CN113148736B - 叠片机张力控制方法、张力控制装置及叠片机 - Google Patents

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CN113148736B CN202110345373.2A CN202110345373A CN113148736B CN 113148736 B CN113148736 B CN 113148736B CN 202110345373 A CN202110345373 A CN 202110345373A CN 113148736 B CN113148736 B CN 113148736B
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Abstract

本申请公开了一种叠片机张力控制方法、张力控制装置及叠片机。其中，叠片机张力控制方法包括：接收隔膜线速度模型，并根据隔膜线速度模型得到隔膜放卷线速度；获取隔膜末速度，得到隔膜放卷线速度以及隔膜末速度的对比关系；根据隔膜放卷线速度以及隔膜末速度的对比关系，控制缓存辊向上或向下移动。本申请采用动态控制，通过隔膜线速度模型控制隔膜放卷线速度，并将得到的隔膜末速度与隔膜放卷线速度进行对比，根据隔膜放卷线速度以及隔膜末速度的对比关系，调节缓存辊的位置，以使隔膜处于张紧状态，从而实现实时控制，张力波动小，稳定性好，实现隔膜的张力恒定。

Description

叠片机张力控制方法、张力控制装置及叠片机
技术领域
本申请涉及锂电池技术领域，具体涉及一种叠片机张力控制方法、张力控制装置及叠片机。
背景技术
目前锂电池加工工艺主要采用卷绕工艺，其生产效率高，但电芯各方面性能一般；相较于卷绕工艺，叠片工艺加工工艺复杂，生产效率低，但电芯各方面性能良好，而随着自动化技术发展，叠片锂电池也渐渐成为锂电行业的主流选择之一。张力控制作为锂电池叠片工艺中至关重要的技术，直接影响电芯成品的好坏，张力过大时隔膜容易产生变形甚至扯断，张力过小时隔膜容易出现褶皱、回缩，导致叠片偏移，导致无法满足电芯安全及性能要求。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种叠片机张力控制方法、张力控制装置及叠片机，能够控制隔膜张力恒定。
第一方面，本申请实施例提供了一种叠片机张力控制方法，包括：接收隔膜线速度模型，并根据所述隔膜线速度模型得到隔膜放卷线速度；获取隔膜末速度，得到所述隔膜放卷线速度以及隔膜末速度的对比关系；根据所述隔膜放卷线速度以及隔膜末速度的对比关系，控制缓存辊向上或向下移动。
根据本申请第一方面实施例的叠片机张力控制方法，至少具有如下有益效果：采用动态控制，通过隔膜线速度模型控制隔膜放卷线速度，并将得到的隔膜末速度与隔膜放卷线速度进行对比，根据隔膜放卷线速度以及隔膜末速度的对比关系，调节缓存辊的位置，以使隔膜处于张紧状态，从而实现实时控制，张力波动小，稳定性好，实现隔膜的张力恒定。
根据本申请的一些实施例，所述根据所述隔膜放卷线速度以及隔膜末速度的对比关系，控制缓存辊向上或向下移动，包括：若所述隔膜放卷线速度大于所述隔膜末速度，则控制摆臂绕第一方向转动，然后接收所述摆臂绕第一方向转动的第一转动角度，并根据所述第一转动角度，控制所述缓存辊向上移动；若所述隔膜放卷线速度小于所述隔膜末速度，则控制所述摆臂绕第二方向转动，然后接收所述摆臂绕第二方向转动的第二转动角度，并根据所述第二转动角度，控制所述缓存辊向下移动。
根据本申请的一些实施例，接收摆臂的转动角度以控制缓存辊向上或向下移动，始终控制隔膜放卷线速度、缓存辊移动速度以及隔膜末速度处于动态平衡状态，其中，关系为：
VB＝VA+VC+kβ
其中，VA为隔膜放卷线速度，VB为隔膜末速度；VC为缓存辊移动速度；β为摆臂的转动角度；k为设定值，根据隔膜的属性、现场实测安装环境决定。
