Du anv?nder en ?ldre version av webbl?saren Internet Explorer. F?r en s? bra upplevelse som m?jligt b?r du uppdatera din webbl?sare.
Ett säkert grepp även om flexibla och böjbara komponenter: KR CYBERTECH automatiserar montering av batteripack
Att producera batterier till elfordon är en process som innehåller riskfyllda moment. Orsaken till detta är den mycket höga spänning som råder när batterimodulerna ansluts elektriskt. Liebherr-Verzahntechnik GmbH har tillsammans med KOSTAL Kontakt Systeme GmbH och KUKA utvecklat en teknisk lösning med två robotar från KR CYBERTECH nano-serien för säker och effektiv hopkoppling av högvoltsbatterimoduler.
Automation ger elektromobilitet vind i ryggen
De ?r tysta, f?rbrukar i allt h?gre grad el fr?n f?rnybara energik?llor, orsakar mindre CO2-utsl?pp och ?r billigare att reparera och serva: Elfordon tillh?r framtiden. Enligt uppskattningar finns det idag mer ?n 27 miljoner plug-in-hybrider och elfordon globalt. Mellan 2030 och 2035 kommer en l?ng rad st?rre l?nder inf?ra f?rbud mot f?rbr?nningsmotorer och d? l?r denna siffra ?ka markant. KUKA ins?g tidigt potentialen med eldrivna fordon. Sedan 2014 optimerar automationsspecialisten fr?n Augsburg sin produktportf?lj f?r att kunna uppfylla de s?rskilda krav som tillverkning av elektronikkomponenter till fordonsindustrin m?ste uppfylla. ?ven Liebherr-Verzahntechnik GmbH i Kempten drar nu nytta av detta. Detta f?retag har med hj?lp av robotar utvecklat en applikation som f?rb?ttrar s?kerheten och ?kar produktiviteten f?r tillverkare av elfordon inklusive deras underleverant?rer. F?r vad vore en elbil utan dess viktigaste komponent, batteriet?
Två KR CYBERTECH nano ARC HW kopplar ihop högvoltsbatterimoduler och tar säkerhet och effektivitet vid batteriproduktionen till en ny nivå.
Robotbaserad montering f?rb?ttrar s?kerheten vid tillverkning av h?gvoltsbatterier
H?gvoltsbatteriet inneh?ller en mycket stor m?ngd energi och ?r avg?rande f?r fordonets r?ckvidd och laddningstid. H?gvoltsbatteriet best?r av ett antal moduler som ansluts till varandra elektriskt och sedan kopplas ihop till ett batteripack. Efter den elektriska hopkopplingen n?r dessa batterisystem utg?ngsliksp?nningar p? mellan 400 och 800 volt. M?nga tillverkare anv?nder anslutningar med str?mskenor, s? kallade ”bus bars”. Dessa utg?r dock en s?kerhetsrisk f?r medarbetarna p? grund av de friliggande kontaktytorna.?
De synkroniserade robotarna kör ner de instickbara modulanslutningarna till batterimodulerna.
Ett alternativ ?r att anv?nda instickbara modulanslutningar. F?retaget i Allg?u har i samarbete med KOSTAL Kontakt Systeme GmbH och med hj?lp av robotar utvecklat en innovativ process f?r automatiserad montering av instickbara modulanslutningar med flexibla ledningar. Instickbara, isolerade och flexibla modulanslutningar fr?n KOSTAL f?rhindrar oavsiktlig kontakt med str?mf?rande delar och kan anslutas automatiskt trots sin h?ga elasticitet. Samtidigt ger modulanslutningarna den flexibilitet och cykeltid som kr?vs under produktionen.
Automation är helt avgörande när högvoltsbatterier ska produceras i stora kvantiteter på ett lönsamt sätt.
Elektromobilitet – h?r kr?vdes en innovation med h?laxelrobotar och s?rskild programvara
Sj?lva stickanslutningen utf?rs av tv? KR CYBERTECH nano ARC HW i varje cell. Dessa robotar av h?laxeltyp anv?nds annars framf?r allt vid b?gsvetsning. Deras kompakta konstruktion och stora r?ckvidd, liksom det faktum att kablar kan dras genom robotens handaxel, gjorde dem till ett optimalt val ?ven till denna applikation. Teamet hos Liebherr-Verzahntechnik GmbH valde att kombinera roboten med programvarupaketet KUKA.RoboTeam. Nu kunde ett synkroniserat samarbete mellan tv? eller flera robotar realiseras. Programmet och robotens r?relser j?mf?rs med varandra i realtid, vilket t.ex. m?jligg?r komplexa processer som fogning av b?jliga komponenter. En viktig innovation f?r framtidens elektromobilitet.
Hopkopplingen av de elektroniska anslutningarna sker i en cell med två robotar av typen KR CYBERTECH nano ARC HW.
