CN102632019B - 狭缝式涂布机膜厚的控制方法及膜厚控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种狭缝式涂布机膜厚的控制方法及膜厚控制系统，其中系统包括湿料厚度测量仪，用于测量湿料厚度；干料厚度测量仪，用于测量干料厚度；比较器，用于将干料厚度测量仪所测量的结果与预定的允许的干料厚度范围进行比较，并将比较结果输送给数字信息处理器；计算器，用于根据干料厚度测量仪和湿料厚度测量仪在线测试值计算出干湿料比值；第一存储器，用于存储干湿料标准比值；第二存储器，用于存储临时干湿料比值；数字信息处理器，协调湿料厚度测量仪、干料厚度测量仪、比较器、第一存储器、第二存储器和执行机构按程序工作；执行机构，调整涂布机的涂布间隙。本发明可以提高膜厚均匀度，且可保证干料膜厚是在允许误差范围内。
Description
技术领域
本发明涉及一种狭缝式涂布机膜厚的控制方法及膜厚控制系统。
背景技术
现有的狭缝式涂布机一般包括涂布机头、基片收放料装置及电极料烘干装置，基片收放料装置使基片恒速运动，涂布机头将电极料浆均匀地涂布在基片的一面，带有电极料浆的基片经过烘干装置将所述电极料浆烘干，并将电极料（也称电极膜）固定在基片上。用这种涂布机生产电池的正极或负极，其电极膜的厚度对后道工序制成的电池的质量影响很大，因此，对于电极膜的厚度的控制就显得十分重要。
最传统的狭缝式涂布机是靠开机时，进行试样而得出涂布机头的适当涂布间隙后，保持这一涂布间隙，而进行后续生产；如在开机时，根据不同电极浆料的浓度及成份，结合以往的经验设置一个涂布间隙，涂布、干燥后，测量膜厚，根据测量的结果，调节涂布间隙；如此反复，直到涂布间隙调整合适，才正规大量生产，这种方法的缺陷是开机时不可避免会生一部分废品；其次就是在正规的大量生产过程中，由于电子浆料的浓度、料压及涂布间隙的机械变化，都会影响到最后的膜厚变化，当我们在生产过程中，通过测量而发现膜厚发生变化时为时已晚。
为了解决上述问题，中国专利文献CN201361603Y公开了一种自动控制涂布间隙的极片涂布机，这种极片涂布机通过实时检测涂布机的涂布间隙与预设的标准涂布间隙时行比较，从而保证准确的涂布间隙，以达到统一的干燥厚度。这种涂布机采用位于刮刀辊一侧的CMOS光成像传感器，和位于刮刀辊另一侧的检测光源，当涂布机的涂布间隙发生变化时，CMOS光成像传感器采集到的光照度就会发生变化，此变化信号被反馈到数字信号处理器进行处理，根据处理结果输出控制指令调节涂布间隙。这种涂布机单纯地依靠透过涂布间隙的光照度来推测电极膜的干燥厚度，其实只是一种预测，并不能真实的反映实际的电极膜的干燥厚度，另外，这种透过涂布间隙的光照度很容易受到电子料浆的粒度、浓度的影响，而使光照度发生错误的变化，从而得出完全不符合实际情况的调控。从所周知，电极膜的干燥厚度受到料浆浓度、料浆对涂布辊的压力（也称料压），以及机械性能等诸多因素的影响，单纯地靠测量涂布间隙来控制电极膜的干燥厚度，是不足以达到技术要求的。
发明内容
为了克服上述问题，本发明向社会提供一种以在前的相邻的实测点所测数据的比值为下一实测点的标准比值，可提高膜厚均匀度，且膜厚在允许误差范围内的狭缝式涂布机膜厚的控制方法。
本发明的另一个目的是向社会提供一种实现上述方法的膜厚控制系统。
本发明的技术方案是提供一种狭缝式涂布机膜厚的控制方法, 包括如下步骤，
1．设置开始时标准干料厚度与标准湿料厚度之比的干湿料标准比值，并开始按此干湿料标准比值进行涂布浆料；
2．定时用设置于涂布机出料口处的湿料厚度测量仪测量湿料厚度值，以及用设置于涂布机烘箱出料口处的干料厚度测量仪测量干料厚度值；
