全自動バリ測定装置

バッテリー電極エッジ検査用全自動バリ測定器

製品概要および主な用途

TOB-3020MC-Aは、バッテリー電極エッジのバリを高精度に検査するために開発された全自動バリ測定器です。リチウムイオン電池の製造工程では、塗工された電極ウェブをスリット加工または打ち抜き加工することで電極シートが作られますが、その切断面には微細なバリが発生します。これらのバリが仕様限界を超えると、セパレーターを突き破り、内部短絡を引き起こす可能性があります。TOB-3020MCはバリ測定プロセスを自動化し、正極および負極シートのバリ高さとエッジ品質を、オペレーターの熟練度に左右されず、高速かつ再現性高く測定します。

本装置は、生産および品質管理のワークフローに合わせて、2つの構成から選択可能です。

1. TOB-3020MC-A（自動回転治具モデル）：自動回転治具を搭載しており、電極シートの位置決めと回転を自動で行って測定します。このモデルは自動化の度合いとスループットが高く、位置決め工程におけるオペレーターの作業負担を軽減します。（参考価格：16.2 W/セット、治具を含む）
2. TOB-3020MC-CNC（手動治具モデル）：電極シート用の手動回転治具（MC002）を搭載しています。オペレーターが電極をセットし、ジョイスティックで手動で位置決めを行うと、装置がCNC制御下でバリを測定します。このモデルは、電極を個別に検査する研究室や品質管理ステーション、およびオペレーターによる位置決めが許容される環境に適しています。

両モデルとも共通の測定プラットフォームを採用しています。天然花崗岩製のベースとコラム（グレード00）、台湾HIWIN製リニアガイドとTBI製ボールねじ、フルクローズドループHZ 4000モーションコントローラーを備えたACサーボモーター、1490高精細ズームレンズ付き4000MT高精細カラーカメラ、0.0005 mm精度のグレーチングスケール、そしてCNC専用自動測定ソフトウェアを搭載しています。X/Y軸の測定精度は(2 + L/200) µm、Z軸の精度は(5 + L/200) µmです。鋳鉄や鋳造アルミニウム製のテーブルよりも優れた熱安定性を提供する、大型のオールマーブル製作業台（500 × 380 mm）が測定を支えます。

用途：

• スリット加工または打ち抜き加工後の正極および負極の電極エッジのバリを検査するリチウムイオン電池電極メーカー。
• 電極/箔のエッジバリを測定する電解コンデンサメーカー（測定対象として記載）。
• データ統合を伴う自動化された高スループットなバリ検査を必要とする、電池工場の品質管理ラボ。
• 自動回転治具モデル（TOB-3020MC-A）を半自動電極検査ワークフローに組み込める生産ライン。

手動治具モデル（TOB-3020MC-CNC）と自動回転治具モデル（TOB-3020MC-A）のどちらが検査スループットに適しているかお悩みですか？電極のフォーマットと1日の検査量を添えて、当社の測定アプリケーションエンジニアまでお問い合わせください。

バッテリー電極製造における自動バリ検査の役割

リチウムイオン電池の電極製造チェーンにおいて、バリ検査工程は切断工程の直後、セル組み立ての前に行われます。プロセスは以下の通りです。

• スリット加工 / 打ち抜き加工：塗工された電極ウェブを個々の電極シートまたはストリップに切断します。この切断工程により、切断面に微細なバリが発生します。
• バリ検査（TOB-3020MCの役割）：切断された電極を検査し、バリの高さとエッジ品質がプロセス仕様を満たしているかを確認します。手動プロセスでは、オペレーターが顕微鏡下でエッジを目視検査し、手作業でバリを測定しますが、これは時間がかかり、主観的で、疲労しやすいプロセスです。TOB-3020MCはこれを自動化します。電極を（手動または自動治具で）位置決めし、CNCソフトウェアがプログラムされた経路に沿ってカメラを駆動し、エッジを検出してバリを測定し、結果を記録します。
• セル組み立て：バリ検査に合格した電極は、積層または巻取り工程に進みます。

