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為了解決日益突顯的能源、環(huán)保問(wèn)題，新能源行業(yè)越來(lái)越受到世界各國的關(guān)注。鋰電池行業(yè)作為國家重點(diǎn)扶持新能源項目發(fā)展較為迅速。近兩年，中央和地方各項扶持政策協(xié)同效果逐漸顯現,我國的新能源汽車(chē)市場(chǎng)出現了超預期發(fā)展和增長(cháng)，并帶動(dòng)了產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的高速增長(cháng)尤其是鋰電池行業(yè), 隨著(zhù)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量的進(jìn)一步提高，業(yè)內預計，2018年鋰電池或將進(jìn)入供應緊張的階段,強烈的需求對鋰電池的產(chǎn)品技術(shù)、工藝、性能提出了更高的要求，更進(jìn)一步凸顯了產(chǎn)能的不足。目前國際上大多采用先進(jìn)的激光焊接技術(shù)對鋰電池的電池芯及保護板進(jìn)行焊接。隨著(zhù)制造業(yè)的不斷發(fā)展，大力發(fā)展高端制造技術(shù)，如何提高激光技術(shù)在鋰電池制造領(lǐng)域的技術(shù)水平、如何升級優(yōu)化激光焊接設備的整體性能，成為目前各個(gè)廠(chǎng)家研究的重點(diǎn)。在運動(dòng)平臺部分，直線(xiàn)電機相較于滾珠絲桿有更優(yōu)的動(dòng)態(tài)性能，更精密的定位精度及重復定位精度，更高的穩定性，更低的維護成本。用直線(xiàn)電機傳動(dòng)平臺替換滾珠絲桿運動(dòng)平臺已成為必然趨勢。 激光焊接技術(shù)特點(diǎn)及難點(diǎn): 激光焊接是一個(gè)將正負極材料、隔膜和電解液等原材料化零為整的融合制造過(guò)程，是整個(gè)鋰電池生產(chǎn)流程中的關(guān)鍵工藝。激光焊接是利用激光束優(yōu)良的方向性和高功率密度等特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行工作的。激光焊接有以下特點(diǎn)：激光功率密度高，可以對高熔點(diǎn)、難熔金屬或兩種材料進(jìn)行焊接;聚焦光斑小，加熱速度快，作用時(shí)間短，熱影響區域小，熱變形可忽略；激光焊接屬于非金屬焊接，無(wú)機械應力和機械變形；激光焊接裝置易于計算機聯(lián)機，能精確定位，實(shí)現自動(dòng)焊接。鋰電池模組通過(guò)高效精密的激光焊接可以大大降低接觸電阻，降低能耗，提高電池的安全性、可靠性和使用壽命。但激光焊接要求焊件裝配精度高，且要求激光束在工件上的位置不能有顯著(zhù)偏移。若焊件裝配精度以及激光束定位精度達不到要求，很容易造成焊接缺憾，影響焊接質(zhì)量。激光焊接技術(shù)的特點(diǎn)以及鋰電池的結構性能對激光焊接設備的運動(dòng)平臺提出了更高更精密的要求。 雙軸聯(lián)動(dòng)直線(xiàn)電機平臺技術(shù)特點(diǎn)及難點(diǎn)： 直線(xiàn)電機的本質(zhì)是把旋轉電機平放展開(kāi)并直接連接到驅動(dòng)負載上。它能替代例如滾珠絲杠、齒條與齒輪、皮帶與皮帶輪和減速箱的所有機械傳動(dòng)部分，從而消除了齒隙以及與機械傳動(dòng)相關(guān)的問(wèn)題。