배터리 팩 조립용 양면 자동 스폿 용접기

TOB-850DN-XZ-10000A AI 기반 배터리 모듈 및 팩 조립용 양면 자동 스폿 용접기

제품 개요 및 이상적인 적용 분야

원통형 셀 단자에 니켈 탭을 고속·고정밀 저항 스폿 용접하는 작업은 모든 리튬 이온 배터리 팩 생산 라인의 병목 지점입니다. 정렬 불량, 불균일한 전류, 또는 느린 사이클 시간은 생산성을 직접적으로 제한하며 팩 안전성을 저해하는 약한 용접을 초래할 수 있습니다. TOB-850DN-XZ-10000A는 인공지능과 다축 서보 모션 제어를 통합하여 이러한 문제를 해결하는 완전 자동 양면 스폿 용접기입니다. 이 장비는 철제 케이스 원통형 셀(18650, 21700, 26650, 32700 및 기타 모델)의 양극 및 음극 단자에 니켈 스트립을 동시에 양면 용접하는 반복적이고 대량 생산 작업을 위해 특별히 설계되었습니다.

수동 또는 단면 용접 스테이션과 달리 이 장비는 한 번의 인덱싱 사이클로 양쪽 끝면 용접을 완료하며, 공장 설정 기준 용접 속도는 용접당 0.4초(시간당 9000회 용접)에 달하고, 프로그램 설정을 통해 시간당 최대 10,500회 용접 속도를 지원합니다. 용접 전원은 10,000A 단극 트랜지스터 장치이며(선택 사양인 6,000B 양극 장치는 효과적으로 12,000A를 공급), 부드러운 용접 너깃 형성을 위한 전류 그래디언트 제어와 저전류, 저전압 및 용접 스패터 이상 검출 기능을 내장하고 있습니다.

용접 정밀도는 ±0.02mm 위치 정밀도를 갖는 4개의 서보 구동 축(X, 2개의 Y, 2개의 R, 2개의 Z)으로 보장됩니다. 또한 AI 기반 자동 보정 기능은 셀 길이를 자동 측정하고, 스폿 용접 니들 마모를 감지하며, 한계 위치를 확인합니다. 이 장비는 DXF 파일을 가져와 용접 경로를 생성할 수 있고, 색상 코드 상태 표시로 실시간 용접 위치를 표시하며, 비정상 종료 후 중단 지점부터 재개하는 기능을 지원합니다. 사용자 지정 바코드 스캔, 압력 감지 및 MES 데이터 업로드 기능을 통해 스마트 공장에서 완전한 디지털 추적성을 구현할 수 있습니다.

적합 대상:

• 18650, 21700, 26650 또는 32700 셀을 직렬-병렬 구성으로 연결하기 위해 니켈 스트립을 용접하는 전기차 배터리 모듈 및 팩 생산 라인.
• 원통형 셀 조립체에 대해 대량 생산, 일관성 및 추적 가능한 스폿 용접이 필요한 에너지 저장 시스템(ESS) 팩 제조업체.
• 수동 용접 스테이션을 완전 자동 인라인 솔루션으로 교체하려는 전기 자전거, 전동 공구 및 소비자 전자제품 배터리 팩 제조업체.
• 완전한 제품 이력 관리를 위해 스폿 용접 데이터를 MES / SCADA 시스템에 통합하려는 모든 제조업체.

이 용접기가 특정 니켈 탭 두께와 셀 피치를 처리할 수 있는지 알고 싶으신가요? 팩 설계 파일 또는 셀 데이터시트를 당사의 자동화 엔지니어에게 보내주세요. 용접 가능성 평가와 사이클 시간 예상치를 제공해 드립니다.

배터리 팩 제조에서 이 장비가 적용되는 위치

원통형 셀 기반 팩 생산 라인에서는 일반적인 공정 순서가 다음과 같습니다:

1. 셀 분류– 용량과 내부 저항에 따라 셀을 그룹화.
2. 셀을 지그/홀더에 삽입– 셀은 모듈 형상을 결정하는 플라스틱 캐리어에 배치됩니다.
3. 니켈 스트립 스폿 용접– 스트립을 셀 단자 위에 배치하고 용접하여 직렬-병렬 전기 연결을 형성합니다.
4. BMS 및 전압 감지 와이어 부착– 이 작업 역시 저항 용접으로 수행되는 경우가 많습니다.
5. 절연, 테스트 및 최종 조립.

