CN102306744B - 一种极片成型机 - Google Patents
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Classifications
-
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Abstract
Description
一种极片成型机
技术领域
[0001] 本发明涉及电池极片的制造工艺，特别是涉及一种极片成型机。
背景技术
[0002] 随着锂电池叠片设备的广泛应用，对锂电池叠片设备所需的极片要求也越来越高。目前极片成型设备均采用一次裁切成型的结构，极片裁切成型后，人工将极片放入叠片设备的储料盒内，例如中国专利CN201699081U所公开的极片自动成型机，包括放卷机构、张力机构、送料机构、成型机构、边料收卷机构，该设备采用一次成型机构，适用于动力电池极片等高厚度材料的自动化制片。但是，此种结构生产极片的形状单一，生产不同尺寸的极片需更换模具，模具生产成本高，加工难度大，且该设备与后续叠片设备无机械结构的衔接，降低了生产效率。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种生产极片规格范围大的极片成型机。
[0004] 本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决:
[0005] 一种极片成型机，包括支撑机构、放卷机构、放卷纠偏机构、放卷牵引机构、张力机构、成型机构、收料机构，其中，所述成型机构包括:在极片带的放卷方向上依次排列的倒角裁切机构、定长裁断机构、以及极耳冲切机构；所述倒角裁切机构用于对极片带的两侧进行裁切以形成各个极片单体的倒角，所述定长裁切机构用于在定长裁断所述极片带以形成极片单体，所述极耳冲切机构用于冲切所述极片单体的极耳。
[0006] 本发明倒角裁切机构、定长裁断机构、和极耳冲切机构三个分体机构先后对极片带进行裁切以成型最终极片，其通过调整倒角裁切机构、定长裁断机构及极耳冲切极耳的位置便可以生产不同规格的极片，无需更换模具，相比于现有技术的一次成型工艺，大副降低了制造成本。
[0007] 优选地，所述倒角裁切机构包括:滑轨、连接板、导向条、裁切组件；所述滑轨固定于所述支撑定位机构上，所述连接板与所述滑轨的滑块固定连接，所述导向条固定于所述连接板上；所述裁切组件滑动固定于所述连接板上，可在沿所述导向条滑动；所述导向条与所述滑轨相互垂直，两者之一与极片带的放卷方向平行。该优选方案中，裁切组件可以在与极片带垂直(Y轴)及平行(X轴)两个方向上移动，通过在Y轴方向上的移动，可以适应不同宽度的极片带的裁切需求，同时也便于实现裁切量的调整；不同的极片，其极片宽度不一样，定长裁断的位置也不一样，因此当极片带处于定长裁断的正确位置时，其对应于倒角裁切的位置却并非正确的倒角裁断位置，此时两个裁切操作就不能同时进行，通过在X轴方向上的移动调整倒角裁切组件的位置，可以使得对极片带的倒角裁切操作与定长裁断操作相互独立互不影响。
[0008] 优选地，所述裁切组件包括:倒角上模、与所述倒角上模对应设置的倒角下模、以及驱动倒角上模或倒角下模上下移动的倒角驱动装置，所述倒角上模和倒角下模之一为凸模，另一个为凹模，所述倒角上模和倒角下模均包括两段倒角状的弧形边缘，用于在极片带上裁切形成相邻极片单体相邻的两个倒角。
[0009] 优选地，所述极片成型机还包括设置在所述倒角裁切机构与所述定长裁断机构之间的缓存机构。由于受极片放卷速度和放卷牵引、倒角裁切、定长裁断的速度等因素的影响，可能使得极片不平整，从而导致定长裁断机构裁切的极片单体次品率高，本优选方案的缓存机构，通过调整过度辊垂直方向的位置调节储存极片量，能够保证进入定长裁断机构的极片是平整的，从而保证裁断质量，同时根据不同的极片极耳位置调整极片缓存量，保证感应到极片极耳位置的时间与后面的裁切相适应。
