【行业案例】二次电池激光模切机应用案例 | 突破传统工艺限制，实现成倍的性能优化

工艺介绍

传统模切工艺，由于切刀无法完整切割物料，会遗留连接边框，使得物料成本增加。另外，模切刀使用寿命为100万次，如长时间的连续运行，需及时的更换及维护，且维护调试时间也很长。

因此，如今制造商越来越多的采用激光模切工艺，激光模切速度快，根据激光功率及振镜精度，可有效克服物理切割的节拍限制。另外，可做异形切割，节省物料，无使用寿命限制，也使得维护成本大幅降低。

工艺流程：

放卷→加工极耳→激光模切→间隔理料→热复合→热复合切割→叠片。

其中，放卷采用摆臂PID放卷方式，张力采用比例阀控制气压实现。顶部安装张力传感器，以控制张力波动。极耳加工采取XY振镜控制激光切割极耳。激光模切因Y方向视野不足，采取Y方向直线电机，X方向振镜方式，两者速度配合切割出直线。切割后需对极片进行理料，每隔10mm放置一片，后续用追剪功能控制夹子实现。

设备动作流程：

课题

1、如何控制张力波动，实现稳定放卷？

2、追剪动作受到机械结构及电机性能限制，速度难以达到要求。

3、如何使激光在振镜视野范围内稳定运行，且精准贴合目标切割轨迹？

解决方案

1►     通过卷径算法优化，有效控制张力波动

通过调整欧姆龙开发的专用卷径计算FB的滤波时间shatime及measurrev分辨率两个参数，可轻松实现调节卷径计算的精度及更新时间，使卷径计算更加准确。

此种卷径计算方式只需将实时放卷转速与牵引速度写入，即可计算出实时卷径，经滤波处理后即可。

2►     通过双夹追剪，实现更高的追剪速度

在切割极片时，使用夹子，将极片在左右夹速度一致时切割完成，然后夹子抬起加速下料，下料完成后加速回到起始位置等待下一次检测极耳后运行，左右交替实现左右换手动作。

同步曲线如图所示，将过加速段速度与物料一致，然后夹子固定极片，之后放开加速返回。

3►     通过振镜的轨迹控制，实现切割的高速高精度

通过程序设定，使激光打出5*5点位表格，利用二次元测量各点距中心点的XY坐标，再通过计算补偿值、生成补偿表，解决振镜存在的畸变特性。

将工艺要求中各段轨迹在运动程序中编写，使用电机跟随以及时基控制功能，与外部编码器信号关联，可实现振镜移动与设备料带移动和停止的同步。

对于切割形状相同但尺寸要求不同的产品，可直接通过EtherNet/IP或上位机安装PDK软件与控制器通讯，传送轨迹尺寸实现快速换型。

控制系统

机械自动化控制器 NJ / NX系列

AC伺服系统 1S系列

可编程多轴运动控制器 CK3M系列

可编程终端 NA / NB系列

实现价值

效率：

速度＞500mm/min

放卷PID为放卷标准速度的百分比叠加。在卷径较小时，放卷转速较快，摆臂动作时需要调节的量也较大。相应的卷径大时调节量变小。按此对应关系变更P值会更稳定。

精度：

速度60m/s，裁切分段±0.25mm，成品±0.5mm

如图所示，最终振镜XY坐标移动轨迹行程首尾相接的近“8”字型轨迹，重复切割无轨迹偏移，同时切割速度与精度满足要求。

【经营层】

■ 在激光模切工艺不断发展的背景下，快速应对市场变化，通过算法优化解决追剪效率不足、切割精度不足的行业课题，大幅升级设备性能，助力打造业内Top竞争力。

【管理层】

■ 追剪效率与切割精度的提升，完全建立在控制系统与程序的优化，无需更改机械结构和运动时间，导入时间更快且成本更低。

■ 欧姆龙机械自动化控制器NJ/NX系列，可实现现场生产数据的采集、存储、分析，改善管理课题，提高生产效率。

【工程师层】

■ 欧姆龙机械自动化控制器NJ/NX系列，内置各类算法实现的功能块，仅需写入最基础的参数即可实现，调试简单，开发周期短。

■ 欧姆龙工程师全程参与指导，后期项目调整，只需自行修改参数即可。

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