根据本申请的一些实施例，隔膜线速度模型的构建包括：首先获取夹辊的移动速度V；然后根据夹辊的移动速度V以及夹辊的位置，得到隔膜放卷线速度VA：
(1)当夹辊位于初始位置点A到第一点B之间时，其中，初始位置点A为夹辊能够横向移动到达的左侧极限点，第一点B为夹辊移动到第一压膜机构正上方时的位置；
Figure GDA0003621429800000021
其中，VA为隔膜放卷线速度，V为夹辊移动速度，h1为夹辊与压膜装置的垂直高度，h2为夹辊与过辊的垂直高度，S1为夹辊初始位置点与第一压膜机构的水平距离以及末位置点F与第二压膜机构的水平距离，S为第一压膜机构与第二压膜机构之间的水平距离，t为当前时刻，
Figure GDA0003621429800000022
(2)当夹辊位于第一点B到叠片装置中点O之间时，
Figure GDA0003621429800000023
Figure GDA0003621429800000024
(3)当夹辊位于叠片装置中点O到末位置点F之间时，其中，末位置点F为夹辊能够横向移动到达的右侧极限点，叠片装置中点O为初始位置点A与末位置点F的中点位置；
Figure GDA0003621429800000025
Figure GDA0003621429800000026
(4)当夹辊位于末位置点F到第二点E之间时，其中，第二点E为夹辊移动到第二压膜机构正上方时的位置；
Figure GDA0003621429800000027
Figure GDA0003621429800000028
(5)当夹辊位于第二点E到中点O之间时，
Figure GDA0003621429800000031
Figure GDA0003621429800000032
(6)当夹辊位于叠片装置中点O到初始位置点A之间时，
Figure GDA0003621429800000033
Figure GDA0003621429800000034
根据本申请的一些实施例，根据隔膜线速度模型控制隔膜放卷线速度的步骤包括：根据隔膜线速度模型以及隔膜料卷卷径、隔膜厚度，构建放卷轴转速模型；根据放卷轴转速模型，控制放卷轴转速以得到隔膜放卷线速度。
根据本申请的一些实施例，所述放卷轴转速模型为：
Figure GDA0003621429800000035
其中，n为放卷装置的放卷轴转速；VA为隔膜放卷线速度；L0为整卷隔膜的初始长度，m为隔膜厚度，L0·m＝π[(d1/2)2-(d0/2)2]，d0为料卷内径，d1为初始料卷外径。
第二方面，本申请实施例提供了一种叠片机张力控制装置，包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如本申请第一方面所述的叠片机张力控制方法。
第三方面，本申请实施例提供了一种叠片机，包括放卷装置、过辊、张力调节装置、叠片装置和上述叠片机张力控制装置，其中，放卷装置用于放卷隔膜；过辊用于支撑隔膜；张力调节装置包括摆臂组件以及缓存辊组件，所述摆臂组件包括摆臂以及安装座，所述摆臂转动安装于所述安装座上；所述缓存辊组件包括能够上下运动的缓存辊；所述摆臂以及所述缓存辊组件用于调节隔膜张力；叠片装置包括夹辊模组以及压膜装置，所述夹辊模组用于夹持隔膜移动，所述压膜装置用于与所述夹辊模组相互配合折叠隔膜；所述过辊以及所述张力调节装置设置在所述放卷装置与所述叠片装置之间；叠片机张力控制装置与所述放卷装置、所述张力调节装置通信连接，用于控制隔膜的张力恒定。
根据本申请第三方面实施例的叠片机，至少具有如下有益效果：通过合理设置叠片机的结构，在叠片机中设置张力调节装置和叠片机张力控制装置，采用动态控制，通过隔膜线速度模型控制隔膜放卷线速度，并将得到的隔膜末速度与隔膜放卷线速度进行对比，根据隔膜放卷线速度以及隔膜末速度的对比关系，调节缓存辊的位置，以使隔膜处于张紧状态，从而实现实时控制，张力波动小，稳定性好，实现隔膜的张力恒定，使得隔膜不受夹辊模组左右移动以及隔膜收放卷速度差的影响，在叠片过程中始终保持张紧并且张力恒定状态，进而能够确保叠片机的叠片质量。
