方形电池是指带有铝制外壳的电池。他们使用激光密封技术,全密封铝套管技术已经高度成熟。它对气体发生、膨胀等材料技术指标要求较低,是国内较早普及的动力电池形式。与其他两种形式的锂电池(圆柱形和软包)相比,方形电池在市场使用中具有突出的优势,包括:
(1) 包装可靠性高。
(2) 系统集成效率高。
(3) 相对较轻,能量密度高。
(4) 结构简单,扩展方便,使其成为大容量单体电池的首选。
(5) 单体电池容量高,系统结构简单,电池管理方便。
01 设备主要功能及说明
铝壳锂电池装配线用于动力电池的中期组装,是动力电池生产过程的重要组成部分。它对电池的性能和精度有重大影响。因此,这条流水线的自动化水平和操作精度越来越受到市场的关注。在本节中,我们将介绍一条高度成熟且经过市场验证且已获得认可和接受的电池流水线。该流水线具有以下特点:
1、兼容性强:可根据客户要求兼容各种不同系列的产品。
2. 模块化设计:转换时间短,零件少,成本低。
3. 装配精度高:采用视觉和机械两种方式进行双重定位,提高定位精度。
4. 针对不同电芯类型和客户特定的工艺路线进行定制,以实现全自动流水线。
5. 设备布局合理:节省空间,全自动化流水线,人工成本低。
6. 高制造质量保证:全参数测试和监控。
7. 电池安全性和一致性的制造保证。
该自动化生产线用于方形铝壳锂离子动力电芯绕线后的自动组装。该生产线主要由以下主要部件组成:热压试验机、X光机、配对机、超声波焊接机、极耳焊机、芯对位机、薄膜/热封/胶粘剂机、套管预点焊机、激光盖焊机、氦气泄漏试验机。它实现了电芯热压、X 射线测试、电极片预焊和配对、片连接器焊接、背面胶粘剂应用、盖板激光焊接、胶粘剂应用、极耳折叠和磁芯对齐、封装、外壳和盖子密封焊接等功能,实现整个过程的完全自动化。
1.2 流水线的未来发展趋势
铝壳(方形)电池生产线已经使用了很长时间,相应的技术非常成熟,现有的流水线也差不多。未来的发展趋势,除了不断改进材料和寻找高性能电芯材料外,对于电池组装生产线来说,高效率和低成本仍然是动力锂电池的未来发展方向。现有市场发展概况总结后,以下几点值得关注:
(1)电池本体的性能,如电池尺寸、能量密度、多片结构等。
(2)装配生产效率,在保证设备成本不发生重大变化的同时,不断提高生产效率。
(3)电池组装线自动化程度不断提高,产量更容易控制。合理控制各工序的生产时间,从而有效缩短了锂电池的生产时间,大大改善了工人劳动强度大、生产成本高的问题。
(4)兼容性更好,适用于更广泛的产品。
(5) 模块化技术是提高效率的重要途径。
1.3 铝壳设计 (棱镜) 锂电池生产装配线
在设计铝壳(棱柱形)锂电池生产流水线时,会根据客户要求考虑不同的设计。考虑到生产过程中遇到的问题和相应的做法,主要考虑以下几个方面:
1. 产品工艺:这包括电池的尺寸、极耳尺寸和焊接厚度等。
2. 厂房空间:产线设备具体位置的合理安排、机构的优化、人机工程学的考虑、人工操作的便利性、可维护性。
3、设备设计:结构越简单,操作越容易。
4. 生产线节奏的分配:重点放在瓶颈工作站的效率上。如果未达到效率,可以将单个工作站修改为双工作站或多个工作站。高安全性能和一次通过率也是关键考虑因素。
5、产品定位方法:针对不同的客户要求,采用不同的产品定位方法,如侧面定位、两侧基线定位、夹具定位等。
6、防尘装置:在圆柱形电池流水线中,每个需要除尘的装置都配备了相应的设施,如集尘器、电刷等。
7. 设备内部的物流设计:这包括设备内部的输送和设备之间的输送。
8. 质量检测:整条流水线包括 CCD 检测、电芯厚度测量、绝缘检测、短路检测等。
9. 生产线外观的一致性:保持整套设备的美观。
02 设备组成及关键结构
铝壳锂电池流水线总体布局如下:
(1)整线外形尺寸:长×宽×高=3700mm×7000mm×2400mm(高度不含报警灯),操作面高度900mm,设备间距800~1000mm。
(2)外观:承力底盘采用方管焊接结构,上密封架采用铝合金型材结构,并采用有机玻璃密封。整个设备盖板覆盖着金属板。
(3)操作界面:每个设备都配有独立操作的触摸屏,所有设备的触摸屏均嵌入其中。
(4) 整线布局:铅壳电池流水线布局如图 所示。

