Vollautomatisches Grat-Messgerät

Vollautomatisches Grat-Messgerät für die Inspektion von Batterielektrodenkanten

Produktübersicht und ideale Anwendungen

Das TOB-3020MC-A ist ein vollautomatisches Grat-Messgerät, das für die hochpräzise Inspektion von Graten an Batterielektrodenkanten entwickelt wurde. Bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien werden die Elektrodenfolien durch Schlitzen oder Stanzen von beschichteten Elektrodenbahnen produziert, wobei an den Schnittkanten Mikrograte entstehen. Wenn diese Grate die Spezifikationsgrenze überschreiten, können sie den Separator durchdringen und interne Kurzschlüsse verursachen. Das TOB-3020MC automatisiert den Grat-Messprozess und ermöglicht eine schnelle, wiederholbare und bedienerunabhängige Messung der Grathöhe und Kantenqualität bei Kathoden- und Anodenelektrodenfolien.

Das Gerät wird in zwei Konfigurationen angeboten, um unterschiedlichen Produktions- und Qualitätskontrollabläufen gerecht zu werden:

1. TOB-3020MC-A (Modell mit automatischer Drehvorrichtung): Ausgestattet mit einer automatischen Drehvorrichtung, die die Elektrodenfolie für die Messung automatisch positioniert und dreht. Dieses Modell bietet einen höheren Automatisierungsgrad und Durchsatz, wodurch der manuelle Aufwand des Bedieners bei der Positionierung reduziert wird. (Referenzpreis: 16,2 W/Set, inklusive Vorrichtung.)
2. TOB-3020MC-CNC (Modell mit manueller Vorrichtung): Ausgestattet mit einer manuellen Drehvorrichtung (MC002) für Elektrodenfolien. Der Bediener legt die Elektrode ein und positioniert sie manuell mit dem Joystick, woraufhin die Maschine die Grate unter CNC-Steuerung misst. Dieses Modell eignet sich für Labore und Qualitätskontrollstationen, in denen Elektroden einzeln geprüft werden und eine bedienerunterstützte Positionierung akzeptabel ist.

Beide Modelle basieren auf derselben Kern-Messplattform: einem Sockel und einer Säule aus natürlichem Granit (Güteklasse 00), Linearführungen von Taiwan HIWIN und Kugelumlaufspindeln von TBI, AC-Servomotoren mit einem vollständig geschlossenen HZ 4000 Bewegungscontroller, einer hochauflösenden 4000MT Farbkamera mit einem 1490 hochauflösenden Zoomobjektiv, einem Gittermaßstab mit 0,0005 mm Präzision und der CNC-spezifischen automatischen Messsoftware. Die X/Y-Messgenauigkeit beträgt (2 + L/200) µm und die Z-Achsen-Genauigkeit (5 + L/200) µm, unterstützt durch einen großen Arbeitstisch aus Vollmarmor (500 × 380 mm), der eine überlegene thermische Stabilität im Vergleich zu Tischen aus Gusseisen oder Aluminiumguss bietet.

Ideal für:

• Hersteller von Lithium-Ionen-Batterieelektroden, die Grate an Kathoden- und Anodenelektrodenkanten nach dem Schlitzen oder Stanzen prüfen.
• Hersteller von Elektrolytkondensatoren, die Grate an Elektroden-/Folienkanten messen (wie in den Messobjekten aufgeführt).
• Qualitätskontrolllabore in Batteriewerken, die eine automatisierte Gratinspektion mit hohem Durchsatz und Datenintegration benötigen.
• Produktionslinien, in denen das Modell mit automatischer Drehvorrichtung (TOB-3020MC-A) in einen halbautomatisierten Elektrodeninspektionsablauf integriert werden kann.

