Автоматический вырубной станок для производства призматических батарей
Раздел 1. Описание оборудования
1. Функции оборудования
* Функция размотки (используются два механизма размотки, серводвигатель независимо управляет автоматической размоткой).
* Функция коррекции отклонений (коррекция отклонений механизма размотки и перемещения электрода перед вырубкой).
* Система регулировки натяжения ленты (натяжение ленты независимо контролируют два буферных механизма, это уменьшает вибрацию ленты во время вырубки).
* Для формования вывода используется металлический вогнуто-выпуклый штамп из вольфрамовой стали с длительным сроком службы и маленьким заусенцем после вырубки.
* Удаление пыли с приводных роликов оборудования.
* Перед вырубкой электрод очищается щеткой, затем загрязнения удаляются пылесосом.
* Функция резания (для резки применяется сервоуправление приводом коленчатого вала, пресс-форма из вольфрамовой стали с длительным сроком службы и маленьким заусенцем после вырубки).
* Функция транспортировки электродов (для перемещения электродов используются три вакуумные конвейерные ленты, во время транспортировки удаляется пыль с обеих сторон электродов и отбирается дефектная продукция).
* Удаление пыли с обеих сторон электрода (по умолчанию пыль собирается с помощью шерстяного войлока и создания отрицательного давления; в качестве дополнительного способа предусмотрено бесконтактное электростатическое устройство для удаления пыли).
* Обнаружение и маркировка дефектов поверхности электрода с обеих сторон (детекторное устройство на базе ПЗС-матриц проверяет обе стороны электрода, при обнаружении дефектов устройство для нанесения этикеток маркирует некачественную продукцию и протягивает этот участок при формовании вывода). По умолчанию оборудование не оснащается этой функцией, но ее можно установить дополнительно.
* Обнаружение дефектной продукции по цветовому коду (на проверяемом электроде есть маркировка дефекта, и устройство автоматически отбирает дефектные электроды).
* Проверка размера электрода детекторным устройством на базе ПЗС-матриц (оборудование проверяет общие размеры каждого электрода и автоматически отбирает дефектную продукцию).
* Функция сбора электродов (электроды подсчитываются, сортируются и аккуратно собираются в отсек для материалов).
* Функция переключения и транспортировки корпуса картриджа (картридж устанавливается на поворотный стол, манипулятор автоматически извлекает нужный корпус картриджа и подключает линию подачи материала). Функцию можно использовать вместе с машиной для ламинирования.
2. Принцип работы оборудования
Непрерывно подается электрод из рулона, электронный кулачок управляет вырубным штампом и продвижением электрода согласно выбранному режиму, сервопривод управляет перемещением на неравное расстояние.
3. Последовательность операций оборудования
4. Общая конструкция
1) Размер： длина 4200 мм； ширина 1280 мм； высота 2050 мм.
2) Вес： 1,85 т.
3) Общая схема конструкции
1. Платформа для подачи и приема.
2. Буферный механизм для регулировки натяжения.
3. Механизм протяжки ролика.
4. Компонент для коррекции процесса.
5. Проверка устройством на базе ПЗС-матриц.
6. Устройство для нанесения клея.
7. Узел вырубки для формования вывода.
8. Режущий механизм.
9. Датчик цветового кода.
10. Механизм обнаружения дефектов на базе ПЗС-матриц.
11. Механизм отбраковки.
12. Механизм захвата манипулятора.
13. Устройство автоматической размотки и коррекции отклонений.
14. Проверка устройством на базе ПЗС-матриц.
15. Буферный механизм.
16. Механизм вырубки.
17. Устройство для регулировки переключения.
18. Механизм протяжки ролика.
19. Механизм удаления пыли.
20. Механизм удаления пыли.
21. Отсек для сбора дефектной продукции.
22. Отсек для сбора готовых исправных электродов.
23. Механизм переключения отсека.
