新能源汽車的繁榮發(fā)展促進(jìn)對(duì)電池和電池部件的需求激增。總部位于德國科爾恩塔爾-明欣根（鄰近斯圖加特），生產(chǎn)電池防爆片、安全閥等組件的汽車配件供應(yīng)商 Hugo Benzing也正在經(jīng)歷這一波浪潮中。當(dāng)汽車電池過熱時(shí)，安全閥會(huì)降低電池中的壓力，從而大大提高電動(dòng)汽車的安全性。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)汽車采用電力驅(qū)動(dòng)，而電力可由可再生能源產(chǎn)生。因此，二氧化碳排放得以減少并且氣候得以保護(hù)。位于科爾恩塔爾-明欣根的中型公司 Hugo Benzing GmbH & Co. KG敏銳地察覺到，電動(dòng)汽車代表著勢不可擋的長遠(yuǎn)發(fā)展趨勢。同時(shí)，這家安全元件制造商也意識(shí)到，自己的專業(yè)知識(shí)在電動(dòng)汽車的制造方面大有可用。因此，他們的安全專家開始致力于研發(fā)電動(dòng)汽車電池用的防爆膜和防爆片并獲得了相關(guān)專利。若電池組出現(xiàn)過熱問題，這些安全閥可將壓力釋放到外部。通過防止電池中的壓力過高，它們能確保電池乃至電動(dòng)汽車的安全。
要生產(chǎn)這種電動(dòng)汽車電池用的安全閥，必須在整個(gè)生產(chǎn)流程中持續(xù)進(jìn)行質(zhì)量控制，以滿足安全要求。閥門由三部分組成，其在 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。然而，沒多久他們便意識(shí)到，汽車行業(yè)對(duì)這些電動(dòng)汽車安全閥的需求將大幅增長。“所以，我們需要高產(chǎn)量。”Benzing 表示。然而，只有借助自動(dòng)化才可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能飛躍。此外，采用高端的自動(dòng)化技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)安全檢查的標(biāo)準(zhǔn)化。這些正是機(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)）的專家大展拳腳的領(lǐng)域。
“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 回憶起此類工作單元的早期發(fā)展時(shí)說道。自 2023 年以來，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)200萬個(gè)安全閥。每個(gè)單元中六臺(tái)庫卡KR AGILUS機(jī)器人協(xié)同工作。它們主要負(fù)責(zé)安全閥的三種的部件組裝：支座、彈簧和鎖定件。此外，這些機(jī)器人可以 360 °旋轉(zhuǎn)。經(jīng)過精確計(jì)算的編程可確保它們?cè)诠ぷ髁鞒讨胁话l(fā)生碰撞。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
WAFIOS Tube Automation 選擇奧格斯堡的機(jī)器人專家?guī)炜▉硗瓿?Benzing 訂單有兩個(gè)原因：首先，自 2013 年以來，該自動(dòng)化專家一直是庫卡的系統(tǒng)合作伙伴。其次，Benzing 以前就使用庫卡機(jī)器人來執(zhí)行其他自動(dòng)化流程，并擁有非常良好的合作體驗(yàn)。最終，他們決定為每個(gè)工作單元配備六臺(tái)高度精確且工作速度很快的 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)勢無疑讓我們大獲裨益。有了這樣的可移動(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)器人在單元中移動(dòng)單個(gè)部件
Benzing 采用三班制生產(chǎn)電動(dòng)汽車的電池安全閥。員工通過堆垛系統(tǒng)將支座送入系統(tǒng)，從而啟動(dòng)自動(dòng)化生產(chǎn)流程。在那里，KR AGILUS 拾取一個(gè)支座，并送至光檢點(diǎn)通過圖像處理攝像頭執(zhí)行檢測。這些攝像頭是檢測流程的重要組成部分。在檢測完支座之后，將已檢測過的彈簧放入。最后，將鎖定件安裝并進(jìn)行檢測。如果部件有缺陷，KR AGILUS 會(huì)將其分揀到專用的盒子中。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)使用高頻超聲波來焊接組件。”WAFIOS Tube Automation 的另一位總經(jīng)理 Dietmar Dengler 解釋說。所產(chǎn)生的蒸汽會(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)移至去毛刺工作站，以去除焊接殘留物。該位置還集成了另一個(gè)測試工作站。如果完成的組件符合要求，便在一個(gè)氦氣室中進(jìn)行密封測試。“如果一切正常，便對(duì)組件進(jìn)行激光刻標(biāo)，然后下線。”Dengler 說道。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。一旦完成所有的自動(dòng)化生產(chǎn)步驟，操作員就可取下制作好的安全閥成品。事實(shí)證明，機(jī)器人用于拾取和放置單個(gè)精密部件的夾爪是一大挑戰(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 的專家熟悉夾爪工具的此類要求，并針對(duì)組裝單元進(jìn)行了自主開發(fā)。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)部開發(fā)的，并且多年來得到客戶的青睞和廣泛使用。“操作員只需對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行編程，無需具備任何機(jī)器人知識(shí)。”Kühn 強(qiáng)調(diào)說。Hugo Benzing GmbH & Co. KG 的員工對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)很滿意。得益于他們的“機(jī)器人同事”，員工們現(xiàn)在擁有更多的時(shí)間和精力來從事其他生產(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)汽車持續(xù)的大規(guī)模普及做出了巨大貢獻(xiàn)。