3．如果所测量的干料厚度值落在预定的允许的干料厚度范围内，则以该测量的干料厚度值与测量的湿料厚度值之比，作为新的干湿料标准比值；如果所测量的干料厚度值超出预定的允许的干料厚度范围，则以标准干料厚度值与测量的湿料厚度值之比，作为新的干湿标准比值，并同时调整涂布间隙，以保持该测量的湿料厚度值；
4．记录并保存新的干湿料标准比值；
5．以新的干湿料标准比值继续进行涂布浆料；
6．重复第2至第5步，进行连续涂布浆料。
本发明还包括湿料厚度测量仪和/或干料厚度测量仪校正步骤7，间隔预定时间，用厚度标准片对湿料厚度测量仪和/或干料厚度测量仪校正一次，以保证湿料厚度测量仪和/或干料厚度测量仪测试准确度。
本发明还提供一种狭缝式涂布机膜厚控制系统，包括：
-湿料厚度测量仪，用于测量涂布机出料口处的湿料厚度；
-干料厚度测量仪，用于涂布机烘箱出料口处的干料厚度；
-比较器，用于将干料厚度测量仪所测量的结果与预定的允许的干料厚度范围进行比较，并将比较结果输送给数字信息处理器；
-计算器，用于根据干料厚度测量仪和湿料厚度测量仪在线测试值计算出干湿料比值；
-第一存储器，用于存储干湿料标准比值；
-第二存储器，用于临时存储新的干湿料比值；
-数字信息处理器，协调湿料厚度测量仪、干料厚度测量仪、比较器、第一存储器、第二存储器和执行机构按程序工作，如果所测量的干料厚度值落在预定的允许的干料厚度范围内，则以该测量的干料厚度值与同时测量的湿料厚度值之比，作为新的干湿料标准比值；如果所测量的干料厚度值超出预定的允许的干料厚度范围，则以标准干料厚度值与测量的湿料厚度值之比，作为新的干湿标准比值，并将第二存储器中的新的干湿料标准比值转移到第一存储器内；
-执行机构，根据数字信息处理器的指令，调整涂布机的涂布间隙。
本发明中，还包括厚度测试仪校正机构，所述校正机构包括U型固定架、厚度测量仪、厚度标准片和同步传动机构，所述厚度测量仪设置在所述U型固定架的开口端，所述同步传动机构带动U型固定架的开口端接近或远离同步传动机构的驱动电机，所述厚度标准片位于U型固定架的开口端与所述驱动电机之间。
本发明中，所述湿料厚度测量仪和/或所述干料厚度测量仪可以是激光厚度测量仪、红外射线反射光谱厚度测量仪或β射线厚度测量仪。
本发明中，所述的预定的允许的干料厚度范围是小于实际产品允许出厂的干料厚度范围的，如设电极片的膜厚允许出厂的膜厚范围是100μ正负5μ；那么，预定的允许的干料厚度范围最好在100μ正负3μ的范围内，这样，可以确保出厂的产品在合符出厂标准。
本发明采用以在前的相邻的实测点所测数据的比值，在干料厚度值在落在预定的允许的干料厚度范围内时，作为下一实测点的新的标准比值，这样，可以提高膜厚均匀度，且可保证干料膜厚是在允许误差范围内。
附图说明
图1是本发明一种控制方法的方框结构示意图。
图2是本发明一种控制系统的方框结构示意图。
图3是本发明中的一种厚度测试仪校正机构的结构示意图。
具体实施方式
请参见图1，图1揭示的是一种狭缝式涂布机膜厚的控制方法, 包括如下步骤，
1．设置开始时标准干料厚度与标准湿料厚度之比的干湿料标准比值，并开始按此干湿料标准比值进行涂布浆料，在此步骤中，假设涂布后的电极干料厚度为100μ正负5μ；在涂布开始时的电极料浆的固含量为49%，再综合考虑电极料浆的料压等因素，设定干湿料标准比值100：200，即湿料厚度值是200μ，则干料厚度值为100μ，并以此干湿料标准比值100：200调整涂布间隙，并开始涂布；
2．定时用设置于涂布机出料口处的湿料厚度测量仪测量湿料厚度值，以及用设置于涂布机烘箱出料口处的干料厚度测量仪测量干料厚度值；在本步骤中，假设涂布机的运行速度是6米/分钟，烘箱的长度是18米，那么从涂布机的涂布口到烘箱的出口，电极膜大约需要3分多钟，那么我们可以定时设置3-4分钟，同时测量湿料厚度值和干料厚度值；
