Az elektromos autók fejlesztése egyre gyorsabban zajlik. Kína becsvágyó célokat tűzött ki maga és az ország autógyártói elé akkor, amikor az elektromos járművekre 12 százalékos kvótát határozott meg 2020-tól. Franciaország 2040-re szeretne tisztán elektromosan hajtott közlekedést. A Volvo már 2019-ben abbahagyta a belsőégésű motorok gyártását. A London Taxi Company is elektromos taxikat akar piacra dobni, és ehhez új nevet is választott magának: London Electric Vehicle Company. A jellegzetes taxik a hagyományos formavilágot idézik, de már tisztán és halkan közlekednek. Az elektromos járművek elterjedését a brit kormány is támogatja, amelynek érdekében 2017 júliusában átfogó beruházási programot jelentett be az akkumulátoros technológia térnyerésének elősegítésére.
Az Automated Module-to-pack Pilot Line for Industrial Innovation (AMPLiFII) kísérleti projekt ugyanakkor arra példa, hogyan járulhat hozzá a hatékony automatizálás a hajtóakkumulátorok versenyképes európai gyártásához.
Szűk helykínálatra tervezve
A Horizon Instruments speciális gépgyártó és rendszerintegrátor az AMPLiFII akkumulátorszerelő sor kísérleti projekthez külön nagysebességű cellaválogatót fejlesztett ki. Ez különleges kihívás elé állította Daniel Bolton technikai igazgatót és csapatát. Az akkumulátor-modulok gyártósorának tervezésekor ugyanis számos műszaki és gyakorlati kihívást kellett leküzdeniük. „Viszonylag korlátozott hely állt rendelkezésünkre az üzemi eszközök számára, költségvetésünk szigorú volt, és mindössze hét hónapot kaptunk a megvalósításra. Ezenkívül megoldást kellett találnunk arra, hogy minden cellát egyenként tesztelhessünk, a cellákat szükség esetén forgathassuk, majd azokat nagy pontossággal és sebességgel helyezhessük el a modulokban.”
A kísérleti projekt egyik fő feladata a 30 cellából álló csoportok egyidejű áram- és feszültségvizsgálata volt, még mielőtt azokat egyenként, Pick and Place módszerrel elhelyeznék az akkumulátor-modulokban. A magas költségek és a túlzott helyigény miatt nem volt mód 30 egyedi akkumulátortesztelő használatára. Valami megoldást kellett találni. A Horizon Instruments végül a Warwicki Egyetem WMG kutatási és oktatási csoportjával együttműködve olyan egyedi multiplexer interfészt volt képes kifejleszteni, amely egyetlen akkumulátortesztelő használatát tette lehetővé. A jelentős hely- és költségmegtakarítás mellett ennek segítségével összehasonlító adatokat is lehet gyűjteni a vizsgálati állapotról.
Testreszabott megoldás nyolc hét alatt
A vizsgálatot követően az akkumulátorcellákat pontosan tájolni kell és szükség esetén elforgatni. A Pick and Place rendszer ezután behelyezi azokat egy a szállítószalagon futó modulba. Az akkumulátorcellák részben változó száma miatt a rendszer pontosan konfigurálható. Egy modulba általában 100 egyedi cella kerül át, amelyek össztömege az összeszerelés után körülbelül 9 kg.
A Festo a gyors és pontos handling érdekében egy helytakarékos, komplett megoldást szállított kartéziánus robottechnológiával. „Így nem kellett több beszállítót koordinálnunk, és nem kellett aggódnunk a termék kompatibilitása miatt sem” – magyarázza Daniel Bolton. „A megrendelés leadása után mindössze nyolc héttel már egy testreszabott rendszert kaptunk. A Festo a tervezés, a telepítés és az üzembe helyezés során végig technikai támogatást nyújtott számunkra.” Az új automatizálási megoldás segítségével a cellák kivétele, forgatása, tájolás és behelyezése csupán 1,2 másodpercet vesz igénybe.
Premier Nagy-Britanniában
Az akkumulátor Pick and Place rendszer legfontosabb alkotóeleme a Festo EXCH-60 áll. A síkportált olyan összeszerelési műveletekhez fejlesztettük ki, ahol apró és könnyű tömeggyártású elemeket kell gyorsan és rugalmasan pozícionálni. Ehhez a két fixen rögzített motorral hajtott EXCH biztosít maximális dinamikát. Mivel az egyes tengelyekhez nincs szükség külön portálokra, pontos tájolás lehetséges. Az akár 5 m/s sebességgel és 50 m/s2 gyorsulási értékekkel percenként 100 felvételi művelet képes végezni ±0,1 mm-es ismétlési pontosság mellett.
Steve Sands, a Festo munkatársa szerint az EXCH használata úttörő lépés: „Ez az első nagy-britanniai projektünk, ahol a Festo síkportálját használjuk. Az elektromos járművek akkumulátorainak kísérleti gyártósorába integrált automatizálástechnikát eredetileg napelemek gyártásához fejlesztettük ki. Emiatt ideális érzékeny komponensek mozgatására és nagy pontosságú lehelyezésére.”
A 2D-s síkportált egy CPX szelepsziget vezérli, amely a legkorszerűbb elektronikát és pneumatikát egyesíti egy alaplapon.
Felkészülve a jövőre
Az új automatizálási megoldás nem csak a gépgyártók és az automatizálástechnika képviselőit hozta lázba. Robert Harrison, a Warwicki Egyetem professzora szerint a kísérleti projekt azt is bizonyítja, hogy „a nagysebességű cellamozgató és más munkaállomások lehetővé teszik az akkumulátorcellák automatizált integrálását a modulokba”. Ez megnyitja az utat egy teljes gyártóüzem korszerűsítése előtt.” Harrison professzor véleménye szerint ez elősegíti az elektromos és hibrid járművekhez használt hajtóakkumulátorok új generációjának kifejlesztését. „Az akkumulátorgyártás legjobb kézi és automatizált összeszerelési módszerei együttesen egy új automatizált autóipari ellátási lánc alapjait fektetik le az Egyesült Királyságban” – állítja az automatizálási rendszerek szakértője.
WMG
Coventry CV4 7AL
University of Warwick
Anglia
Tevékenységi terület: Kutatás és fejlesztés
Horizon Instruments
Ghyll Industrial Estate
Heathfield, East Sussex
Anglia
Tevékenységi terület: Integrált automatizálási megoldások fejlesztése és gyártása
- Ez a cikk a Festo Trends in Automation című ügyfélmagazinjának 2018/1. számában jelent meg