[发明专利]一种方型卷绕机变转速卷绕系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种方型卷绕机系统，尤其涉及一种方型卷绕机变转速卷绕系统及方法。

背景技术

锂电池行业的发展是目前世界上日趋发展的热门行业，特别是方型电池有其独特的优点并得到广泛应用，而锂离子电池电芯的卷绕是锂离子电池制作的关键环节之一，其卷绕张力控制精度、卷绕速度、成品率等指标直接决定了电池性能。特别是常见方形电池，由于卷绕方形电池电芯的卷针是扁平状的，故此在卷绕过程中，卷针匀速转动卷绕时，带料的实际线速度其实是呈周期性变化的，从而引起带料的张力也呈周期性变化，直接导致卷绕出来的电芯存在变形，电芯卷绕不齐，严重影响电池的质量和生产效率，因此，变形问题是目前方形电芯在制造过程中的一个难题。

目前普遍的做法是采用的通常数学建模或描点方式来控制，在更换卷进针之后，由于卷针的形状各异，因此需要重新计算或描点，调试时间相当漫长，而且在卷针卷绕过程中随着卷绕圈数的增加，会导致宽度的变化，卷针在相同的角度、相应的角速度等情况下，卷绕线速度也会发生变化，这样也会制约卷绕速度的提升，加大了张力的波动和调试的难度，所以，急需一种快速、简单、准确的方型卷绕机卷绕系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是需要提供一种快速、简单、准确的方型卷绕机卷绕系统，提供一种描绘出卷针根据不同角度改变相应的卷绕转速的系统及方法。

对此，本发明提供一种方型卷绕机变转速卷绕系统，包括伺服电机模块、编码模块、采集模块和控制模块，所述伺服电机模块包括卷针驱动单元和脉冲发生器单元，所述卷针驱动单元采用伺服电机驱动卷针，所述脉冲发生器单元用于输出伺服电机模块的工作脉冲；

所述编码模块采用编码器单元定时输出反馈脉冲；

所述采集模块用于同时采集所述工作脉冲和所述反馈脉冲；

所述控制模块包括中央处理器单元、存储器单元和控制单元，所述中央处理器单元用于计算所述反馈脉冲对应的卷绕转速，并将卷绕转速、工作脉冲和反馈脉冲的对应关系存储至存储器单元，所述控制单元根据工作脉冲和所述的对应关系改变该系统的卷绕转速。

其中，所述工作脉冲为所述脉冲发生器单元工作状态下输出的伺服电机模块的脉冲；所述反馈脉冲为编码模块采用编码器单元定时中断而输出的脉冲，即编码器单元反馈的脉冲；所述卷绕转速为该系统在卷绕过程中卷针卷绕的角速度；所述对应关系为将卷绕转速、工作脉冲和反馈脉冲在存储器单元中按一定长度字节一一对应地连续进行存储，存储所得的一一对应的数据关系即为所述的对应关系；所述脉冲发生器单元为能够产生电平1：50‰，电平0：50‰的脉冲装置，可以是PLC；所述中央处理器单元采用CPU ，用于计算所述反馈脉冲对应的卷绕转速，并将卷绕转速、工作脉冲和反馈脉冲的对应关系存储至存储器单元；所述编码模块采用编码器单元，编码器单元采用编码器的连接轴连接至具体的电路里面，所述连接轴为编码器单元的连接器，本发明的电气控制过程为，伺服电机驱动卷针，卷针带动物料进行电芯卷绕操作，所述的物料卷绕通过编码器的连接轴连接卷针和张力摆杆，带动电芯的卷绕，所述电芯卷绕所需的卷绕物料放置于物料卷上。

本发明的实施例中，所述编码器单元定时中断输出反馈脉冲，所述定时中断的时间周期计为T，计第一个定时中断为T1，第二个定时中断为T2, 第n个定时中断为Tn；本发明计第一个定时中断所述编码器单元的反馈脉冲读数为p1，第二个定时中断所述编码器单元的反馈脉冲读数为p2，第n个定时中断所述编码器单元的反馈脉冲读数为pn，由所述编码器单元的分辩率和所述编码器单元的连接轴直径能够计算出放卷物料每行走1mm，所述编码器单元输出的反馈脉冲的个数为m，本发明约定所述编码器单元的连接轴直径为D，所述编码器单元的分辩率为N，则m=（N/（3.14*D））。本发明在每产生一个定时中断时，就会算出当时放卷物料速度，也就是电芯卷绕的线速度，所述电芯卷绕的线速度为V=（（pn-p（n-1））/m）*（1000/T），本发明所述卷针的变速运动为F=1/V，由此可以得到带动所述卷针的伺服电机运转的速度，本发明能实现放卷物料尽可能均速运动，也就是电芯卷绕的线速度尽可能匀速地进行卷绕。