CN114798348B - 一种涂布装置削薄区重量的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涂布装置削薄区重量的控制方法。为了克服现有技术通过修改垫片结构来控制削薄区的重量的方式耗费的资源和时间较多的问题；本发明包括以下步骤：对涂布的削薄区划分检测区域，分别获取各检测区域的浆料厚度；根据厚度判断是否进行浆料厚度调节；根据各检测区域浆料厚度的分布情况，选择浆料移动目标区域，确定浆料移动量；根据浆料特性以及时间因素，实时计算浆料移动到目标区域所需的外设装置调节角度与力度；各检测区域对应的外设装置同时执行，经过额定时间后反馈各检测区域的浆料厚度分布情况并调整厚度控制参数。通过外设装置，不受其涂布工艺参数的制约，保证连续生产，降低停机的频次和时间，从而提高产能。

Description

一种涂布装置削薄区重量的控制方法

技术领域

本发明涉及一种涂布领域，尤其涉及一种涂布装置削薄区重量的控制方法。

背景技术

锂电池是目前性能最优的二次电池产品，在能量密度、功率密度、寿命、环境适应性、安全和成本方面均有较大的改进空间，锂离子动力电池是混合动力车、纯电动汽车、储能系统等应用技术和工程技术的基础。

极片制作工艺是制造锂电池的基础工艺，此环节对所用设备的精度、可靠性及设计科学性等要求非常高。常见的极片制作工艺有转移式和狭缝挤压式，经研究表明转移式涂布窗口比较窄，工艺参数范围小，涂布过程中浆料容易吸收水分和引入杂质，容易出现各种缺陷，一致性较差。

狭缝挤压式涂布是指一定流量的浆料从挤压头进料口进入模头内部型腔，并形成稳定的压力，浆料最后在模头狭缝出口喷出并涂覆在箔材上。涂布的关键指标是涂布面密度的均匀性以及削薄区(膜区边缘)涂布重量的规格要求。

现有的狭缝式涂布机主要有模头本体(上模、下模、垫片)、阻流块和推拉杆(流量调节结构)以及其它附件构成。涂膜主体区和削薄区的重量主要由阻流块及推拉杆来调节，并且削薄区重量的控制还受到垫片结构的重要影响。由于实际生产过程中，涂布浆料和涂布工况的波动会造成涂布重量的波动，而阻流块和推拉杆对削薄区重量的控制能力不足，因此削薄区的重量往往会超出规格要求导致无法生产。

现有的涂布结构中未发现有通过独立于模头本体的结构来控制削薄区涂布重量的方法，例如，一种在中国专利文献上公开的“用于分配流体的系统和方法”，其公告号CN103025439B，包括第一模具部分，其具有限定第一边缘的第一表面；以及第二模具部分，其与第一模具部分间隔开并且具有面向第一表面且限定第二边缘的第二表面，其中第一边缘和第二边缘限定流体出口开口；流体入口，其用于将流体引到第一表面和第二表面之间的区域；以及腔体，其与流体入口流动连通，其中所述腔体向第一表面和第二表面之间的区域敞开。垫片设置在第一模具部分和第二模具部分之间以保持第一模具部分和第二模具部分的间隔定位，其中垫片限定多个通道，该多个通道由第一表面和第二表面界定且沿朝流体出口的方向从腔体延伸。

目前的狭缝挤压式涂布模头，浆料从进料口进入，先进入混合腔体，实现浆料在腔体内的横向分布，然后经过膜区通道流至模头唇口，在背棍作用下形成涂膜并被带走。由于涂布横向会出现重量分布不均匀的现象，当前的狭缝式涂布模头一般在混合腔与唇口之间设置阻流块调节重量分布，同时设置推拉杆结构通过调节唇口的变形量来调节重量分布。

在实际生产过程中，涂布浆料和涂布工况的波动会造成涂布重量的波动，而阻流块和推拉杆对削薄区重量的控制能力不足，因此削薄区往往会超出规格要求导致无法生产，尤其是在涂布机的首件制作和尾检过程中，削薄区重量异常问题更加重要。虽然修改垫片结构来控制削薄区的重量有一定效果，但耗费的资源和时间较多。