Müssen Sie feststellen, ob das Modell mit manueller Vorrichtung (TOB-3020MC-CNC) oder das Modell mit automatischer Drehvorrichtung (TOB-3020MC-A) besser zu Ihrem Inspektionsdurchsatz passt? Kontaktieren Sie unsere Ingenieure für Messanwendungen mit Ihrem Elektrodenformat und Ihrem täglichen Inspektionsvolumen.

Wo die automatische Gratinspektion in die Batterielektrodenproduktion passt

In der Elektrodenfertigungskette für Lithium-Ionen-Zellen erfolgt der Schritt der Gratinspektion unmittelbar nach dem Schneidvorgang und vor der Zellmontage. Der Prozess ist:

• Schlitzen / Stanzen: Die beschichtete Elektrodenbahn wird in einzelne Elektrodenfolien oder Streifen geschnitten. Der Schneidvorgang erzeugt Mikrograte an den Schnittkanten.
• Gratinspektion (die Rolle des TOB-3020MC): Die geschnittenen Elektroden werden geprüft, um sicherzustellen, dass die Grathöhe und Kantenqualität den Prozessspezifikationen entsprechen. Bei einem manuellen Prozess prüft ein Bediener die Kante visuell unter einem Mikroskop und misst den Grat von Hand – ein langsamer, subjektiver und ermüdungsanfälliger Prozess. Das TOB-3020MC automatisiert dies: Die Elektrode wird positioniert (manuell oder durch die automatische Vorrichtung), und die CNC-Software steuert die Kamera entlang des programmierten Pfades, erkennt die Kante, misst den Grat und zeichnet das Ergebnis auf.
• Zellmontage: Elektroden, die die Gratinspektion bestehen, werden zum Stapeln oder Wickeln weitergeleitet.

• Objektivität: Der Kantenerkennungsalgorithmus und das Messverfahren sind für jede Elektrode identisch, wodurch Schwankungen zwischen verschiedenen Bedienern eliminiert werden.
• Durchsatz: Die Maschine misst Grate automatisch an mehreren programmierten Positionen, und die Chargenmessfunktion ermöglicht die Messung mehrerer Elektrodenproben in einem Programm.
• Rückverfolgbarkeit: Die SPC-Software zur statistischen Analyse und die Datenbankintegrationsfähigkeit ermöglichen es, Gratdaten aufzuzeichnen, zu analysieren und zurückzuverfolgen, was die Prozesskontrolle der Schlitz- und Stanzwerkzeuge unterstützt (Gratwachstum im Laufe der Zeit ist ein Indikator für Klingenverschleiß).

Wie das automatische Gratmesssystem funktioniert

Das TOB-3020MC führt die automatische Gratmessung durch eine koordinierte Bewegungs- und Bildsequenz durch:

• Elektrodenbeladung: Der Bediener legt die Elektrodenfolie auf die Vorrichtung. Beim Modell TOB-3020MC-CNC wird die manuelle Drehvorrichtung MC002 verwendet und der Bediener positioniert die Folie manuell. Beim Modell TOB-3020MC-A positioniert und dreht die automatische Drehvorrichtung die Folie unter Programmsteuerung.
• Positionsbestimmung via CCD-Navigation: Die CCD-Navigationsfunktion bietet ein großes Sichtfeld, das es der Software ermöglicht, die Position des Werkstücks schnell zu lokalisieren und die Maschine ohne manuelle Suche zum interessierenden Bereich zu führen.
• Programmierte Kantenscan-Funktion: Die CNC-Software steuert die X/Y-Achsen (bis zu 300 mm/s), um die Kamera entlang des programmierten Messpfades an der Elektrodenkante zu bewegen. Das 1490 Zoomobjektiv bietet eine optische Vergrößerung von 1,4–9× und eine Bildvergrößerung von 48–500×, sodass die Gratdetails klar aufgelöst werden.
• Kantenerkennung und Gratmessung: Der leistungsstarke Kantenerkennungsalgorithmus der Software lokalisiert die Elektrodenkantenlinie, und der Grat (der Überstand über die Nennkante) wird gemessen. Die Z-Achse (bis zu 100 mm/s, Genauigkeit (5 + L/200) µm) unterstützt bei Bedarf die Fokussierung und höhenbezogene Messungen.
• Ergebnisaufzeichnung und -analyse: Die Messergebnisse werden angezeigt, anhand der konfigurierten Toleranz bewertet (mit roter Warnung bei Toleranzüberschreitung) und gespeichert. Die Daten können nach Excel exportiert, von der SPC-Statistik-Analysesoftware verarbeitet oder in die Kundendatenbank integriert werden.

