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廣州市威恒電子有限公司WEF-R-MHZ2-20B-18-2N旋轉(zhuǎn)電動(dòng)夾爪在新能源圓柱電池制造抓取旋轉(zhuǎn)電池的應(yīng)用案例

一、 客戶行業(yè)背景與設(shè)備困境

1. 行業(yè)介紹：新能源賽道的“圓柱”機(jī)遇

隨著4680、32140等大圓柱電池的爆發(fā)式增長，新能源汽車與儲(chǔ)能行業(yè)對(duì)電池的制造精度提出了苛刻要求?？蛻粑挥凇爸袊囯娭肌备＝▽幍拢且患覍Ｗ⒂趫A柱電池中后段化成分容及檢測(cè)設(shè)備的國家級(jí)專精特新“小巨人”企業(yè)，在電池檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域占有30%以上的市場(chǎng)份額。其明星產(chǎn)品——圓柱電池OCV（開路電壓）測(cè)試設(shè)備和分選機(jī)，因精度高、穩(wěn)定性強(qiáng)而深受一線電池廠青睞。

2. 設(shè)備名稱與當(dāng)前困境

客戶核心設(shè)備名稱為：全自動(dòng)圓柱電池化成分容托盤裝卸機(jī)。

該設(shè)備需要在極短的時(shí)間內(nèi)，從托盤上抓取電池，旋轉(zhuǎn)90度至180度進(jìn)行掃碼、電壓探針接觸，再旋轉(zhuǎn)復(fù)位放入下游料道。

目前設(shè)備（老方案）的困境：

原方案采用的是氣動(dòng)平行夾爪 + 外置旋轉(zhuǎn)氣缸的組合模組。

緩沖不足致電池微傷： 圓柱電池（特別是外殼較軟的鋁殼電池）在氣動(dòng)夾爪的高速?zèng)_擊下，外殼出現(xiàn)凹痕（外觀不良率高達(dá)0.5%），且因氣壓不穩(wěn)，抓取力難以恒定。

體積臃腫：氣缸+旋轉(zhuǎn)臺(tái)的組合高度過高，無法適應(yīng)設(shè)備緊湊的空間布局。

3. 問題與損失

在產(chǎn)能為200PPM（每分鐘200個(gè)）的高速產(chǎn)線上，問題被急劇放大：

停機(jī)損失： 氣動(dòng)元件因頻繁換向磨損嚴(yán)重，平均每周需更換一次手指密封圈，每次停機(jī)2小時(shí)，單條產(chǎn)線月?lián)p失產(chǎn)能約3萬顆電芯，直接經(jīng)濟(jì)損失超10萬元。

品質(zhì)客訴： 電池夾傷導(dǎo)致的客訴占據(jù)了該設(shè)備售后投訴的70%，客戶面臨被電池廠（如CATL、BYD）剔除供應(yīng)商名單的風(fēng)險(xiǎn)。

4. 新方案的必要性

客戶急需一款“即插即用、軟著陸、無限旋轉(zhuǎn)”的機(jī)電一體化夾持方案，以替代復(fù)雜且不穩(wěn)定的氣動(dòng)邏輯

二、 老方案技術(shù)缺陷深度分析

1. 原檢測(cè)原理與故障模式

原理： 電磁閥控制壓縮空氣進(jìn)入氣缸，推動(dòng)活塞帶動(dòng)連桿實(shí)現(xiàn)夾緊；旋轉(zhuǎn)由另一套磁性開關(guān)控制的擺臺(tái)氣缸實(shí)現(xiàn)。

故障分析： 圓柱電池注液口和防爆閥需要在特定角度對(duì)齊探針。氣動(dòng)系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)中間位置停止，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)過沖或不足；且壓縮空氣中含有的水分會(huì)導(dǎo)致電磁閥卡滯。

2. 排除故障的代價(jià)

