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バッテリー電極および多層タブ溶接用20kHz超音波金属溶接機

熱いプロダクト

バッテリー電極および多層タブ溶接用20kHz超音波金属溶接機

TOB-20K-1500Wは、ドイツ製トランスデューサー、自動周波数追跡機能、マルチモード制御機能を備えたデジタル超音波溶着システムです。リチウムイオン電池のタブ、パウチセル、金属箔の接合用に設計されています。

ブランド:
TOB NEW ENERGY
商品番号。:
TOB-20K-1500W
注文（moq）:
1set
お支払い:
L/C,T/T
製品の起源:
China
出荷港:
XIAMEN

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製品の詳細

TOB-20K-1500W 20kHz 超音波金属溶接機（バッテリー電極および多層タブ溶接用）

製品概要と最適な用途

超音波金属溶接機は、高周波振動エネルギーを用いて、母材を溶融させることなく薄い金属ワークピースを接合します。TOB-20K-1500Wは、圧電トランスデューサによって20kHzの機械的振動を発生させ、ブースターとホーンで変位を増幅し、制御された空気圧で溶接界面にエネルギーを伝達します。接合面における高周波の擦過作用により酸化層が破壊され、固体接合が形成されます。抵抗溶接やレーザー溶接とは異なり、超音波溶接ではスパッタ、バルク溶融、熱影響部が発生しません。これは、他の方法では穴が開いてしまう極薄のバッテリー箔を溶接する際に非常に重要な利点となります。

このシステムは、ドイツ製のフルデジタル超音波発生器を中心に構築されており、インテリジェントな周波数追跡、主電源電圧の変動を補償する一定振幅出力、およびエネルギーモード、時間モード、インテリジェント時間モードなどの選択可能な溶接モードを提供します。溶接ヘッドは、輸入された高速度鋼（Yishengbai、Bohler-Uddeholmグレード）を使用しており、2つの独立した使用可能な面があり、それぞれに、0.012 mmという薄さのアルミニウム箔や銅箔を破断することなくグリップして接合するように設計された微細なテクスチャパターンが施されています。高精細タッチスクリーンインターフェースは、100件以上の溶接記録を保存し、OEE追跡とリモート診断のためのカスタムクラウドサービスをサポートし、過電圧、過電流、過熱、溶接過負荷に対するリアルタイムのアラーム保護を提供します。

こんな方に最適です：

リチウムイオン電池の製造ラインでは、正極アルミニウムタブ（0.012 mmの箔から0.2～0.5 mmのタブへ）と負極銅タブ（0.008～0.012 mmの箔から0.2～0.4 mmのニッケルメッキ銅タブへ）を溶接している。
パウチ型電池の組み立て：多層積層溶接（10～45層）、バタフライ溶接、およびアルミニウムとニッケルの接合部。
円筒形セル製造：キャップとアルミニウムストリップの一点溶接、底部アルミニウムシェルとアルミニウムニッケル複合テープの溶接。
自動車用ワイヤーハーネス、ソーラーパネルの相互接続、銅管の封止、ガラス板のソーラー溶接など、クリーンで酸化物を破壊できる固体接合を必要とする用途。
消耗品を大量に消費する抵抗溶接や、時間のかかるレーザースポット溶接を、迅速で再現性が高く、文書化にも対応可能な超音波プロセスに置き換えるあらゆる生産環境。

TOB-20K-1500W 20kHz ultrasonic metal welding machine for battery tab and foil welding

多層パウチセルや円筒形キャップの接合部に最適な溶接モード（エネルギー、時間、インテリジェント時間）がどれかお分かりになりませんか？材料構成を当社の接合プロセスエンジニアにお送りください。最適な初期レシピをご提案いたします。

超音波溶接はバッテリーセル組立においてどのような位置づけにあるのか

超音波溶接は、リチウムイオン電池製造のセル組立段階で、電極コーティングとスリット加工または電極パンチングの後、電解液充填前に行われます。円筒形セル（例：18650または21700）の場合、アルミニウム正極タブはコーティングされていない箔の端または集電ストリップに溶接され、ニッケルメッキされた銅負極タブも同様に溶接されます。その後、セルキャップは単一スポットの超音波パルスでアルミニウムストリップに接合されます。パウチ型セルの場合、正極または負極箔の複数層がスタックに集められ、より厚い単一のタブに多層積層溶接で溶接されます。一般的に、セル容量と特定の溶接長さに応じて10～45層になります。

