Système robotique intégré de nettoyage de boîtiers E-Drive pour véhicules à énergie nouvelle

Le système robotique intégré Big Bird Industrial de nettoyage de boîtiers E-Drive est conçu pour le nettoyage post-usinage des boîtiers en aluminium utilisés dans la fabrication des groupes motopropulseurs électriques de véhicules à énergie nouvelle. Ce système élimine les résidus d’usinage et de fonderie avant l’assemblage final et prend en charge la production multi-modèles avec changement automatique d’outils pour plusieurs variantes de pièces.

L’équipement est fourni sous forme de solution clé en main, incluant conception, fabrication, installation et mise en service.

Applications sur pièces

Le système accepte plusieurs variantes de boîtiers E-Drive intégrés destinés aux applications de véhicules à énergie nouvelle :

Toutes les pièces sont des boîtiers en aluminium destinés aux applications de groupe motopropulseur électrique pour véhicules à énergie nouvelle. Le système est conçu avec une capacité de changement automatique d’outils et permet l’usinage de plusieurs variantes de pièces grâce à un système de « bibliothèque de porte-pièces ».

Changement automatique d’outils et production multi-modèle

Le système prend en charge une production entièrement automatique multi-modèle avec :

Reconnaissance du code QR

Un système de lecture de codes QR COGNEX lit automatiquement l’identification de la pièce dès son chargement. Le système sélectionne le programme de nettoyage approprié en fonction des informations contenues dans le code QR.

Système d'inspection visuelle

Un système de vision COGNEX identifie le type et l’orientation de la pièce, guidant ainsi le robot pour une préhension et une manipulation précises.

Changement automatique d'outil

Chaque robot est équipé d’un changeur d’outils automatique (Stäubli) et d’une « bibliothèque de porte-pièces » pouvant stocker 4 jeux de porte-pièces. Le système change automatiquement les porte-pièces en fonction de l’identification de la pièce, permettant ainsi une production multi-modèle fluide sans intervention manuelle.

Configuration à trois robots

Le système utilise trois robots FANUC avec un flux de travail coordonné :

• Robot 1 : Nettoyage turbulent + Nettoyage à haute pression rotatif

• Robot 2 : Transfert en nettoyage par ultrasons + Nettoyage à haute pression en point fixe

• Robot 3 : Manutention du rinçage primaire + Rinçage secondaire + Séchage par soufflage

Processus de nettoyage en plusieurs étapes

Le système combine plusieurs technologies de nettoyage dans une séquence automatisée en 11 étapes :

Étape 1 : Chargement

Le robot à portique suspendu issu de la ligne automatique charge automatiquement la pièce sur le plateau de chargement du système de nettoyage. Le système de convoyage transporte la pièce et le plateau jusqu’à la position de préhension du robot.

La station de chargement comporte :

• Numérisation automatique du code QR pour l'identification de la pièce (COGNEX)

• Système de vision pour la reconnaissance du type et de l'orientation de la pièce (COGNEX)

• Boutons de démarrage à deux mains, arrêt d'urgence et rideaux lumineux de sécurité

• Soufflage d'air automatique des sièges de positionnement des palettes vides après la prise par le robot

• Compatibilité avec les modes de chargement manuel et automatique

• Convoyeurs à rouleaux élévateurs aux deux extrémités pour la circulation automatique des palettes

Étape 2 : Nettoyage turbulent et ponctuel (1,5 MPa)

Le robot 1 saisit la pièce et la transfère dans le bac de nettoyage turbulent, préalablement rempli de liquide de nettoyage. Le robot modifie souplement l'orientation de la pièce tandis que des buses dirigent un flux turbulent afin de nettoyer toutes les surfaces.

Pendant le nettoyage turbulent, le dispositif de serrage du robot obture les orifices des chemises d'eau afin d'empêcher les copeaux d'aluminium de pénétrer dans la cavité des chemises d'eau.

