각형 셀 절연 필름 래핑 머신 | TOB-SFCA-300

자동 각형 배터리 셀 절연 필름 래핑 머신

제품 개요 및 주요 적용 분야

TOB-SFCA-300은 완성된 각형 알루미늄 캔 리튬 이온 배터리 셀에 절연 필름을 부착하는 자동 각형 배터리 셀 절연 필름 래핑 머신입니다. 래핑 단계는 각형 셀 생산에서 품질과 안전을 결정짓는 중요한 공정입니다. 절연 필름은 알루미늄 케이스를 전기적으로 절연하여 셀이 서로 접촉하거나 모듈 내부의 금속 고정 장치와 닿을 때 발생할 수 있는 단락을 방지하며, 완제품을 식별할 수 있는 깔끔하고 균일한 외관을 제공합니다.

TOB-SFCA-300은 컨베이어 벨트 셀 공급, 절연 필름 풀림, 셀 본체 루프 래핑, 상하단 모서리 접기, 컨베이어 벨트 배출까지의 전체 래핑 과정을 자동으로 수행합니다. 이 장비는 셀 폭 115mm~300mm, 셀 높이 90mm~200mm, 셀 두께 25mm~45mm 등 다양한 각형 셀 크기를 처리할 수 있도록 설계되어, 에너지 저장 장치(ESS) 및 전기차(EV)용부터 소형 소비자용 규격까지 대부분의 상용 각형 셀 포맷을 지원합니다.

이 시스템은 프로파일 및 아크릴 인클로저가 장착된 용접 사각 튜브 프레임으로 제작되었으며, 랙 및 인클로저, 메인 전기 배선, 공급, 풀림, 래핑, 루프 래핑 측면 접기, 상하단 접기, 배출의 8개 기능 모듈이 통합되어 있습니다. 서보 제어 트래버스 로봇이 셀을 래핑 스테이션으로 로딩하고, 풀림 모듈은 자동 웹 가이드 및 장력 제어를 통해 절연 필름을 공급하며, 래핑 모듈은 필름을 바닥면과 양쪽 넓은 면에 압착합니다. 이후 접기 모듈이 상하단 모서리를 마무리하면 완성된 셀이 배출 벨트로 이송됩니다. 각 장비는 교대 근무당 1명이 운영합니다.

적용 분야:

• 포메이션 및 용량 등급 분류 후 절연 필름 래핑 단계를 완전 자동화해야 하는 각형 알루미늄 캔 셀 생산 라인.
• 수동 래핑 시 작업 강도가 높고 품질이 일정하지 않은 대형 각형 셀(최대 폭 300mm)을 처리하는 에너지 저장 장치(ESS) 및 전기차(EV) 셀 제조업체.
• 교대 근무당 1명의 작업자가 자동 래핑 스테이션을 관리해야 하는 파일럿 및 소량 생산 시설.
• 품질 시스템상 문서화되고 반복 가능한 래핑 품질, 필름 소모량에 대한 MES 데이터 업로드, 셀 표면의 엄격한 이물질 및 스크래치 제어가 필요한 셀 제조업체.

각형 셀 생산 공정에서 절연 필름 래핑 단계의 위치

각형 알루미늄 캔 셀 제조 흐름에서 필름 래핑은 셀 조립, 포메이션, 디가싱, 용량 등급 분류 이후, 최종 검사 및 모듈 조립 직전에 수행됩니다. 순서는 다음과 같습니다:

1. 셀 조립– 전극 적층 또는 권취, 탭 용접, 알루미늄 캔 삽입, 전해액 주입 및 밀봉.
2. 포메이션 및 등급 분류– 초기 충방전, SEI 형성, 용량 측정 및 셀 선별.
3. 디가싱 및 최종 밀봉– 포메이션 가스 제거 및 기밀 밀봉.
4. 절연 필름 래핑 (TOB-SFCA-300의 역할)– 셀 본체 및 모서리에 절연 필름 부착.
5. 최종 검사 및 모듈 조립– 외관 검사, OCV 확인 및 팩 통합.