Två robotarmar arbetar synkront vid produktionen av högvoltsbatterier och styrs av programvarupaketet KUKA.RoboTeam.
Brist p? kvalificerad personal driver p? automation
Redan idag utf?rs de flesta processteg inom batteriproduktion helt automatiserat f?r att uppfylla fordonsindustrins h?ga krav p? t.ex. cykeltider, kvantiteter, kvalitet och produktionskostnader. Bristen p? kvalificerad arbetskraft driver dessutom p? den starka automationstrenden. Antalet kvalificerade yrkespersoner som ?r beredda att utf?ra monotona, fysiskt anstr?ngande och samtidigt kr?vande uppgifter har minskat. KOSTAL Kontakt Systeme GmbH fr?n Lüdenscheid, som sedan 1938 producerar och s?ljer stickanslutningar till fordonsindustrin, uppt?ckte en marknadslucka. F?retaget utvecklade d?rf?r en stickanslutning som l?mpar sig b?de f?r manuell anslutning och automation. Martin Wolter, utvecklingsgruppchef hos KOSTAL, ber?ttar: ”S?kerhet spelar en mycket viktig roll h?r. Eftersom det r?r sig om h?gvoltskontakter m?ste dessa vara ber?ringsskyddade. J?mf?r med ett eluttag – ?ven de kontakterna ?r skyddade mot oavsiktlig kontakt med fingrarna. Skillnaden ?r att stickanslutningar i fordon uts?tts f?r vibrationer och b?de h?ga och l?ga temperaturer.”
Vårt system är mycket robust och överför ström på ett tillförlitligt sätt trots växlande belastning under hela produktens livslängd.
Tack vare KR CYBERTECH nano ARC HW-robotens smala design får två robotar plats i en kompakt cell.
Milstolpe inom elektromobilitet – montering av batteripack
I n?sta steg b?rjade KOSTAL leta efter en automationsspecialist som kunde hj?lpa till att ta den nya produkten till serieproduktion. I Kempten hittade KOSTAL r?tt samarbetspartner: Liebherr-Zahntechnik GmbH. F?retaget fr?n Allg?u har sedan 1969 levererat innovativa l?sningar till en l?ng rad fordonstillverkare och underleverant?rer, men ?ven till kunder inom anl?ggningsbyggnad, byggmaskiner samt flyg- och rymdindustrin.?
Viktor Bayrhof står framför den innovativa cellen som företaget kunde presentera på Battery Show redan efter ett och ett halvt år.
Viktor Bayrhof, produktchef f?r automationssystem, ber?ttar: ”Det var en win-win-situation. Som en relativt ny akt?r inom batterimontering hade vi hittat en Unique Selling Point, och f?retaget KOSTAL n?gon som kunde automatisera deras produkt.” F?retaget i Allg?u har i ?ver ett decennium haft ett n?ra samarbete med KUKA. De tre f?retagen gjorde gemensam sak och redan efter ett och ett halvt ?r kunde den nya robotcellen presenteras p? Battery Show i Stuttgart.
Montering: Roboten ansluter flexibla ledningar
Uppm?rksamhet blev stor. De instickbara modulanslutningarna med flexibla ledningar erbjuder ytterligare f?rdelar j?mf?rt med skruvf?rband med ”bus bars”: De ?r enklare att montera eftersom endast stickkontakten och hondelen beh?ver kopplas ihop och de kompenserar vibrationer n?r fordonet k?r, vilket g?r att den elektriska kontakten f?rloras mer s?llan p.g.a. slitage. Deras uppbyggnad ger f?rdelar ?ven n?r batterimodulerna m?ste bytas ut, t.ex. f?r second life-anv?ndning eller ?tervinning av batteripackets moduler. Den enda haken: De ?r b?jliga och deformeras d?rf?r redan vid l?ga kraft- och momentbelastningar.
Och anslutningen sitter säkert – ett mycket viktigt steg i utbyggnaden av elektromobilitet.
Hantering av flexibla och b?jbara delar kr?ver smarta l?sningar
Att hantera b?jliga delar med maskiner ?r fortfarande en stor utmaning i monteringen: Till exempel ?r elastiska ledningar, som ofrivilligt tvinnas i godtycklig riktning, sv?ra f?r robotar att gripa tag i. Baserat p? roboten KR CYBERTECH nano ARC HW har f?retaget i Kempten utvecklat en specialgripper som kan ta ut ledningar ur en blisterf?rpackning. Eftersom ledningen som ligger i blisterf?rpackningen inte ?r tillr?ckligt exakt f?rpositionerad anv?nds en 2D-kamera: Den hj?lper till att identifiera de exakta grippositionerna p? de b?jbara, flexibla ledningarna samt positionera modulanslutningen i ledningens ?nde exakt ovanf?r stickkontaktens hondel.