Après un nettoyage turbulent, la vanne de vidange s’ouvre pour un écoulement rapide. Le robot positionne la pièce dans des boîtes de buses fixes disposées selon le motif des trous de la pièce. Le robot modifie l’orientation de la pièce afin d’aligner chaque surface avec les panneaux de buses correspondants, garantissant ainsi que tous les trous reçoivent un nettoyage ciblé.

Après le nettoyage, le robot transfère la pièce vers la station suivante tout en effectuant un écoulement incliné pendant le transfert. La pompe de nettoyage continue de remplir le bac à nettoyage turbulent afin qu’il soit prêt pour la pièce suivante.

Étape 3 : Nettoyage rotatif à haute pression (40 MPa)

Le robot 1 transfère la pièce vers la station de nettoyage rotatif à haute pression. Des buses rotatives à haute pression délivrent une puissance de nettoyage de 40 MPa sur les zones ciblées de la pièce. Après le nettoyage, le robot transfère la pièce vers la station suivante tout en effectuant un écoulement incliné pendant le transfert.

Étape 4 : Nettoyage par ultrasons

Le robot 1 transfère la pièce à usiner sur le plateau de positionnement de la station de nettoyage par ultrasons. Le couvercle du bac à ultrasons se ferme automatiquement pendant le nettoyage. Cette station comporte deux postes, permettant à chaque pièce de subir deux cycles de nettoyage par ultrasons.

Après le nettoyage par ultrasons, le robot 2 saisit la pièce à usiner depuis le plateau de positionnement et la transfère vers la station suivante. Pour les changements de modèle, le plateau de positionnement est remplacé manuellement par un modèle simple et léger doté d’un système anti-erreurs mécanique.

Étape 5 : Nettoyage haute pression à point fixe (40 MPa)

Le robot 2 transfère la pièce à usiner vers la station de nettoyage haute pression à point fixe. Des buses linéaires fixes haute pression délivrent une puissance de nettoyage de 40 MPa sur les zones ciblées. Après le nettoyage, le robot transfère la pièce à usiner vers la station suivante avec un écoulement incliné pendant le transfert. Un bref soufflage d’air élimine l’excédent de fluide de nettoyage avant que la pièce n’entre dans la station suivante.

Étape 6 : Rinçage par pulvérisation primaire

Le robot 2 place la pièce sur le plateau de positionnement dans cette station, puis se retire. La porte de la station se ferme et la boîte de buses descend pour effectuer un rinçage par pulvérisation sur la pièce. Des buses dédiées assurent le rinçage des bouchons de chemise d’eau pour certains carter spécifiques.

Après le rinçage, la boîte de buses revient à sa position initiale, la porte de la station s’ouvre et le robot 3 retire la pièce pour la transférer à la station suivante. Pour les changements de modèle, le plateau de positionnement est remplacé manuellement par un modèle simple et léger doté d’un système de protection contre les erreurs mécaniques.

Étape 7 : Rinçage secondaire par pulvérisation

Le robot 3 saisit la pièce et effectue un rinçage secondaire par pulvérisation. Des buses dédiées assurent le rinçage des bouchons de chemise d’eau pour certains carter spécifiques (sens de nettoyage opposé à celui de l’étape 6). Après le rinçage, le robot 3 transfère la pièce à la station suivante.

Étape 8 : Séchage par soufflage ponctuel

Le robot 3 effectue un écoulement par inclinaison pendant le transfert, puis positionne la pièce dans des boîtes de buses fixes disposées selon les motifs de perçage de la pièce. L’air comprimé permet un séchage ciblé par soufflage de tous les orifices et passages.

Des buses spécialisées pour bouchons d’orifices d’eau assurent un séchage par soufflage des bouchons pour des carter spécifiques, garantissant l’évacuation complète du fluide du manchon d’eau. Après le séchage par soufflage en points fixes, le robot effectue un séchage par balayage sur les surfaces de la pièce. Une fois le séchage terminé, le robot 3 dépose la pièce sur le plateau de positionnement propre et sec situé à la sortie.

