CN108750765A - 一种带材卷绕用张力平衡装置及其控制系统 - Google Patents

一种带材卷绕用张力平衡装置及其控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带材卷绕用张力平衡装置，包括：平衡辊、第一驱动机构和第二驱动机构，其中：平衡辊包括辊体和芯轴，辊体为椭球体结构并与芯轴转动连接；第一驱动机构用于调整平衡辊水平方向的移动量；第二驱动机构用于调整平衡辊的水平高度和/或水平夹角角度。一种带材卷绕用张力平衡装置的控制系统，包括：张力平衡装置、检测装置和控制装置，其中：检测装置用于对带材表面宽度向起伏波动状况进行实时检测；控制装置用于获取检测装置的检测数据并根据获取的检测数据控制第一驱动机构和第二驱动机构动作，以调整辊体的水平高度、水平夹角角度以及其水平位移量。本发明保证了带材在张力分布均匀的状态下运行，避免了卷绕跑偏的现象。

Description

一种带材卷绕用张力平衡装置及其控制系统
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种带材卷绕用张力平衡装置及其控制系统。
背景技术
在带状物料辊压过程中，由于带材本身的厚度或面密度不均匀，辊压过程中的压辊表面不平、张力不稳定等原因都可能会造成带材的发生横向不均匀压延，造成带材部分区域呈现波浪状起伏，这些起伏会造成带材在经过过辊时，压延率较高部分由于与过辊的接触不紧密，受到的摩擦力较小，压延率较小部分由于与过辊接触更为紧密，受到的摩擦力较大。带材不同部分的受力差异会造成带材的运行轨迹发生偏离，进而造成后续收卷过程中发生螺旋状跑偏，影响收卷质量，在电池领域，极片卷绕过程中的跑偏会造成负极无法包住正极，严重影响生产优率，同时电池存在很大安全隐患。
发明内容
基于上述背景技术存在的技术问题，本发明提出一种带材卷绕用张力平衡装置及其控制系统。
本发明提出了一种带材卷绕用张力平衡装置，包括：平衡辊、第一驱动机构和第二驱动机构，其中：
平衡辊包括辊体和芯轴，所述辊体为椭球体结构并与芯轴转动连接，且辊体长轴的轴心线与芯轴的轴心线重合；
第一驱动机构用于调整平衡辊水平方向的移动量；
第二驱动机构用于调整平衡辊的水平高度和/或水平夹角角度。
优选地，还包括支撑架，所述支撑架包括升降板和位于升降板下方的固定板；所述第一驱动机构固定安装在升降板上并与芯轴连接以用于驱动芯轴沿其长度方向进行伸缩动作；所述第二驱动机构固定在固定板并与升降板连接以用于驱动升降板进行升降和/或倾斜动作。
优选地，第二驱动机构包括第一伸缩杆、第二伸缩杆、以及第一动力单元和第二动力单元；所述第一伸缩杆、第二伸缩杆位于升降板和与固定板之间并间距布置，且第一伸缩杆、第二伸缩杆的顶端均与升降板活动连接；所述第一动力单元、第二动力单元均固定安装在固定板，且第一动力单元与第一伸缩杆连接以用于驱动第一伸缩杆进行竖直方向的伸缩动作，第二动力单元与第二伸缩杆连接以用于驱动第二伸缩杆进行竖直方向的伸缩动作。
优选地，辊体的外表面包覆有包覆层，所述包覆层由聚合物材料制作而成。
优选地，包覆层由铁氟龙、硅胶、聚丙烯或聚乙烯制作而成。
优选地，辊体位于芯轴的一端。
优选地，第一驱动机构和第二驱动机构均位于芯轴远离辊体的一端。
优选地，还包括压辊组，辊压组包括上压辊和下压辊，所述上压辊和下压辊均包括主轴与套装在主轴上并与主轴转动装配的辊筒，且上压辊、下压辊上下布置并在二者之间预留供带材穿过的通道，且该通道位于平衡辊的上方或下方，该通道的延伸方向与芯轴的轴心线方向垂直。
一种带材卷绕用张力平衡装置的控制系统，包括：张力平衡装置、检测装置和控制装置，其中：
张力平衡装置为上述所述带材卷绕用张力平衡装置；
检测装置用于对带材表面宽度向起伏波动状况进行实时检测；
控制装置与张力平衡装置中的第一驱动机构、第二驱动机构连接，控制装置用于获取检测装置的检测数据并根据获取的检测数据控制第一驱动机构和第二驱动机构动作，以调整辊体的水平高度、水平夹角角度以及其水平位移量。
优选地，控制装置每间隔一个时间段获取一次检测数据，并对获取的数据进行对比分析以判断各时间段内带材表面宽度向的起伏情况和起伏剧烈程度，并根据判断结果控制第一驱动机构2、第二驱动机构3动作。