溶接部は、母材と同等の接合強度、高抵抗点や機械的弱点となるような溶融や箔の薄化がないこと、そして生産サイクルに合わせるために1秒未満の溶接サイクル時間という、3つの厳しい要件を同時に満たす必要があります。TOB-20K-1500Wは、アルミニウムや銅の表面に付着した強固な酸化膜を破壊しつつ、母材の温度を融点よりはるかに低い温度に保つ、精密に照射された超音波エネルギーによってこれらの要件を満たします。

実際の運用環境におけるプロセス上のベストプラクティス：

表面処理：アルミホイルは空気に触れると数分以内に酸化します。溶接治具に装填する直前に、無水イソプロピルアルコールでホイルの表面を拭いてください。研磨パッドは使用しないでください。研磨パッドは材料を除去し、溶接界面に埋め込まれる可能性のある破片を発生させます。
ホーンとアンビルの位置合わせ：上部のホーンパターン（直線または格子状の「米粒」パターン）はタブスタックに完全に接触し、下部のアンビルパターン（メッシュまたは網目状）は下部の箔を傾けることなく支える必要があります。0.05 mmの角度ずれでも、目視検査では合格するものの、細胞形成サイクル中に接合不良を起こす可能性があります。
ホーン表面の清掃間隔：アルミニウムへの溶接を約500～1000回繰り返すと、溶着金属がホーン表面に付着し始めることがあります。柔らかい真鍮ブラシまたは専用の清掃用具を使用して清掃してください。スチール製の工具は絶対に使用しないでください。傷が応力集中点となり、ホーンの早期破損につながります。
圧力最適化：空気圧シリンダー（AIRTAC SDA63×20、内径63mm、ストローク20mm）は、最大6kg/cm²の作動圧力を供給します。0.012mm厚のアルミ箔の場合、2～3kg/cm²から開始してください。多層ポーチスタック（20層以上）の場合は、4～5kg/cm²が一般的です。圧力が高すぎると箔の微細構造が平坦化し、逆に接着強度が低下します。圧力が低すぎると、滑りや表面の焼き付きが発生します。溶接部の端が元の平面より1～5mm凹んだ状態が、最適な圧力です。


銅線とニッケルストリップの超音波溶接

TOB-20K-1500W超音波溶接システムの仕組み

エネルギー変換と供給システムは、IGBTパワーモジュールと独立励振発振回路で構成された1500Wのデジタル式超音波発生器から始まります。この発生器は、50/60Hzの交流電源を精密に制御された20kHzの電気信号に変換します。この信号は、溶接ヘッドに内蔵された圧電トランスデューサ（German Techウェハー、モデルX20）を駆動し、電気振動を同じ周波数の機械的振動に変換します。

機械的振動は、ブースター（可変振幅ホーン、モデルY20）を通過し、変位が20～40μmの使用可能な半周期振幅に増幅されます。増幅された動きは、輸入された高速度鋼（Yishengbai材）から機械加工された溶接ホーンに到達し、ホーンと下部アンビルの間に挟まれた金属積層体に振動せん断力を直接伝達します。

溶接作業（手順別）

加圧フェーズ（0.02～10秒、プログラム可能）：空気圧シリンダーが溶接ヘッドを下げます。ホーンが上部のワークピースに接触し、設定値まで圧力を上昇させます。リニアガイドシステム（SYリニアスライダー、ストローク20mm）により、速度設定に関わらず、垂直かつブレのない下降が保証されます。上昇速度と下降速度は個別に調整可能で、正確な位置決めが可能です。
超音波パルス（0.01～2.0秒）：圧力が安定したら、発生器が超音波パルスを照射します。ホーン面は毎秒20,000サイクルで上層の金属層に横方向に擦り付けられ、下層はアンビルに対して静止したままです。この差動運動により、界面において局所的な摩擦熱と激しい塑性変形が生じます。従来の溶融溶接を妨げる酸化膜は断片化され、金属内部に分散し、清浄な金属が露出します。原子拡散と塑性流動の複合的な影響により、固相の冶金結合が形成されます。このプロセスでは金属本体は溶融しません。代わりに、界面での金属の軟化により、黒化や焼き抜けを起こすことなく、特徴的な層ごとの浸透が可能になります。
保持フェーズ（数秒）：超音波エネルギーの照射が停止した後、空気圧を短時間維持することで、圧縮下で接合部が固化し、強固な分子レベルの接合部が形成されます。溶接強度は元の材料の強度に匹敵します。
戻り動作：ソレノイドバルブ（AIRTAC 24V210-10）がシリンダー内のガスを排出し、ヘッドがホームポジションまで後退して、次の部品の加工準備が整います。

