CN218893265U - 一种超薄铜箔生箔机的消皱展平装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超薄铜箔生箔机的消皱展平装置，包括：沿铜箔收卷方向依次设置的剥离辊、前张力辊、位于钝化槽内的液下辊、液上辊、烘箱、冷风机、后张力辊、收卷辊和压平辊，所述剥离辊和前张力辊之间以及冷风机和后张力辊之间分别设有展平辊，所述展平辊呈弧形，所述展平辊的一端安装有涡轮蜗杆装置，可用手轮调节。本实用新型的有益效果是通过展平辊的转动来调节辊面与铜箔的接触区域，以此来针对性的消除该区域的皱纹；通过直线导轨、滑块、钢丝绳、滑轮和秤砣的配合，提高压平辊与铜箔卷材之间贴合度和平行度，并保证铜箔卷宽度上各点的压力均衡稳定，转动速度一致。

Description

一种超薄铜箔生箔机的消皱展平装置

技术领域

本实用新型涉及铜箔生产设备技术领域，尤其涉及超薄铜箔用生箔机。

背景技术

铜箔越薄，生产过程中皱折产生的概率就越大，一旦出现皱折现象，会出现停机与不停机的两难选择：停机检修，将带来箔卷长度不达标的质量问题，损失较大；另外，因设备缺陷问题，很难在短时间内通过停机检修解决起折问题，生产任务完不成，则造成损失更大。针对铜箔皱折这一难题，采用缠胶带的方式及时消除皱折，是生产一线“最佳”方案，这也是铜箔行业不得已采用的土办法。这种办法虽然能暂时解决现场问题，但又会带来一系列新的问题：一是铜箔在经过缠上蓝胶带的导辊时，会被辊面上的凸起胶带压伤，这部分铜箔在分切时需要被切除，使得整个铜箔配切宽度不够，导致宽幅利用率下降；二是辊面缠胶带对员工技能要求高，操作难度较大，且每次停开机需重新缠，员工工作量大；三是导辊多处缠上蓝胶带影响整个设备美观，还会让客户对于生产的专业性与产品质量的稳定性产生疑虑。因此，急需对生箔机结构缺陷和精度进行优化提升改造，以达到设备运行稳定、消除铜箔皱折的目标。

如图1所示，电解铜箔生箔机结构主要由阳极槽1、阴极辊2、钝化槽7、烘箱8、冷风机9、传动辊系、驱动装置、收卷装置、整流电源和张力控制系统等组成，其工作过程为：制备过滤好的硫酸铜溶液流过阳极和阴极组成的电解槽并通入直流电进行电解，电解液中的铜离子获得电子沉积在钛辊表面形成铜箔，铜箔从转动的钛辊表面经剥离辊3剥离，经过前张力辊4进入钝化槽进行防氧化处理后，经液下辊出槽至液上辊5时将箔面残液挤干，然后先通过烘箱高温烘烤，再经冷风机冷却干燥，最后经过导辊10、后张力辊11、计米辊12及收卷辊13收卷，获得卷状铜箔。

铜箔在经过相邻辊时，一边由两辊支撑着铜箔，一边由铜箔依靠与辊面贴合的摩擦力牵引着辊转动。如图1所示，剥离辊与前张力辊之间、液上辊与风机出口的导辊之间跨度设计较长，达到1200mm-1500mm，受铜箔重力作用导致中间下沉，若张力小，拉不直，易产生皱折；若张力大，铜箔即使不被拉断，也会造成经过前张力辊辊面的铜箔产生皱折。

在烘箱风机出口的导辊、后张力辊及计米辊三者之间，相互之间距离不到250mm，最佳合理跨距为600mm-800mm，它们均为被动导辊，数量多且相对集中。铜箔从烘箱风机出来后，受空间限制，来不及自由舒展，使得铜箔内应力无法释放而产生皱折。

机列上的导向导辊过多，也是造成铜箔起折的原因之一。多一个导辊多一个被动力，铜箔就多一个受力点、多一个起折的点。导辊由铜箔带动运转，多一根辊会增大铜箔的阻力，导辊直径越小，铜箔受力面就越小，越容易出折皱。导辊多了，使铜箔在导辊上反复上下弯曲拉伸，造成铜箔结晶组织的改变，晶粒组织变得不均匀，而易于起折。