• 客観性：エッジ検出アルゴリズムと測定手順がすべての電極で同一であるため、オペレーター間のばらつきが解消されます。
• スループット：装置はプログラムされた複数の位置のバリを自動的に測定し、バッチ測定機能により、複数の電極サンプルを1つのプログラムで測定できます。
• トレーサビリティ：SPC統計解析ソフトウェアとデータベース統合機能により、バリデータを記録、分析、追跡できるため、スリットおよび打ち抜き工具のプロセス管理をサポートします（時間の経過に伴うバリの増大は、刃の摩耗の指標となります）。

自動バリ測定システムの動作原理

TOB-3020MCは、モーションとビジョンの協調シーケンスを通じて自動バリ測定を実行します。

• 電極のセット：オペレーターが電極シートを治具にセットします。TOB-3020MC-CNCモデルでは、MC002手動回転治具を使用し、オペレーターが手動でシートを位置決めします。TOB-3020MC-Aモデルでは、自動回転治具がプログラム制御下でシートの位置決めと回転を行います。
• CCDナビゲーションによる位置特定：CCDナビゲーション機能は広い視野を提供し、ソフトウェアがワークの位置を迅速に特定できるようにします。これにより、手動で探すことなく、対象領域へ装置を誘導します。
• プログラムされたエッジスキャン：CNCソフトウェアがX/Y軸を駆動（最大300 mm/s）し、電極エッジに沿ってプログラムされた測定経路に沿ってカメラを移動させます。1490ズームレンズは1.4～9倍の光学倍率と48～500倍の画像倍率を提供するため、バリの詳細を鮮明に解像できます。
• エッジ検出とバリ測定：本ソフトウェアの強力なエッジ検出アルゴリズムが電極のエッジラインを特定し、バリ（公称エッジから突出した部分）を測定します。Z軸（最大100 mm/s、精度(5 + L/200) µm）は、必要に応じてフォーカス調整や高さ関連の測定をサポートします。
• 結果の記録と分析：測定結果は表示され、設定された公差に対して評価（公差外の場合は赤色で警告）された後、保存されます。データはExcelへのエクスポート、SPC統計分析ソフトウェアによる処理、または顧客のデータベースへの統合が可能です。

制御および位置決めシステム：

本機は、ACサーボモーターと0.0005 mm精度のグレーチングスケールを備えたフルクローズドループのHZ 4000モーションコントローラーを使用しており、正確な位置フィードバックを提供します。台湾HIWIN製の直動ガイドとTBI製のボールねじにより、クロスガイドで発生しがちなスティッキングのない、スムーズで安定した動作を実現しています。オリジナルの日本NSK製ダブルケース複合ラジアルボールベアリングがリードスクリューアセンブリを支え、長期的な精度を維持します。

異なるワークフローに対応する2つのモデル

TOB-3020MCには2種類の治具構成が用意されています。コアとなる測定プラットフォーム（花崗岩ベース、モーションシステム、カメラ、レンズ、ソフトウェア）は同一ですが、測定中に電極シートをどのように位置決めするかが異なります。