4) Внешний вид оборудования
Раздел 4. Описание функций компонентов оборудования
1. Устройство автоматической подачи
l Макс. диаметр： φ700 мм.
l Макс. вес： 150 кг.
l Внутренний диаметр втулки： 150,2 ± 0,5 мм.
l Режим размотки и подачи: подачей можно управлять непосредственно с помощью транспортировочной тележки или вручную.
l Механизм размотки оснащен пневматическим валом, на обоих концах которого установлены подшипники качения, что придает конструкции прочность.
l Оборудование оснащено платформой для подключения рулонной ленты, обозначена вспомогательная линия маркировки для удобного ручного подключения ленты.
l За приемным столом находится стержень с постоянным магнитом (сила магнитного поля 40 000 Гс) для удаления железа с передней и задней сторон электрода.
l Перед вырубкой щетка, закрепленная на ролике, удаляет пыль с двух сторон заготовки электрода.
l Прижимное устройство перед вырубкой.
l Сервосистема управляет синхронной размоткой, чтобы поддерживать постоянное натяжение.
l Регулируемый диапазон натяжения составляет 0–150 Н, точность регулирования ±10 %.
l Колебания вала намотки до и после верхнего и нижнего материалов составляет ≤ 5 мм.
l Расстояние от торца вала намотки до наружной стороны защитной крышки составляет ≤ 250 мм.
l Конструкцией предусмотрены средства защиты.
l В системе машинного зрения на базе ПЗС-матриц используется высокоточный датчик для контроля положения противоположной стороны и повышения точности коррекции отклонений до ±0,2 мм.
1. Система регулировки натяжения ленты
l Регулировку натяжения ленты материала при размотке обеспечивают два механизма.
l Чтобы регулировать натяжение во время размотки, поворотный цилиндр с низким коэффициентом трения управляет узлом размотки пневматического вала.
l Во время вырубки лента качается вверх и вниз, чтобы компенсировать ее движение, серводвигатель тянет резьбовой стержень. Например, когда штамп поднимается и опускается, серводвигатель быстро протягивает по длине заготовку электрода, чтобы при ее перемещении сохранялось стабильное натяжение.
l В поворотной части используется высокоточный пропорциональный клапан и потенциометр, а также цилиндр с низким коэффициентом трения для синхронного управления подачей.
l Движением резьбового стержня управляет аналоговая величина сервопривода, натяжение можно настроить в зависимости от размера заготовки электрода.
2. Устройство для вырубки и формования вывода
l Для формования вывода применяется металлический вогнуто-выпуклый вырубной штамп.
l В точке контакта верхний и нижний вырубные штампы работают как ножницы.
l Сервопривод коленчатого вала обеспечивает высокую скорость вырубки, поэтому во время резки заготовка электрода не повреждается, с нее не осыпается порошок, у готового изделия нет острых углов и других дефектов.
l Штамп просто установить и демонтировать, ширина заготовки электрода легко регулируется. Штамп подходит для разных размеров заготовки электрода в определенном диапазоне, замена занимает менее 1 часа.
l Под пресс-формой установлено устройство в форме воронки для сбора отходов. Отходы, которые образуются во время вырубки и резки, сразу попадают в воронку, а затем в отсек для утилизации отходов (его необходимо очищать один раз в смену, очистка занимает ≤ 5 мин).
l Чтобы увеличить срок службы штампа, его верхняя часть охлаждается воздухом под избыточным давлением.
l Механизм вырубки оснащен защитной оптоволоконной системой и защитной крышкой.
l В системе машинного зрения на базе ПЗС-матриц используется высокоточный датчик для повышения точности коррекции отклонений до ±0,2 мм.
l Параметры электрода после вырубки：
3. Устройство для протяжки ленты
l Протяжку и транспортировку ленты материала обеспечивают два комплекта приводных роликов.
l Первый комплект обеспечивает управление высокоскоростной намоткой и синхронизацию транспортировки.
l Второй комплект обеспечивает управление высокоскоростной вырубкой центра заготовки электрода и синхронизацию транспортировки.
l Сервопривод управляет функцией подачи на неравное расстояние.
l Перед приводным роликом расположено коричневое направляющее колесо для выводов после вырубки. При смене модели направляющее колесо легко отрегулировать.
l Два ролика оснащены устройствами для сбора и удаления пыли, накапливающейся во время движения.
l Воздушный цилиндр автоматически сжимает прижимной ролик, что облегчает резку.
4. Режущий механизм
l Функция предварительного прессования в передней части и приводной ролик в задней части обеспечивают пластичность и точность размеров отрезаемого электрода.
l Оборудование оснащено индукционной оптоволоконной системой, чтобы отрезанный электрод по ошибке не попал в отходы.
l У нижнего режущего инструмента установлен пылесос для удаления пыли.
l Встроенный нож из вольфрамовой стали позволяет снизить затраты на техобслуживание и замену.
l Механизм резки оснащен счетчиком.
