【歐姆龍行業案例】二次電池激光模切機應用案例

工藝介紹

　　傳統模切工藝，由于切刀無法完整切割物料，會遺留連接邊框，使得物料成本增加。另外，模切刀使用壽命為100萬次，如長時間的連續運行，需及時的更換及維護，且維護調試時間也很長。

　　因此，如今制造商越來越多的采用激光模切工藝，激光模切速度快，根據激光功率及振鏡精度，可有效克服物理切割的節拍限制。另外，可做異形切割，節省物料，無使用壽命限制，也使得維護成本大幅降低。

　　工藝流程：

　　放卷→加工極耳→激光模切→間隔理料→熱復合→熱復合切割→疊片。

　　其中，放卷采用擺臂PID放卷方式，張力采用比例閥控制氣壓實現。頂部安裝張力傳感器，以控制張力波動。極耳加工采取XY振鏡控制激光切割極耳。激光模切因Y方向視野不足，采取Y方向直線電機，X方向振鏡方式，兩者速度配合切割出直線。切割后需對極片進行理料，每隔10mm放置一片，后續用追剪功能控制夾子實現。

　　設備動作流程：

　　課題

　　1、如何控制張力波動，實現穩定放卷?

　　2、追剪動作受到機械結構及電機性能限制，速度難以達到要求。

　　3、如何使激光在振鏡視野范圍內穩定運行，且精準貼合目標切割軌跡?

　　解決方案

　　1?通過卷徑算法優化，有效控制張力波動

　　通過調整歐姆龍開發的專用卷徑計算FB的濾波時間shatime及measurrev分辨率兩個參數，可輕松實現調節卷徑計算的精度及更新時間，使卷徑計算更加準確。

　　此種卷徑計算方式只需將實時放卷轉速與牽引速度寫入，即可計算出實時卷徑，經濾波處理后即可。

　　2?通過雙夾追剪，實現更高的追剪速度

　　在切割極片時，使用夾子，將極片在左右夾速度一致時切割完成，然后夾子抬起加速下料，下料完成后加速回到起始位置等待下一次檢測極耳后運行，左右交替實現左右換手動作。

　　同步曲線如圖所示，將過加速段速度與物料一致，然后夾子固定極片，之后放開加速返回。

　　3?通過振鏡的軌跡控制，實現切割的高速高精度

　　通過程序設定，使激光打出5*5點位表格，利用二次元測量各點距中心點的XY坐標，再通過計算補償值、生成補償表，解決振鏡存在的畸變特性。

　　將工藝要求中各段軌跡在運動程序中編寫，使用電機跟隨以及時基控制功能，與外部編碼器信號關聯，可實現振鏡移動與設備料帶移動和停止的同步。

　　對于切割形狀相同但尺寸要求不同的產品，可直接通過EtherNet/IP或上位機安裝PDK軟件與控制器通訊，傳送軌跡尺寸實現快速換型。

　　控制系統

　　— 機械自動化控制器 NJ / NX系列

　　— AC伺服系統 1S系列

　　— 可編程多軸運動控制器 CK3M系列

　　— 可編程終端 NA / NB系列

　　實現價值

　　效率：

　　速度>500mm/min

　　放卷PID為放卷標準速度的百分比疊加。在卷徑較小時，放卷轉速較快，擺臂動作時需要調節的量也較大。相應的卷徑大時調節量變小。按此對應關系變更P值會更穩定。

　　精度：

　　速度60m/s，裁切分段±0.25mm，成品±0.5mm

　　如圖所示，最終振鏡XY坐標移動軌跡行程首尾相接的近“8”字型軌跡，重復切割無軌跡偏移，同時切割速度與精度滿足要求。

　　【經營層】

　　■ 在激光模切工藝不斷發展的背景下，快速應對市場變化，通過算法優化解決追剪效率不足、切割精度不足的行業課題，大幅升級設備性能，助力打造業內Top競爭力。

　　【管理層】

　　■ 追剪效率與切割精度的提升，完全建立在控制系統與程序的優化，無需更改機械結構和運動時間，導入時間更快且成本更低。

　　■ 歐姆龍機械自動化控制器NJ/NX系列，可實現現場生產數據的采集、存儲、分析，改善管理課題，提高生產效率。

　　【工程師層】

　　■ 歐姆龍機械自動化控制器NJ/NX系列，內置各類算法實現的功能塊，僅需寫入最基礎的參數即可實現，調試簡單，開發周期短。

　　■ 歐姆龍工程師全程參與指導，后期項目調整，只需自行修改參數即可。

　　文章來源：歐姆龍工業自動化資訊號