İşbirlikçi robot kullanımı ile motor traversi somunlarına kılavuz çekme sisteminin tasarımı ve uygulaması
Design and implementation of a tapping system by using collaborative robot for suspension Crossmember's nuts
Yazar: MUSTAFA ALPER BİÇER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ RIZA EMRE ERGÜN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Kılavuz çekme = Tapping ; Robotlar = Robots ; Süreç tasarımı = Process design ; Tork = Torque ; Transduser = Transducer

Özet:
Otomotiv sektöründe araç başına üretim süreleri birçok OEM için 100 saniyenin altına düştüğü günümüz seri üretim şartlarında kalite beklentisi milyonda bir hata beklentisi ile yüksek kalite standartları talep edilmektedir. Üretimde her bir proses otomasyona çevrilerek robot, kamera ve prosese özel uygulama ve ekipmanlar ile kalite artışı ve üretim süresinin kısalması için çalışmalar yapılmakta ve sürekli iyileştirme için arayışlar devam etmektedir.

Temelleri 1900'lerin başında atılan modern araç üretim hatlarında hali hazırda en çok kullanılan yöntemlerden birisi cıvatalı bağlantılardır. Cıvata-somun bağlantıları sürücü ve araç güvenliği için önem taşıyan birçok parçada kullanılmaktadır. Kaynak işlemleri sırasında bazı parçaların üzerinde bulunan somunlar çapak nedeniyle deforme olabilmekte ve bu yetersiz tork veya hatalı sıkımlara neden olabilmektedir.

Bu çalışmada bir araç modeline ait bir motor traversi üzerinde bulunan projeksiyon kaynaklı somunlara diş kontrolü ve kalıntıların alınması için proses dizaynı gerçekleştirilmiştir. Bu proses günümüzde avantajları nedeniyle kullanımı artan bir işbirlikçi robot yardımı ile gerçekleştirilmiştir. İşbirlikçi robotun ucuna bağlı bir transducer'li tork cihazı yardımı ile kullanılan özel bir kılavuz ekipmanı tasarlanmış ve imal edilmiştir. 

Yapılan bu çalışma ile robotik kılavuz işleminde yaşanan problemlere ait cevaplar aranmıştır. Stabil bir uygulama için gerekli iyileştirmeler yapılmış ve benzer uygulamalar için referans olması hedeflenmiştir. 

Tüm yönleriyle bir proses dizayn edildikten sonra imal edilerek gerçek üretim koşullarında ham verilerin toplanması için otomotiv parçaları üreten bir fabrikada denemeleri yapılmıştır. Sistem çalışır hale getirilip yüksek adetli testlere tabi tutularak sonuçlar bilimsel bir şekilde analiz edilmiştir. 

Sonuç olarak 3 operatörlü bir istasyonda 35,78 saniye manuel operasyon süre azaltımı yapılarak, 1 operatör azaltımı yapılmıştır. Yatırım maliyetini 5 yılda dört katı kadar amorti edebilecek bir sistem kurulmuştur.

Abstract:
In today's mass production conditions, where production times per vehicle fall below 100 seconds for many OEMs in the automotive industry, high quality standards are demanded with the expectation of one part per million error. Every process in production is turned into automation, and efforts are made to increase quality and shorten production time with robots, cameras and process-specific applications and equipment, and the search for continuous improvement continues.

One of the most used methods in modern vehicle production lines, the foundations of which were laid in the early 1900s, is bolted connections. Bolt-nut connections are used in many parts that are important for driver and vehicle safety. During the welding process, the nuts on some parts can be deformed due to burrs and this may cause insufficient torque or incorrect tightening.

In this study, a process design was carried out to control the threads and projection welded type nuts on an suspension crossmember of a vehicle model. This process has been carried out with the help of a collaborative robot whose use is increasing due to its advantages today. A special guide equipment used with the help of a torque device with a transducer assemblied to the end of the collaborative robot was designed and manufactured.

In this study, answers to the problems experienced in the robotic tapping process were sought. Necessary improvements have been made for a stable application and it is aimed to be a reference for similar applications.

After a process has been designed with all its aspects, it has been manufactured and tested in a factory producing automotive parts to collect data under real production conditions. The system was put into operation and subjected to high number of tests, and the results were analyzed scientifically.

As a result, 35.78 seconds of manual operation time reduction was made in a station with 3 operators, and 1 operator reduction was made. A system that can amortize the investment cost up to four times in 5 years has been established.