Soldadora automática de puntos de doble cara para ensamblaje de paquetes de baterías

TOB-850DN-XZ-10000A Máquina automática de soldadura por puntos de doble cara impulsada por IA para ensamblaje de módulos y paquetes de baterías

Descripción general del producto y aplicaciones ideales

La soldadura por puntos de resistencia de alta velocidad y alta precisión de lengüetas de níquel a terminales de celdas cilíndricas es un cuello de botella en cualquier línea de producción de paquetes de baterías de iones de litio. La desalineación, la corriente inconsistente o los tiempos de ciclo lentos limitan directamente la capacidad de producción y pueden introducir soldaduras débiles que comprometen la seguridad del paquete. La TOB-850DN-XZ-10000A es una máquina de soldadura por puntos de doble cara totalmente automatizada que aborda estos desafíos al integrar inteligencia artificial con control de movimiento servo multieje. Está diseñada específicamente para la tarea repetitiva y de gran volumen de soldar tiras de níquel a los terminales positivo y negativo de celdas cilíndricas con carcasa de acero—18650, 21700, 26650, 32700 y otras—simultáneamente en ambos lados de la celda.

A diferencia de las estaciones de soldadura manuales o de una sola cara, esta máquina completa ambas soldaduras de las caras terminales en un único ciclo de indexación, alcanzando una velocidad configurada de fábrica de 0,4 segundos por soldadura (9000 soldaduras por hora), con velocidades programables de hasta 10.500 soldaduras por hora. La fuente de alimentación de soldadura es una unidad de transistor unipolar de 10.000 A (con una unidad bipolar 6.000 B opcional que entrega efectivamente 12.000 A), ofreciendo control del gradiente de corriente para una formación suave del núcleo de soldadura y detección integrada de fallos de subcorriente, subtensión y salpicaduras de soldadura.

La precisión de soldadura está garantizada por cuatro ejes accionados por servo (X, dos Y, dos R, dos Z) con una precisión de posicionamiento de ±0,02 mm, mientras que las rutinas de autocorrección basadas en IA miden automáticamente la longitud de la celda, detectan el desgaste de las agujas de soldadura por puntos y verifican las posiciones límite. La máquina puede importar archivos DXF para generar rutas de soldadura, mostrar la posición de soldadura en tiempo real con estado codificado por colores y admitir la reanudación desde puntos de interrupción después de un apagado anormal. Con escaneo de códigos de barras personalizable, detección de presión y carga de datos MES, está preparada para una trazabilidad digital completa en una fábrica inteligente.

Ideal para:

• Líneas de módulos y paquetes de baterías para vehículos eléctricos que sueldan tiras de níquel a celdas 18650, 21700, 26650 o 32700 en configuraciones serie-paralelo.
• Fabricantes de paquetes de sistemas de almacenamiento de energía (ESS) que requieren soldadura por puntos de alto volumen, consistente y trazable para ensamblajes de celdas cilíndricas.
• Productores de paquetes de baterías para bicicletas eléctricas, herramientas eléctricas y electrónica de consumo que buscan reemplazar estaciones de soldadura manuales con una solución totalmente automatizada en línea.
• Cualquier fabricante que busque integrar datos de soldadura por puntos en un sistema MES / SCADA para una genealogía completa del producto.

¿Necesita saber si esta soldadora puede manejar el grosor específico de su lengüeta de níquel y el paso de sus celdas? Envíe su archivo de diseño del paquete o la hoja de datos de la celda a nuestros ingenieros de automatización. Proporcionaremos una evaluación de viabilidad de soldadura y una estimación del tiempo de ciclo.

Dónde encaja esta máquina en la fabricación de paquetes de baterías

En una línea de paquetes basada en celdas cilíndricas, el orden del proceso suele ser:

1. Clasificación de celdas– agrupación de celdas por capacidad y resistencia interna.
2. Inserción de celdas en accesorio/soporte– las celdas se colocan en un soporte plástico que define la geometría del módulo.
3. Soldadura por puntos de tiras de níquel– las tiras se colocan sobre los terminales de las celdas y se sueldan para crear las conexiones eléctricas serie-paralelo.
4. Colocación del BMS y cables de detección de voltaje– a menudo también se realiza mediante soldadura por resistencia.
5. Aislamiento, pruebas y ensamblaje final.

