即使是軟曲件也能正確安裝：使用同步技術(shù)，KUKA機(jī)械手臂實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化電池組組裝

電動(dòng)汽車的電池製造過(guò)程具有相當(dāng)大的危險(xiǎn)性。原因在於電池模組的電連接會(huì)產(chǎn)生極高的電壓。KUKA 與 Liebherr-Verzahntechnik GmbH 和 KOSTAL Kontakt Systeme GmbH 兩家公司合作，目前已開(kāi)發(fā)出一種技術(shù)採(cǎi)用兩臺(tái) KR CYBERTECH nano 系列機(jī)器人，成功安全高效地連接高壓電池模組。

自動(dòng)化是電動(dòng)交通的背後推手

電動(dòng)汽車是未來(lái)的主要趨勢(shì)，因?yàn)檫\(yùn)行安靜平穩(wěn)，使用可再生能源的比例不斷增加，有助於減少二氧化碳排放量，並降低維修和維護(hù)成本。據(jù)估計(jì)，目前全球有超過(guò) 2700 萬(wàn)輛插電式混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車在路上行駛。多數(shù)大型國(guó)家計(jì)畫在 2030 年至 2035 年間減少內(nèi)燃機(jī)車型登記數(shù)量，故上述數(shù)字還會(huì)大幅增加。KUKA 很早就意識(shí)到電動(dòng)汽車的潛力，自 2014 年以來(lái)，我們不斷地改良產(chǎn)品組合，以因應(yīng)汽車電子元件製造業(yè)的特殊要求。位於德國(guó)阿爾高地區(qū)肯普滕（Kempten）的 Liebherr-Verzahntechnik GmbH（利勃海爾齒輪加工技術(shù)有限公司）如今也從中受益。以機(jī)器人為輔助，這家公司設(shè)計(jì)出一個(gè)應(yīng)用方案，可以為電動(dòng)汽車製造商及其供應(yīng)商提供更多的安全性和實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)力。畢竟，一輛電動(dòng)汽車沒(méi)有電池，就等於人類沒(méi)有心臟。

機(jī)器人輔助高壓電池組裝確保製程更安全

高壓電池蘊(yùn)藏著巨大的能量，對(duì)車輛的續(xù)航力和充電所需時(shí)間有重大影響。高壓電池由多個(gè)模組構(gòu)成，這些模組相互電氣連接，進(jìn)而構(gòu)成一個(gè)電池組。連接之後，這些電池系統(tǒng)可輸出 400 至 800 伏特的直流電壓。然而由於接觸表面外露
，一般用於建立連接的匯流排，會(huì)對(duì)員工造成安全風(fēng)險(xiǎn)。

另一種方法則是使用插拔式模組連接器。來(lái)自德國(guó)阿爾高的公司與 KOSTAL Kontakt Systeme GmbH 合作，並在機(jī)器人的協(xié)助下開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新製程，用於軟電纜插拔式模組連接器的自動(dòng)化組裝。KOSTAL 的插拔式模組連接器非常靈活且具有絕緣效果，可防止人員意外接觸帶電部件；即便電纜具高彈性，仍然能夠自動(dòng)插入——兼具所需的靈活性和必要的循環(huán)時(shí)間。

要達(dá)到大量生產(chǎn)高壓電池並符合經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)，自動(dòng)化扮演著關(guān)鍵角色。

Viktor Bayrhof，Liebherr-Verzahntechnik GmbH 自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)理

電動(dòng)汽車：空心軸機(jī)器人和專用軟體推動(dòng)創(chuàng)新

每個(gè)工作單元內(nèi)有兩架 KR CYBERTECH nano ARC HW 負(fù)責(zé)處理插接過(guò)程。一般而言，這些空心軸機(jī)器人主要用於弧形焊接。然而，緊湊機(jī)身和大作用範(fàn)圍，以及可以將腕部軸作為電纜導(dǎo)管等優(yōu)點(diǎn)，也使它們成為此案插接應(yīng)用的完美選擇。此外，Liebherr-Verzahntechnik GmbH 團(tuán)隊(duì)還選用了套裝軟體 KUKA.RoboTeam。這套軟體可以使兩臺(tái)到多臺(tái)機(jī)器人同步協(xié)作。軟體會(huì)即時(shí)對(duì)照程式和運(yùn)動(dòng)，因此即使是連接軟性零件等複雜過(guò)程也不成問(wèn)題，這絕對(duì)是電動(dòng)汽車領(lǐng)域中的創(chuàng)新技術(shù)。

