Roboti KUKA se podílejí na výrobě elektromobilů

Společnost SAR z bavorského Dingolfingu specializující se na výrobní automotive řešení vyvinula s využitím 11 robotů KUKA kompletní výrobní linku pro plně automatickou výrobu elektronického modulu - střídače, který je nezbytnou součástí každého elektromobilu.

Modul střídače váží asi 12 kg a jako centrální řídicí prvek v elektromobilu převádí stejnosměrný proud z batere vozidla na střídavý. Teprve pak může elektromotor pracovat s energií s nulovými emisemi a přeměnit ji na hnací sílu. I přesto, že elektromobilita zažívá boom, jde v automobilovém průmyslu o poměrně novou technologii, a to hlavně z hlediska zkušeností s výrobou a vývojem modelů automobilů.

Žádané jsou proto vhodné koncepty pro inteligentní výrobu elektromobilů a jejich integraci do výrobního procesu. Dodavatelé zde hrají významnou roli. V tomto případě totiž nedodávají pouze prefabrikované a přesně padnoucí komponenty, jak tomu bylo obvykle v minulosti, ale také se aktivně podílejí na procesu vývoje.

Srdce elektromobilu vzniká pomocí robotů KUKA

Jedním takovým příkladem je výrobní linka elektronických modulů elektromobilů na zakázku pro dodavatele první třídy - a stejně jako tomu je u operací srdce, nejde o snadný úkol.

Cílem je využít robota jako nástroj k nalezení chytrých řešení, kterých nelze dosáhnout běžným přístupem. V tomto případě to znamená vytvoření automatizovaného výrobního zařízení, které nejen montuje komponenty určené k montáži, ale také řídí a monitoruje všechny kroky procesu - od označování jednotlivých dílů přes šroubovací a lepicí úkony, až po testování a kontrolu mezikroků, a nakonec i hotového výrobku.

Společnost SAR vyvinula řešení pro všechny fáze automatizace a jejich inteligentní kombinaci do celkové koncepce dlouho předtím, než byly modely automobilů výrobců připraveny k sériové výrobě.

Cílem přitom bylo dosažení vysoké míry flexibility, neboť během celé vývojové fáze by se mohla neustále měnit podoba finálního modelu. Pevně dané byly pouze instalační rozměry vozidel, vnitřní uspořádání však bylo vysoce variabilní.

I ve výrobních linkách stále dochází ke změnám automobilových součástek, které je třeba rychle řešit. Stručně řečeno - vývoj a výroba jsou extrémně proměnlivé.

Průmyslové roboty zajišťují přesnou montáž

V současné konfiguraci výrobní linky se používá 28 robotů, z toho 11 od společnosti KUKA. Provádějí všechny potřebné automatizační úkony, aby sešroubovaly, slepily a zkontrolovaly 47 jednotlivých komponentů vozidla, a nakonec je spojily se samotným vozem - tedy automatizace na nejvyšší úrovni.

Jednotlivé kroky montážního procesu mohou na první pohled vypadat nenápadně - průmyslové roboty vkládají různé elektronické komponenty do krytu řídicí jednotky elektrických vozů. Čistí a kontrolují, třídí nebo předělávají - taková je alespoň základní koncepce.

Klíčová řídící jednotka je však stejně citlivá jako životně důležitá pro hotový model elektromobilu - jednotlivé montážní kroky proto musí být podle toho prováděny pečlivě a přesně.

Šroubování ve sterilních podmínkách

To např. znamená, že místa lepení ve výrobním procesu jsou nejprve vyčištěna. Z toho důvodu projíždí KUKA KR AGILUS body plazmovým hrotem a zbavuje je částic nečistot a dalších kontaminantů ionizovaným plynem o teplotě 30000 stupňů Celsia.

Poté robot aplikuje těsnící hmotu. Pak KUKA KR CYBERTECH vkládá do skřínky další komponenty, které pak sešroubuje - celkem je použito 158 šroubů v osmi různých variantách. Systém dodává šroub každé čtyři vteřiny.

Protože jsou šrouby dodávány jako volně ložené zboží, a tento typ balení tak vytváří tření mezi jednotlivými kovovými díly, musí deflektor oddělovat šrouby a prach pomocí stlačeného vzduchu. Montáž probíhá v prakticky sterilních podmínkách.

V průběhu celého montážního procesu je veden pro každou součástku tzv. datový strom. To znamená, že od nejmenšího šroubku až po vnější kryt elektromobilu lze přesně vysledovat, odkud pocházejí a jak byly zpracovány. To následně umožňuje vyvodit závěry v případě, že řidič elektromobilu zaznamená poruchu.

Mezitím jsou opakovaně prováděny testy těsnosti a funkční testy vozidla, aby byla zajištěna vysoká kvalita zpracování.

Obzvláště fascinující je závěrečný krok - robot KUKA KR CYBERTECH zvedá z dopravníku hotové řídicí jednotky pro elektromobily a plní je vodou.

Voda, elektřina a datové technologie by se vlastně nikdy neměly potkat - v tomto případě je ale vše spojeno během zhruba 100 sekund a voda se pak v následujících krocích používá k chlazení.

Pak robot KUKA umisťuje řídicí jednotky do vysokonapěťové a nízkonapěťové izolační kontrolní stanice. Poté se do elektrických srdcí nahraje operační systém. Jakmile jsou všechny testy pozitivní a veškerá voda je opět vypuštěna, jsou řídicí jednotky připraveny zahájit svůj život jako kardiostimulátory vozidel.

Operátoři v současné době dodávají na výrobní linku potřebné komponenty a na jejím konci pak odebírají hotové řídicí jednotky pro elektromobily.

V dlouhodobém výhledu by však mohl být i tento procesní krok automatický. Pomocí autonomního systému řízených vozidel by bylo již nyní možné nechávat vyzvednout různé elektronické komponenty z takzvaného supermarketu a odvážet je do stanic.

Výrobní linku by bylo možné nastavit do různých fází, přičemž její části by mohli využívat i dodavatelé ve svých vlastních závodech.

S roboty KUKA lze nabídnout libovolný stupeň rozšíření výrobní linky až po kompletní výrobu.

Článek KUKA CEE GmbH, odštěpný závod ze dne čtvrtek 17. února 2022

Další články od KUKA CEE GmbH, odštěpný závod