Soldadora a ponto automática de dupla face para montagem de conjuntos de baterias

TOB-850DN-XZ-10000A Máquina de Soldagem por Pontos Automática de Dupla Face Orientada por IA para Montagem de Módulos e Packs de Baterias

Visão geral do produto e aplicações ideais

A soldagem por pontos de resistência de alta velocidade e alta precisão de abas de níquel em terminais de células cilíndricas é um gargalo em qualquer linha de produção de packs de baterias de íons de lítio. Desalinhamento, corrente inconsistente ou tempos de ciclo lentos limitam diretamente a produtividade e podem introduzir soldas fracas que comprometem a segurança do pack. A TOB-850DN-XZ-10000A é uma máquina de soldagem por pontos de dupla face totalmente automatizada que resolve esses desafios integrando inteligência artificial com controle de movimento servo multieixo. Ela foi projetada especificamente para a tarefa repetitiva e de alto volume de soldar tiras de níquel aos terminais positivo e negativo de células cilíndricas com revestimento de aço — 18650, 21700, 26650, 32700 e outras — simultaneamente em ambos os lados da célula.

Ao contrário de estações de soldagem manuais ou de face única, esta máquina conclui ambas as soldas das faces finais em um único ciclo de indexação, alcançando uma taxa configurada de fábrica de 0,4 segundos por solda (9000 soldas por hora), com velocidades programáveis de até 10.500 soldas por hora. A fonte de alimentação de soldagem é uma unidade transistorizada unipolar de 10.000 A (com uma unidade bipolar opcional de 6.000 B que fornece efetivamente 12.000 A), oferecendo controle de gradiente de corrente para uma formação suave do núcleo de solda e detecção integrada de falhas de subcorrente, subtensão e respingos de solda.

A precisão da soldagem é garantida por quatro eixos acionados por servo (X, dois Y, dois R, dois Z) com precisão de posicionamento de ±0,02 mm, enquanto as rotinas de autocorreção baseadas em IA medem automaticamente o comprimento da célula, detectam o desgaste das agulhas de soldagem por pontos e verificam as posições limite. A máquina pode importar arquivos DXF para gerar trajetórias de soldagem, exibir a posição da solda em tempo real com status codificado por cores e suportar retomada a partir do ponto de interrupção após um desligamento anormal. Com leitura de código de barras personalizável, detecção de pressão e envio de dados MES, está pronta para rastreabilidade digital completa em uma fábrica inteligente.

Ideal para:

• Linhas de módulos e packs de baterias EV que soldam tiras de níquel em células 18650, 21700, 26650 ou 32700 em configurações série-paralelo.
• Fabricantes de packs de sistemas de armazenamento de energia (ESS) que exigem soldagem por pontos de alto volume, consistente e rastreável para conjuntos de células cilíndricas.
• Produtores de packs de baterias para bicicletas elétricas, ferramentas elétricas e eletrônicos de consumo que buscam substituir estações de soldagem manuais por uma solução totalmente automatizada em linha.
• Qualquer fabricante que deseja integrar dados de soldagem por pontos a um sistema MES / SCADA para genealogia completa do produto.

Precisa saber se este soldador pode lidar com a espessura específica da sua aba de níquel e o passo das células? Envie o arquivo do projeto do seu pack ou a ficha técnica da célula aos nossos engenheiros de automação. Forneceremos uma avaliação de viabilidade da soldagem e uma estimativa do tempo de ciclo.

Onde esta máquina se encaixa na fabricação de packs de baterias

Em uma linha de packs baseada em células cilíndricas, a ordem do processo normalmente é:

1. Classificação das células– agrupamento de células por capacidade e resistência interna.
2. Inserção das células no dispositivo/suporte– as células são colocadas em um suporte plástico que define a geometria do módulo.
3. Soldagem por pontos das tiras de níquel– as tiras são posicionadas sobre os terminais das células e soldadas para criar as conexões elétricas série-paralelo.
4. Fixação do BMS e dos fios de detecção de tensão– frequentemente também realizada por soldagem por resistência.
5. Isolamento, testes e montagem final.

A TOB-850DN-XZ-10000A executa a etapa 3 e também pode acomodar a etapa 4 se o projeto do dispositivo permitir. A capacidade de soldagem dupla face é particularmente valiosa porque uma célula cilíndrica padrão possui um terminal positivo (tampa superior) e um terminal negativo (corpo inferior ou anel integrado). Ao soldar ambos os terminais simultaneamente, a máquina reduz pela metade o número de etapas de manuseio e elimina a necessidade de virar o dispositivo, reduzindo o tempo de ciclo e o risco de desalinhamento.

