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リチウム電池パック生産ラインは、動力電池がセルから電池パックへと組上げられるまでの重要な工程であり、セルの選別、モジュールの積層、溶接、検査、テストなど多岐にわたる工程を含みます。ライン全体の検査ポイントは分散しており、デジタル信号とアナログ信号が混在するため、I/Oモジュールの信号取り込み能力と設置の柔軟性に高い要求が求められます。今回はリチウム電池パック生産ラインを対象に、sDot製IO-LinkバスI/Oの適用事例を紹介します。
今回の事例で使用したsDot製製品
（IO-Linkマスタ、PROFINETプロトコル）
（IO-Link HUB、16チャンネルデジタル信号設定可、ソースタイプ（PNP））
（IO-Link HUB、8チャンネル電圧/電流入出力互換）
一、機器紹介
リチウム電池パック生産ラインは通常、セル供給選別ユニット、モジュール積層ユニット、プラズマ洗浄ユニット、タブ溶接ユニット、検査ユニットおよびテスト・払出しユニットで構成され、セルの供給、モジュールの組立、溶接固定からパック全体の検査判定までの全工程作業を完了します。
工程 | 動作内容 |
①セル供給選別 | セルを自動供給し、容量・内部抵抗などのパラメータで選別 |
②モジュール積層 | セルを直並列順に積層してモジュール化、位置決め治具と併用 |
③プラズマ洗浄 | タブ、バスバーの表面をプラズマ洗浄 |
④タブ溶接 | レーザ溶接でバスバーとタブを接続し、電気的接続を完了 |
⑤外観検査 | ビジョンシステムによりモジュール外観・組立状態を検査、 検査前にエアブローによる除塵を併用し、ワークの清浄度を保持 |
⑥テスト・出荷 | パック全体の気密検査と充放電テストを実施して出荷 |
二、sDot製ソリューション
リチウム電池パック生産ラインの検査ポイントは、セル供給、モジュール積層、溶接、検査、テストなど複数のステーションに分散しており、シリンダ動作フィードバック、物料到位、安全防護などのデジタル信号に加え、風速、測距などのアナログ信号も同時に接続する必要があります。信号タイプが多様でポイントが分散しているため、I/Oモジュールの信号入力能力と設置柔軟性に高い要求が求められます。
本ソリューションはsDot製IO-LinkバスI/Oアーキテクチャを採用し、IO-LinkマスタとHUBの組み合わせにより、現場のデジタル信号とアナログ信号を同一のネットワークに統合します。モジュールはIP67金属筐体を採用し、設備の近傍に直接取り付け可能です。三線式センサはM12インタフェースを介して直接接続でき、パックラインのステーション分散や多様な信号に対応する制御要求に適合します。
三、システム構成
制御層：
シーメンスS7-1500 PLCをコアコントローラとして、ライン全体のロジックスケジューリング、検査データ処理、タクト同期を担います。
ネットワーク層：
IOL7A-PN01B-8AマスタはPROFINETでPLCに接続し、IOL7A-16CB-M12とIOL7A-A8C-M12はIO-Linkスレーブとしてマスタに接続し、生産ラインに沿ってカスケード接続で配置します。
現場層：
IOL7A-16CB-M12は各ステーションのデジタル信号の収集と出力を担当し、シリンダ動作フィードバック、セルとモジュールの到位、トレイ到位、安全防護、操作ボタンなどの信号を網羅し、空圧アクチュエータを駆動する出力も行います。IOL7A-A8C-M12は外観検査、プラズマクリーニング、積層位置決めなどのステーションのアナログ量収集を担当し、風速計と測距計の信号を接続します。
四、導入効果
項目 | 導入効果 |
信号互換性 | デジタル信号とアナログ信号をIO-Link体系に統合接続し、 デジタル信号の収集と風速・距離測定などのアナログ信号の収集を1つのネットワークに統合 |
柔軟な設置 | モジュールはIP67金属筐体で、機器の近端に直接取り付け可能、信号は現場で接続 |
保守効率 | IO-Linkチャネル単位診断が信号異常の的確な特定をサポートし、金属筐体はリチウム電池生産環境に対応 |
sDot製IO-LinkバスI/O
sDot製IO-LinkバスI/Oは現在、IP67とIP20の2種類の保護等級製品を提供しています。IP67は型番IOL7A（金属筐体）とIOL7B（プラスチック筐体）、IP20は型番IOL5で、防塵カバーのオプションに対応しています。
製品形態は多様で、現場の状況に応じて柔軟に選択可能です。EtherCAT、PROFINETなどの主要な通信プロトコルに適合し、デジタル信号・アナログ信号など多種類の信号収集ソリューションを提供、リチウム電池、3C、自動車製造などの高要求な産業分野で広く使用されています。