该生产线是一条全自动装配线,包括铝壳电池的整个生产过程,从绕线机到氦气检漏机。该工艺包括:收卷至热压输送线(收卷机上有6台物料搬运机器人)→热压机→超声波焊接机→极耳激光焊接机→电池封装机→外壳和预点焊机→盖激光焊接机→气密性试验机。
2.1 热压机
热压机用于缠绕电池芯的热压成型。其主要功能包括电芯条码扫描、A/B 电芯自动加载、热压、Hi-pot 测试、不良品剔除等。热压温度、压力、时间、耐压测试参数和结果与相应的条形码相关联,并上传到 MES 系统。该设备主要由电芯上下料、检测和热压模块组成。该设备是铝壳电芯组装的第一道工序,热压电芯的质量直接影响后续加工产品的质量。因此,这种装配设备的效率、工作精度和自动化水平是关键的考虑因素。设备布局和工作流程如图所示。


从图中可以清楚地看到缠绕好的电芯在热压机上的操作过程。在工作过程中,设备对绕线的电芯进行热压和后续测试。测试结果,包括热压温度、压力、时间和耐压,都会上传到 MES 系统,以便实时监控和反馈。有缺陷的产品被拒收,以确保加工质量。
从设备布局图中可以看出,上下料机械臂、转运输送机、转运机器人、错位分离机构、热压模块等关键零部件在半成品的装配中起着至关重要的作用。让我们为其中一些组件提供详细的解释。
(1)位错分布机制。图中显示了未对准的材料分配机制。翻转定位模块的作用是:翻转机构采用皮带伺服驱动,实现夹具的翻转和连接板的同步翻转。夹具始终保持水平,翻转平稳可靠。所述定位夹具采用夹爪气缸和双连杆气缸进行夹紧定位;与电池芯的接触面采用 POM 材料。

(2)上下移动模块。加载和卸载模块如图所示。其主要作用是:平移采用同步带伺服模块和双皮带传动,增加上下料模块运动的平稳性;上下料模块采用皮带伺服进出料,独立伺服控制;夹紧钳口使用螺杆气缸升降;变节机构采用伺服驱动联动机构,以中间连杆为定位基准,实现同步变节。伺服可以控制夹爪的等距尺寸,以实现热压机的不同工况。位置转换模块同步物料的装载和卸载。

(3)热压元件。热压设备的热压组件如图所示,其详细说明如下:

