CN101590463B - 一种挤压式涂布机利用分流泵控制涂布间隙的装置及其控制方法 - Google Patents

一种挤压式涂布机利用分流泵控制涂布间隙的装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种挤压式涂布机利用分流泵控制涂布间隙的装置及其控制方法，该装置包括浆料、浆料密封桶、伺服电机、浆料注入泵、涂布头腔体、涂布背辊、基体，其特征在于：所述的浆料密封桶和涂布头腔体之间还具有通过浆料导管连接的浆料分流泵。该控制方法是在整个涂布过程中，浆料注入泵和浆料分流泵的两个伺服电机由工业控制系统PLC控制，并同时保持运行状态，且两者的运行速度交替变化，实现喷涂与回流的切换，而两个伺服电机运行速度的大小和交替变化过程设定在工业控制系统PLC的程序中，由PLC根据设定的速度值，发出不同的信号至伺服电机，来控制伺服电机转速的变化。

Description

一种挤压式涂布机利用分流泵控制涂布间隙的装置及其控制方法 
技术领域
本发明及一种锂离子电池涂布机，尤其是一种挤压式涂布机利用分流泵控制涂布间隙的装置及其控制方法。 
背景技术
涂布是锂离子电池生产过程中必不可少的工序，也是直接影响电池安全性、容量、一致性等各项性能的关键工序。涂布，就是将制作好的糊状粘稠浆料，均匀的、连续或间断的涂覆在基体(铝箔或铜箔)上，保证各个涂布位置的厚度一致性、并将涂布厚度控制在工艺要求的公差范围内。 
目前国内有两种涂布方式：转移式和挤压式。转移式是一种成熟的技术，但是其结构复杂，设备调试麻烦；由于转移式涂布机的浆料处于裸露状态，因此对浆料对性能会有一定的影响，时间稍长就会产生结块，无法涂覆。 
通过实验，挤压式涂布机技术日益成熟，它的机械结构简单，设备小型化，节省空间，调试方便；其涂布挤压头部分是封闭式，浆料在涂覆之间都是与外界隔绝的，因此不会因为空气的原因使浆料变质。 
挤压式涂布机的涂布精度要比转移式涂布机高出许多。目前的实验结果显示，转移式涂布厚度极限是50μm，而挤压式涂布可以达到20μm，对锂电池工艺的适应性更强。 
但是一直以来，挤压式涂布机都只能进行连续涂布，不能完成在涂布过程中按照工艺标准要求的间断涂布，这就造成了锂离子电池生产的后工序必 须进行刮粉作业，既将工艺标准要求的涂布间隙位的极粉刮除，这样既浪费原材料，又耗费了人力，如图1所示的就是这种涂布机。 
在国外，挤压式涂布机通过高灵敏度控制阀可以实现间隙涂布，但是高灵敏度控制阀价格昂贵，在国内还没有技术能力开发出此种控制阀，导致挤压式涂布机价格昂贵，远远超过转移式涂布机；同时，高灵敏度控制阀的结构复杂，不宜维护，在发生浆料堵塞的情况时，需要长时间的清洗维护。在性价比上，无法与转移式涂布机相竞争，如图2所示的就是这种涂布机。 
发明内容
本发明的研制目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，而提供一种不仅能达到涂布间隙的高精密度要求，又大幅度降低了设备的制造成本，提高了转移式涂布机的市场竞争力的一种挤压式涂布机利用分流泵控制涂布间隙的装置和与该装置相适应的控制方法。 
本发明的一种挤压式涂布机利用分流泵控制涂布间隙的装置，包括浆料、浆料密封桶、伺服电机、浆料注入泵、涂布头腔体、涂布背辊、基体，其特征在于：所述的浆料密封桶和涂布头腔体之间还具有通过浆料导管连接的浆料分流泵，浆料注入泵和浆料分流泵的两个伺服电机由工业控制系统PLC控制，并同时保持运行状态，且两者的运行速度交替变化，实现喷涂与回流的切换。 
浆料注入泵和浆料分流泵的两个伺服电机运行速度的大小和交替变化过程设定在工业控制系统PLC的程序中，由PLC根据设定的速度值，发出不同的信号至伺服电机，来控制伺服电机转速的变化。 
一种挤压式涂布机利用分流泵控制涂布间隙的控制方法，其特征在于：该控制方法包括： 
(1)在整个涂布过程中，浆料注入泵和浆料分流泵的两个伺服电机由工业控制系统PLC控制，并同时保持运行状态，且两者的运行速度交替变化，实现喷涂与回流的切换，而两个伺服电机运行速度的大小和交替变化过程设定在工业控制系统PLC的程序中，由PLC根据设定的速度值，发出不同的信号至伺服电机，来控制伺服电机转速的变化。 
