Instrumento de medición de rebabas totalmente automático

Instrumento de medición de rebabas totalmente automático para la inspección de bordes de electrodos de batería

Descripción general del producto y aplicaciones ideales

El TOB-3020MC-A es un instrumento de medición de rebabas totalmente automático desarrollado para la inspección de alta precisión de las rebabas en los bordes de los electrodos de batería. En la fabricación de baterías de iones de litio, las láminas de electrodos se producen mediante el corte longitudinal o el troquelado de bandas de electrodos recubiertas, y los bordes cortados desarrollan micro-rebabas. Si estas rebabas superan el límite de especificación, pueden penetrar el separador y causar cortocircuitos internos. El TOB-3020MC automatiza el proceso de medición de rebabas, proporcionando una medición rápida, repetible e independiente del operador de la altura de la rebaba y la calidad del borde en láminas de electrodos de cátodo y ánodo.

El instrumento se ofrece en dos configuraciones para adaptarse a diferentes flujos de trabajo de producción y control de calidad:

1. TOB-3020MC-A (modelo con dispositivo de rotación automática): Equipado con un dispositivo de rotación automática que posiciona y gira automáticamente la lámina de electrodo para su medición. Este modelo ofrece un mayor grado de automatización y rendimiento, reduciendo la participación del operador en el paso de posicionamiento. (Precio de referencia: 16.2 W/set, incluido el dispositivo).
2. TOB-3020MC-CNC (modelo con dispositivo manual): Equipado con un dispositivo de rotación manual (MC002) para láminas de electrodos. El operador carga el electrodo y lo posiciona manualmente con el joystick, y la máquina mide las rebabas bajo control CNC. Este modelo es adecuado para laboratorios y estaciones de control de calidad donde los electrodos se inspeccionan individualmente y donde el posicionamiento asistido por el operador es aceptable.

Ambos modelos comparten la misma plataforma de medición central: una base y columna de granito natural (grado 00), guías lineales HIWIN de Taiwán y husillos de bolas TBI, servomotores de CA con un controlador de movimiento HZ 4000 de bucle cerrado completo, una cámara a color de alta definición 4000MT con una lente de zoom de alta definición 1490, una regla de rejilla de precisión de 0.0005 mm y el software de medición automática dedicado CNC. La precisión de medición X/Y es de (2 + L/200) µm y la precisión del eje Z es de (5 + L/200) µm, soportado por una gran mesa de trabajo de mármol (500 × 380 mm) que proporciona una estabilidad térmica superior en comparación con las mesas de hierro fundido o aluminio fundido.

Ideal para:

• Fabricantes de electrodos de baterías de iones de litio que inspeccionan las rebabas de los bordes de los electrodos de cátodo y ánodo después del corte longitudinal o troquelado.
• Fabricantes de condensadores electrolíticos que miden las rebabas de los bordes de los electrodos/láminas (como se indica en los objetos de medición).
• Laboratorios de control de calidad en plantas de baterías que requieren una inspección de rebabas automatizada y de alto rendimiento con integración de datos.
• Líneas de producción donde el modelo con dispositivo de rotación automática (TOB-3020MC-A) puede integrarse en un flujo de trabajo de inspección de electrodos semiautomatizado.

¿Necesita determinar si el modelo con dispositivo manual (TOB-3020MC-CNC) o el modelo con dispositivo de rotación automática (TOB-3020MC-A) se adapta mejor a su rendimiento de inspección? Póngase en contacto con nuestros ingenieros de aplicaciones de medición con su formato de electrodo y volumen de inspección diario.

Dónde encaja la inspección automática de rebabas en la producción de electrodos de batería

En la cadena de fabricación de electrodos para celdas de iones de litio, el paso de inspección de rebabas se sitúa inmediatamente después de la operación de corte y antes del ensamblaje de la celda. El proceso es:

• Corte longitudinal / troquelado: La banda de electrodo recubierta se corta en láminas o tiras de electrodo individuales. La operación de corte produce micro-rebabas en los bordes cortados.
• Inspección de rebabas (el papel del TOB-3020MC): Los electrodos cortados se inspeccionan para verificar que la altura de la rebaba y la calidad del borde cumplan con la especificación del proceso. En un proceso manual, un operador inspecciona visualmente el borde bajo un microscopio y mide la rebaba a mano, un proceso lento, subjetivo y propenso a la fatiga. El TOB-3020MC automatiza esto: el electrodo se posiciona (manualmente o mediante el dispositivo automático), y el software CNC mueve la cámara a lo largo de la trayectoria programada, detecta el borde, mide la rebaba y registra el resultado.
• Ensamblaje de celdas: Los electrodos que pasan la inspección de rebabas proceden al apilado o bobinado.

