设备名称：方形铝壳电池侧焊自动化生产线
甲方：乙方：大族激光科技产业集团股份有限公司
备注：
规格型号：WFF1000焊接系统
技 术 协 议
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1、整体方案介绍
本系统优势
1.1、 采用1000W光纤连续激光器，焊接可靠性高，运行成本低，比YAG激光器省电
87%，激光器无耗材,
1.2、当盖板与电池壳口出现没有吻合好的情况下，工作台CCD检测系统可自动识别出来并排除，自动NG下料。
焊接前进行CCD监测焊缝间距，合格后方能焊接，CCD捕捉定位系统精度≤±0.05mm，定位精度可根据要求在软件里面进行设置，系统检测大于设置数值都可以挑出来，待前端重新入盖检测合格后进行焊接； 激光对检测后的电池进行焊接封口，平均焊接速度≥60mm/s，
焊接后焊缝无坑洼，焊缝美观，焊缝变形量≤0.5mm，不合格比率＜2%（除去客户本身来料不良）。
设备能实现自动和手动功能，能够实现对电池进行补焊。手动状态可进行设备调试，软件参数设置，手动和自动切换方式如下图所示，点击相应的图标进入。 详细设置参数可查后期技术说明书
1.3、采用一个激光器带一个工作台的方式，单个激光器与工作台配合产能达到8PPM，有效的节省了成本；
要求整机产能≥8PPM。
1.4、气密性、内阻检测使用一个电池配一个检测设备，检测精度高； 1.5、激光在线打标，速度快、稳定性高。
全自动焊接、检测、一体系统介绍 1.6、适配范围
适配范围 厚度（mm） 宽度（mm） 高度（mm） 21-28 60-150 90-150 备注：本设备以电池型号:2770135为蓝本设计,并以这款电池作为设备验收标准。若要更换产品型号，只需要更换相应的夹具及调整相应的参数，更换相应夹具及相关费用另行报价。流水线导槽调节范围10mm-30mm
设备相关工装夹具按照2770135设计并制作，
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单套系统运行示意图
本方案采用1000W一对一方式、自动化集成度高、焊接效率高、高效率CCD自动检测电池盖与壳体焊缝边缘、气密性绝缘内阻检测精度高、打标效果好、运行成本低、安全稳定性能好、节约人力资源。
整机外观尺寸6000X5000X2400(MM) (除报警器高度）
2、侧焊自动线概述 2.1、各机构方案概述：
该套全自动焊接、检测系统，包括1台封口焊接工作台、1台激光器、1台冷水机、1台除尘器、1台检测工作台（包含6台气密性检测设备、2台绝缘内阻检测设备）、1条流水线组成。
侧焊工作台：采用旋转四工位设计，具有效率高精度高、运行稳定等特点。第一工位上料、第二工位CCD检测、第三工位实施周边焊接、第四工位下料。
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单机侧焊工作台生产效率为：8PPM。
检测、工作台：采用四工位设计，第一工位使用机械手实现上料、将电池从侧焊工作台夹具上抓到检测工作台夹具里。第二工位对电池抽真空，实现负压检测、绝缘内阻检测设备对电池内阻检测，设备分别自动记录OK/NG品。第三工位预留工位。第四工位四轴机械手将NG/OK品放置到指定流水线上。
单机检测、打标工作台生产效率为：8 PPM。
2.2、整体与各机构布局图：
操作盒部件 检测、工作台 焊接工作台 下料端 操作盒部件 多流道传送带 上料端
操作面板
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转料机械手 检测工作台 焊接工作台 预留工位 多流道拉带
焊接工位 焊接工作台 定位检测工位 下料工位 上料工位 上料平台
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检测工作台 气密性、短路检测工位 预留工位 上料机械手 上料工位
下料工位 下料机械手 第一道：上料 多流道传送带 第四道：气密性检测NG流道 第二道：CCD检测不良品 第三道：内阻检测NG流道