両モデルとも同一のCNCバリ測定ソフトウェアに対応しており、同タイプのすべてのTOBマシン間でプログラムを共有できます。

技術仕様

機器構成リスト

TOB-3020MC の主要なエンジニアリング特性

• 長期的な精度を実現する天然御影石構造- X軸およびY軸の測定プラットフォームを含む機械全体が天然御影石で作られています。業界では、測定プラットフォームは通常、鋳鉄や鋳造アルミニウムで作られていますが、これらは天然御影石よりも温度による膨張・収縮が著しく、長期的な精度の安定性を確保することが困難です。TOB-3020MC のグレード00の御影石構造は、変形がなく、高精度かつ高安定性を保証し、(2 + L/200) µm の精度レベルでのバリ測定に必要な安定した測定基準を提供します。
• ワークフローに応じた2種類の治具構成- TOB-3020MC-CNC 手動治具モデルと TOB-3020MC-A 自動回転治具モデルにより、購入者は検査量やワークフローに合わせて自動化の度合いを選択できます。どちらも同じ高精度測定プラットフォームと CNC ソフトウェアを共有しています。
• CNC ソフトウェアによる自動バリ測定- CNC 専用の自動測定ソフトウェアがプログラムされた経路に沿って機械を駆動し、強力なエッジ検出アルゴリズムで電極エッジを検出し、自動的にバリを測定します。バッチ測定機能によりオペレーターの疲労が軽減され、測定プログラムは同タイプのすべての TOB 装置間で共有できるため、複数の装置を導入する際のプログラミング時間を節約できます。
• 高精細イメージング (4000MT カメラ、48～500倍)- 1490 高精細ズームレンズを備えた 4000MT カラー高精細カメラは、光学倍率 1.4～9倍、画像倍率 48～500倍を提供し、電極エッジの微細なバリを鮮明に解像します。サブピクセル分割技術により画像エッジの解像度が向上し、正確なバリのエッジ位置特定が可能になります。
• 精密モーションシステム（フルクローズドループサーボ制御）- HZ 4000フルクローズドループモーションコントローラーと0.0005 mmのグレーチングスケールを備えたACサーボモーターにより、精密で再現性の高い位置決めを実現します。X/Y軸の移動速度は最大300 mm/sで高速スキャンが可能です。また、台湾HIWIN製の直動ガイドとTBI製のボールねじにより、スティック現象のないスムーズな動作を実現しています。Z軸の精度は(5 + L/200) µmで、焦点合わせと高さ測定をサポートします。
• 高速位置決め用CCDナビゲーション- CCDナビゲーション機能は広い視野を提供し、ワークの位置を素早く特定できます。これにより、測定プログラムのセットアップが迅速化され、各電極の測定領域を探す時間を短縮できます。
• データ管理と統合- 本ソフトウェアは、公差外の赤色警告表示、専用のSPC統計分析、Excelエクスポート、およびデータベース統合機能を提供します。バリのデータを記録・分析し、顧客のデータベースと共有することで、電極切断品質の工程管理とトレーサビリティをサポートします。
• 調整可能なLED冷光源- 下部（透過）照明と表面照明には、調整可能なLED冷光源を使用しています。透過照明には平行光照射用のコンデンサーレンズが含まれており、表面照明は5リング8ゾーンのLED冷光源です。LED冷光源は熱を発生しないため、熱源による熱膨張や収縮の問題を回避し、測定対象の電極の二次的な変形を防ぎます。

推奨される最適な動作環境

TOB-3020MCの測定精度と信頼性の高い動作を維持するために、以下の環境を推奨します。

温度と湿度

• 温度：15～25 °C（最適：22 °C）
• 相対湿度：30 %～70 %（最適：55 %）
• 室内の最大温度変化率：2 °C/時間

浮遊粉塵レベル

• 室内は清潔に保つ必要があります。0.5 µmを超える浮遊粒子は、1立方フィートあたり45,000個を超えてはなりません。過度の粉塵は、ストレージデバイスの読み書きエラーを引き起こしやすく、ディスクや読み書きヘッドを損傷させる可能性があります。

振動レベル

• 室内の振動は0.5 T（振動レベル）を超えてはなりません。機械部品、コネクタ、パネル接点の緩みを防ぎ、機械の異常動作を避けるため、振動する機器を近くに配置しないでください。

電源

• AC 220 V / 50 Hz。

推奨されるバリ測定手順

• 機械のウォームアップ：花崗岩プラットフォームとグレーチングスケールは温度に敏感であるため、精密測定を行う前に、温度管理された環境で機械を熱平衡状態にしてください。
• 校正：付属の補正ブロックを使用して定期的に校正を確認してください。本ソフトウェアは、線形補正、セクション補正、直角度補正、Z軸真直度補正、レンズ中心オフセット補正、および平面補正機能をサポートしています。
• 電極のセット：TOB-3020MC-CNCの場合は、電極をMC002治具に配置し、手動で回転させて測定箇所をカメラの下に合わせます。TOB-3020MC-Aの場合は、電極をセットし、プログラム制御によって自動回転治具で位置合わせを行います。
• プログラムのセットアップ：ジョイスティックとCCDナビゲーションを使用して、電極エッジに沿った測定経路をティーチングし、バリの高さを測定する位置を定義します。プログラムを保存すると、同じ形式の電極で再利用でき、他のTOBマシンと共有することも可能です。
• 測定：プログラムを実行します。機械はエッジに沿ってスキャンし、プログラムされた各位置でバリを測定して結果を記録します。公差を設定することで、制限値を超えたバリを赤色の警告で表示できます。
• データ分析：SPC分析を使用するか、データをExcelにエクスポートしてバリの経時的な傾向を追跡します。これは、スリット刃やダイカット刃の摩耗を示す有用な指標となります。

