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卷绕机等锂电设备需要怎样的运动控制产品

发布时间: 2019-06-10
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       锂电池生产工艺较长,生产过程有50多道工序,相应需要50多种设备来完成各道工序的制造。工艺环节决定了锂电池设备庞杂,专用性强。应客户需求,锂电电设备由单机销售到分段集成,再到整线集成,最终发展为自动化的整线集成。


       整线布局是锂电设备行业的发展趋势,具备实力的公司正在加速布局整线能力。

  

  但国产设备与日韩先进设备在自动化水平上仍有一定的差距。这种差距体现在两个方面:

  

  (1)单台设备的自动化水平不高,很多设备为手动操作或半自动操作;

  

  (2)物流的自动化水平不高,电芯需要人工取、放及搬运。国内后段设备制造商大多规模较小,大多数企业仅能被动根据客户要求提供充放电机及其他设备,很少有完整后处理系统设计、集成方面的能力,对集合了机械、电子、电气、材料、信息、自动控制等方面的自动化物流设备,更是缺少经验。所以国产设备商的未来进步方向,除了设备机械方面的稳定性和效率,软件方面的算法和设计能力都亟需提高。

  

  国内有厂商目前已具备独立研发自动化物流线的能力,并进一步开拓与强化后处理系统与自动化物流线的整合集成应用,为未来构建无人、高效的自动化后处理系统打下基础。


       自动化集成对运动控制产品的应用要求,趋向于高速度、高精度、高可靠性

  

  1.运动控制产品在锂电生产环节中应用广泛,将迎来巨大的发展空间

  

  锂电设备行业上游包括钢材、金属线材、涂料、PLC、伺服器、电机、传感器等行业,下游行业主要是锂离子电池行业。锂电池生产线是包含电极制作、电芯合成、化成封装和包装检测等工序在内的大规模


卷绕机等锂电设备需要怎样的运动控制产品


  从动力电池领域分析,当前动力锂电池的电芯制造主要分为卷绕和叠片两种工艺,其中圆柱和方形电池主要采用卷绕工艺生产,而软包电池则主要采用叠片工艺。

  

  就卷绕技术环节而言,按照机器运行方式,卷绕机可分为手动卷绕机、半自动卷绕机和全自动卷绕机三种。而锂电生产环节复杂,包括环节众多,将会用到大量运动控制产品。随着动力电池市场的持续扩大,锂电卷绕机市场需求爆发。未来一段时间,在锂电设备领域,运动控制市场也将迎来巨大的发展空间。

  

  2.卷绕技术难点,要求运动控制技术趋向于高速度、高精度、高可靠性

  

  制片属于锂电池加工过程中的一个重要环节,用于生产电池的正极极片或负极极片,以此环节的全自动制片机卷绕技术为例,来看锂电生产对运动控制设备应用技术需求及难点。如下:

  

  (1)自动放卷:系统通过电位器输出模拟量转换为速度控制,前方牵引速度增快则储料区摆杆角度变大,电位器输出模拟量速度变大同步调节,慢则随之慢,保持同步,从而实现自动放卷控制。

  

  (2)牵引胶贴:位置控制,光电扫描极片表面上升沿信号,给到PLC,中断触发,一定数量的脉冲给到伺服定长运行。

  

  (3)自动纠偏:纠偏传感器输出模拟量速度控制,通过测量极片进入感应区域的位置采样变化来输出信号,系统再用这个变化的信号来控制伺服带动整个机构不断左右调整来料位置,从而实现自动纠偏。

  

  (4)自动收卷:电位器输出模拟量速度控制,来料牵引速度增快则储料区摆杆角度变大,电位器输出模拟量速度变大,慢则随之慢,从而实现自动收卷控制。必须注意收卷表面张力要调整合适,否则容易造成直径大了收不紧,或两边松紧不一爆边现象。

  

  可见锂电卷绕技术对控制器、伺服驱动器、传感器等运控设备的要求越来越高。例如:高性能驱动,动态响应时间短,位置控制快速精确,调试简便,适应灵活作业,中断定位响应时间短,无需降速运行,不再需要减速传感器。伺服电机需要大惯量、大扭矩、兼容步进驱动器的安装尺寸、在低速时有足够大的启动转矩输出且运转平稳,以便在与机械运动部分连接中尽量减少中间环节,耐用性更强,稳定性更高。

  

  而在整个锂电生产系统运作上将采用到大量的运动控制技术,运动控制产品起到至关重要的作用。


       国内运动控制企业也纷纷将锂电作为重点开拓行业。


  目前,众为兴面向锂电设备市场,可提供包括涂布、卷绕、叠片、模切、涂布、化成等工艺在内的个性化的运动控制高效解决方案,受到客户的认可和青睐。

  

  首先,众为兴赋予锂电设备一个超强大脑,采用众为兴AMC1600E总线控制器,实现EtherCAT总线与外围设备的数据交互,通讯周期可任意配置,使通讯更加高效和实时。


卷绕机等锂电设备需要怎样的运动控制产品

  

  AMC1600E采用PLC架构的控制方式,兼容IEC61131-3标准,支持IL、FBD、SFC、ST、LD等5种编程语言;并提供PLCOpen规范定义的运动控制指令,包括Part1/2功能和部分Part4功能。支持PTP、Gear、CAM、直线插补、圆弧插补指令。


       此外在后段,众为兴SCARA机器人和视觉可以为后段的贴标、包装、输送、仓储等工艺环节,不断赋能。

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