Rýchlosť pri testoch batérií

Vývoj elektromobilov naberá na rýchlosti. Čína stanovila pre seba a výrobcov automobilov vysoké ciele s 12-percentnou kvótou pre elektrické vozidlá od roku 2020. Francúzsko má víziu čisto elektrickej dopravy do roku 2040. Volvo oznámilo odstúpenie od spaľovacieho motora už v roku 2019. Spoločnosť London Taxi Company chce uviesť na trh elektrické taxíky, a preto si dala nový názov London Electric Vehicle Company. Kultové vozidlá vyzerajú ako klasické, ale v budúcnosti budú čisté a tiché. Britská vláda tiež sleduje trend smerujúci k elektronickým vozidlám a v júli 2017 oznámila rozsiahly investičný program na podporu vývoja batérií.

To, ako efektívna automatizácia môže prispieť v Európe ku konkurencieschopnej výrobe batérií pre elektrické vozidlá, ukazuje pilotný projekt Automated Module-to-pack Pilot Line for Industrial Innovation, skrátene AMPLiFII.

Navrhnuté pre obmedzený priestor

Pre pilotný projekt linky na výrobu batérií AMPLiFII vyvinul výrobca špeciálnych strojov a integrátor systémov Horizon Instruments vysokorýchlostný systém na zdvíhanie článkov. Bola to mimoriadna výzva pre technického riaditeľa Daniela Boltona a jeho tím. Pri plánovaní výrobnej linky na batériové moduly museli zvládnuť množstvo technických a praktických prekážok: „Mali sme iba relatívne obmedzené možnosti vybavenia a tesný rozpočet, ako aj dodaciu lehotu iba sedem mesiacov. Museli sme tiež nájsť spôsob, ako každý článok elektricky skontrolovať, v prípade potreby ho otočiť a s vysokou presnosťou a rýchlosťou umiestniť do modulov.“

Jednou z hlavných úloh pilotného systému je testovanie prúdu a napätia v skupinách s 30 článkami naraz, a to ešte predtým, ako sú jednotlivo vyzdvihnuté a umiestnené do batériových modulov. Použitie 30 samostatných zariadení na testovanie batérií nepripadalo do úvahy pre vysoké náklady a nadmerné nároky na priestor. Bolo treba nájsť iné riešenie. Spolu s výskumnou a vzdelávacou skupinou WMG z University of Warwick vyvinula spoločnosť Horizon Instruments prispôsobené multiplexerové rozhranie, ktoré umožňuje použitie jediného zariadenia na testovanie batérií. Okrem podstatnej úspory miesta a nákladov sa dá toto rozhranie použiť na zhromažďovanie porovnávacích údajov o stave testovania.

Na mieru za osem týždňov

Po samotnom teste sa batériové články presne zarovnajú a v prípade potreby otočia. Potom sa systémom pick-and-place vložia do modulu na dopravníkovom páse. Systém je možné nakonfigurovať presne podľa počtu batériových článkov. Zvyčajne sa použije 100 samostatných článkov na modul s celkovou hmotnosťou okolo deväť kilogramov po montáži.

Spoločnosť Festo dodala kompaktné kompletné riešenie s karteziánskou robotickou technikou, ktoré umožňuje rýchlu a presnú manipuláciu. „Nemuseli sme koordinovať niekoľko dodávateľov alebo sa obávať, či bude produkt kompatibilný,“ vysvetľuje Daniel Bolton. „Iba o osem týždňov po zadaní objednávky sme mali systém šitý na mieru. Spoločnosť Festo nás technicky podporovala počas celej fázy návrhu, inštalácie a uvedenia do prevádzky.“ Pomocou nového automatizačného riešenia je možné články do 1,2 sekundy vybrať, otočiť, vyrovnať a umiestniť do modulov.

Manipulácia s EXCH pre citlivé komponenty

Premiéra v Británii

Festo EXCH-60 je srdcom systému pick-and-place na manipuláciu s batériami. Tento plochý portál bol vyvinutý pre montážne procesy, pri ktorých je potrebné rýchlo a flexibilne umiestňovať malé a ľahké hromadne vyrábané predmety. Preto poskytuje EXCH poháňaný dvoma stacionárnymi motormi najvyššiu úroveň dynamiky. Keďže jednotlivé osi nevyžadujú samostatné portály, zaisťuje presné vyrovnanie. Pri rýchlosti až 5 m/s a hodnotách zrýchlenia až 50 m/s2 dokáže vykonať 100 zdvihnutí za minútu s opakovateľnou presnosťou ±0,1 mm.

Pre Steva Sandsa zo spoločnosti Festo je použitie EXCH priekopníckym krokom: „Tento projekt je vôbec prvým v Spojenom kráľovstve, pri ktorom sa použil plochý portál Festo. Automatizačná technika integrovaná do pilotnej linky na batérie elektrických vozidiel bola pôvodne vyvinutá na výrobu solárnych panelov. Je ideálna na prepravu citlivých komponentov a ich umiestnenie s vysokou presnosťou.“

Ovládanie 2D plochého portálu preberá ventilový terminál CPX. Kombinuje najnovšiu elektroniku a pneumatickú techniku na jednej samostatnej základnej doske.

Dláždi sa cesta do budúcnosti

Nové automatizačné riešenie nenadchýna len zástupcov strojárstva a automatizačnej techniky. Aj podľa profesora Roberta Harrisona z University of Warwick pilotný projekt dokazuje, „že vysokorýchlostné zariadenie na zdvíhanie článkov a ďalšie pracovné stanice umožňujú automatickú integráciu batériových článkov do modulov. Dláždi cestu pre zodpovedajúcu modernizáciu kompletného výrobného závodu.“ Profesor Harrison v tom vidí pomoc na vývoj novej generácie batérií pre elektrické a hybridné vozidlá. „Keď sa prepoja najlepšie manuálne a automatizované montážne metódy na výrobu batérií, sú základom nového automatizovaného dodávateľského reťazca v Spojenom kráľovstve,“ uviedol expert na automatizačné systémy.