TOB-850DN-XZ-10000A는 3단계를 수행하며, 지그 설계가 허용하는 경우 4단계도 처리할 수 있습니다. 양면 용접 기능은 특히 가치가 높은데, 표준 원통형 셀은 양극 단자(상부 캡)와 음극 단자(하부 캔 또는 통합 링)를 모두 갖기 때문입니다. 두 단자를 동시에 용접함으로써 이 장비는 취급 단계를 절반으로 줄이고 지그 뒤집기 작업을 제거하여 사이클 시간을 단축하고 정렬 불량 위험을 감소시킵니다.

장비의 지그 클램핑 시스템은 길이 260–680mm, 높이 260–450mm의 배터리 팩을 지원하며, 지그 측판을 교체하여 두께를 76.5mm와 150mm 사이에서 변경할 수 있습니다. 이는 소형 전기 자전거 팩부터 대형 전기차 하위 모듈까지 다양한 모듈 크기를 지원합니다. 서보 구동 X축(620mm 스트로크)은 지그를 이동시키고, Y축은 용접 헤드를 셀 열 위에 정렬하며, R축은 원형 단자 패턴을 따라가도록 용접 팁을 회전시킵니다. Z축은 용접 니들을 전진시켜 접촉시키며, 충격 손상을 방지하기 위해 저속 최종 접근 방식을 사용합니다.

MES 및 디지털 제조 시스템 통합:

장비의 산업용 PC(Intel N100, 8G RAM + 1TB)는 독자적인 제어 시스템을 실행하며 Web/API를 통해 생산 데이터를 업로드합니다. 각 용접 이벤트는 바코드로 스캔된 팩 일련번호와 연결될 수 있으며, 용접 파라미터(전류, 전압, 시간, 압력)는 로컬 .xlsx 형식으로 저장됩니다. 이 데이터는 통계적 공정 관리, 보증 분석 및 고객 감사를 위한 기반을 형성합니다.

AI 기반 양면 스폿 용접 시스템 작동 방식

용접 기술

TOB-850DN-XZ-10000A는 트랜지스터 기반 저항 스폿 용접 방식을 사용합니다. 고전류 저전압 펄스가 한 쌍의 마주 보는 스폿 용접 니들을 통해 방전되어 니켈 스트립을 강철 셀 단자에 압착합니다. 트랜지스터 전원 공급 장치가 정밀하게 제어하는 전류 펄스는 접합부에서 국부적인 저항 가열을 발생시켜 니켈을 녹이고 강철에 접합합니다. 열은 저항이 가장 높은 지점(재료 접합면)에 집중되므로 셀 본체 대부분은 냉각 상태를 유지하여 내부 분리막과 전해질을 보호합니다.

표준 구성에는 전류 점진 증가 및 점진 감소 기능을 갖춘 10,000A 단극 트랜지스터 전원 공급 장치가 포함됩니다. 이러한 전류 파형 조절은 용접 스패터(폭발) 또는 과용융을 일으킬 수 있는 급격한 피크를 방지합니다. 전원 공급 장치는 출력 전류와 전압을 자동 모니터링하며, 어느 하나라도 설정 범위를 벗어나면 경보가 발생하고 장비를 정지할 수 있습니다. 더욱 정밀한 제어를 위해 선택 사양으로 MIYACHI MDA-8000B 또는 MDB-4000B 전원 공급 장치를 지정할 수 있습니다.

모션 제어 및 AI 자동 보정

이 장비는 7개의 서보 축과 1개의 공압 압착 축을 사용합니다:

• X축(700W 서보): 용접 스테이션을 통해 지그를 길이 방향으로 이동시킵니다(1–620mm 스트로크).
• Y축(2 × 700W 서보): 셀 열을 따라 용접 헤드를 위치시킵니다(1–390mm 스트로크).
• R축(2 × 400W 서보): 용접 팁을 회전시켜(0–100°) 셀 단자의 패턴을 따라갈 수 있도록 합니다.
• Z축(2 × 400W 서보): 용접 니들을 전진 및 후퇴시킵니다(40–160mm 스트로크, 셀 길이 20–150mm에 맞게 조정 가능).
• 공압 압착 축: 용접 전 초기 클램핑 힘을 적용합니다.