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气密性检测工作台尺寸图：
2.3、动力电池侧焊工作台方案简介
2.3.1、方案概述
采用旋转四个工位配合三维伺服平台进行焊接，通过机械手在流水线上抓取电池到夹具里→电池定位检测工位→焊接工位→下料工位循环完成电池的封口焊接。 2.3.2、应用背景
甲方产品：2770135。
电池盖板
焊接位置（一周）
电池壳
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图1
2.3.3、系统的主体构成
设备包含激光焊接系统、工作台、控制部分、人机界面等部分，以下做详细描述： a、激光焊接系统
本身具有控制系统，控制激光波型、脉宽、输出能量、参数调用等，触摸屏上可做焊接波形编辑。 b、工作台系统
采用PC控制系统来协调控制整个工作台各个模块及各功能动作的实现。工作台整体尺寸约长3500mm×宽2060mm×高2500mm（不含三色报警灯），总体布局图如下图
抽风口 下料机构 三色灯 机罩 气路接头 电源 上料机构
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焊缝检测工位 三轴焊接平台 上料平台 焊接工位 上料工位 压紧机构 下料工位
c、夹具工装
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短边定位块 长边定位块 长边夹紧块 短边夹紧块 短边松料气缸
长边松料气缸 底部顶紧气缸
夹具工位：通过长边气缸和短边气缸顶松夹具，放入电池后由长边弹簧带动长边活动块夹紧电池，短边有短边夹紧装置夹紧定位，高度由气缸带动电池压头下压并与底部顶紧气缸共同作用下定位夹紧电池。
注：该套设备通过更换夹具满足可以不同规格电池焊接。 d、压紧机构：
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电池压头 夹具松开气缸 上部旋转装置 夹具松开气缸 夹具工装
e、上料工位，上料机械手：
伺服平台 升降气缸 夹爪 电池夹具
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上料：通过伺服平台和升降气缸动作，夹爪将皮带线上的电池抓取到工装夹具上 f、下料工位，下料机械手
下料机械手即检测打标工作台上料机械手 气路接头 夹具打开气缸
下料：通过检测工作台上料机械手直接上料到检测工作台。 g、定位，焊缝检测工位：
定位：装有电池物料的工装夹具旋转到此工位后，下压气缸动作，压紧机构对电池进行上定位，夹具弹性结构对电池进行定位 焊缝检测：通过相机镜头调整CCD相机焦距。两个CCD相机同时对电池两个短边进行焊缝检测。
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压紧机构 CCD 光源 工装夹具（下置旋转机构 CCD 定位气缸
h、焊接工位：
压紧机构 抽烟管 三轴伺服平台 CCD监视系统 焊接头 工装夹具 旋转机构
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焊接工位：装有物料的夹具工作旋转到此工位。三维伺服平台动作，旋转机构动作使夹具旋转配合焊接头工作完成对电池物料四边的焊接。 i、CCD监视系统：
通过CCD监视系统，可以观察电池焊接过程中的实际情况。
2.3.4、焊接工作流程
a、在上料工位，机械手从流水线上抓取电池到夹具里。
b、转盘转到夹紧，检测工位，工装夹具和压紧机构对电池进行定位夹紧；CCD相机对电池焊缝进行检查
c、转盘转到焊接工位在三维伺服平台作用下进行封口焊接；
d、转到下料工位夹具放开电池；电池弹起。机械手将电池抓取到检测工作台夹具上， e、转盘转到上料工位，进行上料，如此不断循环。
2.3.5、效率分析：