根据本申请的一些实施例，所述放卷装置包括电机以及放卷轴，所述电机用于在所述张力控制装置的控制下驱动所述放卷轴放卷隔膜；所述摆臂组件还包括气缸，所述气缸的输出端与所述摆臂连接，所述气缸用于在所述张力控制装置的控制下驱动所述摆臂转动；所述张力调节装置还包括角度编码器，用于感应摆臂的转动角度；所述缓存辊组件还包括与所述缓存辊连接的驱动装置，所述驱动装置用于在所述张力控制装置的控制下驱动所述缓存辊向上或向下移动。
根据本申请的一些实施例，所述缓存辊的相邻两侧分别设置有过辊，缓存辊两侧的过辊均位于缓存辊的下方；所述摆臂的中部设置有镂空的窗口区，用于供隔膜穿过；沿隔膜的走带方向，所述摆臂的相对两端分别设置有第一端辊和第二端辊，所述第一端辊、第二端辊的相邻两侧均设置有过辊，并且当所述摆臂处于平衡位置时，第一端辊相邻两侧的过辊均位于第一端辊的上方，第二端辊相邻两侧的过辊均位于第二端辊的下方。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：
图1为本申请实施例的叠片机张力控制方法的流程图；
图2为本申请实施例的隔膜线速度模型的示意图；
图3为本申请实施例隔膜放卷线速度大于隔膜末速度时调节隔膜放卷线速度的步骤流程图；
图4为本申请实施例隔膜放卷线速度小于隔膜末速度时调节隔膜放卷线速度的步骤流程图；
图5为本申请实施例的根据隔膜线速度模型控制隔膜放卷线速度的步骤流程图；
图6为本申请实施例叠片机张力控制装置的示意图；
图7为本申请实施例的叠片机的结构示意图；
图8为本申请实施例的叠片机的正视图；
图9为图7中A区域的局部放大图。
附图标记：
叠片机100、过辊110、放卷装置120、张力调节装置130、摆臂131、第一端辊133、第二端辊134，缓存辊132、夹辊模组140、压膜装置150、隔膜180，机台190，立板191。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。
为了对本申请的技术特征、目的和效果有更加清晰的理解，先对照附图详细说明本申请的具体实施方式。
本申请第一方面的实施例，提出一种叠片机。在一个实施例中，如图7所示，本申请的叠片机100用于隔膜的Z字型叠片，包括放卷装置120、过辊110、张力调节装置130、叠片装置和张力控制装置。放卷装置120用于放卷隔膜180，过辊110用于支撑隔膜180，靠近叠片装置的过辊110尾端设置有速度传感器，用于检测隔膜的末速度。在一个具体的实施例中，速度传感器可以为靠近叠片装置的过辊110内自带的编码器。张力调节装置130包括摆臂组件以及缓存辊组件，摆臂组件包括摆臂131以及安装座，摆臂131转动安装于安装座上；缓存辊组件包括能够上下运动的缓存辊；摆臂131以及缓存辊组件用于调节隔膜张力；叠片装置包括夹辊模组140以及压膜装置150，夹辊模组140用于夹持隔膜180移动，压膜装置150用于与夹辊模组140相互配合折叠隔膜180，过辊110以及张力调节装置130设置在放卷装置120与叠片装置之间。张力控制装置与放卷装置120、过辊110尾端的速度传感器及张力调节装置通信连接，用于控制隔膜张力恒定。
具体地，参考图7，放卷装置120包括电机121以及放卷轴122，电机121用以驱动放卷轴122放卷隔膜180。具体地，电机121为伺服电机，隔膜180放置在放卷轴122上，电机121用于在张力控制装置的控制下驱动放卷轴122转动以放卷隔膜180。夹辊模组140包括滑轨141、滑块组件142以及夹辊143，滑块组件142滑动安装在滑轨141上，滑块组件142与夹辊143连接，夹辊143用于夹持隔膜180移动。具体地，滑块组件142安装在滑轨141上，并能够带动夹辊143左右移动，夹辊143夹持隔膜180左右移动，并能够与压膜装置150相互配合折叠隔膜180。