Steuerungs- und Positionierungssystem:

Die Maschine verwendet eine HZ 4000 Bewegungssteuerung mit vollständigem Regelkreis, AC-Servomotoren und 0,0005 mm Präzisions-Glasmaßstäben, die eine präzise Positionsrückmeldung liefern. Die HIWIN Linearführungen aus Taiwan und TBI Kugelgewindetriebe sorgen für eine gleichmäßige, stabile Bewegung ohne das bei Kreuzführungen auftretende Ruckgleiten. Die originalen japanischen NSK-Doppelgehäuse-Kombinations-Radialkugellager stützen die Gewindespindel-Baugruppe für langfristige Präzision.

Zwei Modelle für unterschiedliche Arbeitsabläufe

Das TOB-3020MC wird in zwei Vorrichtungskonfigurationen angeboten. Die Kernmessplattform (Granitbasis, Bewegungssystem, Kamera, Objektiv und Software) ist identisch; der Unterschied liegt in der Art und Weise, wie die Elektrodenfolie während der Messung positioniert wird.

Beide Modelle werden durch dieselbe CNC-Gratmesssoftware abgedeckt und unterstützen die Programmfreigabe über alle TOB-Maschinen desselben Typs hinweg.

Technische Spezifikationen

Gerätekonfigurationsliste

Wichtige technische Merkmale des TOB-3020MC

• Konstruktion aus reinem Naturgranit für langfristige Präzision - Die gesamte Maschine – einschließlich der X- und Y-Messplattformen – besteht aus Naturgranit. In der Industrie werden Messplattformen typischerweise aus Gusseisen oder Aluminiumguss gefertigt, die sich bei Temperaturänderungen deutlich stärker ausdehnen und zusammenziehen als Naturgranit, was die Gewährleistung langfristiger Präzisionsstabilität erschwert. Die Granitkonstruktion der Güteklasse 00 des TOB-3020MC sorgt für Verformungsfreiheit, hohe Präzision und hohe Stabilität und bietet die stabile Messreferenz, die für die Gratmessung bei einer Genauigkeit von (2 + L/200) µm erforderlich ist.
• Zwei Vorrichtungskonfigurationen für unterschiedliche Arbeitsabläufe - Das manuelle Vorrichtungsmodell TOB-3020MC-CNC und das automatische Rotationsvorrichtungsmodell TOB-3020MC-A ermöglichen es dem Käufer, den Automatisierungsgrad zu wählen, der seinem Inspektionsvolumen und Arbeitsablauf entspricht. Beide teilen sich dieselbe hochpräzise Messplattform und CNC-Software.
• Automatisierte Gratmessung mit CNC-Software - Die dedizierte automatische CNC-Messsoftware steuert die Maschine entlang programmierter Pfade, erkennt die Elektrodenkante mit einem leistungsstarken Kantenerkennungsalgorithmus und misst den Grat automatisch. Die Stapelmessfunktion reduziert die Ermüdung des Bedieners, und das Messprogramm kann auf allen TOB-Maschinen desselben Typs geteilt werden, was Programmierzeit spart, wenn mehrere Instrumente eingesetzt werden.
• Hochauflösende Bildgebung (4000MT Kamera, 48–500×) - Die hochauflösende 4000MT Farbkamera mit dem 1490 High-Definition-Zoomobjektiv bietet eine optische Vergrößerung von 1,4–9× und eine Bildvergrößerung von 48–500×, wodurch die Mikrograte an den Elektrodenkanten klar aufgelöst werden. Die Subpixel-Unterteilungstechnologie verbessert die Bildkantenauflösung für eine präzise Lokalisierung der Gratkante.