この機械をよりシンプルな溶接機と区別するインテリジェント制御

自動周波数追跡（±20 Hz、検索範囲 19.0000～21.0000 Hz）：連続生産中、トランスデューサとホーンは加熱し、機械的な共振周波数が変動します。ジェネレーターは、この変動を継続的に検出し、手動操作なしでリアルタイムに新しい共振周波数に再ロックします。ホーンの交換や再研磨後、システムは電源投入時に自己診断を実行し、新しい共振周波数に自動的にロックします。多くの競合製品で依然として必要とされる「ラジオ局を探す」ような面倒な手動調整は不要です。
定振幅機能：主電源電圧が215V～238Vの間で変動した場合、発電機は出力電圧を自動的に補正し、ホーンの振幅を一定に保ちます。これにより、工場の電源変動に関わらず、1シフトの100回目の溶接も1回目の溶接と全く同じ品質になります。
マルチモード終端：エネルギーモードでは、あらかじめ設定されたジュール目標値に達するとパルスが停止します（総熱入力の制御が必要な厚いタブ間溶接に最適です）。時間モードでは、一定時間パルスが実行されます（高速で繰り返し行われる単一スポット溶接に最適です）。インテリジェント時間モードでは、超音波フィードバックをリアルタイムで解析し、界面が完全に接合された瞬間を特定してパルスを終了します。これにより、強度を最大化しながら、箔の疲労につながる過剰な振動を回避します。
振幅をセグメント化可能（0～100msで1%～100%）：繊細な極薄箔の場合、低振幅で穏やかな初期接触をプログラムし、次に接合のために最大振幅までランプアップし、最後にテーパーすることができます。「機械は、お客様のご希望どおりに動作します」―これは、当社のエンジニアがお客様に対して使用するフレーズです。

バッテリータブと箔の溶接における主な技術的利点

ドイツ製のデジタル超音波システム（自動周波数制御機能付き）トランスデューサには、ドイツ技術部製の圧電結晶が使用されており、IGBTモジュールと独立励振発振回路で構成された完全デジタルジェネレータと組み合わされています。このアーキテクチャにより、本質的に安定した低ノイズの電力変換が実現します。手動での周波数調整や温度によるドリフトが必要なアナログジェネレータとは異なり、TOBシステムは起動時に自己校正を行い、動作中は共振を継続的に追跡します。その結果、ホーンを交換したり、摩耗した面を再研磨したりした後、オペレーターによる調整を必要とせずに、機械は数秒以内に新しい共振にロックされます。これは、古いラジオのチューニングに似た手動の「探索」手順に頼る、市場の競合システムによく欠けている機能です。
層ごとの浸透により、焼き抜けや黒化を起こさずに正確な振幅制御（20～40 µm 半サイクル）、調整可能な圧力（0.3～6 kg/cm²）、および時間分解能（0.01 秒まで）を組み合わせることで、箔スタック全体にわたって真の層ごとの接合が可能になります。仕様では「黒化なし」が明示的に要求されており、これは溶接界面が酸化物を持たず、金属が酸化温度に達しないことを意味します。0.4 mm タブに溶接された 20 層のアルミニウムスタックの場合、各層が個別に接合され、最外層の箔は構造的に無傷のままです。これはセルの信頼性に直接影響します。部分的に焼き付いた溶接は初期の QC を通過する可能性がありますが、サイクル中に高い抵抗を生じます。
プロセスの柔軟性を高める 3 つの溶接モードジェネレーターは、エネルギーモード、時間モード、インテリジェント時間モードを備えており、それぞれ異なる接合部の形状に適しています。エネルギーモードは、総熱入力が品質を左右する厚いマルチタブ溶接に最適です。時間モードは、円筒形セルラインでの高速繰り返し単一スポット溶接に最適です。このジェネレーター独自のインテリジェント時間モードは、界面の崩壊をリアルタイムで監視し、箔の厚さや表面状態のわずかな変化に関係なく、最適な接合が達成されたときにパルスを自動的に終了します。このモードは、固定のエネルギーまたは時間ではニッケル側が溶接不足になったり、アルミニウム側が溶接過剰になったりする可能性がある異種金属接合 (Al と Ni) に特に効果的です。
セグメント化可能な振幅：100 ms のウィンドウ内で 1% ～ 100% この機能により、プロセスエンジニアは溶接プロファイルを非常に細かく制御できます。非常に脆い 0.012 mm のアルミニウム箔の場合、振幅は最初の 10 ms で 20% から開始し (引き裂きを起こさずに接触を確立するため)、次の 40 ms で 80% まで上昇し (酸化物を破壊して接合を開始するため)、残りの 50 ms で 60% に保持されます (過熱せずに固めるため)。固定振幅溶接機では、このレベルの制御は実現できず、その違いは溶接断面と引張試験データの両方で確認できます。
100件以上の溶接記録をクラウド対応データロギングで保存。タッチスクリーンインターフェースには、振幅、エネルギー、時間、アラーム情報を含む100件以上のパラメータセットと溶接履歴が保存されます。カスタムクラウドサービスにより、リモートでのOEE監視、障害アラート、品質監査のためのトレーサビリティが可能になります。自動車メーカーのお客様が、特定のセルロットのすべての溶接が仕様どおりに行われたことを証明する必要がある場合、このデータはすぐに取得できます。
100,000回以上の溶接寿命を実現する堅牢な機械設計溶接ホーンは、輸入高速度鋼（Yishengbai、Bohler-Uddeholmグレード）で作られており、2つの独立した使用可能な面を備えているため、サービス間隔が実質的に2倍になります。アンビルは、薄い箔を切断せずに掴むように最適化されたメッシュパターンを使用しています。リニアガイドシステム（SYブランド、2セットのリニアスライダー、公称サイズ20 mm）と空気圧アクチュエータ（AIRTAC SDA63×20シリンダーとAIRTAC 24V210-10ソレノイドバルブ）は、産業用デューティサイクル向けに指定されています。機器全体の設計寿命は8～10年で、ホーン面とベースの摩耗を除き、すべての主要コンポーネント（トランスデューサ、ブースター、ホーン、メインボード、出力トランス、American ID社のチッププロセッサ、ケーブル）に1年間の保証が付いています。
包括的な保護システム：ジェネレーターは、供給電圧（動作範囲215～238V、この範囲内で自動補償）、過電流（IGBT保護）、過熱（内部パワートランジスタが60℃で自動シャットダウン）、不安定な主電源周波数（自動補償）、および溶接過負荷（トランスデューサとホーンの損傷を防ぐ信号フィードバック）を継続的に監視します。EMI/EMC性能は「強力な耐干渉性」と評価されており、溶接機がバッテリー生産ラインのモータードライブやその他のパワーエレクトロニクスの近くで動作する場合に重要です。

