CN111906370A - 飞切机构及飞切方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种飞切机构，用于对传送中的物料进行切割，所述飞切机构包括编码器、切割单元、驱动单元、控制器及定位单元，编码器用于获取物料的实时位置信息；切割单元用于切割物料；驱动单元与所述编码器通讯连接，所述驱动单元直接接收所述实时位置信息；控制器与驱动单元通讯连接；定位单元用于检测物料是否到达预设位置，所述定位单元在物料到达预设位置时发出定位信号；其中，所述控制器根据定位单元发出定位信号时的编码器的读数，确定物料的切割位置信息，当驱动单元接收到的实时位置信息为切割位置信息时，驱动切割单元对物料进行切割。

Description

飞切机构及飞切方法

技术领域

本申请涉及电池制造领域，尤其涉及一种飞切机构及飞切方法。

背景技术

自动化领域中对物料的切割效率和切割稳定性要求较高，例如，锂电池卷绕机的极片切割，通常是在极片传送过程中对极片进行飞切，飞切对时间的要求非常高，系统的延时会产生较大的切割误差，影响产品的合格率。

发明内容

本申请提供一种切割响应速度快、切割精度高的飞切机构及飞切方法。

本申请提供一种飞切机构，用于对传送中的物料进行切割，所述飞切机构包括编码器、切割单元、驱动单元、控制器及定位单元，编码器用于获取物料的实时位置信息；切割单元用于切割物料；驱动单元与所述编码器通讯连接，所述驱动单元直接接收所述实时位置信息；控制器与驱动单元通讯连接；定位单元用于检测物料是否到达预设位置，所述定位单元在物料到达预设位置时发出定位信号；其中，所述控制器根据定位单元发出定位信号时的编码器的读数，确定物料的切割位置信息，当驱动单元接收到的实时位置信息为切割位置信息时，驱动切割单元对物料进行切割。

可选的，所述定位单元与所述驱动单元通讯连接，所述驱动单元在接收到定位单元发出的定位信号时，获取编码器的读数并将该读数传递给控制器；或所述控制器与定位单元通讯连接，所述控制器在接收到定位单元发出的定位信号时，所述驱动单元获取编码器的读数，所述控制器接收该读数。

可选的，所述驱动单元通过有线方式直接连接所述编码器。

可选的，所述物料包括极片及焊接于极片的极耳；所述极片包括基线，所述定位单元包括基线传感器，用于检测所述基线是否到达预设位置；或所述定位单元包括极耳传感器，用于检测所述极耳是否到达预设位置。

可选的，所述物料沿第一方向运动，所述切割单元的运动至少包括沿第一方向的第一运动分量，所述第一运动分量包括加速运动、匀速运动和减速运动。

可选的，所述物料具有初始同步位置，所述初始同步位置位于所述切割位置之前，当驱动单元接收到实时位置信息为初始同步位置信息时，驱动所述切割单元作加速运动。

可选的，在所述物料到达切割位置时，所述切割单元的运动包括沿第一方向的第一运动分量及沿第二方向的第二运动分量，所述第二方向垂直于第一方向，所述第一运动分量的速度与所述物料的速度相当，所述第二运动分量用于实现物料的切割。

可选的，所述切割单元为切刀或激光发生器。

本申请还提供一种飞切方法，用于如前所述的飞切机构，所述飞切方法包括：所述定位单元在物料到达预设位置时向控制器或驱动单元发出定位信号；所述控制器根据定位单元发出定位信号时的编码器的读数，确定物料的切割位置信息；所述驱动单元在接收到实时位置信息为切割位置信息时，驱动切割单元对物料进行切割。

可选的，所述飞切方法包括：在对物料进行切割后，所述驱动单元控制切割单元减速并回到初始位置。

本申请中，通过控制器确定物料的切割位置信息，驱动单元直接接收编码器获取的实时位置信息以确认物料是否到达切割位置，在物料到达切割位置后驱动切割单元对物料进行切割，避免了系统延时对切割精度的影响，保证切割精度的同时提高切割效率。