5. Функция коррекции электродов в отсеке подачи
l Во время обработки электродов серводвигатель приводит в действие механизм сортировки для коррекции электродов.
l После этого все исправные электроды аккуратно помещаются в отсек для материала.
l Отсек для материала оснащен счетчиком, после обработки и укладки электроды не имеют повреждений, вмятин, изгибов, царапин и других дефектов.
l Когда отсек для материала заполнится электродами, он автоматически переключится на буферный механизм для приема материала.
Раздел 5. Устройство для удаления пыли (опция)
l 1) Сбор пыли с помощью ролика с шерстяной тканью и отрицательного давления
l Это высокоэффективный и низкозатратный способ удаления пыли.
l Когда электрод проходит через загрузочный конец чистящей головки, ролик со щеткой вращается, сметает и удаляет пыль с поверхности электрода.
l Затем воздух под отрицательным давлением втягивает пыль с заготовки электрода и щетки ролика.
l Пыль собирается в вентиляторе отрицательного давления, который легко очистить (это необходимо делать раз в месяц, очистка занимает ≤ 5 мин).
l 1) Бесконтактное удаление пыли
l Бесконтактный способ удаления пыли ионным ветром под высоким давлением отличается высокой эффективностью и стоимостью.
l Когда электрод проходит через загрузочный конец чистящей головки, образуется облако ионов и статическое электричество на поверхности рулона.
l Затем электрод обдувается турбулентным потоком воздуха, также на него воздействует вакуум в устройстве с чистящей головкой.
l Воздействие турбулентного потока воздуха приводит к высокочастотной эрозии электрода.
l Комбинированное действие высокочастотной эрозии и турбулентного потока воздуха разрушает промежуточный слой на поверхности заготовки электрода. Частицы, выделяющиеся из промежуточного слоя, всасываются за счет вакуума.
l На выходе из чистящей головки заготовка электрода снова проходит через облако ионов, чтобы предотвратить вторичное загрязнение поверхности электрода.
6. Особенности конструкции
Особенности
Преимущества
Бесконтактная очистка
Нет риска, что на поверхности электрода останутся следы и повреждения, при этом такая очистка не влияет на отслеживание положения электрода на ленте
Встроенный электростатический контроль
Нейтрализует статическое электричество, повышает эффективность очистки и обеспечивает предварительную поляризацию вторичного загрязнения на поверхности листового электрода
Уникальная система фиксированного соединения
Соединение трубопровода с чистящей головкой фиксировано, что упрощает ее установку
Баланс объема воздуха
Величина отклонения между объемом выдуваемого воздуха и вакуумом полностью контролируется
Автоматическое регулирование вакуума
Сокращается необходимость в ручной регулировке операторами. Автоматически поддерживается оптимальный уровень очистки
Нет потерь деталей
Снижение эксплуатационных затрат
Бесшумная работа
Нет нарушений здоровья и техники безопасности из-за шума
7. Схематичное изображение детекторного устройства на базе ПЗС-матриц для обнаружения и маркировки дефектов (опция)
8. Функции системы
l Интеллектуальная классификация: технологии машинного обучения и искусственного интеллекта, самообучение и автоматическая классификация позволяют пользователю установить категории дефектов.
l PostgreSQL: самая современная база данных с открытым исходным кодом, в которой можно хранить изображения дефектов с указанием их местонахождения и размера и другую информацию.
l Автоматическое архивирование: автоматически создается резервная копия данных о дефектах, которая сохраняется на внешних устройствах или в системах в соответствии с настройками пользователя.
l Разнообразные отчеты: результаты испытаний и статистические данные представлены в виде отчетов, таблиц и графиков.
l Анализ ровности поверхности: цифровые инструменты для отображения ровности поверхности материалов в режиме реального времени.
l Практичный и удобный интерфейс управления: позволяет маркировать и устранять серьезные дефекты, обеспечивает другие полезные функции, облегчающие работу оператора.
l Интерфейс IO (вход/выход): входные и выходные сигналы, например аварийный сигнал, обрыв бумаги, замена рулона, пуск и останов.
l Заводской интерфейс: работает основе операционной системы Windows, соединяется с другими системами и оборудованием заказчиков через TCP/IP, Ethernet, OPC и другие интерфейсы.
l Удаленный доступ для технического обслуживания: если оборудование подключено к интернету, систему можно обновлять и обслуживать удаленно.
l Техническая поддержка: круглосуточная поддержка по сети и горячей линии 7 дней в неделю.
l Интерфейс системы обнаружения дефектов
l Интерфейс просмотра отчетов
l Отчет об устранении дефектов
l Таблица показателей точности обнаружения основных дефектов
Устройство для нанесения этикеток
Оборудование оснащено устройством для нанесения этикеток, скорость наклеивания соответствует скорости резки, центральную линию этикетки и расстояние до внутреннего края электрода можно отрегулировать с точностью до ±2 мм.
