CN108483098A - 卷绕机恒张力控制***及方法 - Google Patents

卷绕机恒张力控制***及方法 Download PDF

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安宁
江俊强
房宁
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Abstract

本发明公开了一种卷绕机恒张力控制***，包括放卷机构、摆杆机构和预卷机构，所述摆杆机构的摆杆电机由控制***控制，所述控制***包括PID控制模块，将张力传感器采集的张力值作为PID控制的反馈值，对摆杆电机的转矩进行PID控制；将放卷轴和卷针轴采用电子齿轮拟合，对速度进行同步控制。通过张力传感器采集张力值作为摆杆电机扭矩的反馈值，对摆杆机构进行PID控制，实现恒张力控制，并采用电子齿轮对牵引轴和编码器轴进行线速度同步控制。

Description

卷绕机恒张力控制***及方法
技术领域
本发明涉及一种卷绕机恒张力控制***，具体地涉及一种用于锂电池的放卷张力及极片张力的卷绕机恒张力控制***及方法。
背景技术
卷绕机工作过程中对张力的控制至关重要，在电池卷绕过程中由于张力的波动，极片卷绕的松紧度不一致，影响电池的性能。
目前锂电池行业中的张力控制都是采用张力浮辊的方法进行控制，这种张力控制都是采用浮辊的偏移位置间接控制速度的方法来实现张力的控制，这种方法不仅张力控制的不准确不能达到张力闭环的控制效果，而且极片的速度也不能和卷绕轴同步，这样张力控制方法是一种粗放的张力控制，使用这种方法在电池卷绕过程中很容易造成张力的波动，使得极片卷绕的松紧度不一致，影响电池的性能。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明目的是：提供了一种卷绕机恒张力控制***及方法，通过张力传感器采集张力值作为摆杆电机扭矩的反馈值，对摆杆机构进行PID控制，实现恒张力控制，并采用电子齿轮对牵引轴和编码器轴进行线速度同步控制。
本发明的技术方案是：
一种卷绕机恒张力控制***，包括放卷机构、摆杆机构和预卷机构，所述摆杆机构的摆杆电机由控制***控制，所述控制***包括PID控制模块，将张力传感器采集的张力值作为PID控制的反馈值，对摆杆电机的转矩进行PID控制；将放卷机构和预卷机构采用电子齿轮进行拟合，对速度进行同步控制。
优选的，所述卷针轴的速度通过安装的编码器进行测量。
优选的，当同步信号有效时，所述控制***执行电子齿轮拟合指令，放卷轴跟随编码器轴同步运行，同时将摆杆机构切换到PID控制。
优选的，所述执行电子齿轮拟合指令包括，编码器轴和放卷轴组成电子齿轮主轴和从轴进行拟合，拟合比为编码器轴的直径和放卷轴的直径比。
优选的，所述速度为线速度。
本发明还公开了一种卷绕机恒张力控制方法，包括以下步骤：
将张力传感器采集的张力值作为PID控制的反馈值，对摆杆机构的摆杆电机的转矩进行PID控制；
将放卷机构和预卷机构采用电子齿轮进行拟合，对速度进行同步控制。
优选的，所述卷针轴的速度通过安装的编码器进行测量。
优选的，当同步信号有效时，所述控制***执行电子齿轮拟合指令，放卷轴跟随编码器轴同步运行，同时将摆杆机构切换到PID控制。
优选的，所述执行电子齿轮拟合指令包括，编码器轴和放卷轴组成电子齿轮主轴和从轴进行拟合，拟合比为编码器轴的直径和放卷轴的直径比。
优选的，所述速度为线速度。
与现有技术相比，本发明的优点是：
通过张力传感器采集张力值作为摆杆电机扭矩的反馈值，对摆杆机构进行PID控制，实现恒张力控制，并采用电子齿轮对牵引轴和编码器轴进行线速度同步控制，从而达到张力闭环的调节功能。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明卷绕机恒张力控制***的极片走带图；
