CN115722531A - 一种交叉轧辊的辊压机及辊压方法 - Google Patents

一种交叉轧辊的辊压机及辊压方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及锂电池极片生产技术领域,尤其是指一种交叉轧辊的辊压机及辊压方法,该辊压机包括机架牌坊、上辊系以及下辊系,上辊系与下辊系均转动设置于机架牌坊,所述上辊系和/或下辊系分别设置有调节机构,调节机构用于驱动上辊系/下辊系水平转动以使得上辊系与下辊系于水平面上的投影错位。本发明采用调整上辊系与下辊系于水平面投影的夹角的方式,使得极片与辊系之间的线接触变为趋于点接触,能够有效减小辊变形而对于辊压效果的影响,以提升对于极片的辊压均匀度。

Description

一种交叉轧辊的辊压机及辊压方法
技术领域
本发明涉及锂电池极片生产技术领域,尤其是指一种交叉轧辊的辊压机及辊压方法。
背景技术
随着新能源汽车的大力发展,动力电池的需求急速增加,电池厂家为了得到更高的产量而追求更高的轧制速度及极片宽度。而随着极片的宽度增加,轧辊的宽度也从300、400mm等窄幅发展到700、800mm,甚至1200、1300、1500、1600mm。然而随着轧辊的宽度变化,轧辊的宽径比(轧辊宽度/轧辊直径)也随之增大。宽径比的变大进而影响到轧辊的挠度变形,使辊压机在无任何手段干预下轧出的极片中间厚两边薄的现象;且因为轧辊与极片的接触应力影响而造成轧辊的弹性变形,尤其是极片宽度边缘处产生的变形使极片产生边缘厚度骤降的现象。
为了解决极片中间厚两边薄的现象,目前常采用的方案是:利用弯缸装置(也称弯辊装置)来使轧辊产生与辊压时相反的挠度变形,以此改善极片的厚度均匀性。然而弯缸装置的使用加大了轧辊轴承的额定动载荷,对轧辊、轧辊轴承等均产生有害载荷,导致采用了弯缸装置的设备均出现了不同程度的轴承寿命降低、轴承异响、发热等现象;且弯缸装置无法改善极片的边缘骤降现象,各电池厂家只能在涂布阶段采用极片边缘削薄的方式来应对此问题,而边缘消薄却对极片的压实密度产生影响,即边缘处的极片密度小于其他位置的极片密度,进而影响了电池的容量。
综上所述,目前亟需一种方案,能够在不需要采用弯缸装置以及极片边缘削薄的前提下,达到均匀压实极片的效果。
发明内容
本发明针对现有技术的问题提供一种交叉轧辊的辊压机及辊压方法。
为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
本发明提供的一种交叉轧辊的辊压机,包括机架牌坊、上辊系以及下辊系,上辊系与下辊系均转动设置于机架牌坊,所述上辊系和/或下辊系分别设置有调节机构,调节机构用于驱动上辊系/下辊系水平转动以使得上辊系与下辊系于水平面上的投影错位。
进一步的,所述调节机构包括两个分别设置于上辊系或下辊系两侧的调节组件,调节组件包括两根调节杆,两根调节杆分别抵触上辊系/下辊系一侧的两端,两根调节杆配合用于带动上辊系/下辊系的一侧移动。
更进一步的,所述调节组件还包括两个螺母,调节杆为螺杆,两个螺母均安装于机架牌坊,两根调节杆与两个螺母一一对应螺接。
更进一步所述调节机构还包括两块垫片,螺杆通过垫片与上辊系/下辊系抵触。
更进一步的,所述调节组件还包括标尺,标尺设置于机架牌坊,标尺用于反馈调节杆插入上辊系/下辊系的深度。
本发明还提供了一种辊压方法,包括
A.获取上辊系与下辊系的轧辊直径Dw、极片宽度B、上辊系与下辊系之间的等效凸度Cr
B.根据DW、B和Cr计算出交叉角度θ;
C.根据交叉角度θ控制上辊系与下辊系之间发生相对转动,以使得上辊系与下辊系在水平面上的投影之间的夹角为θ;
D.控制主油缸顶起下辊系,让上辊系与下辊系配合对极片进行辊压,并使得经上辊系与下辊系辊压后的极片的任意位置厚度误差在允许范围内。
进一步的,在步骤B中,根据公式
Figure BDA0003950578240000031
算出交叉角度θ。
进一步的,计算等效凸度Cr的方式如下:
A1.获取在初始状态下,上辊系与下辊系之间的间隙中部处高度为Sc
A2.控制上辊系与下辊系相对转动,测得上辊系与下辊系之间的间隙中部处高度为Sc
A3.根据Cr=Sy-Sc,算出等效凸度Cr
进一步的,在步骤C中,上辊系与下辊系分别设有调节机构,两个调节机构分别用于控制上辊系与下辊系往彼此相反的方向转动。
更进一步的,所述调节机构包括两个调节组件,调节组件包括调节杆和垫片,上辊系的两侧和/或下辊系的两侧分别设置有安装孔,调节杆活动设置于机架牌坊,调节杆经垫片装设于安装孔内,调节杆用于控制插入安装孔的深度以控制上辊系/下辊系水平转动;