TOB-20K-1500W HMI touch screen

完全な技術仕様

超音波発生器および制御システム

パラメータ	仕様
頻度	20 kHz、自動追跡範囲 ±20 Hz、表示検索範囲 19.0000～21.0000 Hz
力	1500W（選択可能） 1000W）
周波数制御	内蔵調整可能、完全デジタル
パワーステージ	IGBTモジュール、独立励振発振回路
振幅制御	無段階調整可能、1%～100%、0～100msの範囲内で分割可能
定振幅関数	はい、215～238Vの範囲内で主電源電圧の変動を補正します。
溶接モード	省エネモード、時間モード、インテリジェント時間モード（選択可能）
溶接時間範囲	0.01～2.0秒
圧縮時間範囲	0.02～10秒（プログラム可能）
時間調整範囲（一般）	0～60秒
パラメータの保存	はい、カスタマイズ可能なリコール機能付き。100件以上の溶接記録
クラウドサービス	カスタマイズ可能
コントローラ	マイクロプロセッサベース（アメリカンID社製チップセット）
保護	過電圧（215～238V帯）、過電流、過負荷、過熱（60℃自動保護）、不安定な主電源周波数の自動補償、溶接過負荷信号フィードバック
EMI/EMC	強力な耐干渉能力
画面	直感的なグラフィカルインターフェースを備えた高精細タッチスクリーン
画面	デュアルディスプレイ：設定温度と測定温度
発電機の寸法	約360mm×340mm×150mm
供給電圧	AC 220V、50/60Hz