工序名称及时间 需要工序号及名时间称 S 同时进行工序及时间 需要需要工序号及工序号及工序号时间时间名称 名称 及名称 S S 2.CCD检测4.下料1.上料工位 6.9 7.2 3.焊接工位 7.3 工位 工位 1.1转盘转2.1转盘转3.1转盘转4.1转盘1.4s 1.4s 1.4s 动 动 动 转动 1.2夹具松2.2夹具定3.2长边焊4.2夹具0.5 1.4 1.6 开 位 接 松开 1.3将电池3.3夹具旋2.3电池上4.3抓取放置到夹具1s 1.4 转及短边0.8 定位 电池 内 焊接 4.4机械1.4平台运2.4CCD焊3.4夹具旋 手运动动回到取料1.6 缝检测检3 转及长边2.1 到放料位 测 焊接 位 4.5将电3.5夹具旋池放置1.5抓取电0.8 转及短边 0.8 到检测池 焊接 工作台上 4.6机械1.6平台运3.6夹具旋1.6 0.6 手回到动到放料位 转 取料位 总时间 7.3S 需要时间S 6.9 1.4 0.5 0.8 1.6 1 1.6 14/ 29
最大耗时工序：焊接7.3s 单个工作台焊接效率﹥8 PPM
3气密性、绝缘内阻、工作台简介
3. 1、方案概述
本设备由来料检测机构、气密性检测、绝缘内阻检测、和机械手机构为一体机组成。检测一体机，其功能为自动对半成品电池焊接壳体后进行绝缘内阻测试、焊接后壳体的泄漏测试并进行打标，由PLC记忆相应电池的NG与OK情况，机械手将相应电池放入相应的皮带线流道中流向人工收料处。
人工在出料处分别将OK、NG产品放入到指定位置。 3. 2、基本参数
a、 配置电源： AC220V/50Hz 功率：5KW ( 用户自备） b、 压缩空气： ≥0.6MPa 10L/Min （用户自备） c、 真 空 源： 设备自带真空源 d、 外形尺寸（约）：长x宽x高≈3500x2810x2500mm（气密性检测一体机尺寸）。 3. 3、系统方案介绍
该系统采用机械手抓取电池，然后将电池放到夹具指定位置定位，配6台气密性检测设备、2台绝缘内阻检测设备。
本工作台所配电池夹具具备将电池自动定位，详见下图： a、整机外形图
检测工作台 上料工位 下料工位
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b、整机外形（去机罩）
气密性、短路检测工位 上料工位 检测仪器 机柜 下料工位 预留工位 工装夹具机构
c、检测夹具
压紧板 定位基准板 电池
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长边定位机构 短边定位机构
短边压紧板松 开机构
长边压紧板松开机构 17/ 29
夹具动作流程：转盘转到上料工位：机械手从焊接工作台下料位抓取电池到检测工作台夹具里，重复6次——转盘转到气密性和短路检测工位：气密性检测设备和短路检测设备同时对电池进行气密性和短路检测.自动记录NG/OK数据，方便后期取料使用——转盘转到激光打标工位：激光打标头对电池进行激光打标（如无需打标功能此工位预留）——转盘转到下料工位，进行下料。
d.上料及来料检测工位：利用光电传感器检测来料状况
气密性、短路检测机构 上料机构下料机构夹具松开机构 夹具
电池 18/ 29
e、气密性短路检测机构
短路检测探针 真空吸盘 上下运动气缸 夹具
气密性检测动作流程：夹具到位后——气密性短路检测机构下降到位——真空吸盘对准注液孔，检测探针对准电池正负极及壳体——气密性检测短路检测设备开始检测——检测过程中对每个电池数据进行记录——分别记录OK/NG。
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g.载有电池的夹具转动到下料工位后，机械手将OK电池放入到指定流道上，将NG电池放入到指定流道上。
客户根据实际情况进行对不良品进行收集。
3.4.6、技术参数
a、 气密检测机构：
1) 测试压力 -60~0kPa
2) 分辨率 1Pa或0.001mL/min 3) 使用温度范围 0~40℃
4) 使用温度范围 20-85%RH（不结露） b、 设备产能为8 ppm c、 绝缘内阻测试:
