Výroba baterií pro elektromobily je nebezpe?ná zále?itost. D?vodem je vysoké napětí p?i elektrickém propojování kontakt? bateriových modul?. Spole?nost Liebherr-Verzahntechnik GmbH nyní spole?ně s firmami KOSTAL Kontakt Systeme GmbH a KUKA vyvinula technologii se dvěma roboty z ?ady KR CYBERTECH nano, se kterými lze bezpe?ně a efektivně propojovat vysokonapě?ové bateriové moduly.
Automatizace popohání e-mobilitu
Jsou tiché, stále ?astěji vyu?ívají obnovitelné zdroje energie, zp?sobují méně emisí CO2 a mají za následek ni??í náklady na opravy a údr?bu: Budoucnost pat?í elektromobil?m. Podle odhad? aktuálně jezdí po světě více ne? 27 milion? plug-in hybrid? a elektromobil?. A pokud ?etné velké státy v letech 2030 a? 2035 zpomalí schvalování spalovacích motor?, toto ?íslo vyrazně vzroste. Spole?nost KUKA brzy rozpoznala potenciál e-mobility. Tento specialista na automatizaci z Augsburgu od roku 2014 optimalizuje své produktové portfolio tak, aby splňovalo speciální po?adavky, které je t?eba splnit p?i vyrobě elektronickych sou?ástek pro automobilovy pr?mysl. Z toho nyní tě?í i spole?nost Liebherr-Verzahntechnik GmbH v Kemptenu. Tam s pomocí robot? vznikla aplikace, která m??e vyrobc?m elektromobil? a jejich dodavatel?m nabídnout vět?í bezpe?nost a vy??í produktivitu. V?dy? co by to bylo za elektromobil bez jeho srdce, tj. baterie?
Dva roboty KR CYBERTECH nano ARC HW spojují moduly vysokonapě?ové baterie a povy?ují bezpe?nost a efektivitu výroby baterií na zcela novou úroveň.
Vysokonapě?ová baterie obsahuje obrovské mno?ství energie a je rozhodující pro dojezd a dobu nabíjení vozidla. Vysokonapě?ová baterie se skládá z několika modul?, které jsou vzájemně elektricky propojeny a spojeny do bateriového bloku. Po propojení kontakt? dosahují tyto bateriové systémy vystupního napětí mezi 400 a 800 V DC. K tomu ú?elu ?asto pou?ívané p?ípojnice, tzv. busbary, v?ak p?edstavují bezpe?nostní riziko pro zaměstnance kv?li exponovanym kontaktním plochám.?
Sou?asně se roboty se zásuvnými modulovými konektory p?esouvají dol? k bateriovým modul?m.
Alternativou je pou?ití zásuvnych modulovych konektor?. Spole?ně s firmou KOSTAL Kontakt Systeme GmbH a s pomocí robot? vyvinula spole?nost z Algavy inovativní proces pro automatizovanou montá? zásuvnych modulovych konektor? s ohebnymi kabely. Zásuvné, izolované a pru?né modulové konektory od spole?nosti KOSTAL zabraňují neúmyslnému kontaktu s ?ástmi pod napětím a i p?es svou vysokou elasticitu je lze zasunout automatizovanym zp?sobem - a to s po?adovanou pru?ností a po?adovanou dobou cyklu.
Automatizace hraje klí?ovou roli v hospodárné výrobě vysokonapě?ových baterií ve velkém mno?ství.
E-mobilita: skute?ná inovace s roboty s dutou h?ídelí a speciálním softwarem
Za samotny proces p?ipojení jsou zodpovědné dva roboty KR CYBERTECH nano ARC HW v ka?dé buňce. Tyto roboty s dutou h?ídelí se jinak pou?ívají hlavně pro sva?ování v ochranné atmosfé?e. Kompaktní konstrukce a velky dosah a také mo?nost vedení kabelu osou zápěstí z nich v?ak také udělaly ideální volbu pro tuto aplikaci. Kromě toho si tym Liebherr-Verzahntechnik GmbH vybral softwarovy balí?ek KUKA.RoboTeam. Umo?ňuje synchronizovanou spolupráci dvou a více robot?. Program a pohyb jsou vzájemně harmonizovány v reálném ?ase, tak?e i slo?ité procesy – jako je spojování ohebnych díl? – jsou nadmíru úspě?né. Skute?ná inovace v oblasti elektromobility.
Dva roboty KR CYBERTECH nano ARC HW v jedné buňce zapojují elektronická spojení.
Obě ramena robota spolupracují synchronně p?i výrobě vysokonapě?ových baterií, které ?ídí softwarový balí?ek KUKA.RoboTeam.
