CN101938011A - 收、放料卷的控制方法、系统及在锂电池生产中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种收、放料卷的控制方法，由动力装置驱动料卷的转动，所述控制方法包括以下步骤：步骤A：预设料卷的极限直径D_L；步骤B：获取料卷的当前直径D；步骤C：比较D与D_L的大小，并根据比较结果制动动力装置。本发明还保护了一种收、放料卷的控制系统及该方法在锂电池生产中的应用。本发明提供的技术方案简单易行，准确度高，有效避免了换料不及时对用料工序造成的影响或物料浪费，且降低了生产成本。本发明还可在更换料卷并启动伺服电机后控制伺服电机的初始转速v₀，使其与供料端或用料端的物料处理速度尽量保持一致，减小了物料传动过程中因传送张力变化而对产品造成的影响。

Description

收、放料卷的控制方法、系统及在锂电池生产中的应用

技术领域

本发明涉及电机设备领域，尤其涉及一种收、放料卷的控制方法、系统及在锂电池生产中的应用。

背景技术

目前，伺服电机带动料卷进行放料或收料的生产线中，当放料卷中的物料即将放完或收料达到标准直径时，需要使伺服电机停转，便于及时更换放料卷或取下收料件(例如锂电池生产工艺中，需将极片或隔膜卷绕在锂电池上，锂电池即为收料件)进行接料，避免对用料工序造成影响或减少物料的浪费。该过程可由工作人员通过现场观察对该放料或收料过程进行控制，然而，如果工作人员不在场或者不注意，就无法控制放料或收料过程；还可在放料卷或收料件一侧安装传感器，例如距离传感器或色彩传感器，当放料卷或收料件的直径达到预定值时、或放料卷由于放完物料而露出底层颜色时，传感器立即获取控制信号，并通过该控制信号使伺服电极停转便于更换物料。

一种现有技术如公开日为2009年3月25日，公开号为CN101391714A，发明名称为《应用超声波传感器实现料卷自动上料的方法》的中国专利，揭示了一种载有料卷的送料车在送料过程中，如果碰到限位行程开关，则通过超声波感应器获取料卷与感应器的距离值，通过计算该距离值控制伺服电机的转动，以达到停止送料的目的。然而，使用传感器控制放料的方法不仅价格昂贵、而且难以维护，如果传感器的感应头被灰尘、油污覆盖，则可能影响感应精度，因此不能准确地控制料卷的放料过程。另一种现有技术如授权公告日为2008年11月19日，授权公告号为CN 100434348C，发明名称为《具有控制卷料最终直径的装置的制造卷料重绕的机械和方法》的中国专利，揭示了一种包括设有活动轴以保持与要形成的卷料接触并能使所述卷料的直径增加的卷料辊子，一个用于控制所述辊子在要形成的卷料上的作用的控制构件与带活动轴的卷绕辊子相结合，控制构件设有一停止位，该位置可被设置成卷料的卷绕完成之前达到，要形成卷料的卷绕基本上在不活动带活动轴的卷绕辊子的轴的情况下完成，因此能够获得恒定的直径。该发明提供用于卷料的技术方案繁琐复杂，且需要在现有的设备中增加卷料辊子等装置，因此成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种简单易行、且降低成本的收、放料卷的控制方法、系统及在锂电池生产中的应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种收、放料卷的控制方法，由动力装置驱动料卷的转动，所述控制方法包括以下步骤：步骤A：预设料卷的极限直径D_L；步骤B：获取料卷的当前直径D；步骤C：比较D与D_L的大小，并根据比较结果制动动力装置。

所述动力装置为伺服电机，步骤B中通过以下方法获取料卷的当前直径D：测量伺服电机在定时周期T内的总脉冲数S，并计算料卷的当前直径

其中，L指定时周期T内的用料长度，K指伺服电机转动一圈所对应的固定脉冲数。

放料卷时所述控制方法为：步骤A中，所述料卷的极限直径D_L指料卷完成放料时对应的最小直径，步骤C中，如果D≤D_L，则通过制动伺服电机停止放料；收料卷时所述控制方法为：步骤A中，所述料卷的极限直径D_L指料卷完成收料时对应的最大直径，步骤C中，如果D≥D_L，则通过制动伺服电机停止卷料。