• Präzisionsbewegungssystem (vollständige Closed-Loop-Servosteuerung) - Die AC-Servomotoren mit dem HZ 4000 Voll-Closed-Loop-Bewegungscontroller und 0,0005 mm Glasmaßstäben sorgen für eine präzise, wiederholbare Positionierung. Die X/Y-Bewegungsgeschwindigkeit erreicht 300 mm/s für schnelles Scannen, während die HIWIN-Linearführungen aus Taiwan und TBI-Kugelumlaufspindeln für eine reibungslose Bewegung ohne Ruckeln sorgen. Die Z-Achsen-Genauigkeit von (5 + L/200) µm unterstützt die Fokus- und Höhenmessung.
• CCD-Navigation für schnelle Positionierung - Die CCD-Navigationsfunktion bietet ein großes Sichtfeld, das eine schnelle Lokalisierung der Werkstückposition ermöglicht. Dies beschleunigt die Einrichtung von Messprogrammen und reduziert die Zeit, die für die Suche nach dem Messbereich auf jeder Elektrode aufgewendet wird.
• Datenmanagement und Integration - Die Software bietet Toleranzbewertung mit roten Warnmeldungen bei Toleranzüberschreitungen, dedizierte SPC-Statistikanalyse, Excel-Export und Datenbankintegrationsfähigkeit. Gratdaten können aufgezeichnet, analysiert und mit der Datenbank des Kunden geteilt werden, was die Prozesskontrolle und Rückverfolgbarkeit der Elektroden-Schnittqualität unterstützt.
• Einstellbare LED-Kaltlichtquellen - Das Bodenlicht (Durchlicht) und das Oberflächenlicht verwenden einstellbare LED-Kaltlichtquellen. Das Durchlicht umfasst eine Kondensorlinse für Parallellichtbeleuchtung, und das Oberflächenlicht ist eine 5-Ring-, 8-Zonen-LED-Kaltlichtquelle. Da LED-Kaltlicht keine Wärme erzeugt, werden Probleme durch thermische Ausdehnung und Kontraktion wie bei Heißlichtquellen vermieden, was eine sekundäre Verformung der gemessenen Elektrode verhindert.

Empfohlene optimale Betriebsumgebung

Die folgende Umgebung wird empfohlen, um die Messgenauigkeit und den zuverlässigen Betrieb des TOB-3020MC aufrechtzuerhalten.

Temperatur und Luftfeuchtigkeit

• Temperatur: 15–25 °C (optimal: 22 °C)
• Relative Luftfeuchtigkeit: 30 %–70 % (optimal: 55 %)
• Maximale Temperaturänderungsrate im Raum: 2 °C/Stunde

Staubgehalt in der Luft

• Der Raum muss sauber gehalten werden. Partikel in der Luft, die größer als 0,5 µm sind, dürfen 45.000 Partikel pro Kubikfuß nicht überschreiten. Übermäßiger Staub kann leicht zu Lese-/Schreibfehlern in Speichergeräten führen und Festplatten oder Lese-/Schreibköpfe beschädigen.

Vibrationspegel

• Vibrationen im Raum dürfen 0,5 T (Vibrationspegel) nicht überschreiten. Vibrationserzeugende Geräte sollten nicht zusammen aufgestellt werden, um ein Lockern von mechanischen Teilen, Steckverbindern und Panelkontakten zu verhindern, was zu einem abnormalen Maschinenbetrieb führen kann.

Stromversorgung

• AC 220 V / 50 Hz.

