CN217251585U - 一种电池极片辊压厚度闭环结构及控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池极片辊压厚度闭环结构及控制系统，该厚度闭环结构包括上轧辊和下轧辊，在上轧辊和下轧辊之间设有辊缝检测装置，在上轧辊和下轧辊的一端均设有驱动上轧辊和下轧辊转动的驱动部，在上轧辊和下轧辊的任一端分别设置有与上轧辊和下轧辊同角速度转动的辊缝检测校正装置，辊缝检测校正装置与辊缝检测装置通过控制系统连接以对辊缝检测装置的辊缝测量值进行实时补偿。本实用新型通过设置的辊缝检测校正装置对辊缝检测装置测量的辊缝测量值进行实时补偿，更精准的反馈实际辊缝值，使得辊缝检测装置的精度提高到微米级别，辊缝检测装置应用于厚度闭环控制系统中，可提高极片厚度的控制精度，保证极片的厚度均匀性。

Description

一种电池极片辊压厚度闭环结构及控制系统

技术领域

本实用新型涉及锂电池生产设备技术领域，更具体地，涉及一种电池极片辊压厚度闭环结构及控制系统。

背景技术

在现有锂电生产设备中，辊压机的生产逻辑大部分为压力控制，即采用恒压模式辊压，或者恒辊缝辊压。这两种辊压模式只能被动的采取压力控制来控制极片的厚度精度，很难保证极片的厚度均匀性。

为了改善这种模式，需采用一种全新的辊缝检测装置，对辊缝进行直接测量，从而实现实时检测轧辊的辊缝值，进一步实现对极片的厚度进行闭环控制。

然而，随着锂电池的急速发展，客户对于极片的厚度均匀性要求越来越高，从最初±3μm变为±2μm，甚至要求±1.5μm及±1μm。而现有的辊缝测量装置的分辨率为0.5μm，导致其轧辊的加工精度远远达不到0.5μm，很难实现对辊缝进行精确测量，即，很难达到控制极片的厚度精度，难以保证极片的厚度均匀性。

实用新型内容

本实用新型为克服现有的辊缝检测装置的分辨率为0.5μm，导致其轧辊的加工精度远远达不到0.5μm，很难实现对辊缝进行精确测量的问题，提供一种电池极片辊压厚度闭环结构及控制系统。

一种电池极片辊压厚度闭环结构，包括上轧辊和下轧辊，在所述上轧辊和下轧辊之间设有用于测量所述上轧辊和下轧辊间的辊缝的辊缝检测装置，在所述上轧辊和下轧辊的一端均设有驱动所述上轧辊和下轧辊转动的驱动部，在所述上轧辊和下轧辊的任一端分别设置有与所述上轧辊和下轧辊同角速度转动以获取所述上轧辊和下轧辊的实际位置的辊缝检测校正装置，所述辊缝检测校正装置与所述辊缝检测装置通过控制系统连接以对辊缝检测装置的辊缝测量值进行实时补偿。

进一步的，作为优选技术方案，所述辊缝检测校正装置包括与所述上轧辊或者下轧辊同轴设置的第一联轴器、套设在所述第一联轴器上与所述第一联轴器同轴转动的第一齿轮以及与所述第一齿轮啮合的编码器组件。

进一步的，作为优选技术方案，所述编码器组件包括编码器轴、第二齿轮、第二联轴器和编码器，所述第二齿轮套设在所述编码器轴的一端上并与所述编码器轴同步运动，所述编码器通过所述第二联轴器与所述编码器轴的另一端连接，所述第二齿轮与所述第一齿轮同角速度啮合传动，所述编码器与所述辊缝检测装置连接。

进一步的，作为优选技术方案，所述编码器组件还包括编码器轴套，所述编码器轴套套设在所述编码器轴上并与所述编码器轴同步运动，所述编码器轴套位于所述第二联轴器和编码器外侧。

进一步的，作为优选技术方案，还包括安装机架，所述上轧辊和下轧辊平行安装在所述安装机架上，在所述上轧辊和下轧辊的两端设有弯缸和安装所述弯缸的弯缸座，所述弯缸座均与所述上轧辊和下轧辊的端部活动连接。