发明内容

本发明主要解决现有技术通过修改垫片结构来控制削薄区的重量的方式耗费的资源和时间较多的问题；提供一种涂布装置削薄区重量的控制方法，根据削薄区范围内重量超规格的位置，实时的控制气流，使相应位置的浆料移动到其附近位置，从而使削薄区的重量达到规格要求。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种涂布装置削薄区重量的控制方法，包括以下步骤：

S1：对涂布的削薄区划分检测区域，分别获取各检测区域的浆料厚度；若检测区域内浆料厚度超出厚度上限，则通过该检测区域对应的外设装置进行浆料厚度调节；

S2：根据各检测区域浆料厚度的分布情况，选择浆料移动目标区域，确定浆料移动量；

S3：根据浆料特性以及时间因素，实时计算浆料移动到目标区域所需的外设装置调节角度与力度；

S4：各检测区域对应的外设装置同时执行，经过额定时间后反馈各检测区域的浆料厚度分布情况，调整外设装置的调节角度与力度。

本方案根据削薄区范围内重量超规格的位置，通过外设装置，使相应位置的浆料移动到其附近位置，从而使削薄区的重量达到规格要求。通过外设装置来进行厚度控制，装置独立于涂布装置，不受其涂布工艺参数的制约，无论是哪种原因导致的削薄区重量异常(超重)，都可以通过外设控制来调节，使其达到工艺标准，保证连续生产，降低停机的频次和时间，从而提高产能。

作为优选，对于涂布的削薄区，沿与涂布方向垂直的方向依次设置检测区域；每个检测区域分别对应外设装置的执行机构；单个检测区域的大小与外设装置的执行机构移动范围适配。

单个外设装置的执行机构对应一个检测区域，能够同时对各检测区域进行浆料厚度的控制，提高效率。沿与涂布方向垂直的方向设置，方便检测与厚度调节，影响的区域小，控制区域内浆料移动方便。