[0010] 优选地，所述放卷牵引机构设置在所述缓存机构之后，所述放卷牵引机构固定在一牵引固定板接近缓存机构的一侧上，该牵引固定板安装在所述支撑机构上并可在与极片带垂直的方向上滑动；所述定长裁断机构固定在所述牵引固定板远离缓存机构的一侧上。本优选方案，定长裁断机构随放卷牵引机构在Y轴上同步移动，从而保证定长裁断机构的裁断操作不受放卷牵引方向变化的影响。
[0011] 优选地，所述收料机构包括料盒、以及将裁切好的极片单体取放于所述料盒的下料机构，其中，所述料盒包括底板、接料板、极片位置感应器、以及驱动接料板在料盒中上下移动的接料板驱动机构，所述底板安装在所述支撑机构上，所述极片位置感应器用于感应接料板上叠放的极片是否高于预定的感应平面，若是则发送信号给所述驱动机构以驱动接料板向下移动。本优选方案，在极片堆叠到一定高度时，能够自动降低接料板的位置，避免下料机构触碰到已经叠放好的极片，保证极片堆叠整齐。
[0012] 优选地，所述料盒还包括围成所述料盒四周侧壁的多个档杆或挡板、以及多个挡块，所述多个档杆或挡板分别固定在所述多个挡块上，所述挡块位置可调节地安装在所述底板上。通过调整挡杆或挡板的位置，可以围成不同大小、形状的料盒。
[0013] 优选地，所述接料板驱动机构包括直线电机、限位杆、固定杆、上限位传感器、下限位传感器、感应片；所述直线电机的丝杆的一端与接料板固定连接，所述限位杆与所述电机的丝杆平行设置，所述上限位传感器和下限位传感器上下可调节地固定在所述限位杆上，所述固定杆的一端固定在所述接料板上、另一端固定着所述感应片，所述感应片用于触发所述上限位传感器、下限位传感器产生感应信号以控制所述直线电机的丝杆上下移动的极限位置。
[0014] 优选地，所述极耳冲切机构包括分别用于裁切极耳两侧的两套位置可调的裁切模。可根据极片的规格调整两个裁切膜的距离，适应不同规格极片的极耳裁切要求。
附图说明
[0015] 图1是本发明优选具体实施例的立体图；
[0016] 图2是图1的倒角裁切机构的裁切组件的立体图；
[0017] 图3是图2的裁切组件的倒角上模的仰视图；
[0018] 图4是图1的定长裁断机构的立体图；
[0019] 图5是图1的料盒的结构示意图。
具体实施方式[0020] 下面对照附图并结合优选具体实施方式对本发明进行详细的阐述。
[0021] 如图1、2、3和4，本优选具体实施例的极片成型机结构包括支撑机构01、控制系统、放卷机构02、放卷纠偏机构03、放卷牵引机构13、CCD检测系统04、倒角裁切机构05、张力机构06、缓存机构07、定长裁断机构08、极耳冲切机构09、废料收集机构(未图示)、下料机构11及料盒12 ;倒角裁切机构05、极耳冲切机构09和定长裁断机构08在极片带的放卷方向上依次排列，共同组成极片成型机的成型机构，用于将极片带100裁切成型，其中，所述倒角裁切机构05用于对极片带的两侧进行裁切以形成各个极片单体的倒角，所述定长裁切机构08用于在定长裁断所述极片带以形成极片单体，所述极耳冲切机构09用于冲切所述极片单体的极耳；下料机构11用于将裁切成型的极片输送至料盒12，本实施例的料盒12可作为后续叠片设备的输入料盒。
[0022] 如图1，支撑机构01包括机架(未图示)，第一定位板101、第二定位板102、第三定位板103 ;第一定位板101、第二定位板102依次排列在极片带的放卷方向上，第三定位板103包括两块相同的板，分别对称的设置在第二定位板102的两侧。
