Système de préhension intelligent pour l'inspection intégrée de batteries cellulaires
La pince à batterie cellulaire intelligente SCHUNK offre un avantage d'efficacité pour la production de batteries lithium-ion.
Cette pince intelligente combine manipulation flexible, identification et inspection à qualité 100 % des cellules Li-ion dans un module compact. Toutes les données de processus et courbes caractéristiques enregistrées concernant la géométrie, la température et les niveaux de charge sont traitées via un système informatique intégré au niveau du module de préhension avant d'être transférées sous forme d'informations épurées via Ethernet TCP/IP à la fois au contrôleur d'installation et aux systèmes de bases de données de niveau supérieur.
Ce faisant, la pince à batterie cellulaire contribue à la mise en forme de processus autonomes dans les environnements de production intelligents d’Industrie 4.0.
Les batteries lithium-ion sont considérées comme des composants techniquement essentiels de l'électromobilité et des systèmes de stockage stationnaires en raison de leur haut niveau d'efficacité et de capacité de stockage. Un travail intensif de R&D s'est récemment traduit par une augmentation rapide de leurs performances et une réduction significative des temps de chargement.
Sur la même période, cependant, le chiffre par unité a également diminué de 20 % par an. La part des postes de travail manuels dans la production de batteries a rendu jusqu'à présent plus difficile une production rentable en grandes quantités. Aujourd'hui, par exemple, l'état des cellules Li-ion individuelles, à la fois lors de leur fabrication et lors de leur réception dans l'assemblage de la batterie, a été contrôlé en grande partie manuellement à l'aide d'équipements de mesure.
Cette procédure est très chronophage et souvent associée à des résultats de mesure erronés résultant d'erreurs de processus. Afin de mieux répondre à la croissance rapide de la demande prévue pour les années à venir, ce processus peut maintenant être entièrement automatisé.
Surveillance autonome de l'ensemble des paramètres pertinents
Pour ce faire, SCHUNK, leader en systèmes de préhension et techniques de serrage, a mis au point un système de préhension de haut niveau d'intégration qui exploite activement sa position stratégique au plus proche de la pièce afin de compléter de manière autonome l'ensemble des étapes de procédure requises pour la manipulation et le contrôle de qualité : la pince saisit doucement la cellule prismatique au lithium-ion et la déplace vers une position de test définie dans la pince pendant le processus de manipulation. Ici, la cellule est identifiée automatiquement et mesurée géométriquement à l'aide d'un code-barres ou d'un code Datamatrix.
Dans le même temps, la température et la courbure de la surface de la cellule ainsi que les paramètres électriques importants sont déterminés : tension de circuit ouvert pour déterminer le niveau de charge (SOC), résistance d'isolement, impédance à deux fréquences afin de déterminer la capacité.
Au moyen d'un système informatique intégré situé au même niveau que le module de préhension, les informations préparées peuvent être transmises en temps réel via Ethernet TCP/IP au contrôleur d'installation ainsi qu'aux systèmes ERP et aux systèmes de bases de données de niveau supérieur.
Ceux-ci permettent de documenter automatiquement les évaluations sur les modules erronés ou divergents et, si nécessaire, de les envoyer directement au fournisseur. Les courbes de données peuvent être affichées séparément les unes des autres dans la visualisation.
L'analyse des données de mesure permet d'obtenir des informations sur le produit et son amélioration. Une fois terminé le contrôle qualité intégré, la pince introduit la cellule dans la production des modules par la ligne droite ou insère la cellule dans le bac de distribution du fabricant des cellules. Les pièces défectueuses sont automatiquement éliminées.
Le concept modulaire facilite la planification de processus sur mesure
Grâce à des interfaces standardisées, la pince à batterie cellulaire SCHUNK peut être connectée à une large gamme de systèmes de robots ou de portiques. L'actionnement s'effectue par E/S numériques. Grâce au concept modulaire et aux boucles de contrôle librement configurables, le type et la portée des procédures de test peuvent être définis individuellement.
De plus, des mesures et évaluations supplémentaires peuvent également être intégrées sur demande. Le concept sensorique modulaire et les boucles de contrôle configurables offrent des possibilités de mise en œuvre extrêmement flexibles. En période de pointe, des temps de cycle inférieurs à 2 secondes sont possibles.
L'automatisation intelligente facilite la production efficace de batteries
Les systèmes de préhension intelligents tels que la pince à batterie cellulaire de SCHUNK permettent de concevoir des processus autonomes et apportent une contribution importante à la production de demain à bien des égards : des solutions entièrement intégrées réduisent les coûts dans l'ensemble du système car aucune technologie de mesure supplémentaire n'est requise, et les besoins d'espace et de mise en service sont fortement réduits. De plus, la réduction considérable des coûts de personnel entraîne une augmentation sensible de la vitesse de traitement.
Un tel concept autonome de manipulation et de mesure pour la construction mécanique, les automateurs et les intégrateurs de systèmes ouvre de nouvelles possibilités pour la mise en œuvre de systèmes dotés de fonctions de surveillance intégrées.
Les résultats des rapports de mesure sur chaque cellule fabriquée fournissent des informations précieuses pour la conception de systèmes encore plus efficaces, et permettent d’intervenir à un stade précoce en cas de déviation dans le processus de fabrication, d'où une réduction des coûts.
Des solutions intelligentes tout-en-un telles que la pince à batterie cellulaire SCHUNK sont particulièrement utiles dans la production de batteries pour permettre une production efficace de grandes quantités tout en optimisant la qualité des processus.
