一种生箔机、改造方法以及生箔机的工作方法与流程

1.本发明涉及新能源汽车动力电池用电解铜箔领域，更具体地说，尤其涉及一种生箔机、改造方法以及生箔机的工作方法。


背景技术：

2.在先申请“一种电解铜箔生箔单体机、设计方法及其应用”，发现了一个问题：旧有的老设备，由于空间的限制以及当时设备生产商的考虑，其没有考虑到“现今在生产双光6微米”时会出现：“边料收卷轴转速适配性差”的问题(旧有的老设备，边料收卷轴转速无法实现自动变化，需要人工调节)。即：阴极辊转速快，边料收卷轴稍慢，边料不容易缠上去；而边料收卷轴稍快，边料会断箔。
3.对于上述问题，就是人工一直守在设备面前，守个半小时左右(每隔一段时间就需要再来守半小时)，人工调试边料收卷轴的转速。
4.为了解决该问题，在先申请“一种电解铜箔生箔单体机、设计方法及其应用”基于理论分析，采用调节边料收卷轴半径的方法来解决。
5.然而，这也存在一个问题：边料收卷轴的半径不是可以无限增大的，其仍然受现有空间的限制。也即，如果后续生产研发新型的，那么阴极辊的转速越来越快，必然会存在瓶颈。而如何解决这种瓶颈则成为一个新的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种生箔机。
7.本发明的另一目的在于提供一种生箔机的改造方法。
8.本发明的再一目的在于提供一种生箔机的工作方法。
9.一种生箔机，其边料收卷于边料收卷轴上，其包括：阴极辊、第一辊、边料收卷辊分切
‑ꢀ
缓存-收卷组件；
10.边料收卷辊分切-缓存-收卷组件包括：切边刀具、第一顶板、伸缩组件、第二辊、边料收卷辊，所述伸缩组件的固定端固定在第一顶板上，伸缩组件的移动端与第二辊的中心转轴固定，第二辊绕着其中心转轴转动；
11.边料收卷辊分切-缓存-收卷组件的数量为2个，分别对应处理两侧的铜箔边料。
12.进一步，所述第一辊为剥离辊。
13.进一步，所述第二辊的轴向宽度为3cm～10cm。
14.一种生箔机的改造方法，生箔机包括：阴极辊、第一辊、切边刀具、边料收卷辊；在第一辊与边料收卷辊之间安装：第二辊伸缩组件；
15.所述第二辊伸缩组件包括：第一顶板、伸缩组件、第二辊，所述伸缩组件的固定端固定在第一顶板上，伸缩组件的移动端与第二辊的中心转轴固定，第二辊绕着其中心转轴转动。
16.进一步，在边料收卷轴上套设固定有增径辊。
17.一种生箔机的工作方法，初始状态下，输入：时间t＝0、生产的铜箔的厚度h、阴极辊的角速度w0、阴极辊的半径r0、边料收卷辊的角速度wb、本阶段的边料收卷辊的初始半径rb、已收卷的铜箔的平均延伸率x，铜箔的临界延伸率x
临界
18.以铜箔前进的方向为x正向，以竖直向上为y正向，x向与y向相互垂直；输入第一辊的中心点的坐标：xa，ya；边料收卷辊的中心点的坐标为：xb，yb；以及第二辊的中心点的 x坐标xc；
19.s100：第一阶段的控制
20.s101，计算参数t1和t
换
：
[0021][0022][0023]
s102，从0-t1阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
[0024]
s102-1，计算不同的t下的j
预存
[0025][0026]
s102-2，计算不同的t下的q
t
：
[0027]qt
＝j
预存
+q
t0
[0028]
s102-3，计算不同t下的r
t
：
[0029][0030]
s102-4，计算不同t下的第二辊的中心点的y轴坐标值yc：
[0031][0032]
s103，从t
1-t
换
阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
[0033]
s103-1，计算不同的t下的j
预存
[0034][0035]
s103-2，计算不同的t下的q
t
：
[0036]qt
＝j
预存
+q
t换
[0037]
s103-3，计算不同的t下的t时刻的r
t
：
[0038][0039]
s103-4，计算不同的t下的yc，即满足下式：
[0040][0041]
进一步，还包括：s200：第二阶段的控制
[0042]
值机人员重新调整wb，此时对应的t为t
设定
；此时t重新归0计时；
[0043]
rb重新赋值为“前一阶段的r
b”即下述s201-s203中的rb都是重新赋值后的结果；
[0044]
s201，计算参数t1和t
换
：
[0045][0046][0047]
s202，从0-t1阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