另外，摆臂组件还包括气缸，气缸与张力控制装置电连接，气缸的输出端与摆臂131连接，气缸用于在张力控制装置的控制下驱动摆臂131转动，以使隔膜180处于张紧状态，并保持张力恒定。张力调节装置130还包括角度编码器，角度编码器用于感应摆臂的转动角度；缓存辊组件包括缓存辊132以及驱动装置，缓存辊132与驱动装置连接，驱动装置与张力控制装置电连接，驱动装置用于在张力控制装置的控制下驱动缓存辊132向上或向下移动，使隔膜180张紧，保证隔膜张力的稳定性。在一个具体的实施例中，缓存辊组件的驱动装置为伺服电机。过辊110尾端的速度传感器、电机121、气缸、角度编码器及驱动装置均与张力控制装置通信连接。具体地，首先，张力控制装置通过接收到的隔膜线速度模型控制放卷装置120的电机121转动，从而控制隔膜放卷线速度；然后，张力控制装置通过过辊110尾端的速度传感器获取隔膜末速度，并得到隔膜放卷线速度以及隔膜末速度的对比关系；然后，张力控制装置根据隔膜放卷线速度与隔膜末速度的对比关系，控制摆臂转动；然后，张力控制装置通过角度编码器获得摆臂的转动角度，并根据摆臂的转动角度控制缓存辊向上或者向下移动。
参考图1，压膜装置150设置在夹辊模组140的下方，压膜装置150包括第一压膜机构151以及第二压膜机构152，第一压膜机构151与第二压膜机构152相对设置，相互配合用于压隔膜180。具体地，第一压膜机构151与第二压膜机构152分别设置在隔膜180的两侧，夹辊143夹持隔膜180移动，并与第一压膜机构151以及第二压膜机构152相互配合，使第一压膜机构151与第二压膜机构152左右压隔膜180进行叠片动作。
参考图1，还包括机台190以及立板191，立板191、放卷装置120以及压膜装置150均安装在机台190上，过辊110、张力调节装置130以及夹辊模组140均安装在立板191上。具体地，将放卷装置120以及压膜装置150放置在机台190上，方便操作者操作；立板191上设置有过辊110、张力调节装置130以及夹辊模组140，立板191用于安装并且支撑过辊110、张力调节装置130以及夹辊模组140。具体地，摆臂组件的安装座，以及缓存辊组件的驱动装置均安装在立板191上。
在一个具体的实施例中，如图8所示，缓存辊132的相邻两侧分别设置有过辊110，过辊110安装于立板，不能上下移动。从而当缓存辊132向上移动时，能够拉紧隔膜180；当缓存辊向下移动时，能够释放一部分隔膜。如图8和图9所示，摆臂131的中部设置有镂空的窗口区，用于供隔膜穿过；沿隔膜的走带方向，摆臂131的相对两端分别设置有第一端辊133和第二端辊134，第一端辊133、第二端辊134的相邻两侧均设置有过辊110，并且当摆臂处于平衡位置(即摆臂处于水平位置)时，第一端辊133相邻两侧的过辊110均位于第一端辊133的上方，第二端辊134相邻两侧的过辊110均位于第二端辊134的下方。具体地，第一端辊133位于摆臂131的左端，第二端辊134位于摆臂131的右端。从而当摆臂131逆时针转动时，摆臂131的两端与过辊110相配合能够拉紧并消耗一部分过剩的隔膜180；当摆臂131顺时针转动时，摆臂131两端与过辊110相配合能够释放一部分隔膜180。
本申请第二方面的实施例，提出一种叠片机的张力控制方法。在一个实施例中，请参考图1，叠片机张力控制装置的张力控制方法，包括以下步骤：
步骤S100，接收隔膜线速度模型，并根据隔膜线速度模型控制隔膜放卷线速度；
步骤S200，获取隔膜末速度，得到隔膜放卷线速度以及隔膜末速度的对比关系；
步骤S300，根据隔膜放卷线速度以及隔膜末速度的对比关系，控制缓存辊向上或向下移动。
根据本申请的叠片机张力控制方法，采用动态控制，通过隔膜线速度模型控制隔膜放卷轴转动得到隔膜放卷线速度，并将得到的隔膜末速度与隔膜放卷线速度进行对比，根据隔膜放卷线速度以及隔膜末速度的对比关系，调节缓存辊的位置，以使隔膜处于张紧状态，从而实现实时控制，张力波动小，稳定性好，实现隔膜的张力恒定。
