CN116586434A - 电池极片轧机辊缝调节装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池极片轧机辊缝调节装置及方法，属于电池极片生产技术领域，包括底座、上压辊、下压辊以及辊缝调节机构。底座的上端面设有机架；上压辊的两端分别设有上辊轴承座，上辊轴承座固定设置在机架的上端；下压辊的两端分别设有下辊轴承座，下辊轴承座滑动设置于机架上且位于上辊轴承座的下方；辊缝调节机构包括上安装座和下安装座，上安装座设于上辊轴承座的下端面，上安装座的下端面安装有上电磁铁，下安装座设于底座上，下安装座的上端面安装有下电磁铁。本发明提供的电池极片轧机辊缝调节装置，采用磁力调节的方式，解决了机械方式调整响应速度慢的问题，以及液压方式调整存在液压油泄露的问题。
Description
技术领域
本发明属于电池极片生产技术领域，更具体地说，是涉及一种电池极片轧机辊缝调节装置及方法。
背景技术
锂电极片轧机是生产电池极片的关键设备。制作电池极片时需要对其厚度进行在线调整，常规的电池极片轧机辊缝调整方式有机械方式和液压方式两种。
轧机的辊缝调整具有重载、高精度、高频率的特点。（1）采用机械方式需要较高的传动力和复杂的减速装置才能实现重载下的高精度调整，但是对于高频率则由于机械惯性等因素制约，存在响应慢的问题；（2）采用液压控制系统，可实现重载、高精度和高频率调整动作，在当前辊缝调节中应用最多，但液压系统复杂，存在液压油泄露问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池极片轧机辊缝调节装置，能够避免采用机械方式调整中响应速度慢，同时能够避免液压方式调整中存在液压油泄露的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种电池极片轧机辊缝调节装置，包括：
底座，所述底座的上端面设有机架；
上压辊，所述上压辊的两端分别设有上辊轴承座，所述上辊轴承座固定设置在所述机架的上端；
下压辊，所述下压辊的两端分别设有下辊轴承座，所述下辊轴承座滑动设置于所述机架上且位于所述上辊轴承座的下方；
辊缝调节机构，所述辊缝调节机构包括上安装座和下安装座，所述上安装座设于所述上辊轴承座的下端面，所述上安装座的下端面安装有上电磁铁，所述下安装座设于所述底座上，所述下安装座的上端面安装有下电磁铁，所述上电磁铁和所述下电磁铁分别对所述下辊轴承座施加磁力，以通过所述下辊轴承座带动所述下压辊升降调节。
在一种可能的实现方式中，所述底座的上端面的两侧分别设有楔块调节机构，所述楔块调节机构包括上楔块和下楔块，所述上楔块具备下端斜面，所述下楔块具备上端斜面，所述上端斜面与所述下端斜面滑动配合，所述下安装座安装在所述上楔块的上端面，所述下楔块沿所述底座滑动，以通过所述上端斜面和所述下端斜面的滑动配合，驱动所述下安装座升降。
在一种可能的实现方式中，两个所述上楔块之间设置有安装板，所述安装板位于所述下压辊的下方，所述安装板的上端面设有辊高测量组件。
在一种可能的实现方式中，所述辊高测量组件包括多个轮廓测量仪，多个所述轮廓测量仪沿所述安装板的长度方向依次间隔设置。
在一种可能的实现方式中，相邻两个所述轮廓测量仪之间距离值，自所述安装板中部向两侧逐渐增大。
在一种可能的实现方式中，所述机架的两侧分别设有导向支架，所述下辊轴承座和所述下安装座均设有滑槽，所述滑槽与所述导向支架纵向滑动配合。
本发明提供的电池极片轧机辊缝调节装置的有益效果在于：与现有技术相比，机架固定在底座的上端面，上压辊通过其两端的上辊轴承座安装在机架的上端，下压辊通过其两端的下辊轴承座安装在机架上，同侧的上辊轴承座位于下辊轴承座的上方，上压辊位于下压辊的上方，上压辊和下压辊之间形成辊缝。
