CN108820977A - 一种电芯极片张力摆臂机构及摆臂张力控制方法 - Google Patents

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王永勇
杨文琪
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Abstract

本发明涉及一种电芯极片张力摆臂机构及摆臂张力控制方法，伺服电机装设在电机座上，伺服电机的主轴通过联轴器与张力摆臂连接，张力摆臂上对称安装有两组极片过辊，且两组极片过辊的端部通过过辊连接板连接，极片从两组极片过辊之间走带。张力摆臂预设置平衡位置、上限位置以及下限位置，走带时，走带张力会使张力摆臂产生大小变化的扭力；走带所产生的张力通过张力传感器将信号及时反馈给伺服电机，伺服电机快速响应控制输出扭矩，使张力摆臂在预设置的角度范围内偏转一定的角度来高精准控制走带张力。本发明伺服电机根据极片张力负反馈信息来控制张力摆臂在一定的旋转角度内进行张力实时控制。

Description

一种电芯极片张力摆臂机构及摆臂张力控制方法
技术领域：
本发明涉及一种电池制片领域，更具体的说是涉及一种电芯极片张力摆臂机构及摆臂张力控制方法。
背景技术：
在锂电池电芯完成卷绕加工工艺时，极片(隔膜)张力控制对电池电芯卷绕的效果和电芯的质量起着至关重要的作用。张力如果控制不好会导致电芯卷绕过程中因张力不稳定产生电芯逐层错位差异；卷芯松弛或者过紧，会直接影响电池的卷芯质量、降低电池的安全性能甚至会大大缩短电池的使用寿命。
发明内容：
本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供一种电芯极片张力摆臂机构及摆臂张力控制方法，其机构的伺服电机控制精度高、响应时间快、稳定性好、恒张力变化灵敏度高。
本发明的技术解决措施如下：
一种电芯极片张力摆臂机构，包括伺服电机，伺服电机装设在电机座上，所述伺服电机的主轴通过联轴器与张力摆臂连接，所述张力摆臂上对称安装有两组极片过辊，且两组极片过辊的端部通过过辊连接板连接，极片从两组极片过辊之间走带，极片从其中一组极片过辊的底部绕过，并从另外一组的极片过辊的顶部绕出。
作为优选，所述张力摆臂包括驱动臂和垂直安装在驱动臂上的两组辊轴，且辊轴的一端直径大，辊轴的另一端直径小，极片过辊安装在辊轴的小直径端。
作为优选，所述极片过辊为圆柱辊结构。
作为优选，所述过辊连接板为长条板。
采用一种电芯极片张力摆臂机构对摆臂张力进行控制的方法，包括如下步骤：
(1)张力摆臂预设置平衡位置、上限位置以及下限位置，张力摆臂平衡位置为摆臂初始位置，两组极片过辊的辊轴所形成的平面为水平面设置为平衡位置；
(2)极片从两组极片过辊之间走带，极片从其中一组极片过辊的底部绕过，并从另外一组的极片过辊的顶部绕出，走带时，走带张力会使张力摆臂产生大小变化的扭力；
(3)走带所产生的张力通过张力传感器将信号及时反馈给伺服电机，用伺服电机编码器反馈张力摆臂的角度，张力摆臂的角度作为PID的反馈值，张力摆臂的平衡位置是PID的目标设定位置，用PID控制电机使张力摆臂达到平衡位置；
(4)伺服电机快速响应控制输出扭矩，使张力摆臂在预设置的角度范围内偏转一定的角度来高精准控制走带张力。
作为优选，张力摆臂在预设置旋转角度内顺时针或逆时针旋转一定的角度来控制走带张力，走带张力小了极片会松弛，张力摆臂会逆时针旋转一定角度使张力增加，走带张力大了极片会张紧过度，张力摆臂会顺时针旋转一定角度使张力减小。
作为优选，伺服电机恒扭矩控制摆臂张力，伺服电机可以快速灵敏的对卷绕过程中张力大小反馈的信号做出判断并及时调整电机输出扭力和转速，从而有效的保证了走带在一定范围内的张力恒定。
本发明的有益效果在于：
本发明伺服电机力矩高速响应调节张力，张力可以实时追踪负反馈，通过伺服电机带动极片张力摆臂，伺服电机根据极片行进过程中张力负反馈信息来控制极片张力摆臂在一定的旋转方位内进行张力实时控制，从而实现电池电芯极片的张力控制。伺服电机控制精度高、响应时间快、稳定性好、恒张力变化灵敏度高。
本发明机构简单紧凑、走带位置精度高、保证电芯卷绕的一致性、提高电池质量、延长电池寿命。机构小巧、受力合理，可以节省空间降低机构制造成本，提升综合效益。
附图说明：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明的结构示意图之一；
图2为本发明的张力走带图；
图1～2中：1—伺服电机；2—电机座；3—联轴器；4—张力摆臂；5—极片过辊；6—过辊连接板；7—极片。
