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庫卡案例 | “高性能汽車計(jì)算機(jī)”的組裝和生產(chǎn)線終端測(cè)試
導(dǎo)讀：汽車的功能越多，對(duì)車載計(jì)算機(jī)的性能就要求越高。隨著車載計(jì)算機(jī)逐漸具備網(wǎng)絡(luò)通信、提升駕駛舒適性、自動(dòng)駕駛等功能，其控制模塊的組裝也需要更加智能化的解決方案。
【塑料機(jī)械網(wǎng) 明星企業(yè)】汽車的功能越多，對(duì)車載計(jì)算機(jī)的性能就要求越高。隨著車載計(jì)算機(jī)逐漸具備網(wǎng)絡(luò)通信、提升駕駛舒適性、自動(dòng)駕駛等功能，其控制模塊的組裝也需要更加智能化的解決方案。對(duì)此，專業(yè)自動(dòng)化公司Schnaithmann Maschinenbau GmbH 將七臺(tái)經(jīng)過編程的庫卡機(jī)器人投入到“高性能汽車計(jì)算機(jī)”的組裝中。
智能編程機(jī)器人組裝汽車電腦
KR AGILUS 的機(jī)器人小臂精準(zhǔn)抓取High Performance Computer (HPC)(高性能汽車計(jì)算機(jī))的塑料工件，放入暫存盒的正確隔間內(nèi)，另一臺(tái)機(jī)器人抓住盒子，并將其送入工件檢查站。共有七臺(tái)這樣的 KR AGILUS 機(jī)器人經(jīng)過智能編程后，通過快速且精確地協(xié)作來組裝和檢查計(jì)算機(jī)，確保安裝在汽車計(jì)算機(jī)中的配件質(zhì)量。
自動(dòng)化組裝和生產(chǎn)線終端測(cè)試
高性能汽車計(jì)算機(jī)目前可以下載應(yīng)用程序和安全更新，在未來也將能夠支持自動(dòng)駕駛。它就相當(dāng)于車輛的大腦，要處理大量數(shù)據(jù)，但為了確保在車輛有限的空間內(nèi)安裝，其體積也必須輕巧而緊湊。因此，為了經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)這些高性能控制單元，需要更高效、更靈活的自動(dòng)化解決方案。
KR AGILUS 構(gòu)建低失誤、高效率的自動(dòng)化組裝過程
一家汽車零配件供貨商為了零件的自動(dòng)化組裝和生產(chǎn)線終端測(cè)試 (EOL)，委托了來自德國西南部雷姆斯哈爾登 (Remshalden) 的自動(dòng)化公司 Schnaithmann Maschinenbau GmbH 聯(lián)袂庫卡共同打造了解決方案。該方案專門為自動(dòng)化組裝領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)備和特種機(jī)器而開發(fā)，為多個(gè)機(jī)器人進(jìn)行相關(guān)編程，使機(jī)器人自主而安全地協(xié)同工作。
“我們發(fā)現(xiàn)模塊化自動(dòng)化很有潛力，它不需要任何固定的外圍設(shè)備，非常靈活。如果工件的設(shè)計(jì)或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，只需要更換相關(guān)的工作單元并重新編程機(jī)器人，然后就可以繼續(xù)進(jìn)行組裝。”Schnaithmann 技術(shù)銷售部門的 Chris Klöpfer 解釋道。
生產(chǎn)線終端測(cè)試確保高質(zhì)量
Schnaithmann 視庫卡為自動(dòng)化組裝領(lǐng)域可靠且創(chuàng)新的合作伙伴，并在很多的客戶項(xiàng)目中選擇采用了庫卡機(jī)器人和庫卡解決方案。對(duì)于這個(gè)要求嚴(yán)苛的項(xiàng)目，他們?cè)俅芜x擇了庫卡機(jī)器人，并在2021年底將其投入運(yùn)行，因?yàn)?nbsp;KR AGILUS 非常契合他們的需求，擁有修長的外型、多元化的用途并采用ESD+ 特殊涂裝，并可搭配緊湊的機(jī)器人控制器KR C5。
