Stevige grip, zelfs op buigzame onderdelen: KR CYBERTECH automatiseert montage van batterijpakketten

Ze zijn stil, halen steeds meer stroom uit hernieuwbare energiebronnen, veroorzaken minder CO2-uitstoot en brengen lagere kosten voor reparatie en onderhoud met zich mee: elektrische voertuigen zijn de toekomst. Naar schatting rijden er over de hele wereld momenteel meer dan 27 miljoen plug-in-hybrids en elektrische auto's rond. En als veel grote landen de toelating van verbrandingsmotoren tussen 2030 en 2035 inperken, zal dit aantal nog aanzienlijk toenemen. KUKA zag al in een vroeg stadium het potentieel van e-mobiliteit. Sinds 2014 optimaliseert de automatiseringsspecialist uit Augsburg zijn productportfolio voor de speciale eisen waaraan bij de productie van elektronische componenten voor de auto-industrie moet worden voldaan. Daarvan profiteert nu ook Liebherr-Verzahntechnik GmbH in Kempten. Daar ontstond met behulp van robots een applicatie die fabrikanten van elektrische voertuigen en hun toeleveranciers meer veiligheid en hogere productiviteit kan opleveren. Want wat zou een elektrische auto zijn zonder het hart, de batterij?

De meeste processtappen in de productie van accu's verlopen vandaag al volautomatisch om te voldoen aan de eisen van de auto-industrie aan bijvoorbeeld takttijden, aantallen, kwaliteit en productiekosten. Ook het tekort aan geschoolde arbeidskrachten drijft de sterke automatiseringstrend aan. Er zijn steeds minder vakmensen die bereid zijn zo'n monotone, lichamelijk belastende en tegelijkertijd veeleisende taak op zich te nemen. De firma KOSTAL Kontakt Systeme GmbH uit Lüdenscheid, die sinds 1938 steekverbindingen voor de voertuigindustrie produceert en verkoopt, zag hier een gat in de markt. Het bedrijf ontwikkelde een connector die geschikt is voor zowel handmatig als geautomatiseerd insteken. Martin Wolter, teamleider Ontwikkeling bij KOSTAL, vertelt: “Veiligheid speelt hier een heel grote rol – omdat het om hoogspanningscontacten gaat, moeten ze beschermd zijn tegen aanraken. Dit is vergelijkbaar met een stopcontact: ook hier zijn de contacten beschermd tegen onbedoeld contact met vingers. Het verschil is dat de steekverbinding in het voertuig wordt blootgesteld aan trillingen en aan hoge en lage temperaturen.”

Het hanteren van buigzame onderdelen door machines is nog altijd een grote uitdaging in de montage: zo zijn bijvoorbeeld elastische leidingen, die zich in willekeurige bochten kunnen draaien, voor robots moeilijk vast te pakken. Gebaseerd op de KR CYBERTECH nano ARC HW heeft het bedrijf uit Kempten een speciale grijper ontwikkeld die de leidingen uit een blister pakt. Omdat de kabel binnen de blister niet nauwkeurig genoeg is voorgepositioneerd, wordt er een 2D-camera gebruikt: deze helpt bij het bepalen van de exacte grijpposities op de buigvormige, flexibele kabel en bij het exact boven de contrastekker positioneren van de moduleverbinder aan het einde van de kabel.

Omdat de stekker voorzichtig moet worden behandeld, is het insteekproces voor een probleemloos verloop ontkoppeld. Een verenpakket controleert de kracht die op de stekker en de vergrendeling van de stekker (ook Connector Position Assurance of CPA genoemd) wordt overgedragen. Vervolgens drukt een pneumatische cilinder de stekker in de contrastekker. Dit verenpakket veert in tot het krachtmoment van 70 newtonmeter bereikt is en de eindpositiesensor geactiveerd wordt. Parallel daaraan drukt de verend gelagerde vergrendelingsstift de CPA naar beneden. Zo is de CPA vergrendeld, de stekker procesveilig ingestoken en kan de grijper weer naar boven bewegen. In tegenstelling tot andere automatiseringsexperts lost Liebherr het insteekproces van de buigzame leidingen bewust niet op via trial-and-error-processen. Elke greep moet zitten. De reden daarvoor: de technologie moet geschikt zijn voor serieproductie en moet daarvoor streng vereiste takttijden kunnen aanhouden. Dat lukte meer dan goed: in plaats van de voorgeschreven 17 seconden behaalde het systeem een takttijd van elf seconden.