具体实施方式：
实施例，见附图1～2，一种电芯极片张力摆臂机构，包括伺服电机1，伺服电机装设在电机座2上，所述伺服电机的主轴通过联轴器3与张力摆臂4连接，所述张力摆臂包括驱动臂和垂直安装在驱动臂上的两组辊轴，且辊轴的一端直径大，辊轴的另一端直径小，极片过辊安装在辊轴的小直径端。
所述张力摆臂上对称安装有两组极片过辊5，所述极片过辊为圆柱辊结构，且两组极片过辊的端部通过过辊连接板6连接，过辊连接板为长条板，极片从两组极片过辊之间走带，极片从其中一组极片过辊的底部绕过，并从另外一组的极片过辊的顶部绕出。
采用一种电芯极片张力摆臂机构对摆臂张力进行控制的方法，包括如下步骤：
(1)张力摆臂预设置平衡位置、上限位置以及下限位置，张力摆臂平衡位置为摆臂初始位置，两组极片过辊的辊轴所形成的平面为水平面设置为平衡位置。
(2)极片7从两组极片过辊之间走带，极片从其中一组极片过辊的底部绕过，并从另外一组的极片过辊的顶部绕出，走带时，走带张力会使张力摆臂产生大小变化的扭力。
(3)走带所产生的张力通过张力传感器将信号及时反馈给伺服电机，用伺服电机编码器反馈张力摆臂的角度，张力摆臂的角度作为PID控制器的反馈值，张力摆臂的平衡位置是PID控制器的目标设定位置，用PID控制器控制电机使张力摆臂达到平衡位置；张力摆臂在预设置旋转角度内顺时针或逆时针旋转一定的角度来控制走带张力，走带张力小了极片会松弛，张力摆臂会逆时针旋转一定角度使张力增加，走带张力大了极片会张紧过度，张力摆臂会顺时针旋转一定角度使张力减小。
(4)伺服电机恒扭矩控制摆臂张力，伺服电机快速响应控制输出扭矩，伺服电机可以快速灵敏的对卷绕过程中张力大小反馈的信号做出判断并及时调整电机输出扭力和转速，使张力摆臂在预设置的角度范围内偏转一定的角度来高精准控制走带张力，从而有效的保证了走带在一定范围内的张力恒定。
上述实施例是对本发明进行的具体描述，只是对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术人员根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电芯极片张力摆臂机构，包括伺服电机，伺服电机装设在电机座上，所述伺服电机的主轴通过联轴器与张力摆臂连接，其特征在于：所述张力摆臂上对称安装有两组极片过辊，且两组极片过辊的端部通过过辊连接板连接，极片从两组极片过辊之间走带，极片从其中一组极片过辊的底部绕过，并从另外一组的极片过辊的顶部绕出。
2.根据权利要求1所述的一种电芯极片张力摆臂机构，其特征在于：所述张力摆臂包括驱动臂和垂直安装在驱动臂上的两组辊轴，且辊轴的一端直径大，辊轴的另一端直径小，极片过辊安装在辊轴的小直径端。
3.根据权利要求1所述的一种电芯极片张力摆臂机构，其特征在于：所述极片过辊为圆柱辊结构。
4.根据权利要求1所述的一种电芯极片张力摆臂机构，其特征在于：所述过辊连接板为长条板。
5.采用如权利要求1所述的一种电芯极片张力摆臂机构对摆臂张力进行控制的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)张力摆臂预设置平衡位置、上限位置以及下限位置，张力摆臂的平衡位置为摆臂初始位置，两组极片过辊的辊轴所形成的平面为水平面设置为张力摆臂的平衡位置；
(2)极片从两组极片过辊之间走带，极片从其中一组极片过辊的底部绕过，并从另外一组的极片过辊的顶部绕出，走带时，走带张力会使张力摆臂产生大小变化的扭力；
(3)走带所产生的张力通过张力传感器将信号及时反馈给伺服电机，用伺服电机编码器反馈张力摆臂的角度，张力摆臂的角度作为PID的反馈值，张力摆臂的平衡位置是PID的目标设定位置，用PID控制电机使张力摆臂达到平衡位置；
(4)伺服电机快速响应控制输出扭矩，使张力摆臂在预设置的角度范围内偏转一定的角度来高精准控制走带张力。
6.根据权利要求5所述的一种电芯极片张力摆臂机构，其特征在于：张力摆臂在预设置旋转角度内顺时针或逆时针旋转一定的角度来控制走带张力，走带张力小了极片会松弛，张力摆臂会逆时针旋转一定角度使张力增加，走带张力大了极片会张紧过度，张力摆臂会顺时针旋转一定角度使张力减小。
7.根据权利要求5所述的一种电芯极片张力摆臂机构，其特征在于：伺服电机恒扭矩控制摆臂张力，伺服电机可以快速灵敏的对卷绕过程中张力大小反馈的信号做出判断并及时调整电机输出扭力和转速，从而有效的保证了走带在一定范围内的张力恒定。
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