• Objetividad: El algoritmo de detección de bordes y el procedimiento de medición son idénticos para cada electrodo, eliminando la variación entre operadores.
• Rendimiento: La máquina mide las rebabas en múltiples posiciones programadas automáticamente, y la función de medición por lotes permite medir múltiples muestras de electrodos en un solo programa.
• Trazabilidad: El software de análisis estadístico SPC y la capacidad de integración de bases de datos permiten que los datos de las rebabas se registren, analicen y rastreen, apoyando el control del proceso de las herramientas de corte longitudinal y troquelado (el crecimiento de las rebabas con el tiempo es un indicador del desgaste de la cuchilla).

Cómo funciona el sistema de medición automática de rebabas

El TOB-3020MC realiza la medición automática de rebabas a través de una secuencia coordinada de movimiento y visión:

• Carga de electrodos: El operador carga la lámina de electrodo en el dispositivo. En el modelo TOB-3020MC-CNC, se utiliza el dispositivo de rotación manual MC002 y el operador posiciona la lámina manualmente. En el modelo TOB-3020MC-A, el dispositivo de rotación automática posiciona y gira la lámina bajo control del programa.
• Ubicación de la posición mediante navegación CCD: La función de navegación CCD proporciona un gran campo de visión que permite al software localizar la posición de la pieza de trabajo rápidamente, guiando a la máquina a la región de interés sin búsqueda manual.
• Escaneo de bordes programado: El software CNC acciona los ejes X/Y (hasta 300 mm/s) para mover la cámara a lo largo de la trayectoria de medición programada a lo largo del borde del electrodo. La lente de zoom 1490 proporciona un aumento óptico de 1.4–9× y un aumento de imagen de 48–500×, por lo que el detalle de la rebaba se resuelve claramente.
• Detección de bordes y medición de rebabas: El potente algoritmo de detección de bordes del software localiza la línea del borde del electrodo y se mide la rebaba (la protuberancia más allá del borde nominal). El eje Z (hasta 100 mm/s, precisión de (5 + L/200) µm) permite el enfoque y la medición relacionada con la altura si es necesario.
• Registro y análisis de resultados: Los resultados de la medición se muestran, se evalúan según la tolerancia configurada (con una advertencia roja de fuera de tolerancia) y se almacenan. Los datos se pueden exportar a Excel, procesar mediante el software de análisis estadístico SPC o integrar en la base de datos del cliente.

Sistema de control y posicionamiento:

La máquina utiliza un controlador de movimiento de bucle cerrado completo HZ 4000 con servomotores de CA y reglas de rejilla de precisión de 0,0005 mm, lo que proporciona una retroalimentación de posición precisa. Las guías lineales Taiwan HIWIN y los husillos de bolas TBI proporcionan un movimiento suave y estable sin la adherencia que puede ocurrir con las guías cruzadas. Los rodamientos de bolas radiales combinados de doble caja originales japoneses NSK soportan el conjunto del husillo para una precisión a largo plazo.

Dos modelos para diferentes flujos de trabajo

El TOB-3020MC se ofrece en dos configuraciones de fijación. La plataforma de medición central (base de granito, sistema de movimiento, cámara, lente y software) es idéntica; la diferencia radica en cómo se posiciona la hoja de electrodo durante la medición.

Ambos modelos están cubiertos por el mismo software de medición de rebabas CNC y admiten el uso compartido de programas en todas las máquinas TOB del mismo tipo.

