库卡案例 | 电动汽车控制元件的自动化生产

电动汽车对汽车行业来说是一个相对较新的业务领域，所以这一领域特别适合另辟蹊径。为此，来自德国巴伐利亚州丁戈尔芬的供应商 SAR 公司开发了一条完整的电子组件生产线，该生产线借助库卡的 11 台机器人采用全自动化方式生产出电动汽车的核心部件。

电动汽车控制元件的自动化生产

电控组件看上去很不起眼，尺寸只比鞋盒略大一些，重量仅约 12 千克，然而它却是每台电动汽车的核心部分。它作为车辆中的中央控制元件将电池的直流电转换为交流电。之后，发动机才可利用这种零排放能源进行工作并且将其转化为动力。电动汽车正蓬勃发展，对汽车工业而言，这项技术在原型样车的生产和研发方面的经验仍不算丰富。因此，电控组件的生产需要合适的电动汽车智能生产方案并将其整合到生产流程中。

精确装配：一台 KR CYBERTECH 将电子内部工作元件装入电动汽车的控制单元中。

库卡机器人协助打造汽车的核心部分

电动汽车电控组件的生产线就像心脏手术一样绝非易事。“我们的目标是运用机器人来完成传统方式无法实现的智能解决方案”，SAR 销售总监 Georg Dullinger 解释道。这就意味着需要建立自动化的生产方式，不仅要组装电动汽车的零件，而且要控制和监控所有工艺步骤，涵盖从标记单个零件到拧紧和粘合任务，再到中间步骤以及最终成品的测试和检查。

在自动装配好盖板后，电动汽车的控制单元就完工了。

以高度灵活性为基本条件的自动化

“仅仅将机器人单元相连接是不够的”，Dullinger 说道。“这些流程既没有蓝图，也没有进行足够的实践。” 为此，早在制造商的原型样车准备量产之前，SAR 已经针对自动化的所有单个步骤开发出解决方案，还有整体方案的智能化连接。“挑战在于高度的灵活性：在整个开发阶段，最终的原型总是会发生变化，只有汽车的安装尺寸是固定不变的，而内部世界却在不断重塑。”

在 SAR 丁戈尔芬厂试运行期间，采用各种机器人单元进行自动化生产和装配。

即使是生产线上的汽车部件也会发生变化，对此需要迅速作出反应。这可能也是为什么有些汽车集团的技术总监会亲自上门来了解自动化情况的原因。“对我们这种规模的企业来说，这很不常见”，SAR 的项目主管 Franz Steinbauer 笑着说道。

机器人确保电动汽车的准确装配

当前生产线配置中，28 台机器人投入使用，其中 11 台来自库卡。它们几乎负责了所有的自动化任务，包括用螺栓拧紧 47 个单独的车辆部件并进行粘合、测试，最终将其与汽车相连接。
装配的各个步骤一开始听起来并没有什么特比之处：比如机器人将各种电子部件装入电动汽车控制单元的外壳中。它们进行清洁和检查、分类或再加工。其实，核心部件不仅高度敏感，而且对电动汽车原型成品至关重要，各个装配步骤都需要仔细并准确地执行。

在洁净室中拧紧电动汽车的螺栓

在制造过程中首先应清洁粘合部位。为此，库卡的 KR AGILUS 机器人使用等离子喷枪跟踪这些部位并使用 30,000 ℃的热电离气体去除污垢颗粒和其他污染物。然后机器人将涂抹密封胶。KR CYBERTECH 会将各种部件装入外壳中。“即使是微小的电流也会损坏灵敏性部件”，Franz Steinbauer 说，“这就是电磁兼容性在此至关重要的原因。”

KR AGILUS 使用等离子喷枪清除粘合部位的污垢颗粒。

其次，机器人将组件用螺栓连接在一起。“我们总共使用了八个不同尺寸的 158 个螺栓”，项目主管解释道，“该设备通过一根软管每四秒送入一根螺栓。”这听上去平平无奇，但在实践中却复杂许多，因为这些螺栓作为散装物料进行交付并且该包装方式会使单个金属部件之间自动产生磨损，所以分料器会借助压缩空气将螺栓与灰尘分离。实际上，这个装配过程是在洁净室中进行的。

用机器人实现自动化装配：一台库卡机器人将密封胶涂抹在半壳体上。

机器人为电动汽车控制单元进行密封测试

“我们在整个装配过程中会采集每个工件所谓的数据树形图。这就意味着，小到螺栓，大到电动汽车的外壳盖，我们都可以准确地跟踪它们的来源和加工方式。“如果电动汽车驾驶员发生了事故，我们很快就可以从中找出可能的原因”，销售总监 Georg Dullinger 解释道。
期间，不断对车辆进行反复的密封性检查和功能测试，以确保加工的高质量。最后一环特别精彩：一台 KR CYBERTECH 机器人将完工的电动汽车控制单元从传送带上取出并且为其注满水。“水、电和数据处理技术本应永远不相遇，”SAR 项目主管 Franz Steinbauer 说。“但在这种情况下，我们会在大约 100 秒内将这一切聚集在一起，水用于之后步骤的冷却。”

什么程度的自动化？

库卡机器人将控制单元置于高低压绝缘测试中。这里的交流电最终将流经电动汽车“芯线”。然后电子核心部分将加载他们的操作系统。在所有测试均表现良好并且水排空之后，该控制单元才会作为汽车核心起搏器，为唤醒动力准备就绪。

借助 KUKA 机器人制造电动汽车的控制单元。

目前工人仍然会参与生产线上的相关工作，并且在最后会取下电动汽车的控制单元成品。但是，从长远来看，这个过程步骤也可以实现自动化。“借助无人驾驶运输系统，我们现在已经可以从指定的货架上取走各种电子部件并将它们带到站点了”，Georg Dullinger 说道，“该解决方案具有很大的可扩展性并且可进行个性化调整。”

例如，可以建立不同阶段的生产线，其中一部分甚至可以让供应商使用。“得益于库卡机器人，我们可进行任何程度的扩展，直到完成最终的生产”，Dullinger 说道，“我们实施什么程度的自动化完全取决于我们的客户。”

（库卡中国 ）

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