CN114351193B - 一种生箔机、改造方法以及生箔机的工作方法 - Google Patents

一种生箔机、改造方法以及生箔机的工作方法 Download PDF

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CN114351193B CN202210158881.4A CN202210158881A CN114351193B CN 114351193 B CN114351193 B CN 114351193B CN 202210158881 A CN202210158881 A CN 202210158881A CN 114351193 B CN114351193 B CN 114351193B
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Abstract

本发明公开了一种生箔机、改造方法以及生箔机的工作方法，属于新能源汽车动力电池电解铜箔技术领域；其技术要点包括：边料收卷辊分切‑缓存‑收卷组件包括：切边刀具、第一顶板、伸缩组件、第二辊、边料收卷辊，所述伸缩组件的固定端固定在第一顶板上，伸缩组件的移动端与第二辊的中心转轴固定，第二辊绕着其中心转轴转动；边料收卷辊分切‑缓存‑收卷组件的数量为2个，分别对应处理两侧的铜箔边料。采用本申请的一种生箔机、改造方法以及生箔机的工作方法，方便指导旧有设备的改造。

Description

一种生箔机、改造方法以及生箔机的工作方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车动力电池用电解铜箔领域，更具体地说，尤其涉及一种生箔机、改造方法以及生箔机的工作方法。
背景技术
在先申请“一种电解铜箔生箔单体机、设计方法及其应用”，发现了一个问题：旧有的老设备，由于空间的限制以及当时设备生产商的考虑，其没有考虑到“现今在生产双光6微米”时会出现：“边料收卷轴转速适配性差”的问题(旧有的老设备，边料收卷轴转速无法实现自动变化，需要人工调节)。即：阴极辊转速快，边料收卷轴稍慢，边料不容易缠上去；而边料收卷轴稍快，边料会断箔。
对于上述问题，就是人工一直守在设备面前，守个半小时左右(每隔一段时间就需要再来守半小时)，人工调试边料收卷轴的转速。
为了解决该问题，在先申请“一种电解铜箔生箔单体机、设计方法及其应用”基于理论分析，采用调节边料收卷轴半径的方法来解决。
然而，这也存在一个问题：边料收卷轴的半径不是可以无限增大的，其仍然受现有空间的限制。也即，如果后续生产研发新型的，那么阴极辊的转速越来越快，必然会存在瓶颈。而如何解决这种瓶颈则成为一个新的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种生箔机。
本发明的另一目的在于提供一种生箔机的改造方法。
本发明的再一目的在于提供一种生箔机的工作方法。
一种生箔机，其边料收卷于边料收卷轴上，其包括：阴极辊、第一辊、边料收卷辊分切- 缓存-收卷组件；
边料收卷辊分切-缓存-收卷组件包括：切边刀具、第一顶板、伸缩组件、第二辊、边料收卷辊，所述伸缩组件的固定端固定在第一顶板上，伸缩组件的移动端与第二辊的中心转轴固定，第二辊绕着其中心转轴转动；
边料收卷辊分切-缓存-收卷组件的数量为2个，分别对应处理两侧的铜箔边料。
进一步，所述第一辊为剥离辊。
进一步，所述第二辊的轴向宽度为3cm～10cm。
一种生箔机的改造方法，生箔机包括：阴极辊、第一辊、切边刀具、边料收卷辊；在第一辊与边料收卷辊之间安装：第二辊伸缩组件；
所述第二辊伸缩组件包括：第一顶板、伸缩组件、第二辊，所述伸缩组件的固定端固定在第一顶板上，伸缩组件的移动端与第二辊的中心转轴固定，第二辊绕着其中心转轴转动。
进一步，在边料收卷轴上套设固定有增径辊。
一种生箔机的工作方法，初始状态下，输入：时间t＝0、生产的铜箔的厚度h、阴极辊的角速度w0、阴极辊的半径r0、边料收卷辊的角速度wb、本阶段的边料收卷辊的初始半径rb、已收卷的铜箔的平均延伸率x，铜箔的临界延伸率x临界
以铜箔前进的方向为X正向，以竖直向上为Y正向，X向与Y向相互垂直；输入第一辊的中心点的坐标：Xa，Ya；边料收卷辊的中心点的坐标为：Xb，Yb；以及第二辊的中心点的 X坐标Xc；
S100：第一阶段的控制
S101，计算参数t1和t换：
Figure BDA0003513509500000021
Figure BDA0003513509500000022
S102，从0-t1阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
S102-1，计算不同的t下的J预存
Figure BDA0003513509500000023
S102-2，计算不同的t下的Qt：
Qt＝J预存+Qt0
S102-3，计算不同t下的rt：
Figure BDA0003513509500000024
S102-4，计算不同t下的第二辊的中心点的Y轴坐标值Yc：
Figure BDA0003513509500000031
S103，从t1-t换阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