AI 자동 보정 기능은 용접 전 또는 용접 중에 작동하여 정밀도를 보장합니다:

• 길이 감지:시스템은 실제 셀 길이를 측정하고(Z축 접촉 위치 기준) 그에 따라 용접 깊이를 조정합니다. 측정된 길이가 예상값에서 벗어나면 경보가 생성됩니다.
• 니들 마모 감지:전류 및 전압 신호를 사용하여 AI는 스폿 용접 니들이 마모되기 시작하는 시점이나 접촉 저항이 증가한 시점을 감지하여 불량 용접의 생산을 방지할 수 있습니다.
• 한계 감지:AI는 프로그래밍된 용접 위치가 축의 기계적 한계 범위 내에 있는지 확인합니다.

용접 경로 프로그래밍 및 시각화

작업자는 니켈 스트립 패턴의 DXF 도면을 기계 소프트웨어로 직접 가져옵니다. 제어 시스템은 용접 지점 좌표를 자동으로 추출합니다. 배열은 블록 배열로 정의할 수 있으며, 중복 지점을 수동으로 삭제할 수 있습니다. 용접 중에는 24인치 디스플레이에 각 용접 지점의 실시간 위치가 표시됩니다. 용접된 지점은 파란색, 용접되지 않은 지점은 노란색으로 표시됩니다. 이 시각화 기능을 통해 작업자는 수백 개의 지점이 있는 복잡한 스트립에서도 완료된 용접과 미완료 용접을 즉시 확인할 수 있습니다.

또한 이 장비는 영역 용접(예: 20–50번 지점과 같이 범위를 지정하여 해당 지점만 용접)과 중단 지점 재개 기능(고장 발생 후 작업자가 마지막으로 용접한 지점 번호를 입력하면 기계가 해당 위치부터 계속 작업하여 완료된 지점을 다시 용접할 필요를 없앰)을 지원합니다.

냉각 및 소모품

두 용접 헤드는 전용 냉각기(Huayou Intelligent HY-002HP)를 통해 수냉식으로 냉각되며, 냉각수는 약 6 L/min의 유량으로 순환하고 온도를 20°C 이하로 유지합니다. 이를 통해 고작동률 운전 중 스폿 용접 니들이 과열되는 것을 방지합니다. 표준 니들은 ODSC 소재(미국산), 직경 1.7 × 100 mm이며, 1.5 mm, 2.0 mm, 3.0 mm의 대체 직경과 더 두꺼운 니켈 스트립용 볼록형 스폿 니들도 사용할 수 있습니다.

