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电池顶盖侧焊激光焊接系统

时间:2016-12-16 11:19来源:未知 作者:admin 点击:
要求做一条生产线,用于方形动力电池入壳后的自动传输,自动焊接封口、电池自动传输、自动绝缘电阻测试、自动气密性检测、自动打条码。焊接后产品表面要求平整、焊接牢固、无虚焊。焊接电池如下图所示。
 

电池顶盖侧焊激光焊接系统方案

 

一、客户要求

1、设备要求

要求做一条生产线,用于方形动力电池入壳后的自动传输,自动焊接封口、电池自动传输、自动绝缘电阻测试、自动气密性检测、自动打条码。焊接后产品表面要求平整、焊接牢固、无虚焊。焊接电池如下图所示。

2、来料状态

1)电芯入壳,保持架与盖板下端面贴紧重合;

2)盖板四周与壳体周边吻合;

 

3、  来料材质

AL

4、来料尺寸

电池型号

厚度(mm

宽度(mm

高度(mm

壁厚(mm

 

 

 

 

 

 

二、来料要求:

1、宽度尺寸精度<±0.1mm

  2、厚度尺寸精度<±0.1mm

  3、盖子和壳体配合良好

 

三、技术方案

3.1、方案采用两台焊接机进行焊接,两台检测机进行检测,一条流水线进行电池的传输,流水线分为若干流道,设备总体外形图如图1所示,机器外形尺寸11000mmX2500mmX2000mm(XX)

设备总体外形图

  

3.2、焊接方案简介

针对动力电池盒体及端盖的焊接要求,本方案由激光焊接机,电池检测机,在线打标机,自动流水线等单元构成。其功能是依次完成电池的焊接短路测试气密性测试电池打标NG品自动剔除等相关工序。

激光焊接机由激光器,激光焊接头,XYZ三轴数控轴,旋转夹具,二工位驱动轴,随动机构,四关节机械手上下料等各两套构成,其主要作用是:采用双工位上料方式上料,一次性完成方形电池的四面焊接。

电池检测机由短路测试组件,气密性测试组件,转盘组件,四关节机械手上下料,在线激光打标等机构组成,其主要作用是:将流水线上焊接完成后的电池夹持到转盘组件上的夹具中,依次对其进行短路,气密性检测,对合格产品进行打标,并在检测打标完成后将良品与不良品放入流水线相应的轨道中。

打标机带调整机构,可调整到合适打标位置。

自动流水线由板链,轨道,挡板,定位气缸,储料气缸等构成,其主要作用是带动电池到相应的位置,并具有储料功能。

本方案的显著特点是:

1、焊接采用两套光纤激系统进行焊接,分为在AB两个焊接工作台,两个工作台都有两个焊接工位,提高焊接效率;

2、两个焊接工作台各配备一台四关节机械手上下料,两工位进出料,提高送料效率,焊接区域与上料区域完全分开,保证操作人员的人身安全;

3、设备配置AB两台检测机,采用四关节机械手来进行上料和下料,提高检测效率;

4、配置烟尘处理系统,有效防止烟尘污染。

3.3设备总体布局图(如图2

 

3.4、工作流程图(如图4 

4工作流程图

 

四、设备功能简介

1) 传输拉带

l   传输拉带用于实现入壳后的电池立放传输到焊接、检测工位,长度为11000mm

l   拉带有限位装置,有缓存区,用于存放电池;

l   上、下料缓存区能够存储的电池数量≥10支;

l   拉带容易保养、维修;拉带设计合理,避免电池在运输过程中出现刮伤现象;

l   拉带分为多条,用于传输各分项电池。

2) 焊接工作台

l   用于实现自动抓取传输拉带暂存区的电池,自动完成电池焊接;

l   焊接前进行CCD监测焊缝间距,合格后方能焊接,实时监控到焊缝的焊接情况,CCD捕捉定位系统精度≤±0.05mm

l   激光对检测后的电池进行焊接封口,平均焊接速度≥40mm/s,焊接熔深0.40.7mm,熔宽0.81.2mm

l   焊接后焊缝无坑洼,焊缝美观,焊缝变形量≤0.5mm

l   激光有防护,防止光污染;