优选地，检测装置通过实时检测带材在传送过程中其宽度方向上的起伏波动计算该带材表面的张力分布状态。
优选地，检测装置包括传感器，所述传感器包括第一检测面和第二检测面，所述第一检测面、第二检测面上下布置并在二者之间预留供带材穿过的过道。
本发明中，通过对平衡辊的结构进行设置，使其包括辊体和芯轴，且辊体的形状为椭球体，并利用第一驱动机构与第二驱动机构配合使得该辊体既可以沿其轴向方向移动，又可以进行升降和/或倾斜动作，以通过该调整方式使得该装置中的辊体施压面对带材所施加的压力大小不同，使得带材表面张力大的位置所受的压力小或不受压力，而带材张力小的位置所受的压力增大，从而带材表面张力均衡，进而保证了带材在张力分布均匀的状态下运行，进而避免了卷绕跑偏的现象。
附图说明
图1为本发明提出的一种带材卷绕用张力平衡装置的结构示意图；
图2为本发明提出的一种带材卷绕用张力平衡装置在工作过程中与带材之间的位置关系图；
图3为本发明提出的一种带材卷绕用张力平衡装置的控制系统的结构示意图；
图4为本发明提出的一种带材卷绕用张力平衡装置的控制系统中所述传感器在工作过程中与带材之间的位置关系图；
图5为本发明提出的一种带材卷绕用张力平衡装置的控制系统中所述检测装置在t1时刻检测的带材表面起伏状态图；
图6为本发明提出的一种带材卷绕用张力平衡装置的控制系统中所述检测装置在t2时刻检测的带材表面起伏状态图；
图7为本发明提出的一种带材卷绕用张力平衡装置的控制系统中所述检测装置在t3时刻检测的带材表面起伏状态图；
图8为本发明提出的一种带材卷绕用张力平衡装置的控制系统中所述检测装置在t4时刻检测的带材表面起伏状态图。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1-8所示，图1为本发明提出的一种带材卷绕用张力平衡装置的结构示意图；图2为本发明提出的一种带材卷绕用张力平衡装置在工作过程中与带材之间的位置关系图；图3为本发明提出的一种带材卷绕用张力平衡装置的控制系统的结构示意图；图4为本发明提出的一种带材卷绕用张力平衡装置的控制系统中所述传感器在工作过程中与带材之间的位置关系图；图5为本发明提出的一种带材卷绕用张力平衡装置的控制系统中所述检测装置在t1时刻检测的带材表面起伏状态图；图6为本发明提出的一种带材卷绕用张力平衡装置的控制系统中所述检测装置在t2时刻检测的带材表面起伏状态图；图7为本发明提出的一种带材卷绕用张力平衡装置的控制系统中所述检测装置在t3时刻检测的带材表面起伏状态图；图8为本发明提出的一种带材卷绕用张力平衡装置的控制系统中所述检测装置在t4时刻检测的带材表面起伏状态图。
参照图1-2，本发明实施例提出的一种带材卷绕用张力平衡装置，包括：支撑架、平衡辊1、第一驱动机构2和第二驱动机构3，其中：支撑架包括升降板4和位于升降板4下方的固定板5。平衡辊1包括辊体11和芯轴12，所述辊体11位于芯轴12的一端，辊体11为椭球体结构并与芯轴12转动连接，且辊体11长轴的轴心线与芯轴12的轴心线重合。
第一驱动机构2和第二驱动机构3均位于芯轴12远离辊体11的一端，第一驱动机构2固定安装在升降板4上并与芯轴12连接以用于驱动该芯轴12沿其长度方向进行伸缩动作，以实现对平衡辊1水平方向的移动量的调整。第二驱动机构3固定在固定板5并与升降板4连接以用于驱动升降板4进行升降和/或倾斜动作，进而带动平衡辊1进行竖直升降和/或倾斜动作，以实现对平衡辊1的水平高度和/或水平夹角角度的调整。
本发明是这样工作的，利用第一驱动机构2与第二驱动机构3配合，使得平衡辊1具有三种动作，即：第一种动作是平衡辊1的伸缩：该动作由第一驱动机构2驱动；第二种动作是平衡辊1的升降：该动作由第二驱动机构3驱动；第三种动作是平衡辊1的倾斜：该动作依旧由第二驱动机构3驱动。在工作过程中，根据带材表面压力分布情况使平衡辊1的三种动作进行配合，以通过平衡辊1的伸缩，使平衡辊1的最低点与带材接触的位置可以发生变化，从而改变平衡辊1对带材施加的压力分布情况，进而改变带材上的张力分布；通过平衡辊1的升降控制对带材的压力，从而调整带材的张力；通过使平衡辊1向带材起伏较大处倾斜，以通过改变平衡辊1和带材的接触面弧度来改变平衡辊1对带材施加的压力分布，进而改变带材上的张力分布。
