Korzystasz ze starszej wersji przeglądarki Internet Explorer. Aby zapewnić optymalnie działanie, zaktualizuj przeglądarkę
Wykorzystanie robotów do promowania elektromobilności i budowania zaworów bezpieczeństwa do akumulatorów
Boom na elektromobilność powoduje również gwałtowny wzrost popytu na akumulatory i części do nich. Dostawca części samochodowych Hugo Benzing, który ma siedzibę w Korntal-Münchingen niedaleko Stuttgartu i produkuje między innymi płytki bezpieczeństwa do akumulatorów, odczuwa tego skutki. W przypadku przegrzania termicznego zawory zmniejszają ciśnienie w akumulatorze, przyczyniając się w ten sposób znacząco do bezpieczeństwa samochodów elektrycznych. Produkcja zaworów jest wymagająca i wysoce zsynchronizowana – a zatem idealna do rozwiązań automatyzacji.
Elektromobilność jest na fali. Samochody elektryczne są zasilane energią elektryczną, która może być wytwarzana z odnawialnych źródeł energii, co zmniejsza emisję CO2 – jest to ważny krok w kierunku ochrony klimatu. Decydenci firmy Hugo Benzing GmbH & Co. KG w Korntal-Münchingen szybko zdali sobie sprawę, że trend w kierunku pojazdów elektrycznych będzie trwały. Czołowy na świecie producent elementów bezpieczeństwa zdał sobie również sprawę, że jego doświadczenie będzie przydatne przy budowie samochodów elektrycznych. W związku z tym eksperci ds. bezpieczeństwa zaczęli opracowywać membrany i płytki bezpieczeństwa do akumulatorów samochodów elektrycznych. Opatentowane zawory bezpieczeństwa uwalniają ciśnienie do otaczającego powietrza w przypadku przegrzania termicznego akumulatora. Zapewniają one bezpieczeństwo akumulatora, a tym samym samochodu elektrycznego, zapobiegając wzrostowi ciśnienia w akumulatorze.
Automatyzacja produkcji akumulatorów w elektromobilności
Automatyzacja poprawia wydajność produkcji płytki bezpieczeństwa akumulatorów w sektorze elektromobilności i pomaga sprostać wyzwaniom, takim jak precyzja produkcji i zwiększanie ilości.
Koncentracja na bezpieczeństwie w procesie produkcji
Aby wyprodukować ten zawór odpowietrzający do akumulatora samochodu elektrycznego, wymagane są ciągłe kontrole jakości w całym procesie produkcyjnym w celu spełnienia wymogów bezpieczeństwa. Zawór składa się z trzech części, które są montowane w celi zautomatyzowanej w firmie Benzing. „Początkowo budowaliśmy zawory ręcznie” – wspomina dyrektor zarządzający Christian Benzing. Wkrótce stało się jednak jasne, że zapotrzebowanie przemysłu motoryzacyjnego na te zawory odpowietrzające do samochodów elektrycznych znacznie wzrośnie.
W firmie Hugo Benzing, dostawcy z branży motoryzacyjnej w Korntal-Münchingen, zawory bezpieczeństwa do akumulatorów litowych w samochodach elektrycznych są produkowane w zautomatyzowanym procesie.
„Potrzebowaliśmy więc dużych ilości” – mówi Benzing. Ogromny wzrost wydajności można było osiągnąć tylko dzięki automatyzacji. Co więcej, kontrole bezpieczeństwa mogą być teraz standaryzowane zgodnie ze zdefiniowanymi, zaprogramowanymi procesami i przy użyciu najnowocześniejszej technologii. W tym miejscu przydała się specjalistyczna wiedza firmy WAFIOS Tube Automation GmbH z Simonswald w Schwarzwaldzie, zajmującej się inżynierią mechaniczną i automatyką.
Dwa miliony zaworów rocznie
„Otrzymaliśmy zamówienie na pierwszą celę w październiku 2019 roku. W następnym roku rozpoczął pracę w Korntal” – mówi Boris Kühn, dyrektor zarządzający WAFIOS Tube Automation, wspominając początki automatyzacji. Od 2023 r. używane są dwie w dużej mierze identyczne cele, produkujące łącznie dwa miliony zaworów rocznie. W każdej jednostce pracuje razem sześć robotów KUKA. Roboty KR AGILUS montują zawór odpowietrzający z trzech pojedynczych części – elementu nośnika, sprężyny i części blokującej.
Sześć robotów KR AGILUS montuje płytki bezpieczeństwa do akumulatorów w module do automatyzacji.
Roboty obracają się również o 360 stopni. Przeprowadzono precyzyjne obliczenia, aby zapewnić, że nie dojdzie do kolizji podczas procesów roboczych, a te są zaprogramowane zgodnie ze zdefiniowanymi sekwencjami. Kluczem do tego są stacje przekazywania, w których poszczególne roboty odkładają i odbierają poszczególne części. Sukcesywne wykonywanie zadań pick-and-place gwarantuje nieprzerwaną pracę w module.
Podczas chwytania poszczególnych części wymagana jest maksymalna precyzja.