兩架 KR CYBERTECH nano ARC HW 在一個(gè)工作單元中插接電子連接。

兩臺(tái)機(jī)械手臂在高壓電池的生產(chǎn)過(guò)程中同步工作，由 KUKA.RoboTeam 套裝軟體控制。

專業(yè)人員的短缺推動(dòng)自動(dòng)化向前發(fā)展

為了滿足汽車產(chǎn)業(yè)多方面的要求，例如循環(huán)時(shí)間、數(shù)量、品質(zhì)和生產(chǎn)成本，電池製造過(guò)程中的大部分技術(shù)步驟已經(jīng)完全自動(dòng)化。此外，專業(yè)人員的短缺也強(qiáng)烈推動(dòng)了自動(dòng)化趨勢(shì)。願(yuàn)意承擔(dān)這種單調(diào)、體力負(fù)擔(dān)高、同時(shí)又高要求的任務(wù)的專業(yè)人員越來(lái)越少。來(lái)自德國(guó)呂登沙伊德（Lüdenscheid）的 KOSTAL Kontakt Systeme GmbH 公司自 1938 年以來(lái)致力於生產(chǎn)和銷售汽車工業(yè)用的連接器。這家公司意識(shí)到這塊市場(chǎng)仍然空白，因此開(kāi)發(fā)了一種同時(shí)適合手動(dòng)和自動(dòng)化插拔連接器。KOSTAL 開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人 Martin Wolter 表示：「安全性在這裡非常重要——這裡所處理的是高壓觸點(diǎn)，因此必須防止意外接觸。這類似於插座，它的觸點(diǎn)也受到保護(hù)來(lái)防止手指意外觸碰。不同之處在於車輛中的連接器會(huì)受到振動(dòng)以及高溫和低溫的影響。」

我們的系統(tǒng)非常堅(jiān)固，整個(gè)使用壽命期間都能夠在不斷變化的負(fù)載下可靠地傳輸電力。

Martin Wolter，KOSTAL Kontakt Systeme GmbH 開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人

KR CYBERTECH nano ARC HW 的設(shè)計(jì)修長(zhǎng)，因此可以將兩架機(jī)器人安裝在一個(gè)小空間工作單元中。

電動(dòng)汽車電池組組裝的里程碑

隨後 KOSTAL 開(kāi)始尋找自動(dòng)化專家，旨在使產(chǎn)品能夠投入批量生產(chǎn)。KOSTAL 在 Liebherr-Verzahntechnik GmbH 找到了他們需要的技術(shù)。自 1969 年以來(lái)，這家來(lái)自阿爾高地區(qū)的公司一直為眾多汽車製造商和供應(yīng)商以及設(shè)備製造、航空航太和建築機(jī)械領(lǐng)域的客戶提供創(chuàng)新解決方案。

Viktor Bayrhof 站在創(chuàng)新的工作單元前。這個(gè)工作單元僅在一年半後就在電池展上亮相。

自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)理 Viktor Bayrhof 表示：「這是一個(gè)雙贏局面。作為最近才加入電池組裝領(lǐng)域的新角逐者，我們找到了獨(dú)特的賣點(diǎn)，而 KOSTAL 也找到了能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品自動(dòng)化的夥伴。」這家公司十多年來(lái)一直與 KUKA 密切合作。三家公司開(kāi)始合作，僅僅一年半後，新的機(jī)器人工作單元就在斯圖加特的電池展上展出。

組裝：機(jī)器人插入軟電纜

他們?cè)谡褂[會(huì)上引起了很多關(guān)注，因?yàn)?strong>軟電纜插拔式模組連接器與匯流排螺絲連接相比之下具有更多優(yōu)勢(shì)：它們更容易組裝，因?yàn)橹恍鑼⑦B接器和配對(duì)件相互連接，並且可以吸收車輛運(yùn)行期間的振動(dòng)，因而減少因磨損而導(dǎo)致失去電接觸的情況。在日後更換電池模組時(shí)，這樣的設(shè)計(jì)也具有優(yōu)勢(shì)，例如在二次使用或回收電池組模組時(shí)。唯一的問(wèn)題是：由於電纜是軟的，因此即使施加的力量和力矩都很低的情況下也會(huì)變形。

穩(wěn)固連接——這是推廣電動(dòng)汽車過(guò)程中極其重要的一步。

加工軟零件需要最佳解決方案

用機(jī)器處理軟性零件仍然是現(xiàn)今組裝任務(wù)中的一個(gè)主要挑戰(zhàn)：例如，機(jī)器人很難抓住會(huì)向任何方向扭曲的彈性電纜。以 KR CYBERTECH nano ARC HW 為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)出一款特殊夾爪，可以從泡殼中取出電纜。由於泡殼裡的電纜事先沒(méi)有精確地放在一定位置，因此此處採(cǎi)用 2D 攝影機(jī)，以便準(zhǔn)確找出高彈性軟電纜上的夾持位置，並將電纜末端的模組連接器精確定位在連接器對(duì)應(yīng)件的上方。