エンジニアリングFAQ

Q1：TOB-3020MC-CNCとTOB-3020MC-Aの違いは何ですか？

両モデルとも同じ測定プラットフォーム（花崗岩ベース、モーションシステム、カメラ、レンズ、CNCソフトウェア）を共有しています。違いは治具にあります。TOB-3020MC-CNCはMC002手動回転治具を使用し、オペレーターが手動で電極シートを配置・回転させます。TOB-3020MC-Aは自動回転治具を使用し、プログラム制御で電極を配置・回転させるため、より高い自動化とスループットを実現します。自動モデルの価格は、治具込みで16.2 W/セットです。

Q2：この装置で測定できるバリは何ですか？

本装置は、リチウム電池の正極および負極電極シート、ならびに電解コンデンサの電極/箔のエッジ（仕様に記載された測定対象物）のバリを測定します。ワークの輪郭とエッジ品質を検出し、公称電極エッジラインに対するバリの高さを測定します。

Q3：なぜ機械全体が天然花崗岩で作られているのですか？

天然花崗岩は、業界でX/Y測定プラットフォームによく使用される鋳鉄や鋳造アルミニウムよりも熱膨張係数がはるかに低いためです。鋳鉄や鋳造アルミニウムは温度によって大きく膨張・収縮するため、長期的な精度の安定性を確保することが困難です。TOB-3020MCのオール花崗岩構造は、装置の寿命を通じて変形がなく、高精度で高い安定性を保証します。

Q4: バリ測定はどのように自動化されていますか？

オペレーターはまず、ジョイスティック、CCDナビゲーション、およびCNCソフトウェアを使用して、電極エッジに沿った測定プログラムをティーチングします。プログラムが実行されると、ACサーボモーターがプログラムされたパスに沿ってカメラを駆動し、エッジ検出アルゴリズムが電極エッジを特定して、プログラムされた各位置でバリが自動的に測定されます。結果が表示され、公差と照合されて記録されます。バッチ測定機能により、複数の電極を連続して測定できます。

Q5: 測定プログラムは異なるTOBマシン間で共有できますか？

はい。ソフトウェアは同タイプのすべてのTOBマシン間でのプログラム共有に対応しています。1台のTOB-3020MCで作成した測定プログラムを別のTOB-3020MCで使用できるため、複数の装置を異なる拠点やシフトに導入する場合のプログラミング時間を削減できます。

Q6: どのようなデータ管理機能が利用可能ですか？

本ソフトウェアは、包括的な測定結果表示、赤色の公差外警告を伴う公差設定、および専用の独立したSPC統計解析ソフトウェアを提供します。測定結果はExcelにエクスポートして顧客のデータベースと統合できるため、関係者がリアルタイムデータに迅速にアクセスできます。また、TOBは同タイプのソフトウェアに対して生涯無料のソフトウェアアップグレードを提供します。

Q7: バリデータはスリッティングまたは型抜きプロセスの管理にどのように役立ちますか？

時間の経過に伴うバリの増加は、切削工具の摩耗を示す信頼性の高い指標です。SPC解析で測定されたバリ値を追跡することで、品質エンジニアはスリッティング刃や型抜き工具の切れ味が落ち始めたタイミングを検知し、バリが規格限界を超える前に工具のメンテナンスをスケジュールできるため、規格外の電極がセル組み立て工程へ流出するのを防ぐことができます。

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