l   设备配备排烟除尘功能机构,除去焊接过程中产生的烟尘,除尘管道防火、防爆。

l   焊接夹具所有动作均由气缸实现,电池放入夹具后自动夹紧,输送轴把夹具传输到焊接位置,CCD检测焊缝间距合格后进行焊接,夹具设计合理,方便可调。

l   设备能实现自动和手动功能,能够实现对电池进行补焊。

3) 检测工作台

l   用于焊接后电池的自动扫码、短路测试、气密性检测,并实现电池条码信息和对应短路测试、气密性测试信息的绑定接收处理;

l   机械手自动将电池由传输拉带送至检测工作台,夹具自动紧固电池;

l   检测夹具一次性可放多个电池,电池夹紧采用弹簧夹紧方式,夹具采用气缸打开方式;

l   短路测试、气密检测仪设有人机界面,通过界面操作实现对短路及气密性检测装置的控制,测试OK时,电池自动传送至下料暂存区,测试NG时,不合格品通过拉带传送收集;

l   气密性检测仪测试嘴自动对准电池注液孔,对其进行抽真空;

l   短路测试、气密性测试数据与条形码、二维码一一对应,配备一台工控机,数据存储至工控机,并可通过接口导出;

 

五、整线设备动作流程:

 

主要流程图

 

 

序号

项目

技术参数

备注

1

主体尺寸(长××高)

11000×2600×2000mm

整机尺寸

2

2个激光器

 

 

3

2个冷水机

 

 

4

4个工作台

焊接机:1650×2600×2000mm

检测机:1700×2600×2000mm

两台焊接机、两台检测机

5

耗电量

55KW

最大耗电量

6

压缩空气用量

空气用量≥500L/min,空气压力≥0.8MPa

 

7

真空用量

60L/min

设备配置真空源,采用无油真空泵,并配备粉尘过滤器。

8

氮气用量

≤50L/min

焊接头吹气用

9

用水量

客户只需提供大约6桶达到饮用水标准的桶装水即可, 一月更换一次。

光大提供冷水机,自行冷却,不需要客户现场冷却用水。

10

设备颜色

国际暖灰色1C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

机器主要配置

序号

项目

厂家

1

CCD工业相机

Basler

2

CCD光源

OPT

3

DD马达

CKD

4

运动模组

SATA

5

伺服电机

panasonic

6

四轴平移机器人

YAMAHA

7

工控机及显示器

研华

8

气密性检测仪

沈阳金科

9

绝缘电阻测试仪器

青岛艾诺

10

真空泵

沈阳纪维

12

除尘系统

公司定制

13

光纤激光器

IPG

14

冷水机

公司定制

15

激光头

公司定制

16

传输光纤

IPG

17

焊接工作台

公司定制

18

检测工作台

公司定制

19

气缸

SMC

20

夹持气缸

SMC

21

感应开关

SMC

22

电器元件

施耐德

23

交流电机

SEW

24

变频器

丹福斯

25

轴承

NSF

26

PLC

三菱

主要部件材质清单(加工件)

序号

项目

材质

备注

1

铝型材

A6063-T6

 

2

钣金件

冷轧板

厚度1.51.02.0

3

工作台面板

Q235-A

 

4

底座

Q235-A

 

5

机架

方钢、Q235-A

 

6

电池长边夹紧板

H62

 

7

电池短边夹紧板

铁氟龙(白色)

 

8

焊接夹具调整板

Q235-A

 

9

焊接夹具零件

6061

 

10

检测夹具定位板

POM(白色)

 

11

检测夹具夹紧板

聚氨酯

 

12

检测夹具零件

6061

 

13

转盘

6061

 

14

轴类零件

45#

 

15

缓冲零件

聚氨酯

 

16

夹具固定台面板

6061

 

17

DDR马达安装板

Q235-A

 

18

观察窗

茶色亚克力

 

19

绝缘累零件

环氧树脂

 

20

阻挡气缸安装板

6061

 

21

阻挡板类

POM(白色)

挡电池

22

流水线电池导向条

POM(白色)

电池导向

23

板链

POM

 

24

链轮

45#

 

25

导轨、滑块固定板

Q235-A

 

26

产品定位板

H62

焊接部分

  

九、方案主要参数

整机功耗:55kw

焊接激光器功率:

激光焊接头焦距:

打标激光器功率:

打标范围:100mmX100mm

使用气体:压缩空气          额定压力:0.7MP       流量需求:1 m3/min

氮气或氩气        纯度99.5%-99.999%     流量需求: 0.06 m3/min

电气要求:额定输出电压:     380V   电压频率:         50Hz  

  三相电压的稳定度:  +5%   输出电压的调整率: <2%

容量:45KW

整机尺寸:11000mmX2500mmX2000mm(XX)