절연 필름은 두 가지 목적을 수행합니다. 기능적으로는 전기가 흐르는 알루미늄 케이스가 모듈 내의 다른 셀이나 전도성 부품과 접촉하는 것을 방지하여 외부 단락 위험을 줄입니다. 상업적으로는 일관되고 전문적인 마감을 제공하며, 셀 모델 및 추적 정보를 인쇄할 수 있는 표면을 제공합니다.

TOB-SFCA-300은 1인 운영 독립형 스테이션으로 이 공정에 통합됩니다. 작업자가 공급 벨트에 셀을 로딩하면 장비가 자동으로 이송, 래핑, 접기 및 배출을 수행합니다. PLC 기반 제어 시스템은 자동, 수동, 유지보수의 3가지 작동 모드를 지원합니다. 수동 모드에서는 설정 작업을 위해 각 구동부를 개별적으로 조작할 수 있으며, 유지보수 모드에서는 안전한 정비를 위해 구동부를 잠글 수 있습니다. 서보 드라이버는 EtherCAT 버스를 통해 통신하여 생산 환경에서 빠른 응답 속도와 강력한 간섭 방지 성능을 제공합니다.

자동 각형 배터리 셀 절연 필름 래핑 시스템의 작동 원리

TOB-SFCA-300은 장비 사양에 설명된 대로 서보 구동 모듈의 조정된 시퀀스를 통해 래핑 프로세스를 실행합니다:

1. 셀 공급:셀을 공급 벨트에 올려 래핑 스테이션으로 이송합니다. 공급 모듈에는 폴리우레탄 이중층 고무 코팅 가이드 롤러가 포함된 조절 가능한 풀 스트랩 설계, 후방 충돌 방지 센서, 자동 청소를 위해 풀 스트랩 아래에 장착된 브러시 및 먼지 수집 박스가 포함되어 있습니다. 유연한 암, 셀 기울어짐 방지를 위한 듀얼 센서, 전원/가스 차단 보호 기능을 갖춘 서보 제어 트래버스 로봇이 셀을 래핑 스테이션으로 이송합니다. 셀과 접촉하는 모든 부품은 비금속 재질로 제작되었으며, 위치 결정 블록은 스크래치 방지를 위해 모따기 처리되어 있습니다.

2. 절연 필름 풀림:이형지가 부착된 롤 형태의 절연 필름을 풀림 에어 샤프트에 장착합니다. 이형지와 필름이 분리되며, 필름은 버퍼 롤러를 통과하고 자동 웹 가이드 시스템(보정 응답 ≤ 0.5초, 편차 ≤ ±0.5mm)에 의해 보정된 후 제전기를 거쳐 필름 인장 위치에 도달합니다. 이형지는 모터 및 브레이크 권취 메커니즘에 의해 다시 감깁니다. 풀림 샤프트는 휨 없이 30kg 이상의 하중을 견디도록 설계되었으며, 필름 롤 직경은 420mm 이상, 최대 폭은 330mm 이상입니다. 풀림 장력은 서보 메커니즘으로 제어 및 조절 가능하며, 재료 센서가 필름 부족 경고를 제공합니다.

3. 루프 래핑:셀이 래핑 스테이션으로 밀려 들어가면 1~2° 기울어진 하단 롤러의 안내를 받고 ±0.2mm의 위치 정밀도를 가진 단면 가이드 휠에 의해 위치가 결정됩니다. 각각 독립적인 서보 모터로 구동되는 상하 압력 롤러(위치 정밀도 0.02mm)가 셀의 두 넓은 면을 누르는 동안 필름이 바닥면과 양쪽 넓은 면을 감쌉니다. ±0.2mm의 위치 정밀도를 가진 서보 제어 필름 인장 로드는 인장 중 10~30° 회전하여 인장 면적을 늘리고 필름 들뜸을 방지합니다. 래핑 완료 후 필름은 가이드 레일 안내를 받는 로드리스 실린더(스트로크 ≥ 400mm)에 의해 절단되며, 커터에는 안전 보호 커버가 장착되어 있습니다. 상단 푸싱 블록은 단자와 방폭 밸브를 피하도록 설계되었습니다.