生箔机在设计时并未考虑主动辊与各导辊同步运转问题，如图1所示，除阴极辊、液下辊、液上辊、收卷辊等带动力驱动外，其它比如剥离辊、前张力辊、后张力辊和导辊均是被动辊，其转动完全依靠铜箔与辊面摩擦力来牵引，要克服输送辊转动阻力；与铜箔运行速度不能完全达到同步，容易产生铜箔起折。

压平辊是随着卷径的增大始终与卷材压紧的，以保证收卷辊上的铜箔板型和卷端面质量。若压平辊压不平，贴合不严，其两端对铜箔压力不均，压力大的一端会把铜箔赶向压力小的一端，赶料的同时会形成皱纹，在压平辊压力作用下则会产生皱折。

中国实用新型专利公开号CN216514192U公开了一种生箔机及其铜箔收卷装置，包括：导电辊（1）；机架（2）；烘箱(3)；风机（4），所述风机位于机架顶部用于给铜箔（5）散热；弯曲辊（6），所述弯曲辊位于机架顶部,弓形高度可调节,用于给烘干后的铜箔展平；张力辊（7），所述张力辊位于机架顶部用于给展平后的铜箔提供张力，所述张力辊的直径大于弯曲辊的直径；过渡辊（8），所述过渡辊安装于机架内部且其在机架顶部的投影位于张力辊的后方；收卷辊（9），所述收卷辊位于过渡辊的前方。该专利侧重于消除因烘箱烘干和风扇散热冷却产生的皱折。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是现有的生箔机辊系设计不合理导致铜箔产生皱纹，为此提供一种超薄铜箔生箔机的消皱展平装置。

本实用新型的技术方案是：一种超薄铜箔生箔机的消皱展平装置，包括：沿铜箔收卷方向依次设置的剥离辊、前张力辊、位于钝化槽内的液下辊、液上辊、烘箱、冷风机、后张力辊、收卷辊和压平辊，所述剥离辊和前张力辊之间以及冷风机和后张力辊之间分别设有展平辊，所述展平辊呈弧形，所述展平辊的一端通过涡轮蜗杆装置传动连接有调节辊面弧高的手轮。

上述方案的改进是所述收卷辊两侧安装有直线导轨，所述压平辊两端安装有轴承座，所述轴承座与直线导轨的滑块滑动连接，所述滑块上系有钢丝绳，所述钢丝绳通过滑轮连接有秤砣。

上述方案的进一步改进是还包括导辊，所述导辊安装于后张力辊和收卷辊之间。

上述方案中所述剥离辊与阴极辊之间、所述前张力辊与液下辊之间、所述后张力辊和液上辊之间以及所述导辊和收卷辊之间通过同步带轮和转向张紧轮实现同步传动。

上述方案中所述剥离辊与前张力辊之间的距离是600mm-800mm。

上述方案中所述前张力辊和邻近的展平辊之间的距离是200mm-250mm，所述后张力辊与邻近的展平辊之间的距离是200mm -250mm。

上述方案中所述液上辊与导辊之间的距离是600mm-800mm。

上述方案中所述后张力辊与导辊之间的距离是600mm-800mm。

本实用新型的有益效果是通过展平辊的转动来调节辊面与铜箔的接触区域，以此来针对性的消除该区域的皱纹，同时调节各个辊之间的距离，对辊系结构布局重新合理调整；通过直线导轨、滑块、钢丝绳、滑轮和秤砣的配合，提高压平辊与铜箔卷材之间贴合度和平行度，并保证铜箔卷宽度上各点的压力均衡稳定，转动速度一致。

附图说明

图1是原生箔机结构示意图；

图2是本实用新型示意图；

图中，1、阳极槽，2、阴极辊，3、剥离辊，4、前张力辊，5、液上辊，6、液下辊， 7、钝化槽，8、烘箱， 9、冷风机, 10、导辊，11、后张力辊，12、计米辊，13、收卷辊，14、压平辊，15、展平辊，16、直线导轨。

具体实施方式

下面结合附图 ，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图2所示，本实用新型包括：沿铜箔收卷方向依次设置的剥离辊3、前张力辊4、位于钝化槽7内的液下辊6、液上辊5、烘箱8、冷风机9、后张力辊11、收卷辊13和压平辊14，所述剥离辊和前张力辊之间以及冷风机和后张力辊之间分别设有展平辊15，所述展平辊呈弧形，所述展平辊的一端通过涡轮蜗杆装置传动连接有调节辊面弧高的手轮。

