國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)行時(shí)，新時(shí)達(dá)正在下的鋰電“大棋局”

于工業(yè)機(jī)器人而言，鋰電產(chǎn)業(yè)降本增效是國(guó)產(chǎn)替代的絕佳機(jī)遇。

2023年第一季度，“去庫(kù)存”成為鋰電產(chǎn)業(yè)的主旋律，這給“溫度過(guò)高”的市場(chǎng)帶來(lái)了一次小幅的“降溫”。據(jù)GGII不完全統(tǒng)計(jì)，至2022年12月底中國(guó)鋰電池企業(yè)普遍庫(kù)存高企，鋰電池成品合計(jì)超110GWh。2023年Q1鋰電池企業(yè)去庫(kù)存超35GWh，行業(yè)仍有超80GWh鋰電池成品，其中用于正常備貨的鋰電池成品約40-50GWh，需清理庫(kù)存約為30-40GWh。

隨著市場(chǎng)供需關(guān)系的轉(zhuǎn)變，市場(chǎng)逐漸趨于冷靜，鋰電企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)回歸本質(zhì)，智能制造再次成為話題中心。極限效率、極限品質(zhì)、極限成本成為新“命題”。除鋰電企業(yè)自身的技術(shù)與管理革新之外，更多的降本增效壓力則傳導(dǎo)至生產(chǎn)制造端，工業(yè)機(jī)器人等設(shè)備廠商無(wú)一例外地?fù)?dān)起了重任。

群雄逐鹿，刀光劍影。對(duì)于機(jī)器人行業(yè)而言，鋰電池產(chǎn)業(yè)降本增效是一把“雙刃劍”，既是一項(xiàng)極其艱難的挑戰(zhàn)，又是一次潛在的國(guó)產(chǎn)替代機(jī)會(huì)?！罢l(shuí)能夠把握住機(jī)遇，誰(shuí)就可以在競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境中站穩(wěn)腳跟，成為行業(yè)的主導(dǎo)者。”新時(shí)達(dá)機(jī)器人事業(yè)部總經(jīng)理周廣興這樣說(shuō)道。顯然，新時(shí)達(dá)已做好準(zhǔn)備。

全場(chǎng)景、全流程解決方案賦能智能產(chǎn)線

劣質(zhì)產(chǎn)能過(guò)剩，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能緊俏。事實(shí)上，鋰電行業(yè)存在的產(chǎn)能過(guò)剩實(shí)則是結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過(guò)剩。

正因如此，如何以更低的成本生產(chǎn)出更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，成為今年一季度以來(lái)鋰電企業(yè)最“憂心”的事。具體而言，鋰電企業(yè)對(duì)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品穩(wěn)定性與良率提出更加“極致”的要求，對(duì)降本的需求亦愈發(fā)明顯。

面對(duì)鋰電生產(chǎn)線的高要求，新時(shí)達(dá)將機(jī)器人技術(shù)與鋰電池生產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合展開(kāi)定制化研發(fā)，已形成了負(fù)載范圍1kg-600kg的全系列工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品及全場(chǎng)景鋰電池解決方案，大幅度提高鋰電池極片制作、電芯合成、化成分容、模組&PACK線工序生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

從產(chǎn)品方面來(lái)看，新時(shí)達(dá)的鋰電行業(yè)定制化產(chǎn)品已覆蓋SCARA機(jī)器人和多關(guān)節(jié)機(jī)器人兩大工業(yè)機(jī)器人類型。

在SCARA機(jī)器人產(chǎn)品上，新時(shí)達(dá)全系列產(chǎn)品臂長(zhǎng)涵蓋300mm-1200mm，負(fù)載范圍涵蓋1kg-50kg，可滿足鋰電池行業(yè)的各工藝生產(chǎn)要求。AR/GR/FR/YR系列SCARA機(jī)器人廣泛應(yīng)用于電芯生產(chǎn)段的卷繞、組裝、注液、插拔釘、X-Ray/OCV檢測(cè)等工序。

早在2018年，新時(shí)達(dá)就開(kāi)始涉足動(dòng)力電池行業(yè)。在和客戶溝通交流中，新時(shí)達(dá)發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的SCARA機(jī)器人在動(dòng)力電池產(chǎn)線中往往會(huì)受制于重量而出現(xiàn)偏心率大，慣量無(wú)法滿足生產(chǎn)等情況。為滿足動(dòng)力電池提出的大負(fù)載、高慣量需求，YR系列由此而生。

