工藝介紹

涂布是二次電池最重要的工藝段之一，速度、張力的穩定決定著被涂材料的薄厚程度以及產品的品質。被涂材料越薄，則單位體積的電池容量越高。速度越高，產量越高，成本越低。

單層鋰電池涂布機設備分為放卷區、糾偏區、牽引輥區、涂布區、烘箱區、尾部牽引區、收卷區。

■  放卷區為異步電機加閉環變頻器的配置；變頻器采用模擬量控制；張力擺桿采用氣缸產生張力，配備張力計監控；擺桿位置通過電位計進行反饋。

■  涂布區為連續涂布，涂布輥采用直驅電機驅動，模擬量控制。

■  烘箱區安裝7支過輥輔助料帶通過，變頻器加異步電機驅動，變頻器為RS-485通訊。

■  牽引區為異步電機加閉環變頻器配置，與放卷機構類似。

■  收卷區為自動換料結構，輔助貼合輥與切刀由氣缸控制升降，升的過程需增加緩沖阻尼，避免沖擊過大。

課題

01線速度120米/分鐘的高速放卷下，換刀時容易產生張力波動，導致最終的涂布效果降低。

02線速度120米/分鐘的高速放卷下，波動過大導致無法穩定接換料，需停機后處理，拖慢生產節拍。

解決方案

1. 模糊卷徑計算技術，將精度提升至±1mm內

歐姆龍針對涂布機工藝和電氣方面的課題，專門開發了模糊卷徑計算技術：

From 傳統的編碼器，加上檢測圈數的光電傳感器

To無需檢測圈數的光電傳感器

工藝流程中的張力控制機構由變頻器+三相異步電機+擺桿機構組成，通過模糊卷徑計算技術實現無編碼器或卷徑測量傳感器的卷徑計算，簡化機械結構，降低成本，提升系統穩定性。

2. 張力控制技術，張力波動削減為0

From  采用傳統的氣缸切刀，由于抬刀時的擾動量無法估算，僅靠PID進行調節，張力波動大。

To  抬刀機構改用伺服電機控制，根據數學模型計算出擾動量作為前饋控制，張力波動將大大降低，甚至基本無變化，使得產品的涂布效果更佳，速度也可以得到提升。

控制系統

控制器采用集高功能運動控制和實現現場IoT網絡于一體的NX1P系列，帶動伺服電機分別控制左糾偏、右糾偏、左調刀、右調刀、供料與涂輥等。

實現價值

1、生產效率：線速度120米/分鐘

2、計算精度：±1mm內

3、張力波動：＜1%

【經營層】

■ 應對世界環境惡化、新能源電池的制造趨勢，提供高速、高精度的涂布技術，打造行業Top競爭力。

■ 通過模糊卷徑計算技術實現無編碼器或卷徑測量傳感器的卷徑計算，簡化機械結構，降低設備電氣上的投入，單臺生產成本大幅降低。

【管理層】

■ 抬刀機構改用伺服電機控制，根據數學模型計算出擾動量作為前饋控制，降低張力波動，使產品的涂布效果更佳，速度也得到提升。

■ 歐姆龍機械自動化控制器 NX系列，可實現現場生產數據的采集、存儲、分析，改善管理課題，提高生產效率。

【工程師層】

■ 模糊卷徑計算與張力控制技術，可直接通過控制器FB導入，無需編程。

■ 線速度120米/分鐘的高速放卷下無張力波動，且實現無停機接換料。