主要部件:增压筒(压力20t,6层)、加热管、温度控制器、压力传感器等。
操作程序:对电池单元进行热压和 Hi-pot 测试。
2.2 超声波焊接机
超声波焊接机主要通过电芯扫描、机械臂自动电芯配对、电芯校准和极性检测、转接板极性检测和校准、转接板焊接夹具、电芯焊接夹具、保护罩放置、超声波焊接除尘、焊痕整形、胶粘剂应用和胶粘剂检测等过程完成电芯的超声波焊接, 和自动卸载。该设备实现了从细胞配对到封装的细胞扫描、超声焊接、胶粘剂应用和信息绑定。主要包括到达细胞扫描、细胞校准和加料、转接板校准和加料、胶粘剂检查以及信息绑定上传到MES系统等功能。
抓取机构配备了一个颜色传感器,用于识别电池单元的极性标签,确保标签不会错误配对。电池单元由机械臂从进料传送带上抓取。经过二次定位后,它们被放入托盘中,确保 A/B 电池极性片的错位误差为 ≤±0.2 毫米。电池单元以中心对齐方式放置在托盘中。在放置细胞之前,打开托盘周围的弹性夹,然后机械臂将细胞放入托盘中,然后夹子关闭,将细胞定位在托盘的中心。
设备组成及关键结构
电芯装载模块、电芯超声波焊接循环线及夹具模块、转接片、保护片装载模块、保护片盖上下料模块、超声波正负极焊接模块、焊锡冲压压平模块、电芯粘贴模块、电芯保护胶模块、电芯下料模块、胶水检测等相对关键,在整个组装中起着至关重要的作用半成品。选择其中几种机制进行详细介绍。
(1)电池芯加载模块(如图所示)。具有电芯自动装料、来料除尘、来料防呆、来料缓冲、缺电报警功能。它还具有扫码绑定电芯的功能。

一个。主要部件:平移机构 + 升降机构、电芯夹持器等。
b.操作程序:电芯进料和处理过程使用皮带模块。上料机器人 1 从客户物流线上的托盘上抓取一组电芯,并将它们放入二级定位机构中。在对电芯进行二次定位后,搬运机器人 2 抓取电芯并将其放置在循环线上。如果在进料过程中检测到一对电池单元具有单个 NG(非合格)电池,则处理机器人 1 会将 NG 电池放回 NG 线上,而合格(合格)电池将放入配对机构中以进一步匹配。
(2) 电芯超声波焊接循环线和夹具模块。
一个。主要部件:循环线、模块、长短边定位块、气缸、导轨等。
b.操作程序(功能描述,无具体操作步骤):搬运机器人 2 将电芯送入循环线夹具,循环线夹具夹紧电芯。平移机构将夹具移动到下一个工作站。
超声波焊接循环线的示意图如图所示。

(3) 用于装载转接板和保护膜的模块(如图所示)。

一个。铜铝转接板的加载包括防止错位或反向插入的措施,例如极性检测,以避免人为错误。
b.连接板的装载配有刷子,以防止不当吸入或拾取多个板。它还包括吹气和真空振荡等功能,以确保正确分离和检测多个板。有一个废物处理机制,用于存储被拒收的多个板。
c. 保护膜托盘的准备需要手动装载到夹架中。吸嘴每次都会吸取一组保护膜,耗尽进料端的耗材。转盘(或移动模块)旋转到下一个位置,以确保保护膜的不间断供应。
d. 关键部件包括伺服电机、丝杠、气缸和吸盘。
e.转接板托盘的准备工作包括吸嘴每次拾取一组转接板,耗尽进料端的供应。托盘旋转到下一个位置,以确保适配器板的不间断供应。
f.一次装载可以维持生产 40 分钟。
(4) 用于装卸保护膜罩的模块(如图所示)。

一个。关键部件:伺服电机、丝杠、气缸、导轨等。
b.操作步骤:在初始状态下,将保护罩手动放入上部保护罩准备机构中。上保护罩放置机构抓取一组保护罩,将其移动到上保护罩工作站,确保所有保护罩板在流水线上呈连续循环。取下下保护罩时,下保护罩机构从流水线 2 的夹具中取出保护罩。平台将保护罩移动到保护罩传输机构,然后移动到上部保护罩位置。上保护罩放置机构将保护罩取回,并放置到流水线 1 上的相应夹具中。
c. 单次加载可维持生产 40 分钟。
(5) 超声波正负极焊接模块(如图所示)。

一个。关键部件:平台、超声波焊接机、气缸等。
b.操作过程:夹具定位后,Z轴升降气缸上升,超声波焊接头下降,完成焊接过程。使用伺服电机调整 X 轴和 Y 轴平移,以定位焊机并促进工具更换。X 轴和 Y 轴行程确保符合换刀的尺寸要求。
(6) 焊缝压痕压平模块(如图所示)。该模块确保保护膜保持平整,并且端子片不会弯曲。压力块由称为聚醚醚酮 (PEEK) 的耐磨材料制成。

