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庫卡案例 | “高性能汽車計算機”的組裝和生產線終端測試
導讀：汽車的功能越多，對車載計算機的性能就要求越高。隨著車載計算機逐漸具備網絡通信、提升駕駛舒適性、自動駕駛等功能，其控制模塊的組裝也需要更加智能化的解決方案。
【塑料機械網 明星企業】汽車的功能越多，對車載計算機的性能就要求越高。隨著車載計算機逐漸具備網絡通信、提升駕駛舒適性、自動駕駛等功能，其控制模塊的組裝也需要更加智能化的解決方案。對此，專業自動化公司Schnaithmann Maschinenbau GmbH 將七臺經過編程的庫卡機器人投入到“高性能汽車計算機”的組裝中。
智能編程機器人組裝汽車電腦
KR AGILUS 的機器人小臂精準抓取High Performance Computer (HPC)(高性能汽車計算機)的塑料工件，放入暫存盒的正確隔間內，另一臺機器人抓住盒子，并將其送入工件檢查站。共有七臺這樣的 KR AGILUS 機器人經過智能編程后，通過快速且精確地協作來組裝和檢查計算機，確保安裝在汽車計算機中的配件質量。
自動化組裝和生產線終端測試
高性能汽車計算機目前可以下載應用程序和安全更新，在未來也將能夠支持自動駕駛。它就相當于車輛的大腦，要處理大量數據，但為了確保在車輛有限的空間內安裝，其體積也必須輕巧而緊湊。因此，為了經濟地生產這些高性能控制單元，需要更高效、更靈活的自動化解決方案。
KR AGILUS 構建低失誤、高效率的自動化組裝過程
一家汽車零配件供貨商為了零件的自動化組裝和生產線終端測試 (EOL)，委托了來自德國西南部雷姆斯哈爾登 (Remshalden) 的自動化公司 Schnaithmann Maschinenbau GmbH 聯袂庫卡共同打造了解決方案。該方案專門為自動化組裝領域的系統設備和特種機器而開發，為多個機器人進行相關編程，使機器人自主而安全地協同工作。
“我們發現模塊化自動化很有潛力，它不需要任何固定的外圍設備，非常靈活。如果工件的設計或結構發生變化，只需要更換相關的工作單元并重新編程機器人，然后就可以繼續進行組裝。”Schnaithmann 技術銷售部門的 Chris Klöpfer 解釋道。
生產線終端測試確保高質量
Schnaithmann 視庫卡為自動化組裝領域可靠且創新的合作伙伴，并在很多的客戶項目中選擇采用了庫卡機器人和庫卡解決方案。對于這個要求嚴苛的項目，他們再次選擇了庫卡機器人，并在2021年底將其投入運行，因為 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，在工件發生變化時既要能夠快速調整又能兼顧成本問題。”負責汽車零配件供貨商業務的庫卡全球大客戶經理 Joachim Roess 解釋道。由于高性能汽車計算機與駕駛安全性密切相關，因此必須遵守“高級自動駕駛技術”(Advanced Autonomous Driving Technology) 認證中的嚴格規定。如果微裂紋被遺漏，則可能會導致高級駕駛輔助系統 (Advanced Driver Assistance System (ADAS)) 發生故障。而通過在 ESD+ 保護下進行高精度和全自動化組裝，運用一套高度可靠的生產線終端測試系統，可以避免出現這類微裂紋。
KR AGILUS 在“一步接一步” (Chaku-Chaku)工作流程中以毫米級精度執行任務
依照Chaku-Chaku(一步接一步)原理工作的獨立機器人系統設備通常使用輸送帶生產線，但其限制了生產量。“如果產品發生變化，即使只是在生產線終端測試過程受到局部改變，就可能導致原本固定的系統設計方案不得不進行結構上的更改。”Joachim Roess 舉例說。因此，Schnaithmann 和庫卡提出了一種解決方案，即使用多臺依照Chaku-Chaku原理獨立工作的機器人。
根據Chaku-Chaku原理，待加工的工件由機器人直接放到工作站上進行加工，再由機器人運送到下一個工作站，不需要傳統輸送帶等額外的運輸工具。這樣的方式一方面可以減少外圍設備，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，做到按需調整系統。