通过人机界面直接设置所述用料长度L，或通过编码器测量所述用料长度L。

步骤C中，制动伺服电机后更换料卷，再次启动伺服电机并控制伺服电机的初始转速v₀，使伺服电机的初始转速v₀与传送端的物料处理速度保持一致。

一种收、放料卷的控制系统，包括：动力装置、直径控制模块和电机控制模块：动力装置用于驱动料卷转动；直径控制模块用于预设料卷的极限直径D_L，还用于获取料卷的当前直径D，并比较D与D_L的大小：电机控制模块用于根据直径控制模块的比较结果制动动力装置。

所述动力装置为伺服电机，所述直径控制模块还包括脉冲测量模块；脉冲测量模块用于测量伺服电机在定时周期T内的总脉冲数S；直径控制模块还用于通过脉冲测量模块提供的总脉冲数S计算料卷的当前直径

并比较D与D_L的大小；其中，L指定时周期T内的用料长度，K指伺服电机转动一圈所对应的固定脉冲数。

还包括人机界面和/或编码器，所述人机界面用于直接在所述直径控制模块中设置所述用料长度L；所述编码器用于测量所述用料长度L，并将其输入所述直径控制模块。

所述料卷与传送端之间还设有用于调整所述物料的传送张力的张力摆杆。

一种放料卷的控制方法在锂电池生产中的应用，由伺服电机驱动所述料卷的转动，所述控制方法包括以下步骤：步骤A：预设料卷的极限直径D_L，D_L指料卷完成放料时对应的最小直径，所述料卷提供的物料为锂电池用极片或隔膜；步骤B：测量伺服电机卷绕一个锂电池对应的定时周期T内的总脉冲数S，并计算料卷的当前直径

其中，L指卷绕一个锂电池对应的定时周期T内的用料长度，K指伺服电机转动一圈所对应的固定脉冲数；步骤C：比较D与D_L的大小，如果D≤D_L，则通过制动伺服电机停止放料。

本发明的有益效果是，本发明的收、放料卷控制方法简单易行，节省成本，有效避免了换料不及时对用料工序造成的影响或物料浪费。

本发明只需测量伺服电机在定时周期T内的总脉冲数S即可计算料卷的当前直径D，通过比较D与料卷的极限D_L的大小制动伺服电机以便及时更换料卷，程序简单且准确率高。

本发明中，测量伺服电机的定时周期T、总脉冲数S、计算料卷的当前直径D、以及制动伺服电机等环节都可通过PLC(可编程控制器)实现，成本低廉，因此显著降低了生产成本。

本发明还可在更换料卷并启动伺服电机后控制伺服电机的初始转速v₀，使其与供料端或用料端的物料处理速度尽量保持一致，因此能够替代张力摆杆，或者解决张力摆杆因摆幅通常较大或传送张力变化不均匀而对产品造成的影响。

附图说明

图1为本发明的收、放料卷的控制方法一种具体实施方式流程图；

图2为本发明的收、放料卷的控制系统结构一种具体实施方式示意图；

图3为本发明的放料卷的控制系统一种具体实施方式的结构示意图；

图4为本发明的收料卷的控制系统一种具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本发明包括以下各种实施方式，其具体实现过程并不限于以下实施方式：