Nedostatek kvalifikovanych pracovník? je hnací silou automatizace
Vět?ina procesních krok? p?i vyrobě baterií je ji? plně automatizována, aby byly splněny po?adavky automobilového pr?myslu, nap?íklad z hlediska doby cyklu, mno?ství, kvality a vyrobních náklad?. Nedostatek kvalifikovanych pracovník? je dal?í hybnou silou směrem k automatizaci. Odbornych pracovník?, kte?í jsou ochotni podstoupit tak monotónní, fyzicky náro?ny a zároveň náro?ny úkol, je stále méně. Firma KOSTAL Kontakt Systeme GmbH z Lüdenscheidu, která vyrábí a prodává konektory pro automobilovy pr?mysl ji? od roku 1938, zde objevila mezeru na trhu. Vyvinula konektor, ktery je vhodny jak pro ru?ní zapojování, tak pro automatizaci. Martin Wolter, vedoucí skupiny pro vyvoj ve firmě KOSTAL, uvádí: ?Velmi d?le?itou roli zde hraje bezpe?nost – jeliko? jsou kontakty vysokonapě?ové, musí byt chráněny proti náhodnému dotyku. To je srovnatelné se zásuvkou, kde jsou kontakty také chráněny proti nechtěnému dotyku prsty. Rozdíl je v tom, ?e konektor ve vozidle je vystaven vibracím a vysokym i nízkym teplotám.“
Ná? systém je velmi robustní a spolehlivě p?ená?í elekt?inu p?i měnícím se zatí?ení po celou dobu své ?ivotnosti.
?tíhlá konstrukce robota KR CYBERTECH nano ARC HW umo?ňuje, aby se do jedné kompaktní buňky ve?ly dva roboty.
Milník pro elektromobilitu v rámci montá?e bateriovych blok?
Firma KOSTAL poté hledala specialistu na automatizaci, aby byl novy produkt vhodny pro sériovou vyrobu. Firma KOSTAL na?la, co hledala, ve spole?nosti Liebherr-Verzahntechnik GmbH v Kemptenu. Spole?nost z Algavy ji? od roku 1969 dodává inovativní ?e?ení mnoha vyrobc?m a dodavatel?m automobil?, ale také zákazník?m z oblasti strojírenství, letectví a stavebních stroj?.?
Viktor Bayrhof p?ed inovativní buňkou, která byla p?edstavena na Battery Show ji? po roce a p?l.
Viktor Bayrhof, produktovy mana?er pro automatiza?ní systémy, ?íká: ?Byla to situace win-win. Coby relativně novy hrá? na poli montá?e baterií jsme na?li unikátní prodejní místo a firma KOSTAL na?la někoho, kdo jejich produkt zautomatizuje.“ Spole?nost se sídlem v Algavě úzce spolupracuje se spole?ností KUKA více ne? deset let. Tyto t?i spole?nosti se daly dohromady a ji? po roce a p?l mohla byt nová robotická buňka vystavena na Battery Show ve Stuttgartu.
Montá?: Roboty zapojují ohebné kabely
Tam vzbudili velkou pozornost. Zásuvné modulové konektory s ohebnymi kabely toti? nabízejí je?tě více vyhod oproti ?roubovym spoj?m s p?ípojnicemi: Jejich montá? je snaz?í, proto?e k sobě musí byt p?ipojeny pouze zástr?ka a protikus a mohou kompenzovat vibrace během provozu vozidla, tak?e dochází k méně ?astym ztrátám elektrického kontaktu v d?sledku opot?ebení. Jejich konstrukce také nabízí vyhody p?i pozděj?í vyměně bateriovych modul?, nap?íklad pro aplikace druhé ?ivotnosti nebo recyklaci modul? v bateriovém bloku. Jediny há?ek: Jsou ohebné a tím se deformují i p?i malém silovém a momentovém zatí?ení.
A takové zapojení je stabilní a pevné – co? je nesmírně d?le?itý krok v roz?i?ování e-mobility.
Zpracování ohebnych díl? vy?aduje optimální ?e?ení
Manipulace stroj? s ohebnymi díly je dodnes velkou vyzvou p?i montá?i: Nap?íklad elastické kabely, které se mohou kroutit libovolnym směrem, jsou pro roboty obtí?ně uchopitelné. Na základě robota KR CYBERTECH nano ARC HW?spole?nost z Kemptenu vyvinula speciální chapadlo, které odebírá kabely z blistru. Pou?ívá se 2D kamera, proto?e kabel uvnit? blistru není p?edem umístěn s dostate?nou p?esností: Kamera pomáhá ur?it p?esné polohy uchopení na ohebném, pru?ném kabelu a umístit konektor modulu na konci kabelu p?esně nad protikus zástr?ky.
Pomocí 2D kamery mohou roboty p?esně uchopovat a vkládat ohebné díly vysokonapě?ové baterie.