其中，请参考图2，隔膜线速度模型的构建包括：首先获取夹辊143的移动速度V；然后根据夹辊143的移动速度以及夹辊143的位置，得到隔膜放卷线速度VA。
具体地，将夹辊143的位置分为以下阶段：
夹辊位于初始位置点A到第一点B之间；
夹辊位于第一点B到叠片装置中点O之间；
夹辊位于叠片装置中点O到末位置点F之间；
夹辊位于末位置点F到第二点E之间；
夹辊位于第二点E到叠片装置中点O之间；
夹辊位于叠片装置中点O到初始位置点A之间。
其中，初始位置点A以及末位置点F为夹辊143能够横向移动到达的两个极限点，第一点B为夹辊143移动到正对第一压膜机构G时的位置，即此时夹辊位于第一压膜机构的正上方；第二点E为夹辊移动到正对第二压膜机构H时的位置，即此时夹辊位于第二压膜机构H的正上方；叠片装置中点O为初始位置点与末位置点的中点位置。
(1)当夹辊位于初始位置点A到第一点B之间时，
Figure GDA0003621429800000081
其中，VA为隔膜放卷线速度，V为夹辊移动速度，夹辊移动速度为设定值，h1为夹辊与压膜装置的垂直高度，h2为夹辊与过辊110的垂直高度，S1为夹辊初始位置点与第一压膜机构的水平距离以及末位置点F与第二压膜机构的水平距离，S为第一压膜机构与第二压膜机构之间的水平距离，t为当前时刻，
Figure GDA0003621429800000082
(2)当夹辊位于第一点B到叠片装置中点O之间时，
Figure GDA0003621429800000083
Figure GDA0003621429800000084
(3)当夹辊位于叠片装置中点O到末位置点F之间时，
Figure GDA0003621429800000085
Figure GDA0003621429800000086
(4)当夹辊位于末位置点F到第二点E之间时，
Figure GDA0003621429800000087
Figure GDA0003621429800000088
(5)当夹辊位于第二点E到中点O之间时，
Figure GDA0003621429800000089
Figure GDA00036214298000000810
(6)当夹辊位于叠片装置中点O到初始位置点A之间时，
Figure GDA00036214298000000811
Figure GDA00036214298000000812
请参考图3，根据隔膜放卷线速度以及隔膜末速度的对比关系，控制缓存辊向上或向下移动的步骤包括：
步骤S310，若隔膜放卷线速度VA大于隔膜末速度VB，控制摆臂绕第一方向转动；
步骤S320，接收摆臂绕第一方向转动的第一转动角度；
步骤S330，根据第一转动角度，控制缓存辊向上移动。
具体地，若隔膜放卷线速度大于隔膜末速度，则首先控制摆臂逆时针旋转，通过角度编码器感应摆臂旋转的第一转动角度，然后再接收角度编码器感应得到的第一转动角度，此时发出信号驱动缓存辊向上移动，保持隔膜张力恒定，不受隔膜收放卷微小的速度差影响。
如图4所示，根据隔膜放卷线速度以及隔膜末速度的对比关系，控制缓存辊向上或向下移动的步骤还包括：
步骤S340，若隔膜放卷线速度VA小于隔膜末速度VB，控制摆臂绕第二方向转动；
步骤S350，接收摆臂绕第二方向转动的第二转动角度；
步骤S360，根据第二转动角度，控制缓存辊向下移动。
具体地，若隔膜放卷线速度小于隔膜末速度，则首先控制摆臂顺时针旋转，通过角度编码器感应摆臂旋转的第二转动角度，然后再接收角度编码器感应得到的第二转动角度，此时发出信号驱动缓存辊向下移动，保持隔膜张力恒定。
通过接收摆臂的转动角度以控制缓存辊向上或向下移动，始终控制隔膜放卷线速度、缓存辊移动速度以及隔膜末速度处于动态平衡状态，其中，关系为：
VB＝VA+VC+kβ