Étape 9 : Séchage secondaire par soufflage

La pièce et le plateau sont acheminés vers cette station. La porte de la station se ferme, et les boîtes de buses procèdent au séchage par soufflage de la pièce et du plateau. Cette station intègre un programme automatique de nettoyage et de séchage des plateaux, avec des lignes de nettoyage et de séchage par soufflage pouvant être basculées automatiquement.

Étape 10 : Séchage sous vide

La pièce est acheminée dans la chambre à vide. Le capot supérieur à vide s’étend par actionnement pneumatique, enfermant la pièce dans une chambre étanche. La pompe à vide évacue la chambre, éliminant l’humidité résiduelle des cavités internes et des trous borgnes.

Étape 11 : Refroidissement et déchargement

La pièce est acheminée vers le point de déchargement. Des ventilateurs de refroidissement réduisent la température de la pièce à 20 ± 3 °C à la sortie. La sortie peut accueillir jusqu’à 4 pièces en file d’attente. Tous les convoyeurs de sortie sont équipés de couvercles de protection afin d’éviter toute contamination secondaire. Des convoyeurs à rouleaux élévateurs aux deux extrémités ramènent les palettes vides à la position de placement du robot via le convoyeur de niveau inférieur. Le système prévoit un espace réservé pour l’ajout futur d’une station de nettoyage et de séchage des palettes.

Contrôle de propreté technique

Dans la fabrication des groupes motopropulseurs électriques pour véhicules à nouvelle énergie, la propreté des passages internes du boîtier de moteur électrique influe directement sur les performances et la fiabilité des unités motrices électriques.

Le système est conçu pour répondre aux exigences strictes en matière de propreté propres à chaque variante de pièce :

La qualité du séchage est vérifiée en essuyant les surfaces des pièces avec du papier filtre — aucune trace d’humidité visible, et aucune buée d’eau lors du soufflage d’air à travers tous les types de trous.

Gestion avancée de la filtration

Le système utilise un système de filtration à plusieurs étages :

Tous les filtres disposent de fonctions d'alerte préalable et d'alarme en cas de bouchon. La déshuileuse à flotteur et la déshuileuse à courroie éliminent l'huile flottante du fluide de nettoyage afin d'allonger sa durée de vie.

Système robotique

Le système utilise trois robots FANUC :

Tous les robots sont entièrement étanches (protection IP67), construits en matériaux résistants à la corrosion et équipés de capteurs étanches. Chaque robot est doté d'un changeur d'outils automatique (Stäubli) et accède à une bibliothèque de pinces comprenant 4 jeux de pinces. Précision de repositionnement répétée ≤ ±0,2 mm. Les surfaces de serrage des pinces et les broches de positionnement évitent d'utiliser des surfaces usinées (à l'exception des surfaces et des trous liés au procédé).

Intégration de la Fabrication Intelligente

Le système répond aux exigences de l’industrie 4.0 grâce à une connectivité de données complète :

Communication avec le système MES

• API équipé d'un module d'interface réseau MES

• Prise en charge de la communication Ethernet

• Suivi des pièces par code QR

• Acquisition de données de production

Interface Opérateur

• Écran tactile Mitsubishi HMI

• Affichage en temps réel de l’état des équipements avec visualisation graphique

• Affichage et réglage des paramètres de nettoyage

• Alarmes sonores et visuelles avec stockage de plus de 500 historiques d’alarmes (horodatage, adresse, cause, solution)

• Modes de fonctionnement automatique et manuel avec protection par verrouillage interlock

Fonctions intelligentes

• Fonction de circulation automatique le week-end pour éviter la dégradation des fluides

• Capacité de diagnostic à distance

• Interface de sauvegarde des données et de connexion réseau

CAS D'APPLICATION

Solution complète de nettoyage

Big Bird Industrial fournit des solutions d’ingénierie complètes, notamment :

