關(guān)于全自動(dòng)鋰電池卷繞機(jī)的設(shè)計(jì)分析

黃振奎

（廣東利元亨智能裝備股份有限公司，廣東 惠州 516000）

隨著科技的快速發(fā)展，許多行業(yè)在生過(guò)程中都實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化，同時(shí)全自動(dòng)化生，可以提高生產(chǎn)效率，并且能夠減少生產(chǎn)過(guò)程中，因?yàn)槿斯げ僮魇д`而引起的故障，確保生產(chǎn)的安全性。鋰電池生產(chǎn)是一項(xiàng)對(duì)技術(shù)要求較高的工作。

在鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中，如果采用半自動(dòng)卷繞機(jī)，將其作為生鋰電池電芯的設(shè)備，具體生產(chǎn)過(guò)程中，則需要通過(guò)人工方式，將生產(chǎn)中采用的極片放入到生產(chǎn)設(shè)備中，這種生產(chǎn)方式不僅會(huì)降低鋰電池生的整體效率，而且容易對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中采用的極片造成污染，會(huì)對(duì)最終生的鋰電池的性能造成影響。可見(jiàn)，加強(qiáng)全自動(dòng)鋰電池卷繞機(jī)的設(shè)計(jì)研究意義重大。

1 鋰電池的生產(chǎn)

鋰電池因?yàn)榫哂辛己玫男阅埽虼耍玫搅藦V泛應(yīng)用。但是，鋰金屬是一種化學(xué)性質(zhì)十分活潑的金屬，對(duì)其進(jìn)行加工、保存、應(yīng)用對(duì)環(huán)境有著較高要求，這也就增加了鋰電池的生產(chǎn)難度。

我國(guó)在鋰電池生產(chǎn)上，無(wú)論是在生產(chǎn)技術(shù)，還是在生產(chǎn)設(shè)備上與國(guó)家發(fā)國(guó)家相比都存在一定差距，這也導(dǎo)致我國(guó)鋰電池生產(chǎn)水平落后與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家。

過(guò)去一段時(shí)間，我國(guó)在鋰電池生產(chǎn)過(guò)程中采用兩工位 、兩卷繞頭的半自動(dòng)卷繞機(jī)，這種生產(chǎn)設(shè)備在應(yīng)用過(guò)程中，需要人工進(jìn)行極片添加，在實(shí)際生產(chǎn)期間，不僅生產(chǎn)效率低，而且最終生的鋰電池的性能差，而如果采用全自動(dòng)鋰電池電芯卷繞機(jī)進(jìn)行鋰電池生，則可以提高生產(chǎn)效率，提升最終生產(chǎn)的鋰電池的性能，為人們提供更加高質(zhì)量的鋰電池，從而滿(mǎn)足人們的應(yīng)用需求。

2 全自動(dòng)鋰電池電芯卷繞機(jī)作業(yè)過(guò)程

第一，在具體生產(chǎn)過(guò)程中，正、負(fù)極片料卷以及隔膜料卷自動(dòng)放料，需要人工對(duì)放料進(jìn)行干預(yù)，各個(gè)料帶都會(huì)逐次進(jìn)到卷繞部，在舉輸送過(guò)程中，為了確保輸送的穩(wěn)定性，以及生產(chǎn)過(guò)程中采用各項(xiàng)材料的性能都不會(huì)受到影響，整個(gè)過(guò)程中要經(jīng)過(guò)張力控制、除靜電、除塵，并且要對(duì)極片可能出現(xiàn)的偏差進(jìn)行糾正，檢測(cè)好各項(xiàng)材料的性能。

第二，通過(guò)對(duì)引導(dǎo)輪和極片導(dǎo)送機(jī)構(gòu)的作用，使正、負(fù)極片料卷以及隔膜料進(jìn)入到生產(chǎn)設(shè)備中的卷繞部，進(jìn)入卷繞部時(shí)，正、負(fù)極和隔膜的具體位置對(duì)了鋰電池在具體應(yīng)用過(guò)程中的安全性會(huì)產(chǎn)生直接影響，實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，卷繞膈膜必須能夠?qū)㈦姌O完全包住，避免鋰電池中的正極和負(fù)極出現(xiàn)短路現(xiàn)象，對(duì)鋰電池的性能造成影響，導(dǎo)致其作用無(wú)法得到發(fā)揮。

卷繞部有3個(gè)工位，包括3個(gè)卷繞頭，在生產(chǎn)鋰電池過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)依次完成卷繞、貼膠、下料作業(yè)，各項(xiàng)作業(yè)的質(zhì)量都達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)，不得存在作業(yè)達(dá)不到要求標(biāo)準(zhǔn)情況，以免對(duì)最終生產(chǎn)的鋰電池的性能產(chǎn)生不良影響。完成卷繞作業(yè)后，電芯成品有由下料機(jī)械手在下料工位取下，并且要對(duì)其是否存在短路情況進(jìn)行檢測(cè)，再送到傳輸裝置，通過(guò)光電傳感器器計(jì)數(shù)后，利用輸送帶完成所有成品的輸送，將其運(yùn)輸?shù)匠善废渲校绻麢z測(cè)到質(zhì)量存在問(wèn)題的成品，則應(yīng)當(dāng)將其剔除，其應(yīng)當(dāng)被輸送到次品箱中。