图2为本发明卷绕机恒张力控制方法的流程图；
图3为本发明PLC中的同步放卷控制指令原理图；
图4为本发明PLC中的放卷结束控制指令原理图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例：
如图1所示，本发明的卷绕机恒张力控制***，包括放卷机构10、摆杆机构20和预卷机构（图中未示出）。
放卷机构10包括放卷轴（牵引轴）11，摆杆机构20包括摆杆和摆杆电机，摆杆电机由控制***控制。张力传感器30安装在大板上，采集当前极片的张力值。预卷机构包括卷针轴，卷针轴的速度通过安装的编码器40进行测量。具体的极片走带如图1所示。
控制***包括PID控制模块，将张力传感器采集的张力值作为PID控制的反馈值，对摆杆电机的转矩进行PID控制；将放卷机构和预卷机构采用电子齿轮进行拟合，对速度进行同步控制。
如图2所示，开始运行时摆杆电机的转矩为设定值，不根据张力传感器的反馈进行PID控制，预卷机构不运行，极片不动时，牵引轴和编码器轴（在PLC中将编码器设置成编码器轴，设置成编码器轴后编码器轴的当前速度等参数可直接获取）不需要进行同步控制，只需要比例控制找摆杆机构设定的平衡位置。
图2中所示极片连接到预卷机构，当卷绕开始时，置位同步信号，同步信号有效，执行电子齿轮拟合指令，牵引轴（作用放卷）开始跟随编码器轴同步运行，同时张力摆杆切换到PID控制。PLC中的运动控制指令原理图如图3和4所示。
具体的操作为，编码器和牵引轴组成电子齿轮主轴和从轴，进行拟合，拟合比为编码器轴的直径和放卷轴的直径比，实现线速度同步的控制。当卷绕完成，同步信号无效，牵引轴和编码器轴退出电子齿轮拟合，同步跟随结束。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卷绕机恒张力控制***，其特征在于，包括放卷机构、摆杆机构和预卷机构，所述摆杆机构的摆杆电机由控制***控制，所述控制***包括PID控制模块，将张力传感器采集的张力值作为PID控制的反馈值，对摆杆电机的转矩进行PID控制；将放卷机构和预卷机构采用电子齿轮进行拟合，对速度进行同步控制。
2.根据权利要求1所述的卷绕机恒张力控制***，其特征在于，所述预卷机构的卷针轴的速度通过安装的编码器进行测量。
3.根据权利要求2所述的卷绕机恒张力控制***，其特征在于，当同步信号有效时，所述控制***执行电子齿轮拟合指令，放卷轴跟随编码器轴同步运行，同时将摆杆机构切换到PID控制。
4.根据权利要求3所述的卷绕机恒张力控制***，其特征在于，所述执行电子齿轮拟合指令包括，编码器轴和放卷轴组成电子齿轮主轴和从轴进行拟合，拟合比为编码器轴的直径和放卷轴的直径比。
5.根据权利要求1所述的卷绕机恒张力控制***，其特征在于，所述速度为线速度。
6.一种卷绕机恒张力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
将张力传感器采集的张力值作为PID控制的反馈值，对摆杆机构的摆杆电机的转矩进行PID控制；
将放卷机构和预卷机构采用电子齿轮进行拟合，对速度进行同步控制。
7.根据权利要求6所述的卷绕机恒张力控制方法，其特征在于，所述卷针轴的速度通过安装的编码器进行测量。
8.根据权利要求7所述的卷绕机恒张力控制方法，其特征在于，当同步信号有效时，所述控制***执行电子齿轮拟合指令，放卷轴跟随编码器轴同步运行，同时将摆杆机构切换到PID控制。
9.根据权利要求8所述的卷绕机恒张力控制方法，其特征在于，所述执行电子齿轮拟合指令包括，编码器轴和放卷轴组成电子齿轮主轴和从轴进行拟合，拟合比为编码器轴的直径和放卷轴的直径比。
10.根据权利要求6所述的卷绕机恒张力控制方法，其特征在于，所述速度为线速度。
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