“客戶想要一種具備高靈活性的解決方案，在工件發(fā)生變化時(shí)既要能夠快速調(diào)整又能兼顧成本問題。”負(fù)責(zé)汽車零配件供貨商業(yè)務(wù)的庫卡全球大客戶經(jīng)理 Joachim Roess 解釋道。由于高性能汽車計(jì)算機(jī)與駕駛安全性密切相關(guān)，因此必須遵守“高級(jí)自動(dòng)駕駛技術(shù)”(Advanced Autonomous Driving Technology) 認(rèn)證中的嚴(yán)格規(guī)定。如果微裂紋被遺漏，則可能會(huì)導(dǎo)致高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (Advanced Driver Assistance System (ADAS)) 發(fā)生故障。而通過在 ESD+ 保護(hù)下進(jìn)行高精度和全自動(dòng)化組裝，運(yùn)用一套高度可靠的生產(chǎn)線終端測(cè)試系統(tǒng)，可以避免出現(xiàn)這類微裂紋。
KR AGILUS 在“一步接一步” (Chaku-Chaku)工作流程中以毫米級(jí)精度執(zhí)行任務(wù)
依照Chaku-Chaku(一步接一步)原理工作的獨(dú)立機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)備通常使用輸送帶生產(chǎn)線，但其限制了生產(chǎn)量。“如果產(chǎn)品發(fā)生變化，即使只是在生產(chǎn)線終端測(cè)試過程受到局部改變，就可能導(dǎo)致原本固定的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案不得不進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的更改。”Joachim Roess 舉例說。因此，Schnaithmann 和庫卡提出了一種解決方案，即使用多臺(tái)依照Chaku-Chaku原理獨(dú)立工作的機(jī)器人。
根據(jù)Chaku-Chaku原理，待加工的工件由機(jī)器人直接放到工作站上進(jìn)行加工，再由機(jī)器人運(yùn)送到下一個(gè)工作站，不需要傳統(tǒng)輸送帶等額外的運(yùn)輸工具。這樣的方式一方面可以減少外圍設(shè)備，另一方面則具有更高的靈活性：在未來可以通過來更換位置重新編程，做到按需調(diào)整系統(tǒng)。
合作無間的團(tuán)隊(duì)：KR AGILUS 攜手合作而互不干擾
Chaku-Chaku原理也要求機(jī)器人能聰明地互相溝通，不干擾到彼此的工作空間。應(yīng)用中，獨(dú)自安裝在機(jī)架和底座上的機(jī)器人會(huì)按照預(yù)先定義的順序執(zhí)行工作步驟。
庫卡機(jī)器人根據(jù) Chaku-Chaku 原理工作，無需人工
仿真技術(shù)和廣泛的 EOL 測(cè)試實(shí)現(xiàn)高精度
在系統(tǒng)投入運(yùn)行前，使用 KUKA.Sim 軟件仿真生產(chǎn)流程，構(gòu)建節(jié)拍和利用率理想的生產(chǎn)工作流程，減少了硬件組建數(shù)量，節(jié)省了空間，還配合了不斷變化的工件要求。
節(jié)省空間且自動(dòng)化：每個(gè)工作步驟都以精確定義的順序進(jìn)行
用這種方式，根據(jù)所需的調(diào)整可以快速簡(jiǎn)單地改裝系統(tǒng)設(shè)備。通過測(cè)試系統(tǒng)內(nèi)廣泛全面的檢測(cè)，尤其是 EOL，Schnaithmann、庫卡和該汽車零配件供貨商共同達(dá)到了目標(biāo)，即高效能計(jì)算機(jī)只使用優(yōu)質(zhì)的組件。
KR AGILUS、KR C5 micro 和智能編程
——緊湊靈活的組合
Schnaithmann 團(tuán)隊(duì)決定引進(jìn)7臺(tái) KR AGILUS 機(jī)器人在該系統(tǒng)中進(jìn)行協(xié)作。其中5臺(tái)機(jī)器人負(fù)責(zé)放入或取出裝有組件的暫存盒，另外2臺(tái)機(jī)器人則利用可視系統(tǒng)執(zhí)行實(shí)際的生產(chǎn)線終端測(cè)試。KR AGILUS 具有多項(xiàng)特性，包括修長的外型設(shè)計(jì)、多元化的用途、高精度以及 IP67 防護(hù)等級(jí)和 ISO 4 潔凈室等級(jí)。
所有 KR AGILUS 機(jī)器人均通過認(rèn)證并符合 ESD+ 標(biāo)準(zhǔn)，因此能夠滿足汽車工業(yè)的高要求