目前，自动化产品生产线或包装线上，通常需要将成卷的薄片状物料安装在挂轴上，该挂轴与动力装置相连，动力装置驱动挂轴以及安装在挂轴上的物料一起转动实现放料，放出的物料被传送至用料端进行加工或包装等工序，所述驱动装置可为普通电机、伺服电机等。另外，还有一些自动化产品生产线或包装线上，通常需要将来白供料端的薄片状物料缠绕或包裹在待加工的产品上，该产品与动力装置相连，动力装置驱动待加工的产品以及缠绕在产品上的物料一起转动实现收料，直到产品达到标准直径。本发明放料过程中成卷的物料或收料过程中的产品统称为料卷，动力装置在放料或收料过程中通常处于持续地转动状态，因此，放料过程中物料即将放完时或收料过程中达到一定的标准直径时，需要及时报警并制动动力装置，避免影响用料工序或造成物料浪费。

本发明首先预设料卷的极限直径D_L，接着获取料卷的当前直径D，并比较D与D_L的大小，最后根据比较结果制动动力装置。本方法不需要安装价格昂贵的测量装置即可完成收、放料卷的控制过程，简单易行，且节省成本，有效避免了换料不及时对用料工序造成的影响或物料浪费。

本发明的一种优选的实施方式中，动力装置为伺服电机，在收、放料卷过程中，利用公式计算料卷的当前直径D，并比较当前直径D与预设的极限直径D_L的大小，根据比较结果制动伺服电机从而达到停止放料或收料的目的。

本公式中，L指定时周期T内的用料长度，例如放料卷的控制过程中，每加工或包装一个产品即可对应于一个定时周期T，收料卷的控制过程中，可人为地设置一个合适的定时周期T。L值可通过人机界面直接设置，例如设为经验值，其中可包括一定的长度公差；还可通过编码器测量L值，编码器设置在料卷与传送端之间(放料卷时，传送端指用料端，收料卷时，传送端指供料端)物料通过编码器时，编码器测量定时周期T内物料所对应的脉冲数从而测得用料长度T，后一种方法能够消除物料传送速度的变化对产品造成的影响，因此测量结果更加精确。

K指伺服电机转动每一圈所对应的固定脉冲数，由伺服电机的性能参数决定。

S指伺服电机在定时周期T内的总脉冲数S，通常可直接测得，或者以计算差值的方式测得：首先计算当前一个定时周期T届满后伺服电机的总脉冲数，再减去上一个定时周期T届满后伺服电机的总脉冲数。

π指圆周率，通常取3.142。

图1为本发明的收、放料卷的控制方法一种具体实施方式流程图，控制方法包括以下步骤：

步骤S100：首先预设料卷的极限直径D_L，对于放料卷的控制过程，料卷的极限直径D_L指料卷完成放料时对应的最小直径；对于收料卷的控制过程，料卷的极限直径D_L指料卷完成收料时对应的最大直径。

步骤S101：测量伺服电机在定时周期T内的总脉冲数S，可在每一个或多个定时周期T届满时实时测量总脉冲数S，或按照具体需要定时测量总脉冲数S。

步骤S102：通过测量的总脉冲数S值计算料卷的当前直径

其中，L指定时周期T内的用料长度，K指伺服电机转动一圈所对应的固定脉冲数。

步骤S103：比较D与D_L的大小，对于放料卷的控制则进入步骤S104，对于收料卷的控制则进入步骤S105。

步骤S104：对D的大小进行判断，如果D≤D_L，则进入步骤S106，否则继续下一次测量。

步骤S105：对D的大小进行判断，如果D≥D_L，则进入步骤S106，否则继续下一次测量。

步骤S106：制动伺服电机，相应地，对于放料卷的控制则停止放料，对于收料卷的控制则停止收料。

步骤S107：更换料卷，即在挂轴上安装新的料卷进行放料，或设置下一个待加工的产品进行卷料。

步骤S108：再次启动伺服电机。

步骤S109：控制伺服电机的初始转速v₀。可通过人机界面直接设置所述伺服电机的初始转速v₀(例如设置为经验值)，或按照以下计算方式中的一种控制伺服电机的初始转速v₀：

