侧焊检测一体化8PPM方案5套

1/ 30 设备名称：方形铝壳电池侧焊自动化生产线规格型号：WFF1000焊接系统技术协议甲方： 乙方：大族激光科技产业集团股份有限公司备注：2/ 30 1、整体方案介绍本系统优势1.1、 采用 1000W 光纤连续激光器，焊接可靠性高，运行成本低，比 YAG 激光器省电 87%，激光器无耗材, 1.2、当盖板与电池壳口出现没有吻合好的情况下，工作台 CCD 检测系统可自动识别出来并排除，自动 NG 下料。 焊接前进行 CCD 监测焊缝间距，合格后方能焊接，CCD 捕捉定位系统精度0.05mm，定位精度可根据要求在软件里面进行设置，系统检测大于设置数值都可以挑出来，待前端重新入盖检测合格后进行焊接； 激光对检测后的电池进行焊接封口，平均焊接速度60mm/s， 焊接后焊缝无坑洼，焊缝美观，焊缝变形量0.5mm，不合格比率2%（除去客户本身来料不良） 。 设备能实现自动和手动功能，能够实现对电池进行补焊。手动状态可进行设备调试，软件参数设置，手动和自动切换方式如下图所示，点击相应的图标进入。详细设置参数可查后期技术说明书1.3、采用一个激光器带一个工作台的方式，单个激光器与工作台配合产能达到8PPM，有效的节省了成本；要求整机产能8PPM。1.4、气密性、内阻检测使用一个电池配一个检测设备，检测精度高；1.5、激光在线打标，速度快、稳定性高。全自动焊接、检测、一体系统介绍1.6、适配范围厚度（ mm）宽度（mm）高度（mm）适配范围 21-28 60-150 90-150备注：本设备以电池型号:2770135为蓝本设计,并以这款电池作为设备验收标准。若要更换产品型号，只需要更换相应的夹具及调整相应的参数，更换3/ 30 相应夹具及相关费用另行报价。流水线导槽调节范围10mm-30mm设备相关工装夹具按照2770135设计并制作，单套系统运行示意图 本方案采用 1000W 一对一方式、自动化集成度高、焊接效率高、高效率 CCD 自动检测电池盖与壳体焊缝边缘、气密性绝缘内阻检测精度高、打标效果好、运行成本低、安全稳定性能好、节约人力资源。整机外观尺寸 6000X5000X2400(MM) (除报警器高度）2、侧焊自动线概述2.1、各机构方案概述：该套全自动焊接、检测系统，包括 1 台封口焊接工作台、1 台激光器、1 台冷水机、1 台除尘器、1 台检测工作台（包含 6 台气密性检测设备、2 台绝缘内阻检测设备） 、14/ 30 条流水线组成。侧焊工作台：采用旋转四工位设计，具有效率高精度高、运行稳定等特点。第一工位上料、第二工位 CCD 检测、第三工位实施周边焊接、第四工位下料。单机侧焊工作台生产效率为：8PPM。检测、工作台：采用四工位设计，第一工位使用机械手实现上料、将电池从侧焊工作台夹具上抓到检测工作台夹具里。第二工位对电池抽真空，实现负压检测、绝缘内阻检测设备对电池内阻检测，设备分别自动记录 OK/NG 品。第三工位预留工位。第四工位四轴机械手将 NG/OK 品放置到指定流水线上。单机检测、打标工作台生产效率为：8 PPM。2.2、整体与各机构布局图：焊接工作台检测、工作台多流道传送带上料端下料端操作盒部件操作盒部件操作面板5/ 30 焊接工位定位检测工位上料工位下料工位上料平台焊接工作台检测工作台焊接工作台多流道拉带转料机械手预留工位6/ 30 上料工位气密性、短路检测工位下料机械手检测工作台第一道：上料第二道：CCD 检测不良品第四道：气密性检测 NG 流道第三道：内阻检测 NG 流道多流道传送带上料机械手预留工位下料工位7/ 30 气密性检测工作台尺寸图：2.3、动力电池侧焊工作台方案简介2.3.1、方案概述采用旋转四个工位配合三维伺服平台进行焊接，通过机械手在流水线上抓取电池到夹具里电池定位检测工位焊接工位下料工位循环完成电池的封口焊接。2.3.2、应用背景甲方产品：2770135。