[0048]
s202-1，计算不同的t下的j
预存
[0049][0050]
s202-2，计算不同的t下的q
t
：
[0051]qt
＝j
预存
+q
t0
[0052]
s202-3，计算不同t下的r
t
：
[0053][0054]
s202-4，计算不同t下的第二辊的中心点的y轴坐标值yc：
[0055][0056]
s203，从t
1-t
换
阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
[0057]
s203-1，计算不同的t下的j
预存
[0058][0059]
s203-2，计算不同的t下的q
t
：
[0060]qt
＝j
预存
+q
t换
[0061]
s203-3，计算不同的t下的t时刻的r
t
：
[0062][0063]
s203-4，计算不同的t下的yc，即满足下式：
[0064][0065]
进一步，其他阶段的方法按照s200的方法不断执行。
[0066]
进一步，x的取值在[0，x
临界
]之间。
[0067]
本技术的有益效果在于：
[0068]
第一，本技术的第一个发明点在于：解决旧有生箔机在生产新研发的高性能电解铜箔的问题，通过设计“边料收卷辊分切-缓存-收卷组件”来改造旧有的生箔机，来提升其性能。
[0069]
第二，本技术的第二个发明点在于：提出了一种生箔机的工作方法，具体为：
[0070]
s100：第一阶段的控制
[0071]
s101，计算参数t1和t
换
：
[0072]
[0073][0074]
s102，从0-t1阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
[0075]
s102-1，计算不同的t下的j
预存
[0076][0077]
s102-2，计算不同的t下的q
t
：
[0078]qt
＝j
预存
+q
t0
[0079]
s102-3，计算不同t下的r
t
：
[0080][0081]
s102-4，计算不同t下的第二辊的中心点的y轴坐标值yc：
[0082][0083]
s103，从t
1-t
换
阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
[0084]
s103-1，计算不同的t下的j
预存
[0085][0086]
s103-2，计算不同的t下的q
t
：
[0087]qt
＝j
预存
+q
t换
[0088]
s103-3，计算不同的t下的t时刻的r
t
：
[0089][0090]
s103-4，计算不同的t下的yc，即满足下式：
[0091]
[0092]
s200：第二阶段的控制
[0093]
值机人员重新调整wb，此时对应的t为t
设定
；此时t重新归0计时；
[0094]
rb重新赋值为“前一阶段的r
b”即下述s201-s203中的rb都是重新赋值后的结果；
[0095]
s201-s203与前述的s101-s103相同。
附图说明
[0096]
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
[0097]
图1是本技术的电解铜箔生箔机的设计图。
[0098]
图2是q
t-t关系图。
[0099]
附图标记说明如下：
[0100]
第一顶板1、伸缩组件2、第二辊3、阴极辊4、第一辊5、切边刀具6、边料收卷辊7。
具体实施方式
[0101]
实施例1：
[0102]
一、结构设计
[0103]
旧有的设备，其可供改造的空间很小。因此，只设计一个类缓存装置。其设计结构如图1所示：
[0104]
电解铜箔生箔机，其包括：阴极辊4、第一辊5、边料收卷辊分切-缓存-收卷组件；边料收卷辊分切-缓存-收卷组件包括：切边刀具6、第一顶板1、伸缩组件2、第二辊3、边料收卷辊7，所述伸缩组件2的固定端固定在第一顶板1上伸缩组件2的移动端与第二辊3的中心转轴固定，第二辊3绕着其中心转轴转动；边料收卷辊分切-缓存-收卷组件的数量为2个，分别对应处理两侧的铜箔边料。
[0105]
第一辊为剥离辊(第一辊也可以是其他辊)，切边刀具6与剥离辊对应，从阴极辊上剥离出来的铜箔经过切边刀具6后，形成边料；边料经过第二辊3后，最后收卷于边料收卷辊 7。
[0106]
二、原理分析
[0107]
以铜箔前进的方向为x正向，以竖直向上为y正向，x向与y向相互垂直。
[0108]
第一辊5的中心点的坐标为：xa，ya，边料收卷辊7的中心点的坐标为：xb，yb，任意一点为坐标原点。
