鋰電池應(yīng)用的快速推廣，驅(qū)動(dòng)著鋰電行業(yè)的飛速發(fā)展，行業(yè)的發(fā)展也帶動(dòng)了整個(gè)行業(yè)生產(chǎn)流程上各生產(chǎn)技術(shù)的革新與迭代，應(yīng)用于鋰電池頂蓋焊接的激光焊接技術(shù)也不例外。在鋰電池制造中，激光焊接技術(shù)一直被大量應(yīng)用于不銹鋼殼和方形鋁殼電池頂蓋的密封焊接環(huán)節(jié)。近幾年，隨著鋰電工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)激光焊接技術(shù)的要求也不斷提高。

激光焊接機(jī)應(yīng)用原理及優(yōu)勢(shì)

設(shè)備示意圖和軌跡描述

通常鋰電池外殼頂部有一塊四個(gè)圓導(dǎo)角的長(zhǎng)方形蓋板，板上帶有正極、負(fù)極輸入端，封口時(shí)將蓋板塞入外殼與口齊平。全自動(dòng)鋰電池頂蓋激光焊接機(jī)用于電池的殼體和電極蓋板之間的焊接時(shí)，通過(guò)激光將蓋板與外殼之間的長(zhǎng)方形縫隙進(jìn)行焊接密封。配合激光參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，方形電池可一次密封成功。激光焊接是一種新型焊接方式，焊接后無(wú)需處理或只需簡(jiǎn)單處理，焊縫質(zhì)量高、無(wú)氣孔、可精確控制、聚焦光點(diǎn)小、定位精度高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

因此激光焊接更適合與流水生產(chǎn)線配套，實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化。另外，激光焊接方式也使得鋰電池外殼的密封性能和外觀都得以改善。

應(yīng)用需求與挑戰(zhàn)

隨著當(dāng)今市場(chǎng)上電動(dòng)汽車(chē)和其他可充電電池供電產(chǎn)品對(duì)電池需求量的迅猛增長(zhǎng)，電池制造商對(duì)改進(jìn)運(yùn)動(dòng)控制精度和激光焊接機(jī)良品率的需求變得日益迫切。目前市場(chǎng)上的焊接設(shè)備廣泛存在軌跡焊接速度慢，控制精度差，焊接良品率低的問(wèn)題。因此頂蓋激光焊接機(jī)設(shè)備制作商急需提高焊接機(jī)運(yùn)動(dòng)控制精度，實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程整個(gè)焊接軌跡速度均勻，速度波動(dòng)小，降低不良焊接;基于鋰電池生產(chǎn)商的生產(chǎn)需求，將激光焊接的良品率提升至99%以上，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能的突破。

科爾摩根如何助力?

因勢(shì)利導(dǎo) 降本增效

為了滿(mǎn)足鋰電池生產(chǎn)商提高焊接良品率的要求，激光焊接機(jī)設(shè)備制造商最終在設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制中應(yīng)用了科爾摩根專(zhuān)為解決國(guó)內(nèi)激光焊接領(lǐng)域控制難題而推出的經(jīng)濟(jì)型直驅(qū)技術(shù)解決方案。方案核心由AKD高性能伺服驅(qū)動(dòng)器和ICF系列有鐵芯線性直驅(qū)電機(jī)組成，具有較強(qiáng)的性?xún)r(jià)比。極大的提升了軌跡式焊接速度，助力產(chǎn)品的效率提升;同時(shí)實(shí)現(xiàn)了有鐵芯線性電機(jī)XY插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的高精度運(yùn)動(dòng)控制。速度和精度的雙效提升讓焊接良品率達(dá)到了99% 以上。

方案優(yōu)勢(shì)

過(guò)彎不減速

由于焊接激光功率固定，需要在軌跡焊接全程保持恒速，進(jìn)而保證焊縫處的正常熔深，同時(shí)插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，尤其是在經(jīng)過(guò)導(dǎo)角處，X軸和Y軸進(jìn)行速度切換，此時(shí)單軸的控制、兩軸的協(xié)調(diào)配合就格外重要，否則會(huì)出現(xiàn)波浪、大小角現(xiàn)象，導(dǎo)致軌跡偏離焊縫，影響視覺(jué)觀感和最終焊接密封效果。通過(guò)過(guò)彎處加速度公式amax=v2/R可知：焊接速度越快，繞焊軌跡的半徑就越小，所需的加速度就越大，電機(jī)推力要求就越高。

憑借優(yōu)秀的推力性能和快速的響應(yīng)速度，在焊接R2.4的圓角時(shí)，科爾摩根ICF直線電機(jī)可實(shí)現(xiàn)250mm/s的焊接速度，XY插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)合成速度波動(dòng)小于+-5%，最大加速度達(dá)2.6g時(shí)也毫無(wú)壓力。極大的提升了過(guò)彎軌跡焊接的速度和效果，達(dá)到鋰電池生產(chǎn)商的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

控制無(wú)偏差

AKD驅(qū)動(dòng)器具有高性能、低延遲控制環(huán)路和高響應(yīng)帶寬的特點(diǎn)，更勝一籌的三環(huán)刷新率(電流環(huán)：670nm (1.5 MHz)，速度環(huán)：62.5us (16 kHz)，位置環(huán)：125us (8 kHz))以及出色的性能，能夠?qū)崿F(xiàn)更快速、更及時(shí)的運(yùn)動(dòng)控制，還能提升控制精度并減少過(guò)沖，將最大位置偏差控制在較小的范圍內(nèi)，減少伺服驅(qū)動(dòng)器調(diào)試的工作量，讓調(diào)試更簡(jiǎn)單。高精高效控制，極大的提升電池焊接的氣密性和激光焊接設(shè)備的生產(chǎn)效率與良品率。AKD驅(qū)動(dòng)器還具有強(qiáng)大的濾波性能，可以解決調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的噪音問(wèn)題，提高焊接設(shè)備的性能。

適用范圍廣

科爾摩根的直驅(qū)技術(shù)可提供10N至6029N(2.2至 1355.37 lbf)的連續(xù)推力，可滿(mǎn)足不同的負(fù)載力值需求;同時(shí)，30N至12500N(6.7至2810.1lbf)的峰值推力可滿(mǎn)足不同頂蓋焊接場(chǎng)景下的瞬時(shí)高加速推力要求，適用性更強(qiáng)。

客戶(hù)收益

鋰電池頂蓋焊接設(shè)備通過(guò)采用科爾摩根直驅(qū)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了焊接效率的大幅增長(zhǎng)，同時(shí)保證了精度，這有效的幫助了激光焊接機(jī)設(shè)備制造商提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。憑借激光焊接工藝水平的優(yōu)化，改善了鋰電池生產(chǎn)商的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，極大的提升了激光焊接良品率，大幅度降低了生產(chǎn)成本，推動(dòng)了鋰電池行業(yè)的快速發(fā)展。

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