合作無間的團隊：KR AGILUS 攜手合作而互不干擾
Chaku-Chaku原理也要求機器人能聰明地互相溝通，不干擾到彼此的工作空間。應用中，獨自安裝在機架和底座上的機器人會按照預先定義的順序執行工作步驟。
庫卡機器人根據 Chaku-Chaku 原理工作，無需人工
仿真技術和廣泛的 EOL 測試實現高精度
在系統投入運行前，使用 KUKA.Sim 軟件仿真生產流程，構建節拍和利用率理想的生產工作流程，減少了硬件組建數量，節省了空間，還配合了不斷變化的工件要求。
節省空間且自動化：每個工作步驟都以精確定義的順序進行
用這種方式，根據所需的調整可以快速簡單地改裝系統設備。通過測試系統內廣泛全面的檢測，尤其是 EOL，Schnaithmann、庫卡和該汽車零配件供貨商共同達到了目標，即高效能計算機只使用優質的組件。
KR AGILUS、KR C5 micro 和智能編程
——緊湊靈活的組合
Schnaithmann 團隊決定引進7臺 KR AGILUS 機器人在該系統中進行協作。其中5臺機器人負責放入或取出裝有組件的暫存盒，另外2臺機器人則利用可視系統執行實際的生產線終端測試。KR AGILUS 具有多項特性，包括修長的外型設計、多元化的用途、高精度以及 IP67 防護等級和 ISO 4 潔凈室等級。
所有 KR AGILUS 機器人均通過認證并符合 ESD+ 標準，因此能夠滿足汽車工業的高要求
該機器人適用 Chaku-Chaku 工作原理的另一個原因是，它可以與緊湊且節能的機器人控制器 KR C5 micro 結合使用，而且無論在何種安裝位置都能發揮功效。此外，控制器安裝在機器人安裝支架上，不需要另外使用固定安裝且布線不靈活的控制柜。KR AGILUS 的精實設計與市場上精巧的機器人控制器之一相結合，符合了汽車零配件供貨商的目標：快速且經濟地擴展和調整系統，以十分靈活的方式生產工件。
特殊漆面和庫卡系統軟件 (KSS) 克服挑戰
Joachim Roess 解釋道：“庫卡機器人都擁有新 ESD 標準認證，但如果涉及到自動駕駛，整體要求就比電子產業甚至半導體產業還要高：即使少量的電荷也會引發微裂紋，這些微小的裂紋無法通過控制單元的最終測試檢測到，但卻會縮短工件使用壽命。為了防止這種情況發生，汽車零配件供貨商要求機器人使用含有導電金屬顆粒的特殊涂裝。
在人工生產過程中，很難達到 ESD+ 標準，因為人類的頭發和衣服往往帶有靜電，每個會接觸到敏感電子零件的人都必須穿著特殊工作服。此外，機器人也有助于解決技術人員普遍短缺的問題，因為能夠承擔這類單調重復同時要求又非常高的任務的技術人員很少。
Chaku-Chaku 工作流程
另一項難題是如何通過編程使機器人各自的工作空間彼此協調，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 操作系統中，可以標準實施這樣的工件空間，這樣主控制器就可以隨時指定何時開放空間給機器人A，何時開放空間給機器人B使用，藉此防止機器人之間發生碰撞。”
這種自動化解決方案易于擴展，被應用于創新電動汽車高性能計算機的生產中
同樣便利的是，這些機器人可以快速地重新配置，從而在系統中輕松加入更多機器人或擴增機器或其他組件。
前景無限的解決方案
“事實證明，我們的國際汽車零配件供貨商客戶很高興選擇了能夠為電子產業提供防靜電的庫卡機器人，”Joachim Roess 透露，“這套系統已經運行了幾個月，并將計劃第二個測試站的擴展。”專家預測，新電動汽車對高性能計算機的需求將持續增加，而這類自動化解決方案將有助于滿足這些需求，并實現高效的生產。
同時，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新解決方案。一項研究計劃顯示，移動機器人 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、快速且精準地抵達電路板上的指定位置。這家國際汽車零配件供貨商又邁進一步，不僅提高了生產效率，還使未來交通工具的生產更有效率和創新。
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