multihusillo, el diseño de doble sensor montado en la parte delantera, el control del límite elástico y la rectificación simultánea en línea, los fabricantes de automóviles pueden superar de forma integral los diversos puntos débiles del proceso de apriete de los neumáticos a lo largo de todo el proceso. La elección de atornilladores servo de alta calidad y alto rendimiento no solo es una opción inevitable para mejorar los procesos fundamentales del sistema de chasis del montaje final del vehículo, sino también un motor clave que impulsa la fabricación de vehículos hacia el objetivo de «cero defectos, alta inteligencia y trazabilidad total».