実点科技 IO-Link バスI/O のリチウム電池フィルム包装テスト機における応用

リチウム電池生産ラインにおいて、フィルム被覆検査機はPACK組立前における最後の絶縁防護工程です。貼付フィルムに気泡、しわ、寸法公差超過などが発生すると、軽微な場合は良品率の低下や手直しの増加を招き、重大な場合は不良セルがモジュール積層工程に流入し、安全上のリスクを残すことになります。電池メーカにとって、この工程の良品率の安定性と故障停止時間は、生産ライン全体のコストに直結します。

本事例は、実点科技のIO-Linkバス I/Oのフィルム被覆検査機におけるアプリケーションです。I/O通信の面でどのように工程精度と良品率を安定させるか、またデバイスにトラブルが発生した際にどのように運用保守を支援し、停止による損失を最小限に抑えるかを中心にご紹介します。

今回の事例で使用するIP67 IO-Linkバス I/O製品

IOL7A-EC01B-8A

（IO-Linkマスタ、EtherCATプロトコル）

IOL7A-16CB-M12

（IO-Link HUB、16チャネルデジタル入出力コンフィグレーション可能、ソースタイプ（PNP））

IOL7A-A8C-M12

（IO-Link HUB、8チャネル電圧/電流入出力兼用）

一、デバイスと工程

フィルム被覆検査機は、リチウム電池生産ラインにおける絶縁保護専用デバイスであり、その中核機能は、アルミケースセルに絶縁マイラーフィルムを自動的に被覆し、上部絶縁シートを貼合したうえで、オンラインで絶縁耐圧検査と寸法測定を完了することです。

デバイスの工程フローは、以下の5つの連続工程で構成されています——

二、I/O通信の特徴

生産ライン運用保守の観点から見ると、デバイスの自動化制御には避けて通れない2つの課題があり、それぞれ「良品率」と「停止時間」という重要なポイントに対応しています。

課題1：被膜および検査精度が良品率を直接左右するため、信号の伝送速度を確保する必要がある

フィルム材の巻き出し張力は、貼付フィルムの平坦度や折り返し品質に直接影響を与え、寸法測定データは良品判定を左右します。これらはいずれも、収集精度とリアルタイム性が高く求められる連続アナログ信号であり、信号の遅延や干渉が少しでも発生すれば、貼付フィルムの気泡、しわ、寸法公差超過などの不良率上昇につながる恐れがあります。システムは高タクトでの運転下においても、アナログ信号の安定した収集と高精度な出力を継続的に確保しなければなりません。

課題2：デジタル信号とアナログ信号が混在しており、故障箇所の特定に時間がかかり、保守コストが高い

5つの工程には、セル位置決め、フィルム材到達、シリンダ動作、吸着パッド負圧、検査プローブ昇降、不良品排出など、多数のデジタル信号が分布しており、信号点が密集しています。同時に、フィルム材の巻き出し張力、蛇行補正精度、比例弁圧力、寸法測定値などの連続アナログ信号も高い精度が求められます。信号異常が発生した場合、原因究明は配線ごと、ポイントごとに確認する必要があり、停止時間が長引き、保守のハードルも高くなります。

三、実点科技IO-Linkバス I/Oソリューション

上記の課題に対して、実点科技のIO-Linkバス I/Oを採用し、EtherCATバスを介してオムロンNX502-1600 PLCに接続します。

マスタ局層：

IOL7A-EC01B-8AはEtherCATを介してNX502-1600と直接接続し、IO-Link通信の集約と転送を担い、リアルタイムの状態診断とリモートパラメータ設定をサポートします。

デジタル信号スレーブ局：

各工程の工程位置ごとにIOL7A-16CB-M12を近接配置し、16チャネル設定可能なDI/DOにより近接スイッチ、光電センサ、電磁弁などの機器を統合的に接続し、上料から下料までの全てのデジタル信号の収集と実行制御をカバーします。

アナログ信号スレーブ局：

フィルム材の巻出しと寸法測定工程にはIOL7A-A8C-M12を配置し、8チャネルの電圧/電流入出力に対応し、張力センサと寸法検出システムのデータを収集するとともに、アナログ信号の調整指令を出力して比例弁と補正機構を駆動し、張力と貼合精度のクローズドループ制御を実現します。

四、実点科技IO-Link バスI/O

実点科技のIO-Link バスI/Oは現在、IP67とIP20の2種類の保護等級の製品を提供しています。IP67に対応する型番はIOL7A（金属筐体）とIOL7B（樹脂筐体）、IP20に対応する型番はIOL5で、防塵カバーのオプション選択にも対応しています。

製品形態は多様で、現場の使用状況に応じて柔軟に選定できます。EtherCAT、PROFINETなどの主流バスプロトコルに対応し、デジタル信号、アナログ信号など多様な信号収集ソリューションを提供し、リチウム電池、3C、自動車製造など高い要求水準の産業シーンで幅広く応用されています。