电池盖板电池壳焊接位置（一周）8/ 30 图 12.3.3、系统的主体构成设备包含激光焊接系统、工作台、控制部分、人机界面等部分，以下做详细描述：a、激光焊接系统本身具有控制系统，控制激光波型、脉宽、输出能量、参数调用等，触摸屏上可做焊接波形编辑。b、工作台系统采用 PC 控制系统来协调控制整个工作台各个模块及各功能动作的实现。工作台整体尺寸约长 3500mm宽 2060mm高 2500mm（不含三色报警灯） ，总体布局图如下图机罩抽风口三色灯电源气路接头上料机构下料机构9/ 30 c、夹具工装上料工位焊接工位焊缝检测工位上料平台压紧机构下料工位三轴焊接平台10/ 30 夹具工位：通过长边气缸和短边气缸顶松夹具，放入电池后由长边弹簧带动长边活动块夹紧电池，短边有短边夹紧装置夹紧定位，高度由气缸带动电池压头下压并与底部顶紧气缸共同作用下定位夹紧电池。注：该套设备通过更换夹具满足可以不同规格电池焊接。d、压紧机构：短边定位块长边定位块短边夹紧块长边夹紧块长边松料气缸短边松料气缸底部顶紧气缸11/ 30 e、上料工位，上料机械手：伺服平台升降气缸夹爪电池夹具夹具工装上部旋转装置电池压头夹具松开气缸夹具松开气缸12/ 30 上料：通过伺服平台和升降气缸动作，夹爪将皮带线上的电池抓取到工装夹具上f、下料工位，下料机械手下料：通过检测工作台上料机械手直接上料到检测工作台。g、定位，焊缝检测工位：定位：装有电池物料的工装夹具旋转到此工位后，下压气缸动作，压紧机构对电池进行上定位，夹具弹性结构对电池进行定位焊缝检测：通过相机镜头调整 CCD 相机焦距。两个 CCD 相机同时对电池两个短边进行焊缝检测。下料机械手即检测打标工作台上料机械手气路接头夹具打开气缸13/ 30 h、焊接工位： 三轴伺服平台CCD 监视系统焊接头压紧机构抽烟管旋转机构工装夹具光源CCD压紧机构工装夹具（下置旋转机构定位气缸CCD14/ 30 焊接工位：装有物料的夹具工作旋转到此工位。三维伺服平台动作，旋转机构动作使夹具旋转配合焊接头工作完成对电池物料四边的焊接。i、CCD 监视系统：通过 CCD 监视系统，可以观察电池焊接过程中的实际情况。2.3.4、焊接工作流程a、在上料工位，机械手从流水线上抓取电池到夹具里。b、转盘转到夹紧，检测工位，工装夹具和压紧机构对电池进行定位夹紧；CCD 相机对电池焊缝进行检查c、转盘转到焊接工位在三维伺服平台作用下进行封口焊接；d、转到下料工位夹具放开电池；电池弹起。机械手将电池抓取到检测工作台夹具上，e、转盘转到上料工位，进行上料，如此不断循环。2.3.5、效率分析：工序名称及时间 同时进行工序及时间工序号及名称需要时间S工序号及名称需要时间S工序号及名称需要时间S工序号及名称需要时间 S1.上料工位 6.9 2.CCD 检测工位 7.2 3.焊接工位 7.3 4.下料工位 6.91.1 转盘转动 1.4s2.1 转盘转动 1.4s3.1 转盘转动 1.4s4.1 转盘转动 1.41.2 夹具松开 0.52.2 夹具定位 1.43.2 长边焊接 1.64.2 夹具松开 0.51.3 将电池放置到夹具内1s 2.3 电池上定位 1.43.3 夹具旋转及短边焊接0.8 4.3 抓取电池 0.81.4 平台运动回到取料位1.62.4CCD 焊缝检测检测33.4 夹具旋转及长边焊接2.14.4 机械手运动到放料位1.61.5 抓取电池 0.8 3.5 夹具旋转及短边焊接0.84.5 将电池放置到检测工作台上11.6 平台运动到放料位 1.63.6 夹具旋转 0.64.6 机械手回到取料位1.615/ 30 总时间 7.3S最大耗时工序：焊接 7.3s单个工作台焊接效率8 PPM 3 气密性、绝缘内阻、工作台简介3. 1、方案概述本设备由来料检测机构、气密性检测、绝缘内阻检测、和机械手机构为一体机组成。