1) 电压范围 （10~1000V）±2% 2) 测试电阻 100K~50GΩ 3) 测试时间 0.1~999.9s 4) 精确度 ±1%RD 5) 误判率 ＜0.01%
3.4.7、机构简介
a、 上料机械手：采用四轴机械手，机械手从侧焊工作台下料工位夹取电池后上料
至检测工作台电池夹具。
b、 循环夹具机构：用于固定上料机械手夹取的电池，将电池步进移送到每一工位。 c、 气密性检测机构：检测头在气缸推动下压住注液口进行负压测试泄漏量，仪器
自带液晶显示屏幕显示泄漏量，通过仪器的控制键面对测试仪参数设置。检测完成后由PLC记忆电池的NG与OK状态。
d、 绝缘内阻测试机构：内阻测试仪的探头在气缸驱动下对电池正、负极柱间，正、
负极柱分别与壳体间进行绝缘内阻测试。本工序跳过上工序判定的NG品，同时由PLC记忆本工序的NG与OK品。
e、 下料机械手：采用四轴机械手，通过PLC控制，将NG及OK品夹取到对应流道中。
3.4.8、工作原理及功能
a、 整机为一出六方式设计，采用夹具循环的方式，效率高、性能稳定。 b、 上料机械手四轴机械手，精度可靠，机械手从侧焊工作台下料工位夹取电池
到检测工作台的夹具里；
c、 气密性检测机构采用负压压差检测方式，检测仪器自带液晶显示屏幕显示泄
漏量，通过仪器面板按键对测试仪进行设置。绝缘内阻测试机构检测电池正、
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负极柱间以及正、负极柱分别与壳体间的绝缘内阻，检测完成后由PLC记忆电池的NG与OK状态,分别放置到指定拉带轨道里。
d、 由下料机械手将OK的电池放入OK拉带通道中，NG电池放入NG通道中。 3.4.9、其他
工作条件：
a)、电源：工作台要求220V单相±5%，50Hz。 激光焊接机要求380V三相±5%，50Hz。 冷水机要求380V三相±5%，50Hz。 b)、温度：适宜温度15℃～30℃。
4、系统配置详单（单条线） 序号 项目 名称 激光器 1 激光器 焊接头 光纤 丝杆、滑块、导轨 轴承 气动元件 品牌 IPG 大族 IPG HIWIN NSK/MISUMI 型号规格 WFF1000W HPWCF50.8250250VP IPG自带 产地 进口 深圳 进口 台湾 日本 日本、台湾 中国 日本 法国、日本 法国、德国 法国、德国 日本 台湾 2 1 若干 数量 1 1 1 单位 台 套 根 套 个 个 MHL2-16D-Y69SMC、金器、亚德客 A SMC等 施耐德、西门子等进口品牌 上海二工 基恩士等进口品牌 施耐德、安川等进口品牌 施耐德、西门子 施耐德、西门子 CDK、横河 城邦 BCH0602O12A1C 施耐德 等 TM258LF42DT Schneider AX4300TH-DM04-P3-U0 电气元件 按钮开关 2 平台及流水线 传感器 伺服电机及驱动器 PLC 触摸屏 DD马达 异步电动机 个 个 个 个 个 个 21/ 29
变频器 分割器 工控机及显示器 烟雾净化器 真空泵 冷水机 夹具 CCD系统 气密性检测 绝缘内阻检测 CCD系统 气密性检测仪 内阻检测 工控机及显示器 烟雾净化器 真空泵 冷水机 三菱 凯姆德 RU140DFH-04-270R(140DFH-PACK-X1037) 标准配置170 研华 HC050M5-01A(SW) AL-2000 日本 中国 1 3 4 5 6 7 8 9 10 研华 爱普特、汇乐 纪维、ORION、高德圳宇 台湾 中国 中国 深圳 深圳 德国 中国 南京 1 1 1 1 8 2 6 2 台 套 套 台 台 大族 大族 AVT 金科 艾诺、锐捷
主要耗材
序号 1 2 3 名称 内阻检测探针 数单位 量 6 个 使用寿命 3个月 维护负责方 元 前期大族进行培训操作，后期可自行更换。 同上 同上 备注，价格单位供货时间15天 170 供货时间1个月 380 供货时间7天 200 客户自备 供货时间10天 100 气密性检测吸6 盘 1 保护镜片 个 片 1个月 4天，具体根据客户实际使用情况 2个月 6个月 4 5 去离子水 冷水机滤芯 20L L 1 个 同上 同上