一个。主要部件:滑轨、气缸等。
b.动作过程:循环线体上的夹具就位后,避让气缸带动上下模向前伸出,然后向上推下模,将上模压下,将焊痕调平。随后,上模向上移动,下模向下移动,避让气缸带动上下模缩回位置避让夹具。
2.3 转接板激光焊接机
1) 设备组成
转接板激光焊接机设备的主要功能包括顶盖和电芯的自动装载,并通过激光焊接将连接件和顶盖焊接成一体,除尘涂胶后自动卸载,如图所示。

设备尺寸:长 × 宽 × 高 = 2800mm × 3800mm × 2300mm。
外观:承重底盘采用方管焊接结构,上密封框架采用铝合金型材结构,用有机玻璃密封。
操作界面:设备配有独立的操作触摸屏,设备所有触摸屏均嵌入。
2)关键结构
从上图可以看出,盖板送料机构、顶盖组件、激光焊接模块、焊后除尘机构、焊缝密封胶应用组件至关重要,在半成品的组装中起着至关重要的作用。我们将对其中一些机制进行详细的介绍和解释。
(1)盖板送料机构

a.功能:盖板送料机构实现盖板的供给,包括托盘定位和传输等功能。
b.关键部件:升降机构、托盘定位机构、小推车等。
c. 要求:一次性加载满足设备连续生产 30 分钟;1 辆在用装货车和 1 辆备用装货车,以及 3 辆卸货车;托盘二次定位精度 ≤0.1mm。
(2)顶盖总成

a.功能:抓取编码盖板并将其放在转盘上。
b.关键部件:平移同步带模块、升降丝杠模块、夹爪等。
c. 要求:抓取可靠,无物料掉落或损坏,机构操作重复精度≤±0.05mm,机械臂设计灵活,机械臂与产品接触的非接触部件应使用无污染材料。
(3) 激光焊接模块(如图所示)。

a. 功能:使用激光焊接机将盖板和凸耳焊接在一起。
b.关键部件:焊接平台、电池载体等。
(4) 焊后除尘机构(图 21):升降油缸下降,覆盖焊接区域,形成密封的除尘空间。吸气气流速度为 ≥12m/s,速度在最大范围内无级可调。

一个。关键部件:升降油缸、旋转电机、吸油口等。
b.操作过程:治具移至除尘站;气缸下降,电机旋转进行除尘。
(5) 焊接密封胶粘剂应用组件(如图所示)。

a.功能:在极耳焊接区域的顶部涂抹保护胶。
b.主要部件:拉胶机构、切胶机构、涂胶机构、胶辊总成等。
c. 要求:可调节的胶带长度和胶粘剂位置;真空检测和有缺陷的备份磁带警告;磁带存在检测功能;胶粘剂应用前焊接区域的成型装置;胶粘剂应用率 ≥99.8%。
2.4 薄膜包装机
1.设备主要功能:
薄膜包装机主要用于电芯的自动成型、隔板和底托的自动进料、用隔板包裹电芯、侧面和底面涂胶、CCD检测等。设备布局如图所示。

以下是设备的基本规格:
·设备外形尺寸:3100mm × 4000mm × 2300mm。
·设备良率:≥99.8%(不包括来料不良品)。
·设备正常运行时间:≥98%(仅指由设备相关问题引起的故障)。
2)关键结构
从缠绕膜机的布置图中可以看出,底胶涂布机构、分离器和底托送料布局机构、前包膜机构、底胶涂布机构、侧涂胶转盘机构等都相当关键,在半成品的装配中起着至关重要的作用。让我们为其中一些机制提供详细的解释。
(1) 分离器和底部托盘进料的布局(如图所示)。