[0023] 如图2，倒角裁切机构05位于定长裁断机构08的前端，优选至少包括两组结构相同的倒角裁切单元，分别用于裁切极片带100的两侧，其结构包括滑轨501、连接板502、导向条503、裁切组件504，滑轨501固定于支撑定位机构01上，连接板502与滑轨的滑块固定连接，导向条503用于调整裁切组件504在Y轴方向(设极片带的放卷方向为X轴方向，本实施例的滑轨与X轴平行，即与极片带平行)的位置，其固定于连接板502上；裁切组件504滑动固定于连接板502上并可沿所述导向条503滑动，裁切组件504的结构包括固定板5041、下模固定块5042、支撑板5043、移动块5044、导柱5045、倒角气缸固定块5046、倒角气缸5047、倒角上模5048、倒角下模5049，固定板5041滑动固定于连接板502上，下模固定块5042与固定板5041固定连接,支撑板5043 —端连接固定板5041,另一端固定倒角气缸5047，倒角气缸5047固定于倒角气缸固定块5046上且伸出杆端与移动块5044固定连接，带动移动块5044上下移动，导柱5045 —端固定在支撑板5043上，另一端与移动块5044滑动连接，倒角上模5048固定在移动块5044上，随移动块5044 —起上下移动，倒角下模5049固定在下模固定块5042上，倒角上模5048为凸模，倒角下模5049为凹模，相对设置。倒角机构05动作时，极片100的两侧边经过倒角上、下模的相对空间内，倒角气缸05的伸缩杆伸出，推动上模接近下模并最终与下模接触将极片的倒角裁切成型。如图3，倒角上模5048和倒角下模5049均包括两段倒角状的弧形边缘5001/5002，其用于在极片带上裁切形成相邻极片单体相邻的两个倒角。本实施例的滑轨501和导向条503的设置目的在于实现裁切组件在X轴和Y两个方向上的运动，因此只要导向条503与所述滑轨501相互垂直设置，且两者之一与极片带100的放卷方向(X轴)平行即可，不局限上述具体结构；作为驱动机构的倒角气缸5047，也可以用电极等动力装置替代，具体驱动上模动作还是驱动下模动作也可根据实际需要选择。
[0024] 缓存机构07设置在倒角机构05之后，定长裁断机构08之前，其通过电机控制调节过渡轮的高度来调节缓存量。
[0025] 定长裁断机构08设置在倒角机构05的后端，冲切机构09的前端，定长裁断机构08整体固定在放卷牵引机构13的牵引固定板上，由牵引固定板带动随放卷牵引一起移动，该牵引固定板安装在第二定位板102上，出于纠偏的目的，该牵引固定板可在其驱动装置(图中未示出)的驱动下在与X轴垂直的方向上滑动，其中，放卷牵引机构13固定在该牵引固定板接近缓存机构07的一侧上，定长裁断机构08固定在牵引固定板远离缓存机构07的一侧上；如图4，定长裁断机构08结构包括至少一个裁断气缸801、气缸固定块802、连接块803、上切刀804、下切刀805、切刀固定块806、托板(未图示)、支撑固定板807、导向块808、定位块809，裁断气缸801固定在气缸固定块802上，气缸固定块802固定在支撑固定板807上，支撑固定板807与放卷牵引的固定板固定连接，连接块803连接裁断气缸801的伸缩杆和上切刀804，切刀固定块806固定在支撑固定板807上，下切刀805固定在支撑固定板807上，导向块808 —侧面固定在切刀固定块806上，另一侧面与上切刀804接触不连接，定位块809 —侧面固定在支撑定位板807上，另一侧面与上切刀804接触不连接，上切刀804位于导向块808与定位块809之间，定位块809与下切刀805厚度一致。
[0026] 极耳冲切机构09用于冲切极片的极耳，是最后一道成型工序，其包括分别用于裁切极耳两侧的两套位置可调的裁切模，通过手轮调节两个裁切模在X轴和Y轴的位置以适应不同规格极片的需要，本实施例采用电机驱动曲柄滑块机构带动成型模具对极片实施裁切。
[0027] 收料机构由下料机构11及料盒12组成。下料机构11用于裁切好的极片单体取放于所述料盒的下料机构，本实施例的料盒12包括对称设置在两个第三定位板13的结构相同两个单元，下料机构11由交互工作的两个机械手组成，两个机械手分别用于将裁切好的极片单体取放于上述两个料盒单元中。当然，下料机构11及料盒12均可只设置一个，但工作效率相应的就偏低。