Tack vare 2D-kameran kan robotarna gripa tag i och ansluta högvoltsbatteriets flexibla och böjbara delar med hög precision.
Exakt r?tt kraft med hj?lp av fj?derpaket
Eftersom stickkontakten m?ste hanteras f?rsiktigt har sj?lva instickningen frikopplats f?r en s? smidig process som m?jligt. Ett fj?derpaket kontrollerar den kraft som ?verf?rs till stickkontakten och dess l?sning (?ven kallad Connector Position Assurance eller CPA). I n?sta steg trycker en pneumatisk cylinder in stickkontakten i dess hondel. Fj?derpaketet trycks ihop tills ett kraftmoment p? 70 newtonmeter har n?tts och ?ndl?gessensorn aktiveras. Samtidigt trycks CPA ner av det fj?derlagrade l?sstiftet. CPA ?r nu l?st och stickkontakten ansluten p? ett process?kert s?tt och grippern kan ?ter r?ra sig upp?t. Till skillnad fr?n andra automationsexperter har Liebherr medvetet avst?tt fr?n att l?sa anslutningen av de b?jliga ledningarna med trial-and-error-processer. Varje fastgripning och anslutning m?ste lyckas. Orsaken till detta: Tekniken ska kunna anv?ndas vid serieproduktion och kunna hantera de mycket korta cykeltider som kr?vs f?r detta. Och m?let uppfylldes med bred marginal: Ist?llet f?r de specade 17 sekunderna n?dde anl?ggningen en cykeltid p? 11 sekunder.
Optimal prestanda tack vare r?tt kombination av robot och programvara
Automationsprocessen kunde realiseras tack vare roboten KR CYBERTECH nano ARC HW. V?r flexibla och prisv?rda industrirobot ?r specialiserad p? att arbeta med sm? komponenter och n?r ?ven sv?r?tkomliga anslutningspositioner. Tack vare det inbyggda skyddet mot okontrollerad elektrostatisk upp- eller urladdning (ESD) l?mpar den sig perfekt f?r hantering av k?nsliga elektronikkomponenter. Roboten har en slimmad och platsbesparande design, vilket g?r den perfekt f?r kompakta robotceller d?r sm? utrymmen m?ste utnyttjas maximalt.?
På KUKA:s bärbara manöverenhet smartPAD kan operatören följa och styra varje steg i batteriproduktionen.
Programvaran KUKA.RoboTeam gjorde det m?jligt f?r Liebherr att l?ta b?gge grippers samarbeta i master-slave-drift och imitiera m?nskliga armar. Robotarna kan d?rf?r hantera olika ledningsl?ngder och anslutningspositioner och ?ven utj?mna positionstoleranser. Den integrerade bildanalysen hj?lper till att identifiera anslutningarnas faktiska positioner.?L?sningen ?r inte bara anv?ndbar vid anslutning av elektriska komponenter, utan ?ven f?r andra elastiska komponenter i batteriproduktionen – till exempel vid automatiserad anslutning av datakablar mellan BMS (Battery Management System) och CMC (Cell Management Controller).
Enligt Martin Klaus, Global Business Development Manager Electronics hos KUKA, kommer m?nga f?retag inom fordonsindustrin att kunna f?rbli konkurrenskraftiga endast genom att automatisera. ”Trenden med batteridrivna elbilar och mer avancerad teknik i bilarna g?r att m?ngden och variationen av komplexa elektronikkomponenter i bilen kommer att ?ka”, ber?ttar Martin Klaus, ansvarig f?r Automotive Electronics. Dessa komponenter, bland annat v?xelriktare, elmotorer, displayer, kameror och styrenheter, kan enligt Klaus ”endast tillverkas i erforderlig kvalitet och m?ngd om automationsgraden ?r h?g”.
Samspelet mellan hård- och programvara gör att de enskilda komponenterna kan styras optimalt.
Många av de processer som behövs inom elektronikproduktion kan realiseras med hjälp av robotar.
Nytt samarbete f?r montering av batteripack – konkurrenskraftig l?sning
Robotspecialisten fr?n Augsburg har l?nge f?rberett sig f?r detta och erbjuder idag s?v?l ESD-skyddade robotar som robotar certifierade f?r renrum och torrum. Viktor Bayrhof fr?n Liebherr har samma syns?tt. ”H?gvoltsbatterisystem ?r den dyraste komponenten i ett elfordon”, menar Bayrhof. ”F?r att batterierna ska kunna produceras i stora kvantiteter p? ett l?nsamt s?tt blir automation helt avg?rande.” L?sningen som utvecklades i detta samarbete kommer kunna hj?lpa f?retag att f?rbli konkurrenskraftiga ?ven i turbulenta tider. De f?r kontroll ?ver sin produktion p? l?ng sikt – inklusive den utmanande hanteringen av flexibla och b?jbara komponenter.