La TOB-850DN-XZ-10000A realiza el paso 3 y también puede adaptarse al paso 4 si el diseño del accesorio lo permite. La capacidad de soldadura de doble cara es especialmente valiosa porque una celda cilíndrica estándar tiene un terminal positivo (tapa superior) y un terminal negativo (lata inferior o anillo integrado). Al soldar ambos terminales simultáneamente, la máquina reduce a la mitad el número de pasos de manipulación y elimina la necesidad de girar el accesorio, reduciendo el tiempo de ciclo y el riesgo de desalineación.

El sistema de sujeción del accesorio de la máquina admite paquetes de baterías con una longitud de 260–680 mm, una altura de 260–450 mm y un grosor que puede cambiarse entre 76,5 mm y 150 mm mediante el cambio de las placas laterales del accesorio. Esto cubre una amplia gama de tamaños de módulos, desde pequeños paquetes para bicicletas eléctricas hasta submódulos más grandes para vehículos eléctricos. El eje X accionado por servo (carrera de 620 mm) transporta el accesorio, mientras que los ejes Y alinean los cabezales de soldadura sobre las filas de celdas y los ejes R giran las puntas de soldadura para seguir patrones circulares de terminales. Los ejes Z avanzan las agujas de soldadura para hacer contacto, con un acercamiento final a baja velocidad para evitar daños por impacto.

Integración en MES y fabricación digital:

El PC industrial de la máquina (Intel N100, 8 G de RAM + 1 TB) que ejecuta un sistema de control propietario se comunica mediante Web/API para cargar datos de producción. Cada evento de soldadura puede asociarse con un número de serie del paquete escaneado mediante código de barras, y los parámetros de soldadura (corriente, voltaje, tiempo, presión) se almacenan localmente en formato .xlsx. Estos datos forman la base para el control estadístico del proceso, el análisis de garantías y las auditorías de clientes.

Cómo funciona el sistema de soldadura por puntos de doble cara impulsado por IA

Tecnología de soldadura

La TOB-850DN-XZ-10000A utiliza soldadura por puntos de resistencia basada en transistores. Un pulso de alta corriente y bajo voltaje se descarga a través de un par de agujas opuestas de soldadura por puntos que presionan una tira de níquel contra el terminal de acero de la celda. El pulso de corriente, controlado con precisión por la fuente de alimentación de transistor, genera calentamiento resistivo localizado en la interfaz, fundiendo el níquel y uniéndolo al acero. Debido a que el calor se concentra en el punto de mayor resistencia (la interfaz del material), la mayor parte de la celda permanece fría, protegiendo el separador interno y el electrolito.

La configuración estándar incluye una fuente de alimentación de transistor unipolar de 10.000 A con funciones de aumento y disminución gradual de corriente. Esta modificación de la forma de onda de corriente evita picos repentinos que pueden causar salpicaduras de soldadura (explosión) o perforación por quemado. La fuente de alimentación supervisa automáticamente la corriente y el voltaje de salida; si alguno está fuera del rango establecido, se activa una alarma y la máquina puede detenerse. Se puede especificar una fuente de alimentación MIYACHI MDA-8000B o MDB-4000B opcional para un control aún más preciso.

Control de movimiento y autocorrección mediante IA

La máquina emplea siete ejes servo y un eje neumático de presión:

• Eje X (servo de 700 W): mueve el accesorio longitudinalmente a través de la estación de soldadura (carrera de 1–620 mm).
• Ejes Y (2 × servo de 700 W): posicionan los cabezales de soldadura a lo largo de las filas de celdas (carrera de 1–390 mm).
• Ejes R (2 × servo de 400 W): giran las puntas de soldadura (0–100°), permitiéndoles seguir un patrón en el terminal de la celda.
• Ejes Z (2 × servo de 400 W): avanzan y retraen las agujas de soldadura (carrera de 40–160 mm, ajustable para adaptarse a longitudes de celda de 20–150 mm).
• Eje neumático de presión: aplica la fuerza inicial de sujeción antes de la soldadura.