S103-1，计算不同的t下的J预存
Figure BDA0003513509500000032
S103-2，计算不同的t下的Qt：
Qt＝J预存+Qt换
S103-3，计算不同的t下的t时刻的rt：
Figure BDA0003513509500000033
S103-4，计算不同的t下的Yc，即满足下式：
Figure BDA0003513509500000034
进一步，还包括：S200：第二阶段的控制
值机人员重新调整wb，此时对应的t为t设定；此时t重新归0计时；
rb重新赋值为“前一阶段的rb”
Figure BDA0003513509500000035
即下述S201-S203中的rb都是重新赋值后的结果；
S201，计算参数t1和t换：
Figure BDA0003513509500000036
Figure BDA0003513509500000037
S202，从0-t1阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
S202-1，计算不同的t下的J预存
Figure BDA0003513509500000041
S202-2，计算不同的t下的Qt：
Qt＝J预存+Qt0
S202-3，计算不同t下的rt：
Figure BDA0003513509500000042
S202-4，计算不同t下的第二辊的中心点的Y轴坐标值Yc：
Figure BDA0003513509500000043
S203，从t1-t换阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
S203-1，计算不同的t下的J预存
Figure BDA0003513509500000044
S203-2，计算不同的t下的Qt：
Qt＝J预存+Qt换
S203-3，计算不同的t下的t时刻的rt：
Figure BDA0003513509500000045
S203-4，计算不同的t下的Yc，即满足下式：
Figure BDA0003513509500000046
进一步，其他阶段的方法按照S200的方法不断执行。
进一步，x的取值在[0，x临界]之间。
本申请的有益效果在于：
第一，本申请的第一个发明点在于：解决旧有生箔机在生产新研发的高性能电解铜箔的问题，通过设计“边料收卷辊分切-缓存-收卷组件”来改造旧有的生箔机，来提升其性能。
第二，本申请的第二个发明点在于：提出了一种生箔机的工作方法，具体为：
S100：第一阶段的控制
S101，计算参数t1和t换：
Figure BDA0003513509500000051
Figure BDA0003513509500000052
S102，从0-t1阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
S102-1，计算不同的t下的J预存
Figure BDA0003513509500000053
S102-2，计算不同的t下的Qt：
Qt＝J预存+Qt0
S102-3，计算不同t下的rt：
Figure BDA0003513509500000054
S102-4，计算不同t下的第二辊的中心点的Y轴坐标值Yc：
Figure BDA0003513509500000055
S103，从t1-t换阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
S103-1，计算不同的t下的J预存
Figure BDA0003513509500000056
S103-2，计算不同的t下的Qt：
Qt＝J预存+Qt换
S103-3，计算不同的t下的t时刻的rt：
Figure BDA0003513509500000061
S103-4，计算不同的t下的Yc，即满足下式：
Figure BDA0003513509500000062
S200：第二阶段的控制
值机人员重新调整wb，此时对应的t为t设定；此时t重新归0计时；
rb重新赋值为“前一阶段的rb”
Figure BDA0003513509500000063
即下述S201-S203中的rb都是重新赋值后的结果；
S201-S203与前述的S101-S103相同。
附图说明
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
图1是本申请的电解铜箔生箔机的设计图。
图2是Qt-t关系图。
附图标记说明如下：
第一顶板1、伸缩组件2、第二辊3、阴极辊4、第一辊5、切边刀具6、边料收卷辊7。
具体实施方式
实施例1：
一、结构设计
旧有的设备，其可供改造的空间很小。因此，只设计一个类缓存装置。其设计结构如图1所示：
电解铜箔生箔机，其包括：阴极辊4、第一辊5、边料收卷辊分切-缓存-收卷组件；边料收卷辊分切-缓存-收卷组件包括：切边刀具6、第一顶板1、伸缩组件2、第二辊3、边料收卷辊7，所述伸缩组件2的固定端固定在第一顶板1上伸缩组件2的移动端与第二辊3的中心转轴固定，第二辊3绕着其中心转轴转动；边料收卷辊分切-缓存-收卷组件的数量为2个，分别对应处理两侧的铜箔边料。