[0109]
当第二辊3不与边料铜箔接触时，边料开始收卷t时间后，边料铜箔从刀具分切后，到边料收卷辊的卷状铜箔之间的距离q
t
长度可表达为(以铜箔的中性层面为基准进行求解)(下式可理解为：第二辊3未与边料铜箔接触或者只有线接触时的计算方法)：
[0110][0111]
ra表示：第一辊的半径；
[0112]
h表示铜箔的厚度；
[0113]rt
表示：t时刻时边料收卷辊的半径+卷状铜箔的厚度，其采用下式求解：
[0114][0115]
rb表示：边料收卷辊的半径；
[0116]
wb表示：边料收卷辊的角速度；
[0117]
t＝0时刻，铜箔才与边料收卷辊接触且接触点为切点。
[0118]
如图2所示，以某一铜箔机为例：阴极辊的线速度为9.9m/min，剥离辊的半径为100mm，边料收卷轴rb的半径为105mm、其转速为1.571rad/s；xa＝0，ya＝0， xb＝1500mm，yb＝60mm。在1小时内，q
t
与t的关系不大(qt减小，不会导致铜箔拉断)。
[0119]
当第二辊3与边料铜箔接触时，设：第二辊3的心点的坐标为：xc，yc，其半径为 rc，则q
t
采用下式计算；
[0120][0121]
即当满足：a0＝a1+a2+a3时，计算得到的yc即为第二辊与边料铜箔刚好接触。
[0122]
目标求解：
[0123]
在先申请，铜箔的延伸率计算采用：
[0124][0125]
上式在t＝3600s时是恰当的。
[0126]
而在本技术的方法中，t时间比较久，q
t
范围内的延伸率采用下式更加合理：
[0127][0128]
x表示收卷的边料铜箔的平均延伸率，e表示q
t
范围内的铜箔的延伸率。
[0129]
三、单过程plc程序设计
[0130]
e≥x
临界
时，即说明q
t
范围内的铜箔发生断裂，即转化为机器语言，即为：
[0131][0132]
t
换
满足下式：
[0133][0134]
从上式可求得得到t
换
：
[0135][0136]
从上式可以知晓，在h(生产的铜箔的厚度)、w0(阴极辊的角速度)、r0(阴极辊的半径)、wb(边料收卷辊的角速度)、rb(边料收卷辊的半径)、x(已收卷的铜箔的平均延伸率)，x
临界
(铜箔的临界延伸率)、(t＝0时刻的q
t
值)已知的情况下；
[0137]
如果要增大t
换
，需要满足：
[0138]
1)减小wb、增大rb，即满足下式：
[0139][0140]
2)q
t换
越小越好，则满足：
[0141]
在t
换
时刻时，a0＝a1+a2+a3，此时的q
t换
最小。
[0142]
但是，满足的话，在初期，收卷辊收卷的线速度小于阴极辊的线速度，会造成“收卷跟不上”的问题，此时，利用边料收卷辊分切-缓存-收卷组件来进行“缓存”。
[0143]
随着收卷辊的卷状铜箔的增厚，收卷辊收卷的线速度会大于阴极辊的线速度，此时，再利用边料收卷辊分切-缓存-收卷组件来释放之前“缓存”的铜箔。
[0144]
而由于场地的限值，yc的值是有限度的，即yc≥y
min
，所以对于不同的yc而言(实质上，可理解为对于不同的xc、yc而言，因为，伸缩组件2的移动方向并不需要一定是竖向向下)，缓存的j
预存
为：
[0145][0146]
plc程序设置使得第二辊的运动方式为：
[0147][0148]
其控制要点在于：yc-t关系。
[0149]
t1满足下式：
[0150][0151]
或，
[0152][0153]
t
换
满足下式(即t
换
没有显性解，只有解析解)：
[0154][0155]
从0-t1阶段，
[0156]
s1-1，计算j
预存
[0157][0158]
s1-2，计算q
t
：
[0159]qt
＝j
预存
+q
t0
[0160]
s1-3，计算t时刻的r
t
：
[0161][0162]
s1-4，计算yc，即满足下式：
[0163]
(t＝t1时，计算的yc 应当大于等于y
c，min
)
[0164]
从t
1-t
换
阶段：
[0165]
s2-1，计算j
预存
[0166][0167]
s2-2，计算q
t
：
[0168]qt
＝j
预存
+q
t换
[0169]
s2-3，计算t时刻的r
t
：
[0170][0171]
s2-4，计算yc，即满足下式：
[0172][0173]
本技术的方法能够最大限定的挖掘出t
换
的潜力(生产双光6微米可以达到7200s)，使得老旧设备可以方便的生产双光4微米高性能电解铜箔。
[0174]
t
换
表示：值机人员需要手动去重新设定wb。