Especificaciones técnicas

Lista de configuración del equipo

Características de ingeniería clave del TOB-3020MC

• Construcción de granito totalmente natural para una precisión a largo plazo - Toda la máquina, incluidas las plataformas de medición X e Y, está hecha de granito natural. En la industria, las plataformas de medición suelen estar hechas de hierro fundido o aluminio fundido, que se expanden y contraen con la temperatura significativamente más que el granito natural, lo que dificulta garantizar la estabilidad de la precisión a largo plazo. La construcción de granito de grado 00 del TOB-3020MC garantiza que no haya deformación, alta precisión y alta estabilidad, proporcionando la referencia de medición estable requerida para la medición de rebabas al nivel de precisión de (2 + L/200) µm.
• Dos configuraciones de accesorios para diferentes flujos de trabajo - El modelo de accesorio manual TOB-3020MC-CNC y el modelo de accesorio giratorio automático TOB-3020MC-A permiten al comprador seleccionar el grado de automatización que se adapta a su volumen de inspección y flujo de trabajo. Ambos comparten la misma plataforma de medición de alta precisión y software CNC.
• Medición automatizada de rebabas con software CNC - El software de medición automática dedicado CNC impulsa la máquina a lo largo de rutas programadas, detecta el borde del electrodo con un potente algoritmo de detección de bordes y mide la rebaba automáticamente. La función de medición por lotes reduce la fatiga del operador, y el programa de medición se puede compartir en todas las máquinas TOB del mismo tipo, ahorrando tiempo de programación cuando se despliegan múltiples instrumentos.
• Imágenes de alta definición (cámara 4000MT, 48–500×) - La cámara de alta definición en color 4000MT con la lente de zoom de alta definición 1490 proporciona un aumento óptico de 1.4–9× y un aumento de imagen de 48–500×, resolviendo claramente las micro-rebabas en los bordes de los electrodos. La tecnología de subdivisión de subpíxeles mejora la resolución del borde de la imagen para una localización precisa del borde de la rebaba.
• Sistema de movimiento preciso (control servo de bucle cerrado completo) - Los servomotores de CA con el controlador de movimiento de bucle cerrado completo HZ 4000 y reglas de rejilla de 0,0005 mm proporcionan un posicionamiento preciso y repetible. La velocidad de movimiento X/Y alcanza los 300 mm/s para un escaneo rápido, mientras que las guías lineales HIWIN y los husillos de bolas TBI de Taiwán proporcionan un movimiento suave sin adherencias. La precisión del eje Z de (5 + L/200) µm permite la medición de enfoque y altura.
• Navegación CCD para un posicionamiento rápido - La función de navegación CCD proporciona un gran campo de visión, lo que permite localizar rápidamente la posición de la pieza de trabajo. Esto acelera la configuración de los programas de medición y reduce el tiempo dedicado a buscar la región de medición en cada electrodo.
• Gestión e integración de datos - El software proporciona evaluación de tolerancia con advertencias de fuera de tolerancia en rojo, análisis estadístico SPC dedicado, exportación a Excel y capacidad de integración de bases de datos. Los datos de las rebabas se pueden registrar, analizar y compartir con la base de datos del cliente, lo que respalda el control de procesos y la trazabilidad de la calidad de corte del electrodo.
• Fuentes de luz fría LED ajustables - La luz inferior (transmitida) y la luz de superficie utilizan fuentes de luz fría LED ajustables. La luz transmitida incluye una lente condensadora para iluminación de luz paralela, y la luz de superficie es una fuente de luz fría LED de 5 anillos y 8 zonas. Debido a que la luz fría LED no genera calor, evita los problemas de expansión y contracción térmica de las fuentes de luz caliente, previniendo la deformación secundaria del electrodo medido.

Entorno operativo óptimo recomendado

Se recomienda el siguiente entorno para mantener la precisión de medición y el funcionamiento fiable del TOB-3020MC.

Temperatura y humedad

• Temperatura: 15–25 °C (óptima: 22 °C)
• Humedad relativa: 30 %–70 % (óptima: 55 %)
• Tasa máxima de cambio de temperatura en la sala: 2 °C/hora

Nivel de polvo en el aire

• La sala debe mantenerse limpia. Las partículas en el aire mayores de 0,5 µm no deben exceder las 45.000 partículas por pie cúbico. El polvo excesivo puede causar fácilmente errores de lectura/escritura en los dispositivos de almacenamiento y dañar los discos o los cabezales de lectura/escritura.

Nivel de vibración

• La vibración en la sala no debe exceder 0,5 T (nivel de vibración). Los equipos que vibran no deben colocarse juntos para evitar el aflojamiento de piezas mecánicas, conectores y contactos de panel, lo que puede causar un funcionamiento anormal de la máquina.

Fuente de alimentación

• CA 220 V / 50 Hz.