上安装座安装在上辊轴承座的下端面，上电磁铁安装在上安装座的下端面，下安装座安装在底座的上端面，下电磁铁安装在下安装座的上端面，此时，下辊轴承座位于上电磁铁和下电磁铁之间。当上电磁铁和下电磁铁通电后，上电磁铁对下辊轴承座施加上部磁力，下电磁铁同时对下辊轴承座施加下部磁力，通过调节通入上电磁铁和下电磁铁的电流，以改变上部磁力和下部磁力的大小，上部磁力和下部磁力形成合力，从而驱动下辊轴承座上升或下降，从而实现下压辊的升降，进而达到调节辊缝的目的。
本发明提供的电池极片轧机辊缝调节装置，采用磁力调节的方式，解决了机械方式调整响应速度慢的问题，以及液压方式调整存在液压油泄露的问题。
本发明还提供了一种电池极片轧机辊缝调节方法，使用了所述的电池极片轧机辊缝调节装置，包括以下步骤：
S1：将两个下楔块向内侧滑动至极限位置后，上电磁铁和下电磁铁通电，使下辊轴承座悬浮于上电磁铁和下电磁铁之间，之后同步向外侧移动两个下楔块，以调整上压辊和下压辊之间达到目标辊缝值P1，并输入控制器，同时测量下压辊的原始高度值D1，并输入控制器；
S2：启动轧机，利用厚度传感器测量得到压后极片的实际厚度值P2，实际厚度值P2反馈至控制器与目标辊缝值P1计算差值，得出调整辊缝值ΔP=P2-P1；利用辊高测量组件测量得到下压辊的实测高度值D2,实测高度值D2反馈至控制器与目标高度值D1计算差值，得出下压辊的变化高度值ΔD=D2-D1；
S3：将调整辊缝值ΔP和变化高度值ΔD结合计算，通过ΔP-ΔD差值的变化，调整上电磁铁与下电磁铁的分配电流。
在一种可能的实现方式中，在步骤S2中，利用辊高测量组件测量下压辊的实际高度值D2时，通过多个轮廓测量仪分别测量不同高度值d1、d2、d3……dn，设定不同高度值对应的权重系数k1、k2、k3……kn；
当轮廓测量仪的数量为偶数个时，多个轮廓测量仪两两对称布设，成对的轮廓测量仪测量的高度值权重系数相同，k1=kn、k2=kn-1……，计算实际高度值D2=k1×（d1+dn）/2+k2×（d2+dn-1）/2……；
当轮廓测量仪的数量为奇数个时，其中一个轮廓测量仪位于中部，其与多个轮廓测量仪两两对称布设，成对的轮廓测量仪测量的高度值权重系数相同，k1=kn、k2=kn-1……，计算实际高度值D2=k1×（d1+dn）/2+k2×（d2+dn-1）/2……+k（n+1）/2×d（n+1）/2。
本发明提供的电池极片轧机辊缝调节方法，与现有技术相比，通过调整楔块调节机构使悬浮于下辊轴承座达到目标高度，确定目标辊缝值和原始高度值输入控制器；在启动轧机后，通过检测压后极片的实际厚度值和实测高度值，得出调整辊缝值和变化高度值；最终根据调整辊缝值和变化高度值调整上电磁铁与下电磁铁的分配电流，以使辊缝符合要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的电池极片轧机辊缝调节装置的主视图；
图2为本发明实施例提供的电池极片轧机辊缝调节装置的轴侧图；
图3为本发明实施例提供的上安装座和上电磁铁的装配图；
图4为本发明实施例提供的下安装座和下电磁铁的装配图；
图5为本发明实施例提供的下滚轴承座的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的下滚轴承座和下安装座与导向支架的装配图；
图7为发明实施例提供的多个轮廓测量仪的测量数据及权重系数分配的示意图；
图8为本发明实施例提供的电池极片轧机辊缝调节方法的流程图。