附图说明

图1为本申请物料的结构示意图，其中示意出了编码器、基线传感器及切割单元；

图2为本申请飞切机构的一个实施例的结构示意图；

图3为本申请飞切机构的一个实施例的结构示意图；

图4为本申请物料的另一结构示意图，其中示意出了编码器、极耳传感器及切割单元；

图5为本申请物料与切割单元在一个切割周期内的位置-时间示意图及速度-时间示意图；

图6为本申请飞切方法的流程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相当数字表示相当或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

本申请提供一种飞切机构，用于对传送中的物料进行切割。请结合图1，本实施例中，物料为电池物料1，电池物料1包括极片、焊接于极片11的极耳12，所述极片11设有基线13及切割线10，切割线10即为两个极片的分界线，所述物料在切割线10处进行切断。所述物料沿第一方向X以速度v运动，实际中，v的取值可能存在一定程度的的上下波动。

请参照图2所示，本实施例的飞切机构包括编码器2、定位单元3、切割单元4、驱动单元6及控制器7。

所述编码器2用于获取物料的实时位置信息，具体来说，当物料经过编码器2时，记录此时编码器的读数，即可获取物料的实时位置信息。

所述切割单元4用于切割物料，本实施例中，所述切割单元4为切刀，在对物料进行切割时，切割单元4的运动包括两个方向的运动分量，即第一运动分量及第二运动分量，其中第一运动分量为X方向上的运动，且速度与物料的运动速度相当(这里的相当可理解为速度略高于或等于物料的速度，例如差值在5％以内，下同)，第二运动分量为沿第二方向Y的切割运动，本实施例中的切割运动的方向垂直于物料的运动方向，即第二方向Y垂直于第一方向X。在另一个实施例中，所述切割单元4为激光发生器，在对物料进行切割时，切割单元4的运动速度与物料的运动速度相当，激光发生器发出切割激光对物料进行切割。

本实施例中，采用动力单元5驱动所述切割单元4运动，以对物料进行切割，当然，动力单元也可集成于切割单元，亦即使切割单元本身包括动力源，驱动单元直接驱动切割单元即可完成切割动作，这里的“驱动”可理解为电学意义上的驱动。当切割单元4为切刀时，动力单元5包括第一动力装置及第二动力装置，第一动力装置用于将切割单元4加速至与料带的运动速度相当的速度，并在切割完成后驱使切割单元4减速、回到初始位置，第二动力装置用于驱动切割单元4进行切割运动；若切割单元4为激光发生器时，仅设置第一动力装置即可。第一动力装置及可选用马达，第二动力装置可选用马达或气缸。根据需要，动力单元5与切割单元4之间还可以设置传动机构。

所述驱动单元6与所述编码器2及动力单元5分别通讯连接。所述驱动单元6直接接收所述编码器2获取的实时位置信息，避免编码器2获取的实时位置信息经控制器7后再传送给驱动单元6的过程中产生延时，从而减小或消除因延时而对切割精度造成的影响。本实施例中，驱动单元6与编码器2通过有线方式进行传输，可选的，所述飞切机构包括线缆8，所述线缆8直接连接所述驱动单元与编码器。在其他实施例，驱动单元6与编码器2通过无线方式进行传输，例如WIFI、Bluetooth等方式进行传输。

所述定位单元3用于检测物料是否到达预设位置，所述定位单元3在物料到达预设位置时发出定位信号。本实施例中，定位单元3包括基线传感器，用于检测所述基线13是否到达预设位置，预设位置可以是与基线传感器对齐的位置，本实施例中物料的位置以基线13的位置来表征。在另一个实施例中，定位单元3包括极耳传感器，用于检测所述极耳12是否到达预设位置，预设位置可以是与极耳传感器对齐的位置。极耳或基线经过后被传感器检测到，输出一个电信号，即定位信号，从而确定物料到达预设位置。可以理解的是，一个物料包括多个极片，每个极片对应有一个预设位置。