La rutina de autocorrección mediante IA se ejecuta antes o durante la soldadura para garantizar la precisión:

• Detección de longitud:El sistema mide la longitud real de la celda (basándose en la posición del eje Z en el momento del contacto) y ajusta la profundidad de soldadura en consecuencia. Si la longitud medida se desvía del valor esperado, se genera una alarma.
• Detección de desgaste de agujas:Utilizando la firma de corriente y voltaje, la IA puede detectar cuándo las agujas de soldadura por puntos están comenzando a desgastarse o cuándo ha aumentado la resistencia de contacto, evitando la producción de soldaduras débiles.
• Detección de límites:La IA verifica que las posiciones de soldadura programadas estén dentro de los límites mecánicos de los ejes.

Programación y visualización de la trayectoria de soldadura

El operador importa un dibujo DXF del patrón de tira de níquel directamente al software de la máquina. El sistema de control extrae automáticamente las coordenadas de los puntos de soldadura. Las matrices pueden definirse como matrices de bloques, con la capacidad de eliminar manualmente puntos redundantes. Durante la soldadura, la pantalla de 24 pulgadas muestra la posición en tiempo real de cada soldadura: los puntos soldados aparecen en color azul y los puntos no soldados en amarillo. Esta visualización permite al operador ver instantáneamente qué soldaduras se han completado, incluso en una tira compleja con cientos de puntos.

La máquina también admite soldadura regional (especificar un rango de puntos, por ejemplo, 20–50, y soldar solo esos puntos) y reanudación desde puntos de interrupción (después de una falla, el operador introduce el número del último punto soldado y la máquina continúa desde allí, eliminando la necesidad de volver a soldar los puntos completados).

Refrigeración y consumibles

Ambos cabezales de soldadura se refrigeran por agua mediante un enfriador dedicado (Huayou Intelligent HY-002HP) que hace circular agua a aproximadamente 6 L/min y mantiene la temperatura por debajo de 20 °C. Esto evita que las agujas de soldadura por puntos se sobrecalienten durante operaciones de alto ciclo de trabajo. Las agujas estándar son de material ODSC (EE. UU.), con un diámetro de 1,7 × 100 mm; están disponibles diámetros alternativos de 1,5 mm, 2,0 mm y 3,0 mm, así como agujas de punto convexo para tiras de níquel más gruesas.