进一步的，作为优选技术方案，在所述安装机架上还设有与所述弯缸座或者上轧辊或者下轧辊连接对所述弯缸座或上轧辊或者下轧辊施力以控制所述上轧辊或者下轧辊挠度的液压缸，所述液压缸与所述辊缝检测校正装置连接。

进一步的，作为优选技术方案，所述辊缝检测装置包括位移传感器。

一种电池极片辊压厚度闭环控制系统，包括上述所述的电池极片辊压厚度闭环结构和控制系统；

所述辊缝检测装置用于获取所述上轧辊和下轧辊之间的辊缝测量值并发送至控制系统；

所述辊缝检测校正装置用于获取上轧辊和下轧辊的实际位置测量值并发送至控制系统；

所述测厚仪用于获取经过所述上轧辊和下轧辊辊压后的极片的厚度偏差值并发送至所述控制系统；

所述控制系统根据接收到的上轧辊和下轧辊的实际位置测量值对辊缝测量值进行数据补偿。

进一步的，作为优选技术方案，还包括测厚仪和液压缸，所述测厚仪与所述控制系统连接，用于获取经过所述上轧辊和下轧辊辊压后的极片的厚度偏差值并发送至所述控制系统，所述控制系统将补偿后的辊缝测量值与极片的厚度偏差值进行差运算得到差值，将差值与预设阈值进行比较后，将比较结果反馈至与所述液压缸连接的电液伺服阀，以控制液压缸调节上轧辊或下轧辊的位置，从而实现调节上轧辊或下轧辊的挠度。

进一步的，作为优选技术方案，还包括报警模块，所述报警模块与所述控制系统连接，用于在所述差值大于等于预设阈值时进行报警。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

本实用新型通过设置的辊缝检测校正装置对辊缝检测装置测量的辊缝测量值进行实时补偿，更精准的反馈实际辊缝值，使得辊缝检测装置的精度提高到微米级别，辊缝检测装置应用于厚度闭环控制系统中，可提高极片厚度的控制精度，保证极片的厚度均匀性。

附图说明

图1为本实用新型实施例1上轧辊、下轧辊、辊缝检测装置以及辊缝检测校正装置结构示意图。

图2为本实用新型实施例1辊缝检测校正装置结构示意图。

图3为本实用新型实施例1轧辊与编码器组件连接结构示意图。

图4为本实用新型实施例1编码器组件结构示意图。

图5为本实用新型实施例2电池极片辊压厚度闭环结构结构示意图。

图6为本实用新型实施例2电池极片辊压厚度闭环结构左视图。

图7为本实用新型实施例2电池极片辊压厚度闭环结构俯视图。

图8为本实用新型实施例3电池极片辊压厚度闭环控制系统流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

此外，若有“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分具体的种类和构造可能相同也可能不同，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

实施例1

本实施例公开一种电池极片辊压厚度闭环结构，如图1所示，包括上轧辊1 和下轧辊2，在上轧辊1和下轧辊2之间设有用于测量上轧辊1和下轧辊2间的辊缝的辊缝检测装置3，由于上轧辊1和下轧辊2表面粗糙度分布不均，辊缝检测装置3获取的辊缝测量值为曲线测量值，在上轧辊1和下轧辊2一端端部均设置有与上轧辊1和下轧辊2同步转动的辊缝检测校正装置5，该辊缝检测校正装置5与上轧辊1和下轧辊2具有相同的角速度，该辊缝检测校正装置5用于获取上轧辊1和下轧辊2的实际位置值，该辊缝检测校正装置5与辊缝检测装置3通过控制系统连接，该控制系统根据上轧辊1和下轧辊2的实际位置值对辊缝检测装置3的辊缝测量值进行实时补偿，从而将曲线测量值补偿为直线测量值。

在本实施例中，如图2所示，辊缝检测校正装置5包括与上轧辊1或者下轧辊2同轴设置的第一联轴器51、套设在第一联轴器51上与第一联轴器51同轴转动的第一齿轮52以及与第一齿轮52啮合的编码器组件53。该第一联轴器51 随着上轧辊1或者下轧辊2转动的同时，实现带动第一齿轮52同步转动。