(2)在喷涂状态时，浆料注入泵的伺服电机运行速度是浆料分流泵的伺服电机运行速度的两倍；在回流状态时，浆料分流泵的伺服电机运行速度是浆料注入泵的伺服电机运行速度的两倍。 
(3)在喷涂状态时，浆料注入泵注入浆料到涂布喷头腔体中的速度是浆料分流泵将浆料从涂布喷头腔体中抽回到浆料密封桶的速度的两倍；在回流状态时，浆料分流泵将浆料从涂布喷头腔体中抽回到浆料密封桶的速度是浆料注入泵注入浆料到涂布喷头腔体中的速度的两倍。 
本发明的有益效果在于：由于采用伺服电机驱动浆料泵来取代高灵敏度流量控制阀，不仅能达到涂布间隙的高精密度要求，又大幅度降低了设备的制造成本，提高了转移式涂布机的市场竞争力。采用伺服电机控制浆料泵转速，不仅可以实现挤压式涂布机的间隙涂布工艺，还能更好的控制涂布位与间隙位的精度，更符合工艺要求，也使挤压式涂布机的产品适应能力更强。 
附图说明
图1是一种现有国内挤压涂布装置结构示意图； 
图2是一种现有国外挤压涂布装置结构示意图； 
图3是本发明实施例的结构示意图。 
图中：01：浆料密封桶；02：浆料注入泵；03：高灵敏度流量控制阀A；04：涂布头腔体；05：涂布毛细孔；06：高灵敏度控制阀B；07：浆料分流泵；08：涂布背辊；09：基体；10：浆料；11：注入泵伺服电机；12：分流泵伺服 电机。 
具体实施方式
实施例： 
如图3所示：本发明的一种利用分流泵控制涂布间隙的挤压式涂布装置，包括浆料10、浆料密封桶01、注入泵伺服电机11、浆料注入泵02、涂布头腔体04、涂布背辊08、基体09，其特征在于：所述的浆料密封桶01和涂布头腔体04之间还具有通过浆料导管连接的浆料分流泵07。 
浆料注入泵02和浆料分流泵07的两个伺服电机11、12由工业控制系统PLC控制，并同时保持运行状态，且两者的运行速度交替变化，实现喷涂与回流的切换。 
浆料注入泵02和浆料分流泵07的两个伺服电机11、12运行速度的大小和交替变化过程设定在工业控制系统PLC的程序中，由PLC根据设定的速度值，发出不同的信号至伺服电机11、12，来控制伺服电机11、12转速的变化。 
在喷涂状态时，浆料注入泵02注入浆料10到涂布喷头腔体04中的速度是浆料分流泵07将浆料10从涂布喷头腔体04中抽回到浆料密封桶01的速度的两倍；在回流状态时，浆料分流泵07将浆料10从涂布喷头腔体04中抽回到浆料密封桶01的速度是浆料注入泵02注入浆料10到涂布喷头腔体04中的速度的两倍。 
在喷涂状态时，浆料注入泵02的伺服电机11运行速度是浆料分流泵07的伺服电机12运行速度的两倍；在回流状态时，浆料分流泵07的伺服电机12运行速度是浆料注入泵02的伺服电机11运行速度的两倍。 
在喷涂状态时，驱动浆料注入泵的伺服电机11高速转动，将浆料10以0.5m2/min的速度注入涂布喷头腔体04中；同时，驱动浆料分流泵的伺服电机 12低速转动，控制涂布喷头腔体04中的浆料10回流入浆料密封桶01的速度，使浆料分流泵07将浆料以0.25m2/min的速度从涂布喷头腔体04中抽回浆料密封桶01。这样，在两个泵之间形成+0.25m2/min的正流量差(将注入流量大于分流流量称为正流量差，反之则为负流量差)，使涂布喷头腔体04中的浆料在此流量差的压力下均匀的喷覆在基体09材料上，达到涂布的目的。 
在回流状态时，驱动浆料分流泵07的伺服电机12高速转动，浆料分流泵07将浆料以0.5m2/min的速度从涂布喷头腔体04中抽回浆料密封桶01；同时驱动浆料注入泵的伺服电机11低速转动，使浆料注入泵02将浆料以0.25m2/min的速度注入涂布喷头腔体04中。这样，在两个泵之间形成-0.25m2/min的负流量差，使涂布喷头腔体04中的浆料失去正压，以一定的速度回流，不会形成喷涂，即在基体09上留下涂布空白位，达到涂布间隙控制的目的。在整个涂布过程中，两个伺服电机11、12均保持运转状态，只是两者的运转速度交替变化，此速度的大小和交替变化过程，都是由工业控制系统PLC完成的，速度大小可以在程序中设定，PLC根据设定的速度值，发出不同的信号至伺服电机11、12，来控制伺服电机11、12转速的变化。PLC的运算速度可达2毫秒，这样的控制方式，有效的消除了电机启动加速时间长所产生的响应速度慢的问题，使喷涂与回流之间能瞬间切换，响应速度可以满足涂布工艺要求。 

