一種極片卷繞的糾偏控制方法、裝置和極片卷繞機的製作方法
2023-05-26 23:24:46
專利名稱：一種極片卷繞的糾偏控制方法、裝置和極片卷繞機的製作方法
技術領域：
本發明涉及電池領域，尤其涉及一種極片卷繞的糾偏控制方法、裝置和極片卷繞機。
背景技術：
極片卷繞工序是鋰電池生產工藝的一個關鍵技術環節，該工序中，極片對齊度是衡量電芯質量的一個重要的指標，如果極片對齊度達不到要求，則會對電芯的使用壽命和安全性能產生重大影響，甚至會直接導致裸電芯的報廢。如圖I所示，極片卷繞工序的前一道工序是將極耳20焊接在極片10上，因安全需要，一般會在極片10的留白處貼有綠膠30，為保證綠膠30完全覆蓋極片10，還要求綠膠30 沿極片10的寬度方向延伸一定距離以超出極片10的邊沿。極片10在卷繞或收卷過程中往往通過糾偏傳感器檢測極片10是否走偏，以保證極片對齊度，並在極片10走偏的情況下通過伺服電機調整極片10的位置對其進行糾偏，例如當極片10向一個方向偏移時，伺服電機控制其向相反的方向移動。然而，對於貼有綠膠30的極片10，糾偏傳感器有時會將超出極片10邊沿的綠膠30判斷為出現極片10走偏的情況而產生誤糾偏動作，對極片對齊度造成嚴重影響。現有技術中，通常採用在糾偏傳感器前後加顏色傳感器，或使用能夠辨別顏色的糾偏傳感器來屏蔽綠膠的存在，然而，這樣不僅使設備的結構複雜，而且顯著增加了設備成本。
發明內容
本發明要解決的主要技術問題是，提供一種極片卷繞的糾偏控制方法、裝置和極片卷繞機，能夠有效避免極片上貼附綠膠而產生的誤糾偏動作、且降低設備成本。為解決上述技術問題，本發明提供一種極片卷繞的糾偏控制方法，包括以下步驟步驟A :控制器預設極片的偏移突變閥值Atl ；步驟B :糾偏傳感器先後檢測極片的第一次偏移值A1和第二次偏移值A2，並將A1和A2分別提供給控制器進行存儲；步驟C :控制器計算極片當前的偏移突變值IA2-A11，並將IA2-A11與A0進行比較；步驟D :如果IA2-A1I彡Atl，則控制器通知糾偏電機暫停糾偏動作，否則回到步驟B0所述步驟D中，控制器通知糾偏電機暫停糾偏動作後還包括以下步驟當控制器判斷綠膠離開所述糾偏傳感器，則通知所述糾偏電機恢復糾偏動作，然後回到步驟B。優選地，所述步驟A中，Atl為數字量，所述步驟B中，還包括控制器對A1和A2進行模數轉換的步驟。優選地，所述控制器的主程序內設置中斷，步驟B中，所述糾偏傳感器在先後兩次中斷時分別檢測極片的A1和A2。進一步地，所述步驟C和D在所述糾偏傳感器檢測A2的中斷時執行；或者所述主程序包括前端和後端，所述步驟C和步驟D在所述主程序的前端執行，極片的糾偏啟動程序在所述主程序的後端執行。所述步驟D中，控制器通過以下方法判斷綠膠離開所述糾偏傳感器通過編碼器計算綠膠或極片的移動長度，當綠膠的移動長度大於一定值時判斷綠膠離開所述糾偏傳感器；或根據極片的移動速度設置延時周期T，當延時周期T結束時判斷綠膠離開所述糾偏傳感器。本發明還保護了一種極片卷繞的糾偏控制裝置，包括控制器、用於調整極片位置的糾偏電機和用於檢測極片偏移狀態的糾偏傳感器，所述糾偏傳感器、控制器和糾偏電機依次信號連接，所述控制器包括突變閥值預設模塊、偏移值接收模塊、偏移值存儲模塊、突變值計算和比較模塊、糾偏暫停控制模塊；
突變閥值預設模塊用於預設極片的偏移突變閥值A0 ；偏移值接收模塊用於接收糾偏傳感器先後檢測的極片的第一次偏移值A1和第二次偏移值A2 ；偏移值存儲模塊用於存儲A1和A2 ；突變值計算和比較模塊用於計算極片當前的偏移突變值IA2-A11，並將IA2-A11與A0進行比較；糾偏暫停控制模塊用於當所述突變值計算和比較模塊判斷IA2-A1I彡A0時，通知糾偏電機暫停糾偏動作。進一步地，所述控制器還包括糾偏恢復控制模塊，用於當所述糾偏暫停控制模塊通知糾偏電機暫停糾偏動作後，如果判斷綠膠離開所述糾偏傳感器，則控制糾偏電機恢復糾偏動作。