Stacja jest mobilna dzięki modułowej konstrukcji
Istnieją dwa powody, dla których specjalista ds. automatyzacji wybrał roboty KUKA dla zamówienia Benzing: po pierwsze, WAFIOS Tube Automation jest partnerem systemowym specjalisty ds. robotów z Augsburga od 2013 roku, a po drugie, Benzing wcześniej polegał na firmie KUKA w innych procesach automatyzacji i miał z nią bardzo pozytywne doświadczenia. Wiele różnych procesów jest przeprowadzanych z dużą prędkością w celi o wymiarach siedem na pięć metrów. Wymagało to szybkiego, precyzyjnego i kompaktowego robota. Podjęto decyzję o zastosowaniu sześcioosiowego wysoce precyzyjnego KR AGILUS dla każdego modułu – zaprojektowanego z myślą o ekstremalnie wysokich prędkościach roboczych. Oprócz wszechstronności robota cały system jest również mobilny operacyjnie. Nie jest on związany ze stałą lokalizacją w fabryce, ale jest zamontowany na trzech stalowych płytach i można go przenieść w całości w mgnieniu oka. „Był to dla nas ważny czynnik, ponieważ procesy produkcyjne zawsze wymagają dostosowania. To mobilne rozwiązanie oznacza, że nie mamy żadnych przestojów w produkcji” – mówi Christian Benzing.
Roboty przenoszą poszczególne części przez stację
Zawory do akumulatorów w samochodach elektrycznych są produkowane w Benzing w systemie trzyzmianowym. Pracownik inicjuje zautomatyzowany proces produkcji, wprowadzając elementy nośnika do systemu za pośrednictwem systemu paletyzacji. Tam KR AGILUS podnosi element nośnika i przenosi go do punktu kontroli świetlnej, gdzie kontrola jest wykonywana przez kamerę przetwarzającą obraz. Kamery te są ważną częścią procesu inspekcji. Po elemencie nośnika wprowadzana jest sprężyna, która również jest sprawdzana przed użyciem. Na koniec dostarczana jest część blokująca, która również jest sprawdzana. Jeśli część jest uszkodzona, KR AGILUS przenosi ją do przewidzianego w tym celu pojemnika.
Poszczególne części są odbierane i odkładane dokładnie na stacjach przekazywania.
Operator maszyny może interweniować w dowolnym momencie
Po sprawdzeniu wszystkich komponentów roboty przenoszą je do stacji montażowej. „Tam są one spawane za pomocą ultradźwięków o wysokiej częstotliwości” – wyjaśnia Dietmar Dengler, również dyrektor zarządzający w WAFIOS Tube Automation. Powstałe opary są usuwane w celu ochrony pracowników. Następnie robot przenosi zespawane części do stacji gratowania, która usuwa pozostałości po spawaniu. W tym miejscu zintegrowana jest kolejna stacja testowa. Jeśli gotowy podzespół spełnia wymagania, przechodzi test szczelności, który jest przeprowadzany w kabinie helowej. „Jeśli wszystko jest w porządku, komponent jest oznaczany laserowo i jest gotowy” – mówi Dengler. Operatorzy mogą również poprosić o kontrolę poszczególnych podzespołów podczas procesu, jeśli uznają to za konieczne. Po zakończeniu wszystkich zautomatyzowanych etapów produkcji operator usuwa gotowe zawory bezpieczeństwa.
Operator maszyny może interweniować w dowolnym momencie podczas produkcji zaworów bezpieczeństwa.
Chwytaki wymagają maksymalnej precyzji
Chwytaki używane przez roboty do podnoszenia i odkładania delikatnych pojedynczych części okazały się wyzwaniem. „Sprężyny mają sześć ramion, które wyginają się, jeśli trzymasz je zbyt mocno” – wyjaśnia Dengler. Jednak pracownicy WAFIOS Tube Automation znają te wymagania dotyczące narzędzi chwytakowych i dlatego sami opracowali je dla modułu montażowego. Kompleksowy system sterowania, który służy do obsługi systemu i sześciu robotów KR AGILUS za pomocą jednego panelu, został również opracowany we własnym zakresie i jest używany przez klientów od wielu lat. „Operatorzy po prostu programują system sterowania, nie muszą mieć żadnej wiedzy na temat robotów” – podkreśla Kühn.
Christian Benzing (w środku) wybrał WAFIOS Tube Automation do wdrożenia rozwiązania automatyzacji – wraz z dyrektorami zarządzającymi Dietmarem Denglerem (po lewej) i Borisem Kühnem (po prawej).
Aby być najlepszym dostawcą w tej dziedzinie, musimy mieć pełną kontrolę nad procesem. Możemy to osiągnąć tylko dzięki automatyzacji.
Pracownicy Hugo Benzing GmbH & Co. KG są zadowoleni z systemu automatyzacji.Dzięki swoim „robotycznym kolegom” pracownicy mają więcej zasobów na inne działania produkcyjne.Co więcej, ręczna produkcja zaworów bezpieczeństwa nie miałaby sensu ze względu na złożoność procesu montażu, liczne procesy testowania i gwałtowny wzrost wydajności. W ten sposób firma znacząco przyczynia się do dalszej popularyzacji samochodów elektrycznych.