由上可知，本发明通过对平衡辊1的结构进行设置，使其包括辊体11和芯轴12，且辊体11的形状为椭球体，并利用第一驱动机构2与第二驱动机构3配合使得该辊体11既可以沿其轴向方向移动，又可以进行升降和/或倾斜动作，以通过该调整方式使得该装置中的辊体11施压面对带材所施加的压力大小不同，使得带材表面张力大的位置所受的压力小或不受压力，而带材张力小的位置所受的压力增大，从而使带材表面张力均衡，进而保证了带材在张力分布均匀的状态下运行，进而避免了卷绕跑偏的现象。
此外，本实施例中，第二驱动机构3包括第一伸缩杆31、第二伸缩杆32、以及第一动力单元33和第二动力单元34；所述第一伸缩杆31、第二伸缩杆32位于升降板4与固定板5之间并沿芯轴12的轴心线方向间距布置，且第一伸缩杆31、第二伸缩杆32的顶端均与升降板4活动连接；所述第一动力单元33、第二动力单元34均固定安装在固定板5，且第一动力单元33与第一伸缩杆31连接以用于驱动第一伸缩杆31进行竖直方向的伸缩动作，第二动力单元34与第二伸缩杆32连接以用于驱动第二伸缩杆32进行竖直方向的伸缩动作。工作中，利用第一动力单元33、第二动力单元34驱动第一伸缩杆31、第二伸缩杆32进行升降，带动升降板4进行升降动作，进而带动整个平衡辊1进行升降动作，而通过控制第一伸缩杆31、第二伸缩杆32的升降量的不同，使得升降板4进行倾斜动作，进而使得整个平衡辊1产生倾斜。
本实施例中，辊体11的外表面包覆有包覆层，所述包覆层由铁氟龙、硅胶、聚丙烯或聚乙烯制作而成。
本实施例中，还包括压辊组，压辊组包括上压辊6和下压辊7，所述上压辊6和下压辊7均包括主轴与套装在主轴上并与主轴转动装配的辊筒，且上压辊6、下压辊7上下布置并在二者之间预留供带材穿过的通道，且该通道位于平衡辊1的上方或下方，该通道的延伸方向与芯轴12的轴心线方向垂直，以利用辊6和下压辊7中的辊筒对穿过所述通道内带材进行夹紧，保证带材不发生翻转、翘边、撕裂等问题。
参照图3-4，一种带材卷绕用张力平衡装置的控制系统，包括：张力平衡装置、检测装置8和控制装置，其中：张力平衡装置为上述所述带材卷绕用张力平衡装置。检测装置8用于对带材表面宽度向起伏波动状况进行实时检测。
控制装置与张力平衡装置中的第一驱动机构2、第二驱动机构3连接，控制装置用于获取检测装置8的检测数据并根据获取的检测数据控制第一驱动机构2和第二驱动机构3动作，以调整辊体11的水平高度、水平夹角角度以及其水平位移量，其具体工作过程如下：
当检测装置8检测到带材某区域的起伏波动程度最大，控制装置控制第一驱动机构2、第二驱动机构3动作，以调整平衡辊1的位置，使辊体11最大径处与带材的该区域接触。以使该区域相比带材其他区域受到更大的下压力，进而保证带材该区域的张力和其他区域一致，进而保证了带材上张力的均衡。
此外，本实施例中，检测装置8包括传感器，所述传感器包括第一检测面和第二检测面，所述第一检测面、第二检测面上下布置并在二者之间预留供带材穿过的过道。从而实现对带材正反面的同步检测，以提高检测的精准度。
参照图5-6，当检测装置8检测到带材在t1和t2时刻，其n2区域的起伏波动程度最大，控制装置控制第一驱动机构2、第二驱动机构3动作，以调整平衡辊1的位置，使辊体11最大径处与带材的n2区域接触。以使n2区域相比其他区域带材受到更大的下压力，进而保证n2区域的带材张力和其他区域一致，保证了带材上张力的均衡。
本实施例中，控制装置每间隔一个时间段获取一次检测数据，并对获取的数据进行对比分析以判断各时间段内带材表面宽度向的起伏情况和起伏剧烈程度，并根据判断结果控制第一驱动机构2、第二驱动机构3动作。
参照图7-8，当检测装置8检测到带材从t1、t2、t3到t4时间段内，其n4区域的起伏波动程度最大，且在n4区域的起伏最为剧烈，控制装置控制第一驱动机构2、第二驱动机构3动作，以调整平衡辊1的位置，使辊体11的一端和带材的n4区域接触。以使n4区域相比其他区域受到更大的下压力，同时由于n4区域的横向起伏变化比较剧烈，而与之接触的辊体11部分也是曲率变化较快的部分，可以更好的保证n4区域中不同的起伏部位受到不同的下压力，从而保证n4区域的带材张力和其他区域一致，进而保证了带材上张力的均衡。