優選地，所述突變閥值預設模塊中預設的Atl為數字量，所述控制器還包括模數轉換模塊，所述模數轉換模塊用於對A1和A2進行模數轉換。本發明還保護了一種極片卷繞機，包括以上所述的糾偏控制裝置。本發明的有益效果是本發明能夠準確檢測和計算極片卷繞過程中的偏移突變狀況，並在極片當前的偏移突變值大於一定程度時判斷極片在通過糾偏傳感器的位置貼附綠膠，而並非極片走偏，因此利用控制器及時屏蔽糾偏電機的糾偏動作，避免誤糾偏動作而造成的極片位置偏移，保證了極片對齊度和電芯卷繞質量；同時，由於本發明只需對控制器的控制程序進行改進，不需要增加顏色傳感器或使用能夠辨別顏色的糾偏傳感器來屏蔽綠膠的存在，因此顯著節約了設備成本。
圖I為一種現有的極片卷繞過程示意圖；圖2為本發明一種實施例的極片卷繞的糾偏控制方法流程圖；圖3為本發明一種實施例的糾偏控制裝置結構示意；圖4為本發明一種實施例的控制器原理框圖。
具體實施方式
下面通過具體實施方式
結合附圖對本發明作進一步詳細說明。針對電池生產工藝中的極片卷繞工藝，為了避免極片上貼附綠膠而產生的誤糾偏動作，本發明利用糾偏傳感器檢測極片的偏移突變狀況，並利用控制器對偏移突變狀況進行計算和判斷，從而屏蔽綠膠通過糾偏傳感器時糾偏電機的糾偏動作，使極片在規定的範圍內卷繞，從而保證極片對齊度和電芯質量。請參考圖2，本發明一種極片卷繞的糾偏控制方法包括以下步驟步驟S201 :控制器預設極片的偏移突變閥值Atl，為了便於比較，Atl為一數字量，例如，通過試驗，該值可設置為糾偏傳感器檢測到極片邊沿和綠膠邊沿時分別輸出的模擬電壓轉換成數字量所對應的差值。步驟S202 :糾偏傳感器檢測極片的第一次偏移值A1，並將A1提供給控制器進行存儲。 步驟S203 :糾偏傳感器檢測極片的第二次偏移值A2,並將A2提供給控制器進行存儲。以上步驟S202和步驟S203控制器可通過獨立的程序完成，也可通過在主程序中設置中斷完成。通常情況下，為了實現極片卷繞的糾偏控制，控制器中具有一個主程序用於順序控制糾偏傳感器、驅動器和糾偏電機等部件的動作，該主程序在極片卷繞過程中循環執行，即執行完最後一步再回到第一步重新執行。本實施方式可在控制器的主程序內設置中斷，例如主程序運行一次中斷3 5次，每次中斷周期為1ms，該步驟中，糾偏傳感器在先後兩次中斷時分別檢測極片的A1和A2,並分別將A1和A2提供給控制器進行存儲。由於糾偏傳感器直接檢測的A1和A2通常都是模擬電壓值，因此控制器需要對其進行模數轉換，轉換成數字量後進行存儲。步驟S204 :控制器計算極片當前的偏移突變值IA2-A11。步驟S205 :控制器將IA2-A1I與Atl進行大小比較，從而判斷是否極片真正走偏，還是極片在通過糾偏傳感器的位置貼附了綠膠。步驟S206 :判斷IA2-A11彡A0 是則進入步驟S207，否則可回到步驟S202繼續檢測。步驟S207 :控制器判斷極片在通過糾偏傳感器的位置貼附綠膠，而並非極片走偏，因此向驅動器發送指令，並通過驅動器通知糾偏電機暫停糾偏動作，使其在短時間或短距離內屏蔽對極片的位置進行調整的糾偏動作。為了避免控制器通知糾偏電機暫停糾偏動作時糾偏電機已經啟動或者已經完成糾偏動作，以上步驟S204至步驟S207可在糾偏傳感器檢測A2的中斷時執行；或者對於PLC等控制器，為了避免主程序每次執行時間過長，可將主程序分為前端和後端，以上步驟S204至步驟S207可在主程序的前端執行，用於通過糾偏電機調整極片位置的糾偏啟動程序在主程序的後端執行。步驟S208 :當控制器判斷綠膠離開糾偏傳感器時，通知糾偏電機恢復糾偏動作，保證其根據糾偏傳感器的檢測對極片位置進行正常調整的功能，接著回到步驟S202繼續檢測。該步驟中，控制器可通過多種方法判斷綠膠離開糾偏傳感器。例如，如果控制器與安裝在極片上的編碼器相連接，可通過編碼器計算綠膠或極片的移動長度，自糾偏傳感器檢測到極片的第二次偏移值A2起或自控制器判斷IA2-A1I大於Atl起，如果綠膠或極片的移動長度大於一定值(該值可設置為實際測量的綠膠長度)，則判斷綠膠已經離開糾偏傳感器。如果控制器沒有連接編碼器，還可根據極片的移動速度設置延時周期T(該值可設置為實際測量的綠膠長度除以極片的移動速度)，自糾偏傳感器檢測到極片的第二次偏移值A2起或自控制器判斷Ia2-A1I大於Aci起，當延時周期t結束時控制器判斷綠膠離開糾偏傳感器。
