欧姆龙NJ控制器在二次电池包封配组机上的应用

1引言

二次电池又称为充电电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。由于能源的匮乏，二次电池行业得到了快速的发展。如今，二次电池已经成为了电子设备的关键部件之一，特别是在笔记本电脑、手机等设备中占据了举足轻重的地位。

近年来，二次电池的生产正在向中国转移，产量快速增长。在实际生产过程中，二次电池的包封技术会影响到电池的质量和生产成本。为此，欧姆龙开发出一套以OMRON NJ为核心的系统来满足市场。

2设备构成及功能

2.1 设备构成

二次电池包封配组机如图1所示，设备主要由六大部分构成，分别是隔板盘部分、一工位送片部分、包板部分、二工位送片部分、三工位送片部分和配组输出。

图1 设备构成

2.2 各部分功能介绍

1．隔板盘部分：用来输送包封极板时所用的ACM膜。

2．一工位送片部分：用来输送需要包封的极板到主滚道（极板轴）上，如图2所示。

图2 一工位送片部分工作示意图

3. 包板部分：对一工位送来的极板进行包封。具体操作过程是：ACM膜通过隔板输送电机送到模轴，刀轴对送来的膜进行切割和折中线动作，极板输送轴把极板送入切割完后的膜进行两边的侧封。如图3所示。

图3 包板部分工作示意图

4．二工位送片部分：用来输送不需要包封的负极板，和包封好的正极板进行叠加

5. 三工位送片部分：等待一组极板组成极板群后，用来输送正极板叠加到极板群上，叠加后由配组电机送出。

3系统硬件解决方案

3.1系统硬件结构（见图4）

图4  系统硬件配置图

3.2系统硬件配置（见表1）

表1  系统硬件配置

4 控制系统的难点与解决

4.1 ACM膜长度需任意修改

在实际操作过程中，为了便于包封极板更加灵活，ACM膜的长度必须是可以任意修改。

由于NJ轴设置中环形模式的最大最小值经设定后不能通过程序修改，为了达到膜长修改的需求，膜轴只能使用线性模式。

4.2压中线不能有拉痕

折刀压膜时速度和送膜轴速度不同步时，很容易导致膜的中线位置出现拉痕。因此在在定长ACM膜的压中线和切割时，切刀旋转速度必须送ACM膜的速度同步，压中线踩不会有拉痕。

4.3 进料包封可按需循环

对于电池内部极板的进料，必须可以实现设置包封多少个后停包一个，然后再继续循环的功能。包封配组机中基本都是采用外部光电信号作为停包和再次包时的触发点，但是速度不同时会有误差，再次启动时的第一袋会出现中线对折后不齐的现象。针对此，NJ控制器采用了更为精确的控制算法来确保不出现误差。

5系统控制算法

包封配组机关键是压痕及切割刀轴和牵引轴的线速度同步，这就要用到电子凸轮功能，但是电子凸轮表随着袋长的改变而改变，因此，我们必须根据袋长值来计算电子凸轮。

图5~8截取了整个系统的部分控制算法。Program1中的CamGear用来计算电子凸轮表的坐标点以及电子齿轮的比例，袋长修改（通过修改触摸屏上的“袋长设定”值）后使用For语句动态修改凸轮表并保存。

图5 部分控制算法1

图6 部分控制算法2

图7 部分控制算法3

图7 部分控制算法4

6 结束语

目前，整套系统在客户现场使用，实践证明该系统可以确保二次电池可以在包封配组机上实现无误差的稳定生产，满足了客户的生产需求。同时，我们也看到了欧姆龙NJ控制器在该行业广阔的应用前景。