其中，VB为隔膜末速度，VC为缓存辊移动速度，β为角度编码器感应得到的转动角度，k为设定值，根据隔膜的属性、现场实测安装环境决定。
在上述实施例中，通过获取夹辊143的移动速度V，然后根据夹辊143的移动速度以及夹辊143的位置构建隔膜线速度模型，并根据隔膜线速度模型控制隔膜放卷线速度VA，在叠片过程中实时、动态地控制隔膜放卷线速度VA，从而可以尽可能地减小隔膜放卷线速度VA与隔膜末速度VB之间的差值，进而减小摆臂的转动角度以及缓存辊的上/下移动幅度，使得隔膜张力的调节过程更加平稳、平缓。
在一个具体的实施例中，如图2所示，当隔膜放卷线速度VA大于隔膜末速度VB时，表明此时隔膜放卷装置放出的隔膜量大于叠片装置的叠片消耗量，即隔膜出现过剩现象，此时张力控制装置控制气缸驱动摆臂131逆时针转动，摆臂131的两端与过辊110相配合能够拉紧并消耗一部分过剩的隔膜180。同时，通过角度编码器感应摆臂131旋转的第一转动角度，然后张力控制装置再接收角度编码器感应得到的第一转动角度，并根据第一转动角度控制缓存辊组件，缓存辊132在驱动装置的作用下向上移动，进而能够拉紧并消耗更多过剩的隔膜180，由此消除隔膜180的过剩现象，保持隔膜180的张力恒定。当隔膜放卷线速度VA小于隔膜末速度VB时，表明此时隔膜放卷装置120放出的隔膜量小于叠片装置的叠片消耗量，即隔膜180出现过紧现象，此时张力控制装置控制气缸驱动摆臂131顺时针转动，摆臂131两端与过辊110相配合能够释放一部分隔膜180，同时，通过角度编码器感应摆臂131旋转的第二转动角度，然后张力控制装置再接收角度编码器感应得到的第二转动角度，并根据第二转动角度控制缓存辊组件，缓存辊132在驱动装置的作用下向下移动，进而能够释放更多隔膜180，由此消除隔膜180的过紧现象，保持隔膜180的张力恒定。
请参考图5，根据隔膜线速度模型控制隔膜放卷线速度的步骤包括：
步骤S110，根据隔膜线速度模型以及隔膜料卷卷径、隔膜厚度，构建放卷轴转速模型；
步骤S120，根据放卷轴转速模型，控制放卷轴转速以得到隔膜放卷线速度。
具体地，在隔膜放卷的过程中，隔膜料卷的卷径也发生实时变化，因此需要对卷径迭代进行数学建模。设d0为料卷内径，d1为初始料卷外径。其中隔膜厚度为m，初始隔膜长度为L0；隔膜料卷为摊平后的隔膜紧密贴合圈绕而成，由此可知，隔膜料卷圆环面积应该与隔膜侧面截面积相等，其关系为：
L0·m＝π[(d1/2)2-(d0/2)2]，
其中，L0为整卷隔膜的初始长度，而隔膜料卷上的隔膜长度L以及隔膜料卷卷径d是随时间变化的，其变化关系为：
L＝L0-VAt，
L·m＝π[(d/2)2-(d0/2)2]，
化简之后可以得到隔膜料卷卷径：
Figure GDA0003621429800000101
即得到隔膜料卷卷径与时间之间的数学模型：
Figure GDA0003621429800000102
又有：
VA＝π·d·n/60
根据隔膜放卷线速度已知，可推导出放卷轴转速模型：
Figure GDA0003621429800000103
其中，n为放卷装置的放卷轴转速，根据隔膜线速度模型以及隔膜料卷卷径、隔膜厚度构建放卷轴转速模型，再通过放卷轴转速模型计算得到放卷轴转速，从而控制放卷装置以此转速控制隔膜放卷，以得到相对应的隔膜放卷线速度VA。
若隔膜末速度为零，则控制缓存辊向上移动以调节隔膜张力恒定。具体地，当夹辊位于初始位置点A到第一点B之间以及夹辊位于末位置点F到第二点E之间时，此时隔膜回缩，隔膜末速度为零，控制缓存辊向上移动以调节隔膜张力恒定，使隔膜处于张紧状态。
每隔第一时间采集一次隔膜末速度。具体地，第一时间为10ms，每隔10ms采集一次隔膜末速度，保证有更精确的隔膜末速度，提高控制张力恒定的性能。