第一辊为剥离辊(第一辊也可以是其他辊)，切边刀具6与剥离辊对应，从阴极辊上剥离出来的铜箔经过切边刀具6后，形成边料；边料经过第二辊3后，最后收卷于边料收卷辊7。
二、原理分析
以铜箔前进的方向为X正向，以竖直向上为Y正向，X向与Y向相互垂直。
第一辊5的中心点的坐标为：Xa，Ya，边料收卷辊7的中心点的坐标为：Xb，Yb，任意一点为坐标原点。
当第二辊3不与边料铜箔接触时，边料开始收卷t时间后，边料铜箔从刀具分切后，到边料收卷辊的卷状铜箔之间的距离Qt长度可表达为(以铜箔的中性层面为基准进行求解)(下式可理解为：第二辊3未与边料铜箔接触或者只有线接触时的计算方法)：
Figure BDA0003513509500000071
ra表示：第一辊的半径；
h表示铜箔的厚度；
rt表示：t时刻时边料收卷辊的半径+卷状铜箔的厚度，其采用下式求解：
Figure BDA0003513509500000072
rb表示：边料收卷辊的半径；
wb表示：边料收卷辊的角速度；
t＝0时刻，铜箔才与边料收卷辊接触且接触点为切点。
如图2所示，以某一铜箔机为例：阴极辊的线速度为9.9m/min，剥离辊的半径为100mm，边料收卷轴rb的半径为105mm、其转速为1.571rad/s；Xa＝0，Ya＝0， Xb＝1500mm，Yb＝60mm。在1小时内，Qt与t的关系不大(Qt减小，不会导致铜箔拉断)。
当第二辊3与边料铜箔接触时，设：第二辊3的心点的坐标为：Xc，Yc，其半径为 rc，则Qt采用下式计算；
Figure BDA0003513509500000073
即当满足：A0＝A1+A2+A3时，计算得到的YC即为第二辊与边料铜箔刚好接触。
目标求解：
在先申请，铜箔的延伸率计算采用：
Figure BDA0003513509500000081
上式在t＝3600s时是恰当的。
而在本申请的方法中，t时间比较久，Qt范围内的延伸率采用下式更加合理：
Figure BDA0003513509500000082
x表示收卷的边料铜箔的平均延伸率，E表示Qt范围内的铜箔的延伸率。
三、单过程PLC程序设计
E≥x临界时，即说明Qt范围内的铜箔发生断裂，即转化为机器语言，即为：
Figure BDA0003513509500000083
t换满足下式：
Figure BDA0003513509500000084
从上式可求得得到t换：
Figure BDA0003513509500000085
从上式可以知晓，在h(生产的铜箔的厚度)、w0(阴极辊的角速度)、r0(阴极辊的半径)、wb(边料收卷辊的角速度)、rb(边料收卷辊的半径)、x(已收卷的铜箔的平均延伸率)，x临界(铜箔的临界延伸率)、
Figure BDA0003513509500000086
(t＝0时刻的Qt值)已知的情况下；
如果要增大t换，需要满足：
1)减小wb、增大rb，即满足下式：
Figure BDA0003513509500000087
2)Qt换越小越好，则满足：
在t换时刻时，A0＝A1+A2+A3，此时的Qt换最小。
但是，满足
Figure BDA0003513509500000091
的话，在初期，收卷辊收卷的线速度小于阴极辊的线速度，会造成“收卷跟不上”的问题，此时，利用边料收卷辊分切-缓存-收卷组件来进行“缓存”。
随着收卷辊的卷状铜箔的增厚，收卷辊收卷的线速度会大于阴极辊的线速度，此时，再利用边料收卷辊分切-缓存-收卷组件来释放之前“缓存”的铜箔。
而由于场地的限值，Yc的值是有限度的，即Yc≥Ymin，所以对于不同的Yc而言(实质上，可理解为对于不同的Xc、Yc而言，因为，伸缩组件2的移动方向并不需要一定是竖向向下)，缓存的J预存为：
Figure BDA0003513509500000092
PLC程序设置使得第二辊的运动方式为：
Figure BDA0003513509500000093
其控制要点在于：Yc-t关系。
t1满足下式：
Figure BDA0003513509500000094
或，
Figure BDA0003513509500000095
t换满足下式(即t换没有显性解，只有解析解)：
Figure BDA0003513509500000101
从0-t1阶段，
S1-1，计算J预存
Figure BDA0003513509500000102
S1-2，计算Qt：
Qt＝J预存+Qt0
S1-3，计算t时刻的rt：
Figure BDA0003513509500000103
S1-4，计算Yc，即满足下式：
Figure BDA0003513509500000104
(t＝t1时，计算的Yc 应当大于等于Yc，min)
从t1-t换阶段：
S2-1，计算J预存
Figure BDA0003513509500000105
S2-2，计算Qt：
Qt＝J预存+Qt换
S2-3，计算t时刻的rt：
Figure BDA0003513509500000106
S2-4，计算Yc，即满足下式：
Figure BDA0003513509500000111
本申请的方法能够最大限定的挖掘出t换的潜力(生产双光6微米可以达到7200s)，使得老旧设备可以方便的生产双光4微米高性能电解铜箔。
t换表示：值机人员需要手动去重新设定Wb。
