电池电极自动软包电池激光模切机

一、设备介绍

1.1 设备功能概述：

 该设备主要用于动力电池叠层工艺（连续涂布工艺）  中正负极板的成型。

AGV/手动将电极 卷安装在设备的放卷气胀轴上，设备自动放卷，通过纠偏机构自动纠偏放卷过程，通过张力控制系统控制放卷张力。进入激光切割前进行二次校正（工艺校正），电极 刀片除尘，张力控制，电极 缓冲，CCD缺陷检测，冲孔工位采用五金模具冲出V角，然后通过牵引机构将材料牵引至切割位置，切割成片。通过传送带输送至尺寸检验处。刷粉检验（双面）后，不良品自动剔除至NG料箱，合格品收集至成品箱。

1.2 动作流程：

放卷机构：放卷机构--放卷纠偏：放卷校正：--接带平台：接管平台--放卷张力：放卷张力--过程纠偏：工艺校正--激光切割：激光切割--牵引机构：牵引机构--极耳除尘：拉片除尘--张力机构：张紧机构--储片机构：储片机构--瑕疵检测：缺陷检测--V角裁切：V角切割--拉切机构：切割机构--尺寸检测：尺寸检查--上刷粉：上刷粉--下刷粉：  下刷粉-- NG收料：NG收料-- OK收料：OK收料

                                            

1.3设备图：（单放卷）

设备尺寸：9000X2100X2600mm

张力部分：张力部分

接待平台：接待平台

极耳加强：耳片加强

形成偏纠：纠正偏差

缓存组件：缓存组件

缺陷检测：缺陷检测

V角模具：V角模具

追标：追踪

刷粉机构：刷粉机构

打料部件：材料部件

放卷组件：放卷组件

激光部件：激光部件

风刀除尘：风刀除尘

张力构件：张力构件

牵引切断部件：牵引切断部件

尺寸检测：尺寸检测

待检料盒：待检料盒

OK料盒：OK料盒

NG料盒：NG 料盒

1.4 设备特点：

1） 单卷送料机构：每轴最大送料直径为700mm 。气动胀轴采用特殊设计，减少线圈与气动胀轴之间的摩擦，省工省时，更换材料方便快捷；自动放卷由伺服电机驱动，程序控制自动放卷。通过线圈直径算法计算极片线圈的尺寸变化，判断极片是否即将耗尽。当线圈用完时，机器发出报警信号并自动停止。 

2）牵引机构：采用专利伺服牵引机构，牵引精度±0.2mm。

3）储料机构：采用伺服+模块驱动，张力协调缓冲，保证模切时连续开卷，提高生产效率，保证材料牵引精度。

4）极子切刀：采用专利切割机构，粉末损失小，毛刺小。此外，该装置还可以通过伺服驱动根据电极的尺寸调整刀具的定位，提高电极的宽度精度。

5）集成功能：本机可集成CCD检测和电极刷粉功能，提高整机利用率。

6）专利除尘方式：减少粉尘二次污染，有效避免刷粉对电极的损坏。

7）电极耳激光模切：大大降低电极板的成型成本。

8）遇到胶带模切和切刀时，采用自动避让，减少胶带对模具和切刀的损坏。

9) 收料均匀度：极伺服送料模式下，收料均匀度为±1。

10）控制设备不同区域的粉尘，增加设备内部高效的FFU过滤系统，使设备内部的粉尘达到10万级。

11) 预留2个网口用于MES通讯功能。

1.5 本机拥有的专利：

序列号	类型	物品	专利号	评论
1	实用新型	新型气体膨胀井	201620345969.7
2	实用新型	缓存设备	201521104998.6
3	实用新型	一种电池极板冲孔模具	201520310309.0
4	实用新型	牵引传动机构	201521104997.1
5	实用新型	极刷清粉装置	201620345992.6
6	实用新型	改进的电极切割装置	201621169384

二、设备能适应来料和产品规格

2.1适应来料尺寸规格

序列号	物品	参数
1	材料宽度	150-550mm （含拉片）
2	材料厚度	60-300微米
3	进料滚筒内径	6寸
4	电极来料外径/重量	≤700毫米/≤500公斤
5	涂装方法及破损要求	连续涂覆，一侧伸出极耳，极耳损伤小于0.5mm
6	来料卷绕均匀度	≤±3毫米
7	入射波边缘高度	≤0.5毫米
8	来料涂层宽度误差	≤±0.5毫米