通过隔膜线速度模型，即根据夹辊移动速度以及夹辊的位置，计算隔膜放卷线速度VA，并通过放卷轴转速模型控制放卷轴转速以得到相对应的隔膜放卷线速度VA，由过辊内自带的编码器获取隔膜末速度VB，得到隔膜放卷线速度VA以及隔膜末速度VB的对比关系，当隔膜放卷线速度VA大于隔膜末速度VB，控制摆臂逆时针旋转，通过角度编码器感应摆臂旋转的第一转动角度，接收感应得到的第一转动角度，此时发出信号驱动缓存辊向上移动，保持隔膜张力恒定，不受隔膜收放卷微小的速度差影响；若隔膜放卷线速度VA小于隔膜末速度VB，控制摆臂顺时针旋转，通过角度编码器感应摆臂旋转的第二转动角度，接收感应得到的第二转动角度，此时发出信号驱动缓存辊向下移动，保持隔膜张力恒定；即通过接收摆臂的转动角度以控制缓存辊向上或向下移动，始终控制隔膜放卷线速度、缓存辊移动速度以及隔膜末速度处于动态平衡状态，以此保持隔膜的张力恒定。
请参考图6，本申请的第三方面，提供了一种叠片机张力控制装置，包括至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器。其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如本申请第二方面实施例的叠片机张力控制方法。
以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读信号、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读信号、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种叠片机张力控制方法，其特征在于，包括：
接收隔膜线速度模型，并根据所述隔膜线速度模型控制隔膜放卷线速度；
获取隔膜末速度，得到所述隔膜放卷线速度与隔膜末速度的对比关系；
根据所述隔膜放卷线速度与隔膜末速度的对比关系，控制缓存辊向上或向下移动；其中，
所述根据所述隔膜放卷线速度与隔膜末速度的对比关系，控制缓存辊向上或向下移动，包括：
若所述隔膜放卷线速度大于所述隔膜末速度，则控制摆臂绕第一方向转动；然后接收所述摆臂绕第一方向转动的第一转动角度；并根据所述第一转动角度，控制所述缓存辊向上移动；
若所述隔膜放卷线速度小于所述隔膜末速度，则控制所述摆臂绕第二方向转动；然后接收所述摆臂绕第二方向转动的第二转动角度；并根据所述第二转动角度，控制所述缓存辊向下移动。
2.根据权利要求1所述的叠片机张力控制方法，其特征在于，接收摆臂的转动角度以控制缓存辊向上或向下移动，始终控制隔膜放卷线速度、缓存辊移动速度以及隔膜末速度处于动态平衡状态，其中，关系为：
VB＝VA+VC+kβ
其中，VA为隔膜放卷线速度，VB为隔膜末速度；VC为缓存辊移动速度；β为摆臂的转动角度；k为设定值，根据隔膜的属性、现场实测安装环境决定。
3.根据权利要求1或2所述的叠片机张力控制方法，其特征在于，所述叠片机包括有叠片装置和若干过辊，所述叠片装置包括夹辊模组以及压膜装置，所述夹辊模组包括夹辊，所述夹辊用于夹持隔膜左右移动，所述压膜装置设置在所述夹辊模组的下方，所述压膜装置包括第一压膜机构以及第二压膜机构，所述第一压膜机构与所述第二压膜机构左右相对设置于隔膜两侧，且用于压隔膜，所述过辊用于支撑隔膜，且靠近所述叠片装置的过辊位于所述叠片装置上方；
隔膜线速度模型的构建包括：首先获取夹辊的移动速度V；然后根据夹辊的移动速度V以及夹辊的位置，得到隔膜放卷线速度VA：
(1)当夹辊位于初始位置点A到第一点B之间时，其中，初始位置点A为夹辊能够横
向移动到达的左侧极限点，第一点B为夹辊移动到第一压膜机构正上方时的位置；
Figure FDA0003708466370000021
其中，VA为隔膜放卷线速度，V为夹辊移动速度，h1为夹辊与压膜装置的垂直高度，h2为夹辊与靠近所述叠片装置的过辊的垂直高度，S1为夹辊初始位置点与第一压膜机构的水平距离以及末位置点F与第二压膜机构的水平距离，S为第一压膜机构与第二压膜机构之间的水平距离，t为当前时刻，
Figure FDA0003708466370000022
(2)当夹辊位于第一点B到叠片装置中点O之间时，