為了維持老方案運(yùn)行，客戶不得不：

1.增加精密過濾三聯(lián)件（成本增加2000元/工位）。

2.每月停產(chǎn)4小時(shí)進(jìn)行機(jī)械零點(diǎn)校準(zhǔn)。

3.在后道增加人工外觀全檢（每班需2名熟練工）。

三、產(chǎn)品選型與認(rèn)證

1.產(chǎn)品名稱：旋轉(zhuǎn)電動(dòng)夾爪

型號(hào)：WEF-R-MHZ2-20B-18-2N

專利號(hào)：ZL 2019 1 1023529.4

2. 詳細(xì)技術(shù)參數(shù)

電機(jī)類型： 42步進(jìn)電機(jī)（閉環(huán)）

夾持力范圍： 30-40N

最大行程： 18mm

旋轉(zhuǎn)角度： 360度 無限連續(xù)旋轉(zhuǎn)

控制方式： IO脈沖

防護(hù)等級(jí)： IP40（特殊涂覆防塵）

供電電壓： DC 24V ±10%

3. 產(chǎn)品原理與核心亮點(diǎn)

（1） 機(jī)械結(jié)構(gòu)原理

該夾爪采用“精密滾珠絲杠+交叉滾子導(dǎo)軌”結(jié)構(gòu)。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，通過非線性彈簧自適應(yīng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為直線夾持動(dòng)作。旋轉(zhuǎn)功能由內(nèi)置的諧波減速機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)整個(gè)夾持部旋轉(zhuǎn)，兩者物理隔離且協(xié)同工作。

（2） 六大核心特點(diǎn)

1.自適應(yīng)行程與夾持反饋： 具備“柔性接觸”功能。夾爪接觸到電池瞬間電流反饋?zhàn)兓?，立即切換為“恒力保持”模式。就像人手抓雞蛋一樣，既抓得緊又不會(huì)捏碎，完美解決鋁殼電池夾痕問題 。

2.替代氣動(dòng)，驅(qū)動(dòng)一體： 完全拋棄電磁閥和氣管，只需要一根通訊線纜和電源線，即可實(shí)現(xiàn)“抓-旋”復(fù)合動(dòng)作。

3.斷電自鎖： 具備抱閘功能，突然斷電情況下，夾爪依然保持夾持狀態(tài)，防止電池掉落引發(fā)短路或報(bào)廢。

4.IO脈沖簡(jiǎn)易控制： 針對(duì)PLC工程師操作友好，支持NPN/PNP雙向輸入，無需復(fù)雜的上位機(jī)曲線編程 。

5.360度無限旋轉(zhuǎn)： 區(qū)別于傳統(tǒng)氣缸限位旋轉(zhuǎn)，本產(chǎn)品支持正反轉(zhuǎn)任意圈數(shù)。在圓柱電池噴碼和注液口定位時(shí)，可以順時(shí)針或逆時(shí)針尋找最短路徑，提升效率 。

6.指尖可換： 標(biāo)準(zhǔn)MHZ2接口，兼容氣動(dòng)夾爪的配件，改造零成本。

四、 應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)與實(shí)施細(xì)節(jié)

