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电动汽车高压连接器的机器人辅助装配
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电动汽车高压连接器的机器人辅助装配

2022-03-10 15:27:20 来源:连接器世界网 作者:《Robotics and automation news》

【哔哥哔特导读】电动汽车是我们这个时代的流行语,电动汽车市场在全球范围内稳步增长。一段时间以来,这一趋势也刺激了对电子元件装配解决方案的需求。

以每年 500 万个的速度为电动和混合动力汽车组装高压连接器,需要复杂的自动化解决方案,尤其是当为新模型和型号定期重新装备是常态时。

在此背景下,由 6 个史陶比尔机器人、13 个图像处理系统和每个阶段的在线质量控制组成的开创性系统现在可以确保高度灵活的生产。

电动汽车是我们这个时代的流行语,电动汽车市场在全球范围内稳步增长。一段时间以来,这一趋势也刺激了对电子元件装配解决方案的需求。Eberhard等专业机器制造商提供了这种装配方案,该公司位于德国斯图加特附近的施利尔巴赫,最近被一家跨国汽车供应商要求实施一个复杂的项目。

具体来说,它涉及高压连接器装配线的规划和实现。该系统不仅要执行实际的组装工作,还要在每个阶段进行目视检查,对每个连接器进行防漏测试,最后将完成的高压连接器包装在托盘中。

正如 Eberhard 的项目规划和应用团队负责人 Abdullah Kotan 所解释的那样:“该项目的特点包括每年 5,000,0000 件的目标产量、每个连接器不超过 3 秒的短周期时间,以及未来可容纳大量可能的连接器新型号的预见性设计。鉴于这些要求,很快就清楚唯一可能的解决方案将包括:机器人、图像处理系统和高度灵活的进给系统。”

Eberhard 成立于 1964 年,现有员工 320 人,在 PCB 组装和连接器生产领域拥有丰富的经验。由于定制的自动化和装配解决方案是公司的核心竞争力,该公司的管理层坚信,通过与合适的合作伙伴密切合作,他们可以成功完成项目。其设计团队确实赢得了最近完成的装配线的大奖,该装配线最终将安装在墨西哥,正如在一次演示之旅中非常清楚的那样。

紧凑的自动化装配线杰作

乍一看,有一个问题立即浮现在脑海:设计师是如何将一条 13 工位的装配线挤进如此狭小的空间中的?通过更仔细的检查可以发现答案:没有浪费一厘米的空间,但几乎所有工位的可达性都以典型的方式提供。将六个六轴机器人悬挂在工位上方的灵感,对空间效率做出了特别重要的贡献。

所有六台机器人都是超快速且高精度的 Stäubli(史陶比尔) TX2-60L 六轴模型,其延伸范围为 920 毫米。尽管安装在天花板上,它们仍然以 ± 0.03 毫米的重复精度提供全部性能。

“我们选择这些机器人不仅是因为它们的动力,还因为它们的紧凑设计、它们与喂料器和摄像头的接口,尤其是它们具有传奇色彩的可靠性,”Kotan 说。“我们必须保证我们的客户总系统可用性超过 95%,因此只能使用一流的组件。”

六个机器人中有四个配备了摄像系统,使它们能够从振动平台上拾取零件。这些超灵活的进料系统是 Eberhard 设计和制造的装配线的常规功能,因为它们确保在从一种型号转换到另一种型号时几乎不需要任何机械调整。每当出现新的型号时,通常通过图像处理来教系统就足够了。

组装和测试齐头并进

连接器的组装遵循清晰的模式,每个工作步骤都进行质量检查。以工位 1 为例:在这里,第一台配备传送带跟踪的 TX2-60L,从持续运行的进料带上拾取连接器外壳,并将其放置在工件托架中,并在通过系统所有其他工位时保留在那里。在工位 2,进行光学质量检查,在此期间记录编码和颜色。

同样的原则适用于接下来的两个工位。第二台史陶比尔六轴机器使用来自视觉系统的位置数据,从振动平台上拾取连接器锁,并将其安装在连接器外壳上。在这里,Eberhard 也应用了即时 QA,图像处理器专注于缺陷检测和装配位置的双重标准。

当连接器外壳通过所有后续工位时,同样的原理也适用。在离开装配线之前,还有三个步骤,在此过程中,超快的史陶比尔六轴机器要安装密封件、框架和完整的连接器内部。在下游,每个工位之后都会进行常规的在线质量检查。

在六台史陶比尔机器人中的最后一台将完全组装好的高压连接器,转移到 Eberhard 专有的 PTS 64 码垛系统之前,对其进行了防漏结构测试。为了保持这里的循环时间,并避免潜在的瓶颈,Eberhard 安装了一个带有四个工位和一个四重测试夹具的旋转分度台。

10 分钟内重新组装

在这个初始阶段,该系统处理的型号不超过三个,但预计这个数字在不久的将来会大幅增加。装配线高度灵活的设计意味着客户在这方面应该没有问题。

尽管该系统目前只生产三种型号,但每天安排一次或两次转换。“我们的客户生产的批次较短,因此必须在尽可能短的时间内完成转换。从一个批次的最后一个单元,到下一个批次的第一个单元,转换在 10 分钟内完成,”Kotan 解释说。

超过周期时间目标

在装配线的预调试期间,三秒的目标循环时间已被缩短。目前,每个高压连接器的系统循环时间约为 2.7 秒,这与之前跟史陶比尔机器人公司合作进行的模拟完全一致。模拟结果与现实 100% 一致这一事实,突显了当今过程可以模拟得多么紧密——只要使用正确的工具。

Kotan 说:“我们确信,当系统最终安装在墨西哥客户的生产设施中时,我们将能够进一步优化系统的小细节,并将产量提高几个百分点。在年产 500 万个连接器的背景下,如果我们成功地将周期时间减少 12% 到 14%,这确实是一个了不起的结果。”

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