附图标记说明：
1、底座；2、机架；3、上压辊；4、上辊轴承座；5、上安装座；6、下压辊；7、下辊轴承座；8、下安装座；9、上电磁铁；10、下电磁铁；11、上楔块；12、下楔块；13、安装板；14、轮廓测量仪；15、导向支架；16、滑槽。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1及图2，现对本发明提供的电池极片轧机辊缝调节装置进行说明。电池极片轧机辊缝调节装置，包括底座1、上压辊3、下压辊6以及辊缝调节机构。
底座1的上端面设有机架2；上压辊3的两端分别设有上辊轴承座4，上辊轴承座4固定设置在机架2的上端；下压辊6的两端分别设有下辊轴承座7，下辊轴承座7滑动设置于机架2上且位于上辊轴承座4的下方；辊缝调节机构包括上安装座5和下安装座8，上安装座5设于上辊轴承座4的下端面，上安装座5的下端面安装有上电磁铁9，下安装座8设于底座1上，下安装座8的上端面安装有下电磁铁10，上电磁铁9和下电磁铁10分别对下辊轴承座7施加磁力，以通过下辊轴承座7带动下压辊6升降调节。
本发明提供的电池极片轧机辊缝调节装置，与现有技术相比，机架2固定在底座1的上端面，上压辊3通过其两端的上辊轴承座4安装在机架2的上端，下压辊6通过其两端的下辊轴承座7安装在机架2上，同侧的上辊轴承座4位于下辊轴承座7的上方，上压辊3位于下压辊6的上方，上压辊3和下压辊6之间形成辊缝。
上安装座5安装在上辊轴承座4的下端面，上电磁铁9安装在上安装座5的下端面，下安装座8安装在底座1的上端面，下电磁铁10安装在下安装座8的上端面，此时，下辊轴承座7位于上电磁铁9和下电磁铁10之间。当上电磁铁9和下电磁铁10通电后，上电磁铁9对下辊轴承座7施加上部磁力，下电磁铁10同时对下辊轴承座7施加下部磁力，通过调节通入上电磁铁9和下电磁铁10的电流，以改变上部磁力和下部磁力的大小，上部磁力和下部磁力形成合力，从而驱动下辊轴承座7上升或下降，从而实现下压辊6的升降，进而达到调节辊缝的目的。
本发明提供的电池极片轧机辊缝调节装置，采用磁力调节的方式，解决了机械方式调整响应速度慢的问题，以及液压方式调整存在液压油泄露的问题。
请参照图3和图4，上电磁铁9在上安装座5的下端面安装或下电磁铁10在下安装座8的上端面安装时，电磁铁通过绝缘胶粘接或采用绝缘螺栓的方式固定。
上电磁铁9和下电磁铁10可采用整块磁铁，也可采用多块拼装的方式，无论采用整块电磁铁还是多块拼装的电磁铁，其纵向投影区应覆盖下辊轴承座7，确保电磁铁能够对下辊轴承座7提供较大的磁力。
优选的，上电磁铁9呈矩阵布设在上安装座5的下端面，同样的，下电磁铁10也呈矩阵布设在下安装座8的上端面。
在一些实施例中，请参阅图1至图2，底座1的上端面的两侧分别设有楔块调节机构，楔块调节机构包括上楔块11和下楔块12，上楔块11具备下端斜面，下楔块12具备上端斜面，上端斜面与下端斜面滑动配合，下安装座8安装在上楔块11的上端面，下楔块12沿底座1滑动，以通过上端斜面和下端斜面的滑动配合，驱动下安装座8升降。
本实施例中，楔块调节机构分别设置在底座1的上端面两侧，楔块调节机构包括上楔块11和下楔块12，上楔块11的下端斜面与下楔块12的上端斜面斜率相同，倾斜方式为自轧机外侧向轧机内侧朝下倾斜。
下安装座8通过螺栓安装在上楔块11的上端面，下楔块12可向轧机内侧或外侧滑动，为了确保下楔块12在滑动时不会出现前后错动，在底座1的上端面设置横向滑道，两个下楔块12滑动设置在横向滑道的两侧。