一个。关键部件:手动麦拉上料组件(1套)、麦拉上料机械臂(1套)、底盘料箱(1套)、底盘上料机械臂(1套)、麦拉底盘热熔平台(1套)、热熔机构(1套)。
b.操作过程: 机械臂将底部托盘放在热熔夹具上 → 麦拉进料机械臂将薄膜放置在热熔夹具上 → 热熔夹具移动到热熔站 → 热熔工艺 → 转盘送膜和卸膜机械臂在检索位置等待。
(2) 前包装膜站(如图所示)。薄膜包装和热熔转盘的布局如图所示。


一个。关键部件:工作站夹具(8 套)、热熔组件(1 套)、薄膜包装组件(1 套)、折叠薄膜机构(1 套)、夹具打开机构(3 套)。
b.操作流程: 装膜 → 电池装料 → 底面热熔→ 正面裹膜 → 正面热熔→ 侧膜折叠 → 侧面热熔→ 卸料。
(3) 底胶涂布机构(如图所示)。

一个。底部两侧有 L 形胶带;胶带的长度和位置可以调整,胶粘剂位置对称,偏差为 ±0.5mm。粘合过程不应对电池单元造成压力或划痕。
b.可以检测到不良的胶粘剂备份并具有警告功能。涂胶后,使用色标传感器检查胶粘剂是否存在。
c. 手动背胶是手动进行的。
d. 功能:将电芯包裹好后,涂上胶粘剂,将其以“L”形固定在底部托盘上。
e.关键部件:胶辊、胶粘剂应用和切割组件等。
f. 要求:胶粘剂不良率≥99.6%;胶粘剂应用必须连续,不得出现任何胶带断裂的情况;胶带应贴在电芯上,不得起皱或剥落。
(4) 侧胶贴标转盘(如图所示)。

a.每侧有一条胶带。
b.胶带的长度和位置可以调整,胶粘剂位置对称,偏差为 ±0.5mm。
c. 粘合过程不应对电芯造成压力或划痕。
d. 可检测到胶粘剂备份不良,并具有警告功能。
e.涂胶后,使用色标传感器检查胶粘剂是否存在。
f.手动背胶是手动进行的。
g. 功能:包裹电芯后,在电芯两侧涂上胶粘剂,将其固定在“U”形。
h.关键部件:涂胶辊、涂胶和切割组件、X 轴丝杠组件等。
i. 要求:胶粘剂不良率≥ 99.6%;胶粘剂应用必须连续,不得出现任何胶带断裂的情况;胶带应贴在电芯上,不得起皱或剥落。
2.5 壳体预焊机
1)设备的主要功能
壳体预焊机的布局如图所示。

插壳预焊机设备用于将方形铝壳电池自动插入外壳。主要功能
设备的 NS 包括:铝壳装车、电池自动装车扫码、铝壳和电池芯除尘、电池芯插入、电池卸载、信息绑定上传(MES)等。
设备主要技术参数。
设备外形尺寸:2850mm×1900mm×2500mm。
设备良品率:≥99.8%(仅指设备造成的缺陷)。
设备可用率:≥99%(仅指设备引起的故障)。
铝壳加载时间间隔:≥25min;除尘参数自动记录,除尘过程中不会损坏电池芯和铝壳。没有可以擦掉的可见颗粒。
控制电芯厚度,需要增加夹紧力:10~50kgf(1kgf=9.81N)可调,调试精度±5kgf,夹紧压力和真空值数字可调。
套管过程中推力控制精度:设定值的 ±5%;外壳和电芯在插入外壳之前经过两次定位,具有扩大外壳开口的功能。电芯采用全包围导向机构,将电芯引导至外壳内。铝壳的壳口根本不能碰。
定位偏差:0.5mm。
机构操作重复精度:偏差 ≤±0.05mm。
2)关键结构
从上图所示的壳体预焊机设备布置图中,可以识别出几个关键结构,包括铝壳送料机构、铝壳和电芯、顶盖清洁机构、电芯插入机构和电芯送料机构。这些结构在最终产品的组装中起着至关重要的作用。让我们为一些选定的机制提供详细的解释。
(1) 铝壳供料模块(如图所示)