YR122040 SCARA機(jī)器人 最大負(fù)載50KG，臂展最大1200mm，重復(fù)定位精度±0.03mm，安裝10KG負(fù)載，標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)時(shí)間0.7s。通過(guò)靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的仿真優(yōu)化，以及基于多關(guān)節(jié)力矩約束、零部件壽命約束、負(fù)載慣量比約束等多約束的最優(yōu)零部件選型和結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)減重、剛度提升、傳動(dòng)優(yōu)化，在保證強(qiáng)度和剛性不減弱的同時(shí)，盡可能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人結(jié)構(gòu)輕巧。

YR122040 應(yīng)對(duì)鋰電模組重量大、節(jié)拍快、裝配精度高的工況需求，YR122040 SCARA機(jī)器人極具性價(jià)比，已批量、穩(wěn)定應(yīng)用于頭部鋰電池企業(yè)模組組裝產(chǎn)線中。

在模組&PACK線工序中，針對(duì)預(yù)堆疊的模組段工藝專項(xiàng)研發(fā)，新時(shí)達(dá)推出YR101030-P SCARA機(jī)器人，其負(fù)載20KG，臂展最大1000mm，重復(fù)定位精度±0.02mm，標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)時(shí)間0.4s，支持正裝、吊裝、側(cè)裝三種安裝方式。

YR101030-P

值得一提的是，YR101030-P SCARA機(jī)器人針對(duì)卷料雙工位貼膠機(jī)、小面貼膠工藝，開(kāi)展了預(yù)堆疊的模組段工藝專項(xiàng)研發(fā)，通過(guò)在本體增加兩根導(dǎo)桿配件，提高了機(jī)器人剛性，相比傳統(tǒng)機(jī)器人最大慣量提升120%（2.0kg·㎡），絲桿剛性提升300%，配合新時(shí)達(dá)高階動(dòng)力學(xué)算法，抑制功能，降低抖動(dòng)，同時(shí)保證穩(wěn)定不減速。

卷料雙工位貼膠機(jī)器人的夾具重達(dá)16kg，且絲桿不能抬起，因此平移對(duì)絲桿的剛性要求很高。傳統(tǒng)的單根絲桿結(jié)構(gòu)，無(wú)法滿足這一工位場(chǎng)景應(yīng)用。因此，新時(shí)達(dá)通過(guò)一根絲桿，加兩根輔桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)提升絲桿整體的剛性。

在多關(guān)節(jié)機(jī)器人產(chǎn)品系列上，新時(shí)達(dá)重磅推出了全新一代中大負(fù)載系列機(jī)器人SR70/2180、SR175/2700、SR175/3200、SR220/2700、SR220/3200、SR280/2850、SR280/3200等，能滿足大包裝上料、電芯落盤(pán)、電芯預(yù)堆疊/小單元成組、側(cè)縫焊接、模組入箱等工藝段的應(yīng)用需求。

動(dòng)力電池在堆疊、預(yù)堆疊和小單元成組等工藝段，對(duì)J5軸和J6軸的慣量和扭矩有較高的要求。新時(shí)達(dá)多關(guān)節(jié)機(jī)器人SR70/2180，負(fù)載70KG，臂展2180mm，復(fù)定位精度±0.06mm, 高精不低速。機(jī)身結(jié)構(gòu)緊湊，適合狹小場(chǎng)所工作，模塊化設(shè)計(jì)，縮短維護(hù)時(shí)間。

另一方面，極限制造下，生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)量不斷擴(kuò)大，刺激著產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)拍的提升，要求機(jī)器人實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)節(jié)拍。新時(shí)達(dá)為客戶定制研發(fā)的多關(guān)節(jié)機(jī)器人產(chǎn)品在產(chǎn)線應(yīng)用中循環(huán)周期可以達(dá)到10秒以內(nèi)。

在大負(fù)載方面，新時(shí)達(dá)大負(fù)載系列機(jī)器人SR175/2700、SR175/3200、SR220/2700、SR220/3200、SR280/2850、SR280/3200大負(fù)載，長(zhǎng)臂展、高慣量，主要應(yīng)用于動(dòng)力電池產(chǎn)線中完成堆疊的模組搬運(yùn)。在焊接完成后的加熱靜置環(huán)節(jié)，負(fù)載280kg、臂展3200mm的多關(guān)節(jié)機(jī)器人應(yīng)用較多。夾具裝在模組的一端，偏心率非常大，因此對(duì)J5軸和J6軸的扭矩和慣量要求十分高。新時(shí)達(dá)在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮諸如此類的動(dòng)力電池應(yīng)用場(chǎng)景特殊需求，依照客戶最大電池型號(hào)和最大偏心率等嚴(yán)苛情況定制設(shè)計(jì)，以滿足產(chǎn)品生產(chǎn)穩(wěn)定性、精度等要求。