4. 루프 래핑 측면 접기:측면 접기 모듈은 상하 접기 측면 롤러와 재료 감지 및 위치 결정 메커니즘을 사용하여 셀 본체 측면 모서리의 래핑을 완료합니다.

5. 상하단 접기:셀이 접기 스테이션 하단에 도착하면 정밀하게 위치가 결정(정밀도 ±0.2mm)된 후 좌우, 전후, 상단 표면 등 5개 면이 모두 압착 및 고정됩니다. 압착 면적은 셀 넓은 면적의 2/3를 초과합니다. 접기 순서는 상하단 짧은 모서리를 동시에 접은 후, 상하단 긴 모서리를 접습니다. 접기 블록은 가이드 레일 안내를 받는 실린더로 구동되며, 접기 블록의 스트로크는 조절 가능합니다. 접기 중 셀은 회전 각도 편차 없이 고정된 상태를 유지하며, 찍힘, 스크래치 또는 변형은 허용되지 않습니다.

6. 배출:포장된 각형 셀을 서보 제어 트래버스 메커니즘으로 집어 올린 후, 언로딩 벨트 위에 배치합니다. 언로딩 모듈에는 조절 가능한 풀 스트랩 스톱, 폴리우레탄 가이드 롤러(직경 20 ± 2 mm), 후방 충돌 방지 센서, 자동 청소를 위한 브러시 및 집진 박스가 포함되어 있습니다. 각 개별 셀을 위한 벨트는 독립적으로 작동할 수 있으며, 풀 스트랩 높이는 850 ± 10 mm입니다. 평면 컨베이어 벨트가 언로딩 스테이션과 후속 장비를 연결합니다.

제어 시스템 특징:

• 서보 드라이버는 빠른 응답과 강력한 간섭 방지를 위해 EtherCAT 버스를 통해 통신합니다.
• 호스트 컴퓨터 I/O 포인트의 10%는 향후 확장을 위해 예약되어 있으며, PLC에는 최소 8개의 I/O 포인트와 1개의 확장 모듈 공간이 예약되어 있습니다.
• PLC에는 최소 2개의 이더넷 포트(MES 통합용 1개, 중앙 제어 시스템 통합용 1개)가 있으며 원격 제어 기능을 지원합니다.
• 사용자 인터페이스는 3단계 비밀번호 액세스 제어, 레시피 및 생산 데이터 통계, 과거 알람 정보 기록을 지원합니다.
• 시스템은 자동, 수동, 유지보수 모드로 구분됩니다. 수동 모드에서는 각 이동 부품을 개별적으로 조작할 수 있으며, 유지보수 모드에서는 안전을 위해 이동 부품을 잠급니다.
• 로봇 팔은 광전식 및 토크 기반의 오류 방지 기능을 갖춘 유연한 설계입니다. 유연한 팔 알람이 트리거된 후에도 그리퍼와 기타 메커니즘은 변형되거나 파손되지 않으며, 전원/가스 차단 메커니즘이 셀의 낙하를 방지합니다.
• 호스트 컴퓨터는 자재 공급/언로딩 용량과 대기 시간을 통계적으로 분석하며, 데이터는 최소 한 달간 저장됩니다.

기술 사양

베어 셀 제품 사양

장비 공정 흐름

전체 치수

운영자 구성

장비 기능 모듈 (단일 유닛, 실제 설계에 따름)

래핑 모듈의 주요 기술 요구 사항

다음 주요 매개변수는 각 모듈에 명시된 TOB-SFCA-300의 래핑 작업 정밀도와 품질을 정의합니다.