溶接ヘッド、トランスデューサー、および空気圧システム

パラメータ	仕様
トランスデューサー	モデルX20、ドイツT 圧電ウェハー
トランスデューサのマッチング許容誤差	周波数差≤400 Hz、インピーダンス差≤4 Ω、静電容量差≤400 pF
トランスデューサの絶縁抵抗（筐体との間）	≥30 MΩ
ブースター	モデルY20
角の素材	輸入高速度鋼（宜盛白、ボーラー・ウッデホルム級）
角の長さ	130 mm以上
使用可能な角面の数	2
ホーン取り付け手順	横断（水平）
角の顔の模様	上角：直線または格子模様（「米粒模様」）；下砧：網目模様
溶接スポットの高さ（パターン深さ）	0.8 mm（製品工程に応じて調整可能）
溶接面の高さ（ホーンから）	5mm以上（製品の高さに応じて調整）
振幅調整範囲	半周期 20～40 µm
ヘッド垂直ストローク	20 mm（シリンダーストローク）、リニアガイド制御
ヘッドの上下速度	調整可能で、正確に制御できます
上下位置制御	正確な位置決め
シリンダー	AIRTAC SDA63×20、内径63mm×ストローク20mm
ソレノイドバルブ	AIRTAC 24V210-10
リニアガイド	SYブランド、リニアスライダー20、2セット
作動圧力	0.3～6 kg/cm²（最小0.3、最大6 kg/cm²）
空気供給口	乾燥圧縮空気、7～8 kg/cm²（bar）
空気取り入れ口	クイックコネクト、直径8mm
角のある顔の人生	10万回以上の溶接

適用可能な材料およびセル構成

応用	仕様
陰極基板（集電箔）	アルミホイル、厚さ0.012mm
陰極タブの材質	アルミニウム mタブ、厚さ0.2～0.5mm
陽極基板（集電箔）	銅箔、厚さ0.008～0.012mm
アノードタブの材質	ニッケルメッキ銅／ニッケルタブ、厚さ0.2～0.4mm
パウチセル最大積層層数	10～45層（溶接長さによる）
溶接スポットの長さ	20mm（カスタマイズ可能）
溶接スポット幅	3mm（カスタマイズ可能）
タブの溶接モード	横方向（横断方向、カスタマイズ可能）
溶接品質要件	溶接部の浸透なし、溶接漏れなし、強固な接合、層ごとの浸透、黒化なし
溶接サイクル時間	1秒以内に
溶接箇所の数	溶接プロセスに基づいて設計されています
溶接タイプ	単一点

機械の寸法と重量

アイテム	寸法／重量
全体寸法	約900mm×600mm×750mm
頭部寸法	約500mm×310mm×620mm
発電機キャビネットの寸法	約360mm×3 40 mm × 150 mm
梱包寸法	約1000mm×600mm×800mm
総重量	約50kg

構成部品およびスペアパーツ一覧

いいえ。	組み立て	成分	仕様／モデル	メーカー	数量	保証
1	ケーブル	高周波ケーブル	–	–	1個	1年
2	ケーブル	高周波ケーブル	–	–	1個	1年
3	ケーブル	出力制御ケーブル	マルチコア	–	1個	1年
4	振動システム	トランスデューサー	X20	ドイツの技術（ウェハー）	1個	1年
5	振動システム	ブースター（可変振幅ホーン）	Y20	–	1個	1年
6	振動システム	溶接ホーン	20	宜盛白輸入材料	各1個（プラス／マイナス）	1年間（摩耗は除く）
7	振動システム	フランジプレート	–	–	1セット	1年
9	コントロールボックス	メインボード	–	–	1個	1年
10	コントロールボックス	出力トランス	–	–	1個	1年
12	コントロールボックス	チッププロセッサ	–	アメリカのID会社	1セット	1年
13	備品	上型設定スリーブ	–	–	–	–
14	備品	ベース	–	–	1セット	1年間（摩耗は除く）
15	フレーム	機械フレーム	HY	–	1セット	1年
16	フレーム	リニアガイド	リニアスライダー20	SY	2セット	1年
17	フレーム	シリンダー	SDA63×20	エアタック	1セット	1年
18	フレーム	ソレノイドバルブ	24V210-10	エアタック	1セット	1年

TOB-20K-1500W 20kHz Ultrasonic Metal Welding Machine

TOB-20K-1500W 20kHz Ultrasonic Metal Welding Machine Accessories

超音波溶着における一般的な欠陥と実践的なトラブルシューティング

バッテリータブ溶接では、以下の問題が頻繁に発生します。この表は、TOB-20K-1500W の機能がどのように診断に直接役立つかを示しています。それぞれを解決してください。