1. 客戶要求與匹配原因

客戶要求： 潔凈車間等級(jí)1000級(jí)，夾持力不超過15N（防止隔膜褶皺），旋轉(zhuǎn)速度3圈/秒。

匹配原因：

材質(zhì)： 全鋁合金陽極氧化+無銅鋅合金，耐電解液腐蝕。

防塵： 雖非高防水，但采用防塵迷宮設(shè)計(jì)，適合干燥的裝配車間。

2. 客戶現(xiàn)場(chǎng)與結(jié)構(gòu)說明

安裝位置： 龍門架倒裝式安裝，下方為同步帶輸送線。

結(jié)構(gòu)圖示描述：

[頂部] 伺服Z軸升降模組

[中部] 威恒WEF-R-MHZ2-20B-18-2N 旋轉(zhuǎn)電動(dòng)夾爪

[末端] 黑色聚氨酯V型手指（包裹電池圓柱面）

3. 接線與配套電路

接線說明：

棕線：DC24V+（電源）

黑線：GND（電源地）

藍(lán)線：IO_IN_1（夾緊信號(hào)）

橙線：IO_IN_2（松開信號(hào)）

黃線：IO_IN_3（正轉(zhuǎn)90度脈沖）

綠線：IO_OUT_1（到位反饋信號(hào)）

配套電路： 控制器采用威恒標(biāo)配的WEF-C-01控制器，支持MODBUS RTU通訊，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)PLC的脈沖發(fā)送模塊。

4. 使用操作說明

零點(diǎn)校準(zhǔn)： 一鍵式自動(dòng)回零，無需人工找原點(diǎn)。

參數(shù)設(shè)置： 通過調(diào)試軟件設(shè)置“夾持力度”為8N，“速度”為30mm/s。

邏輯編程：

下降 -> 發(fā)送“夾緊”脈沖 -> 等待反饋信號(hào) -> 發(fā)送“旋轉(zhuǎn)180度”脈沖 -> Z軸上升 -> 搬運(yùn) -> 發(fā)送“松開”

五、 使用效果與前后對(duì)比

經(jīng)過在寧德某圓柱電池生產(chǎn)基地的32工位分選機(jī)上連續(xù)運(yùn)行3個(gè)月（累計(jì)運(yùn)行2000萬次循環(huán)）后，數(shù)據(jù)對(duì)比如下：

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)： WEF-R-MHZ2-20B-18-2N的力控自適應(yīng)特性是最具價(jià)值的微創(chuàng)新。過去工程師們?cè)噲D用復(fù)雜的視覺或機(jī)械導(dǎo)軌來引導(dǎo)夾爪對(duì)位，但威恒電子通過“電流環(huán)力矩反饋”這一簡(jiǎn)單的物理學(xué)原理，從底層邏輯

解決了柔軟易損工件的抓取難題。

威恒電子公司介紹：

威恒電子電動(dòng)夾爪通過其精確的力控能力和智能化反饋，完美解決了食品行業(yè)軟質(zhì)、易變形物件的自動(dòng)化抓取難題。其一體化、電氣化的設(shè)計(jì)代表了工業(yè)自動(dòng)化執(zhí)行器的發(fā)展方向，是替代傳統(tǒng)氣動(dòng)方案的理想選擇。

特長與實(shí)力：在微型伺服驅(qū)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制算法、精密機(jī)械設(shè)計(jì)等領(lǐng)域擁有深厚的技術(shù)積累和多項(xiàng)核心專利。具備從核心部件到整體解決方案的全鏈條研發(fā)能力。

供稿人：威恒電子自動(dòng)化事業(yè)部，高級(jí)應(yīng)用工程師 - 余工

索要技術(shù)資料：如需了解更多關(guān)于WEF-MHZ2系列電動(dòng)夾爪的詳細(xì)技術(shù)參數(shù)、3D模型及手冊(cè)，請(qǐng)聯(lián)系我司銷售人員或訪問官網(wǎng)。

聯(lián)系人：余工 （13825159505）

個(gè)人微創(chuàng)新：在本案例中，為客戶定制化開發(fā)了輕觸模式，將初始閉合速度加快以提升效率，在接近預(yù)設(shè)力值時(shí)自動(dòng)切換為低速柔順模式，進(jìn)一步優(yōu)化了抓取的成功率和體驗(yàn)。

本案例證明，通過技術(shù)創(chuàng)新，一個(gè)核心部件的升級(jí)，能夠?yàn)檎麄€(gè)自動(dòng)化設(shè)備帶來質(zhì)的飛躍。威恒電子，致力于成為您最可靠的自動(dòng)化核心部件伙伴。