언와인딩 모듈

래핑 모듈

상하 폴딩 모듈

일반 장비 요구 사항

주요 전기 부품 및 파트 브랜드

다음 표는 TOB-SFCA-300의 주요 부품에 대해 지정된 브랜드를 나열합니다.(납품 고려 사항에 따라, 공급업체는 고객에게 통지하지 않고 시장 공급 상황에 맞춰 동일한 수준의 동급 브랜드를 선택할 권리를 보유합니다.)

장비 공급 목록

제어 시스템 사양

엔지니어링 FAQ

Q1: TOB-SFCA-300은 어떤 셀 규격을 포장할 수 있나요?

TOB-SFCA-300은 셀 폭 115–300 mm, 셀 높이 90–200 mm, 셀 두께 25–45 mm인 각형 알루미늄 캔 셀용으로 설계되었습니다. 이 범위 내에서의 크기 변경은 조절 가능한 가이드 휠 폭(핸드 크랭크), 조절 가능한 풀 스트랩 스톱, 터치스크린 HMI의 레시피 시스템을 통해 처리됩니다. 특정 셀 모델에 대한 툴링 조정은 수동 모드에서 수행됩니다.

Q2: 기계는 포장 중에 절연 필름이 벗겨지거나 주름지지 않도록 어떻게 보장하나요?

세 가지 설계 특징이 필름 품질을 보장합니다. 첫째, 권출 모듈은 필름에 서보 제어식 조절 가능 장력을 유지하고 웹 편차를 ≤ ±0.5 mm로 보정하며 응답 시간은 ≤ 0.5 s이므로 필름이 포장 스테이션에 직선으로 평평하게 접근합니다. 둘째, 필름 당김 로드가 당기는 동안 10–30° 회전하여 당김 면적을 늘리고 필름 벗겨짐을 방지합니다. 셋째, 각각 0.02 mm 위치 결정 정확도를 가진 독립 서보로 구동되는 상부 및 하부 압력 롤러가 접기 단계 전에 필름을 셀 본체에 고르게 압착합니다.

Q3: 절연 필름 재료 소비량은 어떻게 추적되나요?

포장 모듈은 필름 재료 소비량을 MES 시스템에 업로드합니다. 또한 재료 센서가 필름 부족 경고를 제공하며, 재료 사용량 조기 경보 기능이 롤이 소진되기 전에 작업자에게 알립니다. 이 데이터는 생산 비용 추적 및 소모품 계획을 지원합니다.

Q4: 작동 중에 전원이나 가스 공급이 중단되면 어떻게 되나요?

TOB-SFCA-300에는 전원 및 가스 차단 보호 기능이 장착되어 있습니다. 로봇 팔은 전원이나 가스가 중단될 경우 배터리 셀이 떨어져 손상되지 않도록 설계되었습니다. 전원이나 가스가 복구되면 장비는 인터록된 안전 작동 순서를 재개합니다. 제어 시스템은 또한 과거 알람 기록에 해당 이벤트를 기록합니다.

Q5: 장비는 셀 표면의 입자 오염을 어떻게 방지하나요?

TOB-SFCA-300은 엄격한 입자 제어 요구 사항을 중심으로 설계되었습니다. 상대적으로 미끄러지는 모든 부품은 가이드 레일이나 실린더로 연결되어 슬라이딩 마찰을 제거합니다. 움직이는 부품 아래에는 마모 파편을 포집하기 위한 집진함이 설치되어 있습니다. 셀과 접촉하는 부품은 비금속 재료로 만들어졌으며, 위치 결정 접촉 지점에는 PEEK/PP/POM 블록이 사용됩니다. 또한 제품 통과 영역 내에서는 구리, 니켈, 아연 및 카드뮴 재료가 금지됩니다. 장비는 명시된 대로 Class 10000 환경에서 작동합니다.

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

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