Empfohlene Vorgehensweise zur Gratmessung

• Aufwärmen der Maschine:Lassen Sie die Maschine vor Präzisionsmessungen in der temperaturkontrollierten Umgebung das thermische Gleichgewicht erreichen, da die Granitplattform und die Maßstäbe temperaturempfindlich sind.
• Kalibrierung:Überprüfen Sie die Kalibrierung regelmäßig mithilfe des mitgelieferten Korrekturblocks. Die Software unterstützt Funktionen für lineare Kompensation, Abschnittskompensation, Rechtwinkligkeit, Z-Achsen-Geradheit, Objektivmittenversatz und Ebenenkompensation.
• Elektrodenbeladung:Positionieren Sie bei der TOB-3020MC-CNC die Elektrode auf der MC002-Vorrichtung und drehen Sie sie manuell, um die gewünschte Kante unter die Kamera zu bringen. Laden Sie bei der TOB-3020MC-A die Elektrode und lassen Sie die automatische Drehvorrichtung diese programmgesteuert positionieren.
• Programmeinrichtung:Lernen Sie mithilfe des Joysticks und der CCD-Navigation den Messpfad entlang der Elektrodenkante ein und definieren Sie die Positionen, an denen die Grathöhe gemessen werden soll. Speichern Sie das Programm; es kann für identische Elektrodenformate wiederverwendet und mit anderen TOB-Maschinen geteilt werden.
• Messung:Starten Sie das Programm. Die Maschine scannt entlang der Kante, misst den Grat an jeder programmierten Position und zeichnet die Ergebnisse auf. Konfigurieren Sie die Toleranz, um Grate, die den Grenzwert überschreiten, mit einer roten Warnung zu kennzeichnen.
• Datenanalyse:Verwenden Sie die SPC-Analyse oder exportieren Sie die Daten nach Excel, um Grat-Trends im Zeitverlauf zu verfolgen, was ein nützlicher Indikator für den Verschleiß von Schneid- oder Stanzmessern ist.

Technische FAQ

F1: Was ist der Unterschied zwischen der TOB-3020MC-CNC und der TOB-3020MC-A?

Beide Modelle nutzen dieselbe Messplattform (Granitbasis, Bewegungssystem, Kamera, Objektiv und CNC-Software). Der Unterschied liegt in der Vorrichtung: Die TOB-3020MC-CNC verwendet die manuelle Drehvorrichtung MC002, bei der der Bediener das Elektrodenblatt manuell positioniert und dreht; die TOB-3020MC-A verwendet eine automatische Drehvorrichtung, die die Elektrode programmgesteuert positioniert und dreht, was einen höheren Automatisierungsgrad und Durchsatz bietet. Das automatische Modell kostet 16,2 W/Set inklusive Vorrichtung.

F2: Welche Grate kann dieses Instrument messen?

Das Instrument misst Grate an Kathoden- und Anodenelektrodenfolien von Lithiumbatterien sowie an Kanten von Elektrolytkondensatorelektroden/-folien (gemäß den in der Spezifikation aufgeführten Messobjekten). Es erkennt die Kontur und Kantenqualität des Werkstücks und misst die Grathöhe relativ zur nominalen Elektrodenkantenlinie.

F3: Warum besteht die Maschine vollständig aus natürlichem Granit?

Natürlicher Granit hat einen wesentlich niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als Gusseisen oder Aluminiumguss, die in der Industrie üblicherweise für X/Y-Messplattformen verwendet werden. Da sich Gusseisen und Aluminiumguss bei Temperaturänderungen deutlich ausdehnen und zusammenziehen, ist eine langfristige Präzisionsstabilität nur schwer zu gewährleisten. Die Vollgranitkonstruktion der TOB-3020MC sorgt für Verformungsfreiheit, hohe Präzision und hohe Stabilität über die gesamte Lebensdauer des Instruments.

F4: Wie wird die Gratmessung automatisiert?

