CN102646851B - 一种锂电池的电芯叠片机 - Google Patents

一种锂电池的电芯叠片机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂电池的电芯叠片机，解决了目前锂电池的电芯叠片机生产效率及精度不高的问题。包括叠片装置和隔膜放卷装置，叠片装置包括底座，底座上方固定有正极移片台机构、负极移片台机构、正极抓取机械手机构、负极抓取机械手机构、正极整料台机构、负极整料台机构、叠片台机构、缠胶纸电芯转动台机构、缠胶纸机构、取电芯机构、取电芯到流水线升降机构；隔膜放卷装置包括其上设有隔膜夹紧机构、夹隔膜机构、超声波焊接机构、隔膜自动脱开机构、隔膜切割机构、转盘机构、隔膜放卷浮辊机构。本发明不仅提高了对锂电池的正、负极片隔离叠加时的精度，提高了锂电池的产品合格率，同时降低了成本，而且兼具远程操作和监控的优点。

Description

一种锂电池的电芯叠片机
技术领域
本发明涉及锂电池制造技术领域，特别是涉及一种锂电池的电芯叠片机。
背景技术
在锂电池制造过程中，采用叠片工艺制造的锂电池电芯是用隔膜将正、负极片进行隔离叠加而成的。而在极片层叠这一工序上常用人工作业或手动机械的方式，人为干扰因素过多、产品质量不稳定、环境控制困难，不仅满足不了产品所需的精度，而且产品合格率较低、增加了成本，更不可能大规模批量生产。
发明内容
本发明为解决目前没有一种锂电池的电芯叠片机而通过人工进行隔离叠加存在精度低、产品合格率低且成本高的问题，公开了一种锂电池的电芯叠片机，以克服现有技术中锂电池的正、负极片隔离叠加时的精度不高，锂电池质量参差不齐，产品合格率低、成本高、操作不便，而且不能满足锂电池大规模批量生产需要的缺陷。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
一种锂电池的电芯叠片机，包括叠片装置和隔膜放卷装置，叠片装置和固定于其上方的隔膜放卷装置，叠片装置包括底座以及固定在底座上方的取电芯到流水线升降机构、取电芯机构、缠胶纸电芯转动台机构、叠片台机构、负极整料台机构、负极移片台机构、负极抓取机械手机构、正极整料台机构、正极移片台机构、正极抓取机械手机构、缠胶纸机构；隔膜放卷装置上包括底板，底板下方设有第一支撑架，第一支撑架固定于底座上，底板上固定有第一板，第一板上分别固定有夹隔膜机构、隔膜放卷浮辊机构、隔膜切割机构、隔膜自动脱开机构、超声波焊接机构，在底板上还固定有第二板，第二板上固定有转盘机构、隔膜夹紧机构，第一板上固定有隔膜自转动力机构，第二板有转盘转动动力机构，转盘转动动力机构于支第二撑架上，第二支撑架固定于底板上，在底板一边还设有纠偏机构。其中：
正极移片台机构或负极移片台机构
包括步进电机、真空气管接头、移片板，在移片板下方还设有一检测有无极片的光电感应器，步进电机与移片板连接并可带动其旋转180度。
正极抓取机械手机构
包括吸盘组件1、吸盘组件2、无杆气缸、伺服电机、真空连接板、电芯压板，无杆气缸用于调整吸极片的位置。
负极抓取机械手机构
包括吸盘组件1、吸盘组件2、伺服电机、真空连接板、电芯压板，吸极片位置不需要调整。
正极整料台机构
包括整料台、装环氧布板部分、刹车电机、无杆气缸，无杆气缸用于调整整料台的位置。
负极整料台机构
包括整料台、刹车电机，整料台位置不需要调整。
叠片台机构
包括压片组件1、压片组件2、隔膜夹紧装置、无杆气缸、伺服电机、刀片，压片组件1和压片组件2分别用于压极片的正负极，伺服电机可前后移动实现叠片，无杆气缸带动刀片切断隔膜。
缠胶纸电芯转动台机构
包括伺服电机和气动手指，气动手指用于夹紧电芯，伺服电机带动旋转进行缠胶纸。
缠胶纸机构