Principales ventajas de ingeniería del TOB-850DN-XZ-10000A

1. La soldadura síncrona de doble cara duplica el rendimiento- Dos cabezales de soldadura independientes del eje Z sueldan simultáneamente ambos extremos de la celda. La velocidad establecida de fábrica de 0,4 s por soldadura (9000 soldaduras por hora), ajustable hasta 10.500 soldaduras por hora, se traduce en tiempos de ciclo extremadamente cortos para un módulo típico de múltiples celdas. El diseño de doble cabezal reduce efectivamente a la mitad el tiempo de soldadura y elimina la necesidad de invertir el dispositivo, reduciendo los puntos de contacto del operador.
2. La autocorrección mediante IA minimiza el error humano y el retrabajo- En una estación de soldadura manual o semiautomática, la variación en la longitud de la celda (incluso una fracción de milímetro) puede causar un contacto incompleto o una fuerza excesiva. Las rutinas de IA del TOB-850DN-XZ-10000A miden continuamente la longitud real de la celda y el desgaste de las agujas, compensando estas variaciones en tiempo real. El resultado es una reducción drástica de las tasas de rechazo por soldaduras débiles y de los costes asociados al retrabajo.
3. Fuente de alimentación de transistor de 10.000 A con control de gradiente- La función de aumento gradual/disminución gradual moldea el pulso de corriente de soldadura para que la tira de níquel se caliente suavemente y se enfríe bajo presión. Esto produce un punto de soldadura más uniforme y resistente, con menos grietas y menos salpicaduras. Las alarmas automáticas de baja corriente, bajo voltaje y salpicaduras de soldadura proporcionan una capa adicional de garantía de calidad que protege tanto el producto como la máquina.
4. La importación DXF simplifica la programación- En lugar de enseñar manualmente cada punto de soldadura, el operador simplemente importa el archivo DXF del diseño de la tira de níquel. El sistema de control reconoce las posiciones de los orificios o marcadores de puntos y genera automáticamente el programa de soldadura. Esta capacidad es especialmente valiosa para fabricantes por contrato que cambian frecuentemente los diseños de paquetes: un nuevo programa puede generarse en minutos en lugar de horas.
5. Trazabilidad digital completa e integración con MES- Cada evento de soldadura se registra con marca de tiempo, parámetros de soldadura y datos de código de barras, se almacena localmente y opcionalmente se carga mediante Web/API. Esto crea un hilo digital completo para cada paquete de baterías, desde las celdas entrantes hasta el producto terminado. En caso de una devolución de garantía en campo, el fabricante puede verificar instantáneamente si las soldaduras por puntos se realizaron dentro de las especificaciones. La opción de detección de presión (sensor MS2009-20KG + convertidor MI2008) añade otra dimensión de datos de calidad.
6. Mecánica robusta accionada por servomotores con una precisión de ±0,02 mm- El uso de servomotores Xinjie y módulos de alta precisión (husillos de bolas y guías de Runyang) en todos los ejes garantiza que las puntas de soldadura siempre aterricen exactamente en el punto designado. La precisión de posicionamiento de ±0,02 mm es un orden de magnitud más fina que las tolerancias habituales de los útiles de soldadura manuales, garantizando que cada soldadura se coloque dentro del área objetivo prevista de la tira de níquel.
7. Sistema de fijación flexible que admite una amplia gama de tipos de celdas y tamaños de paquetes- El mecanismo de bloqueo cambia entre espesores de fijación de 76,5 mm y 150 mm, y el eje X tiene un recorrido de 620 mm. Combinado con el rango de 390 mm de los ejes Y y la carrera ajustable de los ejes Z, la máquina puede procesar paquetes desde pequeños grupos de baterías digitales hasta grandes submódulos de almacenamiento de energía. El cambio entre anchos de fijación es mecánico y rápido, minimizando el tiempo de inactividad durante los cambios.

Especificaciones técnicas completas

Parámetros técnicos principales (fuente de alimentación de transistor)

Funciones personalizadas (opcionales)

Parámetros de soldadura recomendados (puntos de partida)

Estos son ajustes típicos para una celda estándar 18650 con tira de níquel puro de 0,15 mm. Los parámetros finales deben optimizarse para su celda específica, material de la tira y diseño del paquete.

Realice siempre una prueba destructiva de pelado y un análisis de sección transversal en los primeros artículos de cada nueva configuración para validar la calidad de la soldadura.

Problemas comunes de soldadura y solución de problemas

Preguntas frecuentes de ingeniería — Soldadura por puntos automatizada para paquetes de baterías

P1: ¿Puede esta máquina soldar tiras compuestas de cobre-níquel o solo níquel puro?

La máquina está especificada para láminas de níquel puro, niqueladas y compuestas de cobre-níquel. Los compuestos de cobre-níquel tienen mayor conductividad y menor resistencia de contacto que el níquel puro, pero requieren una corriente de soldadura más alta y pueden necesitar agujas de punta convexa para concentrar la corriente. La fuente de alimentación de 10,000 A puede soldar estos materiales, pero recomendamos realizar una prueba de soldabilidad con su grado específico de compuesto.

P2: ¿Cómo maneja la máquina celdas de diferentes longitudes en el mismo accesorio?

