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新能源电机定子激光焊接的应用 | 多激光束共享光源,低投入享高端生产

发布时间:2022-08-01作者:小王子

 工艺介绍 


扁线电机,是定子绕组中采用扁铜线,先把绕组做成类似发卡一样的形状,穿进定子槽内,再在另外一端把发卡的端部焊接起来。



目前常规的8层扁线电机,总体的工艺流程:一、切头,完成后进入焊接工位;二、视觉引导,通过视觉确定具体的焊接位置;三、激光焊接,通过激光头,对锁定的位置进行精确焊接;四、焊点检测,最终,再通过视觉对焊点进行品质测量。


 课题 


平均每台电机焊接耗时>3min


由于激光焊接设备的成本是TIG焊接设备成本的5至10倍,因而仅考虑采用单台激光来完成,随之而来的问题是,焊点数量多,单台激光焊接的整体时间冗长。我们拿当前主流的8层Hairpin电机举例,每台电机的发夹数量约200pcs,理想状况下总焊接完成时间大于3min。


1) 焊接动作耗时约2min


按照0.5s/焊点的节拍来计算:200pcs * 0.5s/pcs=100s,也就是说,要接近2min/台。


2) 振镜运动耗时约40s


单振镜的情况下,需要电机做位置移动,以便于激光头能够覆盖至每个焊点。按照移动每个点0.2s计算:200pcs * 0.2s/pcs=40s,也就是说,整个振镜运动时间,要高达40s。


3) 无同步运动控制功能,移动耗时约48s


振镜和电机的运动为逻辑运动,会有间歇停顿时间,按照48槽,每个槽1s的时间来计算:48pcs * 1s/pcs=48s,也就是说,整个移动时长,要长达48s。


解决方案


分裂激光束,


将四个激光头共用一个激光光源

From:一个激光光源,对应一个激光头

To:一个激光光源,对应四个激光头

整体的成本下降为之前的四分之一。



振镜激光与工作台同步联动,

提升设备产能

以往,工作台停下后才可以加工,移动期间无法同时加工,待机时间导致产能下降。



现在,欧姆龙的运动控制器采用On The Fly控制方式,可以在工作台移动的同时进行激光加工。因此,相比工作台移动中无法同时加工的传统方式,可以消除以往工作台移动中的待机时间,从而令产能提高约35%。



同步运动控制,

减少电机单独移动时间


由于控制器内的偏差,加工时机也不同,因此我们把控每个激光头的加工时间,与移栽机构进行高精度的同步控制。



 实现价值 


1.  速度:以主流的8层Hairpin电机为例,每台电机发夹数量约为200pcs,原来完成所有点的焊接用时>3min,现在用时<2min,最快98s完成。

2.  成本:相比原系统,现方案成本降低为1/4


【经营层】

■ 通过对前沿运动控制技术的引入,使产品本身设计和制造工艺上得到历史性的突破,可适用于大批量高效率的生产需求,进一步巩固自身高端品牌的地位。


【管理层】

■ 通过分裂激光束,多激光头共享同光源来提升产能,将成本降低为原系统的1/4。

■ 通过多激光头与移栽机构的同步运动控制,大幅提升了设备的性能指标与自动化水平。


【工程师层】

■ 仅需设定激光ON/OFF时机的目标值,大幅缩短设备的引入时间

■ 欧姆龙工程师全程参与指导,后期项目调整,只需自行修改参数即可。


公司简介

宜科(天津)电子有限公司是中国工业自动化的领军企业,于2003年在天津投资成立,销售和服务网络覆盖全国。作为中国本土工业自动化产品的提供商和智能制造解决方案的供应商,宜科在汽车、汽车零部件、工程机械、机器人、食品制药、印刷包装、纺织机械、物流设备、电子制造等诸多领域占据领先地位。宜科为智慧工厂的整体规划实施提供自系统层、控制层、网络层到执行层自上而下的全系列服务,产品及解决方案涵盖但不局限于云平台、MES制造执行系统、工业现场总线、工业以太网、工业无线通讯、机器人及智能设备组成的自动化生产线、自动化电气控制系统集成、智能物流仓储系统等,以实现真正智能化的生产制造,从而带来生产力和生产效率的大幅提升,以及对生产灵活性和生产复杂性的管理能力的大幅提升。多年来,宜科以创新的技术、卓越的解决方案和产品坚持不懈地为中国制造业的发展提供全面支持,并以出众的品质和令人信赖的可靠性、领先的技术成就、不懈的创新追求,在业界独树一帜。帮助中国制造业转型升级,加速智能制造进程,成为中国工业4.0智慧工厂解决方案当之无愧的践行者。

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