3．比较并计算，如果所测量的干料厚度值落在预定的允许的干料厚度范围内，则以该测量的干料厚度值与测量的湿料厚度值之比，作为新的干湿料标准比值，还以上述的假设，干料厚度值为100μ正负5μ，这时，预定的允许的干料厚度可以设定为100μ正负3μ；如果所测量的干料厚度值超出预定的允许的干料厚度范围（100μ正负3μ内），则以标准干料厚度值（100μ）与测量的湿料厚度值之比，作为新的干湿标准比值，并同时调整涂布间隙，以保持该测量的湿料厚度值；本发明中，之所以要采用动态的干湿标准比值来控制涂布机的湿料厚度，是因为电极料浆在涂布过程中，其固含量是呈越来越浓的不断变化的，以上述例子为例，开始涂布初期，电极料浆浓度较稀，其湿料厚度为200μ时，经干燥后，电极膜的干燥厚度可能为100μ，但随着涂布的继续进行，电极料浆越来越浓，可能湿料厚度为190μ，甚至190μ时，最后的电极膜的干燥厚度也可能为100μ，如果总是以开始时的干湿料标准比值100：200来控制涂布机，显然，最后的电极膜的干燥厚度就有可以超标，但是，采用动态的干湿料标准比值后，就可以有效地解决这个问题；
4．记录并保存新的干湿料标准比值；
5．以新的干湿料标准比值继续进行涂布浆料；
6．重复第2至第5步，进行连续涂布浆料。
为了进一步提高本控制方法的精确度，可以在间隔预定时间（如每间隔30-40分钟），用厚度标准片对湿料厚度测量仪和/或干料厚度测量仪校正一次，以保证湿料厚度测量仪和/或干料厚度测量仪测试准确度。
请参见图2，本发明还提供一种狭缝式涂布机膜厚控制系统，包括：
-湿料厚度测量仪11，用于测量涂布机出料口处的湿料厚度；
-干料厚度测量仪12，用于涂布机烘箱出料口处的干料厚度；
-比较器13，用于将干料厚度测量仪所测量的结果与预定的允许的干料厚度范围进行比较，并将比较结果输送给数字信息处理器；
-计算器14，用于根据干料厚度测量仪和湿料厚度测量仪在线测试值计算出干湿料比值；
-第一存储器15，用于存储干湿料标准比值；
-第二存储器16，用于存储临时干湿料比值；
-数字信息处理器17，协调湿料厚度测量仪、干料厚度测量仪、比较器、第一存储器、第二存储器和执行机构按程序工作；具体地说，数字信息处理器以下述方式工作，开始涂布时，以设置的开始时标准干料厚度与标准湿料厚度之比的干湿料标准比值，进行涂布浆料；在预定时间时，控制设置于涂布机出料口处的湿料厚度测量仪测量湿料厚度值，以及控制设置于涂布机烘箱出料口处的干料厚度测量仪测量干料厚度值；通过比较器，对测试数据进行比较，如果所测量的干料厚度值落在预定的允许的干料厚度范围内，则以该测量的干料厚度值与测量的湿料厚度值之比，作为新的干湿料标准比值；如果所测量的干料厚度值超出预定的允许的干料厚度范围，则以标准干料厚度值与测量的湿料厚度值之比，作为新的干湿标准比值,也就是说，将存储于第二存储器中的临时干湿料比值，转移到第一存储器中，复盖原来的第一存储器中的数字，并同时调整涂布间隙，以保持该测量的湿料厚度值；记录并保存新的干湿料标准比值；以新的干湿料标准比值继续进行涂布浆料；
-执行机构18，根据数字信息处理器的指令，调整涂布机的涂布间隙。
-厚度测试仪校正机构19，用于校正厚度测试仪的测量精度。