O sistema de fixação do dispositivo da máquina acomoda packs de baterias com comprimento de 260–680 mm, altura de 260–450 mm e espessura que pode ser alternada entre 76,5 mm e 150 mm pela troca das placas laterais do dispositivo. Isso cobre uma ampla variedade de tamanhos de módulos, desde pequenos packs de bicicletas elétricas até submódulos maiores de EV. O eixo X acionado por servo (curso de 620 mm) transporta o dispositivo, enquanto os eixos Y alinham as cabeças de soldagem sobre as fileiras de células, e os eixos R giram as pontas de soldagem para acompanhar padrões circulares de terminais. Os eixos Z avançam as agulhas de soldagem para fazer contato, com uma aproximação final em baixa velocidade para evitar danos por impacto.

Integração ao MES e fabricação digital:

O computador industrial da máquina (Intel N100, 8 G RAM + 1 TB) executando um sistema de controle proprietário comunica-se via Web/API para carregar dados de produção. Cada evento de soldagem pode ser associado a um número de série do pack lido por código de barras, e os parâmetros de soldagem (corrente, tensão, tempo, pressão) são armazenados localmente no formato .xlsx. Esses dados formam a base para controle estatístico de processo, análise de garantia e auditorias de clientes.

Como funciona o sistema de soldagem por pontos de dupla face orientado por IA

Tecnologia de soldagem

A TOB-850DN-XZ-10000A utiliza soldagem por pontos de resistência baseada em transistores. Um pulso de alta corrente e baixa tensão é descarregado através de um par de agulhas opostas de soldagem por pontos que pressionam uma tira de níquel contra o terminal de aço da célula. O pulso de corrente, controlado com precisão pela fonte de alimentação transistorizada, gera aquecimento resistivo localizado na interface, fundindo o níquel e unindo-o ao aço. Como o calor é concentrado no ponto de maior resistência (a interface dos materiais), a maior parte da célula permanece fria, protegendo o separador interno e o eletrólito.

A configuração padrão inclui uma fonte de alimentação transistorizada unipolar de 10.000 A com funções de aumento e redução gradual da corrente. Esse ajuste da forma de onda da corrente evita picos repentinos que podem causar respingos de solda (explosão) ou perfuração por queima. A fonte de alimentação monitora automaticamente a corrente e a tensão de saída; se qualquer uma delas ficar fora da faixa definida, um alarme é acionado e a máquina pode ser parada. Uma fonte de alimentação opcional MIYACHI MDA-8000B ou MDB-4000B pode ser especificada para um controle ainda mais preciso.

Controle de movimento e autocorreção por IA

A máquina emprega sete eixos servo e um eixo pneumático de prensagem:

• Eixo X (servo de 700 W): move o dispositivo longitudinalmente pela estação de soldagem (curso de 1–620 mm).
• Eixos Y (2 × servo de 700 W): posicionam as cabeças de soldagem ao longo das fileiras de células (curso de 1–390 mm).
• Eixos R (2 × servo de 400 W): giram as pontas de soldagem (0–100°), permitindo que acompanhem um padrão no terminal da célula.
• Eixos Z (2 × servo de 400 W): avançam e retraem as agulhas de soldagem (curso de 40–160 mm, ajustável para células de 20–150 mm de comprimento).
• Eixo pneumático de prensagem: aplica a força inicial de fixação antes da soldagem.

A rotina de autocorreção por IA é executada antes ou durante a soldagem para garantir precisão:

• Detecção de comprimento:O sistema mede o comprimento real da célula (com base na posição do eixo Z no momento do contato) e ajusta a profundidade da soldagem de acordo. Se o comprimento medido divergir do valor esperado, um alarme é gerado.
• Detecção de desgaste da agulha:Usando a assinatura de corrente e tensão, a IA pode detectar quando as agulhas de soldagem por pontos estão ficando desgastadas ou quando a resistência de contato aumentou, evitando a produção de soldas fracas.
• Detecção de limites:A IA verifica se as posições de soldagem programadas estão dentro dos limites mecânicos dos eixos.

Programação e visualização do caminho de soldagem

O operador importa um desenho DXF do padrão da tira de níquel diretamente no software da máquina. O sistema de controle extrai automaticamente as coordenadas dos pontos de soldagem. Matrizes podem ser definidas como matrizes de blocos, com a capacidade de excluir pontos redundantes manualmente. Durante a soldagem, a tela de 24 polegadas mostra a posição em tempo real de cada solda: os pontos soldados são exibidos em azul, os pontos não soldados em amarelo. Essa visualização permite ao operador ver instantaneamente quais soldas foram concluídas, mesmo em uma tira complexa com centenas de pontos.

A máquina também suporta soldagem regional (especifique um intervalo de pontos, por exemplo, 20–50, e solde apenas esses pontos) e retomada a partir do ponto de interrupção (após uma falha, o operador informa o número do último ponto soldado, e a máquina continua a partir desse ponto, eliminando a necessidade de ressoldar pontos já concluídos).

