鋰電池制造中，激光焊接技術(shù)一直被大量應(yīng)用于不銹鋼殼和鋁殼的密封焊接環(huán)節(jié)。近幾年，隨著新型電池工業(yè)的不斷發(fā)展， 對激光焊接技術(shù)的要求也不斷提高。 目前市場上的焊接機(jī)廣泛存在軌跡焊接速度小，控制精度差，焊接良品率低的問題。
　　設(shè)備簡圖及軌跡描述
　　為了滿足鋰電池生產(chǎn)廠家提高焊接良品率的要求，激光焊機(jī)OEM廠商采用科爾摩根直接驅(qū)動技術(shù)對激光焊接機(jī)的運動控制進(jìn)行優(yōu)化，將軌跡焊接速度值提高至250mm/s，并達(dá)到了2.7g的重力加速度，同時實現(xiàn)了位置偏差控制在±50微米以內(nèi)（鏡像軌跡在二次元下檢測）的高精度運動控制?！?strong>　激光頂焊密封技術(shù)應(yīng)用　　激光焊接是一種新型焊接方式。焊后無需處理或只需簡單處理，焊縫質(zhì)量高，無氣孔。可精確控制，聚焦光點小，定位精度高，易實現(xiàn)自動化。因此激光焊接更適合與流水生產(chǎn)線配套，實現(xiàn)焊接自動化。另外，激光焊接的焊接方式也使得鋰電池外殼的密封性能和外觀都得以改善?！　⊥ǔｄ囯姵赝鈿ろ敳坑幸粔K四角為圓角的長方形蓋板，板上帶有正極輸入端，封口時將蓋板塞入外殼與口平齊。全自動力電池頂蓋 激光焊接機(jī)用于電池的殼體和電極蓋板之間的焊接時，通過激光將蓋板與外殼之間的長方形縫隙以重復(fù)脈沖方式進(jìn)行焊接密封。激光參數(shù)合適時，方形電池可一次密封成功。因此, 焊接過程需要整個焊接軌跡速度均勻，速度波動不能過大，否則會出現(xiàn)不良焊接。根據(jù)鋰電池廠商的生產(chǎn)需求，激光焊接設(shè)備需要達(dá)到 99.8%的焊接良品率，然而目前主流焊接機(jī)的良品率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目標(biāo)良品率，因而急需提高焊接機(jī)運動控制精度，從而提高焊接良品率。　　采用直驅(qū)技術(shù)的激光焊接解決方案
　　圓角焊接軌跡分析圖
　　針對激光焊接的運動控制問題，科爾摩根采用直接驅(qū)動技術(shù)，提供ICH系列高電壓有鐵芯直線配AKD伺服驅(qū)動器，解決激光焊接機(jī)的提速瓶頸，使得軌跡焊接速度提高至250mm/s，控制精度提高了30%，從而實現(xiàn)良品率高于99%：　　首先，在焊接軌跡從直線轉(zhuǎn)到圓角位置時，為了實現(xiàn)小圓角焊接的穩(wěn)定性，需要實現(xiàn)焊接提速，要求圓角的加速度達(dá)到一個更大值。由公式amax=v2/R可以看出，焊接速度越快圓角的半徑越小所需要的加速度也就越大。科爾摩根ICH直線電機(jī)憑借其優(yōu)質(zhì)的控制性能以及快速的響應(yīng)速度，為焊接設(shè)備實現(xiàn)可了實現(xiàn)250mm/s的焊接速度，在焊接R2.4的圓角時，其最大加速度可以達(dá)到2.7g的重力加速度，從而減少圓角焊接的波動，讓整個圓角焊接軌跡更加均勻、穩(wěn)定，保證小圓角焊接的可行性?！　〗又?，在焊接過程中，圓角軌跡走完轉(zhuǎn)直線軌跡的時候，X軸或Y軸的速度會降為零，由于負(fù)載的慣性會帶動電機(jī)過沖（速度越快過沖量也會越大）。電機(jī)過沖后就會調(diào)整，所以如果沒控制好過沖的最大位置偏差，在如圖所示的1-4的位置就會出現(xiàn)波浪形狀。電池焊接的密封性就會出現(xiàn)問題。針對該密封性要求，科爾摩根推薦客戶采用具有高性能快速控制環(huán)和高響應(yīng)帶寬的AKD驅(qū)動器?！　KD憑借其業(yè)界領(lǐng)先的三環(huán)刷新頻率（670ns 電流環(huán)刷新 (1.5 MHz) FPGA； 62.5 μs 速度環(huán)刷新 (16 kHz)； 125 μs 位置環(huán)刷新 (8 kHz)）使得運動控制更加迅速、及時，同時提高控制精度，減小過沖，從而將最大位置偏差控制在±50微米以內(nèi)，提高了電池焊接的密封性，大幅度提高了激光焊接設(shè)備的焊接良品率。同時AKD可以提高響應(yīng)帶寬，減少設(shè)置時間，從而提高機(jī)器生產(chǎn)效率。另外在增強密封性和提高生產(chǎn)效率的同時，AKD驅(qū)動器還具有強大的濾波性能，可以很好的處理調(diào)試過程中出現(xiàn)的噪音問題，改善焊接機(jī)設(shè)備性能。
　　三環(huán)控制原理框圖
　　加有濾波器圖
　　最后，針對焊接過程中鋰電池外殼頂蓋不同軌跡的多樣化焊接要求，科爾摩根直驅(qū)技術(shù)擁有57至4786 N (12.8 to 1076 lbf) 連續(xù)力范圍可滿足不同的負(fù)載對力值的需求；同時165 至8388N (37.1 to 1885 lbf)的峰值力可以滿足不同頂蓋焊接的瞬時高加速度需求。焊接運動控制較以往焊接設(shè)備更加靈活，從而提高了不同焊接軌跡的焊接質(zhì)量?！　′囯姵仨斏w焊接機(jī)采用科爾摩根直接驅(qū)動技術(shù)，實現(xiàn)了焊接速度的成倍增長，同時提高了焊接運動控制精度30%，將最大位置偏差控制在±50微米以內(nèi)（鏡像軌跡在二次元下檢測）。這有效的幫助了激光焊接機(jī)設(shè)備廠商提高市場競爭力。憑借激光焊接工藝水平的優(yōu)化，改善了鋰電池生產(chǎn)廠商的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，提升焊接良品率高達(dá)99%，大幅度降低了生產(chǎn)成本。
　　ICH系列高電壓有鐵芯直線電機(jī)
　　AKD伺服驅(qū)動器