欧姆龙案例 | 新能源电机定子激光焊接的应用

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。

（文章来源：欧姆龙工业自动化资讯号）