作为优选，所述的外设装置为吹气装置；吹气装置包括：

储气罐，存储有压缩空气，出口与气道连接；

气道，将压缩空气分别输送到各风嘴喷头处；

调节阀，用于分别控制各风嘴喷头的出气量；

位置调节组件，调节风嘴喷头与基材的相对位置。

本方案通过吹气的形式控制调节浆料的厚度，外设装置独立控制，不受原涂布装置的工艺影响。使用吹气的形式，保证浆料的连续性，不易污染相邻区域。

作为优选，所述的外设装置为刮刀装置；所述的刮刀装置包括：

刮板，用于刮去基材上的涂布浆料；

位置调节组件，控制刮板与基材的距离以及刮板的移动。

通过刮刀组件进行厚度控制，效率高，控制准确，装置简单。

作为优选，分别获取各检测区域的浆料厚度，与对应预设的厚度最大值做差，获得厚度差值，根据差值正负判断该检测区域是否需要进行浆料厚度调节；

h_ie＝h_if-h_imax

其中，h_ie为第i个检测区域的浆料厚度差；

h_if为第i个检测区域检测获取的浆料厚度；

h_imax为第i个区域预设的厚度最大值；

若h_ie＞0，则第i个检测区域需要进行浆料厚度调节，否则，不进行浆料厚度调节；

累加所有检测区域的浆料厚度差，根据其正负判断是否能通过检测区域内的调节完成浆料厚度调节；

其中，H_all为所有检测区域的累加浆料厚度差；

n为检测区域的总数；

若H_all＞0，则进行告警，呼叫相应人员进行人工操作，否则，通过外设装置进行浆料厚度调节。

确保浆料的厚度调节能够在检测区域内完成，否则需要通过人工调节涂布参数，减少浆料厚度的超限。

作为优选，将相邻的需要进行浆料厚度调节的检测区域合并为同一调节区域，累积同一调节区域内所有检测区域的浆料厚度差获得调节厚度H_a；

分别向调节区域的两侧累加调节厚度H_d与检测区域的浆料厚度差，获得调整值；比较当调整值小于等于零时累加的检测区域个数，选取累加个数较少侧为浆料移动方向。

计算浆料的移动方向和移动量，选择影响区域少的一侧进行浆料的移动。

作为优选，a1、判断所有调节区域对应的浆料移动目标区域是否存在重合；若是，则进行下一步判断；否则，执行步骤S3；

a2、计算重合的浆料移动目标区域所需接收的浆料是否超过该区域预设的厚度最大值；若是，则进入一步操作；否则，执行步骤S3；

a3、重新计算调节区域的浆料移动目标区域，返回a1判断。

保证各区域的转移不会相互干扰。

作为优选，所述的力度计算如下式：

F_p＝α(F₀-kF_d+ω_tF_t)

其中，F_p为风嘴喷头的出气力度；

α为浆料材质的影响系数；

F₀为初始力度；

k为当前风嘴喷头与最近的浆料移动目标区域之间间隔的检测区域数量；

F_d为衰减出气力度，常量；

ω_t为时间系数，不同时间长度分别对应一个时间系数；

F_t为时间出气力度，常量。

根据时间、浆料材质和距离综合计算每个风嘴喷头的出气力度，使得浆料移动更加均匀。

本发明的有益效果是：

1.通过外设装置来进行厚度控制，装置独立于涂布装置，不受其涂布工艺参数的制约，无论是哪种原因导致的削薄区重量异常(超重)，都可以通过外设控制来调节，使其达到工艺标准，保证连续生产，降低停机的频次和时间，从而提高产能。

2.通过吹气的形式控制调节浆料的厚度，外设装置独立控制，不受原涂布装置的工艺影响。使用吹气的形式，保证浆料的连续性，不易污染相邻区域。

附图说明

图1是本发明的涂布装置削薄区重量的控制方法流程图。

图2是本发明未进行调节的削薄区浆料分布形态示意图。

图3是本发明调节后的削薄区浆料分布形态示意图。

图中1.风嘴喷头，2.浆料，3.基材，A.削薄区，B.涂膜主体区。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例一：

本实施例的一种涂布装置削薄区重量的控制方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1：对涂布的削薄区划分检测区域，分别获取各检测区域的浆料厚度；若检测区域内浆料厚度超出厚度上限，则通过该检测区域对应的外设装置进行浆料厚度调节。

对于涂布的削薄区，沿与涂布方向垂直的方向依次设置检测区域；每个检测区域分别对应外设装置的执行机构；单个检测区域的大小与外设装置的执行机构移动范围适配。

如图2和图3所示，在本实施例中，在削薄区依次分为a、b、c、d四个检测区域，每个检测区域分别对应一个外设装置的执行结构，对该检测区域的浆料厚度进行调整。h_max为预设的厚度上限；h_min为预设的厚度下限。

单个外设装置的执行机构对应一个检测区域，能够同时对各检测区域进行浆料厚度的控制，提高效率。沿与涂布方向垂直的方向设置，方便检测与厚度调节，影响的区域小，控制区域内浆料移动方便。

在本实施例中，外设装置为吹气装置。吹气装置包括储气罐、气道、调节阀、位置调节组件和风嘴喷头1。调节阀包括电磁阀和比例阀。

储气罐存储有压缩空气，出口与气道连接。气道包括总气道和分气道，总气道的一端与储气罐的出口连接，总气道的另一端分别连接有若干的分气道。在总气道上设置有电磁阀，用于控制吹气装置的出气与否。分气道的末端分别连接有风嘴喷头1，在分气道设置有电磁阀和比例阀，用于分别控制该气道的出气与否和出气量的大小。

位置调节组件用于调节风嘴喷头1与基材3的相对位置。风嘴喷头1设置在基材涂布浆料2的上方，风嘴喷头1作为吹风装置的执行机构，分别与检测区域对应。位置调节机构包括气缸和滑轨，气缸用于控制风嘴喷头1与基材3之间的距离；风嘴喷头1的另一端与滑轨连接，在滑轨上滑动，用于调节风嘴喷头的水平位置。

