广州市威恒电子有限公司WEF-R-MHZ2-20B-18-2N旋转电动夹爪在新能源圆柱电池制造抓取旋转电池的应用案例

一、 客户行业背景与设备困境

1. 行业介绍：新能源赛道的“圆柱”机遇

随着4680、32140等大圆柱电池的爆发式增长，新能源汽车与储能行业对电池的制造精度提出了苛刻要求。客户位于“中国锂电之都”福建宁德，是一家专注于圆柱电池中后段化成分容及检测设备的国家级专精特新“小巨人”企业，在电池检测设备领域占有30%以上的市场份额。其明星产品——圆柱电池OCV（开路电压）测试设备和分选机，因精度高、稳定性强而深受一线电池厂青睐。

2. 设备名称与当前困境

客户核心设备名称为：全自动圆柱电池化成分容托盘装卸机。

该设备需要在极短的时间内，从托盘上抓取电池，旋转90度至180度进行扫码、电压探针接触，再旋转复位放入下游料道。

目前设备（老方案）的困境：

原方案采用的是气动平行夹爪 + 外置旋转气缸的组合模组。

缓冲不足致电池微伤： 圆柱电池（特别是外壳较软的铝壳电池）在气动夹爪的高速冲击下，外壳出现凹痕（外观不良率高达0.5%），且因气压不稳，抓取力难以恒定。

体积臃肿：气缸+旋转台的组合高度过高，无法适应设备紧凑的空间布局。

3. 问题与损失

在产能为200PPM（每分钟200个）的高速产线上，问题被急剧放大：

停机损失： 气动元件因频繁换向磨损严重，平均每周需更换一次手指密封圈，每次停机2小时，单条产线月损失产能约3万颗电芯，直接经济损失超10万元。

品质客诉： 电池夹伤导致的客诉占据了该设备售后投诉的70%，客户面临被电池厂（如CATL、BYD）剔除供应商名单的风险。

4. 新方案的必要性

客户急需一款“即插即用、软着陆、无限旋转”的机电一体化夹持方案，以替代复杂且不稳定的气动逻辑

二、 老方案技术缺陷深度分析

1. 原检测原理与故障模式

原理： 电磁阀控制压缩空气进入气缸，推动活塞带动连杆实现夹紧；旋转由另一套磁性开关控制的摆台气缸实现。

故障分析： 圆柱电池注液口和防爆阀需要在特定角度对齐探针。气动系统无法实现中间位置停止，导致旋转过冲或不足；且压缩空气中含有的水分会导致电磁阀卡滞。

2. 排除故障的代价

为了维持老方案运行，客户不得不：

1.增加精密过滤三联件（成本增加2000元/工位）。

2.每月停产4小时进行机械零点校准。

3.在后道增加人工外观全检（每班需2名熟练工）。

三、产品选型与认证

1.产品名称：旋转电动夹爪

型号：WEF-R-MHZ2-20B-18-2N

专利号：ZL 2019 1 1023529.4

2. 详细技术参数

电机类型： 42步进电机（闭环）

夹持力范围： 30-40N

最大行程： 18mm

旋转角度： 360度 无限连续旋转

控制方式： IO脉冲

防护等级： IP40（特殊涂覆防尘）

供电电压： DC 24V ±10%

3. 产品原理与核心亮点

（1） 机械结构原理

该夹爪采用“精密滚珠丝杠+交叉滚子导轨”结构。步进电机驱动丝杠旋转，通过非线性弹簧自适应机构转化为直线夹持动作。旋转功能由内置的谐波减速机构直接驱动整个夹持部旋转，两者物理隔离且协同工作。

（2） 六大核心特点

1.自适应行程与夹持反馈： 具备“柔性接触”功能。夹爪接触到电池瞬间电流反馈变化，立即切换为“恒力保持”模式。就像人手抓鸡蛋一样，既抓得紧又不会捏碎，完美解决铝壳电池夹痕问题 。