問題	考えられる原因	TOB-20K-1500Wのメリット／推奨される対策
接着力が弱い／引っ張り強度が低い（簡単に剥がれる）	エネルギー不足、振幅が低すぎる、または酸化膜が完全に破壊されていない。	エネルギー設定値を少しずつ（5 Jずつ）上げてください。アルミニウムの場合、振幅が少なくとも70～80%であることを確認してください。溶接前に箔がIPAで洗浄されていることを確認してください。定振幅機能により、主電源の変動に関わらず、設定された振幅が確実に供給されます。
箔の貫通または溶断（溶接による浸透）	エネルギーが高すぎる、振幅が箔の厚さに対して過剰である、または圧力が低すぎるために滑りが発生し、局所的な過熱が生じる。	エネルギー消費量を減らすか、接合完了時に自動的に終了するインテリジェントタイムモードに切り替えてください。結合を改善するために、空気圧を3～4 kg/cm²に上げてください。ホーンとアンビルの平行度を確認してください。仕様では、溶接部の溶け込みは一切認められません。
ホーン表面にアルミが付着／金属の転写	振幅が不十分なために接着ではなく滑り摩擦が生じたり、低振幅での溶接時間が長すぎたりする。	柔らかい真鍮ブラシでホーンの表面を清掃してください。振幅を少し上げ、時間を短くしてください。振幅を段階的に調整できる機能により、焼き付きを防ぐために、初期接触を穏やかに行うことができます。
溶接品質は生産シフト中に低下する	ホーンの加熱により周波数がずれる、またはホーンの表面パターンが有効深さより下に摩耗する。	自動周波数追跡が有効になっていることを確認してください（このシステムでは常にデフォルトで有効になっているため、手動での操作は不要です）。ホーンパターンの深さが0.5mm未満の場合は、使用可能な2番目の面に回転させるか、再研磨してください。トランスデューサの温度を監視してください。システムは振動群の温度を可能な限り低いレベルに保ちます。
溶接中に大きなキーキー音や異常な音がする	共振の不一致、振動スタック内の機械的接合部の緩み、または部品がアンビルにしっかりと固定されていないことが原因です。	すべての機械的接続部（ホーン、ブースター、トランスデューサー）を規定トルクで締め付けます。ワークピースがアンビル上に完全に平らに置かれていることを確認します。システムの自動周波数探索を1回実行します。分離励振振動構造は、共振周波数から外れた動作を回避する点で、自己励振設計よりも本質的に安定しています。
発電機過負荷警報	トランスデューサーの損傷、ホーンのひび割れ、または部品形状の極端な変化により過電流が発生しています。	トランスデューサの絶縁抵抗を確認してください。仕様では、筐体に対して30 MΩ以上が必要です。浸透探傷法を用いてホーンの微細な亀裂を検査してください。過負荷保護信号のフィードバックにより、致命的な損傷を防ぎ、迅速な診断のための故障コードが提供されます。
シフト間で溶接品質にばらつきがある	異なるオペレーターが異なるパラメータを設定したり、主電源電圧が変動したりする場合。	検証済みのレシピをパラメータメモリに保存します（100件以上のレコード）。不正な変更を防ぐため、レシピをロックします。電圧保護システムは、215V～238Vの電源電圧変動を自動的に補正し、出力電力と周波数に影響を与えないようにします。

一般的なバッテリー接合部に対する推奨溶接パラメータ

これらの初期設定レシピは、標準的な直線状の上部ホーンパターンとメッシュアンビルを備えたTOB-20K-1500Wを使用して開発されました。いずれも、IPAによる適切な箔洗浄と周囲温度20～30℃を前提としています。ご使用の材料、箔の供給元、および生産速度に合わせて微調整してください。

関節の種類	材料の積み重ね	溶接モード	エネルギー／時間	振幅	プレッシャー	注記
単一のアルミニウムタブをアルミニウム箔（陰極）に接続	アルミニウムタブ0.3mm + アルミニウム箔1層0.012mm	エネルギー	50～70ジュール	80％	2.5～3.0 kg/cm²	箔の破れを防ぐため、直線状のホーンパターンを使用してください。溶接スポットは標準で20mm×3mmです。
単一の Ni メッキ Cu タブと Cu 箔 (アノード)	Ni-Cuタブ 0.2 mm + 1層Cu箔 0.010 mm	エネルギー	80～100 J	85％	3.0 kg/cm²	銅はアルミニウムよりも多くのエネルギーを必要とします。タブはニッケルメッキされていることを確認し、むき出しの銅製ではないことを確認してください。
多層ポーチタブ（アルミニウム20層）	厚さ0.012mmのアルミ箔20層＋厚さ0.4mmのアルミタブ	時間	0.6～0.8秒	90％	4.0～5.0 kg/cm²	フォイルスタックを治具に事前に位置合わせします。溶接箇所を長め（20mm）にして、すべての層にエネルギーを均等に分散させます。
多層ポーチタブ（アルミニウム45層、最大仕様）	厚さ0.012mmのアルミ箔45層＋厚さ0.5mmのアルミタブ	時間	0.8～1.0秒	95％	5.0～6.0 kg/cm²	仕様書に記載されている最大積層数。圧力を上限まで上げてください。溶接品質は溶接長さに依存します。溶接が長いほどエネルギーの分散が良くなります。
バタフライ溶接（パウチセルAlからNiへの溶接）	Alタブ 0.3 mm → Niタブ 0.3 mm	インテリジェントタイム	–	80％	3.5 kg/cm²	インテリジェントモードは異種金属の接合に最適です。ニッケル側の過熱を防ぎながら、アルミニウム側を完全に接合します。
円筒形のキャップからアルミストリップへ（単一箇所）	アルミキャップ＋アルミストリップ 0.3mm	エネルギー	30～50ジュール	75％	3.0 kg/cm²	スポットサイズはキャップの接触面積に合わせる必要があります。キャップ内部の熱蓄積を避けるため、溶接時間は0.3秒未満に抑えてください。
銅管シール	銅管 Ø6～12 mm	時間	0.4～0.6秒	90％	4.0 kg/cm²	チューブの端部に切削油が付着していないことを確認してください。溶接部は気密でなければなりません。