还包括步骤EX.计算调节杆插入上辊系/下辊系的深度H与上辊系/下辊系转动角度α之间的线性关系。
本发明的有益效果:本发明采用调整上辊系与下辊系于水平面投影的夹角的方式,使得极片与辊系之间的线接触变为趋于点接触,能够有效减小辊变形而对于辊压效果的影响,以提升对于极片的辊压均匀度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的上辊系与调节机构的配合示意图。
图3为本发明的原理示意图。
图4为本发明的上辊系与下辊系在一种工作状态下的简图。
图5为本实施例的数据图。
附图标记:1—机架牌坊,2—主油缸,3—上辊系,4—下辊系,5—调节机构,31—轧辊,32—轴承座,6—调节组件,61—调节杆,62—垫片,63—螺母,64—凸面垫,65—凹面垫,66—标尺。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明,实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。
如图1至图5所示,本发明提供的一种交叉轧辊的辊压机,包括机架牌坊1、上辊系3以及下辊系4,上辊系3与下辊系4均转动设置于机架牌坊1,所述上辊系3和/或下辊系4分别设置有调节机构5,调节机构5用于驱动上辊系3/下辊系4水平转动以使得上辊系3与下辊系4于水平面上的投影错位。
实际使用时,机架牌坊1具有主油缸2,主油缸2设置于机架牌坊1内并用于顶起下辊系4,而优选为上辊系3和下辊系4分别设有调节机构5,本发明可采用如下方法:
A.获取上辊系3与下辊系4的轧辊直径Dw、极片宽度B、上辊系3与下辊系4之间的等效凸度Cr
B.根据DW、B和Cr计算出交叉角度θ;
C.根据交叉角度θ控制上辊系3与下辊系4之间发生相对转动,以使得上辊系3与下辊系4在水平面上的投影之间的夹角为θ;
D.控制主油缸2顶起下辊系4,让上辊系3与下辊系4配合对极片进行辊压,并使得经上辊系3与下辊系4辊压后的极片的任意位置厚度误差在允许范围内。
具体的,当上辊系3与下辊系4错位时,两者之间进行辊压的位置必然会发送变化,由于错位而导致两者本来应该正对的位置也会发生错开,因此两者之间的间隙也会对应发生变化,因此本发明引入等效凸度的概念Cr,即用以表明当上辊系3与下辊系4发生错位后,相同位置处在错位后的凸度。
由于轧辊的长度越长,其中部更容易因轧制力引起挠度变形,即轧辊的中间顶部发生弯曲,从而在压极片时产生了中间厚、两边薄的现象。
即相较于现有技术采用弯缸装置,本发明通过调整上辊系3与下辊系4之间的相对角度,上辊系3与下辊系4因彼此交叉而形成等效凸度辊,使得两者在竖直方向上重合的位置减少,当进行辊压时,由于上辊系3与下辊系4之间重合的位置变小,且进行调角厚度的辊系所进行辊压的位置也发生了变化,使得极片原料受力的分布更为均匀,从而让极片原料经辊压后的分布更为均匀,不会出现中间厚两边薄的现象。
在本实施例中,所述调节机构5包括两个分别设置于上辊系3或下辊系4两侧的调节组件6,调节组件6包括两根调节杆61,两根调节杆61分别抵触上辊系3/下辊系4一侧的两端,两根调节杆61配合用于带动上辊系3/下辊系4的一侧移动。
实际使用时,所述调节组件6还包括两个螺母63,调节杆61为螺杆,两个螺母63均安装于机架牌坊1,两根调节杆61与两个螺母63一一对应螺接。而上辊系3与下辊系4的结构基本一致:主要由轧辊31与两侧的轴承座32构成,机架牌坊1具有上辊安装位11和下辊安装位12,轴承座32位于上辊安装位11或下辊安装位12,且上辊安装位11和下辊安装位12的宽度均大于轴承座32的长度,以使得轴承座32能够在上辊安装位11或下辊安装位12进行移动。
例如以图2为例,在需要控制上辊系3转动时,逆时针转动时,只需拧动右侧下方和左侧上方的调节杆61以使得该两根调节杆61往轧辊31的方向移动,同时让左侧下方和右侧上方的调节杆61后退,记得带动右侧轴承座32向上移动,左侧轴承座32向下移动,从而带动轧辊31逆时针转动。由于本发明调整轧辊31转动只需拧动调节杆61即可实现,因此动作较为方便,而螺纹连接能够有效把转动动作转换为直线动作而提升直线动作的精度,使得轧辊31转动角度更为可控。
具体的,所述调节机构6还包括两块垫片62,螺杆61通过垫片62与上辊系3/下辊系4抵触。