3 全自動(dòng)卷繞機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 輸送部件設(shè)計(jì)

輸送正、負(fù)極片和隔膜的裝置由多項(xiàng)裝置共同工程，具體結(jié)構(gòu)如下。

（1）放卷及糾偏裝置

正 、負(fù)極片料卷及隔膜料卷的放卷架采用的為單懸臂雙支承結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在具體運(yùn)行過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)采用的為交流伺服電機(jī)，作業(yè)過(guò)程中，可以自主放卷，并且在整個(gè)結(jié)構(gòu)中設(shè)置了伺服系自動(dòng)糾偏結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，完成對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的偏斜問(wèn)題糾正，有效避免了實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于偏斜問(wèn)題而引起的質(zhì)量問(wèn)題。

（2）控制張力位置

該裝置主要有張力擺臂、編碼器、過(guò)渡輪等多項(xiàng)結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成，每一項(xiàng)結(jié)構(gòu)的性能對(duì)會(huì)對(duì)裝置最終的性能產(chǎn)生直接影響，因此，對(duì)控制張力裝置來(lái)說(shuō)，必須要保證裝置中每一項(xiàng)結(jié)構(gòu)性能都能夠達(dá)到應(yīng)用的要求標(biāo)準(zhǔn)。

控制張力裝置中的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)完成對(duì)擺臂位置偏移閉環(huán)控制，這種控制方式，能夠?qū)崿F(xiàn)恒張力控制，對(duì)于具體生過(guò)程中的張力，可以在人機(jī)界面上進(jìn)行設(shè)定，并且可以完成對(duì)具體張力大小的有效調(diào)節(jié)，為生產(chǎn)的順利進(jìn)行提供保障。

（3）過(guò)程糾偏裝置

該裝置主要由有兩個(gè)部門(mén)構(gòu)成分別為檢測(cè)結(jié)構(gòu)和執(zhí)行結(jié)構(gòu)，在作業(yè)過(guò)程中，通過(guò)光電傳感器對(duì)極片基準(zhǔn)邊緣進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)該方式，對(duì)生產(chǎn)期間極片是發(fā)生了偏移進(jìn)行確定，再利用控制執(zhí)行結(jié)構(gòu)完成片發(fā)生的偏移記性調(diào)整，確保生產(chǎn)質(zhì)量能夠達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)。

（4）送極片裝置

通過(guò)對(duì)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用，可以時(shí)極片可以被準(zhǔn)確的導(dǎo)入到卷繞部，并且可以完成極片在極片導(dǎo)送結(jié)構(gòu)上具體位置的確定，在該期間也可以自動(dòng)補(bǔ)償。

（5）除塵裝置

通過(guò)旋轉(zhuǎn)毛刷的應(yīng)用完成相應(yīng)清理工作，同時(shí)，對(duì)于極片上的灰塵的去除則采取負(fù)壓吸收方式進(jìn)行。

3.2 卷繞部件

該部件采用三卷繞頭、三工位運(yùn)行方式，單向氣動(dòng)撥針、卷針及三工位轉(zhuǎn)盤(pán)均由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的閉環(huán)控制。完成卷繞作業(yè)后，通過(guò)高壽命剪刀對(duì)正負(fù)極片和隔膜進(jìn)行啟動(dòng)裁切。

3.3 終止膠帶送進(jìn)裝置

膠帶卷采用被動(dòng)放卷方式，由氣缸完成開(kāi)卷、壓緊端頭和進(jìn)行裁切，膠帶卷繞長(zhǎng)度可按要求設(shè)定。

3.4 下料機(jī)械手及檢測(cè)裝置

采用氣動(dòng)機(jī)械手夾持電芯并回轉(zhuǎn)下料，在下料機(jī)械手的翻轉(zhuǎn)過(guò)程中同時(shí)實(shí)現(xiàn) 電芯成品的短路檢測(cè)。

3.5 成品電芯輸送部件

采用皮帶輪斷續(xù)輸送，與整機(jī)的生產(chǎn)節(jié)拍一致，輸送帶水平布置，合格品、不良品檢測(cè)后進(jìn) 行分檢收集 。

4 結(jié)語(yǔ)

鋰電池生產(chǎn)是一項(xiàng)復(fù)雜工作，在具體生產(chǎn)過(guò)程中要采用先進(jìn)的生設(shè)備，采用全自動(dòng)鋰電池卷繞機(jī)進(jìn)行鋰電池生產(chǎn)，可以使生產(chǎn)過(guò)程中遇到的各項(xiàng)問(wèn)題都能夠得到解決，并且可以生產(chǎn)效率，但是，目前我國(guó)在全自動(dòng)鋰電池卷繞機(jī)設(shè)計(jì)方面取得成績(jī)十分有限，因此，要加強(qiáng)相應(yīng)的分析工作。