针对国产生箔机存在结构设计不合理、制造精度和控制精度不足，设备性能跟不上超薄铜箔制造要求，造成铜箔在生产过程中极易出现皱折而需要缠胶带的问题，提出以下改造措施：提高阴极辊制造精度、安装精度和表面质量等对铜箔质量至关重要。阴极辊圆度与直线度控制在0.05-0.06mm；静平衡≤300g；阴极辊与两端轴承之间同轴度误差≤0.05mm；表面光滑洁净，粗糙度Ra≤0.25；安装精度要求水平度和平行度≤0.05mm，并与其它导辊保持相互平行，运转圆滑匀速，无卡顿现象。

在生箔机主动辊及各无驱动的被动导辊的辊轴上分别加装同步带轮和转向张紧轮，通过同步带将各被动导辊与主动辊连接起来，以保证各输送辊能同步运转，与铜箔之间无相对滑动，以避免与铜箔运行速度不能完全达到同步，产生铜箔皱折问题。

在生箔机烘箱和冷风机出口，铜箔易出现起皱打折的后张力辊前200mm-250mm处，这一特殊位置加装特别设计的橡胶展平辊装置，其辊面呈弧形或弯弓形，且弧形或弓形高度可调。通过调整展平辊弧高，对铜箔箔面纹路进行展平，使起折皱的箔面纹路从中间向两侧慢慢舒展，难以集中，让箔面张力分布均匀，折皱难以产生；同时，高弹性橡胶展平辊辊面与铜箔接触时能快速抵消来自经高温烘烤等产生的各种应力，从而消除因应力集中造成的折皱现象。

剥离辊与前张力辊之间跨距较长，达到1500mm。箔面因重力作用导致中间下沉，造成前张力辊上的铜箔容易产生皱折。针对这一现象，同样在靠近前张力辊200mm-250mm处加装特别设计的展平辊装置，通过调整弧高对铜箔箔面进行展平，使铜箔从中间向两侧舒展，使起折皱箔面纹路无法聚集，从而达到消除皱折的目的。

缩短剥离辊与前张力辊之间、液上辊烘箱和冷风机出口的导辊之间的跨距，达到600-800mm，减少铜箔重力下沉，使得箔面维持平整度，保持张力的均匀性。

对烘箱和冷风机出口至收卷辊前的导辊进行调整，将计米辊和张力辊合二为一，使得原来3根导辊变成2根，缩短铜箔行程长度。再将另一导辊位置下移，适当拉大两辊之间距离至600-800mm，以增大铜箔自由伸缩空间。

对被动导辊如剥离辊、前张力辊、后张力辊和导辊进行轻量化改造，将材质由碳素钢改成铝合金；增大导辊直径，将辊径由原来的φ150mm增大至φ200mm，增大铜箔受力面积，同时减少铜箔在辊面的弯曲度，减轻导辊摩擦转动阻力和铜箔牵引力，达到铜箔传输同步平稳控制的效果。

提高导辊机械加工精度和定期校正各导辊的水平和平行安装精度，保证运转时与阴极辊始终保持平行对正，使铜箔受到的拉力均匀一致。

尽量减少机列上导辊数量，减少传动阻力，缩短铜箔总行程，以减少收卷张力。

将导辊两端轴承由带座外球面球轴承改成调心球轴承，提高旋转精度，还能大大降低摩擦阻力，提升传动惯性，从而减轻铜箔牵引力，使铜箔与导辊之间运转速度达到高度同步，以避免二者之间因产生相对滑动而导致铜箔皱折现象。

增大收卷辊辊径。收卷辊直径大，铜箔弯曲程度小，可大大减少铜箔皱折现象，尤其是减少超薄铜箔的皱折。现在行业中有的收卷辊筒直径为200～300mm，且表面涂胶。

改进压平辊，提高压平辊与铜箔卷材之间贴合度和平行度，并保证铜箔卷宽度上各点的压力均衡稳定，转动速度一致。具体措施：一是改进压紧方式，先在收卷装置两侧安装精密的直线导轨16，将压平辊两端轴承座固定在摩擦阻力小的直线导轨副的滑块上，然后在两端滑块上系上钢丝绳，钢丝绳通过中间滑轮在其另一头挂上等重的秤砣，使得压平辊两端始终以恒压力贴合在收卷辊上的铜箔卷面上，并随卷径增大由其推动压平辊同步移动，可取代之前因气压不稳而造成压紧力波动的气缸控制方式；二是提高压平辊安装精度和加工精度，如压平辊与收卷辊之间水平度、平行度和辊面圆度、直线度和粗糙度等；三是压平辊两端采用调心轴承，减少转动阻力。通过上述改进保证了压平辊与铜箔卷始终处于良好的压紧状态，有效解决卷取时产生皱折问题。