TOB-850DN-XZ-10000A의 주요 엔지니어링 장점

1. 양면 동기 용접으로 처리량 2배 향상- 두 개의 독립적인 Z축 용접 헤드가 셀의 양쪽 끝을 동시에 용접합니다. 공장 설정 속도는 용접 1회당 0.4초(시간당 9000회 용접)이며, 시간당 최대 10,500회 용접까지 조정 가능합니다. 이는 일반적인 다중 셀 모듈에서 매우 짧은 사이클 시간을 제공합니다. 듀얼 헤드 설계는 용접 시간을 효과적으로 절반으로 줄이고 지그 뒤집기 작업을 없애 작업자의 접촉 지점을 감소시킵니다.
2. AI 자체 보정으로 인적 오류 및 재작업 최소화- 수동 또는 반자동 용접 스테이션에서는 셀 길이의 편차(0.1 mm 이하의 작은 차이도 포함)가 불완전한 접촉이나 과도한 압력을 유발할 수 있습니다. TOB-850DN-XZ-10000A의 AI 알고리즘은 실제 셀 길이와 니들 마모 상태를 지속적으로 측정하여 이러한 변화를 실시간으로 보정합니다. 그 결과 불량 용접 폐기율과 이에 따른 재작업 비용이 크게 감소합니다.
3. 그라데이션 제어 기능을 갖춘 강력한 10,000 A 트랜지스터 전원 공급 장치- 점진적 증가/점진적 감소 기능은 용접 전류 펄스를 조절하여 니켈 스트립이 부드럽게 가열되고 압력 상태에서 냉각되도록 합니다. 이를 통해 균열과 스패터가 적고 더 매끄럽고 강한 용접 너겟을 생성합니다. 자동 저전류, 저전압 및 용접 스플래시 알람은 제품과 장비를 보호하는 추가적인 품질 보증 기능을 제공합니다.
4. DXF 가져오기로 프로그래밍 간소화- 각 용접 지점을 수동으로 지정하는 대신 작업자는 니켈 스트립 레이아웃의 DXF 파일을 가져오기만 하면 됩니다. 제어 시스템은 홀 위치 또는 지점 표시를 인식하고 용접 프로그램을 자동으로 생성합니다. 이 기능은 팩 설계를 자주 변경하는 위탁 제조업체에 특히 유용하며, 새로운 프로그램을 몇 시간이 아닌 몇 분 안에 생성할 수 있습니다.
5. 완전한 디지털 추적성 및 MES 통합- 모든 용접 작업은 타임스탬프, 용접 매개변수 및 바코드 데이터와 함께 기록되며, 로컬에 저장되고 선택적으로 Web/API를 통해 업로드됩니다. 이를 통해 입고된 셀부터 완제품까지 각 배터리 팩에 대한 완전한 디지털 이력을 구축합니다. 현장 보증 반품이 발생하는 경우 제조업체는 스폿 용접이 사양 범위 내에서 수행되었는지 즉시 확인할 수 있습니다. 압력 감지 옵션(MS2009-20KG 센서 + MI2008 변환기)은 추가적인 품질 데이터를 제공합니다.
6. ±0.02 mm 정확도의 견고한 서보 구동 메커니즘- 모든 축에 Xinjie 서보 모터와 고정밀 모듈(Runyang 볼스크류 및 슬라이더)을 사용하여 용접 팁이 항상 지정된 위치에 정확히 도달하도록 보장합니다. ±0.02 mm의 위치 정확도는 일반적인 수동 용접 지그의 허용 오차보다 한 단계 더 정밀하며, 모든 용접이 니켈 스트립의 의도된 목표 영역 내에 배치되도록 보장합니다.
7. 다양한 셀 유형 및 팩 크기에 대응하는 유연한 지그 시스템- 잠금 메커니즘은 76.5 mm와 150 mm의 지그 두께 사이를 전환할 수 있으며, X축 이동 거리는 620 mm입니다. Y축의 390 mm 범위와 Z축의 조정 가능한 스트로크가 결합되어 소형 디지털 배터리 클러스터부터 대형 에너지 저장 서브 모듈까지 다양한 팩을 처리할 수 있습니다. 지그 폭 전환은 기계식이며 빠르게 수행되어 교체 시간을 최소화합니다.

전체 기술 사양

핵심 기술 매개변수(트랜지스터 전원 공급 장치)

맞춤형 기능(선택 사항)

권장 용접 매개변수(시작 지점)

이는 0.15 mm 순수 니켈 스트립을 사용하는 표준 18650 셀의 일반적인 설정입니다. 최종 매개변수는 특정 셀, 스트립 재질 및 팩 설계에 맞게 최적화해야 합니다.

항상 각 새 설정의 첫 번째 제품에 대해 파괴적 박리 테스트 및 단면 분석을 수행하여 용접 품질을 검증하십시오.

일반적인 용접 문제 및 문제 해결

엔지니어링 FAQ — 배터리 팩용 자동 스폿 용접

Q1: 이 기계는 구리-니켈 복합 스트립을 용접할 수 있습니까, 아니면 순수 니켈만 가능한가요?

이 기계는 순수 니켈, 니켈 도금 및 구리-니켈 복합 시트용으로 설계되었습니다. 구리-니켈 복합재는 순수 니켈보다 전도성이 높고 접촉 저항이 낮지만, 더 높은 용접 전류가 필요하며 전류 집중을 위해 볼록형 니들을 사용해야 할 수 있습니다. 10,000 A 전원 공급 장치는 이러한 재료를 용접할 수 있지만, 특정 복합재 등급에 대한 용접 가능성 시험을 수행할 것을 권장합니다.

Q2: 이 기계는 동일한 지그에서 길이가 다른 셀을 어떻게 처리합니까?

AI 길이 감지 루틴은 Z축이 처음 접촉할 때 각 셀을 개별적으로 측정하고 그에 맞게 스트로크를 조정합니다. 따라서 하나의 지그 내 셀 길이가 어느 정도 달라도 수동 재프로그래밍이 필요하지 않습니다. 그러나 최적의 일관성을 위해 셀은 길이와 용량별로 사전 분류해야 합니다.

