電池疊片機隔膜放卷及糾偏機構(gòu)的分析和優(yōu)化

王元平

（廣東省農(nóng)墾湛江技工學校，廣東湛江 524000）

0 引言

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

主要工作流程有隔膜主動放卷，經(jīng)過張力機構(gòu)，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(jīng)CCD 預定位后疊放在疊片臺上；疊片完成后，通過機械手轉(zhuǎn)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(shè)備實現(xiàn)程序化自動控制，定位精確、運行穩(wěn)定，調(diào)試方便，操作簡單。

1 工藝分析

分析整體設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及工作描述后，可以得出該設(shè)備的工作工藝流程，如圖1 所示。

2 隔膜放卷及糾偏機構(gòu)分析

汽車動力電池疊片機隔膜放卷及糾偏機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計前如圖2 所示，圖形結(jié)構(gòu)比較簡單。現(xiàn)在企業(yè)作業(yè)方面主要還是從市場應用角度考慮是否實現(xiàn)人機一體化、智能化，節(jié)省成本、提高效益。圖2 中的隔膜放卷糾偏機構(gòu)由于結(jié)構(gòu)、材料等因素，給生產(chǎn)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(tǒng)通過伺服控制擺輥，配合疊片移動速度及補償電機實現(xiàn)對張力的實時控制，張力傳感器實時監(jiān)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(tǒng)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(zhì)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(gòu)，方便人工快速更換隔膜。

圖2 隔膜放卷及糾偏機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計前

3 隔膜放卷及糾偏機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

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

圖3 隔膜放卷及糾偏機構(gòu)優(yōu)化設(shè)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(fā)黑，長期使用鋁棒自身會產(chǎn)生鋁粉，這樣會被粘連在隔膜卷料上。優(yōu)化設(shè)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(chǎn)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(chǎn)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(shù)消除靜電。通過實驗，僅能消除70%～80%的靜電，作業(yè)過程還是糾偏不到位，沒有達到理想的糾偏效果。優(yōu)化設(shè)計：兩側(cè)增加離子棒，這樣在整個作業(yè)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(yè)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(xiàn)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(yōu)化設(shè)計：增加張力傳感器，放卷高速均勻穩(wěn)定，這時在傳送過程中，張力恒定可控，操持可實現(xiàn)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(xiàn)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(jù)隔膜大小時間不能做到統(tǒng)一計算。沒有傳感器難以糾偏，給工作帶來很大不便。優(yōu)化設(shè)計：增加位移傳感器檢測直徑，隔膜（卷料）余料檢測，從而實現(xiàn)缺料報警，當剩余一定料時，通過傳感器發(fā)送警報信號，節(jié)省人力，實現(xiàn)自動控制，提高生產(chǎn)效益。

4 結(jié)束語

本文僅對疊片機隔膜放卷及糾偏機構(gòu)的幾個方面設(shè)計改進，使其高度符合人機工程設(shè)計，智能控制、易操作，可以實現(xiàn)自動化作業(yè)，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(gòu)在整套設(shè)備使用中占據(jù)核心地位，隨著社會發(fā)展和人工智能時代到來，糾偏機構(gòu)設(shè)計也要隨著市場要求不斷完善改進。