使用機(jī)器人推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展并生產(chǎn)電池的安全閥

電動(dòng)汽車(chē)的繁榮發(fā)展導(dǎo)致其對(duì)電池和電池部件的需求激增。總部位于科爾恩塔爾-明欣根（鄰近斯圖加特）的汽車(chē)配件供應(yīng)商 Hugo Benzing 生產(chǎn)電池防爆片等組件，也感受到了這種影響。若電動(dòng)汽車(chē)發(fā)生過(guò)熱的問(wèn)題，安全閥會(huì)降低電池中的壓力，從而大大提高電動(dòng)汽車(chē)的安全性。安全閥的生產(chǎn)面臨挑戰(zhàn)且高度同步化，因此，自動(dòng)化解決方案是理想的選擇。

電動(dòng)汽車(chē)日趨普及。電動(dòng)汽車(chē)采用電力驅(qū)動(dòng)，而電力可由可再生能源產(chǎn)生，如此即可減少二氧化碳排放，這是保護(hù)氣候的重要措施。科爾恩塔爾-明欣根的中型公司 Hugo Benzing GmbH & Co. KG 的決策者立刻意識(shí)到，電動(dòng)汽車(chē)代表著勢(shì)不可擋的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展趨勢(shì)。這家世界領(lǐng)先的安全元件制造商也意識(shí)到，自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)在電動(dòng)汽車(chē)的制造方面大有可用。因此，安全專(zhuān)家開(kāi)始致力于研發(fā)電動(dòng)汽車(chē)電池用的防爆膜和防爆片。若電池中出現(xiàn)過(guò)熱問(wèn)題，享有專(zhuān)利的安全閥可將壓力釋放到周?chē)目諝庵小Ｍㄟ^(guò)防止電池中的壓力升高，這些安全閥就可確保電池乃至電動(dòng)汽車(chē)的安全。

注重生產(chǎn)流程中的安全

要生產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)電池的這種排氣閥，必須在整個(gè)生產(chǎn)流程中持續(xù)進(jìn)行質(zhì)量控制，以滿(mǎn)足安全要求。閥門(mén)由三部分組成，在 Benzing 的自動(dòng)化生產(chǎn)單元中完成組裝。“我們最初是手工生產(chǎn)這種閥。”總經(jīng)理 Christian Benzing 回憶說(shuō)。然而，沒(méi)多久他們便認(rèn)識(shí)到，汽車(chē)行業(yè)對(duì)這些電動(dòng)汽車(chē)排氣閥的需求將大幅增長(zhǎng)。

科爾恩塔爾-明欣根的汽車(chē)配件供應(yīng)商 Hugo Benzing 采用自動(dòng)化流程生產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)鋰電池的安全閥。

“所以，我們需要高產(chǎn)量。”Benzing 表示。只有借助自動(dòng)化才可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能飛躍。此外，現(xiàn)在可根據(jù)明確的已編程流程，并采用先進(jìn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)安全檢查的標(biāo)準(zhǔn)化。這正是機(jī)械工程和自動(dòng)化公司 WAFIOS Tube Automation GmbH（位于黑森林區(qū)的西蒙斯瓦爾德鎮(zhèn)）的專(zhuān)家大展拳腳的領(lǐng)域。

每年生產(chǎn)兩百萬(wàn)個(gè)安全閥

“我們?cè)?2019 年 10 月收到了首個(gè)自動(dòng)化工作單元的訂單。第二年，該工作單元就在科爾恩塔爾投入運(yùn)行了。”WAFIOS Tube Automation 的總經(jīng)理 Boris Kühn 回顧起此類(lèi)工作單元的早期發(fā)展時(shí)說(shuō)道。自 2023 年以來(lái)，兩臺(tái)大致相同的工作單元已投入使用，每年共計(jì)可生產(chǎn)兩百萬(wàn)個(gè)安全閥。每個(gè)單元中六臺(tái) KUKA 機(jī)器人協(xié)同工作。KR AGILUS 機(jī)器人采用三種單獨(dú)的部件組裝排氣閥：支座、彈簧和鎖定件。

六臺(tái) KR AGILUS 機(jī)器人在自動(dòng)化工作單元中組裝電池防爆片。

機(jī)器人還可 360 度旋轉(zhuǎn)。所進(jìn)行的精確計(jì)算可確保機(jī)器人在工作流程中不發(fā)生碰撞，這些已根據(jù)定義的順序進(jìn)行編程。各個(gè)機(jī)器人放置和拾取單個(gè)部件的轉(zhuǎn)移站是其中的關(guān)鍵。連續(xù)執(zhí)行拾放任務(wù)可保證工作單元的不間斷工作。

模塊化設(shè)計(jì)成就了工作單元的可移動(dòng)優(yōu)勢(shì)