本实施例的方案通过吹气的形式控制调节浆料的厚度，外设装置独立控制，不受原涂布装置的工艺影响。使用吹气的形式，保证浆料的连续性，不易污染相邻区域。

判断是否需要进行浆料厚度调节的过程为：

分别获取各检测区域的浆料厚度，与对应预设的厚度最大值做差，获得厚度差值，根据差值正负判断该检测区域是否需要进行浆料厚度调节。

h_ie＝h_if-h_imax

其中，h_ie为第i个检测区域的浆料厚度差；

h_if为第i个检测区域检测获取的浆料厚度；

h_imax为第i个区域预设的厚度最大值；

若h_ie＞0，则第i个检测区域需要进行浆料厚度调节，否则，不进行浆料厚度调节。如图2所示，检测区域b和检测区域d需要进行厚度调节，而检测区域a和检测区域c不需要。

累加所有检测区域的浆料厚度差，根据其正负判断是否能通过检测区域内的调节完成浆料厚度调节；

其中，H_all为所有检测区域的累加浆料厚度差；

n为检测区域的总数；

若H_all＞0，则进行告警，呼叫相应人员进行人工操作，否则，通过外设装置进行浆料厚度调节。

确保浆料的厚度调节能够在检测区域内完成，否则需要通过人工调节涂布参数，减少浆料厚度的超限。若削薄区浆料厚度低于下限位置，可以通过控制涂布泵速、刀距等既有工艺参数(比较容易调节)来达到生产要求。

S2：根据各检测区域浆料厚度的分布情况，选择浆料移动目标区域，确定浆料移动量。

浆料移动目标区域的选择过程为：

将相邻的需要进行浆料厚度调节的检测区域合并为同一调节区域，累积同一调节区域内所有检测区域的浆料厚度差获得调节厚度H_d。

分别向调节区域的两侧累加调节厚度H_d与检测区域的浆料厚度差，获得调整值；比较当调整值小于等于零时累加的检测区域个数，选取累加个数较少侧为浆料移动方向。该方向的检测区域即为浆料移动目标区域。

计算浆料的移动方向和移动量，选择影响区域少的一侧进行浆料的移动。

削薄区整体的浆料移动目标区域以及浆料移动量的过程为：

a1、判断所有调节区域对应的浆料移动目标区域是否存在重合；若是，则进行下一步判断；否则，执行步骤S3。

a2、计算重合的浆料移动目标区域所需接收的浆料是否超过该区域预设的厚度最大值；若是，则进入一步操作；否则，执行步骤S3。

a3、重新计算调节区域的浆料移动目标区域，返回a1判断。

保证各区域的转移不会相互干扰。

S3：根据浆料特性以及时间因素，实时计算浆料移动到目标区域所需的外设装置调节角度与力度。

力度计算如下式：

F_p＝α(F₀-kF_d+ω_tF_t)

其中，F_p为风嘴喷头的出气力度；

α为浆料材质的影响系数；

F₀为初始力度；

良为当前风嘴喷头与最近的浆料移动目标区域之间间隔的检测区域数量；

F_d为衰减出气力度，常量；

ω_t为时间系数，不同时间长度分别对应一个时间系数；

F_t为时间出气力度，常量。

根据时间、浆料材质和距离综合计算每个风嘴喷头的出气力度，使得浆料移动更加均匀。

S4：各检测区域对应的外设装置同时执行，经过额定时间后反馈各检测区域的浆料厚度分布情况，调整外设装置的调节角度与力度。

间隔额定时间，返回步骤S1中重新检测划分调整区域，实时反馈。

本实施例根据削薄区范围内重量超规格的位置，通过外设装置，使相应位置的浆料移动到其附近位置，从而使削薄区的重量达到规格要求。通过外设装置来进行厚度控制，装置独立于涂布装置，不受其涂布工艺参数的制约，无论是哪种原因导致的削薄区重量异常(超重)，都可以通过外设控制来调节，使其达到工艺标准，保证连续生产，降低停机的频次和时间，从而提高产能。