[0028] 如图5所示，本实施例的料盒12为可移动卡位固定形式，可更换到叠片设备代替叠片设备的输入料盒，其结构包括直线电机1201、限位杆1202、固定杆1203、上限位传感器1204、下限位传感器1205、感应片1206、底板1207、接料板1208、挡块1209、档杆1210、限位块1211、感应支架1212、极片位置感应器1213 ;直线电机1201固定在支撑机构01的第三定位板103上，直线电机1201的丝杆穿过第三定位板103，一端与接料板1208固定连接带动接料板1208上下移动，另一端悬空；上限位传感器1204和下限位传感器1205上下可调的设置在限位杆1202上，限位杆1202与直线电机1201的丝杆平行，固定在第三定位板103上；固定杆1203与限位杆平行设置，其固定在接料板1208上，随接料板1208 —起上下移动，感应片1206固定在固定杆1203下端；底板1207与支撑机构01的第三定位板103固定连接，直线电机1201的丝杆及固定杆1203穿过底板1207与接料板1208固定连接，限位块1211及感应支架1212固定在支撑机构01的第三定位板103上；档杆1210固定在挡块1209上，挡块1209可调节的固定在底板1207上，直线电机1201旋转带动丝杆上下移动，进而带动接料板1208上下移动，下料机构11将裁切成型的极片输送至料盒的接料板1208上，随着极片的增加，接料板1208逐渐下移。
[0029] 上述料盒12的工作原理及过程如下:1)首先通过移动挡块1209在底板1207上的位置以使档杆1210围成与极片单体大小相适应的盒体，并调整上限位传感器1204、下限位传感器1205在限位杆1202上的位置以适应盒体高度的要求；2)启动直线电机1201带动接料板向上移动，当感应片1206与上限位传感器1204接触时，上限位传感器1205发送信号控制直线电机1201停止工作，开始接料；3)当接料板1208上叠放的极片高于预定的平面时，会被极片位置感应器1213检测到，此时控制直线电机1201驱动接料板向下移动一定距离，重复上述感应与控制，直至感应片1206与下限位传感器1205接触时，停止电机工作，4)更换盒体。由上述工作原理可以看出，档杆1210的作用在于围成料盒四周侧壁以形成合适大小的盒体，因此其可以用多块挡板来代替。
[0030] 放卷机构02和放卷纠偏机构03用于将极片100准确输送至成型机构,放卷机构02采用伺服电机控制放卷，牵引辊牵引极片经过渡轮放卷至成型机构，放卷纠偏机构03检测极片送入成型机构的偏移量，超出偏移量，则伺服电机驱动滚珠丝杆带动放卷机构整体移动，消除偏移量。
[0031] CXD检测系统用于采集并处理输入极片100的图像数据，从而确认极片是否为不良品以及极片极耳的位置是否正确。
[0032] 张力机构06设置在倒角机构05前端，采用气缸支撑可上下滑动的过渡轮自动调节极片的张力。
[0033] 废料收集机构(未图示)设置在倒角机构05的下方和冲切机构09的下方，用于收集倒角和冲切之后的废料。
[0034] 本实施例的成型机的工作过程如下:人工将极片料卷放至放卷机构自动牵引放卷，极片100经过渡轮、张力机构进入CCD检测系统，经过对极片图像分析，合格的极片被输送至倒角机构，倒角机构将极片倒角冲裁成型后，进入极片缓存机构，缓存机构根据设备前后工序对极片的需求量调节过渡轮的高度，从而控制极片的缓存量，极片从缓存机构经牵引进入定长裁断机构，定长裁断机构将极片定长裁切，定长极片被隔离在冲切机构的托板上，冲切机构冲切极片的极耳，下料机械手在托板上吸取裁切成型的极片输送至料盒，料盒可整体拆卸至叠片设备作为输入料盒。
[0035] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。
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