由上可知，本发明通过改变辊体11在带材上方或下方的位置，使其对带材不同位置所施加的压力不同，且其施加的压力符合带材表面张力分布情况，即：带材表面张力大的位置所受的压力减小或不受压力，而带材张力小的位置所受的压力增大，从而使得该带材表面张力均衡。该系统的设置可以根据带材在输送过程中表面状态实时调整带材上张力的分布，进而保证带材各个部分的张力均衡，从而显著减少因带材表面波浪起伏导致的卷绕跑偏报废，提升了良品率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带材卷绕用张力平衡装置，其特征在于，包括：平衡辊(1)、第一驱动机构(2)和第二驱动机构(3)，其中：
平衡辊(1)包括辊体(11)和芯轴(12)，所述辊体(11)为椭球体结构并与芯轴(12)转动连接，且辊体(11)长轴的轴心线与芯轴(12)的轴心线重合；
第一驱动机构(2)用于调整平衡辊(1)水平方向的移动量；
第二驱动机构(3)用于调整平衡辊(1)的水平高度和/或水平夹角角度。
2.根据权利要求1所述的带材卷绕用张力平衡装置，其特征在于，还包括支撑架，所述支撑架包括升降板(4)和位于升降板(4)下方的固定板(5)；所述第一驱动机构(2)固定安装在升降板(4)上并与芯轴(12)连接以用于驱动芯轴(12)沿其长度方向进行伸缩动作；所述第二驱动机构(3)固定在固定板(5)并与升降板(4)连接以用于驱动升降板(4)进行升降和/或倾斜动作。
3.根据权利要求2所述的带材卷绕用张力平衡装置，其特征在于，第二驱动机构(3)包括第一伸缩杆(31)、第二伸缩杆(32)、以及第一动力单元(33)和第二动力单元(34)；所述第一伸缩杆(31)、第二伸缩杆(32)位于升降板(4)与固定板(5)之间并间距布置，且第一伸缩杆(31)、第二伸缩杆(32)的顶端均与升降板(4)活动连接；所述第一动力单元(33)、第二动力单元(34)均固定安装在固定板(5)，且第一动力单元(33)与第一伸缩杆(31)连接以用于驱动第一伸缩杆(31)进行竖直方向的伸缩动作，第二动力单元(34)与第二伸缩杆(32)连接以用于驱动第二伸缩杆(32)进行竖直方向的伸缩动作。
4.根据权利要求1所述的带材卷绕用张力平衡装置，其特征在于，辊体(11)的外表面包覆有包覆层，所述包覆层由聚合物材料制作而成；优选地，包覆层由铁氟龙、硅胶、聚丙烯或聚乙烯制作而成。
5.根据权利要求1所述的带材卷绕用张力平衡装置，其特征在于，辊体(11)位于芯轴(12)的一端；优选地，第一驱动机构(2)和第二驱动机构(3)均位于芯轴(12)远离辊体(11)的一端。
6.根据权利要求1所述的带材卷绕用张力平衡装置，其特征在于，还包括压辊组，压辊组包括上压辊(6)和下压辊(7)，所述上压辊(6)和下压辊(7)均包括主轴与套装在主轴上并与主轴转动装配的辊筒，且上压辊(6)、下压辊(7)上下布置并在二者之间预留供带材穿过的通道，且该通道位于平衡辊(1)的上方或下方，该通道的延伸方向与芯轴(12)的轴心线方向垂直。
7.一种带材卷绕用张力平衡装置的控制系统，其特征在于，包括：张力平衡装置、检测装置(8)和控制装置，其中：
张力平衡装置为权利1-6项所述带材卷绕用张力平衡装置；
检测装置(8)用于对带材表面宽度向起伏波动状况进行实时检测；
控制装置与张力平衡装置中的第一驱动机构(2)、第二驱动机构(3)连接，控制装置用于获取检测装置(8)的检测数据并根据获取的检测数据控制第一驱动机构(2)和第二驱动机构(3)动作，以调整辊体(11)的水平高度、水平夹角角度以及其水平位移量。
8.根据权利要求7所述的带材卷绕用张力平衡装置的控制系统，其特征在于，控制装置每间隔一个时间段获取一次检测数据，并对获取的数据进行对比分析以判断各时间段内带材表面宽度向的起伏情况和起伏剧烈程度，并根据判断结果控制第一驱动机构(2)、第二驱动机构(3)动作。
9.根据权利要求7所述的带材卷绕用张力平衡装置的控制系统，其特征在于，检测装置(8)包括传感器，所述传感器包括第一检测面和第二检测面，所述第一检测面、第二检测面上下布置并在二者之间预留供带材穿过的过道。
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