具有結構簡(jiǎn)單、調速范圍寬、動(dòng)態(tài)性能優(yōu)良、定位精度高、安全可靠、運行噪聲低、無(wú)磨損、免維護以及無(wú)限行程等優(yōu)點(diǎn)。 靈猴雙軸聯(lián)動(dòng)直線(xiàn)電機平臺加速度可達5g、重復定位精度可達1μm并且在深度優(yōu)化結構設計的基礎上采用獨特自主編寫(xiě)控制算法，跟蹤檢測速度波動(dòng)，并作出后續補償，使雙軸直線(xiàn)電機在高速度走曲線(xiàn)小圓弧運動(dòng)條件下,速度波動(dòng)在3%以下,軌跡偏差更是在微米級別。完全滿(mǎn)足鋰電池激光焊接對平臺精度、加速度、速度等性能的要求。 日前有某激光焊接設備廠(chǎng)商客戶(hù)的設備運動(dòng)平臺采用的是絲桿模組，但在其加速度為1g、速度提到100mm/s時(shí)其設備的焊接質(zhì)量將無(wú)法保證，現需求雙軸聯(lián)動(dòng)直線(xiàn)電機平臺以替代絲桿平臺模組并明確要求提供包括圓弧轉角在內的跟隨誤差測試報告，但該客戶(hù)對直線(xiàn)電機運動(dòng)平臺并不了解，故向我公司尋求解決方案。 經(jīng)過(guò)與客戶(hù)的數次技術(shù)交流，在完全理解掌握客戶(hù)設備的特性信息后設計了初版雙軸聯(lián)動(dòng)直線(xiàn)電機運動(dòng)平臺模組，但是其要求的運動(dòng)平臺的運動(dòng)軌跡的圓弧轉角要求較小，且其速度及精度要求較高，經(jīng)過(guò)我司對雙軸聯(lián)動(dòng)直線(xiàn)電機平臺的結構優(yōu)化，定制化編寫(xiě)算法控制上下兩軸的耦合，經(jīng)過(guò)詳細的系統測試，最終滿(mǎn)足客戶(hù)的需求，升級優(yōu)化了客戶(hù)的激光焊接設備，使其設備的焊接速度、精度以及穩定性在同行業(yè)處于領(lǐng)先地位。 客戶(hù)要求如下： 直線(xiàn)電機需求表 客戶(hù)名稱(chēng)： 某激光焊接設備集成 運用行業(yè)： 鋰電池激光焊接 聯(lián)系人電話(huà)： 電子郵箱： 運動(dòng) 軸運動(dòng)方式 ：□水平 √ □垂直 速度規劃曲線(xiàn)：□1/3-1/3-1/3梯形波 √ □1/2-1/2三角形波 總的運動(dòng)行程： 上軸270mm、下軸300mm mm 總的運行時(shí)間： 1.8s s 最大運行速度： 0.5 m/s 最大運行加速度： 3g m/s2 負載重量： 30 kg 精度 定位精度： ±5 μm 重復定位精度： ±1 μm 分辨率： 0.1 μm 放大器和電源 最大電流： 6.3 A 電壓： 220 VAC □50 Hz √ □60Hz 使用環(huán)境 環(huán)境溫度： 室溫 ℃ 最大允許溫升： 130 ℃ 是否在無(wú)塵環(huán)境中： □是 √ □否 是否允許水冷或空氣冷卻：□是 □否 √ 是否是真空環(huán)境： □是 √ □否 硬件總體設計及驗證 系統配置: 雙軸聯(lián)動(dòng)直線(xiàn)電機運動(dòng)平臺主要由:直線(xiàn)電機、檢測反饋、驅動(dòng)控制，防護裝置四部分組成。該運動(dòng)平臺選用無(wú)鐵芯直線(xiàn)電機，運動(dòng)平滑無(wú)齒槽力；檢測反饋由光柵或磁柵、霍爾、溫控組成；此平臺模組選用的是高創(chuàng )驅動(dòng)器，防護裝置由風(fēng)琴防護罩、高性能拖鏈、光電傳感器、優(yōu)力膠硬限位組成，充分保護運動(dòng)平臺的安全可靠性。模型效果如圖2所示： 