該機(jī)器人適用 Chaku-Chaku 工作原理的另一個(gè)原因是，它可以與緊湊且節(jié)能的機(jī)器人控制器 KR C5 micro 結(jié)合使用，而且無論在何種安裝位置都能發(fā)揮功效。此外，控制器安裝在機(jī)器人安裝支架上，不需要另外使用固定安裝且布線不靈活的控制柜。KR AGILUS 的精實(shí)設(shè)計(jì)與市場(chǎng)上精巧的機(jī)器人控制器之一相結(jié)合，符合了汽車零配件供貨商的目標(biāo)：快速且經(jīng)濟(jì)地?cái)U(kuò)展和調(diào)整系統(tǒng)，以十分靈活的方式生產(chǎn)工件。
特殊漆面和庫卡系統(tǒng)軟件 (KSS) 克服挑戰(zhàn)
Joachim Roess 解釋道：“庫卡機(jī)器人都擁有新 ESD 標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，但如果涉及到自動(dòng)駕駛，整體要求就比電子產(chǎn)業(yè)甚至半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)還要高：即使少量的電荷也會(huì)引發(fā)微裂紋，這些微小的裂紋無法通過控制單元的最終測(cè)試檢測(cè)到，但卻會(huì)縮短工件使用壽命。為了防止這種情況發(fā)生，汽車零配件供貨商要求機(jī)器人使用含有導(dǎo)電金屬顆粒的特殊涂裝。
在人工生產(chǎn)過程中，很難達(dá)到 ESD+ 標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)槿祟惖念^發(fā)和衣服往往帶有靜電，每個(gè)會(huì)接觸到敏感電子零件的人都必須穿著特殊工作服。此外，機(jī)器人也有助于解決技術(shù)人員普遍短缺的問題，因?yàn)槟軌虺袚?dān)這類單調(diào)重復(fù)同時(shí)要求又非常高的任務(wù)的技術(shù)人員很少。
Chaku-Chaku 工作流程
另一項(xiàng)難題是如何通過編程使機(jī)器人各自的工作空間彼此協(xié)調(diào)，既要減少空間占用，又要防止小臂和夾爪的碰撞。Roess 這樣說明：“在我們的 KSS 操作系統(tǒng)中，可以標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施這樣的工件空間，這樣主控制器就可以隨時(shí)指定何時(shí)開放空間給機(jī)器人A，何時(shí)開放空間給機(jī)器人B使用，藉此防止機(jī)器人之間發(fā)生碰撞。”
這種自動(dòng)化解決方案易于擴(kuò)展，被應(yīng)用于創(chuàng)新電動(dòng)汽車高性能計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)中
同樣便利的是，這些機(jī)器人可以快速地重新配置，從而在系統(tǒng)中輕松加入更多機(jī)器人或擴(kuò)增機(jī)器或其他組件。
前景無限的解決方案
“事實(shí)證明，我們的國際汽車零配件供貨商客戶很高興選擇了能夠?yàn)殡娮赢a(chǎn)業(yè)提供防靜電的庫卡機(jī)器人，”Joachim Roess 透露，“這套系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行了幾個(gè)月，并將計(jì)劃第二個(gè)測(cè)試站的擴(kuò)展。”專家預(yù)測(cè)，新電動(dòng)汽車對(duì)高性能計(jì)算機(jī)的需求將持續(xù)增加，而這類自動(dòng)化解決方案將有助于滿足這些需求，并實(shí)現(xiàn)高效的生產(chǎn)。
同時(shí)，這家汽車零配件供貨商正在與庫卡和集成商合作，為未來的交通工具提供更多的創(chuàng)新解決方案。一項(xiàng)研究計(jì)劃顯示，移動(dòng)機(jī)器人 KMR iiwa 適用于支持高速電路板組裝，可以在組裝的過程中確保敏感工件確實(shí)、快速且精準(zhǔn)地抵達(dá)電路板上的指定位置。這家國際汽車零配件供貨商又邁進(jìn)一步，不僅提高了生產(chǎn)效率，還使未來交通工具的生產(chǎn)更有效率和創(chuàng)新。
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