进一步的，作为优选实施例，编码器组件53如图3-4所示，包括编码器轴531、第二齿轮532、第二联轴器533和编码器534，第二齿轮532套设在编码器轴531的一端上并与编码器轴531同步运动，编码器534通过第二联轴器533与编码器轴531的另一端连接，第二齿轮532与第一齿轮52啮合传动，而编码器 534与辊缝检测装置3连接。

在本实施例中，第二齿轮532与第一齿轮52结构相同，且尺寸也相同，当第二齿轮532与第一齿轮52啮合传动时，其具有相同的角速度；而编码器534 与控制系统连接，故此，该编码器534实现与辊缝检测装置3连接。

在本实施例中，上轧辊1或者下轧辊2转动时，第一齿轮52随着第一联轴器51同步转动，从而带动第二齿轮532同角度转动，进一步的使编码器534能够读取上轧辊1和下轧辊2的实时位置并反馈至控制系统，在控制系统中将编码器534测得的数据对辊缝检测装置3测量的辊缝测量值进行实时补偿。在本实施例中，这个实时补偿主要是数据的补偿。

同时，进一步的，该编码器组件53还包括编码器轴套535，编码器轴套535 套设在编码器轴531上并与编码器轴531同步运动，编码器轴套535位于第二联轴器533和编码器534外侧。

在本实施例中，第二联轴器533采用柔性联轴器，辊缝检测装置3采用位移传感器。

实施例2

本实施例公开一种电池极片辊压厚度闭环结构，具体公开了上轧辊1和下轧辊2的安装结构以及调节方案，如图5-7所示，包括上轧辊1、下轧辊2和安装该上轧辊1和下轧辊2的安装机架6，在上轧辊1和下轧辊2之间设有用于测量上轧辊1和下轧辊2间的辊缝的辊缝检测装置3，在上轧辊1和下轧辊2的一端均设有驱动上轧辊1和下轧辊2转动的驱动部4，同时，在上轧辊1和下轧辊2 任一端还设置有与上轧辊1和下轧辊2同步转动分别获取上轧辊1和下轧辊2的实际位置的辊缝检测校正装置5，该辊缝检测校正装置5与上轧辊1和下轧辊2具有相同的角速度，且该辊缝检测校正装置5与辊缝检测装置3通过辊压机的控制系统连接，该控制系统根据上轧辊1和下轧辊2的实际位置值对辊缝检测装置 3的辊缝测量值进行实时补偿，从而将曲线测量值补偿为直线测量值，然后根据补偿后的辊缝测量值调节上轧辊1或下轧辊2的位置从而实现调节上轧辊1或下轧辊2的挠度。

在本实施例中，辊缝检测校正装置5可设置在上轧辊1和下轧辊2的端部与驱动部4之间，也可设置在上轧辊1和下轧辊2的驱动部4所在端的另一端。只要实现与上轧辊1和下轧辊2同角速度转动即可。驱动部4包括驱动电机。

在本实施例中，辊缝检测校正装置5的具体结构参见实施例1，在此不再进行赘述。

在本实施例中，上轧辊1和下轧辊2平行安装在安装机架6上，在上轧辊1 和下轧辊2的两端均设有弯缸7和安装弯缸7的弯缸座71，弯缸座71均与上轧辊1和下轧辊2的端部活动连接。

另外，在安装机架6上还设有与弯缸座71或者上轧辊1或者下轧辊2连接对弯缸座71或上轧辊1或者下轧辊2施力以控制上轧辊1或者下轧辊2挠度的液压缸8，液压缸8与辊缝检测校正装置5连接，在得到实时补偿值后将上轧辊 1向下顶或者将下轧辊2向上顶，实现极片的辊压。

本实施例的工作过程为：该控制系统根据上轧辊1和下轧辊2的实际位置值对辊缝检测装置3的辊缝测量值进行实时补偿，从而将曲线测量值补偿为直线测量值，然后根据补偿后的辊缝测量值控制液压缸8调节上轧辊1或下轧辊2的位置从而实现调节上轧辊1或下轧辊2的挠度调。

