一種鋰電池模組的自動(dòng)裝配產(chǎn)線

周迎華

摘要：新能源技術(shù)被公認(rèn)為21世紀(jì)的高新技術(shù)，電池行業(yè)作為新能源領(lǐng)域的重要組成部分，已成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)新熱點(diǎn)。目前鋰離子電池已經(jīng)作為一種重要的能量源被人們大范圍的使用，無(wú)論是在電子通訊領(lǐng)域，還是在交通運(yùn)輸領(lǐng)域等，它都擔(dān)當(dāng)著極為重要的角色，有著廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：高薪技術(shù)；新能源；鋰電池

1、現(xiàn)今各個(gè)汽車(chē)廠家都有自己鋰電池的規(guī)格和型號(hào)，依據(jù)廠方要求本設(shè)備系統(tǒng)需完成以下功能：將空托盤(pán)輸送至模組裝配產(chǎn)線末端并接入CMT焊接后的模組、人工對(duì)CMT焊縫檢測(cè)與處理、低壓絕緣測(cè)試、人工安裝上蓋集成、拍極柱定位坐標(biāo)照、螺母自動(dòng)上料與預(yù)鎖緊、螺母終鎖緊、人工處理鎖緊不良模組、輸送至下料工位等待模組裝入PACK箱、空托盤(pán)回流，設(shè)備三維如下1圖所示：

1托盤(pán)與托盤(pán)輸送回流線2來(lái)料低壓絕緣測(cè)試與掃碼系統(tǒng)3拍極柱定位坐標(biāo)照系統(tǒng)4-螺母輸送與預(yù)鎖付系統(tǒng)5螺母終鎖付系統(tǒng)6-人工糾錯(cuò)處理工位

2、托盤(pán)與托盤(pán)輸送回流線：包含托盤(pán)、雙層積放鏈輸送線、PLC控制系統(tǒng)共3部分。

1）托盤(pán)：包含15個(gè)托盤(pán)，每個(gè)托盤(pán)包含1套可調(diào)整限位塊、1套平推鎖緊機(jī)構(gòu)、1套托盤(pán)底板，如下圖2所示：

2）托盤(pán)輸送回流線采用雙層積放鏈：包含2套單層升降機(jī)、1條16m長(zhǎng)雙層積放鏈輸送線、15套托盤(pán)阻擋機(jī)構(gòu)（每個(gè)工位配置1套）、8套精定位機(jī)構(gòu)、2套托盤(pán)鎖緊/解鎖機(jī)構(gòu)、2套人工開(kāi)關(guān)，如下圖3所示：

3）控制策略與流程：

3.1）控制關(guān)系圖：

3.2）來(lái)料對(duì)接與托盤(pán)鎖緊流程：

模組裝配段產(chǎn)線完成模組側(cè)板與端板CMT焊接并打碼后，對(duì)系統(tǒng)PLC發(fā)送信號(hào)，由本系統(tǒng)輸送一個(gè)空托盤(pán)至對(duì)應(yīng)下料位，由本系統(tǒng)阻擋空托盤(pán)，并對(duì)空托盤(pán)精定位，完成定位后對(duì)模組裝配段PLC發(fā)送信號(hào)，由模組裝配段伺服模組機(jī)械手將焊接后模組對(duì)位放入空托盤(pán)內(nèi)。接入模組后，啟動(dòng)頂升鎖緊氣缸，將接入模組的托盤(pán)平推鎖緊機(jī)構(gòu)激活，將模組鎖緊至托盤(pán)內(nèi)；

3.3）連續(xù)輸送與阻擋定位流程：

模組鎖緊至托盤(pán)內(nèi)后，上層輸送線將托盤(pán)沿直線向前輸送，到達(dá)人工或自動(dòng)工位后，由阻擋器阻擋停止，并啟動(dòng)精定位銷(xiāo)，將托盤(pán)進(jìn)行精定位，當(dāng)人工或自動(dòng)工位操作完成并對(duì)輸送線PLC發(fā)送信號(hào)后，輸送線收起阻擋器與精定位銷(xiāo)，將托盤(pán)沿直線向下一個(gè)工位輸送，重復(fù)上述動(dòng)作；

3.4）托盤(pán)回流流程：

裝載模組的托盤(pán)沿直線經(jīng)過(guò)各工位操作結(jié)束，并由下段系統(tǒng)配置的移載機(jī)構(gòu)將模組移載至PACK箱內(nèi)后，空托盤(pán)到達(dá)輸送線體末端雙升位升降機(jī)內(nèi)，啟動(dòng)升降機(jī)下降至高度對(duì)接下層輸送線體，對(duì)位水平輸送至下層回流輸送線內(nèi)，將空托盤(pán)沿直線輸送至末端（模組上料端）；