四、全过程PLC程序设计
一种生箔机的工作方法：
初始状态下，输入：时间t＝0、生产的铜箔的厚度h、阴极辊的角速度w0、阴极辊的半径 r0、边料收卷辊的角速度wb、本阶段的边料收卷辊的初始半径rb、已收卷的铜箔的平均延伸率x(取值在x临界/2为佳)，铜箔的临界延伸率x临界
以铜箔前进的方向为X正向，以竖直向上为Y正向，X向与Y向相互垂直；输入第一辊的中心点的坐标：Xa，Ya；边料收卷辊的中心点的坐标为：Xb，Yb；以及第二辊的中心点的 X坐标Xc；
S100：第一阶段的控制
S101，计算参数t1和t换：
Figure BDA0003513509500000112
Figure BDA0003513509500000113
S102，从0-t1阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
S102-1，计算不同的t下的J预存
Figure BDA0003513509500000114
S102-2，计算不同的t下的Qt：
Qt＝J预存+Qt0
S102-3，计算不同t下的rt：
Figure BDA0003513509500000121
S102-4，计算不同t下的第二辊的中心点的Y轴坐标值Yc：
Figure BDA0003513509500000122
S103，从t1-t换阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
S103-1，计算不同的t下的J预存
Figure BDA0003513509500000123
S103-2，计算不同的t下的Qt：
Qt＝J预存+Qt换
S103-3，计算不同的t下的t时刻的rt：
Figure BDA0003513509500000124
S103-4，计算不同的t下的Yc，即满足下式：
Figure BDA0003513509500000125
S200：第二阶段的控制
值机人员重新调整wb，此时对应的t为t设定；此时t重新归0计时；
rb重新赋值为“前一阶段的rb”
Figure BDA0003513509500000126
(即下述S201-S203中的rb都是重新赋值后的结果)；
S201，计算参数t1和t换：
Figure BDA0003513509500000127
Figure BDA0003513509500000131
S202，从0-t1阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
S202-1，计算不同的t下的J预存
Figure BDA0003513509500000132
S202-2，计算不同的t下的Qt：
Qt＝J预存+Qt0
S202-3，计算不同t下的rt：
Figure BDA0003513509500000133
S202-4，计算不同t下的第二辊的中心点的Y轴坐标值Yc：
Figure BDA0003513509500000134
S203，从t1-t换阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
S203-1，计算不同的t下的J预存
Figure BDA0003513509500000135
S203-2，计算不同的t下的Qt：
Qt＝J预存+Qt换
S203-3，计算不同的t下的t时刻的rt：
Figure BDA0003513509500000136
S203-4，计算不同的t下的Yc，即满足下式：
Figure BDA0003513509500000141
S300：第三阶段的控制：
值机人员重新调整wb，此时对应的t为t设定；此时t重新归0计时；
rb重新赋值为“前一阶段的rb”
Figure BDA0003513509500000142
S301-S303与S201-S203相同。
也即，按照S200的方法不断执行即可。
需要说明的是：t设定≥t换(t设定＝t换～t换+10s是较佳的选择)。
说明书中的符号说明如下：
符号 物理意义
Q<sub>t</sub> 本阶段下的t时刻时的边料铜箔的运行长度
A<sub>0</sub>、A<sub>1</sub>、A<sub>2</sub>、A<sub>3</sub> 计算参数
Xa，Ya 第一辊的中心点的X坐标、Y坐标
X<sub>b</sub>，Y<sub>b</sub> 边料收卷辊的中心点的X坐标、Y坐标
X<sub>c</sub>，Y<sub>c</sub> 第二辊的中心点的X坐标、Y坐标
Y<sub>c，min</sub> 第二辊的中心点的Y坐标的下限值(场地限制)
r<sub>a</sub> 第一辊的半径
r<sub>b</sub> 本阶段下的边料收卷辊的初始半径
r<sub>c</sub> 第二辊的半径
r<sub>t</sub> t时刻对应的边料收卷辊的收卷半径
h 铜箔的厚度
w<sub>b</sub> 边料收卷辊的角速度
t 本阶段(重新设定w<sub>b</sub>)计时开始的时间t
w<sub>0</sub>，r<sub>0</sub> 阴极辊的角速度、阴极辊的半径
x 收卷的边料铜箔的平均延伸率
x<sub>临界</sub> 铜箔的临界延伸率