9.2、关键部件简介

IPG—光纤激光器

德国IPG Photonics公司是世界一流、全球最大的光纤激光器制造商,总部设在美国东部麻省。IPG在德国、美国、俄罗斯和意大利设有生产、研发基地,并在全球设有销售和服务网点,覆盖美国、英国、欧洲、印度、日本、韩国、新加坡和中国,并于2006年在美国纳斯达克上市。

十几年来,IPG致力于纵向合成,所有的核心配件均为IPG研发、生产和拥有,同时也是唯一一家能为客户提供高性价比的光纤和半导体激光器的厂家。

全世界已有上千台IPG的高功率光纤激光器在汽车制造、船舶制造、海上平台和石油管道、航空航天和技术加工等工业领域中得以应用。在日本,IPG向丰田、三菱、住友在内的客户售出了数百台IPG的大功率光纤激光器。这些激光器的成功应用,说明了IPG光纤激光已成熟,且成为制造业的技术工具之一。

IPG激光器的主要特点

     1.卓越的光束质量(BPP BPP8 mm mrad

2.功率稳定性高 ±1%以内

3.具有波形调制、缓升缓降等工艺设置功能

4.电光转换效率>25% ,省电效应明显

5.零故障,设备故障率极低,免维护运行

6.激光功率可调范围为1100%

7.使用长焦距依然可以获得很小的光斑

8.模块化设计,“即插即用” ,不需要对光路进行额外调节

9.集成光-光耦合器,或光闸

10.外形小巧,安装方便

11.泵浦源使用寿命 >10万小时

12.可移动,更耐久,比传统的激光器和非激光器设备更加绿色环保

◆传输光纤

    IPG公司生产的激光器通常都是自带传输光纤,本次货物也不例外,同样也是IPG激光器自带标配的原装光纤。

◆激光焊接头

激光焊接头为高性能激光焊接头,

焊接头的特点如下:

    ▪适用于所有高辐射质量的固体激光

    ▪适用于较高激光功率

    ▪借助高品质的光学系统实现稳定的焊接

    ▪光学系统设有防污保护

▪可扩展过程监控

9.3、激光焊接头主要参数如下表

序号

参数

参数值

1

可承载的最大激光功率

6 kW

2

瞄准焦距

可选75 mm100 mm125 mm150 mm

3

聚焦焦距

120 mm250 mm

4

质量

<4 kg

5

尺寸(标准模块)

50 x 50 mm(边缘尺寸)

 

9.4SCANLAB扫描振镜(cube10

德国 SCANLAB AG 是提供激光偏转和三维定位扫描解决方案的国际领先的独立OEM制造商。

SCANLAB高性能检流计式扫描振镜、扫描头和扫描系统广泛用于全世界的工业激光材料加工以及医学和生物医学科技领域。SCANLAB的扫描振镜是国内使用最广泛,口碑最高的打标头。

SCANLAB的扫描振镜主要特色如下:

▪超紧凑、小巧灵活
   
▪密封性好、防水、防尘
   
▪超快速度、超高精度

SCANLAB的扫描振镜的主要参数如下

动态特性

参数值

重复性

<22μrad

零点漂移

30μrad/k

增益漂移

80ppm/k

长期漂移(8小时)

<0.3mrad

扫描角度

±0.35rad

增益误差

<5mrad

零点误差

<5mrad

非线性特性

<3.5mrad

接口

 

模拟模式

±4.8V

数字模式

XY2-100

工作温度

25±10

十、易损耗材

序号

配件名称

规格

制造商

1

焊接保护镜片

镜片 ф30mm*1.5mm/

垫圈ф28mm*1mm

公司定制

打标保护镜片

 

公司定制

烟尘过滤网

 

公司定制

短路测试探针

 

MISUMI

气密性吸嘴

 

MISUMI

6

气动夹爪

 

SMC

 

十一、随机附件(配件及书面资料)

序号

配件名称

规格

数量

制造商

1

焊接保护镜片

镜片 ф30mm*1.5mm/

垫圈ф28mm*1mm

 

公司定制

2

防护眼镜

标配

 

金吉宏业

3

内六角扳手

1.5mm10mm,

9件套公制加长球头

 

美国史丹利

4

两用螺丝刀

6×200mm or 3×150mm

 

国产

5

短路测试探针

 

 

公司定制

6

气密性吸嘴

 

 

公司定制

 

 

(责任编辑:admin)
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