Chọn vị trí của bạn:

Quốc gia

Ngay cả những bộ phận mềm cũng đều được kiểm soát: KR CYBERTECH tự động hóa việc lắp ráp bộ pin

Sản xuất pin cho xe điện là một ngành kinh doanh nguy hiểm. Lý do cho điều này là: điện áp rất lớn khi có sự tiếp xúc điện của các mô-đun pin. Cùng với công ty TNHH Giao tiếp Hệ thống KOSTAL và KUKA, công ty TNHH Công nghệ Cơ cấu Dẫn động Liebherr hiện đã phát triển công nghệ với hai rô-bốt từ dòng KR CYBERTECH nano, việc này giúp các mô-đun pin cao áp được kết nối một cách an toàn và hiệu quả.


Tự động hóa tạo thuận lợi cho di động điện tử

Chúng hoạt động êm ái, chạy bằng điện từ các nguồn năng lượng tái tạo, tạo ra ít khí thải CO2 hơn, do đó chi phí sửa chữa và bảo trì thấp hơn: Xe điện thuộc về tương lai. Theo ước tính, hơn 27 triệu xe điện Plug-in Hybrid và xe ô tô điện hiện đang được sử dụng trên khắp thế giới. Và nếu từ năm 2030 đến năm 2035 nhiều bang lớn trì hoãn phê duyệt đối với các động cơ đốt trong, con số này sẽ tăng lên đáng kể. KUKA đã sớm nhận ra tiềm năng của phương tiện di động điện tử. Kể từ năm 2014, chuyên gia tự động hóa từ Augsburg đã tối ưu hóa danh mục các sản phẩm của mình dựa theo những yêu cầu đặc biệt phải đáp ứng khi sản xuất linh kiện điện tử cho ngành công nghiệp ô tô. Công ty TNHH Công nghệ Cơ cấu Dẫn động Liebherr ở Kempten cũng đang được hưởng lợi từ đó. Nhờ có sự trợ giúp của rô-bốt, một ứng dụng được tạo ra có thể cung cấp cho các nhà sản xuất xe điện và các nhà cung cấp của họ sự an toàn hơn và năng suất cao hơn. Một chiếc ô tô điện sẽ ra sao nếu không có trái tim của nó, đó là pin?
Hai KR CYBERTECH nano ARC HW kết nối các mô-đun của pin cao áp và nâng độ an toàn và hiệu quả của việc sản xuất pin lên một tầm cao mới.

Lắp ráp dựa trên rô-bốt đảm bảo an toàn hơn trong sản xuất pin cao áp.

Pin cao áp chứa một lượng năng lượng khổng lồ và rất quan trọng đối với phạm vi và thời gian sạc của xe. Pin HV bao gồm các mô-đun tiếp xúc điện với nhau và được kết nối để tạo thành một bộ pin. Sau khi tiếp xúc, các hệ thống pin này đạt được điện áp đầu ra trong khoảng từ 400 đến 800 volt DC. Tuy nhiên, các kết nối với lõi dẫn điện thường được sử dụng cho việc này thường gây rủi ro về an toàn cho nhân viên do các bề mặt tiếp xúc lộ. 
Đồng thời, các rô-bốt với đầu nối mô-đun có thể cắm được di chuyển xuống các mô-đun pin.
Giải pháp thay thế là sử dụng các đầu nối mô-đun cắm được. Cùng với công ty TNHH Giao tiếp Hệ thống KOSTAL và với sự trợ giúp của rô-bốt, công ty Allgäu đã phát triển một quy trình cải tiến để lắp ráp tự động các đầu nối mô-đun cắm được với cáp mềm. Các đầu nối mô-đun có thể cắm, cách điện và linh hoạt của KOSTAL ngăn chặn sự tiếp xúc không chủ ý với các bộ phận mang điện và mặc dù có độ đàn hồi cao nhưng vẫn có thể được cắm tự động - với độ linh hoạt cần thiết và thời gian chu kỳ yêu cầu.

Tự động hóa đóng một vai trò quan trọng trong việc sản xuất kinh tế pin cao áp với số lượng lớn.