 2.2. 电极模切方式

可选模切方式，带切边系统

2.3 产品尺寸信息确认表

模型	阴极		阳极		标签尺寸	极耳中心距	圆角R
	LB _	西澳_	LB _	西澳_
							3
							3
							3

2.4极耳 毛刺（见图2.2）

（五金模具）平面毛刺Vk（金属毛刺）≤10um

垂直毛刺Vh（金属毛刺）≤15um

（激光）平面毛刺Vk（金属毛刺）≤15um

（激光）垂直毛刺Vh（金属毛刺）≤18um

三、设备技术参数

序列号	物品	参数	评论
1.	电极长度	150-550mm （含拉片）
2.	电极宽度	80 ～ 265毫米
3.	进料滚筒内径	6寸
4.	送料外径	≤700mm（单卷）
5.	设备生产速度	幅宽（ 80-120 ）≥120PPM _ 幅宽（ 120-180 ）≥90PPM _     幅宽（ 180-265 ）≥60PPM _
6.	电极尺寸精度	±0.2毫米
7.	溶珠	≤10微米
8.	热影响区	阴极≤100um  阳极≤120um 、
9.	漏金属	≤50微米
10.	刀具寿命	每次修模后使用≥100万次 模具修复次数≥10次，总寿命≥1000万次
11.	料箱内收料均匀度	±0.5毫米
12.	设备噪音	≤75db （距离机器： 1M ）
13.	三维CCD检测	精度±0.15mm
14.	缺陷CCD检测	误判=0，误判≤0.3%	与来料情况相关
15.	设备电源	交流400V，三相50Hz 启动功率≤35Kw 工作功率≤20Kw
16.	设备气源	压缩空气0.5-0.6Mpa 耗气量：800L/min
17.	设备尺寸	约9000×2100×2600 （主机）
18.	颜色	标准暖灰1C，如客户要求需提供色卡
19.	设备重量	约8000Kg
20.	合格率	≥9 9 .8%
21.	设备故障率	≥1.5%
22.	适应环境温度	0-50℃

四、主要成分组成及作用  

4.2.1放卷模块 

Ø 放卷机构采用一套6英寸气胀轴结构，极线圈最大直径φ700mm 。

Ø 放卷方向可顺时针、逆时针；

Ø 装车时，有单字光纤笔辅助定位极线圈装车位置；

Ø 放卷机构采用放卷纠偏设计，纠偏精度≤±0.2mm，纠偏行程±50mm；

  4.2.2编带机构

Ø 配备卷材拼接平台和辅助标记线，方便手动拼接；

Ø 切割位置设有集尘箱，通过负压抽气进行收集和清理；

4.2.3 张力机构：

Ø 摆辊速度同步控制，电位器检测信号发送至PLC，PLC控制伺服电机速度；

Ø  PLC+低摩擦气缸+电控比例阀调节张力，张力范围10-150N，运行平稳，张力波动≤5%；

4.2.4 . 工艺修正

Ø 过程修正采用修正模块，修正精度高，操作简单；可通过点击模块按钮手动进行纠偏补偿，保证整体放卷及纠偏精度；

Ø 工艺纠偏精度≤±0.1mm，纠偏行程±20mm；

4.2.5激光模切模块：

1.250W光纤激光器，脉宽可调，激光功率稳定性<5%

2.激光焦距调节精度±0.01mm

3.振镜重复定位精度±0.02mm

4.最小切削R角大于等于1

5.双工位激光切割系统

6.切割尺寸准确，无粘片 、无极耳侧安装有无切割、漏切割感应检测

7.在电极片放卷过程中，可以检测来料的缺陷，可以检测来料胶带和机器的胶带连接断裂情况。检测到胶带后，可以设置正常切割或跳切。 跳切后可设置第一个接片位置与连接位置之间的距离，提高材料利用率

8.整个切割区域被半封闭防尘罩包裹，激光切割区域具有独立的两级封闭结构。切割过程中产生的粉尘由负压吸尘器直接吸走，设计风速≥20-25m/s（可调）并实时监测风速