La rutina de detección de longitud mediante IA mide cada celda individualmente cuando el eje Z realiza el primer contacto y ajusta el recorrido en consecuencia. Esto significa que las celdas dentro de un mismo accesorio pueden variar algo en longitud sin requerir una reprogramación manual. Sin embargo, para lograr una consistencia óptima, las celdas deben clasificarse previamente por longitud y capacidad.

P3: ¿Qué ocurre si falta una celda o está desalineada en el accesorio?

La función de detección de límites mediante IA detectará que el recorrido del eje Z está fuera del rango esperado y activará una alarma. La máquina puede programarse para detenerse y alertar al operador, o para omitir ese punto de soldadura concreto si la celda está ausente. Esto evita daños al cabezal de soldadura y al accesorio.

P4: ¿Es complicada la integración con MES?

La máquina proporciona una interfaz Web/API para la carga de datos. Siempre que su MES pueda aceptar datos mediante estos protocolos, la integración es sencilla. Los datos se almacenan localmente en un formato .xlsx estándar en la unidad D, por lo que incluso sin MES puede acceder a registros completos de producción conectando una unidad USB o mediante la red.

P5: ¿Con qué frecuencia deben reemplazarse las agujas de soldadura por puntos y pueden volver a afilarse?

Las agujas ODSC tienen una larga vida útil cuando se enfrían correctamente y cuando los parámetros de soldadura están dentro del rango recomendado. En producción de alto volumen (varios miles de soldaduras al día), las agujas pueden durar varias semanas. Pueden reacondicionarse ligeramente, pero generalmente es más económico reemplazarlas cuando la geometría de la punta comienza a cambiar significativamente. La detección de desgaste de agujas mediante IA proporciona una advertencia temprana antes de que la calidad de soldadura se vea afectada.

Por qué elegir TOB-850DN-XZ-10000A frente a estaciones de soldadura manuales o semiautomáticas

Por qué actualizar:

El salto de la soldadura por puntos manual a la TOB-850DN-XZ-10000A no es simplemente una mejora de velocidad, sino una transformación de calidad. En un proceso manual, el operador debe juzgar la presión, la alineación y el tiempo de soldadura por sensación, lo que genera una variación en la resistencia de las soldaduras que solo se hace evidente durante las pruebas de ciclos del paquete completo. La TOB-850DN-XZ-10000A reemplaza esa variabilidad con precisión accionada por servomotor y calidad verificada mediante IA, garantizando que cada soldadura de un módulo de 10.000 soldaduras sea indistinguible del resto. Cuando ese módulo se ensambla en un paquete de batería EV y se espera que dure 10 años, esa consistencia es imprescindible.

Instalación, puesta en marcha y capacitación

• Instalación: Salvo que se acuerde lo contrario, el comprador es responsable de recibir, desembalar y transportar la máquina al lugar de instalación, así como de preparar las conexiones eléctricas.
• Puesta en marcha: El vendedor es responsable de la instalación del equipo, la depuración y la integración del sistema con los periféricos de la línea de producción del comprador.
• Producción de prueba: Después de la instalación, se realiza una producción de prueba a pequeña escala con las celdas y tiras de níquel del comprador. La producción masiva formal comienza solo después de que las piezas de prueba sean aprobadas por el departamento de calidad del comprador.
• Capacitación: El vendedor proporciona capacitación gratuita a los operadores y al personal de mantenimiento del comprador. El contenido de la capacitación incluye: operación normal, mantenimiento rutinario, análisis de fallos y solución de problemas, seguridad operativa y procedimientos de apagado de emergencia.

Entorno operativo

¿Listo para trasladar el ensamblaje de su paquete de celdas cilíndricas de estaciones manuales a una línea de soldadura por puntos totalmente automatizada y trazable? Solicite una cotización para el TOB-850DN-XZ-10000A. Proporcione su tipo de celda, el DXF de la disposición del módulo y el rendimiento objetivo; nuestro equipo de automatización le proporcionará un estudio detallado de viabilidad de soldadura y un análisis del tiempo de ciclo.

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