上楔块11的下端斜面与下楔块12的上端斜面相互贴合，同时向内滑动两个下楔块12时，两个上楔块11在上端斜面和下端斜面的滑动作用下向上移动。同样的，同时向外滑动两个下楔块12时，两个上楔块11在上端斜面和下端斜面的滑动作用下向下移动，从而可实现下安装座8的升降调节。
通过调节下安装座8，可实现下电磁铁10与下辊轴承座7之间距离的调节，达到调节下电磁铁10对下辊轴承座7施加的磁力的大小，进而可实现下压辊6的高度调节，配合下电磁铁10和上电磁铁9的电流调节，可更为精准的调整下压辊6的高度，从而精准的调整辊缝。
在一些实施例中，请参阅图1，两个上楔块11之间设置有安装板13，安装板13位于下压辊6的下方，安装板13的上端面设有辊高测量组件。
本实施例中，辊高测量组件可检测下压辊6高度，当辊缝出现偏差而导致极片厚度变化时，辊高测量组件可快速的确定下压辊6高度变形情况。
当下压辊6高度的变化值与极片的厚度偏差相同时，可通过调节上电磁铁9和下电磁铁10的分配电流，改变上电磁铁9和下电磁铁10对下辊轴承座7施加的磁力，从而使下压辊6复位。此时，辊高测量组件对复位的下压辊6进行再次高度测量，进行核对。同时厚度传感器测量压后极片的厚度，是否符合要求。若压后极片的厚度符合，则确定该状态下对上电磁铁9和下电磁铁10的分配电流为合格电流。若压后极片的厚度不符合要求，则需要继续调整上电磁铁9和下电磁铁10分配的电流，直至压后极片的厚度满足要求。
当下压辊6高度的变化值与极片的厚度偏差不同时，说明上压辊3出现了活动情况，则需要整体检修轧机，重新确定上压辊3的位置，上电磁铁9和下电磁铁10的分配电流，以使上压辊3和下压辊6之间的辊缝符合要求。
请参照图1，辊高测量组件包括多个轮廓测量仪14，多个轮廓测量仪14沿安装板13的长度方向依次间隔设置。此外，相邻两个轮廓测量仪14之间距离值，自安装板13中部向两侧逐渐增大。
其中，采用多个轮廓测量仪14同时测量下压辊6的轴线方向不同位置的高度值，利用分配权重的方式综合计算高度值，可减少因下压辊6存在挠度变形而导致测量数据不准确的问题。利用轮廓测量仪14测量下压辊6的高度时，轮廓测量仪14可同时测量下压辊6同一横截面的下部边缘和上部边缘的高度值，进行综合计算，避免下压辊6出现局部变形，而导致的测量数据不准确的问题。
在一些实施例中，请参阅图4至图6，机架2的两侧分别设有导向支架15，下辊轴承座7和下安装座8均设有滑槽16，滑槽16与导向支架15纵向滑动配合。
本实施例中，通过在下辊轴承座7的两侧以及下安装座8的两侧设置纵向的滑槽16，配合导向支架15纵向滑动，确保下辊轴承座7和下安装座8在升降调整时更为顺滑，减少卡顿的情况。
请参照图8，本发明还提供了一种电池极片轧机辊缝调节方法，使用了上述的电池极片轧机辊缝调节装置，包括以下步骤：
S1：将两个下楔块12向内侧滑动至极限位置后，上电磁铁9和下电磁铁10通电，使下辊轴承座7悬浮于上电磁铁9和下电磁铁10之间，之后同步向外侧移动两个下楔块12，以调整上压辊3和下压辊6之间达到目标辊缝值P1，并输入控制器，同时测量下压辊6的原始高度值D1，并输入控制器；
S2：启动轧机，利用厚度传感器测量得到压后极片的实际厚度值P2，实际厚度值P2反馈至控制器与目标辊缝值P1计算差值，得出调整辊缝值ΔP=P2-P1；利用辊高测量组件测量得到下压辊6的实测高度值D2,实测高度值D2反馈至控制器与目标高度值D1计算差值，得出下压辊6的变化高度值ΔD=D2-D1；
S3：将调整辊缝值ΔP和变化高度值ΔD结合计算，通过ΔP-ΔD差值的变化，调整上电磁铁9与下电磁铁10的分配电流。
