庫卡工業(yè) - 破解動力電池模組和PACK線自動化組裝

摘要：動力電池模組的自動化程度要求一般都比較高。因為工藝的復雜程度、工作環(huán)境的要求等，應用機器人和專用設備的優(yōu)勢顯而易見。

【文/馬志樂】在政策和市場的雙輪驅動下，2015年電動汽車將延續(xù)去年的火爆行情，對動力電池的需求也越來越旺盛。但需注意的是，動力電池生產企業(yè)訂單增幅明顯，可是產能的提升卻相當有限。這主要因為當前的工藝流程和人工操作制約了企業(yè)的生產節(jié)拍和效率，從而無法有效提升產品質量和產能。提高動力電池模組組裝的自動化水平迫在眉睫。

   動力電池的自動化集成業(yè)務一般包含模組和PACK的全自動/ 半自動組裝線、自動化設備集成、信息采集與傳輸(MES)、無人化車間軟硬件管理系統(tǒng)。當前此市場的高端設備一般由德國美國和韓日提供，當然隨著經驗的增加和自動化集成能力的提升，國內的眾多新型企業(yè)也有望在動力電池的自動化設備集成行業(yè)大展拳腳并占據(jù)一席之地。

   一般而言，不管是軟包電池、硬殼電池還是我們常見的18650圓柱電池。模組的自動化組裝工藝流程都是從電芯上料開始的，這個來料可以是原供應商提供的包裝，也可以是廠家經過檢測后統(tǒng)一整理好的專用托盤；上料可以是人工操作，也可以通過傳送帶自動上料，然后通過機器人經由抓手抓取。

   上料的同時會進行電芯的讀碼(采集單個電芯的身份數(shù)據(jù)信息)、電芯極性檢測(有無放反方向)、電芯分選和電阻值(DCIR)檢測，并將不良品剔除。來料通過初檢和分選之后，根據(jù)模組和工藝要求的不同會分別進行諸如等離子清潔-涂膠-電芯堆疊-電池盒組裝-極耳裁切整形-模組殼焊接-模組打碼-打螺絲-模組檢測-連接片焊接-BMS系統(tǒng)連接-模組終檢測-模組下料等工序。

   由于目前市場上各家汽車廠商的要求不同，所以幾乎沒有一家的模組和生產工藝是一樣的，這也對自動化產線提出了更多的要求。好的自動化生產線除了滿足以上硬件配置和工藝要求以外還需要重點關注兼容性和“整線節(jié)拍”。由于模組的不固定，所以來料的電芯、殼體、PCB板、連接片等都可能發(fā)生變化。生產線的兼容性就顯得尤其重要。

   目前比較常見的方式是采用機器人作業(yè)，因為6軸機器人的靈活性，更大的工作覆蓋面除了提升工作節(jié)拍、減少空間以外最大的優(yōu)勢是可以靈活定制的機器人抓手，抓手采用中心定位方式，不管是抓取、真空吸、夾持等方式都比定制的工裝板和夾具有了廣泛的兼容性。

   所謂“整線節(jié)拍”是指整條自動線平均到每個工作站的工作時間節(jié)拍而非傳統(tǒng)意義上見到的流水線。上個工作站完成后傳送到下個工作站，總有工作站是在等待的，這樣就浪費了節(jié)拍和效率。

所以當前完善的模組自動化組裝線針對每個工作站節(jié)拍的銜接，廠房空間的利用、布線的美觀度、減少對物流通道的干涉等都是需要注重的細節(jié)，好的自動化生產線最核心的部分就在于整線的邏輯語言。畢竟所有的檢測設備都是外購的標準品，很多專用設備也能在市場上買到。而將這些所有不同廠家不同品牌的專用設備集成在一條生產線上并統(tǒng)一做好信號傳輸和管理就體現(xiàn)了集成商的能力。

   至于軟硬件的搭配，MES系統(tǒng)的集成可以直接將生產線打造成準無人化的生產車間，人工只需要在線外進行物料的補充即可。提高了安全不說，也減少了人為因素對于產品和生產的干涉。從PACK的構成到模組的構成再到每一道工序的參數(shù)、電芯的數(shù)據(jù)、其他來料的信息等，都可以通過MES系統(tǒng)快速查詢并得到信息，從而有效提成生產管理水平。

   對于當前的動力電池行業(yè)來說，模組的自動化程度要求一般都比較高。因為工藝的復雜程度、工作環(huán)境的要求等，應用機器人和專用設備的優(yōu)勢顯而易見。而PACK線一般指需要承擔兩個功能：傳送和檢測。目前各廠家普遍應用了半自動的PACK組裝產線，主要用于PACK的上線、下線、檢測、廠內傳輸和包裝。

   在這里面AGV小車、助力機械臂、滾筒線、吊臂等都是簡單而有效的工具。而柔性的線路串接等工作確實離不開人工的協(xié)助，所以半自動的PACK成為了各廠家的主流配置。當然越來越多的客戶會要求將PACK和模組的MES系統(tǒng)集成在一起，以便更好的管理和快速的查詢，這對于系統(tǒng)集成商來說又是一個小小的挑戰(zhàn)。

   總之，隨著動力電池自動化組裝工藝的不斷提升和專用設備的普及，動力電池企業(yè)對它的認知度也越來越高。去年國內多家企業(yè)已經配置了全自動的模組生產線，產能得到了明顯的擴充且對生產品質非常滿意，筆者相信越來越多的企業(yè)已經關注并期待著這樣自動化的動力電池生產線。

【馬志樂 庫卡工業(yè)-徠斯機器人(昆山)有限公司動力電池自動化設備】