实施例3

本实施例公开一种电池极片辊压厚度闭环控制系统，其应用于辊压机，使辊压机实现电池极片辊压厚度闭环。

本实施例在实施例2公开的电池极片辊压厚度闭环结构的基础上结合辊压机的控制系统和报警模块实现电池极片辊压厚度闭环。

本实施例中，该电池极片辊压厚度闭环结构包括上轧辊1、下轧辊2、设置在上轧辊1和下轧辊2两端之间的辊缝检测装置3、设置在上轧辊1和下轧辊2 的一端端部驱动上轧辊1和下轧辊2转动的驱动部4、设置在上轧辊1和下轧辊 2任一端的辊缝检测校正装置5、设置在上轧辊1上方与上轧辊1连接或者设置在下轧辊2下方与下轧辊2连接的液压缸8以及测厚仪9，该辊缝检测校正装置 5与上轧辊1和下轧辊2具有相同的角速度，该测厚仪9用于获取经过上轧辊1 和下轧辊2辊压后的极片的厚度偏差值，该辊缝检测装置3、辊缝检测校正装置 5、液压缸8以及测厚仪9均与控制系统连接，而该控制系统和报警模块连接。

在本实施例中，该辊缝检测校正装置辊缝检测校正装置5的具体结构参见实施例1，在此不再进行赘述。

本实施的控制系统的工作过程如图8所示：辊缝检测装置3实时获取上轧辊 1和下轧辊2之间的辊缝测量值并发送至控制系统，同时辊缝检测校正装置5实时获取上轧辊1和下轧辊2的实际位置测量值并发送至控制系统，测厚仪9实时获取经过上轧辊1和下轧辊2辊压后的极片的厚度偏差值并发送至控制系统；控制系统根据接收到的上轧辊1和下轧辊2的实际位置测量值对辊缝测量值进行数据补偿，补偿后辊缝测量值为直线测量值，并将补偿后的辊缝测量值与极片的厚度偏差值进行差运算得到差值，将差值与预设阈值进行比较后，将比较结果反馈至与液压缸8连接的电液伺服阀，以控制液压缸8调节上轧辊1或下轧辊2的位置从而实现调节上轧辊1或下轧辊2的挠度。

在本实施例中，当差值小于预设阈值时，发送至液压缸8以调节上轧辊1或下轧辊2的位置，进一步调节上轧辊1和下轧辊2之间的辊缝，当差值大于等于预设阈值时，发送报警信号至报警模块进行报警，以使人工干预处理。

在本实施例中，由于液压缸8设置有与其配套的电液伺服阀，而该电液伺服阀与控制系统连接，故此，控制系统直接控制电液伺服阀工作。而在本实施例中，控制系统为PLC控制模块。

同时，在本实施例中，还可设置判断次数，当补偿值连续多次大于等于预设阈值时，发送报警信号至报警模块进行报警。

而在本实施例中，设置判断次数为两次，即，当补偿值连续两次大于等于预设阈值时，发送报警信号至报警模块进行报警。

另外，在本实施例中，预设阈值设置为Aμm，而该预设阈值可根据极片的的材料和厚度确定，同时，调节辊缝时，在差值的基础上，根据极片的材料和厚度进行调节，故此，上轧辊1和下轧辊2经过调节后，提高了经过上轧辊1和下轧辊2辊压后的极片厚度的控制精度，保证极片的厚度均匀性。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池极片辊压厚度闭环结构，其特征在于，包括上轧辊(1)和下轧辊(2)，在所述上轧辊(1)和下轧辊(2)之间设有用于测量所述上轧辊(1)和下轧辊(2)间的辊缝的辊缝检测装置(3)，在所述上轧辊(1)和下轧辊(2)的一端均设有驱动所述上轧辊(1)和下轧辊(2)转动的驱动部(4)，在所述上轧辊(1)和下轧辊(2)的任一端分别设置有与所述上轧辊(1)和下轧辊(2)同角速度转动以获取所述上轧辊(1)和下轧辊(2)的实际位置的辊缝检测校正装置(5)，所述辊缝检测校正装置(5)与所述辊缝检测装置(3)通过控制系统连接以对辊缝检测装置(3)的辊缝测量值进行实时补偿。