主要パラメータに関する注記：振幅パーセンテージは、ホーンの絶対変位ではなく、ジェネレータの出力設定を指します。振幅が100%の場合、半サイクル変位は約40µmです。デリケートな箔の場合は、80%を超える値から始めないでください。仕様では、最適な圧力で溶接部の端に1～5mmの凹みが生じると規定されています。この視覚的な指標を初期設定に使用してください。

汎用超音波溶接機ではなくTOB-20K-1500Wを選ぶ理由：直接比較

特徴	TOB-20K-1500W	一般的な低価格20kHz超音波溶接機
発電機技術	ドイツ製のフルデジタルIGBT、独立励振発振回路付き	多くの場合アナログまたは基本的なデジタル、自己励起発振
周波数制御	自動トラッキング（±20 Hz）、起動時に自己校正。ホーン交換後も手動チューニングは不要。	ホーン交換後は毎回、手動で周波数を探す必要があるかもしれません（「古いラジオのチューニングのように」）。
振幅調整	無段階1～100％、セグメント化可能 0～100ミリ秒の範囲内	多くの場合、3～5段階の固定ステップで、分割機能はありません。
一定振幅	はい、発電機は主電源電圧の変動（215～238V）を補正します。	いいえ、溶接振幅は工場の電圧変化によって変動します
溶接モード	エネルギー、時間、インテリジェントタイム（選択可能）	通常は時間のみ、またはエネルギーのみ
トランスデューサーのマッチング	工場出荷時マッチング済みセット：周波数差 ≤400 Hz、インピーダンス差 ≤4 Ω、静電容量差 ≤400 pF	多くの場合、サイズが合わないため、振動や角の早期破損につながる。
データロギング	100件以上の溶接記録、クラウド対応、履歴付き故障アラーム	基本的な表示のみ、データ保存機能なし、または最後の溶接履歴のみを記憶。
空気圧式およびリニアガイド	AIRTACブランドのシリンダー（SDA63×20）とソレノイド（24V210-10）、SYリニアスライダー	ストローク調整機能が限定された汎用ノーブランド部品
角の素材と寿命	輸入された宜盛白高速度鋼、使用可能な面が2面、各面につき10万回以上の溶接に耐える。	低品質の工具鋼、片面加工が多い、寿命が短い
上昇／下降速度制御	調整可能で、正確に制御できます	多くの場合、固定速度または単純なスロットルバルブ
位置決め精度	正確な上下位置制御	基本的な機械式ストッパー
EMI/EMC	強力な耐干渉性、モーター駆動装置やインバーター近傍での安定性	工場内で電気ノイズの影響を受けやすい、または電気ノイズを引き起こす可能性がある
保護システム	過電圧、過電流、過負荷、過熱（60℃）、主電源周波数補償、溶接過負荷フィードバック	通常は基本的な過負荷保護のみ
設計寿命	8～10歳	通常3～5年
保証とサポート	主要部品（トランスデューサー、ブースター、ホーン（摩耗を除く）、メインボード、チッププロセッサ、ケーブル）には1年間の保証、生涯テクニカルサポート	販売代理店のサポートが限られている場合、通常は6～12ヶ月かかります。