[0175]
四、全过程plc程序设计
[0176]
一种生箔机的工作方法：
[0177]
初始状态下，输入：时间t＝0、生产的铜箔的厚度h、阴极辊的角速度w0、阴极辊的半径 r0、边料收卷辊的角速度wb、本阶段的边料收卷辊的初始半径rb、已收卷的铜箔的平均延伸率x(取值在x
临界
/2为佳)，铜箔的临界延伸率x
临界
[0178]
以铜箔前进的方向为x正向，以竖直向上为y正向，x向与y向相互垂直；输入第一辊的中心点的坐标：xa，ya；边料收卷辊的中心点的坐标为：xb，yb；以及第二辊的中心点的 x坐标xc；
[0179]
s100：第一阶段的控制
[0180]
s101，计算参数t1和t
换
：
[0181][0182][0183]
s102，从0-t1阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
[0184]
s102-1，计算不同的t下的j
预存
[0185][0186]
s102-2，计算不同的t下的q
t
：
[0187]qt
＝j
预存
+q
t0
[0188]
s102-3，计算不同t下的r
t
：
[0189][0190]
s102-4，计算不同t下的第二辊的中心点的y轴坐标值yc：
[0191][0192]
s103，从t
1-t
换
阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
[0193]
s103-1，计算不同的t下的j
预存
[0194][0195]
s103-2，计算不同的t下的q
t
：
[0196]qt
＝j
预存
+q
t换
[0197]
s103-3，计算不同的t下的t时刻的r
t
：
[0198][0199]
s103-4，计算不同的t下的yc，即满足下式：
[0200][0201]
s200：第二阶段的控制
[0202]
值机人员重新调整wb，此时对应的t为t
设定
；此时t重新归0计时；
[0203]
rb重新赋值为“前一阶段的r
b”(即下述s201-s203中的rb都是重新赋值后的结果)；
[0204]
s201，计算参数t1和t
换
：
[0205]
[0206][0207]
s202，从0-t1阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
[0208]
s202-1，计算不同的t下的j
预存
[0209][0210]
s202-2，计算不同的t下的q
t
：
[0211]qt
＝j
预存
+q
t0
[0212]
s202-3，计算不同t下的r
t
：
[0213][0214]
s202-4，计算不同t下的第二辊的中心点的y轴坐标值yc：
[0215][0216]
s203，从t
1-t
换
阶段，第二辊的高度控制采用如下方式：
[0217]
s203-1，计算不同的t下的j
预存
[0218][0219]
s203-2，计算不同的t下的q
t
：
[0220]qt
＝j
预存
+q
t换
[0221]
s203-3，计算不同的t下的t时刻的r
t
：
[0222][0223]
s203-4，计算不同的t下的yc，即满足下式：
[0224]
[0225]
s300：第三阶段的控制：
[0226]
值机人员重新调整wb，此时对应的t为t
设定
；此时t重新归0计时；
[0227]
rb重新赋值为“前一阶段的r
b”[0228]
s301-s303与s201-s203相同。
[0229]
也即，按照s200的方法不断执行即可。
[0230]
需要说明的是：t
设定
≥t
换
(t
设定
＝t
换
～t
换
+10s是较佳的选择)。
[0231]
说明书中的符号说明如下：
[0232]
符号物理意义q
t
本阶段下的t时刻时的边料铜箔的运行长度a0、a1、a2、a3计算参数xa，ya第一辊的中心点的x坐标、y坐标xb，yb边料收卷辊的中心点的x坐标、y坐标xc，yc第二辊的中心点的x坐标、y坐标y
c，min
第二辊的中心点的y坐标的下限值(场地限制)ra第一辊的半径rb本阶段下的边料收卷辊的初始半径rc第二辊的半径r
t
t时刻对应的边料收卷辊的收卷半径h铜箔的厚度wb边料收卷辊的角速度t本阶段(重新设定wb)计时开始的时间tw0，r0阴极辊的角速度、阴极辊的半径x收卷的边料铜箔的平均延伸率x
临界
铜箔的临界延伸率
[0233]
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。