Размер этикетки: ширина 12 мм, длина 14 мм, настраивается пользователями.
A. Размер и технические характеристики поступающих материалов
№ п/п
Позиция
Спецификация
Примечание
1
Ширина подачи
300–420 мм（включая вывод）
2
Толщина поступающего материала
Катод： 9–200 мкм； анод： 9–200 мкм
3
Внутренний диаметр рулона подачи
φ 150,2 мм (6 дюймов)
4
Применимая система
Литий-железо-фосфат, оксид лития-кобальта, манганат лития, трехкомпонентные материалы, графит и другие виды суспензий для батарей и конденсаторов
5
Наружный диаметр листового электрода
≤ φ 700 мм
6
Метод нанесения покрытия
Непрерывное нанесение покрытия
7
Погрешность ширины поступающего покрытия
≤ ±2 мм
B. Требования к поступающим материалам для производства
l Погрешность ровности края поступающей намотки： ±5 мм.
l Погрешность спирали： X ± 2 мм/м.
l Волна электрода： X ± 5 мм/м.
l Пресс-форма с длительным сроком службы обеспечивает изменение толщины материала в месте реза менее чем на 10 мкм.
C. Использование оборудования в производственном процессе
Диапазон размеров и точность электродов после вырубки
№ п/п
Позиция
Размер （мм）
Точность
Примечание
1
Электрод W
40~110
±0,2 мм
2
Электрод H
60~160
±0,25 мм
3
Электрод Ht
10~30
±0,2 мм
4
Расстояние между электродами
5~20
±0,25 мм
5
Электрод Wt
6~65
±0,2 мм
6
Заусенец vh
≤ 7 мкм
7
Заусенец vk
≤ 25 мкм
D. Технические параметры оборудования
№ п/п
Позиция
Спецификация
1
Способ штампования
Вырубной штамп
2
Срок службы штампа для вырубки вывода и отверстия для маркировки
Пресс-форма для отрицательного электрода — 1 млн раз / шлифовка пресс-формы ≥ 10 раз.
Пресс-форма для положительного электрода — 800 000 раз / шлифовка пресс-формы ≥ 10 раз.
Общий срок службы вырубного ножа после ремонта: ≥ 10 млн раз.
3
Условия загрузки
Функция ручной загрузки роликов, оборудование оснащено функциями определения оставшегося материала и аварийной сигнализации.
Оборудование распознает ленту окончания ролика и ленту для сращивания (они отличаются по цвету).
4
Устройство для коррекции отклонений электродов
Если у материала нет дефектов кромки, гарантируется точность коррекции отклонений 0,1 мм.
Удаление пыли с обеих сторон электрода после вырубки
8
Магнитное притяжение
Стержень с постоянным магнитом силой ≥ 40 000 Гаусса
9
Проверка устройством на базе ПЗС-матриц
Комплект детекторного устройства на базе ПЗС-матриц установлен спереди и сзади заготовки электрода.
10
Конфигурация устройства на базе ПЗС-матриц
Камера 8K — 2 шт., источник света — 2 шт.
11
Область обнаружения устройства на базе ПЗС-матриц
Макс. 450 мм （ширина покрытия: 400 мм）
12
Параметры, проверяемые устройством на базе ПЗС-матриц
Дефекты покрытия стандартных заготовок электродов литиевых батарей, в том числе открытая фольга, сухой материал, темные пятна, царапины, посторонние включения и т. д.
13
Параметры, проверяемые устройством на базе ПЗС-матриц
Поперечное направление 0,1 мм, вертикальное направление 0,1 мм (оптимальное положение для обнаружения), скорость резки 80 м/мин
14
Другие функции
системы на базе ПЗС-матриц
Выход аварийного сигнала или маркировка в соответствии с размером, типом, плотностью, положением реза и частотой дефектов. Все данные об обнаруженных дефектах сохраняются в базе данных SQL или экспортируются в заводскую систему управления информацией или различные стандартные базы данных. Программное обеспечение Report Ranger настраивается в соответствии с потребностями заказчика и позволяет автоматически или вручную формировать различные необходимые отчеты о производстве и управлении качеством. Кроме того, ПО точно маркирует края материалов и обеспечивает взаимодействие с последующими технологическими процессами для более эффективного поиска и устранения разных дефектов.
