电池顶盖侧焊激光焊接系统方案

第1页，共15页电池顶盖侧焊激光焊接系统方案供应商：签字代表：日期：第2页，共15页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AL4、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，机器外形尺寸电池盖板焊缝电池壳体第3页，共15页11000mmX2500mmX2000mm(长X深X高)；图1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。A焊接工作台B焊接工作台A检测工作台（含打标机）自动流水线维修通道维修通道B检测工作台（含打标机）维修通道第4页，共15页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A、B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A、B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）图2设备总体布局图3.4、工作流程图（如图4）激光焊接机（配除尘装置）自动流水线导槽宽度可以调节±2mmA电池检测工作台焊接上下料四关节机械手检测机上下料四关节机械手焊接上下料四关节机械手激光焊接机（配除尘装置）B电池检测工作台检测机上下料四关节机械手第5页，共15页图4工作流程图四、设备功能简介1)传输拉带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；拉带有限位装置，有缓存区，用于存放电池；上、下料缓存区能够存储的电池数量≥10支；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；拉带分为多条，用于传输各分项电池。2)焊接工作台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；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；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0.4～0.7mm，熔宽0.8～1.2mm；焊接后焊缝无坑洼，焊缝美观，焊缝变形量≤0.5mm；激光有防护，防止光污染；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。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。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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操作人员将电池放入流水线上，焊接上下料机械手将电池夹到旋转夹具中工位驱动轴将电池带入焊接位置，夹具夹紧电池。焊接头对电池进行焊接，DD马达在焊接过程中依次旋转。焊接完成后，焊接上下料机械手将电池夹回流水线检测机上下料机械手将电池夹到检测夹具。转盘带动电池到打标机处进行打标,并扫描。转盘带动电池到气密性测试组件进行测试转盘带动电池到短路测试进行测试检测机上下料机械手将电池拿回流水线操作人员将电池拿离生产线第6页，共15页短路测试、气密性测试信息的绑定接收处理；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；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；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；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；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：拉带传输电池机器人抓取电池放入上下料工位夹具夹具扶紧电池NG夹具传到焊接工位第7页，共15页主要流程图夹具夹紧电池CCD检测焊缝间距激光焊接封口夹具传到上下料工位夹具上顶压紧电池盖电池传到检测机位置机械手抓取电池放入拉带机械手抓取电池到夹具夹具夹紧电池电池传送至打标工位电池打码及扫码短路测试并记录数据气密性测试并记录数据机械手分项下料至拉带NGNG第8页，共15页六、设备规格参数序号项目技术参数备注1主体尺寸（长×宽×高）11000×2600×2000（mm）整机尺寸22个激光器32个冷水机44个工作台焊接机：1650×2600×2000（mm）检测机：1700×2600×2000（mm）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≥0.8MPa7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第9页，共15页七、机器主要配置序号项目厂家1CCD工业相机Basler2CCD光源OPT3DD马达CKD4运动模组SATA5伺服电机panasonic6四轴平移机器人YAMAHA7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IPG14冷水机公司定制15激光头公司定制16传输光纤IPG17焊接工作台公司定制18检测工作台公司定制19气缸SMC20夹持气缸SMC21感应开关SMC22电器元件施耐德23交流电机SEW24变频器丹福斯25轴承NSF26PLC三菱第10页，共15页八、主要部件材质清单(加工件)序号项目材质备注1铝型材A6063-T62钣金件冷轧板厚度1.5、1.0、2.03工作台面板Q235-A4底座Q235-A5机架方钢、Q235-A6电池长边夹紧板H627电池短边夹紧板铁氟龙（白色）8焊接夹具调整板Q235-A9焊接夹具零件606110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606113转盘606114轴类零件45#15缓冲零件聚氨酯16夹具固定台面板606117DDR马达安装板Q235-A18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606121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POM24链轮45#25导轨、滑块固定板Q235-A26产品定位板H62焊接部分第11页，共15页九、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：1m3/min氮气或氩气纯度99.5%-99.999%流量需求：0.06m3/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(长X深X高)9.2、关键部件简介◆IPG—光纤激光器德国IPGPhotonics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）BPP≤8mmmrad2．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1～100%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第12页，共15页▪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6kW2瞄准焦距可选75mm、100mm、125mm、150mm3聚焦焦距120mm～250mm4质量4kg5尺寸（标准模块）50x50mm（边缘尺寸）9.4、SCANLAB扫描振镜（cube10）德国SCANLABAG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第13页，共15页增益漂移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２打标保护镜片公司定制３烟尘过滤网公司定制４短路测试探针MISUMI５气密性吸嘴MISUMI6气动夹爪SMC第14页，共15页十一、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1.5mm～10mm,9