S pomocí pru?inovych sad k p?esnému pou?ití síly
Vzhledem k tomu, ?e se zástr?kou je t?eba zacházet opatrně, byl proces zapojování oddělen, aby byl zaji?těn hladky chod. Pru?inová sada kontroluje sílu p?ená?enou na konektor a uzamykací pojistku konektoru (také nazyvanou Connector Position Assurance nebo CPA). Pneumaticky válec následně zatla?í konektor do protikusu konektoru. Tato pru?inová sada se vychyluje, dokud není dosa?eno momentu síly 70 Newtonmetr? a dojde ke spu?tění sníma?e koncové polohy. Pru?inovy pojistny kolík sou?asně tla?í CPA dol?. Tím se CPA uzamkne, konektor je bezpe?ně zasunuty a chapadlo se m??e opět posunout nahoru. Na rozdíl od jinych odborník? na automatizaci spole?nost Liebherr záměrně nevyu?ívá k ?e?ení procesu zapojování ohebnych kabel? procesy typu Trial-and-Error. Ka?dy pohyb musí sedět. D?vod: Technologie má byt vhodná pro sériovou vyrobu a musí byt schopna dodr?et striktně po?adované doby cyklu. A to fungovalo více ne? dob?e: Místo p?edepsanych 17 sekund systém dosáhl doby cyklu jedenácti sekund.
Optimální vykon díky správné kombinaci robota a softwaru
V procesu automatizace se pou?ívá robot KR CYBERTECH nano ARC HW. Flexibilní, cenově vyhodny pr?myslovy robot se specializuje na práci s malymi sou?ástkami a doká?e se dostat i do tě?ko p?ístupnych zásuvnych pozic. Díky ochraně proti nekontrolovanému elektrostatickému nabíjení nebo vybíjení (ESD) je ideální pro manipulaci s citlivymi elektronickymi sou?ástkami. Aby mohl byt pou?it také v kompaktních robotickych buňkách, doká?e tento ?tíhly robot optimálně vyu?ít malé prostory.?
Ka?dý krok ve výrobě baterií lze sledovat a ovládat pomocí ru?ní ovládací jednotky KUKA smartPAD.
Software KUKA.RoboTeam?umo?ňuje spole?nosti Liebherr nechat obě chapadla pracovat spole?ně v provozu Master-Slave, co? znamená optimální napodobení lidskych rukou. Tímto zp?sobem mohou roboty zpracovávat r?zné délky kabel? a polohy zástr?ek a kompenzovat polohové tolerance. Integrované rozpoznávání obrazu pomáhá ur?it skute?nou polohu slot?.?Koneckonc?, toto ?e?ení lze pou?ít nejen pro elektrické propojování kontakt?, ale také pro dal?í elastické komponenty p?i vyrobě baterií - nap?íklad v automatizovaném procesu zapojování datovych kabel? mezi systémem Battery Management System (BMS) a ovlada?em Cell Management Controller (CMC).
Vysoké standardy kvality: plná p?ipravenost na elektromobilitu
Podle Martina Klause, Global Business Development Manager Electronics ve spole?nosti KUKA, si mnoho spole?ností v automobilovém pr?myslu bude moci v budoucnu udr?et konkurenceschopnost pouze s pomocí automatizace. ?Vzhledem k trendu směrem k bateriovym elektromobil?m a zvy?ujícímu se technickému pokroku ve vozidlech vyrazně roste po?et a rozmanitost slo?itych elektronickych sou?ástek v automobilech,“ zd?razňuje Klaus, ktery je zodpovědny za divizi Automotive Electronics. Tyto komponenty, v?etně invertor?, elektromotor?, displej?, kamer a ?ídicích jednotek, lze podle Klause ?vyrábět pouze s vysokym stupněm automatizace v po?adované kvalitě a mno?ství“.
Díky souh?e hardwaru a softwaru se jednotlivé komponenty velmi snadno ovládají.
Velké mno?ství proces? po?adovaných ve výrobě elektroniky lze implementovat pomocí robotiky.
Nové partnerství v oblasti montá?e bateriovych blok?
Specialista na roboty z Augsburgu je na to p?ipraven a má ve svém portfoliu roboty chráněné proti ESD a také roboty certifikované pro ?isté a suché prostory. Viktor Bayrhof ze spole?nosti Liebherr má podobny názor. ?Systémy vysokonapě?ovych baterií jsou nejdra??í sou?ástí elektromobilu,“ vysvětluje Bayrhof. ?Aby bylo mo?né tyto baterie vyrábět hospodárně ve velkém mno?ství, hraje klí?ovou roli automatizace." ?e?ení vyvinuté zú?astněnymi spole?nostmi m??e zajistit konkurenceschopnost spole?ností i v turbulentních ?asech. Svou vyrobu máte trvale pod kontrolou – v?etně ohebnych díl?.