3、來(lái)料低壓絕緣測(cè)試與掃碼系統(tǒng)：包含1套低壓絕緣測(cè)試儀、1套上蓋極柱探針座、1套側(cè)板探針座、2套壓緊氣缸、21個(gè)電壓測(cè)試探針、1套掃碼器，系統(tǒng)如下圖4所示：

PLC將掃碼讀取的模組信息傳入MES系統(tǒng)內(nèi)，當(dāng)?shù)蛪航^緣測(cè)試結(jié)果判定不合格時(shí)，對(duì)后段各工序PLC發(fā)送信號(hào)，停止對(duì)不合格模組進(jìn)行操作，直至將模組輸送至人工糾錯(cuò)段，由人工干預(yù)下料返修。

4、拍極柱定位坐標(biāo)照系統(tǒng)：包含1套三軸伺服模組、1套CCD相機(jī)、1套光源、1套相機(jī)焦距微調(diào)機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)如下圖所示：

PLC控制CCD相機(jī)系統(tǒng)，將拍好的托盤(pán)+極柱照片計(jì)算轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)坐標(biāo)，并傳入螺母預(yù)鎖緊與終鎖緊機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)內(nèi)。

5、螺母預(yù)鎖付機(jī)構(gòu)：包含1套三軸伺服模組、1套螺母鎖緊槍、1套螺母定位機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

PLC接收CCD拍照后處理完成的模組極柱與托盤(pán)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)坐標(biāo)，將接收的數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為伺服模組動(dòng)作，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的鎖緊順序?qū)O柱進(jìn)行鎖緊，每個(gè)螺母鎖緊過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控螺母所受扭力與前進(jìn)距離，當(dāng)出現(xiàn)受力過(guò)大并無(wú)法前進(jìn)、以及扭力過(guò)小時(shí)，反向旋出螺母，并將不良極柱坐標(biāo)通過(guò)PLC傳遞給人工糾錯(cuò)工位，每個(gè)螺母在鎖緊時(shí)所受扭力傳遞給MES系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)綁定在模組信息內(nèi)。

6、螺母終鎖付系統(tǒng)：本系統(tǒng)包含2套螺母終鎖付機(jī)構(gòu)，每套完成單個(gè)模組中50%的螺母終鎖付動(dòng)作。每套螺母終鎖付系統(tǒng)由1套三軸伺服模組、1套螺母鎖緊槍構(gòu)成。

PLC接收CCD拍照后處理完成的模組極柱與托盤(pán)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)坐標(biāo)，將接收的數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為伺服模組動(dòng)作，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的鎖緊順序?qū)O柱進(jìn)行鎖緊，每個(gè)螺母鎖緊過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控螺母所受扭力與前進(jìn)距離，當(dāng)出現(xiàn)受力過(guò)大并無(wú)法前進(jìn)、以及扭力過(guò)小時(shí)，反向旋出螺母，并將不良極柱坐標(biāo)通過(guò)PLC傳遞給人工糾錯(cuò)工位，每個(gè)螺母在鎖緊時(shí)所受扭力傳遞給MES系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)綁定在模組信息內(nèi)。

7、人工糾錯(cuò)處理工位：包含1套Pc端、1套螺母鎖緊槍、1套掃碼槍?zhuān)ü潭ㄔ谳斔途€體）；

當(dāng)出現(xiàn)需要人工糾錯(cuò)時(shí)，糾錯(cuò)后扭力數(shù)據(jù)傳送至MES系統(tǒng)，并覆蓋不良數(shù)據(jù)；根據(jù)掃碼信息顯示各模組內(nèi)螺母鎖緊情況。

8、物料掃碼系統(tǒng)：在螺母上料為配置1套手持式有線掃碼槍?zhuān)?dāng)需要上料時(shí)，由人工對(duì)物料標(biāo)牌條碼進(jìn)行掃描，將物料信息傳送至MES系統(tǒng)，由MES系統(tǒng)將物料信息與模組信息進(jìn)行綁定。

結(jié)束語(yǔ)：

鋰電池鎖付的好壞直接關(guān)系到電池的使用壽命，本系統(tǒng)能夠很好地解決此型號(hào)鋰電池的鎖付問(wèn)題，為鋰電池的穩(wěn)定生產(chǎn)提供了保障。