请见图3，图3是本发明中的一种厚度测试仪校正机构的结构示意图。从图可知，所述厚度测试仪校正机构19包括U型固定架191、厚度测量仪11、12（可以是湿料厚度测量仪或干料厚度测量仪12）、厚度标准片193（可以是市场上购买的厚度标准片，也可以是自已以电极片194制作的厚度标准片）和同步传动机构192，所述厚度测量仪11、12设置在所述U型固定架191的开口端，所述同步传动机构192带动U型固定架191的开口端接近或远离同步传动机构192的驱动电机1921，所述厚度标准片193位于U型固定架191的开口端与所述驱动电机1921之间，本实施例中，所述同步传动机构192包括驱动电机1921（可以伺服电机），传动机构1922（可以丝杆、同步带或V型带等）、导向机构1923（可以导轨、直线轴承等），将U型固定架191的U形槽1911套在电极片194上，正常测量时，使厚度测量仪11、12正对电极片194，当需要校正时，通过驱动电机1921将厚度测量仪11、12移动到厚度标准片193的上下侧，对厚度标准片193进行测量，以达到校正厚度测量仪11、12的目的。
本发明中，所述湿料厚度测量仪和/或所述干料厚度测量仪可以是激光厚度测量仪、红外射线反射光谱厚度测量仪或β射线厚度测量仪。
本发明中，所述的预定的允许的干料厚度范围是小于实际产品允许出厂的干料厚度范围的，如设电极片的膜厚允许出厂的膜厚范围是100μ正负5μ；那么，预定的允许的干料厚度范围最好在100μ正负3μ的范围内，这样，可以确保出厂的产品在合符出厂标准。
Claims (10)
1.一种狭缝式涂布机膜厚的控制方法, 其特征在于:包括如下步骤，
（1）．设置开始时标准干料厚度与标准湿料厚度之比的干湿料标准比值，并开始按此干湿料标准比值进行涂布浆料；
（2）．定时用设置于涂布机出料口处的湿料厚度测量仪测量湿料厚度值，以及用设置于涂布机烘箱出料口处的干料厚度测量仪测量干料厚度值；
（3）．如果所测量的干料厚度值落在预定的允许的干料厚度范围内，则以该测量的干料厚度值与同时测量的湿料厚度值之比，作为新的干湿料标准比值；如果所测量的干料厚度值超出预定的允许的干料厚度范围，则以标准干料厚度值与测量的湿料厚度值之比，作为新的干湿料标准比值，并同时调整涂布间隙，以保持该测量的湿料厚度值；
（4）．记录并保存新的干湿料标准比值；
（5）．以新的干湿料标准比值继续进行涂布浆料；
（6）．重复第（2）至第（5）步，进行连续涂布浆料。
2.根据权利要求1所述的狭缝式涂布机膜厚的控制方法,其特征在于:还包括湿料厚度测量仪和/或干料厚度测量仪校正步骤（7），间隔预定时间，用厚度标准片对湿料厚度测量仪和/或干料厚度测量仪校正一次，以保证湿料厚度测量仪和/或干料厚度测量仪测试准确度。
3.根据权利要求1或2所述的狭缝式涂布机膜厚的控制方法,其特征在于: 所述湿料厚度测量仪和/或干料厚度测量仪是激光厚度测量仪。
4.一种狭缝式涂布机膜厚控制系统，其特征在于，包括：
-湿料厚度测量仪，用于测量涂布机出料口处的湿料厚度；
-干料厚度测量仪，用于涂布机烘箱出料口处的干料厚度；
-比较器，用于将干料厚度测量仪所测量的结果与预定的允许的干料厚度范围进行比较，并将比较结果输送给数字信息处理器；
-计算器，用于根据干料厚度测量仪和湿料厚度测量仪在线测试值计算出干湿料比值；
-第一存储器，用于存储干湿料标准比值；
-第二存储器，用于临时存储新的干湿料标准比值；
-数字信息处理器，协调湿料厚度测量仪、干料厚度测量仪、比较器、第一存储器、第二存储器和执行机构按程序工作，如果所测量的干料厚度值落在预定的允许的干料厚度范围内，则以该测量的干料厚度值与同时测量的湿料厚度值之比，作为新的干湿料标准比值；如果所测量的干料厚度值超出预定的允许的干料厚度范围，则以标准干料厚度值与测量的湿料厚度值之比，作为新的干湿料标准比值，并将第二存储器中的新的干湿料标准比值转移到第一存储器内；
-执行机构，根据数字信息处理器的指令，调整涂布机的涂布间隙。