Resfriamento e consumíveis

Ambas as cabeças de soldagem são resfriadas a água por um chiller dedicado (Huayou Intelligent HY-002HP) que circula água a aproximadamente 6 L/min e mantém a temperatura abaixo de 20 °C. Isso evita o superaquecimento das agulhas de soldagem por pontos durante operações com alto ciclo de trabalho. As agulhas padrão são de material ODSC (EUA), diâmetro de 1,7 × 100 mm; diâmetros alternativos de 1,5 mm, 2,0 mm e 3,0 mm estão disponíveis, assim como agulhas de ponto convexo para tiras de níquel mais espessas.

Principais vantagens de engenharia do TOB-850DN-XZ-10000A

1. Soldagem síncrona em ambos os lados dobra a produtividade- Duas cabeças de soldagem independentes no eixo Z soldam simultaneamente ambas as extremidades da célula. A taxa definida de fábrica de 0,4 s por solda (9000 soldas por hora), ajustável para 10.500 soldas por hora, resulta em tempos de ciclo extremamente curtos para um módulo típico com múltiplas células. O design de cabeça dupla reduz efetivamente pela metade o tempo de soldagem e elimina a necessidade de inversão do dispositivo, reduzindo os pontos de contato do operador.
2. Autocorreção por IA minimiza erros humanos e retrabalho- Em uma estação de soldagem manual ou semiautomática, a variação no comprimento da célula (mesmo uma fração de milímetro) pode causar contato incompleto ou força excessiva. As rotinas de IA do TOB-850DN-XZ-10000A medem continuamente o comprimento real da célula e o desgaste da agulha, compensando essas variações em tempo real. O resultado é uma redução significativa nas taxas de rejeição por soldas fracas e nos custos associados de retrabalho.
3. Fonte de alimentação de transistor potente de 10.000 A com controle de gradiente- A função de aumento gradual/redução gradual molda o pulso da corrente de soldagem para que a tira de níquel seja aquecida suavemente e possa resfriar sob pressão. Isso produz um núcleo de solda mais uniforme e resistente, com menos rachaduras e menos respingos. Os alarmes automáticos de subcorrente, subtensão e respingos de soldagem fornecem uma camada adicional de garantia de qualidade que protege tanto o produto quanto a máquina.
4. Importação de DXF simplifica a programação- Em vez de ensinar cada ponto de soldagem manualmente, o operador simplesmente importa o arquivo DXF do layout da tira de níquel. O sistema de controle reconhece as posições dos furos ou marcadores de pontos e gera o programa de soldagem automaticamente. Essa capacidade é especialmente valiosa para fabricantes contratados que alteram frequentemente os projetos dos conjuntos: um novo programa pode ser gerado em minutos em vez de horas.
5. Rastreabilidade digital completa e integração MES- Cada evento de soldagem é registrado com carimbo de data e hora, parâmetros de soldagem e dados de código de barras, armazenados localmente e opcionalmente enviados via Web/API. Isso cria um fluxo digital completo para cada conjunto de bateria, desde as células recebidas até o produto acabado. Em caso de devolução de garantia em campo, o fabricante pode verificar instantaneamente se as soldas por pontos foram realizadas dentro das especificações. A opção de detecção de pressão (sensor MS2009-20KG + conversor MI2008) adiciona outra dimensão de dados de qualidade.
6. Mecânica robusta acionada por servo com precisão de ±0,02 mm- O uso de motores servo Xinjie e módulos de alta precisão (fusos de esferas e guias Runyang) em todos os eixos garante que as pontas de soldagem sempre alcancem exatamente o ponto designado. A precisão de posicionamento de ±0,02 mm é uma ordem de magnitude mais fina que as tolerâncias típicas de gabaritos de soldagem manuais, garantindo que cada solda seja posicionada dentro da área-alvo pretendida da tira de níquel.
7. Sistema de dispositivo flexível acomoda uma ampla variedade de tipos de células e tamanhos de conjuntos- O mecanismo de travamento alterna entre espessuras de dispositivos de 76,5 mm e 150 mm, e o eixo X possui curso de 620 mm. Combinada com a faixa de 390 mm dos eixos Y e o curso ajustável dos eixos Z, a máquina pode processar conjuntos desde pequenos agrupamentos de baterias digitais até grandes submódulos de armazenamento de energia. A troca entre larguras de dispositivos é mecânica e rápida, minimizando o tempo de parada para mudança.

Especificações técnicas completas

Parâmetros técnicos principais (fonte de alimentação de transistor)

Funções personalizadas (opcional)

Parâmetros de soldagem recomendados (pontos de partida)

Estas são configurações típicas para uma célula 18650 padrão com tira de níquel puro de 0,15 mm. Os parâmetros finais devem ser otimizados para sua célula específica, material da tira e projeto do pacote.