9.激光防护：激光切割工作室外罩观察窗采用激光防护板

10.激光切割产生的废料由压实机收集，废料通过废料管道进入压实机，不影响连续切割

11.激光切割位置1米以内除尘采用金属管道，非金属管道采用阻燃管道

12.激光切割控制系统具有等间距和不等间距两种切割模式，可自由切换和参数设置

13.采用PSO控制技术，可精确控制单点能量大小并在指定位置输出。采用激光变频控制，避免过切或连续切割，有效控制毛刺和热影响区。

4.2.6.素材存储机制

Ø 采用伺服+精密丝杠作为驱动和张力协调的缓冲，可以保证模切时连续开卷，提高生产效率，保证张力稳定，保证材料牵引精度。

Ø 滚筒采用轻质材料制成，减少储料滚筒的惯性矩，提高牵引精度和设备稳定性。

Ø 滚轮采用碳纤维设计。 

Ø 控制方式采用电子凸轮叠加控制。

4.2.7.V角冲孔机构

Ø 采用两组V角冲切模完成极耳的成型；

Ø 模具冲孔模块具有自动纠偏功能，通过传感器检测极片位置，实时调整模具内外位置，确保极片冲孔高度和尺寸一致；2 个色码传感器用于正侧胶带检测和跳切。

Ø 配备安全光栅，设备运行时，应立即关闭光栅设备，防止发生安全事故；

Ø 模具底板采用大理石材质，提高了底板的平整度，保证模具安装后不变形。平面度0.01mm。

Ø 模具与模底板之间采用快速定位，拆装方便，模具更换时间小于0.5小时；

4.2.8. 牵引机构

Ø 采用专利伺服牵引机构，最大牵引速度60m/min，牵引精度± 0.2mm

Ø 牵引辊采用EPDM材料制成，带有辊轴。设备正常运行时，不会出现表面灰尘或颗粒堆积现象，保证电极表面平整、无划伤等缺陷。

Ø 上下滚轮涂有粘合剂，硬度为90度，保持紧密贴合。

Ø 下拉材料为HV750钢辊，镀厚硬铬并精密研磨抛光，粗糙度Ra0.2 

Ø 上辊采用气缸压紧，保证极子尺寸的准确性。

Ø 刀具上下驱动方式：伺服电机驱动，带凸轮机构。 

Ø 刀刃：进口G5钨钢材质

Ø 更换时间不应超过0.5小时。 

4.2.9 ．输送带机构

A :上带：

上皮带机构

Ø 采用伺服电机驱动，驱动运动曲线由匀加速底部电子凸轮控制，运动最平稳，冲击最小。

Ø  在皮带上钻一个3mm的孔，产生负压，将电极 片从皮带孔中吸住

Ø 皮革具有自动毛刷清洁功能，皮带采用1.5mm厚PU底PVC特殊材质。

Ø 上表面集成尺寸检测CCD和除尘功能。

B下皮带： 

Ø 采用伺服电机驱动，驱动运动曲线由匀加速底部电子凸轮控制，运动最平稳，冲击最小。

Ø 在1.5mm厚的皮带上钻一个3mm的孔，通过皮带孔产生负压，吸引极片并将其分成多片。

Ø 皮革具有自动毛刷清洁功能，皮带采用特殊材质，表面PU，PVC底。

Ø  顶部集成电极切割和下表面除尘功能。

4.2.10 ．刷牙机构

刷粉清理电极表面，可以及时清除冲孔过程中产生的废料、灰尘等。通过集尘过滤系统，保证粉尘不会扩散到设备周围区域。

Ø 除尘系统噪声：≤75db

Ø 清扫装置采用集中除尘。

Ø  采用离子吹吸结合的强力除尘机构进行除尘。

Ø 刷粉机构配备10000Gs强磁力，可清除含有磁性的粉尘

Ø 在放卷处用吸尘器清除电极表面的灰尘。

Ø 模切产生粉尘是通过下部中空、负压吸风产生的。

Ø 在切刀下方，通过吸力将灰尘吸走。

Ø 用刷子清除电极上的顽固灰尘。

4.2.11 ．电极接收装置

电极 片通过皮带输送线自动送入料箱，料箱设有自动升降和满料报警装置。配备极地缓冲机构。

Ø 冲孔后的电极片自动堆叠在料盒内，堆叠过程不碰撞电极片 边缘 。

Ø  料盒电极片整齐度：≤± 0.5mm 。落料过程中电极板不接触料箱边缘。

Ø 极板去除方法：采用传送带卸料吸附到传送带上。

Ø 电极 堆叠高度控制：步进电机控制电极堆叠数量 。 

Ø 在电极放电区域的合理位置安装强制急停按钮。

Ø 不良电极板自动排出，并具有连续3片不良尺寸报警、连续5片停机等防带设计。

4.2. 12.缺陷检测

Ø 当电极通过滚筒时，采用线阵相机逐行扫描电极表面，拼接成完整图像。采用特定的图像检测算法来分析计算图像的特征。根据预设的各缺陷参数指标，软件输出合格/不合格信号，缺陷电极被缺陷产品剔除机构自动剔除。

Ø 采用两台16K线阵黑白高速工业相机和有效长度400mm的高亮度线光源，可检测电极宽度为400mm。

Ø  CCD监测电极正反面检测到的所有缺陷数据均可直接导出为CSV文档。测试标准参数（以实际工艺参数为准），漏判为0，误判≤0.5 % ，灰度差不小于30。

Ø 人工智能识别缺陷产品并对其进行分类。

4.2.13.CCD尺寸检测机制

Ø 通过CCD对极板进行拍照，可检测极耳条及裸露箔片的高度，包括极板的长度、极耳至边缘的距离、宽度、角度等。检测精度±0.1mm，漏判0分，误判≤3‰。

Ø 采用阵列工业相机进行检测。

Ø 采用背光源检测方案，背光源照明方案可以提高检测精度；

Ø 尺寸检测前有压紧机构将电极板压平，防止吸附不良造成检测误差；

Ø 尺寸检验项目包括：电极宽度、高度、角度、电极肩宽、电极胶带材质等。

4.2.14 ．控制系统

由1套PLC、1台15寸触摸屏及其他电器元件组成；采用总线连接，减少了电缆数量，使电气箱的连接更加简洁、美观。

4.2.15.机架盖

Ø 机架采用高强度方钢管焊接而成，表面喷漆。

Ø 设备配有铝合金或钣金、有机玻璃制成的防尘罩。

Ø 外罩顶部设有FFU过滤装置，向机器内部供风，与吸尘器配合，使机器内部空气循环流动。

Ø 设备罩内部洁净度应≥100000级。

五、主要设备附件清单

5.1 主要配件清单：

5.2 易损部件列表：