请结合图2，所述驱动单元6与所述定位单元3和控制器7分别通讯连接，连接方式可以为前述的有线连接方式或无线连接方式。所述驱动单元6接收到所述定位单元3发出的定位信号时，获取编码器的读数并将该读数传递给控制器7，控制器7根据编码器的读数确定物料的切割位置信息，且将切割位置信息传送至驱动单元6，所述驱动单元6存储所述切割位置信息，切割位置在图1中以平行于基线13的实线表示，即切割线10。本实施例中，当控制器7接收到所述定位信号时，切割位置信息为a+d+c，其中a为控制器7接收到定位信号时编码器2的读数，d为极片的基线13与切割线10的间距，c为定位单元3与位于初始位置时的切割单元4的距离。当编码器2获取的实时位置信息为切割位置信息时，也就是编码器2的读数为a+d+c时，所述驱动单元6驱动所述动力单元5实现与物料(编码器2记录)的速度相同，即相对静止以后，切割单元4对物料进行切割。当然，每次切割的切断位置可以不相同。切割单元4可在实线L1位置对物料进行切割，实线L1即为切断位置。

请结合图3，在另一个实施例中，所述控制器7与驱动单元6及定位单元3分别通讯连接，所述控制器7在接收到定位单元3发出的定位信号时，所述驱动单元6获取编码器2的读数，所述控制器7接收该读数，并根据编码器的读数确定物料的切割位置信息。由于本实施例中的飞切机构的各个元件与前一实施例相同，区别仅在于通讯关系，因此标号保持不变。在其他实施例中，通讯连接的方式还可以作其他改变，只要能够保证在定位单元3发出定位信号时，控制器7接收或获取的编码器2的读数，并根据编码器2的读数确定物料的切割位置信息即可。

请结合图4，在另一个实施例中，飞切机构的定位单元3a选用极耳传感器代替基线传感器，其他结构与前述实施例相同。切割位置信息为a1+d1+c1，其中a1为控制器7接收到定位信号时编码器2的读数，d1为极片的极耳12与切割线10的间距，c1为定位单元3a与位于初始位置时的切割单元4的距离。当编码器2获取的实时位置信息为切割位置信息时，也就是编码器2的读数为a1+d1+c1时，所述驱动单元6驱动所述动力单元5实现与物料(编码器2记录)的速度相同，即相对静止以后，切割单元4对物料进行切割。当然，每次切割的切断位置可以不相同。切割单元4可在实线L2位置对物料进行切割，实线L2即为切断位置。

本实施例中，所述物料具有初始同步位置，在初始同步位置时所述驱动单元6发出同步信号，控制动力单元5驱动切割单元进行加速。当物料到达切断位置时切割单元即对物料开始切割，显然，初始同步位置位于所述切断位置之前，例如物料位于初始同步位置时编码器的读数为a+d+c-b，b的取值可根据动力单元5的加速度等因素进行确定，不作详细阐述。当驱动单元6接收到编码器2获取的实时位置信息为初始同步位置的信息时，控制动力单元驱动切割单元作加速运动，使编码器2读数为切割位置信息时，即a+d+c，切割单元4的第一运动分量的速度与物料的运动速度相当。在所述物料到达切割位置后，所述切割单元4的运动包括沿第一方向X的第一运动分量及沿第二方向Y的第二运动分量。譬如，当物料作匀速运动时，所述第一运动分量也对应为匀速运动，匀速运动的速度与物料的运动速度相当，所述第二运动分量用于实现物料的切割。

在切割完成后，所述驱动单元6控制动力单元5驱动切割单元4作减速运动，减速到速度为零后，再控制切割单元4回到初始位置，即开始加速前的位置，为下一次切割工作做准备。本实施例中，加速运动的平均加速度的绝对值大于所述减速运动的平均加速度的绝对值，以使切割单元尽快加速到与物料相同的速度。

在一个切割周期中，所述切割单元4的运动至少包括沿第一方向X的第一运动分量，所述第一运动分量包括加速运动、匀速运动及减速运动。本实施例中，加速运动、匀速运动及减速运动依次进行，运动过程如图5所示。

在一个实施例中，所述动力单元5为伺服电机，所述伺服电机设有内置编码器，所述内置编码器用于获取切割单元4的实时位置信息。在物料到达初始同步位置(即编码器2的读数为a+d+c-b时)前，切割单元4的实时位置信息由内置编码器获取，当物料到达所述初始同步位置后，切割单元4的实时位置信息由编码器2获取。