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主要部件材质清单(加工件)
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 项目 铝型材 钣金件 工作台面板 底座 机架 电池长边夹紧板 电池短边夹紧板 焊接夹具调整板 焊接夹具零件 检测夹具定位板 检测夹具夹紧板 检测夹具零件 转盘 轴类零件 缓冲零件 夹具固定台面板 DDR马达安装板 观察窗 绝缘类零件 阻挡气缸安装板 阻挡板类 流水线电池导向条 板链 链轮 导轨、滑块固定板 产品定位板 材质 6061 A3 6061，45 A3 A3 45# 45# 45# 45# 45# 45# 45# 45# SKD11 聚氨酯 45# 45 激光防护玻璃 POM、聚氨酯 聚氨酯 6061 POM POM POM 45# 紫铜 备注 厚度:1.5mm 挡电池 电池导向 焊接部分
4.送货清单
一条流水线包括：
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序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 名称 流水线 焊接工作台 视觉系统 (安装在工作台上) 气密性、内阻检测工作台 激光焊接头 三轴平台(安装在工作台上) 焊接主机 冷水机 光纤 气密性检测仪器（现场安装） 绝缘内阻检测仪器（现场安装） 说明书 数量 1 1 2 1 1 1 1 1 1 6 2 2 单位 套 套 套 套 套 套 台 台 根 台 台 份 备注 外加一份电子版说明书 5.乙方设备满足的安全标准 大族激光制造标准
GB 7247.1-2001 激光产品的辐射安全、设备分类、要求和用户指南 GB10320-1995 激光设备和设施的电气安全 GB/T15490-1995 固体激光器总规范
GB/T13740-1992 激光辐射发散角度测试方法 GB/T13741-1992 激光辐射光束直径测试方法 GB 8702-1988 电磁辐射防护规定
GB/T6360 激光功率能量测试仪器规范 GB/T13862-92 激光辐射功率测试方法
6.安装设施要求
一条流水线需要： 面积：8M*5M 电力：380V±10% 50HZ 压缩空气：0.6Mpa 真空：-0.06Mpa 设备功率 线体10KW\\焊接机20KW 7、换型时需要更换的设备各部件以及夹具等清单
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序号 1 2 3 4 名称 焊接夹具 检测夹具 短边顶紧机构 检测支撑压板 数量 4 4 4 1 单位 套 套 件 件 备注 相近规格更换部分零件，电池规格差距较大时需整体更换夹具 更换电池型号时需更换 8:设备异常处理
8-1 焊接效果出现毛糙感强烈，不光滑，检查保护镜片是否脏污严重，破裂，更换处理，焊接气嘴内孔是否焊渣过多。
8-2，漏气检测出现误判，检查真空吸盘是否破损，某个工位出现持续误判，检查夹具是否松动，吸盘位置是否对准。
8-3 短路测试出现持续判NG，检测放电控制继电器是否松动，损坏。
8-4感应器失灵，挡住感应器，看PLC指示灯是否有变化，无变化说明PLC无接受信号，检测感应器线束，红线对蓝线输入24V，感应线处于供电状态，黑线对蓝线为输出24V,有输入无输出表示感应器已坏，更换。
8-5，卡料处理，有卡料的情况按下皮带线的控制开关，设备全部处于暂停状态，取下卡主的电池，启动皮带线，按下设备的启动键。设备将进入全自动状态。
8-6激光器报警，查看电源是否正常供电，冷水机高温水低温水是否闪烁报警，低温水报警则处理冷水机侧面的过滤网的灰层，重新启动，高温水报警一般是小的冷却水管流量报警，看下小水管是否有卡主的情况。
8-7 除尘设备报警，打开除尘设备的前门，拉下除尘设备的卡主手把，拉出烟雾储存器，倒掉灰层，装上即可，或者跟换下面的滤网布袋。
9:设备保养