Viktor Bayrhof, quản lý sản phẩm hệ thống tự động hóa tại công ty TNHH Công nghệ Cơ cấu Dẫn động Liebherr

Di động điện tử: một cải tiến thực sự với các rô-bốt trục rỗng và phần mềm đặc biệt

Hai KR CYBERTECH nano ARC HW trên mỗi ô chịu trách nhiệm cho quá trình cắm. Mặt khác, những rô-bốt trục rỗng này chủ yếu được sử dụng để hàn hồ quang. Tuy nhiên, thiết kế nhỏ gọn và tầm với rộng cũng như khả năng định tuyến cáp qua trục cổ tay khiến chúng trở thành lựa chọn hoàn hảo cho ứng dụng này. Đội ngũ của công ty TNHH Công nghệ Cơ cấu Dẫn động Liebherr cũng đã chọn gói phần mềm KUKA.RoboTeam. Nó cho phép sự hợp tác đồng bộ của hai hoặc nhiều rô-bốt. Chương trình và chuyển động được so sánh với nhau trong thời gian thực ngay cả các quy trình phức tạp – chẳng hạn như nối các bộ phận linh hoạt – cũng thành công. Một sự cải tiến thực sự trong lĩnh vực điện động.
Hai KR CYBERTECH nano ARC HW gắn các kết nối điện tử trong 1 ô.
Hai cánh tay rô-bốt hoạt động đồng bộ với nhau trong quá trình sản xuất pin cao áp, được điều khiển bởi gói phần mềm KUKA.RoboTeam.

Sự thiếu hụt công nhân lành nghề thúc đẩy tự động hóa tiến lên

Hầu hết các bước của quy trình sản xuất pin đều đã được tự động hóa để đáp ứng các yêu cầu của ngành công nghiệp ô tô, chẳng hạn như về thời gian chu kỳ, số lượng, chất lượng và chi phí sản xuất. Thiếu hụt công nhân lành nghề cũng đang thúc đẩy xu hướng tự động hóa mạnh mẽ. Ngày càng có ít lực lượng lao động sẵn sàng đảm nhận một nhiệm vụ đơn điệu, đòi hỏi thể chất và đồng thời yêu cầu cao như vậy. Công ty TNHH Giao tiếp Hệ thống KOSTAL từ Lüdenscheid, đã sản xuất và bán các đầu nối cho ngành công nghiệp xe hơi từ năm 1938, đã nhận ra lỗ hổng trên thị trường. Họ đã phát triển một đầu nối phù hợp cho cả đầu cắm thủ công và tự động hóa. Martin Wolter, trưởng nhóm phát triển tại KOSTAL, báo cáo: “An toàn đóng một vai trò rất quan trọng ở đây - vì các tiếp xúc có điện áp cao nên chúng phải được bảo vệ để tránh tiếp xúc ngẫu nhiên. Điều này có thể so sánh với một ổ cắm, ở đây các tiếp xúc cũng được bảo vệ tránh việc ngón tay vô tình chạm vào. Sự khác biệt là đầu nối trong xe tiếp xúc với lực rung cũng như với cả nhiệt độ cao và thấp.”

Hệ thống của chúng tôi rất mạnh và truyền tải điện một cách đáng tin cậy dưới các mức tải thay đổi trong thời gian sử dụng.

Martin Wolter, trưởng nhóm phát triển tại công ty TNHH Giao tiếp Hệ thống KOSTAL
Thiết kế mỏng gọn của KR CYBERTECH nano ARC HW cho phép hai rô-bốt nằm gọn trong một ô nhỏ gọn.

