鋰離子電池卷繞機(jī)張力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理

為了控制張力，需要構(gòu)成張力控制系統(tǒng)。因?yàn)閺埩χ荒茉趦蓚€(gè)（或兩個(gè)以上）具有驅(qū)動(dòng)（或制動(dòng)）力矩的工藝設(shè)備間形成，所以張力控制系統(tǒng)是在兩個(gè)傳動(dòng)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上構(gòu)成的。其中一個(gè)傳動(dòng)控制系統(tǒng)作為張力控制系統(tǒng)的速度基準(zhǔn)，稱為速度基準(zhǔn)系統(tǒng)，而另一個(gè)傳動(dòng)控制系統(tǒng)按張力要求建立負(fù)載，形成張力，實(shí)質(zhì)是對(duì)速度基準(zhǔn)系統(tǒng)按要求張力進(jìn)行速度跟隨，稱為張力可控的速度跟隨系統(tǒng)。張力控制的任務(wù)一般多放在后一系統(tǒng)上，所以人們習(xí)慣地只將后者稱為張力控制系統(tǒng)。本文為大家介紹鋰電池卷繞機(jī)張力張力控制系統(tǒng)。

鋰電池卷繞機(jī)張力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

張力控制系統(tǒng)由放卷機(jī)構(gòu)，收卷機(jī)構(gòu)，張力檢測(cè)機(jī)構(gòu)，線速度檢測(cè)機(jī)構(gòu)組成。鋰電池原材料通過放卷機(jī)構(gòu)引出，收卷機(jī)構(gòu)將鋰電池原材料收卷為電池，但是在收卷過程中，由于收卷速度和放卷速度不一致，造成鋰電池材料的張力發(fā)生變化，因此需要張力檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)出料帶張力的大小，控制放卷機(jī)構(gòu)的放卷速度，形成一個(gè)張力控制系統(tǒng)的閉環(huán)。線速度檢測(cè)機(jī)構(gòu)的作用是檢測(cè)傳送帶的線速度。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。

鋰電池材料通過直流電機(jī)控制的放卷機(jī)構(gòu)引出，由伺服電機(jī)控制的收卷機(jī)構(gòu)卷成一個(gè)電池。放卷速度和收卷速度不一致時(shí)，張力輥將偏離平衡位置，當(dāng)收卷速度大于放卷速度時(shí)，張力輥向右方向偏轉(zhuǎn)，當(dāng)收卷速度小于放卷速度時(shí)，張力輥向左方向偏轉(zhuǎn)。

控制器周期性的檢測(cè)張力輥的位置，計(jì)算出張力大小，通過特定的算法（如PID算法），計(jì)算出放卷機(jī)構(gòu)的放卷速度，最后輸出到直流電機(jī)。所以放卷機(jī)構(gòu)是閉環(huán)控制的系統(tǒng)，而收卷機(jī)構(gòu)則是開環(huán)系統(tǒng)，是放卷跟隨收卷的系統(tǒng)。

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鋰電池卷繞機(jī)張力控制系統(tǒng)原理

簡單地說就是通過控制放卷電機(jī)的線速度來控制張力輥位置，使之處于平衡狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的恒張力控制。由于收卷線速度和放卷線速度的不同步，通過張力傳感器檢測(cè)到張力值的變化，將此變化作為系統(tǒng)的前饋控制，通過調(diào)節(jié)放卷電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使其線速度達(dá)到與實(shí)際收卷的線速度一致，保證張力的恒定。但是放料電機(jī)線速度不能跟隨上卷針的線速度，引起材料帶的一張一弛運(yùn)動(dòng)。內(nèi)部張力的時(shí)大時(shí)小，表現(xiàn)為料帶的一張一弛，不僅引起了鋰電池電芯變形，而且大大降低了卷繞出來的電芯成品的整齊度，這也是方型鋰離子電池卷繞機(jī)成品率低下的主要原因。