张力同步控制系统决定了设备运行的精准度和稳定性。采用日本三菱PLC伺服电机驱动控制系统，并采用PID闭环自动控制，将张力控制精度提升至±3N，使各传动辊运转达到高度同步稳定，从而达到箔面宽度方向张力均匀一致，避免铜箔因张力波动产生皱折现象。在生产过程中，张力设置过大，铜箔收卷时横向受力分配不均匀，箔卷平整度较差；随着卷径增大和重量加重，卷内底部铜箔易被压伤或产生皱折；若张力设置太小，铜箔收卷时容易发生“跑偏”或箔卷松动问题，为此，动态设置收卷张力，达到箔卷直径增大，张力逐步减小的效果，以避免成品卷内底部铜箔易被压伤或导致皱折缺陷。

超薄铜箔皱纹展平的方法，当铜箔的中央部位产生皱纹时，转动超薄铜箔用生箔机的手轮，通过蜗轮蜗杆机构让展平辊转动，使得展平辊的中央与铜箔的中央紧密贴合，当铜箔的两端产生皱纹时，转动超薄铜箔用生箔机的手轮，通过蜗轮蜗杆机构让展平辊转动，使得展平辊的两端与铜箔的两端紧密贴合。

通过对生箔机传动辊系结构和张力同步控制系统等进行一系列优化改造，并采用独特的箔面展平技术，即在温差较大的烘箱风机出口以及导辊之间跨距大易起折的导辊前，加装橡胶展平辊，解决因铜箔波动、设备缺陷等原因造成的皱折问题。经生产实践验证，设备改造后使用效果良好，设备运行稳定，生箔不再起皱，提高了铜箔幅宽利用率，降低了员工劳动强度。40台国产老旧生箔机经技术改造，重新焕发生机，不仅能满足高精度超薄铜箔4.5～6μm生产要求，而且大大降低了设备投资成本，每台设备改造成本不足5万元，生产的高精度超薄铜箔质量获得客户一致好评，提高了企业竞争力和经济效益。

Claims (8)

1.一种超薄铜箔生箔机的消皱展平装置，包括：沿铜箔收卷方向依次设置的阴极辊（2）、剥离辊（3）、前张力辊（4）、位于钝化槽（7）内的液下辊（6）、液上辊（5）、烘箱（8）、冷风机（9）、后张力辊（11）、收卷辊（13）和压平辊（14），其特征是：所述剥离辊和前张力辊之间以及冷风机和后张力辊之间分别设有展平辊（15），所述展平辊呈弧形，所述展平辊的一端通过涡轮蜗杆装置传动连接有调节辊面弧高的手轮。

2.如权利要求1所述的一种超薄铜箔生箔机的消皱展平装置，其特征是：所述收卷辊两侧安装有直线导轨（16），所述压平辊两端安装有轴承座，所述轴承座与直线导轨的滑块滑动连接，所述滑块上系有钢丝绳，所述钢丝绳通过滑轮连接有秤砣。

3.如权利要求1所述的一种超薄铜箔生箔机的消皱展平装置，其特征是：还包括导辊（10），所述导辊安装于后张力辊和收卷辊之间。

4.如权利要求3所述的一种超薄铜箔生箔机的消皱展平装置，其特征是：所述剥离辊与阴极辊之间、所述前张力辊与液下辊之间、所述后张力辊和液上辊之间以及所述导辊和收卷辊之间通过同步带轮和转向张紧轮实现同步传动。

5.如权利要求1所述的一种超薄铜箔生箔机的消皱展平装置，其特征是：所述剥离辊与前张力辊之间的距离是600mm-800mm。

6.如权利要求1所述的一种超薄铜箔生箔机的消皱展平装置，其特征是：所述前张力辊和邻近的展平辊之间的距离是200mm-250mm，所述后张力辊与邻近的展平辊之间的距离是200mm -250mm。

7.如权利要求3所述的一种超薄铜箔生箔机的消皱展平装置，其特征是：所述液上辊与导辊之间的距离是600mm-800mm。

8.如权利要求3所述的一种超薄铜箔生箔机的消皱展平装置，其特征是：所述后张力辊与导辊之间的距离是600mm-800mm。

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