バッテリー製造ラインがこのシステムに切り替える理由：お客様がTOB-20K-1500Wへのアップグレードを検討する主な理由は、ジェネレーターの振幅調整が不十分なために生産シフト間で引張強度が一定しないこと、毎朝またはホーン交換後に手動で周波数を調整する手間、軟質工具でのホーンの早期故障、自動車メーカーの監査時に溶接トレーサビリティデータを提供できないことなどです。TOBシステムはこれらの問題をすべて直接解決します。ドイツ製のデジタルジェネレーターと自動周波数追跡機能により、設定時の推測作業が不要になり、定振幅機能により電圧変動に関わらず品質が安定し、両面仕様の高速スチールホーンによりサービス間隔が延長され、100件以上の記録メモリにより品質システムに必要なドキュメントが提供されます。ある生産マネージャーは次のように述べています。「以前は、常に何かしら調整が必要だったため、溶接がボトルネックになっていました。今では、レシピを読み込むだけで、最初の溶接で引張試験に合格します。毎回、どのシフトでもです。」

エンジニアリングに関するよくある質問 — バッテリー製造における超音波金属溶接

Q1：TOB-20K-1500Wは銅をアルミニウムに直接溶接できますか、それともニッケルメッキされた銅を使用する必要がありますか？

超音波溶接では、アルミニウムと裸銅を接合でき、機械的に強固な接合部が得られます。しかし、リチウムイオン電池では、電解液の蒸気や微量の水分に触れると、アルミニウムと銅の間にガルバニック対が形成され、電池の寿命期間中に接合部が腐食します。そのため、電池業界では、アルミニウム箔やストリップに接合する際にニッケルメッキされた銅タブを使用するのが一般的です。ニッケル層がバリアとして機能します。この溶接機は、裸銅とアルミニウム、ニッケルメッキ銅とアルミニウムのどちらも同様に良好に溶接できます。どちらを選択するかは、電池の設計と想定される使用環境によって決まります。

Q2: How often should the welding horn be inspected, and what is the procedure when the pattern wears down?

In production welding 0.012 mm aluminium foil at typical cycle rates, the horn face pattern (straight‑line or cross‑hatch texture) remains effective for approximately 50′000–100′000 welds per face, depending on material hardness and pressure settings. We recommend inspecting the pattern depth with a simple depth gauge every 10′000 welds. When the pattern depth decreases below approximately 0.5 mm, rotate the horn to the second usable face. When both faces are worn, the horn can be re‑ground to restore the original texture. TOB can recommend a certified grinding service. The specification states the horn face life as ≥100′000 welds—this assumes proper use with the recommended pressure range and regular cleaning to prevent aluminium build‑up.

Q3: Does the welding quality change when the factory ambient temperature varies from winter to summer (e.g., 10 °C to 35 °C)?

The digital frequency tracking largely compensates for temperature‑induced resonance shifts in the transducer and horn. The transducer is a mechanical resonator, and its natural frequency does shift slightly with temperature, but the generator re‑locks to the new resonance every cycle within its ±20 Hz tracking range—no manual adjustment is needed. The pneumatic system's seals (AIRTAC) are rated for industrial temperature ranges. For a cold‑start situation on a Monday morning at 10 °C, it is sensible to run approximately five dummy welds on scrap foil. This brings the transducer, booster, and horn to a stable operating temperature. The vibration group temperature remains at the minimum point during normal operation due to the intelligent frequency control, which contributes to consistent weld quality across ambient conditions.

Q4: Can the welding head rise and fall speeds be adjusted independently, and why does this matter?

Yes—the rise and fall speeds of the welding head are independently and accurately adjustable via the pneumatic flow controls. This matters in production because the approach speed must be fast enough to meet the cycle‑time target (the total weld must be completed within 1 s per the specification), but the final descent onto the workpiece must be slow enough to avoid impact damage to ultra‑thin foils. The adjustable speeds, combined with the accurate upper‑lower positioning and the linear guide system, allow you to program a rapid approach to a point just above the stack, by a gentle final descent under controlled pressure—maximising both throughput and foil integrity.

Q5: Is the system suitable for welding in a dry room or glovebox environment?

溶接ヘッドと空気圧コンポーネントは、低湿度の乾燥室環境（露点約-40℃まで、リチウムイオン電池組立に典型的な環境）で動作可能です。電気キャビネットはグローブボックスへの組み込みには対応していませんが、ヘッドユニットは大型の乾燥室または特注の筐体内に設置できます。制御ケーブル（高周波ケーブル×2、多芯出力制御ケーブル×1）は標準で1mの長さですが、発電機を制御環境外に設置する必要がある場合は、特注の長さのケーブルで延長できます。カスタマイズのご要望については、TOBまでお問い合わせください。

お客様固有のタブ・ツー・フォイル接合または多層パウチセル用途に適した、検証済みの溶接レシピが必要ですか？弊社の接合プロセスエンジニアに、TOB-20K-1500Wの仕様書一式と初期パラメータシートをご請求ください。

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