实际使用时,所述垫片62包括凸面垫64和凹面垫65,凸面垫64设置于凹面垫65与调节杆61之间,凹面垫65的凹陷端与凸面垫64的凸起段抵触,凹面垫65的另一端则与轴承座32抵触。该垫片64的设置,避免调节杆61直接与轴承座32发生刚性碰撞,起到了缓冲作用,从而提升了轴承座32与调节杆61的使用寿命。
具体的,所述调节组件6还包括标尺66,标尺66设置于机架牌坊1,标尺66用于反馈调节杆61插入上辊系3/下辊系4的深度。即上述方案还包括步骤EX.计算调节杆61插入上辊系3/下辊系4的深度H与上辊系3/下辊系4转动角度α之间的线性关系。
也就是说,在使用上述方法前,优选进行调节杆61插入辊系的深度与辊系转动角度之间的相关性进行整理和总结,后续在算出交叉角度θ而调整两个辊系之间的相对角度时,只需根据标尺66对应的调节杆61数据即可直接进行调整,无需其他方式进行角度测量,有利于提升效率。
此外,本实施例采用的调节机构5为最优方案之一,但依然存在其他调节方式,例如采用直线驱动模组、电机与丝杆结构等方式,均可实现控制上辊系3/下辊系4进行水平转动;这些结构均为常规手段,在此不再赘述。
具体的,在步骤B中,根据公式
Figure BDA0003950578240000081
算出交叉角度θ。
具体的,计算等效凸度Cr的方式如下:
A1.获取在初始状态下,上辊系3与下辊系4之间的间隙中部处高度为Sc
A2.控制上辊系3与下辊系4相对转动,测得上辊系3与下辊系4之间的间隙中部处高度为Sc
A3.根据Cr=Sy-Sc,算出等效凸度Cr
以上所述,仅是本发明较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明以较佳实施例公开如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种交叉轧辊的辊压机,包括机架牌坊、上辊系以及下辊系,上辊系与下辊系均转动设置于机架牌坊,其特征在于:所述上辊系和/或下辊系分别设置有调节机构,调节机构用于驱动上辊系/下辊系水平转动以使得上辊系与下辊系于水平面上的投影错位。
2.根据权利要求1所述的交叉轧辊的辊压机,其特征在于:所述调节机构包括两个分别设置于上辊系或下辊系两侧的调节组件,调节组件包括两根调节杆,两根调节杆分别抵触上辊系/下辊系一侧的两端,两根调节杆配合用于带动上辊系/下辊系的一侧移动。
3.根据权利要求2所述的交叉轧辊的辊压机,其特征在于:所述调节组件还包括两个螺母,调节杆为螺杆,两个螺母均安装于机架牌坊,两根调节杆与两个螺母一一对应螺接。
4.根据权利要求2所述的交叉轧辊的辊压机,其特征在于:所述调节机构还包括两块垫片,螺杆通过垫片与上辊系/下辊系抵触。
5.根据权利要求2所述的交叉轧辊的辊压机,其特征在于:所述调节组件还包括标尺,标尺设置于机架牌坊,标尺用于反馈调节杆插入上辊系/下辊系的深度。
6.一种辊压方法,其特征在于:包括
A.获取上辊系与下辊系的轧辊直径Dw、极片宽度B、上辊系与下辊系之间的等效凸度Cr
B.根据DW、B和Cr计算出交叉角度θ;
C.根据交叉角度θ控制上辊系与下辊系之间发生相对转动,以使得上辊系与下辊系在水平面上的投影之间的夹角为θ;
D.控制主油缸顶起下辊系,让上辊系与下辊系配合对极片进行辊压,并使得经上辊系与下辊系辊压后的极片的任意位置厚度误差在允许范围内。
7.根据权利要求6所述的辊压方法,其特征在于:在步骤B中,根据公式
Figure FDA0003950578230000021
算出交叉角度θ。
8.根据权利要求6或7所述的辊压方法,其特征在于:计算等效凸度Cr的方式如下:
A1.获取在初始状态下,上辊系与下辊系之间的间隙中部处高度为Sc
A2.控制上辊系与下辊系相对转动,测得上辊系与下辊系之间的间隙中部处高度为Sc
A3.根据Cr=Sy-Sc,算出等效凸度Cr
9.根据权利要求6所述的辊压方法,其特征在于:在步骤C中,上辊系与下辊系分别设有调节机构,两个调节机构分别用于控制上辊系与下辊系往彼此相反的方向转动。
10.根据权利要求9所述的辊压方法,其特征在于:所述调节机构包括两个调节组件,调节组件包括调节杆和垫片,上辊系的两侧和/或下辊系的两侧分别设置有安装孔,调节杆活动设置于机架牌坊,调节杆经垫片装设于安装孔内,调节杆用于控制插入安装孔的深度以控制上辊系/下辊系水平转动;
还包括步骤EX.计算调节杆插入上辊系/下辊系的深度H与上辊系/下辊系转动角度α之间的线性关系。
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