第一种：步骤S108中再次启动伺服电机后，测量第一个定时周期T内伺服电机的总脉冲数S，得到初始转速其中，D₀指更换后料卷的初始直径。

第二种：步骤S108中再次启动伺服电机后，通过编码器测量第一个定时周期T内的用料长度L，得到初始转速

现有的收、放料卷过程中，料卷传送端之间通常设有张力摆杆，物料套在张力摆杆的摆轴上，并可随摆轴的左、右摆动调整物料的传送张力，使收、放料的速度与供料端或用料端的物料处理速度尽量保持一致，且避免了断带现象的发生。本发明通过步骤S109所述的方法提供伺服电机的初始转速v₀，使其与传送端的物料处理速度尽量保持一致，因此能够替代张力摆杆，或者从一定程度上消除了张力摆杆因摆幅较大或张力变化不均匀的问题，减少了物料传动过程中因传送张力变化而对产品造成的影响。

步骤S110：继续放料或收料。

本发明的收、放料卷控制方法简单易行，只需测量伺服电机在定时周期T内的总脉冲数S即可计算料卷的当前直径D，通过比较D与料卷的极限D_L的大小制动伺服电机以便及时更换料卷，且该控制方法准确度高，有效避免了换料不及时对用料工序造成的影响或物料浪费。本发明中，测量定时周期T、伺服电机的总脉冲数S、计算料卷的当前直径D、以及制动伺服电机等环节都可通过PLC(可编程控制器)实现，成本低廉，因此显著降低了生产成本。

本发明还保护了一种收、放料卷的控制系统，包括：动力装置、直径控制模块和电机控制模块：其中动力装置用于驱动料卷转动；直径控制模块用于预设料卷的极限直径D_L，还用于获取料卷的当前直径D，并比较D与D_L的大小：电机控制模块用于根据直径控制模块的比较结果制动动力装置。

图2为本发明的收、放料卷的控制系统的一种具体实施方式结构示意图，本实施方式中动力装置为伺服电机10，直径控制模块30中还包括脉冲测量模块20，用于测量伺服电机10在定时周期T内的总脉冲数S；直径控制模块30还用于通过脉冲测量模块20提供的总脉冲数S计算料卷的当前直径

并比较D与D_L的大小；其中，L指定时周期T内的用料长度，K指伺服电机转动一圈所对应的固定脉冲数。定时周期T可由定时器控制，该定时器、直径控制模块20和电机控制模块40可分别为不同的PCL或同一个PCL。

该系统还可进一步包括人机界面50和/或编码器60，人机界面50用于直接在直径控制模块30中设置用料长度L；编码器60用于测量用料长度L，并将其输入直径控制模块30。

该系统还可进一步包括转速控制模块70，用于再次启动伺服电机后控制伺服电机10的初始转速v₀，使其与传送端的物料处理速度保持一致。

图3为本发明的放料卷的控制系统一种具体实施方式示意图，伺服电机10带动料卷的转动的过程中，物料可通过编码器60以及张力摆杆80(两者的位置可调换)传送至用料端90进入加工或包装工序，当物料的传送张力较大时，张力摆杆80的摆轴沿箭头方向逐步摆动减小传送张力，而物料的传送张力较小时，张力摆杆80的摆轴逐步复位。图4为本发明的收料卷的控制系统一种具体实施方式结构示意图，来自供料端91的物料可通过编码器60以及张力摆杆80(两者的位置可调换)传送至伺服电机10，并缠绕或包裹在待加工的产品上。

本发明还保护了以上所述的放料卷的控制方法在锂电池生产中的应用，通过以上所述的放料卷控制方法将成卷设置的正、负极片或设置在正、负极片之间的隔膜卷绕在锂电池上；即放料卷的控制系统中，用料端为锂电池的正、负极片或隔膜卷绕工序，通常由卷绕电机控制具体卷绕工艺。该控制方法包括以下步骤：