5.根据权利要求4所述的狭缝式涂布机膜厚控制系统,其特征在于:还包括厚度测试仪校正机构，所述校正机构包括U型固定架、厚度测量仪、厚度标准片和同步传动机构，所述厚度测量仪设置在所述U型固定架的开口端，所述同步传动机构带动U型固定架的开口端接近或远离同步传动机构的驱动电机，所述厚度标准片位于U型固定架的开口端与所述驱动电机之间。
6.根据权利要求4或5所述的狭缝式涂布机膜厚控制系统,其特征在于: 所述湿料厚度测量仪和/或干料厚度测量仪是激光厚度测量仪。
7.根据权利要求4或5所述的狭缝式涂布机膜厚控制系统,其特征在于: 所述湿料厚度测量仪是红外射线反射光谱厚度测量仪。
8.根据权利要求4或5所述的狭缝式涂布机膜厚控制系统，其特征在于：所述干料厚度测量仪是红外射线反射光谱厚度测量仪。
9.根据权利要求4或5所述的狭缝式涂布机膜厚控制系统,其特征在于: 所述湿料厚度测量仪是β射线厚度测量仪。
10.根据权利要求4或5所述的狭缝式涂布机膜厚控制系统，其特征在于：所述干料厚度测量仪是β射线厚度测量仪。
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Address after: Longgang District of Shenzhen City, Guangdong province 518000 Dragon Street Huilong Po community hoffen (Longgang) Industrial Area No. 2 plant floor, two floor, third floor, four floor Patentee after: Shenzhen xinyuren Polytron Technologies Inc Address before: Lu Hongfeng Industrial Zone No. 38 Hui Pu Cun Longgang District of Shenzhen City, Guangdong Province, No. 1 518000 Patentee before: Shenzhen Xinyuren Technology Co., Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Control method and control system of film thickness of slit coater Effective date of registration: 20190410 Granted publication date: 20131127 Pledgee: Bank of Beijing Limited by Share Ltd Shenzhen branch Pledgor: Shenzhen xinyuren Polytron Technologies Inc Registration number: 2019990000315 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20200722 Granted publication date: 20131127 Pledgee: Bank of Beijing Limited by Share Ltd. Shenzhen branch Pledgor: SHENZHEN XINYUREN TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: 2019990000315 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |