角形セル絶縁フィルム巻き付け機 | TOB-SFCA-300

全自動角形電池セル絶縁フィルム巻き付け機

製品概要および理想的な用途

TOB-SFCA-300は、完成した角形アルミケースリチウムイオン電池セルに絶縁フィルムを貼り付ける全自動角形電池セル絶縁フィルム巻き付け機です。巻き付け工程は、角形セル製造における品質と安全性を左右する重要な作業です。絶縁フィルムはアルミケースを電気的に絶縁し、モジュール内でセル同士や金属製の固定具が接触した場合の短絡を防ぎ、完成品を識別するための均一で清潔な外観を提供します。

TOB-SFCA-300は、コンベアベルトによるセル供給、絶縁フィルムの繰り出し、セル本体へのループ巻き付け、上下エッジの折り込み、コンベアベルトによる排出という一連の巻き付け工程を自動で行います。本機は、セル幅115mm〜300mm、セル高さ90mm〜200mm、セル厚さ25mm〜45mmという幅広い角形セルサイズに対応するように設計されており、エネルギー貯蔵やEV用途から小型の民生用フォーマットまで、ほとんどの商用角形セルフォーマットをカバーしています。

本システムは、プロファイルとアクリル製の筐体を備えた溶接角パイプフレーム上に構築されており、ラックおよび筐体、主電気配線、供給、繰り出し、巻き付け、ループ巻き付けサイド折り込み、上下折り込み、排出という8つの機能モジュールで構成されています。サーボ制御のトラバースロボットがセルを巻き付けステーションに搬入し、繰り出しモジュールが自動ウェブガイドと張力制御によって絶縁フィルムを供給します。巻き付けモジュールがフィルムを底面と両方の大きな面に押し付け、折り込みモジュールが上下のエッジを仕上げた後、完成したセルが排出ベルトへ搬送されます。各機械はシフトごとに1名で操作します。

用途：

• 化成および容量選別後の絶縁フィルム巻き付け工程の完全自動化を必要とする角形アルミケースセル製造ライン。
• 手作業による巻き付けが肉体的負担となり、品質が安定しない大型角形セル（幅最大300mm）を扱うエネルギー貯蔵およびEVセルメーカー。
• 自動巻き付けステーションをシフトごとに1名のオペレーターで管理する必要があるパイロット生産および小規模生産施設。
• 文書化された再現性の高い巻き付け品質、フィルム消費量のMESデータアップロード、およびセル表面の厳格なパーティクル（異物）および傷の管理を品質システムで求めているセルメーカー。

角形セル製造における絶縁フィルム巻き付け工程の位置付け

角形アルミケースセルの製造フローにおいて、フィルム巻き付けはセル組み立て、化成、ガス抜き、容量選別の後、最終検査およびモジュール組み立ての直前に行われます。工程順序は以下の通りです。

1. セル組み立て– 電極の積層または巻回、タブ溶接、アルミケースへの挿入、電解液注入、および封口。
2. 化成および選別– 初回充放電、SEI形成、容量測定、およびセル選別。
3. ガス抜きおよび最終封口– 生成ガスの除去および気密閉止。
4. 絶縁フィルム巻き付け（TOB-SFCA-300の役割）– セル本体およびエッジへの絶縁フィルムの貼り付け。
5. 最終検査およびモジュール組み立て– 外観検査、OCV検証、およびパック統合。

絶縁フィルムには2つの目的があります。機能面では、電気的に通電しているアルミケースがモジュール内の他のセルや導電性部品と接触するのを防ぎ、外部短絡のリスクを低減します。商業面では、一貫したプロフェッショナルな仕上がりを提供し、セルモデルやトレーサビリティ情報を印刷するための表面を提供します。

TOB-SFCA-300は、このチェーンの中に独立した1オペレーターのステーションとして組み込まれます。オペレーターが供給ベルトにセルを載せると、機械が自動的に搬送、巻き付け、折り込み、完成したセルの排出を行います。PLCベースの制御システムは、自動、手動、メンテナンスの3つの動作モードをサポートしており、手動モードではセットアップのために各可動部を個別に操作でき、メンテナンスモードでは安全な整備のために可動部をロックします。サーボドライバーはEtherCATバスを介して通信し、生産環境において高速な応答と強力な耐干渉性能を提供します。

全自動角形電池セル絶縁フィルム巻き付けシステムの動作方法

TOB-SFCA-300は、機器仕様に記載されている通り、サーボ駆動モジュールの協調シーケンスを通じて巻き付けプロセスを実行します。

1. セル供給：セルは供給ベルトに置かれ、巻き付けステーションへ搬送されます。供給モジュールには、ポリウレタン二層ゴムコーティングされたガイドローラーを備えた調整可能なプルストラップ設計、衝突防止センサー、および自動清掃のためにプルストラップの下に取り付けられたブラシと集塵ボックスが含まれています。セルが傾くのを防ぐためのデュアルセンサーと電源/ガス遮断保護を備えた柔軟なアーム設計のサーボ制御トラバースロボットが、セルを巻き付けステーションへ搬送します。セルに接触するすべての部品は非金属材料で作られており、位置決めブロックは傷を防ぐために面取りされています。

2. 絶縁フィルム繰り出し：剥離ライナー付きのロール状で供給される絶縁フィルムは、繰り出しエアシャフトにセットされます。剥離ライナーとフィルムは分離され、フィルムはバッファーローラーを通過し、自動ウェブガイドシステム（補正応答時間≦0.5秒、偏差≦±0.5mm）によって補正され、除電器を通過してフィルム引き出し位置に到達します。剥離ライナーは、モーターとブレーキを備えた巻き取り機構によって巻き取られます。繰り出しシャフトは、曲がることなく30kg以上の荷重に耐えられるよう設計されており、フィルムロール径は420mm以上、最大幅は330mm以上です。繰り出し張力はサーボ機構によって制御され調整可能であり、材料センサーがフィルム残量低下を警告します。

3. ループ巻き付け：セルは巻き付けステーションに押し込まれ、1〜2°傾斜した底面ローラーによってガイドされ、位置決め精度±0.2mmの片側ガイドホイールによって位置決めされます。それぞれ独立したサーボモーターで駆動され、位置決め精度0.02mmの上下圧力ローラーがセルの2つの大きな面を押し付け、その間にフィルムが底面と両方の大きな面に巻き付けられます。位置決め精度±0.2mmでサーボ制御されるフィルム引き出しロッドは、引き出し中に10〜30°回転して引き出し面積を増やし、フィルムの剥がれを防ぎます。巻き付け完了後、フィルムはガイドレールを備えたロッドレスシリンダー（ストローク≧400mm）によってカットされます。カッターには安全保護カバーが取り付けられています。上部押し付けブロックは、極板と防爆弁を避けるように設計されています。

4. ループ巻き付けサイド折り込み：サイド折り込みモジュールは、上下の折り込みサイドローラーと、材料検知および位置決め機構を使用して、セル本体のサイドエッジの巻き付けを完了させます。

5. 上下折り込み：セルは折り込みステーションの底部に到着し、まず正確に位置決め（精度±0.2mm）された後、左右、前後、上面の5面すべてが押さえつけられ固定されます。押さえ面積はセルの大きな面の面積の2/3を超えます。折り込み順序は、まず上下の短辺を同時に折り込み、次に上下の長辺を折り込みます。折り込みブロックはガイドレールを備えたシリンダーによって駆動され、折り込みブロックのストロークは調整可能です。折り込み中、セルは回転角度の偏差なく静止状態に保たれ、へこみ、傷、変形は一切許容されません。

6. 排出：包装された角形セルは、サーボ制御のトラバース機構によってピックアップされた後、アンローディングベルト上に配置されます。アンローディングモジュールには、調整可能なプルストラップストップ、ポリウレタン製ガイドローラー（直径20 ± 2 mm）、後方衝突防止センサー、および自動清掃用のブラシ・集塵ボックスが含まれています。各セル用のベルトは個別に動作可能で、プルストラップの高さは850 ± 10 mmです。フラットコンベアベルトがアンローディングステーションと後工程の装置を接続します。

制御システムの機能：

• サーボドライバーはEtherCATバスを介して通信し、高速応答と強力な耐干渉性を実現します。
• ホストコンピューターのI/Oポイントの10%は将来の拡張用に予約されており、PLCには少なくとも8つのI/Oポイントと1つの拡張モジュール用スペースが確保されています。
• PLCには少なくとも2つのイーサネットポートがあり、1つはMES統合用、もう1つは中央制御システム統合用で、リモート制御機能を備えています。
• ユーザーインターフェースは、3段階のパスワードアクセス制御、レシピおよび生産データの統計、履歴アラーム情報の記録をサポートしています。
• システムは自動モード、手動モード、メンテナンスモードに分かれています。手動モードでは各可動部を個別に操作でき、メンテナンスモードでは安全のために可動部がロックされます。
• ロボットアームは、光電式およびトルクベースの誤操作防止機能を備えた柔軟な設計です。フレキシブルアームのアラームが作動した後、グリッパーやその他の機構は変形や破損を起こさず、電源/ガス遮断機構がセルの落下を防ぎます。
• ホストコンピューターは、材料の供給/排出能力と待機時間を統計的に分析し、データを少なくとも1か月間保存します。

技術仕様

ベアセル製品仕様

装置のプロセスフロー

全体寸法

オペレーター構成

機器機能モジュール（単体、実際の設計に準ずる）

ラッピングモジュールの主要技術要件

以下の主要パラメータは、各モジュールで規定されるTOB-SFCA-300のラッピング動作の精度と品質を定義するものです。

アンワインディングモジュール

ラッピングモジュール

上下折り込みモジュール

一般設備要件

主要電気コンポーネントおよび部品ブランド

以下の表は、TOB-SFCA-300の主要コンポーネントの指定ブランドを記載しています。（納期の都合上、サプライヤーは顧客に通知することなく、市場の供給状況に応じて同等のレベルのブランドを選択する権利を留保します。）

設備供給リスト

制御システム仕様

エンジニアリングFAQ

Q1: TOB-SFCA-300はどのようなセルフォーマットを包装できますか？

TOB-SFCA-300は、セル幅115～300 mm、セル高さ90～200 mm、セル厚さ25～45 mmの角型アルミケースセル用に設計されています。この範囲内でのサイズ変更は、調整可能なガイドホイール幅（ハンドクランク）、調整可能なプルストラップストッパー、およびタッチスクリーンHMI上のレシピシステムを通じて行われます。特定のセルモデルに対するツーリング調整は、手動モードで実行されます。

Q2: 包装中に絶縁フィルムが剥がれたりシワになったりしないように、どのように対策していますか？

フィルム品質を確保するために3つの設計上の特徴があります。第一に、巻き出しモジュールがサーボ制御による調整可能な張力をフィルムに維持し、ウェブの蛇行を≤ ±0.5 mmに補正（応答時間≤ 0.5秒）することで、フィルムが真っ直ぐかつ平坦に包装ステーションへ送られます。第二に、フィルム引き出しロッドが引き出し中に10～30°回転することで、引き出し面積を増やし、フィルムの剥がれを防ぎます。第三に、それぞれ独立したサーボで駆動され、0.02 mmの位置決め精度を持つ上下の圧力ローラーが、折り畳み工程の前にフィルムをセル本体に均一に押し付けます。

Q3: 絶縁フィルムの材料消費量はどのように追跡されますか？

包装モジュールは、フィルム材料の消費量をMESシステムにアップロードします。さらに、材料センサーがフィルム残量低下の警告を発し、材料使用量の早期警告機能がロールがなくなる前にオペレーターに通知します。このデータは、生産コストの追跡および消耗品計画をサポートします。

Q4: 動作中に電源やガス供給が中断された場合はどうなりますか？

TOB-SFCA-300には電源およびガス遮断保護機能が装備されています。ロボットアームは、電源やガスが中断された場合でも、バッテリーセルが脱落して損傷しないように設計されています。電源やガスが復旧すると、装置はインターロックされた安全な動作シーケンスを再開します。制御システムは、このイベントを履歴アラーム記録にもログとして保存します。

Q5: 装置はどのようにしてセル表面への粒子汚染を防いでいますか？

TOB-SFCA-300は、厳格な粒子制御要件に基づいて設計されています。相対的に摺動するすべての部品はガイドレールまたはシリンダーで接続されており、摺動摩擦を排除しています。可動部品の下には摩耗粉を捕集するための集塵ボックスが設置されています。セルに接触する部品は非金属材料で作られており、位置決め接触点にはPEEK/PP/POMブロックが使用されています。また、製品通過エリア内での銅、ニッケル、亜鉛、カドミウム材料の使用は禁止されています。装置は指定されたクラス10000の環境で動作します。

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