Cómo acelerar el ensamblaje de cables EV

Nov 16, 2023

Los arneses de cables para vehículos eléctricos son un tema candente en la industria de procesamiento de cables en la actualidad. Foto cortesía del Grupo Volkswagen

Los cables sin una capa de lámina alrededor del blindaje son más fáciles y rápidos de pelar. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

Si el cable tiene una capa de aluminio, se debe pelar limpiamente, al ras con la cubierta exterior. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

Cargar la férula en el cable es fundamental, pero se puede hacer manualmente. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

Cortar adecuadamente el blindaje de manera consistente con una unidad de pelado rotativa tradicional es un gran desafío para los cables de alto voltaje. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

Los diferentes conectores requieren diferentes ángulos de plegado para garantizar que el conector encaje correctamente. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

El dieléctrico o relleno se puede quitar de la misma manera que la cubierta exterior. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

Antes de terminar los cables multiconductores, el cable debe orientarse correctamente para que la polaridad sea la correcta cuando los conductores estén enchufados en el conector. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

Los conductores internos están engarzados o soldados ultrasónicamente a los terminales. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

Los extremos de los cables y la posición de los terminales deben ser consistentes. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

Los arneses de cables para vehículos eléctricos son un tema candente en la industria de procesamiento de cables en la actualidad. Es un mercado emocionante que está cambiando rápidamente a medida que surgen nuevas tecnologías.

Los conectores de alto voltaje utilizados en aplicaciones de arneses EV tienen muchos componentes que requieren un ensamblaje preciso. La automatización puede mejorar la productividad, la calidad y el rendimiento al pelar y engarzar cables.

Los conectores de alto voltaje requieren varios pasos de producción que deben realizarse en una secuencia específica. Si bien la mayoría de los ingenieros desean automatizar todos los procesos, no siempre se puede justificar el costo de un sistema completamente automático.

Algunos pasos del proceso son más desafiantes y requieren más precisión. Por ejemplo, quitar la capa de aluminio o cortar el blindaje es fundamental, ya que el rendimiento o la seguridad del conector pueden verse afectados significativamente. Además, se requieren algunos pasos del proceso para casi todos los tipos de conectores y cables, mientras que otros pasos se requieren solo para ciertos conectores.

Dependiendo del volumen de una serie de conectores en particular, podría tener más sentido automatizar solo los pasos críticos y continuar con los pasos más simples o poco comunes con procesos manuales. Sin embargo, todo se puede automatizar, si los volúmenes de producción lo justifican.

Actualmente, más del 97 por ciento de las aplicaciones de alto voltaje requieren cables blindados, ya sean cables multiconductores o coaxiales. Las aplicaciones van desde 3 milímetros cuadrados hasta 120 milímetros cuadrados en un solo conductor (coaxial) o 2 por 2,5 milímetros cuadrados hasta 5 por 6 milímetros cuadrados en cables multiconductores para una variedad de conectores de cable único y múltiple.

Para lograr precisión y rendimiento, los fabricantes deben invertir en automatización. Puede proporcionar no solo una alta precisión, sino una flexibilidad completa para que los requisitos de procesamiento puedan cambiar en el futuro. Es importante que los sistemas puedan expandirse para que puedan crecer y adaptarse a medida que cambia la demanda.

Los diferentes conectores a menudo tienen pasos de proceso individuales muy diferentes debido a sus funciones y construcciones únicas. Sin embargo, hay algunos pasos básicos que se aplican a casi todos ellos. Estos pasos se refieren a pelar correctamente el cable y cargar las férulas.

Los cables sin una capa de lámina alrededor del blindaje son más fáciles y rápidos de pelar. Estos cables se pueden pelar con cuchillas fijas redondeadas, cuchillas pelacables rotativas o un pelacables láser.

Las cuchillas fijas redondeadas probablemente serán las más rápidas, pero quizás no las más seguras, en cuanto a calidad. Si una cuchilla es más afilada que la otra, las cuchillas no penetrarán el aislamiento de manera uniforme y pueden dañar el escudo. Si el cable no es muy concéntrico, es casi imposible no dañar el blindaje. Cambiar a un tamaño de cable diferente también requiere un cambio de tamaño de hoja.

El pelado con láser es popular. No hay forma de dañar el escudo, porque el rayo láser se refleja en el escudo. Sin embargo, si el escudo no está bien tejido, el láser puede penetrar el escudo y dañar las capas internas. Los decapantes láser requieren extracción de humos, ya que algunos humos son tóxicos. También son los más caros, en comparación con otros métodos de pelado.

El pelado rotatorio proporcionará el corte más limpio utilizando cuchillas y sistemas de detección de conductores que pueden evitar daños en el blindaje. Se pueden utilizar procesos especiales para cables no concéntricos.

Cuando la cubierta exterior está moldeada en el escudo, es más difícil quitar la cubierta sin alterar el escudo. Para estos casos, manipular el fragmento en ciertas direcciones mientras se tira del cable ayuda a que el fragmento se separe del blindaje.

Si el cable tiene una capa de aluminio, se debe pelar limpiamente, al ras con la cubierta exterior sin que queden banderas. Esto es casi imposible con cuchillas fijas. Sin duda, es posible con un sistema láser, a menos que la lámina esté unida a la cubierta exterior. Los sistemas láser requieren espacio para que el láser llegue a la lámina.

Sin embargo, si la lámina está unida a la cubierta exterior, cualquier tirón del trozo puede hacer que la lámina se rompa de manera desigual. Los láseres tampoco cortarán donde se superponga la lámina.

