Ett säkert grepp även om flexibla och böjbara komponenter: KR CYBERTECH automatiserar montering av batteripack

De är tysta, förbrukar i allt högre grad el från förnybara energikällor, orsakar mindre CO2-utsläpp och är billigare att reparera och serva: Elfordon tillhör framtiden. Enligt uppskattningar finns det idag mer än 27 miljoner plug-in-hybrider och elfordon globalt. Mellan 2030 och 2035 kommer en lång rad större länder införa förbud mot förbränningsmotorer och då lär denna siffra öka markant. KUKA insåg tidigt potentialen med eldrivna fordon. Sedan 2014 optimerar automationsspecialisten från Augsburg sin produktportfölj för att kunna uppfylla de särskilda krav som tillverkning av elektronikkomponenter till fordonsindustrin måste uppfylla. Även Liebherr-Verzahntechnik GmbH i Kempten drar nu nytta av detta. Detta företag har med hjälp av robotar utvecklat en applikation som förbättrar säkerheten och ökar produktiviteten för tillverkare av elfordon inklusive deras underleverantörer. För vad vore en elbil utan dess viktigaste komponent, batteriet?

Redan idag utförs de flesta processteg inom batteriproduktion helt automatiserat för att uppfylla fordonsindustrins höga krav på t.ex. cykeltider, kvantiteter, kvalitet och produktionskostnader. Bristen på kvalificerad arbetskraft driver dessutom på den starka automationstrenden. Antalet kvalificerade yrkespersoner som är beredda att utföra monotona, fysiskt ansträngande och samtidigt krävande uppgifter har minskat. KOSTAL Kontakt Systeme GmbH från Lüdenscheid, som sedan 1938 producerar och säljer stickanslutningar till fordonsindustrin, upptäckte en marknadslucka. Företaget utvecklade därför en stickanslutning som lämpar sig både för manuell anslutning och automation. Martin Wolter, utvecklingsgruppchef hos KOSTAL, berättar: ”Säkerhet spelar en mycket viktig roll här. Eftersom det rör sig om högvoltskontakter måste dessa vara beröringsskyddade. Jämför med ett eluttag – även de kontakterna är skyddade mot oavsiktlig kontakt med fingrarna. Skillnaden är att stickanslutningar i fordon utsätts för vibrationer och både höga och låga temperaturer.”

Att hantera böjliga delar med maskiner är fortfarande en stor utmaning i monteringen: Till exempel är elastiska ledningar, som ofrivilligt tvinnas i godtycklig riktning, svåra för robotar att gripa tag i. Baserat på roboten KR CYBERTECH nano ARC HW har företaget i Kempten utvecklat en specialgripper som kan ta ut ledningar ur en blisterförpackning. Eftersom ledningen som ligger i blisterförpackningen inte är tillräckligt exakt förpositionerad används en 2D-kamera: Den hjälper till att identifiera de exakta grippositionerna på de böjbara, flexibla ledningarna samt positionera modulanslutningen i ledningens ände exakt ovanför stickkontaktens hondel.

Eftersom stickkontakten måste hanteras försiktigt har själva instickningen frikopplats för en så smidig process som möjligt. Ett fjäderpaket kontrollerar den kraft som överförs till stickkontakten och dess låsning (även kallad Connector Position Assurance eller CPA). I nästa steg trycker en pneumatisk cylinder in stickkontakten i dess hondel. Fjäderpaketet trycks ihop tills ett kraftmoment på 70 newtonmeter har nåtts och ändlägessensorn aktiveras. Samtidigt trycks CPA ner av det fjäderlagrade låsstiftet. CPA är nu låst och stickkontakten ansluten på ett processäkert sätt och grippern kan åter röra sig uppåt. Till skillnad från andra automationsexperter har Liebherr medvetet avstått från att lösa anslutningen av de böjliga ledningarna med trial-and-error-processer. Varje fastgripning och anslutning måste lyckas. Orsaken till detta: Tekniken ska kunna användas vid serieproduktion och kunna hantera de mycket korta cykeltider som krävs för detta. Och målet uppfylldes med bred marginal: Istället för de specade 17 sekunderna nådde anläggningen en cykeltid på 11 sekunder.