检测一体机，其功能为自动对半成品电池焊接壳体后进行绝缘内阻测试、焊接后壳体的泄漏测试并进行打标，由 PLC 记忆相应电池的 NG 与 OK 情况，机械手将相应电池放入相应的皮带线流道中流向人工收料处。人工在出料处分别将 OK、NG 产品放入到指定位置。3. 2、基本参数a、 配置电源： AC220V/50Hz 功率：5KW ( 用户自备）b、 压缩空气： 0.6MPa 10L/Min （用户自备）c、 真 空 源： 设备自带真空源d、 外形尺寸（约）：长 x 宽 x 高3500x2810x2500mm（气密性检测一体机尺寸） 。3. 3、系统方案介绍该系统采用机械手抓取电池，然后将电池放到夹具指定位置定位，配 6 台气密性检测设备、2 台绝缘内阻检测设备。本工作台所配电池夹具具备将电池自动定位，详见下图：a、整机外形图16/ 30 b、整机外形（去机罩）下料工位机柜工装夹具机构预留工位气密性、短路检测工位上料工位检测仪器上料工位检测工作台下料工位17/ 30 c、检测夹具电池短边定位机构长边定位机构定位基准板压紧板短边压紧板松开机构18/ 30 夹具动作流程：转盘转到上料工位：机械手从焊接工作台下料位抓取电池到检测工作台夹具里，重复 6 次转盘转到气密性和短路检测工位：气密性检测设备和短路检测设备同时对电池进行气密性和短路检测.自动记录 NG/OK 数据，方便后期取料使用转盘转到激光打标工位：激光打标头对电池进行激光打标（如无需打标功能此工位预留）转盘转到下料工位，进行下料。d.上料及来料检测工位：利用光电传感器检测来料状况长边压紧板松开机构19/ 30 e、气密性短路检测机构夹具电池上料机构器夹具松开机构下料机构器短路检测探针气密性、短路检测机构20/ 30 气密性检测动作流程：夹具到位后气密性短路检测机构下降到位真空吸盘对准注液孔，检测探针对准电池正负极及壳体气密性检测短路检测设备开始检测检测过程中对每个电池数据进行记录分别记录 OK/NG。g.载有电池的夹具转动到下料工位后，机械手将 OK 电池放入到指定流道上，将 NG真空吸盘上下运动气缸夹具21/ 30 电池放入到指定流道上。客户根据实际情况进行对不良品进行收集。3.4.6、技术参数a、 气密检测机构：1) 测试压力 -600kPa2) 分辨率 1Pa 或 0.001mL/min3) 使用温度范围 0404) 使用温度范围 20-85%RH（不结露）b、 设备产能为 8 ppm c、 绝缘内阻测试:1) 电压范围 （101000V）2%2) 测试电阻 100K50G3) 测试时间 0.1999.9s4) 精确度 1%RD5) 误判率 0.01%3.4.7、机构简介a、 上料机械手：采用四轴机械手，机械手从侧焊工作台下料工位夹取电池后上料至检测工作台电池夹具。b、 循环夹具机构：用于固定上料机械手夹取的电池，将电池步进移送到每一工位。c、 气密性检测机构：检测头在气缸推动下压住注液口进行负压测试泄漏量，仪器自带液晶显示屏幕显示泄漏量，通过仪器的控制键面对测试仪参数设置。检测完成后由 PLC 记忆电池的 NG 与 OK 状态。d、 绝缘内阻测试机构：内阻测试仪的探头在气缸驱动下对电池正、负极柱间，正、负极柱分别与壳体间进行绝缘内阻测试。本工序跳过上工序判定的 NG 品，同时由 PLC 记忆本工序的 NG 与 OK 品。e、 下料机械手：采用四轴机械手，通过 PLC 控制，将 NG 及 OK 品夹取到对应流道中。3.4.8、工作原理及功能a、 整机为一出六方式设计，采用夹具循环的方式，效率高、性能稳定。b、 上料机械手四轴机械手，精度可靠，机械手从侧焊工作台下料工位夹取电池到检测工作台的夹具里；c、 气密性检测机构采用负压压差检测方式，检测仪器自带液晶显示屏幕显示泄漏量，通过仪器面板按键对测试仪进行设置。