如圖3和圖4所示，本發明還提供了一種利用以上控制方法的極片卷繞的糾偏控制裝置，包括糾偏傳感器40、控制器50、驅動器60、糾偏電機70和相關的機械連接機構80，糾偏傳感器40、控制器50、驅動器60和糾偏電機70依次信號連接。其中，糾偏傳感器40可為光電傳感器，用於檢測極片10卷繞或開卷過程中的偏移狀態；控制器50可為PLC或單片機等控制單元，用於對整個糾偏控制裝置進行控制；驅動器60用於根據控制器50的指令驅動糾偏電機；糾偏電機70可為伺服電機等，可根據控制器60的指令通過機械連接機構80對極片10的位置進行調整。控制器50中設置一個主程序或者多個獨立的程序對糾偏過程進行順序控制，相關程序包括以下功能模塊以實現以上方法所描述的相應功能突變閥值預設模塊501、偏移值接收模塊502、模數轉換模塊503、偏移值存儲模塊504、突變值計算和比較模塊505、糾偏暫停控制模塊506和糾偏恢復控制模塊507，其中，偏移值接收模塊502、模數轉換模塊503、偏移值存儲模塊504、突變值計算和比較模塊505、糾偏暫停控制模塊506和糾偏恢復控制模塊507依次連接，突變閥值預設模塊501與突變值計算和比較模塊505連接。具體地，突變閥值預設模塊501用於預設極片10的偏移突變閥值Atl ;優選地，預設的Atl為數字量。偏移值接收模塊502用於接收糾偏傳感器40先後檢測的極片10的A1和A2,例如接收糾偏傳感器40在先後兩次主程序的中斷時分別檢測到的極片10的A1和A2。模數轉換模塊503用於對偏移值接收模塊502接收到的A1和A2分別進行模數轉換後，將得到的數字量先後傳輸給偏移值存儲模塊504。偏移值存儲模塊504用於存儲A1和A2,根據需要，這兩個數值可存儲在一個共同的存儲空間，或者兩個獨立的存儲空間。突變值計算和比較模塊505用於根據偏移值存儲模塊504存儲的A1和A2,計算極片10當前的偏移突變值IA2-A1I，並將IA2-A1I與Atl進行比較。該模塊還可分為兩個獨立模塊，分別執行計算和比較功能。糾偏暫停控制模塊506用於當突變值計算和比較模塊505判斷！A2-A11彡Atl時，向驅動器60發送指令，從而通知糾偏電機70暫停糾偏動作。糾偏恢復控制模塊507用於當糾偏暫停控制模塊506通知糾偏電機70暫停糾偏動作後，如果判斷綠膠30離開糾偏傳感器，則控制糾偏電機70恢復糾偏動作，糾偏恢復控制模塊507判斷綠膠30離開糾偏傳感器的可採用以上步驟S208所述的兩種方式。本發明還保護了一種極片卷繞機，包括以上所述的糾偏控制裝置。本發明極片卷繞的糾偏控制方法、裝置和極片卷繞機能夠準確檢測和計算極片的偏移突變狀況，並在極片當前的偏移突變值大於一定程度時判斷極片在通過糾偏傳感器的位置貼附綠膠，而並非極片走偏，因此利用控制器及時屏蔽糾偏電機的糾偏動作，避免誤糾偏動作而造成的極片位置偏移，保證了極片對齊度和電芯卷繞質量，同時，由於本發明只需對控制器的控制程序進行改進，不需要增加顏色傳感器或使用能夠辨別顏色的糾偏傳感器來屏蔽綠膠的存在，因此設備結構簡單，顯著節約了設備成本。以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發 明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種極片卷繞的糾偏控制方法，其特徵在於，包括以下步驟 步驟A :控制器預設極片的偏移突變閥值A0 ； 步驟B :糾偏傳感器先後檢測極片的第一次偏移值A1和第二次偏移值A2,並將A1和A2分別提供給控制器進行存儲； 步驟C :控制器計算極片當前的偏移突變值IA2-A11，並將IA2-A11與A0進行比較； 步驟D :如果IA2-A1I彡Atl，則控制器通知糾偏電機暫停糾偏動作，否則回到步驟B。