每天开机清理夹具的焊渣，焊接压头清洗，检查保护镜片，定期跟换冷水机的水以及滤芯，除尘设备的过滤布袋，真空吸盘，每个月换班时检查焊接夹具，上压头，下固定块的螺丝，测漏检测的夹具螺丝是否松动，清理设备内部的灰层，机械结构保养润滑保养
10：设备良品率注意事项
产品不良主要是测漏检测不良，占到整体不良的95%以上，引起测漏不良的主要原因是爆点。 爆点主要有以下几点引起。
1.对盖不准确，照成上盖和壳体错位
解决方案，在焊接的上一道工序有检测功能，能检测出对盖的一致性是否利于焊接，如果利于标记OK.到焊接工序正常焊接，如果不利于焊接标记NG，到焊接工位不焊接，下料工位直接下料到对盖不良的拉线。
2.上盖和壳体本身材质引起爆点。
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解决方案，厂家需要选用材质较好的壳体和上盖，这样才能保证焊接的良品率。 3.电芯在入壳的时候，电芯同壳体内部刮擦，照成异物残留在壳体上表面。
解决方案，厂家要严格管控电芯入壳的工序，尽量避免异物残留在壳体表面上。如果采用人工入壳，操作人员必须带薄膜手套，不要带棉织手套，避免棉织手套棉絮滞留在上壳表面。
11：其他说明
1.控制保护气体的电磁阀，同相关程序关联，保证保护气体无流量的情况下，整机报警并停机。 2.除尘设备开启同相关程序关联，保证除尘设备不工作的情况下，整机报警并停机
3.整体设备做到数据上传功能，需要双方的技术人员沟通相关通讯协议，确认相关事宜。 4.根据客户2770135为蓝本，我们一米的流水线能缓存5个电池的不良。
5.上料端由我司来负责衔接上一流程的工序，具体细节同上一流程供应商沟通。
12、技术培训
一）、设备在甲方安装调试后，乙方在甲方现场培训辅导甲方设备操作人员，人数由需方自定； 二）、验收合格报告在样件成功确认后签字，样件确认约5天 三）、乙方对培训的效果和质量负责。乙方应委派经验丰富、合格的技术人员对甲方人员进行技术培训； 四）、培训内容：（7天）
1、 设备的安装调试及激光焊机机的原理组成和计算机的常用知识； 2、计算机编程，电气控制原理，设备日常维护等实际操作；
3、设备常见故障排除培训，进一步熟悉设备，答疑，最后对培训人员进行考核；
13：实际焊接图片
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14一套焊接测漏自动化产线布局图
15同客户前端产线对应说明
3条焊接自动化系统对应客户2条来料
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1#焊接自动化系统 1#四轴机械手 3#焊接自动化系统 3#四轴机械手 2#焊接自动化系统
2#四轴机械手 1#焊接自动化系统 1#四轴机械手，上料到焊接机，以及把过剩的来料放到传输带
局部放大示意图
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采用流水线传输，四轴机械手取料的方式，此方式可以有效的避免因上道工序的设备故障引起的积压来料，可以用3台设备匹配4条拉线的产能。
单套焊接系统效率为8PPM，一天按照20小时产能为9600PCS，两套系统的产能为19200PCS，如果2套系统能满足实际产能，第3套系统可以作为备用系统，这样配置可以有效的提高生产效率和根据实际情况系统化管理。
来料转运流程：
来料由2条拉线合一，1#机械式取料到1#焊接系统，产能过剩的来料，由1#机械手放到流水线，到3#焊接系统，3#机械手从流水线取料（1#，2#剩余的来料）到3#焊接机。
如上为我司3条线对应2条来料线的示意方案，由于来料方式还没有确定，具体以实际为主。
2条焊接自动化系统对应客户1条来料
2#焊接自动化系统 1#焊接自动化系统 四轴机械手 来料转运流程：
来料由2条拉线合一，四轴机械手将来料取料到焊接流水线上，1#焊接系统自带机械手取料到1#焊接系统和2#焊接系统自带机械手取料到2#焊接系统
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