WAFIOS Tube Automation 選擇奧格斯堡的機(jī)器人專(zhuān)家 KUKA 的機(jī)器人來(lái)完成 Benzing 訂單有兩個(gè)原因：首先，自 2013 年以來(lái)，該自動(dòng)化專(zhuān)家一直是 KUKA 的系統(tǒng)合作伙伴；其次，Benzing 以前依賴(lài) KUKA 來(lái)執(zhí)行其他自動(dòng)化流程，并擁有非常積極的合作體驗(yàn)。工作單元的尺寸為 7 × 5 米，可高速執(zhí)行許多不同的流程。這要求一種快速、精確且設(shè)計(jì)緊湊的小型機(jī)器人。最終決定為每個(gè)工作單元配備六臺(tái)高度精確且專(zhuān)為極高工作速度設(shè)計(jì)的 KR AGILUS。除了機(jī)器人的多用途外，整個(gè)系統(tǒng)也具備移動(dòng)性。該系統(tǒng)不會(huì)被限制在工廠的固定位置，而是安裝在三塊鋼板上，能毫不費(fèi)時(shí)地整體重新安放到新位置。“由于總是需要調(diào)整生產(chǎn)流程，這一優(yōu)勢(shì)無(wú)疑讓我們大獲裨益。有了這樣的移動(dòng)解決方案，我們?cè)僖膊槐孛鎸?duì)代價(jià)高昂的停產(chǎn)時(shí)間。”Christian Benzing 表示。

機(jī)器人將移動(dòng)單個(gè)部件通過(guò)工作單元

Benzing 采用三班制生產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)的電池安全閥。員工通過(guò)堆垛系統(tǒng)將支座送入系統(tǒng)，從而啟動(dòng)自動(dòng)化生產(chǎn)流程。KR AGILUS 將拾取一個(gè)支座，并送至光檢點(diǎn)，通過(guò)圖像處理攝像頭執(zhí)行檢測(cè)。這些攝像頭是檢測(cè)流程的重要組成部分。在支座之后，將送入的彈簧，彈簧在使用前也會(huì)經(jīng)過(guò)測(cè)量。最后，將提供和檢測(cè)鎖定件。如果部件有缺陷，KR AGILUS 會(huì)將其分揀到專(zhuān)用的盒子中。

機(jī)器操作員隨時(shí)都可進(jìn)行干預(yù)

在檢測(cè)所有組件后，機(jī)器人就會(huì)將它們轉(zhuǎn)移至組裝站。“在那里會(huì)使用高頻超聲波來(lái)焊接組件。”WAFIOS Tube Automation 的另一位總經(jīng)理 Dietmar Dengler 解釋說(shuō)。所產(chǎn)生的蒸氣會(huì)被抽走，以保護(hù)員工。然后，一臺(tái)機(jī)器人會(huì)將焊接好的部件轉(zhuǎn)移至去毛刺站，以去除焊接殘留物。該位置還集成了另一個(gè)測(cè)試站。如果完成的組件符合要求，便在一個(gè)氦氣室中進(jìn)行密封測(cè)試。“如果一切正常，便對(duì)組件進(jìn)行激光刻標(biāo)，然后下線(xiàn)。”Dengler 表示。在生產(chǎn)流程中，如果操作員認(rèn)為有必要，還可要求對(duì)單獨(dú)的組件進(jìn)行檢測(cè)。一旦完成所有的自動(dòng)化生產(chǎn)步驟，操作員就可取下造好的安全閥成品。

抓手要求最高精確度

事實(shí)證明，機(jī)器人用于拾取和放置單個(gè)精密部件的抓手是一大挑戰(zhàn)。“如果握得太緊，彈簧的 6 個(gè)臂桿會(huì)彎曲。”Dengler 解釋道。但是，WAFIOS Tube Automation 的專(zhuān)家熟悉抓手工具的此類(lèi)要求，并針對(duì)組裝單元進(jìn)行了自主開(kāi)發(fā)。通過(guò)單一面板就能操作系統(tǒng)和六臺(tái) KR AGILUS 機(jī)器人的綜合控制系統(tǒng)也是內(nèi)部開(kāi)發(fā)的，并且多年來(lái)得到客戶(hù)的青睞和廣泛使用。“操作員只需對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行編程，無(wú)需具備任何機(jī)器人知識(shí)。”Kühn 強(qiáng)調(diào)說(shuō)。

Christian Benzing（中）以及兩位總經(jīng)理 Dietmar Dengler（左）和 Boris Kühn（右）選擇了 WAFIOS Tube Automation 來(lái)實(shí)施自動(dòng)化解決方案

要成為該領(lǐng)域首屈一指的供應(yīng)商，我們必須完全掌控相關(guān)流程。只有通過(guò)自動(dòng)化，我們才能得償所愿。

Hugo Benzing GmbH & Co. KG 總經(jīng)理 Christian Benzing

Hugo Benzing GmbH & Co. KG 的員工對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)很滿(mǎn)意。得益于他們的“機(jī)器人同事”，員工們現(xiàn)在擁有更多的資源來(lái)從事其他生產(chǎn)活動(dòng)。此外，由于組裝流程的復(fù)雜性、繁多的測(cè)試流程以及產(chǎn)量的劇增，以手工方式生產(chǎn)安全閥已行不通。因此，該公司對(duì)電動(dòng)汽車(chē)持續(xù)的大規(guī)模普及做出了巨大貢獻(xiàn)。