Der Bediener lernt zunächst mithilfe des Joysticks, der CCD-Navigation und der CNC-Software ein Messprogramm entlang der Elektrodenkante ein. Wenn das Programm ausgeführt wird, fahren die AC-Servomotoren die Kamera entlang des programmierten Pfads, der Kantenerkennungsalgorithmus lokalisiert die Elektrodenkante und der Grat wird an jeder programmierten Position automatisch gemessen. Die Ergebnisse werden angezeigt, auf Toleranz geprüft und aufgezeichnet. Die Chargenmessfunktion ermöglicht es, mehrere Elektroden nacheinander zu messen.

F5: Können Messprogramme zwischen verschiedenen TOB-Maschinen geteilt werden?

Ja. Die Software unterstützt die gemeinsame Nutzung von Programmen über alle TOB-Maschinen desselben Typs hinweg. Ein auf einer TOB-3020MC erstelltes Messprogramm kann auf einer anderen TOB-3020MC verwendet werden, was Programmierzeit spart, wenn mehrere Instrumente an verschiedenen Standorten oder in verschiedenen Schichten eingesetzt werden.

F6: Welche Datenverwaltungsfunktionen sind verfügbar?

Die Software bietet eine umfassende Anzeige der Messergebnisse, eine Toleranzeinstellung mit roten Warnmeldungen bei Toleranzüberschreitung sowie eine dedizierte, unabhängige SPC-Software zur statistischen Analyse. Messergebnisse können nach Excel exportiert und in die Kundendatenbank integriert werden, sodass relevantes Personal zeitnah auf Echtzeitdaten zugreifen kann. TOB bietet zudem lebenslange kostenlose Software-Upgrades für denselben Softwaretyp.

F7: Wie hilft die Gratmessung bei der Steuerung des Schneid- oder Stanzprozesses?

Das Gratwachstum im Zeitverlauf ist ein zuverlässiger Indikator für den Verschleiß von Schneidwerkzeugen. Durch die Verfolgung der gemessenen Gratwerte mittels SPC-Analyse kann der Qualitätsingenieur erkennen, wann das Schneidmesser oder das Stanzwerkzeug stumpf wird, und die Werkzeugwartung planen, bevor der Grat die Spezifikationsgrenze überschreitet – dies verhindert, dass Elektroden außerhalb der Spezifikation in die Zellmontage gelangen.

Sind Sie bereit, den Gratinspektionsschritt in Ihrem Arbeitsablauf zur Qualitätskontrolle von Batterieelektroden zu automatisieren? Fordern Sie ein Angebot für die TOB-3020MC an und geben Sie an, ob das Modell mit manueller Vorrichtung (TOB-3020MC-CNC) oder das Modell mit automatischer rotierender Vorrichtung (TOB-3020MC-A) Ihrem Inspektionsdurchsatz entspricht. Unsere Messanwendungsingenieure können Ihnen einen technischen Vorschlag und eine Empfehlung für das Messprogramm für Ihr Elektrodenformat unterbreiten.

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

Das könnte Sie auch interessieren

▶ Manuelles Mikroskop zur Messung von Batterieelektrodengraten — Das manuelle optische Messgerät für die Inspektion von Batterieelektrodengraten. Ergänzt die automatische TOB-3020MC durch eine manuelle, kostengünstigere Inspektionslösung für Labore und die Qualitätskontrolle bei geringem Volumen.

▶ Automatische Elektrodenschneidemaschine für die Herstellung von Natrium-Ionen-Batterien — Eine automatische Schneidemaschine, die die Elektrodenkanten herstellt, deren Grate auf der TOB-3020MC inspiziert werden. Ergänzt das Messgerät vorgelagert in der Elektrodenproduktionslinie.

▶ 200/300 mm Batterieelektroden-Stanzmaschine — Eine Batterieelektroden-Stanzmaschine, die geschnittene Elektrodenkanten erzeugt, die eine Gratinspektion erfordern. Ergänzt die TOB-3020MC durch die Erzeugung der Elektrodenproben, die vom Instrument gemessen werden.