Développement du processus

• Analyse des composants

• Conception du procédé de nettoyage

• Évaluation des exigences de propreté

Intégration des équipements

• Systèmes de nettoyage coordonnés multi-robots

• Technologie de nettoyage haute pression (40 MPa)

• Systèmes de nettoyage ultrasonique (2 postes)

• Technologie de séchage sous vide

• Systèmes de changement automatique d'outils avec bibliothèque de fixations

• Gestion de la filtration en plusieurs étapes

• Systèmes de convoyage et de manutention

Connexion à la fabrication intelligente

• Interface MES

• Traçabilité par code QR

• Acquisition de données de production

Pourquoi choisir Big Bird Industrial

Expérience des composants pour véhicules à énergie nouvelle

Big Bird Industrial se spécialise dans les solutions de nettoyage de précision pour les composants de groupe motopropulseur automobile, avec une expérience éprouvée dans le nettoyage des carter d'entraînement électrique pour véhicules à énergie nouvelle, couvrant plusieurs applications de groupe motopropulseur électrique et 9 variantes de pièces usinées.

Technologie de nettoyage multi-robots

Le système utilise trois robots FANUC coordonnés dotés d'une capacité de changement automatique d'outils et d'un stockage dans une bibliothèque de fixations, permettant un nettoyage efficace des géométries complexes des carter d'entraînement électrique à l'aide de plusieurs technologies de nettoyage au sein d'une seule séquence de production.

Technologies de nettoyage intégrées

Le système associe un nettoyage turbulent (1,5 MPa), un nettoyage haute pression rotatif (40 MPa), un nettoyage par ultrasons à deux postes, un nettoyage haute pression ponctuel (40 MPa), un rinçage par pulvérisation en deux étapes, un séchage par soufflage en deux étapes et un séchage sous vide afin d'éliminer de façon complète les contaminants.

Capacité d’ingénierie au niveau système

L’entreprise fournit des solutions complètes, de la conception du procédé de nettoyage jusqu’à l’intégration en production, y compris la coordination multi-robots, le nettoyage à haute pression, le nettoyage par ultrasons, le séchage sous vide et les systèmes de changement automatique d’outils.

Ingénierie sur mesure non standard

Chaque composant et chaque ligne de production présente des exigences spécifiques. Big Bird Industrial propose des solutions d’ingénierie sur mesure fondées sur :

• L’analyse de la structure et du matériau du composant

• Développement du procédé de nettoyage

• Conception sur mesure de systèmes de serrage et d’automatisation

• Configuration du système de changement automatique d’outils

• L’intégration dans l’aménagement de l’usine et le flux de production

La capacité non standard de l’entreprise en ingénierie permet d’adapter chaque système de nettoyage à la géométrie spécifique des composants, aux exigences de temps de cycle, aux normes de propreté et au niveau d’automatisation.

Soutien à la fabrication de groupes motopropulseurs électriques

Face à la croissance rapide des véhicules à énergie nouvelle, Big Bird Industrial propose des solutions de nettoyage spécialisées pour les composants des groupes motopropulseurs électriques, aidant ainsi les fabricants à passer à une production électrifiée.

FAQ

Quels composants ce système de nettoyage traite-t-il ?

Ce système est conçu pour les carter d’e-drive intégrés et les composants des groupes motopropulseurs électriques utilisés dans la fabrication de véhicules à énergie nouvelle, notamment les couvercles d’extrémité de moteur, les carter de réducteur, les carter d’onduleur, les couvercles avant/arrière et les carter de moteur.

Quelles technologies de nettoyage sont intégrées ?

Le système intègre un nettoyage turbulent (1,5 MPa), un nettoyage haute pression rotatif (40 MPa), un nettoyage ultrasonore à deux postes, un nettoyage haute pression ponctuel (40 MPa), un rinçage par pulvérisation en deux étapes, un séchage par soufflage en deux étapes, un séchage sous vide et un refroidissement.

