高速、高精度的單層鋰電池涂布應用
降低張力波動，實現(xiàn)高速運行下的穩(wěn)定涂布
工藝介紹
涂布是二次電池重要的工藝段之一，速度、張力的穩(wěn)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(qū)、糾偏區(qū)、牽引輥區(qū)、涂布區(qū)、烘箱區(qū)、尾部牽引區(qū)、收卷區(qū)。
■ 放卷區(qū)為異步電機加閉環(huán)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(jiān)控；擺桿位置通過電位計進行反饋。
■ 涂布區(qū)為連續(xù)涂布，涂布輥采用直驅電機驅動，模擬量控制。
■ 烘箱區(qū)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(qū)為異步電機加閉環(huán)變頻器配置，與放卷機構類似。
■ 收卷區(qū)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
1、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＊終的涂布效果降低。
2、線速度120米/分鐘的高速放卷下，波動過大導致無法穩(wěn)定接換料，需停機后處理，拖慢生產節(jié)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(fā)了模糊卷徑計算技術：
From：傳統(tǒng)的編碼器，加上檢測圈數(shù)的光電傳感器
To： 無需檢測圈數(shù)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(xiàn)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(tǒng)穩(wěn)定性。
2、張力控制技術，張力波動削減為0
From：采用傳統(tǒng)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(jié)，張力波動大
To：抬刀機構改用伺服電機控制，根據(jù)數(shù)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(tǒng)
控制器采用集高功能運動控制和實現(xiàn)現(xiàn)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(xiàn)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(huán)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(yè)Top競爭力。
■ 通過模糊卷徑計算技術實現(xiàn)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(jù)數(shù)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(xiàn)現(xiàn)場生產數(shù)據(jù)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(xiàn)無停機接換料