Q3: 지그에 셀이 없거나 정렬이 어긋난 경우 어떻게 됩니까?

AI 한계 감지 기능은 Z축 스트로크가 예상 범위를 벗어났음을 감지하고 알람을 발생시킵니다. 기계는 작업자에게 알리고 정지하도록 프로그래밍하거나, 셀이 없는 경우 해당 용접 지점을 건너뛸 수 있습니다. 이를 통해 용접 헤드와 지그의 손상을 방지합니다.

Q4: MES 통합은 복잡합니까?

기계는 데이터 업로드를 위한 Web/API 인터페이스를 제공합니다. MES가 이러한 프로토콜을 통해 데이터를 수용할 수 있다면 통합은 간단합니다. 데이터는 D 드라이브에 표준 .xlsx 형식으로 로컬 저장되므로, MES가 없어도 USB 드라이브를 연결하거나 네트워크를 통해 접속하여 전체 생산 기록에 접근할 수 있습니다.

Q5: 스폿 용접 니들은 얼마나 자주 교체해야 하며, 다시 연마할 수 있습니까?

ODSC 니들은 적절히 냉각되고 용접 매개변수가 권장 범위 내에 있을 때 긴 수명을 가집니다. 고생산량 환경(하루 수천 회 용접)에서는 니들이 몇 주 동안 지속될 수 있습니다. 가볍게 다듬을 수 있지만, 팁 형상이 크게 변하기 시작하면 일반적으로 교체하는 것이 더 경제적입니다. AI 니들 마모 감지는 용접 품질에 영향이 발생하기 전에 조기 경고를 제공합니다.

수동 또는 반자동 용접 스테이션 대신 TOB-850DN-XZ-10000A를 선택해야 하는 이유

업그레이드 이유:

수동 스폿 용접에서 TOB-850DN-XZ-10000A로의 전환은 단순한 속도 향상이 아니라 품질의 변화입니다. 수동 공정에서는 작업자가 감각으로 압력, 정렬, 용접 시간을 판단해야 하므로 용접 강도의 편차가 발생하며, 이는 전체 팩 사이클링 테스트에서야 드러나는 경우가 많습니다. TOB-850DN-XZ-10000A는 이러한 변동성을 서보 구동 정밀도와 AI 검증 품질로 대체하여, 10,000회 용접 모듈의 모든 용접부가 서로 구별할 수 없을 정도로 동일한 품질을 유지하도록 보장합니다. 이 모듈이 EV 배터리 팩으로 조립되고 10년 동안 사용될 것으로 기대되는 상황에서 이러한 일관성은 타협할 수 없는 요소입니다.

설치, 시운전 및 교육

• 설치: 달리 합의하지 않는 한, 구매자는 장비 수령, 포장 해체, 설치 장소까지의 운송 및 전기 연결 준비를 책임집니다.
• 시운전: 판매자는 장비 설치, 디버깅 및 구매자의 생산 라인 주변 장비와의 시스템 통합을 책임집니다.
• 시험 생산: 설치 후 구매자의 셀과 니켈 스트립을 사용하여 소규모 시험 생산을 진행합니다. 시험 제품이 구매자의 품질 부서 승인을 받은 후에만 정식 양산이 시작됩니다.
• 교육: 판매자는 구매자의 작업자 및 유지보수 담당자를 대상으로 무료 교육을 제공합니다. 교육 내용에는 정상 운전, 정기 유지보수, 고장 분석 및 문제 해결, 작업 안전, 비상 정지 절차가 포함됩니다.

운영 환경

원통형 셀 팩 조립 공정을 수동 작업대에서 완전 자동화된 추적 가능한 스폿 용접 라인으로 전환할 준비가 되셨나요? TOB-850DN-XZ-10000A에 대한 견적을 요청하세요. 셀 유형, 모듈 레이아웃 DXF, 목표 생산량을 제공해 주시면 당사의 자동화 팀이 상세한 용접 가능성 검토 및 사이클 시간 분석을 제공해 드립니다.

tob.amy@tobmachine.com | +86 181 2071 5609

다음 항목이 필요할 수도 있습니다

• TOB-IP-3000A 인버터 DC 스폿 용접기
• TOB-SW-8000A-500 자동 단면 원통형 배터리 PACK 스폿 용접기
• TOB-SWR 스폿 용접 제거용 공압 펀칭기
• TOB-HDP-3000S 수동 스폿 용접기