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新能源電機定子激光焊接的應用 | 多激光束共享光源,低投入享高端生產

新能源電機定子激光焊接的應用 | 多激光束共享光源,低投入享高端生產

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 工藝介紹 

扁線電機,是定子繞組中采用扁銅線,先把繞組做成類似發卡一樣的形狀,穿進定子槽內,再在另外一端把發卡的端部焊接起來。

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目前常規的8層扁線電機,總體的工藝流程:一、切頭,完成后進入焊接工位;二、視覺引導,通過視覺確定具體的焊接位置;三、激光焊接,通過激光頭,對鎖定的位置進行精確焊接;四、焊點檢測,最終,再通過視覺對焊點進行品質測量。

 課題 

平均每臺電機焊接耗時>3min

由于激光焊接設備的成本是TIG焊接設備成本的5至10倍,因而僅考慮采用單臺激光來完成,隨之而來的問題是,焊點數量多,單臺激光焊接的整體時間冗長。我們拿當前主流的8層Hairpin電機舉例,每臺電機的發夾數量約200pcs,理想狀況下總焊接完成時間大于3min。

1) 焊接動作耗時約2min

按照0.5s/焊點的節拍來計算:200pcs * 0.5s/pcs=100s,也就是說,要接近2min/臺。

2) 振鏡運動耗時約40s

單振鏡的情況下,需要電機做位置移動,以便于激光頭能夠覆蓋至每個焊點。按照移動每個點0.2s計算:200pcs * 0.2s/pcs=40s,也就是說,整個振鏡運動時間,要高達40s。

3) 無同步運動控制功能,移動耗時約48s

振鏡和電機的運動為邏輯運動,會有間歇停頓時間,按照48槽,每個槽1s的時間來計算:48pcs * 1s/pcs=48s,也就是說,整個移動時長,要長達48s。

解決方案

分裂激光束,

將四個激光頭共用一個激光光源

From:一個激光光源,對應一個激光頭

To:一個激光光源,對應四個激光頭

整體的成本下降為之前的四分之一。

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振鏡激光與工作臺同步聯動,

提升設備產能

以往,工作臺停下后才可以加工,移動期間無法同時加工,待機時間導致產能下降。

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現在,歐姆龍的運動控制器采用On The Fly控制方式,可以在工作臺移動的同時進行激光加工。因此,相比工作臺移動中無法同時加工的傳統方式,可以消除以往工作臺移動中的待機時間,從而令產能提高約35%。

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同步運動控制,

減少電機單獨移動時間

由于控制器內的偏差,加工時機也不同,因此我們把控每個激光頭的加工時間,與移栽機構進行高精度的同步控制。

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 控制系統 

    *可編程多軸運動控制器CK系列

 

實現價值 

1.  速度:以主流的8層Hairpin電機為例,每臺電機發夾數量約為200pcs,原來完成所有點的焊接用時>3min,現在用時<2min,最快98s完成。

2.  成本:相比原系統,現方案成本降低為1/4

【經營層】

■ 通過對前沿運動控制技術的引入,使產品本身設計和制造工藝上得到歷史性的突破,可適用于大批量高效率的生產需求,進一步鞏固自身高端品牌的地位。

【管理層】

■ 通過分裂激光束,多激光頭共享同光源來提升產能,將成本降低為原系統的1/4。

■ 通過多激光頭與移栽機構的同步運動控制,大幅提升了設備的性能指標與自動化水平。

【工程師層】

■ 僅需設定激光ON/OFF時機的目標值,大幅縮短設備的引入時間

■ 歐姆龍工程師全程參與指導,后期項目調整,只需自行修改參數即可。

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王靜
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