摘要：隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展以及科技水平的不斷提高，鋰電行業(yè)和人們的生活息息相關(guān)，鋰電電池已經(jīng)被人們廣泛應(yīng)用于日常的生產(chǎn)生活當中。電池密封性對電池使用的安全性影響極大，在電池生產(chǎn)工藝中，檢測電池頂蓋的密封性是一道非常重要的工序。氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)是一種安全高效、操作方便、準確可靠的檢漏技術(shù)，現(xiàn)已在市場中得以廣泛的應(yīng)用，采用通過注液口通入氦氣，檢測電池內(nèi)部的壓力變化來判斷電池焊接內(nèi)部的密封性。本文介紹了禾川氦檢機方案，可自動完成上下料、氦檢、除氦，NG品自動隔離，配合使用禾川X6EB總線伺服，可以解決現(xiàn)有氦檢機存在穩(wěn)定性低、精度低、適配性差等問題。

　　文/浙江禾川科技有限公司

　　1 氦檢機的發(fā)展概述

　　(1)氦檢機簡述

　　氦氣質(zhì)量輕，運動速度快，分子直徑小，滲透率高，在實際使用中也相對比較容易獲取，并且氦氣無破壞性，不腐蝕設(shè)備，因此常用作為示漏氣體。氦質(zhì)譜檢漏儀主要是運用磁質(zhì)譜理論和逆擴散理論及質(zhì)譜分析方法，用氦氣作為探索氣體制成的檢測儀器。

　　20世紀60年代，氦檢機在航空航天、電子、化工、汽車等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。特別是原子能和航空航天技術(shù)的發(fā)展，使得氦檢機得到了飛速提高。由早期的噴射方法開始，目前有氦罩方法、吸槍方法、真空室方法、泄漏盒方法、吸槍積累方法、背壓方法、前泵出口采樣方法等氦質(zhì)譜檢漏方法。1956年，Schumache將氦質(zhì)譜檢漏方法應(yīng)用在密閉電子器件的檢漏當中。

　　采用真空法檢漏的氦檢機，需要利用輔助真空泵或檢漏儀對被檢電池內(nèi)部密封室抽真空，采用氦罩或噴吹的方法在被檢產(chǎn)品外表面施氦氣，當被檢產(chǎn)品表面有漏孔時，氦氣就會通過漏孔進入被檢產(chǎn)品內(nèi)部，再進入氦質(zhì)譜檢漏儀，從而可以實現(xiàn)被檢的電池泄漏量測量。

圖1 氦氣檢測原理圖

　　(2)氦檢機在國內(nèi)的應(yīng)用和發(fā)展前景

　　氦檢機在國內(nèi)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于航空航天、制冷及相關(guān)配件、汽車制造、有機化學(xué)、石油加工、生物化學(xué)、環(huán)境保護、食品發(fā)酵、科學(xué)研究等領(lǐng)域。氦檢機檢漏效率高，簡便易操作，儀器反應(yīng)靈敏，不易受其他氣體的干擾。

　　近幾年來，我國的鋰電行業(yè)處于高速發(fā)展的鼎盛時期。鋰電池殼體的密封性直接決定了電池的安全性，因密封不良造成電解液泄露、殼體膨脹、起火爆炸等情況對電池企業(yè)和消費者造成了極大的損失。在現(xiàn)代電池蓋板生產(chǎn)的過程中，需要對防爆孔處的防爆膜進行密封性檢查，也需要對電池的電極點進行密封性檢查。

　　早期使用打壓置于水中的方式來進行檢測，費時費力，且檢測的精度不高，不適應(yīng)于電池蓋板密封性高精度、流水線式全檢測。在鋰電池新能源蓬勃發(fā)展的今天，鋰電池產(chǎn)品廣受歡迎，各大廠商十分關(guān)注電池的密封性，因此使用氦檢機來提高鋰電泄露檢測的精度和工作效率尤為重要，具有良好的發(fā)展前景。

　　2 氦檢機分類及構(gòu)成

　　(1)氦檢機分類

　　按照檢測方法的不同，常用的氦檢機大致可分為漏點型和漏率型。

　　測定漏點型檢氦機是要確定要檢部位的具體漏點或漏孔的位置，在大型部件當中較為常見，如衛(wèi)星、導(dǎo)彈彈體、油管、鍋爐等，也分為噴氦型和吸氦型兩種。噴氦法是最常用的一種方法，需要將被檢器件和儀器連通，在抽好真空后，用噴槍噴氦氣，若存在漏孔則氦氣擴散到質(zhì)譜室中，氦質(zhì)譜檢測儀輸出就會有響應(yīng)。使用吸氦法需要先將容器抽真空，再給容器充入氦氣，在氦質(zhì)譜檢測儀的進氣法蘭處接上前端帶有毛細管的橡皮管，將毛細管在被檢容器外壁焊縫處移動，吸入滲出的氦氣從而使檢漏儀響應(yīng)。