總體而言，目前新時(shí)達(dá)的SCARA、多關(guān)節(jié)機(jī)器人已全面覆蓋鋰電池的極片制作、電芯合成、化成分容、模組及PACK線各工藝段。

高品質(zhì)、柔性化 柔性化制造是降本增效的核心方向之一，工作效率、穩(wěn)定性、精度及節(jié)拍等品質(zhì)仍然是第一要義。高穩(wěn)定性意味著高良品率，高良品率意味著低制造成本。降本增效之下，鋰電生產(chǎn)線對(duì)生產(chǎn)穩(wěn)定性提出極高的要求，而與之矛盾的是，在實(shí)際產(chǎn)線應(yīng)用中，停機(jī)故障等不穩(wěn)定狀況是機(jī)器人產(chǎn)品十分常見(jiàn)的問(wèn)題。

速度和精度是衡量機(jī)器人產(chǎn)品性能的核心要素。在技術(shù)創(chuàng)新上，新時(shí)達(dá)機(jī)器人基于高階動(dòng)力學(xué)柔性算法和自主標(biāo)定軟件解算最優(yōu)補(bǔ)償參數(shù)技術(shù)，大大提高機(jī)器人了的節(jié)拍、點(diǎn)位精度和軌跡精度。另外對(duì)路徑精度要求不高，但對(duì)速度平穩(wěn)性和節(jié)拍要求高的場(chǎng)合，新時(shí)達(dá)采用多路徑前瞻圓滑技術(shù)，能夠自動(dòng)對(duì)多段路徑的位置和姿態(tài)進(jìn)行預(yù)判和圓滑處理，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人平穩(wěn)高速運(yùn)行。

極限制造之下，鋰電池產(chǎn)線正朝著柔性化方向發(fā)展，未來(lái)產(chǎn)線中可能會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多多品種、小批量生產(chǎn)的情況。新時(shí)達(dá)早已有所應(yīng)對(duì)策略。

通過(guò)將機(jī)器人產(chǎn)品與PLC、上位機(jī)進(jìn)行信息傳輸與配套，在程序中將電池的規(guī)格與參數(shù)寫(xiě)入軟件中，機(jī)器人最快能夠30分鐘完成型號(hào)切換，無(wú)懼多品種、小批量生產(chǎn)。目前在同一條產(chǎn)線中，新時(shí)達(dá)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)幾十款不同型號(hào)消費(fèi)類電池的柔性化生產(chǎn)。

除標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)型外，新時(shí)達(dá)針對(duì)客戶的注液工序進(jìn)行了定制設(shè)計(jì)。當(dāng)機(jī)器人需要停機(jī)維護(hù)時(shí)，絲桿表面的油脂會(huì)與電解液發(fā)生反應(yīng)，需要人工將電解液擦掉后，再次涂刷油脂，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此，新時(shí)達(dá)在機(jī)器人本體的絲桿上方增加了一個(gè)罩殼，抵御電解液的腐蝕，同時(shí)也能隔絕電解液進(jìn)入機(jī)器人內(nèi)部，無(wú)需人工擦拭。

另一方面，機(jī)器人定制化設(shè)計(jì)，可以將本體皮帶傳動(dòng)磨損制造的廢料收集到控制器盒內(nèi)，并進(jìn)行特殊處理與排放。這就確保了機(jī)器人本體與外部環(huán)境的潔凈度。

在機(jī)器視覺(jué)方面，新時(shí)達(dá)自主研發(fā)了自動(dòng)標(biāo)定功能軟件。消費(fèi)類電池通常需要通過(guò)機(jī)器人的視覺(jué)定位進(jìn)行抓取，若手動(dòng)進(jìn)行視覺(jué)標(biāo)定，調(diào)試周期則較長(zhǎng)，自動(dòng)標(biāo)定能夠極大程度地縮短設(shè)備調(diào)試周期。此外，“視控一體”技術(shù)亦是新時(shí)達(dá)的核心亮點(diǎn)。軟件中包含視覺(jué)調(diào)試界面，調(diào)試就能夠在一個(gè)軟件中操作。

新時(shí)達(dá)的定制產(chǎn)品也是平臺(tái)化產(chǎn)品。在滿足鋰電產(chǎn)線要求的同時(shí)，新時(shí)達(dá)探索并在實(shí)際開(kāi)發(fā)中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品平臺(tái)化，YR系列和中大負(fù)載系列的多款機(jī)器人產(chǎn)品同樣適用于在木工家具、金屬加工、新能源汽車(chē)制造等領(lǐng)域。未來(lái)，新時(shí)達(dá)機(jī)器人將不斷拓寬工業(yè)自動(dòng)化的極限。