Cột mốc cho di động điện tử trong lắp ráp bộ pin

KOSTAL sau đó đã tìm kiếm một chuyên gia tự động hóa để làm cho sản phẩm mới phù hợp với việc sản xuất hàng loạt. KOSTAL đã tìm thấy những gì họ đang tìm kiếm tại công ty TNHH Công nghệ Cơ cấu Dẫn động Liebherr ở Kempten. Công ty đến từ Allgäu đã và đang cung cấp cho nhiều nhà sản xuất và nhà cung cấp ô tô, cũng như khách hàng từ các lĩnh vực kỹ thuật nhà máy, hàng không vũ trụ và máy móc xây dựng với các giải pháp cải tiến kể từ năm 1969. 
Viktor Bayrhof trước ô cải tiến, được giới thiệu tại triển lãm pin chỉ sau một năm rưỡi.
Viktor Bayrhof, quản lý sản phẩm cho hệ thống tự động hóa, báo cáo: “Đó là tình huống đôi bên cùng có lợi. Chúng tôi, với tư cách là một người chơi tương đối mới trong lĩnh vực kinh doanh lắp ráp pin, đã tìm thấy điểm bán hàng độc đáo và ai đó ở công ty KOSTAL sẽ tự động hóa sản phẩm của họ.” Công ty có trụ sở tại Allgäu đã hợp tác chặt chẽ với KUKA hơn mười năm. Ba công ty đã hợp tác với nhau và chỉ sau một năm rưỡi, ô rô-bốt mới có thể được trưng bày tại Triển lãm Pin ở Stuttgart.

Lắp ráp: Rô-bốt cắm cáp linh hoạt

Ở đó họ đã thu hút rất nhiều sự chú ý. Bởi vì đầu nối mô-đun cắm được bằng cáp linh hoạt thậm chí còn mang lại nhiều lợi thế hơn so với kết nối vít với lõi dẫn điện: Chúng dễ lắp ráp hơn, vì chỉ cần kết nối phích cắm và bộ phận đối trọng kết nối với nhau và có thể điều chỉnh rung trong quá trình vận hành xe, từ đó ít xảy ra hiện tượng mất tiếp xúc điện. Thiết kế của chúng cũng mang lại lợi thế khi các mô-đun pin được thay thế sau đó, chẳng hạn như đối với các ứng dụng đời thứ hai hoặc tái chế các mô-đun trong bộ pin. Trở ngại duy nhất: Chúng không chắc chắn và biến dạng dưới lực và thời điểm thấp.
Và kết nối đã sẵn sàng - một bước cực kỳ quan trọng trong việc mở rộng phương tiện di động điện tử.

Xử lý chi tiết các bộ phận mềm cần giải pháp tối ưu

Việc xử lý các bộ phận mềm bằng máy móc vẫn là một thách thức lớn trong lắp ráp ngày nay: Ví dụ, dây cáp đàn hồi có thể bị xoắn theo bất kỳ hướng nào mà rô-bốt rất khó nắm bắt. Dựa trên KR CYBERTECH nano ARC HW, công ty có trụ sở tại Kempten đã phát triển một bộ kẹp đặc biệt kẹp các dây cáp được tháo ra khỏi chỗ rỗ. Camera 2D được sử dụng vì đường dẫn trong chỗ rỗ không được định vị trước với đủ độ chính xác: Nó giúp xác định các vị trí kẹp chính xác trên cáp linh hoạt mềm và định vị đầu nối mô-đun ở đầu cáp chính xác so với phần phích cắm.
Với sự trợ giúp của camera 2D, các rô-bốt có thể kẹp và lắp chính xác các bộ phận mềm của pin cao áp.

Với gói lò xo cho lượng điện năng chính xác

Vì phích cắm phải được xử lý cẩn thận nên quy trình cắm đã được tách riêng để đảm bảo phích cắm chạy trơn tru. Một gói lò xo kiểm soát lực truyền đến đầu nối và đảm bảo khóa đầu nối (còn gọi là Đảm bảo vị trí đầu nối hoặc CPA). Sau đó, một xy lanh khí nén ấn đầu nối vào đầu nối đối diện. Gói lò xo này lệch hướng cho đến khi đạt đến lực 70 Newton mét và cảm biến vị trí cuối được kích hoạt. Đồng thời, chốt khóa lò xo đẩy CPA xuống. Thao tác này sẽ khóa CPA, phích cắm được cắm chắc chắn và kẹp có thể di chuyển lên lại. Trái ngược với các chuyên gia tự động hóa khác, Liebherr cố tình không sử dụng quy trình thử và lỗi để giải quyết quy trình cắm cáp mềm. Mỗi lần thực hiện đều phải chắc chắn. Lý do cho điều này: Công nghệ phải phù hợp với sản xuất hàng loạt và phải có khả năng đáp ứng thời gian chu kỳ yêu cầu nghiêm ngặt. Điều này có nghĩa nhiều hơn cả việc hoạt động tốt: Thay vì 17 giây theo quy định, hệ thống đã đạt được thời gian chu kỳ là 11 giây.