2.根据权利要求1所述的一种电池极片辊压厚度闭环结构，其特征在于，所述辊缝检测校正装置(5)包括与所述上轧辊(1)或者下轧辊(2)同轴设置的第一联轴器(51)、套设在所述第一联轴器(51)上与所述第一联轴器(51)同轴转动的第一齿轮(52)以及与所述第一齿轮(52)啮合的编码器组件(53)。

3.根据权利要求2所述的一种电池极片辊压厚度闭环结构，其特征在于，所述编码器组件(53)包括编码器轴(531)、第二齿轮(532)、第二联轴器(533)和编码器(534)，所述第二齿轮(532)套设在所述编码器轴(531)的一端上并与所述编码器轴(531)同步运动，所述编码器(534)通过所述第二联轴器(533)与所述编码器轴(531)的另一端连接，所述第二齿轮(532)与所述第一齿轮(52)同角速度啮合传动，所述编码器(534)与所述辊缝检测装置(3)连接。

4.根据权利要求3所述的一种电池极片辊压厚度闭环结构，其特征在于，所述编码器组件(53)还包括编码器轴套(535)，所述编码器轴套(535)套设在所述编码器轴(531)上并与所述编码器轴(531)同步运动，所述编码器轴套(535)位于所述第二联轴器(533)和编码器(534)外侧。

5.根据权利要求1所述的一种电池极片辊压厚度闭环结构，其特征在于，还包括安装机架(6)，所述上轧辊(1)和下轧辊(2)平行安装在所述安装机架(6)上，在所述上轧辊(1)和下轧辊(2)的两端设有弯缸(7)和安装所述弯缸(7)的弯缸座(71)，所述弯缸座(71)均与所述上轧辊(1)和下轧辊(2)的端部活动连接。

6.根据权利要求5所述的一种电池极片辊压厚度闭环结构，其特征在于，在所述安装机架(6)上还设有与所述弯缸座(71)或者上轧辊(1)或者下轧辊(2)连接对所述弯缸座(71)或上轧辊(1)或者下轧辊(2)施力以控制所述上轧辊(1)或者下轧辊(2)挠度的液压缸(8)，所述液压缸(8)与所述辊缝检测校正装置(5)连接。

7.根据权利要求1所述的一种电池极片辊压厚度闭环结构，其特征在于，所述辊缝检测装置(3)包括位移传感器。

8.一种电池极片辊压厚度闭环控制系统，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的电池极片辊压厚度闭环结构和控制系统；

所述辊缝检测装置(3)用于获取所述上轧辊(1)和下轧辊(2)之间的辊缝测量值并发送至控制系统；

所述辊缝检测校正装置(5)用于获取上轧辊(1)和下轧辊(2)的实际位置测量值并发送至控制系统；

所述控制系统根据接收到的上轧辊(1)和下轧辊(2)的实际位置测量值对辊缝测量值进行数据补偿。

9.根据权利要求8所述的一种电池极片辊压厚度闭环控制系统，其特征在于，还包括测厚仪(9)和液压缸(8)，所述测厚仪(9)与所述控制系统连接，用于获取经过所述上轧辊(1)和下轧辊(2)辊压后的极片的厚度偏差值并发送至所述控制系统，所述控制系统将补偿后的辊缝测量值与极片的厚度偏差值进行差运算得到差值，将差值与预设阈值进行比较后，将比较结果反馈至与所述液压缸(8)连接的电液伺服阀，以控制液压缸(8)调节上轧辊(1)或下轧辊(2)的位置，从而实现调节上轧辊(1)或下轧辊(2)的挠度。

10.根据权利要求9所述的一种电池极片辊压厚度闭环控制系统，其特征在于，还包括报警模块，所述报警模块与所述控制系统连接，用于在所述差值大于等于预设阈值时进行报警。

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