國產(chǎn)替代進行時，新時達正在下的鋰電“大棋局”

于工業(yè)機器人而言，鋰電產(chǎn)業(yè)降本增效是國產(chǎn)替代的絕佳機遇。

2023年第一季度，“去庫存”成為鋰電產(chǎn)業(yè)的主旋律，這給“溫度過高”的市場帶來了一次小幅的“降溫”。據(jù)GGII不完全統(tǒng)計，至2022年12月底中國鋰電池企業(yè)普遍庫存高企，鋰電池成品合計超110GWh。2023年Q1鋰電池企業(yè)去庫存超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，需清理庫存約為30-40GWh。

隨著市場供需關(guān)系的轉(zhuǎn)變，市場逐漸趨于冷靜，鋰電企業(yè)間的競爭回歸本質(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至生產(chǎn)制造端，工業(yè)機器人等設(shè)備廠商無一例外地擔起了重任。

群雄逐鹿，刀光劍影。對于機器人行業(yè)而言，鋰電池產(chǎn)業(yè)降本增效是一把“雙刃劍”，既是一項極其艱難的挑戰(zhàn)，又是一次潛在的國產(chǎn)替代機會。“誰能夠把握住機遇，誰就可以在競爭激烈的環(huán)境中站穩(wěn)腳跟，成為行業(yè)的主導者。”新時達機器人事業(yè)部總經(jīng)理周廣興這樣說道。顯然，新時達已做好準備。

全場景、全流程解決方案賦能智能產(chǎn)線

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

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鋰電企業(yè)最“憂心”的事。具體而言，鋰電企業(yè)對生產(chǎn)效率、產(chǎn)品穩(wěn)定性與良率提出更加“極致”的要求，對降本的需求亦愈發(fā)明顯。

面對鋰電生產(chǎn)線的高要求，新時達將機器人技術(shù)與鋰電池生產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合展開定制化研發(fā)，已形成了負載范圍1kg-600kg的全系列工業(yè)機器人產(chǎn)品及全場景鋰電池解決方案，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)品方面來看，新時達的鋰電行業(yè)定制化產(chǎn)品已覆蓋SCARA機器人和多關(guān)節(jié)機器人兩大工業(yè)機器人類型。

在SCARA機器人產(chǎn)品上，新時達全系列產(chǎn)品臂長涵蓋300mm-1200mm，負載范圍涵蓋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檢測等工序。

早在2018年，新時達就開始涉足動力電池行業(yè)。在和客戶溝通交流中，新時達發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的SCARA機器人在動力電池產(chǎn)線中往往會受制于重量而出現(xiàn)偏心率大，慣量無法滿足生產(chǎn)等情況。為滿足動力電池提出的大負載、高慣量需求，YR系列由此而生。

YR122040 SCARA機器人 最大負載50KG，臂展最大1200mm，重復定位精度±0.03mm，安裝10KG負載，標準循環(huán)時間0.7s。通過靜力學和動力學的仿真優(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，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)減重、剛度提升、傳動優(yōu)化，在保證強度和剛性不減弱的同時，盡可能實現(xiàn)機器人結(jié)構(gòu)輕巧。

YR122040 應(yīng)對鋰電模組重量大、節(jié)拍快、裝配精度高的工況需求，YR122040 SCARA機器人極具性價比，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，針對預堆疊的模組段工藝專項研發(fā)，新時達推出YR101030-P SCARA機器人，其負載20KG，臂展最大1000mm，重復定位精度±0.02mm，標準循環(huán)時間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機器人針對卷料雙工位貼膠機、小面貼膠工藝，開展了預堆疊的模組段工藝專項研發(fā)，通過在本體增加兩根導桿配件，提高了機器人剛性，相比傳統(tǒng)機器人最大慣量提升120%（2.0kg·㎡），絲桿剛性提升300%，配合新時達高階動力學算法，抑制功能，降低抖動，同時保證穩(wěn)定不減速。