Claims (3)

1.一种挤压式涂布机利用分流泵控制涂布间隙的装置，包括浆料、浆料密封桶、伺服电机、浆料注入泵、涂布头腔体、涂布背辊、基体，其特征在于：所述的浆料密封桶和涂布头腔体之间还具有通过浆料导管连接的浆料分流泵，浆料注入泵和浆料分流泵的两个伺服电机由工业控制系统PLC控制，并同时保持运行状态，且两者的运行速度交替变化，实现喷涂与回流的切换。
2.根据权利要求1所述的一种挤压式涂布机利用分流泵控制涂布间隙的装置，其特征在于：浆料注入泵和浆料分流泵的两个伺服电机运行速度的大小和交替变化过程设定在工业控制系统PLC的程序中，由PLC根据设定的速度值，发出不同的信号至伺服电机，来控制伺服电机转速的变化。
3.一种挤压式涂布机利用分流泵控制涂布间隙的控制方法，其特征在于：该控制方法包括：
(1)在整个涂布过程中，浆料注入泵和浆料分流泵的两个伺服电机由工业控制系统PLC控制，并同时保持运行状态，且两者的运行速度交替变化，实现喷涂与回流的切换，而两个伺服电机运行速度的大小和交替变化过程设定在工业控制系统PLC的程序中，由PLC根据设定的速度值，发出不同的信号至伺服电机，来控制伺服电机转速的变化。
(2)在喷涂状态时，浆料注入泵的伺服电机运行速度是浆料分流泵的伺服电机运行速度的两倍；在回流状态时，浆料分流泵的伺服电机运行速度是浆料注入泵的伺服电机运行速度的两倍。
(3)在喷涂状态时，浆料注入泵注入浆料到涂布喷头腔体中的速度足浆料分流泵将浆料从涂布喷头腔体中抽回到浆料密封桶的速度的两倍；在回流状态时，浆料分流泵将浆料从涂布喷头腔体中抽回到浆料密封桶的速度是浆料注入泵注入浆料到涂布喷头腔体中的速度的两倍。
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