实施例二：

本实施例对外设装置进行优化，其他内容同实施例一，在本实施例中，外设装置为刮刀装置。刮刀装置包括刮板和位置调节组件。

刮板用于刮去基材上的涂布浆料。位置调节组件包括气缸和滑轨，气缸用于控制刮板与基材之间的距离，刮板的一端与滑轨连接，刮板在滑轨上水平移动。

本实施例中经过步骤S2确定浆料移动目标区域后，直接执行厚度调节，后执行步骤S4的反馈。

通过刮刀组件进行厚度控制，效率高，控制准确，装置简单。

本实施例仅对外设装置进行优化，其他内容同实施例一。

应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种涂布装置削薄区重量的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对涂布的削薄区划分检测区域，分别获取各检测区域的浆料厚度；若检测区域内浆料厚度超出厚度上限，则通过该检测区域对应的外设装置进行浆料厚度调节；

S2：根据各检测区域浆料厚度的分布情况，选择浆料移动目标区域，确定浆料移动量；

将相邻的需要进行浆料厚度调节的检测区域合并为同一调节区域，累积同一调节区域内所有检测区域的浆料厚度差获得调节厚度H_d；

分别向调节区域的两侧累加调节厚度H_d与检测区域的浆料厚度差，获得调整值；比较当调整值小于等于零时累加的检测区域个数，选取累加个数较少侧为浆料移动方向；

S3：根据浆料特性以及时间因素，实时计算浆料移动到目标区域所需的外设装置调节角度与力度；

所述的力度计算如下式：

F_p＝α(F₀-kF_d+ω_tF_t)

其中，F_p为风嘴喷头的出气力度；

α为浆料材质的影响系数；

F₀为初始力度；

k为当前风嘴喷头与最近的浆料移动目标区域之间间隔的检测区域数量；

F_d为衰减出气力度，常量；

ω_t为时间系数，不同时间长度分别对应一个时间系数；

F_t为时间出气力度，常量；

S4：各检测区域对应的外设装置同时执行，经过额定时间后反馈各检测区域的浆料厚度分布情况，调整外设装置的调节角度与力度。

2.根据权利要求1所述的一种涂布装置削薄区重量的控制方法，其特征在于，对于涂布的削薄区，沿与涂布方向垂直的方向依次设置检测区域；每个检测区域分别对应外设装置的执行机构；单个检测区域的大小与外设装置的执行机构移动范围适配。

3.根据权利要求1或2所述的一种涂布装置削薄区重量的控制方法，其特征在于，所述的外设装置为吹气装置；吹气装置包括：

储气罐，存储有压缩空气，出口与气道连接；

气道，将压缩空气分别输送到各风嘴喷头处；

调节阀，用于分别控制各风嘴喷头的出气量；

位置调节组件，调节风嘴喷头与基材的相对位置。

4.根据权利要求3所述的一种涂布装置削薄区重量的控制方法，其特征在于，分别获取各检测区域的浆料厚度，与对应预设的厚度最大值做差，获得厚度差值，根据差值正负判断该检测区域是否需要进行浆料厚度调节；

h_ie＝h_if-h_imax

其中，h_ie为第i个检测区域的浆料厚度差；

h_if为第i个检测区域检测获取的浆料厚度；

h_imax为第i个区域预设的厚度最大值；

若h_ie＞0，则第i个检测区域需要进行浆料厚度调节，否则，不进行浆料厚度调节；

累加所有检测区域的浆料厚度差，根据其正负判断是否能通过检测区域内的调节完成浆料厚度调节；

其中，H_all为所有检测区域的累加浆料厚度差；

n为检测区域的总数；

若H_all>0，则进行告警，呼叫相应人员进行人工操作，否则，通过外设装置进行浆料厚度调节。

5.根据权利要求1所述的一种涂布装置削薄区重量的控制方法，其特征在于，

a1、判断所有调节区域对应的浆料移动目标区域是否存在重合；若是，则进行下一步判断；否则，执行步骤S3；

a2、计算重合的浆料移动目标区域所需接收的浆料是否超过该区域预设的厚度最大值；若是，则进入一步操作；否则，执行步骤S3；

a3、重新计算调节区域的浆料移动目标区域，返回a1判断。

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