一个。功能:实现铝壳的进料,具有托盘的定位、移载等功能。
b.主要部件:堆垛铝壳托盘自动上料装置、铝壳托盘、物料运输小车等。
c. 要求:铝壳进料间隔≥ 20 分钟;配备可靠的导向机构和定位机构。
(2)电池芯和外壳除尘机构(如图所示)。

a.功能:机壳垂直清洗,吹气过程覆盖所有角度,无明显盲区。壳开口经过专门处理。
b.主要部件:除尘机构、气缸平移机构等。
3. 电池单元插入机构(如图所示)。

a.在插入外壳时,将铝壳固定,并将电芯夹紧并向前推,以保护电芯片。
b.外壳插入过程采用大倾斜角的陶瓷导向块,以防止刮擦铝壳,以及损坏或划伤分离器。
c. 与铝壳的接触区域使用陶瓷材料。
d. 插入后,为后续的压制工位保持 4mm 的间隙,要求支撑支架进入壳体并确保壳体插入深度一致。
e.定位精度:采用吸盘抽壳结构,壳体定位紧密,达到±0.1mm的定位精度。整个壳体插入过程受到压力监测,并提供标准砝码进行校准,无需拆卸传感器。
f.清洁机构通过从上侧吹气和从底部抽吸来清洁电芯和壳盖的焊接表面。
g.喷嘴吹气角度和高度可自由调节,确保气流均匀,形成有效的风幕。
h.盖板压制:主要用于电池芯插入后的耐压测试。压制前,去除盖板周围的灰尘,将盖板压入壳体中。
i. 功能:将电芯插入外壳。
j.主要部件:插壳机构、丝杠总成、抽壳抽吸机构等。
4. 电池单元供给机构(如图所示)。

a. 功能:用于输送插入外壳后的电芯。
b.主要部件:电芯夹紧机构、升降气缸、输送机构等。
2.6 预焊机
1.设备的主要功能
预焊机的布局如图所示。

预焊机设备的布局用于方形铝壳和盖板的预焊。该设备的主要功能包括电池自动进料和扫描、压制、高度检测、激光焊接、电池卸载以及信息绑定/上传到 MES(制造执行系统)。
(一)设备主要技术参数:
外形尺寸:3000mm × 1800mm × 2500mm。
设备良率:≥99.8%(指仅因设备原因造成的缺陷)。
设备利用率:≥99%(指仅因设备原因造成的设备故障)。
耐压测试:测试时间从 0.5s 到 5s,可在 1s 到 100s 范围内调整。使用的品牌是 Hioki,准确率为 ±5%。正负端子之间的测试电压 (DC) 为 100V,范围 (DC) 为 0V 至 500V,增量为 50V。
定位偏差:0.5mm。
机构操作的重复性:偏差 ≤±0.05mm。
2)关键结构
从预焊机设备的布置图可以看出,电芯整形预压机构、台阶和短路测试模块、压紧机构、预焊机构以及盖板封紧机构至关重要,在半成品的组装中起着至关重要的作用。让我们为其中一些机制提供详细的解释。
(1) 电芯成型和预压机构(2 套,如图所示)

a. 功能:将电芯插入外壳后,对电芯顶盖进行塑形和按压。
b.主要部件:定位组件、升降和预压组件等。
c. 要求:应能预设压力上限,提供报警,超过限值时停止功能,防止损坏电芯和外壳。压力调节范围应为 200 至 1000N。压制后,顶盖应无破损或杂物,套管开口周围不应有毛刺、毛刺或划痕。压制模块应采用模块化设计,以便轻松方便地进行转换。
(2) 盖板封口压紧机构(如图所示)

封盖压紧机构的具体操作顺序如下:
a. 夹紧气缸动作:夹紧电芯,同时向上推动气缸将电芯提升到组装位置。
b. 定心气缸动作:夹紧电池芯,将其对准正确位置,然后松开夹紧气缸。
c. 拧紧气缸动作:将外壳和盖板固定在压模内,确保台阶在 0.20mm 以内。模具尺寸精确,光滑度高,允许外壳和盖板内部平稳移动。
d. 吸盘组件动作:握住外壳并将其向外拉,以防止明显的向内变形。
e. 下压气缸动作:在压制模具的引导下,将盖板压入壳体中,同时加入机械限位器以防止过度压制。
f.每个气缸都有可调节的行程长度,关键部件配有液压缓冲器和微调限制器。
(3) 预焊机构(如图所示)