15
Механизм нанесения этикеток
Механизм резки и нанесения этикеток находится со стороны вывода; скорость наклеивания этикеток соответствует скорости протяжки.
16
Система управления производством MES
Все используемое технологическое оборудование должно иметь интерфейс системы MES.
17
Эффективность
≥ 120 дефектных изделий на миллион единиц продукции， коэффициент использования оборудования ≥ 95 %， процент качественной продукции ≥ 98 %
18
Быстрая замена
Один человек заменит модель пресс-формы за 1 час.
19
Другие требования
1. a. Программу оборудования можно обновить удаленно. b. Проверка аппаратного обеспечения (электрооборудования): ноутбук, подключенный к сети, настроен на удаленный режим, на нем установлено программное обеспечение, необходимое для дистанционного управления. Производитель выпускает оборудование с дистанционным управлением с помощью ноутбука. Чтобы обеспечить защиту данных, на ноутбуке устанавливается программа мониторинга, которая отслеживает все передаваемые данные. 2. Иерархическое управление оборудованием состоит как минимум из трех уровней. Самый высокий уровень — полномочия на управление любыми операциями с оборудованием и сброс всех паролей. Второй уровень — изменение всех параметров оборудования и выполнение операций. Третий, самый низкий уровень — управление оборудованием и изменение некоторых операций. Оборудование оснащено функцией регистрации времени работы. В записях отражено время работы в автоматическом режиме, время ожидания, время работы в ручном режиме и время отказа. Машинное время — это период, когда оборудование включено, но никакие операции не выполняются. Время неисправности — это период неисправного состояния оборудования до устранения сообщения об ошибке, а также время после нажатия кнопки аварийного останова. Время работы в автоматическом и ручном режиме — это период нормальной работы оборудования в выбранном режиме без каких-либо неисправностей и ошибок. Необходимо хранить записи о работе оборудования как минимум за 2 дня. Пакеты записей о работе следует раз в день передавать в систему MES или другую систему управления и загружать в FTP. Формат загружаемых файлов — CSV. Изменения параметров оборудования также регистрируются.
20
Стандартная вибрация
Интенсивность вибрации должна соответствовать международному стандарту ISO-2372 о вибрации оборудования и составлять ≤ 0,45 мм/с.
21
Защитное устройство
1. Для безопасности оператора механизмы вырубки и резки и другие опасные части оборудования оснащены защитными дверцами. Предусмотрены защита от случайного открывания дверец, функция аварийного останова и предупреждения о соблюдении техники безопасности.
2. Индикация неисправности: трехцветная светосигнальная колонна со звуковым сигналом, на сенсорной панели отображается запись о неисправности.
E. Основные компоненты оборудования
№ п/п
Наименование
Марка
1
ПЛК
Panasonic
2
Сенсорный экран
Weinview
3
Преобразователь частоты
Schneider
4
Серводвигатель
Panasonic
5
Шаговый двигатель
Leisai
6
Цилиндр и пневматические компоненты
SMC
7
Линейная направляющая, резьбовой стержень
THK
8
Датчик
Keens
9
Подшипник
NSK
10
Электромагнитный клапан
SMC
11
Регулятор температуры
OMRON
12
Автоматический клапан управления
Shanghai Ziyi
13
Вакуумметр/манометр
SMC
14
Низковольтные электрические компоненты
Schneider
15
Устройство на базе ПЗС-матриц
Chixiao Technology
16
Пресс-форма
Wei Sheng
17
Направляющая стойка для штампа
MISUMI
18
Оптоволоконная система
Panasonic
19
Электромагнитный выключатель
SMC
20
Низковольтные электрические компоненты
Schneider
F. Условия эксплуатации оборудования
№ п/п
Позиция
Ед. изм.
Спецификация
Примечание
1
Полная мощность линии
кВт
15
380 В, 3 фазы
2
Сжатый воздух
Давление
МПа
0,5～0,8 МПа
Расход
л/мин
50
3
Вакуум
Степень вакуума
кПа
/
Расход
м3/ч
/
Расход
м3/ч
/
4
Азот
Давление
МПа
/
Расход
м3/ч
/
5
Расход водопроводной воды
м3/ч
/
6
Технологическая охлаждающая вода
Температура
°C
/
Расход
м3/ч
/
Примечание. Параметры, используемые в данном оборудовании, заполнены, для остальных параметров могут стоять обозначения «/» или «–».
IPv6 network supported