Hiệu suất tốt nhất nhờ sự kết hợp rô-bốt-phần mềm phù hợp

KR CYBERTECH nano ARC HW được sử dụng trong quy trình tự động hóa. Rô-bốt công nghiệp linh hoạt, tiết kiệm chi phí được chuyên biệt hoá để làm việc với các bộ phận nhỏ và cũng có thể với tới các vị trí cắm khó tiếp cận. Thông qua tính năng bảo vệ chống lại sự tích hoặc phóng tĩnh điện không kiểm soát được (ESD), đây là thiết bị lý tưởng để xử lý các linh kiện điện tử nhạy cảm. Để cũng được sử dụng trong các ô rô-bốt nhỏ gọn, rô-bốt được thiết kế mỏng có thể sử dụng tối ưu các không gian nhỏ. 
Mỗi bước trong quá trình sản xuất pin có thể được theo dõi và kiểm soát bằng thiết bị điều khiển cầm tay KUKA smartPAD.
Phần mềm KUKA.RoboTeam cho phép Liebherr phối hợp hoạt động với hai bộ kẹp trong hoạt động Master-Slave, theo đó cánh tay con người được mô phỏng một cách tối ưu. Bằng cách này, rô-bốt có thể xử lý các chiều dài cáp và vị trí cắm khác nhau và điều chỉnh vị trí. Nhận dạng hình ảnh tích hợp giúp xác định vị trí thực của chỗ cắm. Bởi vì giải pháp này có thể được sử dụng không chỉ cho tiếp xúc điện mà còn cho các thành phần đàn hồi khác trong sản xuất pin - ví dụ như trong quy trình tự động cắm cáp dữ liệu giữa Hệ thống quản lý pin (BMS) và Bộ điều khiển quản lý tế bào (CMC).

Tiêu chuẩn chất lượng cao: sẵn sàng cho di chuyển bằng điện tử

Theo Martin Klaus, quản lý phát triển Kinh doanh Toàn cầu Điện tử tại KUKA, nhiều công ty trong ngành ô tô sẽ chỉ có thể duy trì tính cạnh tranh trong tương lai với sự trợ giúp của tự động hóa. “Do xu hướng sử dụng ô tô điện chạy bằng pin và sự tiến bộ kỹ thuật ngày càng tăng, số lượng và sự đa dạng của các linh kiện điện tử phức tạp trong ô tô đang tăng lên đáng kể”, Klaus, người chịu trách nhiệm về bộ phận Điện tử ô tô nhấn mạnh. Theo Klaus, những thành phần này, bao gồm biến tần, động cơ điện, màn hình, camera và bộ điều khiển, “chỉ có thể được sản xuất với mức độ tự động hóa cao với chất lượng và số lượng yêu cầu.”
Thông qua sự tương tác giữa phần cứng và phần mềm, các thành phần riêng lẻ rất dễ kiểm soát.

Một số lượng lớn các quy trình cần thiết trong sản xuất điện tử có thể được thực hiện bằng rô-bốt.

Martin Klaus, quản lý phát triển Kinh doanh Toàn cầu Điện tử tại KUKA

Quan hệ đối tác mới trong việc lắp ráp bộ pin bền vững cho tương lai

Chuyên gia về rô-bốt của Augsburg đã chuẩn bị sẵn sàng cho điều này và có rô-bốt được bảo vệ bằng ESD cũng như rô-bốt được chứng nhận cho phòng sạch và phòng khô trong danh mục sản phẩm của mình. Viktor Bayrhof từ Liebherr cũng có quan điểm tương tự. Bayrhof nói: “Hệ thống pin cao áp là thành phần đắt nhất của một chiếc xe điện”. “Để sản xuất những loại pin này với số lượng lớn một cách kinh tế, tự động hóa đóng vai trò mấu chốt.” Giải pháp được các doanh nghiệp liên quan phát triển có thể đảm bảo khả năng cạnh tranh của các doanh nghiệp ngay cả trong thời kỳ đầy biến động. Bạn luôn kiểm soát được quá trình sản xuất của mình - bao gồm cả những bộ phận mềm.

Find KUKA system partners in your area

Find the right partner for your industry or specific challenge here.