本发明提供的电池极片轧机辊缝调节方法，与现有技术相比，通过调整楔块调节机构使悬浮于下辊轴承座7达到目标高度，确定目标辊缝值和原始高度值输入控制器；在启动轧机后，通过检测压后极片的实际厚度值和实测高度值，得出调整辊缝值和变化高度值；最终根据调整辊缝值和变化高度值调整上电磁铁9与下电磁铁10的分配电流，以使辊缝符合要求。
本发明提供的电池极片轧机辊缝调节方法，采用双重控制的策略，即通过检测压后极片厚度比对目标辊缝值，得出调整辊缝值ΔP；同时，通过检测下压辊6的实测高度值和目标高度值，得出下压辊6的变化高度值ΔD。将二者结合计算，最终确定上电磁铁9和下电磁铁10的分配电流。辊缝调节目标是快速实现ΔP=0，调节过程中让ΔD以最快速度接近ΔP，即ΔP-ΔD=0，可以降低下压辊6的波动。
在通过ΔP-ΔD差值进行具体调节时，当ΔP-ΔD的差值较大，说明当前调整辊缝值与下压辊6的变化高度值的差别大，需要大电流快速缩小辊缝；当ΔP-ΔD的差值较小，说明当前调整辊缝值与下压辊6的变化高度值的差别小，需要降低电流微调，降低超调量。
在步骤S2中，利用辊高测量组件测量下压辊6的实际高度值D2时，通过多个轮廓测量仪14分别测量不同高度值d1、d2、d3……dn，设定不同高度值对应的权重系数k1、k2、k3……kn；
当轮廓测量仪14的数量为偶数个时，多个轮廓测量仪14两两对称布设，成对的轮廓测量仪14测量的高度值权重系数相同，k1=kn、k2=kn-1……，计算实际高度值D2=k1×（d1+dn）/2+k2×（d2+dn-1）/2……；
当轮廓测量仪14的数量为奇数个时，其中一个轮廓测量仪14位于中部，其与多个轮廓测量仪14两两对称布设，成对的轮廓测量仪14测量的高度值权重系数相同，k1=kn、k2=kn-1……，计算实际高度值D2=k1×（d1+dn）/2+k2×（d2+dn-1）/2……+k（n+1）/2×d（n+1）/2。
请参照图7，安装板13上安装5个轮廓测量仪14，其中一个轮廓测量仪14检测下压辊6的中部，另外4个轮廓测量仪14两两对称布设。定义中部的轮廓测量仪14为中部测量仪，最外侧的两个轮廓测量仪14为远端测量仪，位于中部测量仪与远端测量仪之间的两个轮廓测量仪14为近端测量仪。参照图6中轮廓测量仪14的排布方式，自左向右依次定义远端测量仪的测量数据为d1、近端测量仪的测量数据为d2、中部测量仪的测量数据为d3、近端测量仪的测量数据为d4、以及远端测量仪的测量数据为d5。
根据挠度变形原理，越靠近中部的区域，其变形程度越大，分别依次设定不同位置的轮廓测量仪14的权重系数，即中部测量仪的权重系数为0.5，近端测量仪的权重系数为0.35，远端测量仪的权重系数为0.15。
带入上述实际高度值计算公式，得出：
实际高度值D2=0.15×（d1+d5）/2+0.35×（d2+d4）+0.5×d3。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.电池极片轧机辊缝调节装置，其特征在于，包括：
底座(1)，所述底座(1)的上端面设有机架(2)；
上压辊(3)，所述上压辊(3)的两端分别设有上辊轴承座(4)，所述上辊轴承座(4)固定设置在所述机架(2)的上端；
下压辊(6)，所述下压辊(6)的两端分别设有下辊轴承座(7)，所述下辊轴承座(7)滑动设置于所述机架(2)上且位于所述上辊轴承座(4)的下方；
辊缝调节机构，所述辊缝调节机构包括上安装座(5)和下安装座(8)，所述上安装座(5)设于所述上辊轴承座(4)的下端面，所述上安装座(5)的下端面安装有上电磁铁(9)，所述下安装座(8)设于所述底座(1)上，所述下安装座(8)的上端面安装有下电磁铁(10)，所述上电磁铁(9)和所述下电磁铁(10)分别对所述下辊轴承座(7)施加磁力，以通过所述下辊轴承座(7)带动所述下压辊(6)升降调节。
