Cómo acelerar el ensamblaje de cables para vehículos eléctricos

Los mazos 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 aluminio 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 el casquillo en el cable es fundamental, pero se puede hacer manualmente. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

Cortar correctamente el blindaje de forma consistente con una unidad de pelado rotativa tradicional es un gran desafío para los cables de alta tensión. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

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 camisa exterior. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

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

Los conductores internos están engarzados o soldados por ultrasonidos 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 mazos de cables para vehículos eléctricos son un tema candente en la industria de procesamiento de cables en la actualidad. Es un mercado apasionante que está cambiando rápidamente a medida que surgen nuevas tecnologías.

Los conectores de alto voltaje utilizados en aplicaciones de mazos de vehículos eléctricos tienen muchos componentes que requieren un ensamblaje preciso. La automatización puede mejorar la productividad, la calidad y el rendimiento al pelar y prensar 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 quieren automatizar todos los procesos, el costo de un sistema completamente automático no siempre puede justificarse.

Algunos pasos del proceso son más desafiantes y requieren más precisión. Por ejemplo, quitar la capa de aluminio o cortar el blindaje es fundamental, porque el rendimiento o la seguridad del conector pueden verse afectados significativamente. Además, se requieren algunos pasos del proceso para casi todos los conectores y tipos de 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 varían desde 3 milímetros cuadrados hasta 120 milímetros cuadrados en cables monoconductores (coaxiales) o 2 por 2,5 milímetros cuadrados hasta 5 por 6 milímetros cuadrados en cables multiconductores para una variedad de conectores de uno y varios cables.

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

Los diferentes conectores suelen tener pasos de proceso individuales muy diferentes debido a sus funciones y construcciones únicas. Sin embargo, existen algunos pasos básicos que se aplican a casi todos ellos. Estos pasos pertenecen a pelar correctamente el cable y cargar los casquillos.

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

Las hojas fijas redondeadas probablemente serán las más rápidas, pero quizás no las más seguras, en cuanto a calidad. Si una hoja es más afilada que la otra, las hojas no penetrarán el aislamiento de manera uniforme y podrían dañar el protector. 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 del tamaño de la hoja.

La extracción 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 vapores son tóxicos. También son los más caros en comparación con otros métodos de extracción.

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

Cuando la funda exterior está moldeada en el escudo, es más difícil quitar la funda sin alterar el escudo. En estos casos, manipular el trozo en determinadas direcciones mientras se retira del cable ayuda a que el trozo 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 hojas fijas. Ciertamente 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 provocar que la lámina se rompa de manera desigual. Los láseres tampoco cortarán donde se superpone la lámina.

Con las cuchillas peladoras giratorias, es posible rayar la lámina sin tirar del trozo. El trozo de cubierta y la lámina se pueden quitar simultáneamente manipulando el cable y girando el trozo a medida que se retira. El resultado es un corte de lámina limpio que queda al ras de la cubierta exterior.

Cargar el casquillo en el cable es fundamental, pero no demasiado complicado si se hace manualmente. Sin embargo, diferentes conectores utilizan diferentes casquillos. Por lo tanto, debería ser posible cambiar a diferentes casquillos con unas pocas piezas específicas para cables y casquillos. El sistema también debería tener la capacidad de detectar si el casquillo es del tipo correcto y si está correctamente orientado en el cable.

La instalación del casquillo en el cable es un paso que se podría realizar manualmente para ahorrar costes, ya que los sistemas de carga automática son bastante caros.

Cortar correctamente 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 está deformado. La integridad del dieléctrico y el relleno son fundamentales para el funcionamiento adecuado del cable. Las máquinas decapadas 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 manera limpia y uniforme, 360 grados alrededor del cable.

La longitud del escudo resultante dependerá del casquillo que se utilice, ya que estará enrollado alrededor de él. 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 engarzado del casquillo.

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

El escudo se dobla hacia atrás 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 del casquillo.

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

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

Para los cables coaxiales, la detección del conductor puede desempeñar un papel importante para garantizar que las cuchillas peladoras 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 cables multiconductores, el cable debe orientarse correctamente para que la polaridad sea la correcta cuando los conductores se conecten al conector. Foto cortesía de Schleuniger Inc.

Antes de terminar cables multiconductores, el cable debe orientarse correctamente para que la polaridad sea la correcta cuando los conductores se conecten al conector. Los sistemas sofisticados deben poder reconocer los colores de los cables y luego rotarlos en consecuencia sin perder su posición.

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

Los conductores internos están engarzados o soldados por ultrasonidos a los terminales. Los sistemas de automatización pueden integrar prensas de engarzado adecuadas con sistemas de control de la fuerza de engarzado. Los sistemas de soldadura ultrasónica suelen tener un monitoreo 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 de prensas y sistemas de soldadura que ya han pasado por largos procesos de aprobación.

Para 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 en los conectores correctamente.

Las carcasas o componentes posteriores se pueden colocar automáticamente y bloquear en su posición, si el volumen lo justifica. 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. Se utiliza inteligencia artificial para identificar las diferentes capas del ensamblaje y realizar un análisis exhaustivo. Además, se pueden programar numerosas características de calidad para cada conjunto.

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

Teniendo en cuenta la rápida evolución de la tecnología de los vehículos eléctricos, los sistemas de automatización deben ser flexibles y adaptables, sin provocar grandes interrupciones en la producción. Por ejemplo, debería ser posible trasladar estaciones semiautomáticas a una plataforma totalmente automática. De manera similar, una plataforma totalmente automática debería poder ampliarse 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.