Sempre realize teste destrutivo de descascamento e análise de seção transversal nos primeiros artigos de cada nova configuração para validar a qualidade da solda.

Problemas comuns de soldagem e solução de problemas

Perguntas frequentes de engenharia — Soldagem por pontos automatizada para pacotes de baterias

P1: Esta máquina pode soldar tiras compostas de cobre-níquel ou apenas níquel puro?

A máquina é especificada para chapas de níquel puro, niqueladas e compostas de cobre-níquel. Os compostos de cobre-níquel possuem maior condutividade e menor resistência de contato que o níquel puro, mas exigem uma corrente de soldagem maior e podem precisar de agulhas de ponta convexa para concentrar a corrente. A fonte de alimentação de 10,000 A é capaz de soldar esses materiais, mas recomendamos realizar um teste de soldabilidade com o grau específico do seu composto.

P2: Como a máquina lida com células de diferentes comprimentos no mesmo dispositivo de fixação?

A rotina de detecção de comprimento por IA mede cada célula individualmente quando o eixo Z faz o primeiro contato e ajusta o curso de acordo. Isso significa que as células dentro de um único dispositivo de fixação podem variar um pouco em comprimento sem exigir reprogramação manual. No entanto, para obter a melhor consistência, as células devem ser pré-classificadas por comprimento e capacidade.

P3: O que acontece se uma célula estiver ausente ou desalinhada no dispositivo de fixação?

A função de detecção de limite por IA perceberá que o curso do eixo Z está fora do intervalo esperado e acionará um alarme. A máquina pode ser programada para parar e alertar o operador ou para pular aquele ponto específico de soldagem se a célula estiver ausente. Isso evita danos à cabeça de soldagem e ao dispositivo de fixação.

P4: A integração com MES é complicada?

A máquina fornece uma interface Web/API para carregamento de dados. Desde que seu MES possa aceitar dados por esses protocolos, a integração é simples. Os dados são armazenados localmente em um formato .xlsx padrão na unidade D, portanto, mesmo sem MES, você pode acessar registros completos de produção conectando uma unidade USB ou pela rede.

P5: Com que frequência as agulhas de soldagem por pontos devem ser substituídas e elas podem ser reafiadas?

As agulhas ODSC têm longa vida útil quando são adequadamente resfriadas e quando os parâmetros de soldagem estão dentro da faixa recomendada. Em produção de alto volume (vários milhares de soldas por dia), as agulhas podem durar várias semanas. Elas podem receber um leve acabamento, mas geralmente é mais econômico substituí-las quando a geometria da ponta começa a mudar significativamente. A detecção de desgaste da agulha por IA fornece um aviso antecipado antes que a qualidade da solda seja afetada.

Por que escolher TOB-850DN-XZ-10000A em vez de estações de soldagem manuais ou semiautomáticas

Por que atualizar:

A mudança da soldagem por pontos manual para o TOB-850DN-XZ-10000A não é apenas uma melhoria de velocidade — é uma transformação de qualidade. Em um processo manual, o operador precisa avaliar a pressão, o alinhamento e o tempo de soldagem pelo tato, resultando em uma variação das resistências das soldas que só se torna evidente durante os testes completos de ciclos do conjunto. O TOB-850DN-XZ-10000A substitui essa variabilidade por precisão acionada por servo e qualidade verificada por IA, garantindo que cada solda em um módulo de 10.000 soldas seja indistinguível das demais. Quando esse módulo é montado em um conjunto de bateria de EV e espera-se que dure 10 anos, essa consistência é indispensável.

Instalação, Comissionamento e Treinamento

• Instalação: Salvo acordo em contrário, o comprador é responsável pelo recebimento, desembalagem e transporte da máquina até o local de instalação, bem como pela preparação das conexões elétricas.
• Comissionamento: O vendedor é responsável pela instalação do equipamento, depuração e integração do sistema com os periféricos da linha de produção do comprador.
• Produção experimental: Após a instalação, é realizada uma produção experimental em pequena escala com as células e tiras de níquel do comprador. A produção em massa formal começa somente após as peças de teste serem aprovadas pelo departamento de qualidade do comprador.
• Treinamento: O vendedor fornece treinamento gratuito aos operadores e à equipe de manutenção do comprador. O conteúdo do treinamento inclui: operação normal, manutenção de rotina, análise de falhas e solução de problemas, segurança operacional e procedimentos de desligamento de emergência.

Ambiente de operação

Pronto para transferir a montagem do seu pacote de células cilíndricas de estações manuais para uma linha de soldagem por pontos totalmente automatizada e rastreável? Solicite uma cotação para o TOB-850DN-XZ-10000A. Forneça o tipo de célula, o layout DXF do módulo e a capacidade de produção desejada; nossa equipe de automação retornará um estudo detalhado de viabilidade da soldagem e uma análise do tempo de ciclo.

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

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