绝缘内阻测试机构检测电池正、22/ 30 负极柱间以及正、负极柱分别与壳体间的绝缘内阻，检测完成后由 PLC 记忆电池的 NG 与 OK 状态,分别放置到指定拉带轨道里。d、 由下料机械手将 OK 的电池放入 OK 拉带通道中，NG 电池放入 NG 通道中。3.4.9、其他工作条件：a)、电源：工作台要求 220V 单相5%，50Hz 。激光焊接机要求 380V 三相5%，50Hz。冷水机要求 380V 三相5%，50Hz。b)、温度：适宜温度 1530。4、系统配置详单（单条线）序号 项目 名称 品牌 型号规格 产地 数量 单位激光器 IPG WFF1000W 进口 1 台焊接头 大族HPWCF50.8250250VP 深圳 1 套1 激光器光纤 IPG IPG 自带 进口 1 根丝杆、滑块、导轨 HIWIN 台湾 套轴承 NSK/MISUMI 日本 个气动元件 SMC、金器、亚德客 MHL2-16D-Y69A SMC 等 日本、 台湾 个电气元件施耐德、西门子等进口品牌个按钮开关 上海二工 中国 个传感器 基恩士等进 口品牌 日本 个伺服电机及驱动器施耐德、安川等进口品牌BCH0602O12A1C 施耐德 等法国、日本 个PLC 施耐德、西 门子 TM258LF42DT Schneider 法国、 德国2 平台及流 水线触摸屏 施耐德、西 门子 法国、 德国若干23/ 30 DD 马达 CDK、横河 AX4300TH-DM04-P3-U0 日本 2 个异步电动机 城邦 台湾 1 个变频器 三菱 日本分割器 凯姆德RU140DFH-04-270R(140DFH-PACK-X1037)中国 13 工控机及 显示器 工控机及显示 器 研华 标准配置 170 研华 台湾 14 烟雾净化 器 烟雾净化器 爱普特、汇 乐 中国 15 真空泵 真空泵纪维、ORION、高德圳宇中国 16 冷水机 冷水机 大族 HC050M5-01A(SW) 深圳 1 台7 夹具 大族 深圳 8 套8 CCD 系统 CCD 系统 AVT 德国 2 套9 气密性检 测 气密性检测仪 金科 AL-2000 中国 6 台10 绝缘内阻 检测 内阻检测 艾诺、锐捷 南京 2 台序号名称 数量单位 使用寿命 维护负责方 备注，价格单位元1 内阻检测探针 6 个 3 个月 前期大族进行培训操作，后期可自行更换。供货时间 15 天1702 气密性检测吸盘6 个 1 个月 同上 供货时间 1 个月3803 保护镜片 1 片 4 天，具体根据客户实际使用情况同上 供货时间 7 天2004 去离子水 20L L 2 个月 同上 客户自备5 冷水机滤芯 1 个 6 个月 同上 供货时间 10 天10024/ 30 主要耗材主要部件材质清单(加工件)序号 项目 材质 备注1 铝型材 60612 钣金件 A3 厚度:1.5mm3 工作台面板 6061，454 底座 A35 机架 A36 电池长边夹紧板 45#7 电池短边夹紧板 45#8 焊接夹具调整板 45#9 焊接夹具零件 45#10 检测夹具定位板 45#11 检测夹具夹紧板 45#12 检测夹具零件 45#13 转盘 45#14 轴类零件 SKD1115 缓冲零件 聚氨酯16 夹具固定台面板 45#17 DDR 马达安装板 4518 观察窗 激光防护玻璃19 绝缘类零件 POM、聚氨酯20 阻挡气缸安装板 聚氨酯21 阻挡板类 6061 挡电池22 流水线电池导向条 POM 电池导向23 板链 POM24 链轮 POM25 导轨、滑块固定板 45#25/ 30 26 产品定位板 紫铜 焊接部分4.送货清单一条流水线包括：序号 名称 数量 单位 备注1 流水线 1 套2 焊接工作台 1 套3 视觉系统 (安装在工作台上) 2 套4 气密性、内阻检测工作台 1 套5 激光焊接头 1 套6 三轴平台( 安装在工作台上) 1 套7 焊接主机 1 台8 冷水机 1 台9 光纤 1 根10 气密性检测仪器（现场安装） 6 台11 绝缘内阻检测仪器（现场安装） 2 台12 说明书 2 份 外加一份电子版说明书5.