Comment le système gère-t-il plusieurs variantes de pièces ?

Le système est doté d'une reconnaissance automatique des codes QR, d'une inspection visuelle pour déterminer l'orientation et d'un système de changement automatique d'outils avec une bibliothèque de pinces pour chaque robot (4 pinces par robot), permettant ainsi une production mixte fluide couvrant 9 variantes de pièces.

Quels contaminants peuvent être éliminés ?

Il élimine les copeaux métalliques, les résidus de fonderie, les particules issues de l'usinage et la contamination par les fluides de coupe présents dans les passages internes complexes, les chemises d'eau et les surfaces externes.

Quels niveaux de propreté peuvent être atteints ?

Les exigences de propreté varient selon la spécification des composants, allant généralement de 7,2 mg à 9,3 mg de contamination résiduelle totale, avec un contrôle strict de la distribution granulométrique des particules et des exigences précises de tension superficielle conformément à la norme DIN 8296 (≥ 32–36 mN/m).

Le système est-il personnalisable ?

Oui. Tous les paramètres — y compris le temps de cycle, la pression de nettoyage, la température, le niveau d’automatisation et la configuration du filtre — sont personnalisables en fonction des besoins de la ligne de production du client.

Nettoyage du boîtier E-Drive dans la fabrication de véhicules à énergie nouvelle

Le nettoyage intégré des boîtiers d’entraînement électrique constitue un processus critique dans la fabrication des chaînes de traction électriques pour véhicules à énergie nouvelle. Ces boîtiers en aluminium complexes regroupent plusieurs fonctions — moteur, onduleur et réducteur — au sein d’un seul composant, ce qui exige des technologies de nettoyage avancées afin d’éliminer les résidus d’usinage et les contaminants issus de la fonderie présents dans les passages internes complexes, les chemises d’eau et les canaux de refroidissement. La propreté des composants d’entraînement électrique influence directement les performances, l’efficacité et la fiabilité des unités d’entraînement électrique.

Systèmes de nettoyage multi-robots avec changement automatique d’outils

La fabrication de composants de groupe motopropulseur électrique exige des solutions de nettoyage flexibles et hautement efficaces, capables de traiter plusieurs variantes de pièces. Les systèmes de nettoyage multi-robots dotés d’une capacité de changement automatique d’outils permettent une production mixte sans intervention manuelle. Des flux de travail robotisés coordonnés optimisent les séquences de nettoyage, réduisant les temps de cycle tout en garantissant une qualité de nettoyage constante pour toutes les variantes. Des bibliothèques de fixations avec 4 fixations par robot offrent une flexibilité pouvant atteindre 9 variantes de pièces.

Nettoyage par ultrasons et à haute pression pour des carter complexes

Les boîtiers complexes de transmission électrique, dotés de géométries internes sophistiquées, posent des défis uniques en matière de nettoyage. Le nettoyage par ultrasons atteint les cavités internes et les trous borgnes auxquels les méthodes conventionnelles de nettoyage par pulvérisation n’ont pas accès, tandis que le nettoyage à haute pression (40 MPa) élimine efficacement les résidus tenaces des surfaces externes et des canaux d’huile. Un système de nettoyage par ultrasons à deux postes permet des cycles de nettoyage prolongés sans nuire au débit global de production.

Filtration et gestion des fluides dans le nettoyage des boîtiers de transmission électrique

Une filtration et une gestion des fluides efficaces sont essentielles pour garantir une qualité de nettoyage constante lors du nettoyage des boîtiers de transmission électrique. Des configurations de filtration multicouche — comprenant des filtres à tambour (50 μm), des filtres à sac (20 μm / 10 μm) et une séparation de l’huile — permettent un fonctionnement continu, avec des alertes automatiques de changement de filtre. Une précision de filtration allant jusqu’à 10 μm assure le maintien de la qualité du fluide de nettoyage, réduisant ainsi les risques de recontamination et prolongeant la durée de vie du fluide.

Spécifications techniques