可以理解的是，所述驱动单元6也可以为一种控制器，在一个实施例中，驱动单元6与控制器7可以集成为PLC控制器。

请结合图6，本申请还提供一种飞切方法，其用于前述的飞切机构，所述飞切方法包括：

步骤S1：所述定位单元3在物料到达预设位置时向控制器7或驱动单元6发出定位信号。

步骤S2：所述控制器7定位单元发出定位信号时的编码器的读数，确定物料的切割位置信息。

可选的，编码器2的读数可以由驱动单元获取并传送给控制器7，也可以由控制器6直接获取。

步骤S3：所述驱动单元6在接收到的编码器2获取的实时位置信息为切割位置信息时，驱动切割单元4对物料进行切割。

倘若所述切割单元4为切刀，则需在物料到达切割位置前对切割单元4进行加速，使物料到达切割位置时，切割单元4的第一运动分量的速度与物料的运动速度相当，同时，动力单元5驱动切割单元作沿第二方向Y的切割运动。这里的“驱动”可理解为电学意义上的驱动。

步骤S4：在对物料进行切割后，所述驱动单元6控制切割单元减速并回到初始位置。

需要注意的是，上述步骤可根据实际需求进行步骤的增减或顺序的改变。

本申请中，通过控制器确定物料的切割实时位置信息，驱动单元直接接收实时位置信息以确认物料是否到达切割位置，在物料到达切割位置后驱动切割单元对物料进行切割，避免了系统延时对切割精度的影响，保证切割精度的同时提高切割效率。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种飞切机构，用于对传送中的物料进行切割，其特征在于：所述飞切机构包括：

编码器，用于获取物料的实时位置信息；

切割单元，用于切割物料；

驱动单元，与所述编码器通讯连接，所述驱动单元直接接收所述实时位置信息；

控制器，与驱动单元通讯连接；

定位单元，用于检测物料是否到达预设位置，所述定位单元在物料到达预设位置时发出定位信号；

其中，所述控制器根据定位单元发出定位信号时的编码器的读数，确定物料的切割位置信息，当驱动单元接收到的实时位置信息为切割位置信息时，驱动切割单元对物料进行切割。

2.如权利要求1所述的飞切机构，其特征在于：所述定位单元与所述驱动单元通讯连接，所述驱动单元在接收到定位单元发出的定位信号时，获取编码器的读数并将该读数传递给控制器；

或所述控制器与定位单元通讯连接，所述控制器在接收到定位单元发出的定位信号时，所述驱动单元获取编码器的读数，所述控制器接收该读数。

3.如权利要求1所述的飞切机构，其特征在于：所述驱动单元通过有线方式直接连接所述编码器。

4.如权利要求1所述的飞切机构，其特征在于：所述物料包括极片及焊接于极片的极耳；

所述极片包括基线，所述定位单元包括基线传感器，用于检测所述基线是否到达预设位置；或所述定位单元包括极耳传感器，用于检测所述极耳是否到达预设位置。

5.如权利要求4所述的飞切机构，其特征在于：所述物料沿第一方向运动，所述切割单元的运动至少包括沿第一方向的第一运动分量，所述第一运动分量包括加速运动、匀速运动和减速运动。

6.如权利要求5所述的飞切机构，其特征在于：所述物料具有初始同步位置，所述初始同步位置位于所述切割位置之前，当驱动单元接收到编码器获取的位置信息为初始同步位置信息时，驱动所述切割单元作加速运动。

7.如权利要求6所述的飞切机构，其特征在于：在所述物料到达切割位置时，所述切割单元的运动包括沿第一方向的第一运动分量及沿第二方向的第二运动分量，所述第二方向垂直于第一方向，所述第一运动分量的速度与所述物料的速度相当，所述第二运动分量用于实现物料的切割。

8.如权利要求1所述的飞切机构，其特征在于：所述切割单元为切刀或激光发生器。

9.一种飞切方法，用于如权利要求1-8项中任一项所述的飞切机构，其特征在于：所述飞切方法包括：

所述定位单元在物料到达预设位置时向控制器或驱动单元发出定位信号；

所述控制器根据定位单元发出定位信号时的编码器的读数，确定物料的切割位置信息；

所述驱动单元在接收到实时位置信息为切割位置信息时，驱动切割单元对物料进行切割。

10.如权利要求9所述的飞切方法，其特征在于：所述飞切方法包括：在对物料进行切割后，

所述驱动单元控制所述切割单元减速并回到初始位置。

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