　　測定漏率型氦檢機主要是針對密封性要求嚴格的部件進行檢測，如火箭液體燃料儲料箱，電子元器件等，只能測試器件的漏率，無法確定漏孔的位置和個數(shù)，同樣也分為兩種類型：充氦型、鐘罩型。充氦型的氦檢機包含一個密閉的氣室連接真空泵和氦氣罐，將被檢部件裝入氣室后抽真空然后通氦氣，靜置一段時間后放入接在檢漏儀進氣法蘭處的容器中，氦檢機就會給出漏率響應(yīng)。鐘罩型氦檢機是將氦質(zhì)譜檢漏儀與部件用真空橡皮管連接，在試件上用密閉的容器罩住，在容器里充入氦氣，若試件上有漏點，氦檢機就能顯示漏率。

　　(2)氦檢機構(gòu)成

　　氦檢機一般由電源、控制模塊、傳感器、測量裝置、采樣系統(tǒng)以及顯示和記錄模塊組成。它一般由定時器和固定電壓來控制，使用寬動態(tài)范圍和高靈敏度的傳感器，可以在短時間內(nèi)準確地檢測到氦氣滲透流量，從而實現(xiàn)對器件密封性地快速檢查。

　　3禾川氦檢機解決方案

　　(1)禾川氦檢機方案介紹

　　禾川氦檢機設(shè)備配置有掃碼器、工控電腦，可以對檢測的電池進行數(shù)據(jù)記錄，并上傳至MES生產(chǎn)系統(tǒng)中。氦檢機在實際應(yīng)用場合中常遇到被檢試件的結(jié)構(gòu)大小不一的情況，禾川氦檢機方案支持配方功能，對于不同電池型號可以調(diào)用設(shè)置不同參數(shù)，方便型號切換生產(chǎn)，產(chǎn)品適應(yīng)性高且工作效率高，氦檢測時間小于5s ，符合國家有關(guān)機電設(shè)備的安全標準。

圖2 禾川氦檢機構(gòu)

　　(2)禾川氦檢機工藝流程

　　禾川包膜機工藝流程大致可分為5步，分別是：條形碼掃描、上料、電池抽真空、氦檢與清氦、下料，工藝流程如圖3所示。

圖3 禾川氦檢機工藝流程圖

　　(3)禾川氦檢機方案

　　禾川包膜機方案以TP2510觸摸屏作為信息層交互層，HCQ1-1300為控制層，采用X6EB伺服驅(qū)動器為驅(qū)動層，執(zhí)行層具有上料平移軸、上料升降軸、上料NG拉帶軸、氦檢倉軸、下料平移軸、下料升降軸、下料NG拉帶軸，系統(tǒng)拓樸圖如圖4所示。

圖4 禾川氦檢機系統(tǒng)拓撲圖

　　禾川氦檢機方案可通過TP2510觸摸屏實時查看各軸運動狀態(tài)，方便用戶地操作。HCQ1-1300是禾川自主研發(fā)的中型PAC，在禾川包膜機方案中，可以輕松帶動21軸運動。X6EB智能型伺服驅(qū)動器是一種高階伺服驅(qū)動器，搭配禾川X6電機，運行穩(wěn)定，功能強大，可以完成高精度、高速度、高強度的生產(chǎn)。

　　(4)氦檢機設(shè)備工藝介紹

　　①電池從來料碼位進行阻擋掃碼，掃碼機構(gòu)采用獨立安裝的方式，每把掃碼槍都可進行無死角的調(diào)節(jié)。

　?、跈C械手移動至取料位，Z軸下降，夾爪夾緊電池后提升，完成取料動作;隨后X軸平移至放料位，Z軸下降，夾爪松開電池，Z軸提起，完成放料動作。機械手裝有柔性報警裝置及有料感應(yīng)，可保證機械手運動過程中杜絕損害、掉落電池的風險。

　　③機械手在放料位將電池放到下模腔體內(nèi)，完成上料動作，絲桿帶動將腔體平移至檢測位，由頂升氣缸帶動上升密封，腔體、電池同時抽真空，抽到指定數(shù)值后電池注入定量氦氣，隨后進行氦檢。氦檢完成后，電池清氦，腔體破真空。下模腔體被氣缸拉至原位，腔體平移至下料位，由下料機械手抓取下料，完成整個氦檢動作。

　?、軓?fù)測完成后電池由機械手搬運至配對緩存位，等待另一復(fù)測完成的電池進行配組，組合完成的電池由機械手搬運至出料拉帶上。

　?、輽C械手移動至取料位，Z軸下降，夾爪夾緊電池后提升，完成取料動作;隨后X軸平移至放料位，Z軸下降，夾爪松開電池，Z軸提起，完成放料動作。

　　4 結(jié)束語

　　禾川氦檢機方案采用多工位協(xié)作，效率更高;支持各個軸的位置示教，方便用戶的調(diào)試;支持配方功能，可以匹配不同尺寸的電池，使用更便捷;使用X3EB總線伺服，一線到底，減少復(fù)雜的脈沖接線，杜絕脈沖干擾;檢測精度更高。

　　目前，市面上的氦檢機機械結(jié)構(gòu)類似，可參考本方案進行復(fù)制。浙江禾川科技股份有限公司始終以更好的整機解決方案來滿足客戶的需求，以更高性能的產(chǎn)品來服務(wù)客戶。