在 2D 攝影機(jī)的輔助下，機(jī)器人可以精確地抓住並插入高壓電池的軟零件。

彈簧組提供恰到好處的力量

由於連接器必須小心處理，因此將插接過(guò)程去耦以確保順利運(yùn)行。一個(gè)彈簧組負(fù)責(zé)控制傳輸?shù)竭B接器和連接器位置保證（CPA）的力。接著，氣缸將連接器壓入連接器配對(duì)件中。這個(gè)彈簧組件會(huì)受到加壓，直到達(dá)到 70 牛頓米的力矩並觸發(fā)終端位置感應(yīng)器。同時(shí)，彈簧承載的鎖定銷將 CPA 向下推。如此會(huì)使 CPA 鎖定，連接器牢固插入，夾爪便可以再次向上移動(dòng)。與其他自動(dòng)化專業(yè)供應(yīng)商相比，Liebherr-Verzahntechnik GmbH刻意不使用嘗試錯(cuò)誤法來(lái)解決軟電纜的插接過(guò)程，因?yàn)槊恳粋€(gè)動(dòng)作都必須一次到位。因?yàn)樵摷夹g(shù)需適合量產(chǎn)，並且必須能夠滿足嚴(yán)格要求的循環(huán)時(shí)間。結(jié)果證明，這非常有效：系統(tǒng)的循環(huán)時(shí)間比規(guī)定的 17 秒更短，交出了 11 秒的佳績(jī)。

正確的機(jī)器人與軟體組合帶來(lái)最佳性能

自動(dòng)化製程中採(cǎi)用了 KR CYBERTECH nano ARC HW。這款靈活、經(jīng)濟(jì)高效的工業(yè)機(jī)器人專門用於處理小型組件，而且還可以到達(dá)難以觸及的插接位置。也保護(hù)不受控靜電充電或放電的風(fēng)險(xiǎn) (ESD) ，非常適合處理敏感電子元件。為了在空間有限的機(jī)器人工作單元中使用，結(jié)構(gòu)修長(zhǎng)的KUKA機(jī)械手臂可以充分利用狹小的空間。

電池製造過(guò)程的每個(gè)步驟都可以使用 KUKA smartPAD 手持設(shè)備來(lái)追蹤和控制。

Liebherr-Verzahntechnik GmbH利用軟體 KUKA.RoboTeam 使兩支機(jī)器手能夠像人類手臂一樣，在主控制器-從站-運(yùn)作模式之下完美合作。如此一來(lái)，機(jī)器人可以處理不同的電纜長(zhǎng)度和插接位置，並補(bǔ)償位置公差。內(nèi)建影像識(shí)別系統(tǒng)有助於確定插槽的確實(shí)位置。該解決方案不僅可用於電接觸，還可用於電池生產(chǎn)中的其他彈性組件，例如電池管理系統(tǒng)（BMS）和電池管理控制器（CMC）之間資料線的自動(dòng)插接過(guò)程。

高品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：準(zhǔn)備好迎接電動(dòng)汽車

KUKA 電子產(chǎn)品全球業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理 Martin Klaus 表示，汽車產(chǎn)業(yè)的許多公司只有在自動(dòng)化的協(xié)助下才能在未來(lái)保持競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)也是汽車電子部門負(fù)責(zé)人的 Klaus 並強(qiáng)調(diào)：「由於電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的發(fā)展趨勢(shì)以及車輛技術(shù)的不斷進(jìn)步，汽車中複雜電子元件的數(shù)量和種類正不斷明顯增加。」Klaus 表示，包括變流器、電動(dòng)馬達(dá)、顯示器、攝影機(jī)和控制單元等元件，「都只能以高度自動(dòng)化的方式製造，以達(dá)到所需的品質(zhì)和數(shù)量。」

機(jī)器人技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)製造電子產(chǎn)品所需的大量流程。

Martin Klaus，KUKA 電子產(chǎn)品全球業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理

電池組組裝領(lǐng)域的新合作夥伴關(guān)係前景無(wú)限

KUKA專家已為此做好準(zhǔn)備，其產(chǎn)品組合中擁有 ESD 保護(hù)機(jī)器人，以及經(jīng)過(guò)無(wú)塵室和乾燥室認(rèn)證的機(jī)器人。Liebherr-Verzahntechnik GmbH的 Viktor Bayrhof 也持類似觀點(diǎn)。「高壓電池系統(tǒng)是電動(dòng)汽車中最昂貴的組件，」Bayrhof 說(shuō)：「為了以符合經(jīng)濟(jì)效益的方式大量生產(chǎn)這些電池，自動(dòng)化扮演著關(guān)鍵角色。」這三家公司所開(kāi)發(fā)的解決方案即使在動(dòng)盪時(shí)期也能確保公司的競(jìng)爭(zhēng)力，並能夠長(zhǎng)期掌握製造過(guò)程——包括軟性零組件。