Figure FDA0003708466370000023
Figure FDA0003708466370000024
(3)当夹辊位于叠片装置中点O到末位置点F之间时，其中，末位置点F为夹辊能够横向移动到达的右侧极限点，叠片装置中点O为初始位置点A与末位置点F的中点位置；
Figure FDA0003708466370000025
Figure FDA0003708466370000026
(4)当夹辊位于末位置点F到第二点E之间时，其中，第二点E为夹辊移动到第二压膜机构正上方时的位置；
Figure FDA0003708466370000027
Figure FDA0003708466370000028
(5)当夹辊位于第二点E到中点O之间时，
Figure FDA0003708466370000029
Figure FDA00037084663700000210
(6)当夹辊位于叠片装置中点O到初始位置点A之间时，
Figure FDA00037084663700000211
Figure FDA00037084663700000212
4.根据权利要求3所述的叠片机张力控制方法，其特征在于，根据隔膜线速度模型控制隔膜放卷线速度的步骤包括：
根据隔膜线速度模型以及隔膜料卷卷径、隔膜厚度，构建放卷轴转速模型；
根据放卷轴转速模型，控制放卷轴转速以得到隔膜放卷线速度。
5.根据权利要求4所述的叠片机张力控制方法，其特征在于，所述放卷轴转速模型为：
Figure FDA0003708466370000031
其中，n为放卷装置的放卷轴转速；VA为隔膜放卷线速度；L0为整卷隔膜的初始长度，m为隔膜厚度，L0·m＝π[(d1/2)2-(d0/2)2]，d0为料卷内径，d1为初始料卷外径。
6.一种叠片机张力控制装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器，以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1或2所述的叠片机张力控制方法。
7.一种叠片机，其特征在于，包括：
放卷装置，用于放卷隔膜；
过辊，用于支撑隔膜；
张力调节装置，包括摆臂组件以及缓存辊组件，所述摆臂组件包括摆臂以及安装座，所述摆臂转动安装于所述安装座上；所述缓存辊组件包括能够上下运动的缓存辊；所述摆臂以及所述缓存辊组件用于调节隔膜张力；
叠片装置，所述叠片装置包括夹辊模组以及压膜装置，所述夹辊模组用于夹持隔膜移动，所述压膜装置用于与所述夹辊模组相互配合折叠隔膜；所述过辊以及所述张力调节装置设置在所述放卷装置与所述叠片装置之间；及
如权利要求6所述的叠片机张力控制装置，所述叠片机张力控制装置与所述放卷装置、所述张力调节装置通信连接，用于控制隔膜的张力恒定。
8.根据权利要求7所述的叠片机，其特征在于，所述放卷装置包括电机以及放卷轴，所述电机用于在所述张力控制装置的控制下驱动所述放卷轴放卷隔膜；所述摆臂组件还包括气缸，所述气缸的输出端与所述摆臂连接，所述气缸用于在所述张力控制装置的控制下驱动所述摆臂转动；所述张力调节装置还包括角度编码器，用于感应摆臂的转动角度；所述缓存辊组件还包括与所述缓存辊连接的驱动装置，所述驱动装置用于在所述张力控制装置的控制下驱动所述缓存辊向上或向下移动。
9.根据权利要求7所述的叠片机，其特征在于，所述缓存辊的相邻两侧分别设置有过辊，缓存辊两侧的过辊均位于缓存辊的下方；所述摆臂的中部设置有镂空的窗口区，用于供隔膜穿过；沿隔膜的走带方向，所述摆臂的相对两端分别设置有第一端辊和第二端辊，所述第一端辊、第二端辊的相邻两侧均设置有过辊，并且当所述摆臂处于平衡位置时，第一端辊相邻两侧的过辊均位于第一端辊的上方，第二端辊相邻两侧的过辊均位于第二端辊的下方。
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