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，所述步驟D中，控制器通知糾偏電機暫停糾偏動作後還包括以下步驟當控制器判斷綠膠離開所述糾偏傳感器，則通知所述糾偏電機恢復糾偏動作，然後回到步驟B。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述步驟A中，Atl為數字量，所述步驟B中，還包括控制器對A1和A2進行模數轉換的步驟。
4.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述控制器的主程序內設置中斷，步驟B中，所述糾偏傳感器在先後兩次中斷時分別檢測極片的A1和A2。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述步驟C和D在所述糾偏傳感器檢測A2的中斷時執行；或者所述主程序包括前端和後端，所述步驟C和步驟D在所述主程序的前端執行，極片的糾偏啟動程序在所述主程序的後端執行。
6.如權利要求2至5中任一項所述的方法，其特徵在於，所述步驟D中，控制器通過以下方法判斷綠膠離開所述糾偏傳感器通過編碼器計算綠膠或極片的移動長度，當綠膠的移動長度大於一定值時判斷綠膠離開所述糾偏傳感器；或根據極片的移動速度設置延時周期T，當延時周期T結束時判斷綠膠離開所述糾偏傳感器。
7.一種極片卷繞的糾偏控制裝置，包括控制器、用於調整極片位置的糾偏電機和用於檢測極片偏移狀態的糾偏傳感器，所述糾偏傳感器、控制器和糾偏電機依次信號連接，其特徵在於，所述控制器包括突變閥值預設模塊、偏移值接收模塊、偏移值存儲模塊、突變值計算和比較模塊、糾偏暫停控制模塊； 突變閥值預設模塊用於預設極片的偏移突變閥值Atl ； 偏移值接收模塊用於接收糾偏傳感器先後檢測的極片的第一次偏移值A1和第二次偏移值A2 ； 偏移值存儲模塊用於存儲A1和A2 ； 突變值計算和比較模塊用於計算極片當前的偏移突變值IA2-A1I，並將IA2-A1I與Atl進行比較； 糾偏暫停控制模塊用於當所述突變值計算和比較模塊判斷Ia2-A1I彡Aci時，通知糾偏電機暫停糾偏動作。
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述控制器還包括糾偏恢復控制模塊，用於當所述糾偏暫停控制模塊通知糾偏電機暫停糾偏動作後，如果判斷綠膠離開所述糾偏傳感器，則通知所述糾偏電機恢復糾偏動作。
9.如權利要求7或8所述的裝置，其特徵在於，所述突變閥值預設模塊中預設的Atl為數字量，所述控制器還包括模數轉換模塊，所述模數轉換模塊用於對A1和A2進行模數轉換。
10.一種極片卷繞機，其特徵在於，包括權利要求7至9中任一項所述的糾偏控制裝置。
全文摘要
本發明公開了一種極片卷繞的糾偏控制方法、裝置和極片卷繞機，方法包括以下步驟A控制器預設極片的偏移突變閥值A0；B糾偏傳感器先後檢測極片的第一次偏移值A1和第二次偏移值A2，並將A1和A2分別提供給控制器進行存儲；C控制器計算極片當前的偏移突變值|A2-A1|，並將其與A0進行比較；D如果|A2-A1|≥A0，則控制器通知糾偏電機暫停糾偏動作。本發明能夠準確檢測和計算極片的偏移突變狀況，並在當前的偏移突變值大於一定程度時及時屏蔽糾偏電機的糾偏動作，保證了極片對齊度和電芯卷繞質量，同時，本發明不需要增加顏色傳感器或使用能夠辨別顏色的糾偏傳感器，顯著節約了設備成本。
文檔編號H01M10/04GK102800886SQ20111013541
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月24日 優先權日2011年5月24日
發明者張東南 申請人:深圳市吉陽自動化科技有限公司