“预焊机构”主要由运动系统和预焊夹具组成。
a. 功能:激光聚焦、离焦测量、焊接气体保护,运动系统拖动激光头扫描焊接路径。
b.主要部件:运动系统的 X 轴和 Y 轴采用伺服电机、激光焊接机等。步数检测传感器采用 2D 轮廓仪,步数检测精度为 ±0.02mm,步数小于 0.2mm。
2.7 顶盖激光焊接机
1)设备的主要功能
顶盖激光焊接机的布局如下图所示。本设备主要用于电芯预焊后顶盖的激光焊接和耐压测试。其主要功能包括电芯装卸的自动条码扫描、保护盖板的自动搬运、夹紧和定位、激光密封焊接、耐压测试、NG 缓冲和过程运输。

设备外形尺寸:3000mm×4500mm×2200mm。
设备一次良率≥98.5%,二次超良率≥99.5%(不含来料不良),利用率≥98%。
焊接速度 ≥150mm/s,CMK≥1.33。
激光焊接压力强度>10kgf,CMK≥1.33。
激光焊接机输出功率及夹具压力控制精度:设定值±5%,CMK≥1.33。
焊接质量(焊接定位精度±0.1mm,焊缝宽度偏差≤±0.1mm)一致性 CMK≥1.33。
激光焊接过程中与产品接触的保护腔的环境洁净度高于 100,000 级要求。
设备功能可满足前后工艺设备的组织、通信和对接需求。
2)关键结构
从顶盖激光焊接机的布局图中,我们可以识别出送料机构、定位组件、保护罩送料组件、NG缓冲、移动检测组件、CCD检测组件、NG搬运组件、卸料组件、焊头组件等几个关键部件。这些组件在半成品的组装中起着至关重要的作用。让我们详细介绍一些选定的机制。
(1) 顶盖激光焊接机送料机构(如图所示)。

一个。所述上料机构包括上料支架、X轴模块、Z轴模块、夹紧机构等。使用装载夹具抓住进料物流线上的电池芯。一次抓住两节电池,将它们放在焊接夹具上。有 4 套焊接夹具。每次放置两节电池,电池放电两次。
b.机械手的升降机构受到灵活保护。当它在下降过程中到达设定位置之前遇到阻力时,它会立即上升并发出声光警报。
c. 机械手具有电源和气体保护功能。当电池被夹紧并切断电池时,电池至少 30 分钟不会掉落。
d. 定位和夹紧电池芯,使其在焊接过程中的位置准确可靠。夹紧块由耐高温材料制成。焊接定位精度 ±0.1mm,焊缝宽度偏差 ≤±0.1mm。
e.电池芯的高度方向根据顶盖的上表面进行定位。电芯定位夹紧后,电芯顶盖上表面高度超过卡块上表面1.5~2mm(由客户确定)。上表面水平误差为 ≤0.1 mm,高度方向的重复性误差为 ≤0.05mm。
f.在电芯的定位夹紧过程中,夹紧块不会与电芯产生滑动摩擦。使用从动装置来避免挤压或划伤电池芯。电芯定位夹紧后,夹块与电芯之间的间隙为 ≤0.05mm(标准件)。
g.电芯定位夹紧缸压力可调,气压值波动<0.05MPa。
(2) 上定位组件(如图所示)。

具体操作流程如下:
一个。电池夹通过 A/B 直线电机移动到上部定位位置。
b.控制电池夹的长短侧定位气缸的电磁阀切换到中放电位置。
c. 上定位移动气缸带动上定位压板下压,对电池进行定位。
d. 上部定位完成后,长短侧电磁阀切换到常压,上部定位移动气缸上升。
(3) 防护罩装载组件(如图所示)。