首先预设料卷的极限直径D_L，D_L指料卷完成放料时对应的最小直径，所述料卷提供的物料为锂电池用极片或隔膜；接着测量伺服电机在卷绕一个锂电池对应的定时周期T内的总脉冲数S，并计算料卷的当前直径其中，L指卷绕一个锂电池对应的定时周期T内的用料长度，K指伺服电机转动每一圈所对应的固定脉冲数；最后比较D与D_L的大小，如果D≤D_L，则通过制动伺服电机停止放料。本发明中，伺服电机和卷绕电机之间还可设有以上所述的张力摆杆80和/或编码器60，每次更换料卷再次启动伺服电机后，可控制伺服电机10的初始转速v₀，使其尽量与供料端或用料端的物料处理速度保持一致。

锂电池自动化生产线中，利用本发明提供的放料卷的控制方法能够在料卷即将完成放料时及时制动伺服电机，简单易行，便于工作人员及时换料或接带，避免对锂电池的生产工艺造成影响；本发明只需PLC即可完成所有控制过程，因此降低了锂电池的生产成本。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种收、放料卷的控制方法，由动力装置驱动料卷的转动，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

步骤A：预设料卷的极限直径D_L；

步骤B：获取料卷的当前直径D；

步骤C：比较D与D_L的大小，并根据比较结果制动动力装置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述动力装置为伺服电机，步骤B中通过以下方法获取料卷的当前直径D：测量伺服电机在定时周期T内的总脉冲数S，并计算料卷的当前直径

其中，L指定时周期T内的用料长度，K指伺服电机转动一圈所对应的固定脉冲数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：放料卷时所述控制方法为：

步骤A中，所述料卷的极限直径D_L指料卷完成放料时对应的最小直径，步骤C中，如果D≤D_L，则通过制动伺服电机停止放料；

收料卷时所述控制方法为：

步骤A中，所述料卷的极限直径D_L指料卷完成收料时对应的最大直径，步骤C中，如果D≥D_L，则通过制动伺服电机停止卷料。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：通过人机界面直接设置所述用料长度L，或通过编码器测量所述用料长度L。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于：步骤C中，制动伺服电机后更换料卷，再次启动伺服电机并控制伺服电机的初始转速v₀，使伺服电机的初始转速v₀与传送端的物料处理速度保持一致。

6.一种收、放料卷的控制系统，其特征在于，包括：动力装置、直径控制模块和电机控制模块：

动力装置用于驱动料卷转动；

直径控制模块用于预设料卷的极限直径D_L，还用于获取料卷的当前直径D，并比较D与D_L的大小；

电机控制模块用于根据直径控制模块的比较结果制动动力装置。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述动力装置为伺服电机，所述直径控制模块还包括脉冲测量模块：

脉冲测量模块用于测量伺服电机在定时周期T内的总脉冲数S；

直径控制模块还用于通过脉冲测量模块提供的总脉冲数S计算料卷的当前直径

并比较D与D_L的大小；其中，L指定时周期T内的用料长度，K指伺服电机转动一圈所对应的固定脉冲数。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于：还包括人机界面和/或编码器，所述人机界面用于直接在所述直径控制模块中设置所述用料长度L；所述编码器用于测量所述用料长度L，并将其输入所述直径控制模块。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的系统，其特征在于：所述料卷与传送端之间还设有用于调整所述物料的传送张力的张力摆杆。

10.一种放料卷的控制方法在锂电池生产中的应用，由伺服电机驱动所述料卷的转动，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

步骤A：预设料卷的极限直径D_L，D_L指料卷完成放料时对应的最小直径，所述料卷提供的物料为锂电池用极片或隔膜；

步骤B：测量伺服电机卷绕一个锂电池对应的定时周期T内的总脉冲数S，并计算料卷的当前直径

其中，L指卷绕一个锂电池对应的定时周期T内的用料长度，K指伺服电机转动一圈所对应的固定脉冲数；

步骤C：比较D与D_L的大小，如果D≤D_L，则通过制动伺服电机停止放料。

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