Práctica recomendada de medición de rebabas

• Calentamiento de la máquina: Permita que la máquina alcance el equilibrio térmico en el entorno de temperatura controlada antes de realizar mediciones de precisión, ya que la plataforma de granito y las reglas de rejilla son sensibles a la temperatura.
• Calibración: Verifique la calibración utilizando el bloque de corrección suministrado periódicamente. El software admite funciones de compensación lineal, de sección, de perpendicularidad, de rectitud del eje Z, de compensación del centro de la lente y de plano.
• Carga del electrodo: Para el TOB-3020MC-CNC, coloque el electrodo en el dispositivo MC002 y gírelo manualmente para colocar el borde de interés bajo la cámara. Para el TOB-3020MC-A, cargue el electrodo y deje que el dispositivo giratorio automático lo posicione bajo control del programa.
• Configuración del programa: Usando el joystick y la navegación CCD, enseñe la trayectoria de medición a lo largo del borde del electrodo, definiendo las posiciones donde se medirá la altura de la rebaba. Guarde el programa; puede reutilizarse para formatos de electrodos idénticos y compartirse con otras máquinas TOB.
• Medición: Ejecute el programa. La máquina escanea a lo largo del borde, mide la rebaba en cada posición programada y registra los resultados. Configure la tolerancia para marcar las rebabas que excedan el límite con una advertencia roja.
• Análisis de datos: Utilice el análisis SPC o exporte los datos a Excel para realizar un seguimiento de las tendencias de las rebabas a lo largo del tiempo, lo cual es un indicador útil del desgaste de la cuchilla de corte o troquelado.

Preguntas frecuentes de ingeniería

P1: ¿Cuál es la diferencia entre el TOB-3020MC-CNC y el TOB-3020MC-A?

Ambos modelos comparten la misma plataforma de medición (base de granito, sistema de movimiento, cámara, lente y software CNC). La diferencia es el dispositivo: el TOB-3020MC-CNC utiliza el dispositivo de rotación manual MC002, donde el operador posiciona y gira la hoja del electrodo manualmente; el TOB-3020MC-A utiliza un dispositivo giratorio automático que posiciona y gira el electrodo bajo control del programa, proporcionando un mayor grado de automatización y rendimiento. El modelo automático tiene un precio de 16,2 W/juego, incluido el dispositivo.

P2: ¿Qué rebabas puede medir este instrumento?

El instrumento mide las rebabas en las hojas de electrodos de cátodo y ánodo de baterías de litio, así como en los bordes de electrodos/láminas de condensadores electrolíticos (según los objetos de medición enumerados en la especificación). Detecta el contorno y la calidad del borde de la pieza de trabajo y mide la altura de la rebaba en relación con la línea nominal del borde del electrodo.

P3: ¿Por qué la máquina está hecha completamente de granito natural?

El granito natural tiene un coeficiente de expansión térmica mucho menor que el hierro fundido o el aluminio fundido, que se utilizan comúnmente para plataformas de medición X/Y en la industria. Debido a que el hierro fundido y el aluminio fundido se expanden y contraen significativamente con la temperatura, dificultan la garantía de la estabilidad de precisión a largo plazo. La construcción totalmente de granito del TOB-3020MC garantiza que no haya deformación, alta precisión y alta estabilidad durante toda la vida útil del instrumento.

P4: ¿Cómo se automatiza la medición de rebabas?

El operador primero enseña un programa de medición a lo largo del borde del electrodo utilizando el joystick, la navegación CCD y el software CNC. Cuando se ejecuta el programa, los servomotores AC desplazan la cámara a lo largo de la trayectoria programada, el algoritmo de detección de bordes localiza el borde del electrodo y la rebaba se mide automáticamente en cada posición programada. Los resultados se muestran, se comparan con la tolerancia y se registran. La función de medición por lotes permite medir múltiples electrodos en secuencia.

P5: ¿Se pueden compartir los programas de medición entre diferentes máquinas TOB?

Sí. El software permite compartir programas entre todas las máquinas TOB del mismo tipo. Un programa de medición creado en una TOB-3020MC puede utilizarse en otra TOB-3020MC, lo que ahorra tiempo de programación cuando se despliegan múltiples instrumentos en diferentes sitios o turnos.

P6: ¿Qué funciones de gestión de datos están disponibles?

El software proporciona una visualización completa de los resultados de medición, configuración de tolerancias con advertencias en rojo cuando se está fuera de tolerancia, y un software de análisis estadístico SPC independiente y dedicado. Los resultados de las mediciones se pueden exportar a Excel e integrar con la base de datos del cliente, lo que permite al personal relevante acceder a datos en tiempo real de forma inmediata. TOB también ofrece actualizaciones de software gratuitas de por vida para el mismo tipo de software.

P7: ¿Cómo ayudan los datos de las rebabas a controlar el proceso de corte longitudinal o troquelado?

El crecimiento de la rebaba a lo largo del tiempo es un indicador fiable del desgaste de la herramienta de corte. Al realizar un seguimiento de los valores de rebaba medidos con el análisis SPC, el ingeniero de calidad puede detectar cuándo la cuchilla de corte longitudinal o la herramienta de troquelado comienzan a desafilarse y programar el mantenimiento de la herramienta antes de que la rebaba supere el límite de especificación, evitando que los electrodos fuera de especificación lleguen al ensamblaje de la celda.

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