具体操作步骤如下:
一个。上部定位完成后,将电池移至上部保护盖位置进行保护罩送料。
b.焊接完成后,系统移动到卸料位置,取下保护罩并卸载电池。
注意:可以在不停止本机的情况下更换保护盖。保护罩用于保护电极柱,防止焊接飞溅污染电极柱、二维码、防爆膜和注射孔。
(4) CCD 检查组件(如图所示)。

焊接后,使用机械臂模块将电池单元运输到移动的检测组件上。移动检查组件配有两组夹具,有三个工位:进料位置、检查位置和卸载位置。CCD 检测组件配备了摄像头,用于检测焊缝中的凹坑、气孔、焊接不连续、气孔和焊接不完全等缺陷(如图所示)。

2.8 正压氦气检漏仪
1.设备的主要功能
下图所示的布局图描述了正压氦气泄漏检测设备。本设备主要用于测试顶盖激光焊接后的棱柱形铝壳电芯的密封性能。它采用真空方法检测焊接后顶盖的密封状态。工作过程如下:顶盖激光焊接后,被测电芯通过进料输送机送入机器,读取顶盖二维码。然后,分拣机械臂将经过测试的电池单元放入测试室。抽空腔室,直到达到设定的负压值,然后关闭外部真空源。气密性测试仪用于测试电芯的内部气密性。该设备有助于判断被测工件是否合格。

该系统严格按照买方的要求设计和制造,采用模块化设计,充分考虑买方的检漏要求,并尽可能使用标准化的模块和组件,以确保系统的可靠性和可维护性,满足制造商的要求。指定技术指标。
设备的基本指标如下:
设备良品率:≥99.8%(来料不良除外)。
设备利用率:≥99%;误检率:≤0.3%。
氦气检查标准:≤9.9×10-7Pa·m3/s。
2) 密钥结构
本设备由以下装置组成:工件进/出料机械手装置、箱体滑轨、抽空/充氦装置、真空箱检漏装置、充氦和去除氦气装置、电气控制装置。从图 48 中正压氦检设备的布局图可以看出,工件进/出料机械手装置、抽真空/充氦装置等至关重要,在整个组装的半成品中起着至关重要的作用。有关详细信息,选择了其中几种机制。介绍。
(1) 检查转盘。检测转盘的主要功能是装卸电池并同时进行检测,最大限度地提高气密性检测仪的有效性和效率。该模块主要由转盘、凸轮分度器和检测夹具组成,如图所示。

(2)真空抽气机构(如下所示)。抽真空和充氦部件主要由真空泵、电磁阀、压力传感器和管道组成。工件可以在设定的时间内抽真空并充满氦气。

一个。氦气充填压力(绝对压力)为0.05~0.15MPa,在此范围内可调。
b.系统具有氦气压力和浓度监测以及氦气自动补给功能。当系统检测到氦气浓度或压力低于设定值时,会自动打开阀门补充高纯氦气。
c. 回收系统:真空泵品牌、Leybold 莱宝;数量,1 个真空泵,SV16B;1 个回收泵(干泵),Leybold。
d. 氦气浓度计:可设置浓度标准。
e.恢复系统的恢复率为 >80%。
f.自动清氦功能完好无损,能快速有效地消除箱体和管道中的残留氦气。泄漏检测精度和可重复性可靠。乙方将提供标准漏孔。
03 设备选型及应用案例
客户对电池单元尺寸有以下要求。
(1)客户提供技术资料。设备型号的平面图如图所示,其代号和尺寸如表所示。



根据客户需求,通过调整共享夹紧手夹紧电芯规格。如有必要,可以更换必要的垫子,以实现不同规格的电池(如夹具、固定装置、托盘)的生产。单元大小规范 变化范围不得超过设备的最大大小范围。
该自动化生产线用于实现方形铝壳锂离子动力电芯绕线后的自动组装。生产线主要由以下几部分组成:热压机、超声波焊接机、转接板激光焊接机、包装机。、剥壳机、预点焊机、顶盖激光焊接机和各种设备之间的物流输送线等。