2.替代气动，驱动一体： 完全抛弃电磁阀和气管，只需要一根通讯线缆和电源线，即可实现“抓-旋”复合动作。

3.断电自锁： 具备抱闸功能，突然断电情况下，夹爪依然保持夹持状态，防止电池掉落引发短路或报废。

4.IO脉冲简易控制： 针对PLC工程师操作友好，支持NPN/PNP双向输入，无需复杂的上位机曲线编程 。

5.360度无限旋转： 区别于传统气缸限位旋转，本产品支持正反转任意圈数。在圆柱电池喷码和注液口定位时，可以顺时针或逆时针寻找最短路径，提升效率 。

6.指尖可换： 标准MHZ2接口，兼容气动夹爪的配件，改造零成本。

四、 应用现场与实施细节

1. 客户要求与匹配原因

客户要求： 洁净车间等级1000级，夹持力不超过15N（防止隔膜褶皱），旋转速度3圈/秒。

匹配原因：

材质： 全铝合金阳极氧化+无铜锌合金，耐电解液腐蚀。

防尘： 虽非高防水，但采用防尘迷宮设计，适合干燥的装配车间。

2. 客户现场与结构说明

安装位置： 龙门架倒装式安装，下方为同步带输送线。

结构图示描述：

[顶部] 伺服Z轴升降模组

[中部] 威恒WEF-R-MHZ2-20B-18-2N 旋转电动夹爪

[末端] 黑色聚氨酯V型手指（包裹电池圆柱面）

3. 接线与配套电路

接线说明：

棕线：DC24V+（电源）

黑线：GND（电源地）

蓝线：IO_IN_1（夹紧信号）

橙线：IO_IN_2（松开信号）

黄线：IO_IN_3（正转90度脉冲）

绿线：IO_OUT_1（到位反馈信号）

配套电路： 控制器采用威恒标配的WEF-C-01控制器，支持MODBUS RTU通讯，简化了传统PLC的脉冲发送模块。

4. 使用操作说明

零点校准： 一键式自动回零，无需人工找原点。

参数设置： 通过调试软件设置“夹持力度”为8N，“速度”为30mm/s。

逻辑编程：

下降 -> 发送“夹紧”脉冲 -> 等待反馈信号 -> 发送“旋转180度”脉冲 -> Z轴上升 -> 搬运 -> 发送“松开”

五、 使用效果与前后对比

经过在宁德某圆柱电池生产基地的32工位分选机上连续运行3个月（累计运行2000万次循环）后，数据对比如下：

经验总结： WEF-R-MHZ2-20B-18-2N的力控自适应特性是最具价值的微创新。过去工程师们试图用复杂的视觉或机械导轨来引导夹爪对位，但威恒电子通过“电流环力矩反馈”这一简单的物理学原理，从底层逻辑

解决了柔软易损工件的抓取难题。

威恒电子公司介绍：

威恒电子电动夹爪通过其精确的力控能力和智能化反馈，完美解决了食品行业软质、易变形物件的自动化抓取难题。其一体化、电气化的设计代表了工业自动化执行器的发展方向，是替代传统气动方案的理想选择。

特长与实力：在微型伺服驱动、运动控制算法、精密机械设计等领域拥有深厚的技术积累和多项核心专利。具备从核心部件到整体解决方案的全链条研发能力。

供稿人：威恒电子自动化事业部，高级应用工程师 - 余工

索要技术资料：如需了解更多关于WEF-MHZ2系列电动夹爪的详细技术参数、3D模型及手册，请联系我司销售人员或访问官网。

联系人：余工 （13825159505）

个人微创新：在本案例中，为客户定制化开发了轻触模式，将初始闭合速度加快以提升效率，在接近预设力值时自动切换为低速柔顺模式，进一步优化了抓取的成功率和体验。

本案例证明，通过技术创新，一个核心部件的升级，能够为整个自动化设备带来质的飞跃。威恒电子，致力于成为您最可靠的自动化核心部件伙伴。