机器人如何高效实现电动汽车高压连接器组装?

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，尤其是当新连接器模型和品种的定期重组是常态时。在此背景下，具有六个史陶比尔机器人、13 个图像处理系统和每个阶段的在线质量控制的开创性系统现在确保了高度灵活的生产。

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，这种趋势也刺激了对Eberhard等专业机器制造商提供的电子元件装配解决方案类型的需求，该公司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，最后将成品高压连接器装入托盘中。

正如 Eberhard 的项目规划和应用团队负责人 Abdullah Kotan 解释的那样：“该项目的特点包括每年50000000件的目标产量，每个连接器不超过三秒的短周期时间，以及未来防系统设计，以适应大量可能的连接器新品种。考虑到这些要求，很快就明白唯一可能的解决方案是机器人、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。由于定制自动化和装配解决方案是公司的核心竞争力之一，管理层坚信，与合适的合作伙伴合作，他们可以使项目取得圆满成功。设计团队确实在最近完成的装配线中中了大奖，最终将安装在墨西哥。

紧凑型自动化杰作

乍一看，一个问题立即浮现在脑海中：设计师是如何将一条配备 6 个机器人和 13 个视觉系统的 13 工位装配线挤进如此狭小的空间的?仔细检查就会找到答案：没有浪费一厘米的空间，却以超过水准的方式提供了几乎所有车站的可达性。将六个六轴机器人悬挂在工作站上方的灵感决策对空间利用率做出了特别重要的贡献。

所有六个机器人都是超快速和高精度的史陶比尔 TX2-60L 六轴模型，其延伸范围为 920 毫米。尽管安装在天花板上，但它们仍能以 ± 0.03 毫米的重复精度发挥其全部性能。

“我们之所以选择这些机器人，不仅是因为它们的动态性，还因为它们的紧凑设计、它们与送料器和相机的接口，尤其是它们具有传奇色彩的可靠性，”Kotan 说。“我们必须向客户保证超过 95% 的总系统可用性，因此只能使用一流的组件。”

六台机器人中有四台配备了摄像系统，使它们能够从振动平台上拾取零件。这些超灵活的喂料系统是 Eberhard 设计和建造的装配线的常规特征，因为它们确保在从一种新品种更改为另一种新品种时几乎不需要任何机械调整。每当出现新的品种时，通常通过图像处理来训练系统就足够了。

统一组装和测试

连接器的组装遵循清晰的模式，每个工作步骤都遵循质量检查。以工位 1 为例：这里，第一台配备传送带跟踪的 TX2-60L，从不断运行的进料带上拾取连接器外壳，并将其放置在工件载体中，在通过所有其他工位时保持在那里系统。工位2执行光学质量检查，在此期间记录编码和颜色。

相同的原则适用于接下来的两个站点。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。

相同的原理适用于连接器外壳穿过所有后续工位。在离开装配线之前，还有三个步骤，在此过程中，史陶比尔超快速六轴机器安装密封件、框架和完整的连接器内部。在下游，在每个站之后进行惯常的在线质量检查。

完成组装的高压连接器由六个史陶比尔机器人中的最后一个转移到 Eberhard 专有的 PTS 64 码垛系统之前，它会进行防漏结构测试。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 分钟内完成重新组装

在这个初始阶段，系统处理的连接器品种不超过三个，但预计这个数字在不久的将来会显著增加。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个品种连接器，但每天都会安排一到两次转换。“我们的客户运行的批次较短，因此必须在尽可能短的时间内完成转换。从一批的最后一个组件到下一批的第一个组件，转换在 10 分钟内完成，”Kotan 解释说。

超出周期时间目标

在装配线的预调试期间，三秒的目标周期时间已经被削减。目前，每个高压连接器的系统循环时间约为2.7 秒，这与之前与史陶比尔机器人公司合作进行的模拟精确对应。模拟结果 100%与现实相符这一事实突显了今天可以模拟的流程有多接近——前提是使用了正确的工具。

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