乙方设备满足的安全标准大族激光制造标准GB 7247.1-2001 激光产品的辐射安全、设备分类、要求和用户指南GB10320-1995 激光设备和设施的电气安全GB/T15490-1995 固体激光器总规范GB/T13740-1992 激光辐射发散角度测试方法GB/T13741-1992 激光辐射光束直径测试方法GB 8702-1988 电磁辐射防护规定GB/T6360 激光功率能量测试仪器规范GB/T13862-92 激光辐射功率测试方法6.安装设施要求一条流水线需要：面积：8M*5M 电力：380V10% 50HZ压缩空气：0.6Mpa真空：-0.06Mpa设备功率 线体 10KW焊接机 20KW7、换型时需要更换的设备各部件以及夹具等清单26/ 30 序号 名称 数量 单位 备注1 焊接夹具 4 套相近规格更换部分零件，电池规格差距较大时需整体更换夹具2 检测夹具 4 套3 短边顶紧机构 4 件4 检测支撑压板 1 件 更换电池型号时需 更换8:设备异常处理8-1 焊接效果出现毛糙感强烈，不光滑，检查保护镜片是否脏污严重，破裂，更换处理，焊接气嘴内孔是否焊渣过多。8-2，漏气检测出现误判，检查真空吸盘是否破损，某个工位出现持续误判，检查夹具是否松动，吸盘位置是否对准。8-3 短路测试出现持续判 NG，检测放电控制继电器是否松动，损坏。8-4 感应器失灵，挡住感应器，看 PLC 指示灯是否有变化，无变化说明 PLC 无接受信号，检测感应器线束，红线对蓝线输入 24V，感应线处于供电状态，黑线对蓝线为输出 24V,有输入无输出表示感应器已坏，更换。8-5，卡料处理，有卡料的情况按下皮带线的控制开关，设备全部处于暂停状态，取下卡主的电池，启动皮带线，按下设备的启动键。设备将进入全自动状态。8-6 激光器报警，查看电源是否正常供电，冷水机高温水低温水是否闪烁报警，低温水报警则处理冷水机侧面的过滤网的灰层，重新启动，高温水报警一般是小的冷却水管流量报警，看下小水管是否有卡主的情况。8-7 除尘设备报警，打开除尘设备的前门，拉下除尘设备的卡主手把，拉出烟雾储存器，倒掉灰层，装上即可，或者跟换下面的滤网布袋。9:设备保养每天开机清理夹具的焊渣，焊接压头清洗，检查保护镜片，定期跟换冷水机的水以及滤芯，除尘设备的过滤布袋，真空吸盘，每个月换班时检查焊接夹具，上压头，下固定块的螺丝，测漏检测的夹具螺丝是否松动，清理设备内部的灰层，机械结构保养润滑保养10：设备良品率注意事项产品不良主要是测漏检测不良，占到整体不良的 95%以上，引起测漏不良的主要原因是爆点。爆点主要有以下几点引起。27/ 30 1.对盖不准确，照成上盖和壳体错位解决方案，在焊接的上一道工序有检测功能，能检测出对盖的一致性是否利于焊接，如果利于标记 OK.到焊接工序正常焊接，如果不利于焊接标记 NG，到焊接工位不焊接，下料工位直接下料到对盖不良的拉线。2.上盖和壳体本身材质引起爆点。解决方案，厂家需要选用材质较好的壳体和上盖，这样才能保证焊接的良品率。3.电芯在入壳的时候，电芯同壳体内部刮擦，照成异物残留在壳体上表面。解决方案，厂家要严格管控电芯入壳的工序，尽量避免异物残留在壳体表面上。如果采用人工入壳，操作人员必须带薄膜手套，不要带棉织手套，避免棉织手套棉絮滞留在上壳表面。11：其他说明1.控制保护气体的电磁阀，同相关程序关联，保证保护气体无流量的情况下，整机报警并停机。2.除尘设备开启同相关程序关联，保证除尘设备不工作的情况下，整机报警并停机3.整体设备做到数据上传功能，需要双方的技术人员沟通相关通讯协议，确认相关事宜。4.根据客户 2770135 为蓝本，我们一米的流水线能缓存