Con cuchillas rotatorias para pelar, es posible marcar la hoja sin tirar de la babosa. El trozo de cubierta y la lámina se pueden quitar simultáneamente manipulando el cable y torciendo el trozo mientras se retira. El resultado es un corte de lámina limpio que está al ras con la cubierta exterior.

Cargar la férula en el cable es fundamental, pero no demasiado complicado si se hace manualmente. Sin embargo, diferentes conectores usan diferentes férulas. Por lo tanto, debería ser posible cambiar a diferentes férulas con algunas piezas específicas de cable y férulas. El sistema también debe tener la capacidad de detectar si la férula es del tipo correcto y si está correctamente orientada en el cable.

Instalar la férula en el cable es un paso que podría hacerse manualmente para ahorrar costos, ya que los sistemas de carga automáticos son bastante costosos.

Cortar adecuadamente el blindaje de manera consistente con una unidad de pelado rotativa tradicional es un gran desafío para los cables de alto voltaje, especialmente si el cable tiene capas no concéntricas o si no está redondo. La integridad del dieléctrico y el relleno son fundamentales para el correcto funcionamiento del cable. Las máquinas de pelado rotativas tradicionales corren el riesgo de dañar las capas internas.

Un sistema de yunque y punzón garantiza que las capas internas no se dañen y corta el blindaje de forma limpia y uniforme, 360 grados alrededor del cable.

La longitud del blindaje resultante dependerá de la férula que se utilice, ya que estará envuelta alrededor de ella. El corte debe ser limpio y consistente. De lo contrario, los hilos largos pueden provocar cortocircuitos con otros componentes y los hilos cortos pueden degradar la integridad del engarce de la férula.

A veces, la longitud del blindaje es mayor que la longitud del dieléctrico. Estas aplicaciones requieren que el protector se abra y se doble hacia atrás después de recortarlo para que las capas internas se puedan quitar.

El escudo se pliega sobre la férula, pero en algunos casos, no completamente. Diferentes conectores requieren diferentes ángulos de plegado para garantizar que el conector encaje correctamente. El ángulo de pliegue puede estar entre 90 y 180 grados, pero el pliegue debe ser uniforme, 360 grados alrededor de la férula.

Los extremos del hilo de protección deben estar dentro de las tolerancias especificadas para garantizar un rendimiento adecuado. Los hilos que son demasiado largos pueden causar cortocircuitos y es posible que los hilos cortos no aseguren correctamente el protector cuando se engarza la férula exterior.

El dieléctrico o relleno se puede quitar de la misma manera que la cubierta exterior. No se permite que los cables multiconductores tengan ningún daño en el aislamiento del conductor.

En el caso de los cables coaxiales, la detección de conductores puede desempeñar un papel importante para garantizar que las cuchillas pelacables no dañen el conductor central. Al igual que con la cubierta exterior, el sistema debe poder acomodar cables no concéntricos para brindar la mayor flexibilidad.

Antes de terminar los cables multiconductores, el cable debe orientarse correctamente para que la polaridad sea la correcta cuando los conductores estén enchufados en el conector. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

Antes de terminar los cables multiconductores, el cable debe orientarse correctamente para que la polaridad sea la correcta cuando los conductores estén enchufados en el conector. Los sistemas sofisticados deben ser capaces de reconocer los colores de los cables y luego rotar el cable en consecuencia sin perder la posición del cable.

Una vez orientados correctamente, los conductores se forman para permitir la terminación de acuerdo con el paso de la cavidad del conector. Después de que los conductores estén debidamente formados, los extremos se deben pelar en un dispositivo con detección de conductores para garantizar que los hilos del cable no se dañen.

Los conductores internos están engarzados o soldados ultrasónicamente a los terminales. Los sistemas de automatización pueden integrar prensas de crimpado adecuadas con sistemas de control de la fuerza de crimpado. Los sistemas de soldadura por ultrasonidos suelen tener un control integrado para garantizar una soldadura adecuada.

Los sistemas de automatización que pueden integrar sistemas de terceros son muy convenientes. Pueden minimizar el proceso de validación para prensas y sistemas de soldadura que ya han pasado por largos procesos de aprobación.

Para los cables multiconductores que se terminarán y cargarán en un conector, es fundamental que los extremos de los cables y la posición de los terminales sean consistentes. Esto asegurará que los terminales se carguen y bloqueen correctamente en los conectores.

Las carcasas o componentes posteriores se pueden aplicar automáticamente y bloquear en su posición, si los volúmenes lo justifican. La automatización de estos pasos del proceso probablemente le brindará el mejor retorno de la inversión, ya que se aplican con mayor frecuencia.

Los nuevos sistemas de inspección visual pueden inspeccionar 360 grados alrededor del cable. La inteligencia artificial se utiliza para identificar las diferentes capas del ensamblaje para realizar un análisis exhaustivo. Además, se pueden programar numerosas características de calidad para cada ensamblaje.

Al consultar sobre un sistema de conector de cable de alto voltaje automático, los ingenieros deben estar preparados con la siguiente información:

Teniendo en cuenta la rapidez con la que evoluciona la tecnología EV, los sistemas de automatización deben ser flexibles y adaptables, sin causar interrupciones importantes en la producción. Por ejemplo, debería ser posible mover estaciones semiautomáticas a una plataforma completamente automática. Del mismo modo, una plataforma completamente automática debe poder expandirse a medida que los volúmenes de producción aumentan con el tiempo. Esta característica le brindará la mayor flexibilidad y le permitirá aprovechar su inversión en el futuro.