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (4)

1.一种生箔机的工作方法，所述的生箔机包括：阴极辊、第一辊、边料收卷辊分切-缓存-收卷组件；
边料收卷辊分切-缓存-收卷组件包括：切边刀具、第一顶板、伸缩组件、第二辊、边料收卷辊，所述伸缩组件的固定端固定在第一顶板上，伸缩组件的移动端与第二辊的中心转轴固定，第二辊绕着其中心转轴转动；
边料收卷辊分切-缓存-收卷组件的数量为2个，分别对应处理两侧的铜箔边料；
边料收卷于边料收卷轴上，所述第一辊为剥离辊；
其特征在于：
初始状态下，输入：时间t＝0、生产的铜箔的厚度h、阴极辊的角速度w0、阴极辊的半径r0、边料收卷辊的角速度wb、本阶段的边料收卷辊的初始半径rb、已收卷的铜箔的平均延伸率x，铜箔的临界延伸率x临界，第一辊的半径为ra，第二辊的半径为rc；
以铜箔前进的方向为X正向，以竖直向上为Y正向，X向与Y向相互垂直；输入第一辊的中心点的坐标：Xa，Ya；边料收卷辊的中心点的坐标为：Xb，Yb；以及第二辊的中心点的X坐标Xc；
S100：第一阶段的控制
S101，计算参数t1和t换：
Figure FDA0003865130380000011
Figure FDA0003865130380000012
其中，Qt0、rt换、Qt换为中间参数；
S102，从0-t1阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
S102-1，计算不同的t下的J预存
Figure FDA0003865130380000013
其中，J预存为中间参数；
S102-2，计算不同的t下的边料铜箔的运行长度Qt：
Qt＝J预存+Qt0
S102-3，计算不同t下的边料收卷辊的收卷半径rt：
Figure FDA0003865130380000021
S102-4，计算不同t下的第二辊的中心点的Y轴坐标值Yc：
Figure FDA0003865130380000022
其中，A1、A2、A3为中间参数；
S103，从t1-t换阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
S103-1，计算不同的t下的J预存
Figure FDA0003865130380000023
其中，J预存为中间参数；
S103-2，计算不同的t下的边料铜箔的运行长度Qt：
Qt＝J预存+Qt换
S103-3，计算不同的t下的边料收卷辊的收卷半径rt：
Figure FDA0003865130380000024
S103-4，计算不同的t下的Yc，即满足下式：
Figure FDA0003865130380000025
其中，A1、A2、A3为中间参数。
2.根据权利要求1所述的一种生箔机的工作方法，其特征在于，还包括：S200：第二阶段的控制:
值机人员重新调整wb，此时对应的t为t设定；此时t重新归0计时；
rb重新赋值为“前一阶段的rb”
Figure FDA0003865130380000026
即下述S201-S203中的rb都是重新赋值后的结果；
S201，计算参数t1和t换：
Figure FDA0003865130380000031
Figure FDA0003865130380000032
其中，Qt0、rt换、Qt换为中间参数；
S202，从0-t1阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
S202-1，计算不同的t下的J预存
Figure FDA0003865130380000033
其中，J预存为中间参数；
S202-2，计算不同的t下的边料铜箔的运行长度Qt：
Qt＝J预存+Qt0
S202-3，计算不同t下的边料收卷辊的收卷半径rt：
Figure FDA0003865130380000034
S202-4，计算不同t下的第二辊的中心点的Y轴坐标值Yc：
Figure FDA0003865130380000035
其中，A1、A2、A3为中间参数；
S203，从t1-t换阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
S203-1，计算不同的t下的J预存
Figure FDA0003865130380000036
S203-2，计算不同的t下的边料铜箔的运行长度Qt：
Qt＝J预存+Qt换
S203-3，计算不同的t下的t时刻的边料收卷辊的收卷半径rt：
Figure FDA0003865130380000041
S203-4，计算不同的t下的Yc，即满足下式：
Figure FDA0003865130380000042
其中，A1、A2、A3为中间参数。
3.根据权利要求2所述的一种生箔机的工作方法，其特征在于，还包括其他阶段的控制，其他阶段的控制按照S200的方法不断执行。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种生箔机的工作方法，其特征在于：x的取值在[0，x临界]之间。
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