2.如权利要求1所述的电池极片轧机辊缝调节装置，其特征在于，所述底座(1)的上端面的两侧分别设有楔块调节机构，所述楔块调节机构包括上楔块(11)和下楔块(12)，所述上楔块(11)具备下端斜面，所述下楔块(12)具备上端斜面，所述上端斜面与所述下端斜面滑动配合，所述下安装座(8)安装在所述上楔块(11)的上端面，所述下楔块(12)沿所述底座(1)滑动，以通过所述上端斜面和所述下端斜面的滑动配合，驱动所述下安装座(8)升降。
3.如权利要求2所述的电池极片轧机辊缝调节装置，其特征在于，两个所述上楔块(11)之间设置有安装板(13)，所述安装板(13)位于所述下压辊(6)的下方，所述安装板(13)的上端面设有辊高测量组件。
4.如权利要求3所述的电池极片轧机辊缝调节装置，其特征在于，所述辊高测量组件包括多个轮廓测量仪(14)，多个所述轮廓测量仪(14)沿所述安装板(13)的长度方向依次间隔设置。
5.如权利要求4所述的电池极片轧机辊缝调节装置，其特征在于，相邻两个所述轮廓测量仪(14)之间距离值，自所述安装板(13)中部向两侧逐渐增大。
6.如权利要求2所述的电池极片轧机辊缝调节装置，其特征在于，所述机架(2)的两侧分别设有导向支架(15)，所述下辊轴承座(7)和所述下安装座(8)均设有滑槽(16)，所述滑槽(16)与所述导向支架(15)纵向滑动配合。
7.电池极片轧机辊缝调节方法，使用了如权利要求5所述的电池极片轧机辊缝调节装置，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将两个下楔块(12)向内侧滑动至极限位置后，上电磁铁(9)和下电磁铁(10)通电，使下辊轴承座(7)悬浮于上电磁铁(9)和下电磁铁(10)之间，之后同步向外侧移动两个下楔块(12)，以调整上压辊(3)和下压辊(6)之间达到目标辊缝值P1，并输入控制器，同时测量下压辊(6)的原始高度值D1，并输入控制器；
S2：启动轧机，利用厚度传感器测量得到压后极片的实际厚度值P2，实际厚度值P2反馈至控制器与目标辊缝值P1计算差值，得出调整辊缝值ΔP=P2-P1；利用辊高测量组件测量得到下压辊(6)的实测高度值D2,实测高度值D2反馈至控制器与目标高度值D1计算差值，得出下压辊(6)的变化高度值ΔD=D2-D1；
S3：将调整辊缝值ΔP和变化高度值ΔD结合计算，通过ΔP-ΔD差值的变化，调整上电磁铁(9)与下电磁铁（10）的分配电流。
8.如权利要求7所述的电池极片轧机辊缝调节方法，其特征在于，在步骤S2中，利用辊高测量组件测量下压辊(6)的实际高度值D2时，通过多个轮廓测量仪(14)分别测量不同高度值d1、d2、d3……dn，设定不同高度值对应的权重系数k1、k2、k3……kn；
当轮廓测量仪(14)的数量为偶数个时，多个轮廓测量仪(14)两两对称布设，成对的轮廓测量仪(14)测量的高度值权重系数相同，k1=kn、k2=kn-1……，计算实际高度值D2=k1×（d1+dn）/2+k2×（d2+dn-1）/2……；
当轮廓测量仪(14)的数量为奇数个时，其中一个轮廓测量仪(14)位于中部，其与多个轮廓测量仪(14)两两对称布设，成对的轮廓测量仪(14)测量的高度值权重系数相同，k1=kn、k2=kn-1……，计算实际高度值D2=k1×（d1+dn）/2+k2×（d2+dn-1）/2……+k（n+1）/2×d（n+1）/2。
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