圖1:雙軸聯(lián)動(dòng)模組模型 雙軸聯(lián)動(dòng)直線(xiàn)電機主要性能參數如圖3所示：
圖2:雙軸聯(lián)動(dòng)模組性能參數 驗證測試 根據客戶(hù)設備的運動(dòng)特點(diǎn)及軌跡，為保證客戶(hù)設備在運行過(guò)程中的穩定性及可靠性，我們多次做了過(guò)需求驗證并出具了相關(guān)的驗證報告，運動(dòng)平臺的各項參數均符合客戶(hù)需求，并做了相當于設備連續運行1.5年的耐疲勞測試，各項參數均無(wú)異常。 經(jīng)過(guò)多次技術(shù)交流、結構優(yōu)化、測試驗證，靈猴雙軸聯(lián)動(dòng)直線(xiàn)電機運動(dòng)平臺僅在兩周的時(shí)間就達到了客戶(hù)的要求，滿(mǎn)足了交付條件并實(shí)時(shí)在客戶(hù)現場(chǎng)調試安裝，直到客戶(hù)設備完全出貨,我們還積極跟蹤我司產(chǎn)品在客戶(hù)設備終端的運行狀況以及各項數據,實(shí)時(shí)為客戶(hù)設備提供可靠性報告。 該客戶(hù)“非標私人訂制”的雙軸聯(lián)動(dòng)直線(xiàn)電機運動(dòng)平臺模組上下兩軸均采用自主研發(fā)的BUM系列無(wú)鐵芯直線(xiàn)電機，該系列直線(xiàn)電機具有高推力、低運動(dòng)質(zhì)量、無(wú)齒槽效應、無(wú)磁吸力等特點(diǎn)，特別是在走曲線(xiàn)圓弧軌跡時(shí)，可實(shí)現高速度小圓弧轉角下的低速度波動(dòng)。在使用了雙軸聯(lián)動(dòng)直線(xiàn)電機運動(dòng)平臺后，使其焊接速度提高50%，提高了其圓弧轉角處的焊接質(zhì)量，升級優(yōu)化了客戶(hù)整體設備的性能，提高客戶(hù)設備銷(xiāo)量的同時(shí)也增加了直線(xiàn)電機模組的銷(xiāo)量，真正實(shí)現了雙贏(yíng)價(jià)值。 直線(xiàn)電機平臺模組除上述應用外，還有在醫療行業(yè)應用的超薄十字蛇形運動(dòng)平臺模組，其整體尺寸大小僅有圓珠筆大��；在3C行業(yè)中的視覺(jué)檢測以及點(diǎn)膠平臺上的快速移動(dòng)的四軸聯(lián)動(dòng)直線(xiàn)電機模組；在機床以及快速搬運行業(yè)的LPS系列單軸平臺模組；可以完全直接替換絲桿的SP標準系列單軸平臺模組等等。 隨著(zhù)制造行業(yè)越來(lái)越苛刻的要求，現代先進(jìn)制造裝備向著(zhù)高速度、高精度、快響應、大行程的趨勢發(fā)展。這必然要求一個(gè)反應靈敏、高速、輕便的驅動(dòng)系統，由于傳統的進(jìn)給方式—“旋轉電機+ 滾珠絲杠”需要聯(lián)軸器、絲杠等中間傳遞環(huán)節，造成整體系統剛性不夠、彈性變形嚴重，又因為該“間接傳動(dòng)”中絲杠精度很難提高、存在反向間隙等缺點(diǎn)，使得傳統的進(jìn)給系統無(wú)法達到上述要求。相對而言，直線(xiàn)電機具有結構簡(jiǎn)單、安裝方便、無(wú)接觸、無(wú)磨損等優(yōu)點(diǎn)，并在精度、重復定位精度、剛度、工作壽命等其他性能指標上都優(yōu)于旋轉電機。其主要推廣與高速、高精等旋轉電機無(wú)法滿(mǎn)足要求的場(chǎng)合�，F代直線(xiàn)電機技術(shù)日益成熟，其勢必取代傳統的“旋轉電機+ 絲杠”的傳動(dòng)模式。 |
