面向汽车制造商的变革性技术

面向汽车制造商的变革性技术

汽车行业不断飞速发展。消费者希望买到最新功能和款式的汽车,为了迎合市场需求,汽车也在变得更先进、更互联、更“智能”。这意味着汽车制造商需要定期更新汽车技术,实现最新的汽车安全技术、燃油效率、性能、设计和功能选项。

汽车制造商需要具备足够的灵活性与生产速度,以生产各种型号与配置的车辆,从而满足消费者日新月异的需求。为了满足这些要求,汽车制造商着手部署最新的智能自动化技术。

KUKA Systems North America 是德国 KUKA AG 的子公司,致力于为汽车、航空航天、能源和工业解决方案行业提供工程服务和灵活的自动化系统。在汽车行业,KUKA 的产品组合覆盖接合与组装车身相关的整个制造自动化领域。

KUKA 是自动化和半自动化车身生产领域的佼佼者,从低自动化生产工厂到配有高度灵活制造系统的工厂,从制造单个子组件到组装完整车身壳体和附加零件,KUKA 均可提供相应的服务支持。

KUKA 的首席工程师分析了汽车制造工厂中使用的标准自动化系统,发现多数系统已服役 25 年之久,并且已经超过 15 年没有进行过重要功能改进。他们认为这是一个改进机会,计划开发一套能够显著改善汽车制造流程的系统。KUKA 试图设计一种灵活、高效且具有成本效益的系统,替代目前的行业标准。

变愿景为现实

KUKA 希望研发一种显著优于传统系统、能彻底改变汽车制造业的系统。KUKA 的工程师想研发的是能够带来颠覆性改变的技术。为了实现这一愿景,KUKA 利用了 MagneMotion QuickStick HT 独立运载技术。

在了解了 MagneMotion 的 QuickStick HT 独立运载技术后,KUKA 的 PULSE 部门主管 Kevin Laurence 评价道:“这是我发现的第一个可以用做构件的产品。我们之前找到的其他产品,要么无法提供需要的功能,要么就是采用了一次性设计,过于昂贵且灵活欠佳。

对于需要在不到一年的时间内完成项目进程的汽车行业而言,这些备选产品不具有可行性。而 QuickStick HT 兼具易用性和灵活性,能够帮助 KUKA 轻松制定满足自身需求和进度要求的解决方案。

越简单,越强大

QuickStick HT 由线性电机和独立驱动器组成,采用集成式位置传感器,可以对轨道上的各个托架实现独立控制。还可对加速度、减速度、速度和位置进行编程。流程步骤完成后,车身部分可以加速(而非以恒定速度)通过机器人工作站。

对工业应用来讲,系统越简单,越强大。减少系统组件可以简化设计,提高性能并简化维护。与传统的辊道和推车系统相比,第一代 KS PULSE 系统将特有部件的数量从 200 个减少到 14 个。系统的性能也有显著提升。

近几年中,带宽和通信协议不断发展。随着网络架构和通信协议的优化,QuickStick HT 的功能变得更强大,为最新一代系统带来多项重大性能提升。

第一代产品采用硬接线方式,基于使用 RS-422 串行通信的节点控制器。更新产品配有与以太网兼容的节点控制器,充分利用了更高网络带宽的优势。

“采用硬接线的 RS-422 通信具有局限性,我们行业通常不会使用,”Laurence 说道,“我们的最新 KS PULSE 基于以太网/IP 标准构建,功能更强大,并且采用了系统集成商熟悉的协议。

集成安全有效减少组件数量

此外,第一代 QuickStick HT 采用了利基驱动器,但新一代产品现已采用 Allen-Bradley Kinetix 5700 伺服器驱动器技术。

“我们的产品使用公认的标准伺服驱动器,便于行业的集成商使用,”Laurence 说道,“这大大有助于简化学习过程。”

Kinetix 5700 伺服系统还提供集成的高级安全,包括安全扭矩断开功能。通过该功能,可以断开线性电机用于实现运动的电源,而无需切断整个系统的电源。如此一来,设备即可更安全地停止,且重启也更快。

“以前的解决方案如要实现功能安全,必须添加各种组件,包括安全继电器和接触器,以及各种相关的线缆,”Laurence 表示,“借助集成安全,我们降低了整个系统的复杂度,减少了潜在的故障点。”

现代化电源

KUKA Systems 还采用了现代化的电源和连接系统方案。除了 Kinetix 5700 驱动器,QuickStick HT 还更新采用了与 Kinetix 兼容的电源。 

“第一代 KS PULSE 产品依靠一系列不同发变压器来实现与全球功率标准的兼容性,”Laurence 解释道,“每个变压器都有不同的零件号和接线图。”

采用新的电源方案后,KUKA Systems 无需使用变压器即可兼容不同输入电压。他们基本可以用单一的标准部件和接线图,取代过往多个版本的部件和接线图。

“现在端子块都连接在了面板上,因此更换电缆更为方便,”Laurence 补充道,“由于连接器都在盒外,客户无需开盒就能更换电缆。”

更加模块化

KS PULSE 的软件系统根据系统硬件的简化进行了相应的更新。

“我们的软件和用户界面根据硬件的简化进行了更新,旨在简化配置。”Laurence 说道,

通过采用先进技术并降低设备要求,KUKA Systems 从各个层面降低了集成复杂度。

“我们的目标是让 KS PULSE 运输系统更加模块化,实现‘即插即用’,”Laurence 说道,“最新版本便可以做到这一点,这也为今后的优化奠定了基础。”

为客户提供附加价值

Laurence 表示:“在 QuickStick 的帮助下,KUKA 得以为客户提供全新的完整解决方案,在所有衡量指标上都有大幅提升。与上一代产品相比,新一代产品的速度提高了一倍,使用的零件数量仅为上一代产品的十分之一,无外部定位设备,耗电量更少,平均故障间隔时间 (MTBF) 更长,且平均修复时间 (MTTR) 大大缩短,灵活性也更高。这些是客户的主要衡量指标,而我们全面满足了他们的要求。”

借助最新升级后的 QuickStick 智能运输系统, KUKA 实现了为汽车行业提供突破性交钥匙解决方案的目标。

KUKA PULSE 具有更强大的以太网/IP 通信功能,更简化的安全配置、电源方案和连接系统,同时配备了用户友好的软件和界面,便于配置,可以帮助汽车制造商提升灵活性与生产速度,以便生产各种型号与配置的车辆,从而满足消费者日新月异的需求。

当被问及对未来的展望时,Laurence 表示:“我相信,利用 MagneMotion 的 QuickStick 技术,KUKA PULSE 将能够运作各种汽车车身车间。

与传统设备相比,PULSE 具有惊人的优势。在我看来,在制造车间应用机器人是迄今为止汽车制造业取得的最大突破。”

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