電池疊片機隔膜放卷及糾偏機構的分析和優化

王元平

（廣東省農墾湛江技工學校，廣東湛江 524000）

0 引言

目前，企業在生產過程上逐漸實現全部人機智能化，特別是在工藝上要實現人機智能化就需要研發和改進生產設備，達到工藝生產要求。汽車動力電池疊片機是動力電池的重要設備，主要用于生產汽車鋰電池。該設備能實現一定尺寸四方帶極耳的料片的Z 形自動疊片、自動繞膜、側貼下料等一系列的動作。目前為止已發展出多種功能多種款式，實現高速全自動化。

主要工作流程有隔膜主動放卷，經過張力機構，引入疊片臺；疊片臺帶動隔膜前后往復移動，以放置極片；負極片先疊，兩套機械手吸盤分別將正、負極片從左邊兩個料盒中取出，經CCD 預定位后疊放在疊片臺上；疊片完成后，通過機械手轉移電芯至隔膜切斷，自動貼膠；同時開始下一個電芯的自動疊片。設備實現程序化自動控制，定位精確、運行穩定，調試方便，操作簡單。

1 工藝分析

分析整體設備的結構以及工作描述后，可以得出該設備的工作工藝流程，如圖1 所示。

2 隔膜放卷及糾偏機構分析

汽車動力電池疊片機隔膜放卷及糾偏機構優化設計前如圖2 所示，圖形結構比較簡單?，F在企業作業方面主要還是從市場應用角度考慮是否實現人機一體化、智能化，節省成本、提高效益。圖2 中的隔膜放卷糾偏機構由于結構、材料等因素，給生產帶來很多不便。

（1）隔膜主動放卷，張力恒定，可計算剩余材料量，材料不足時缺料報警。

（2）張力控制系統通過伺服控制擺輥，配合疊片移動速度及補償電機實現對張力的實時控制，張力傳感器實時監控隔膜張力，整套隔膜放卷裝置裝載在糾偏平臺上，有糾偏傳感器，糾偏系統定位精度≤±0.3 mm。

（3）安裝隔膜除靜電裝置，防止粉塵靜電吸附對隔膜造成污染。

（4）與隔膜接觸的各種過渡輥采用碳纖維材料，過渡輥整體質量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼鐵，可減少隔膜疊片過程中快速往復運動阻礙。

（5）隔膜放卷組件高低位置合理，滿足人機工程學，便于更換隔膜，配有手動夾緊隔膜機構，方便人工快速更換隔膜。

圖2 隔膜放卷及糾偏機構優化設計前

3 隔膜放卷及糾偏機構優化設計

針對以上幾點，需要對原隔膜放卷及糾偏機構優化設計，隔膜放卷及糾偏機構優化設計后的組裝圖如圖3 所示。優化后的隔膜防卷糾偏機構增加了很多零部件，組件主要包括放卷機構、張力機構、糾偏機構、除靜電機構和缺料報警機構。圖3 中是優化后確定的零部件名稱。首先優化設計從人機工程學結構分析，該結構高度符合人機功能學的設計原理，與“人”合為一體的整體設計。其次使該裝置更好發揮自身性能，近期通過市場調查比對，然后對隔膜放卷及糾偏機構設計改進。

圖3 隔膜放卷及糾偏機構優化設計后的組裝圖

（1）改進點一。隔膜鋁輥（2A12）易掉粉，重量較大，采用鋁棒易掉粉，而且鋁棒用久之后容易發黑，長期使用鋁棒自身會產生鋁粉，這樣會被粘連在隔膜卷料上。優化設計：改成碳纖維材料過輥，隔膜過輥采用碳纖維材料，重量輕、強度高，不易產生粉塵，但強度高于鋼鐵。

（2）改進點二。隔膜靜電過大問題，不易糾偏。在產生靜電甚至比較大時，疊片糾偏時糾偏不到位，之前也采用了離子風技術消除靜電。通過實驗，僅能消除70%～80%的靜電，作業過程還是糾偏不到位，沒有達到理想的糾偏效果。優化設計：兩側增加離子棒，這樣在整個作業中可以使靜電降到最低，隔膜糾偏傳感器對隔膜糾偏補償，提高對齊度；隔膜主動放卷，模組拉動隔膜補償，在傳送作業中糾偏準確到位。

（3）改進點三。隔膜放卷時張力無法控制，以前沒有安裝張力傳感器，是通過鋁輥自身重量，可以實現自動下落以達到隔膜收縮的效果。有張力傳感器時，可控受力均勻恒定。優化設計：增加張力傳感器，放卷高速均勻穩定，這時在傳送過程中，張力恒定可控，操持可實現自控。

（4）改進點四。能否添加隔膜余量檢測，材料不足時缺料報警裝置。因為現在的隔膜直徑各異（一般在200～600 mm），需要人工檢測，人工檢測時根據隔膜大小時間不能做到統一計算。沒有傳感器難以糾偏，給工作帶來很大不便。優化設計：增加位移傳感器檢測直徑，隔膜（卷料）余料檢測，從而實現缺料報警，當剩余一定料時，通過傳感器發送警報信號，節省人力，實現自動控制，提高生產效益。

4 結束語

本文僅對疊片機隔膜放卷及糾偏機構的幾個方面設計改進，使其高度符合人機工程設計，智能控制、易操作，可以實現自動化作業，降低成本，提高工作效益。

汽車動力電池疊片機隔膜放卷及糾偏機構在整套設備使用中占據核心地位，隨著社會發展和人工智能時代到來，糾偏機構設計也要隨著市場要求不斷完善改進。