卷料雙工位貼膠機器人的夾具重達16kg，且絲桿不能抬起，因此平移對絲桿的剛性要求很高。傳統(tǒng)的單根絲桿結(jié)構(gòu)，無法滿足這一工位場景應(yīng)用。因此，新時達通過一根絲桿，加兩根輔桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計來提升絲桿整體的剛性。

在多關(guān)節(jié)機器人產(chǎn)品系列上，新時達重磅推出了全新一代中大負載系列機器人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、電芯預堆疊/小單元成組、側(cè)縫焊接、模組入箱等工藝段的應(yīng)用需求。

動力電池在堆疊、預堆疊和小單元成組等工藝段，對J5軸和J6軸的慣量和扭矩有較高的要求。新時達多關(guān)節(jié)機器人SR70/2180，負載70KG，臂展2180mm，復定位精度±0.06mm, 高精不低速。機身結(jié)構(gòu)緊湊，適合狹小場所工作，模塊化設(shè)計，縮短維護時間。

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

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

總體而言，目前新時達的SCARA、多關(guān)節(jié)機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)線對生產(chǎn)穩(wěn)定性提出極高的要求，而與之矛盾的是，在實際產(chǎn)線應(yīng)用中，停機故障等不穩(wěn)定狀況是機器人產(chǎn)品十分常見的問題。

速度和精度是衡量機器人產(chǎn)品性能的核心要素。在技術(shù)創(chuàng)新上，新時達機器人基于高階動力學柔性算法和自主標定軟件解算最優(yōu)補償參數(shù)技術(shù)，大大提高機器人了的節(jié)拍、點位精度和軌跡精度。另外對路徑精度要求不高，但對速度平穩(wěn)性和節(jié)拍要求高的場合，新時達采用多路徑前瞻圓滑技術(shù)，能夠自動對多段路徑的位置和姿態(tài)進行預判和圓滑處理，實現(xiàn)機器人平穩(wěn)高速運行。

極限制造之下，鋰電池產(chǎn)線正朝著柔性化方向發(fā)展，未來產(chǎn)線中可能會出現(xiàn)越來越多多品種、小批量生產(chǎn)的情況。新時達早已有所應(yīng)對策略。

通過將機器人產(chǎn)品與PLC、上位機進行信息傳輸與配套，在程序中將電池的規(guī)格與參數(shù)寫入軟件中，機器人最快能夠30分鐘完成型號切換，無懼多品種、小批量生產(chǎn)。目前在同一條產(chǎn)線中，新時達已經(jīng)可以實現(xiàn)幾十款不同型號消費類電池的柔性化生產(chǎn)。

除標準化機型外，新時達針對客戶的注液工序進行了定制設(shè)計。當機器人需要停機維護時，絲桿表面的油脂會與電解液發(fā)生反應(yīng)，需要人工將電解液擦掉后，再次涂刷油脂，費時費力。因此，新時達在機器人本體的絲桿上方增加了一個罩殼，抵御電解液的腐蝕，同時也能隔絕電解液進入機器人內(nèi)部，無需人工擦拭。

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

在機器視覺方面，新時達自主研發(fā)了自動標定功能軟件。消費類電池通常需要通過機器人的視覺定位進行抓取，若手動進行視覺標定，調(diào)試周期則較長，自動標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)亦是新時達的核心亮點。軟件中包含視覺調(diào)試界面，調(diào)試就能夠在一個軟件中操作。

新時達的定制產(chǎn)品也是平臺化產(chǎn)品。在滿足鋰電產(chǎn)線要求的同時，新時達探索并在實際開發(fā)中實現(xiàn)產(chǎn)品平臺化，YR系列和中大負載系列的多款機器人產(chǎn)品同樣適用于在木工家具、金屬加工、新能源汽車制造等領(lǐng)域。未來，新時達機器人將不斷拓寬工業(yè)自動化的極限。