包括松胶纸气缸、气动手指、压胶纸张紧轮、胶纸、压胶纸气缸、切胶纸气缸、送胶纸气缸、切胶纸压紧气缸，气动手指用于夹紧电芯，伺服电机带动旋转进行缠胶纸，气动手指夹紧胶纸向下送胶纸，同时松胶纸气缸动作，压胶纸气缸退回，压胶纸张紧轮通过拉簧贴紧电芯，贴完胶纸后切胶纸压紧气缸动作，切胶纸时胶纸贴紧过渡轮，切胶纸气缸动作。
取电芯机构
包括旋转气缸和气动手指。
取电芯到流水线升降机构
包括卸料气缸、气动手指、旋转气缸，气动手指夹紧电芯，通过升降平台移动到指定位置，旋转气缸旋转90度，卸料气缸动作将电芯送到指定位置。
夹隔膜机构
包括气动手指。
隔膜切割机构
包括无杆气缸、隔膜切断刀片。
转盘机构
包括转盘，转盘一端固定有卷筒滚子若干，卷筒滚子一端连有齿轮若干，转盘另一端连有一齿轮。
隔膜夹紧机构
包括轴承、压膜提杆、压膜轴座、压膜导杆、提杆连接杆、压簧。
转盘转动动力机构
包括带制动器伺服电机、涡轮蜗杆减速机，涡轮蜗杆减速机与大齿轮相啮合。
隔膜自转动力机构
包括步进电机、气缸，气缸可推动步进电机使齿轮啮合。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
由于采用了全自动生产方式，取消了生产过程中人员现场操作，不仅提高了对锂电池的正、负极片隔离叠加时的精度，提高了锂电池的产品合格率，生产环境便于自动控制，而且在提高生产效率的同时降低了成本，兼具远程操作和监控等优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中叠片装置的结构示意图；
图3是图1中隔膜放卷装置的前侧结构示意图；
图4是图1中隔膜放卷装置的后侧结构示意图；
图5是本发明正极移片台机构或负极移片台机构结构示意图；
图6是本发明正极抓取机械手机构结构示意图；
图7是本发明负极抓取机械手机构结构示意图；
图8是本发明正极整料台机构结构示意图；
图9是本发明叠片台机构结构示意图；
图10是本发明缠胶纸电芯转动台机构结构示意图；
图11是本发明缠胶纸机构左侧结构示意图；
图12是本发明缠胶纸机构右侧结构示意图；
图13是本发明取电芯机构结构示意图；
图14是本发明取电芯到流水线升降机构结构示意图；
图15是本发明夹隔膜机构结构示意图；
图16是本发明隔膜夹紧机构结构示意图；
图17是本发明转盘转动动力机构和隔膜自转动力机构结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1、图2、图3、图4所示，本发明主要包括有叠片装置1和固定于其上方的隔膜放卷装置2，叠片装置1包括底座14以及固定在底座14上方的取电芯到流水线升降机构3、取电芯机构4、缠胶纸电芯转动台机构5、叠片台机构6、负极整料台机构7、负极移片台机构8、负极抓取机械手机构9、正极整料台机构10、正极移片台机构11、正极抓取机械手机构12、缠胶纸机构13；将切好的极片放到正负极移片台上，通过正负极抓取机械手将极片送到整料台和叠片位置进行叠片，通过取电芯部分将叠好的电芯送到缠胶纸的部分进行缠胶纸，取电芯部分再将缠好胶纸的电芯送到升降平台上将电芯送到流水线上。
隔膜放卷装置2上包括底板19，底板19下方设有第一支撑架18，第一支撑架18固定于底座14上，底板19上固定有第一板29，第一板29上分别固定有夹隔膜机构15、隔膜放卷浮辊机构16、隔膜切割机构17、隔膜自动脱开机构20、超声波焊接机构23，在底板19上还固定有第二板26，第二板26上固定有转盘机构22、隔膜夹紧机构21，第一板29上固定有隔膜自转动力机构24，第二板26有转盘转动动力机构25，转盘转动动力机构25于第二支撑架27上，第二支撑架27固定于底板19上，在底板19一边还设有纠偏机构28；手动将隔膜放到转盘上通过气胀轴将隔膜卷夹紧，用隔膜夹紧装置将前端隔膜逐一夹紧，隔膜卷通过一步进电机自转并记录转的圈数，当转到设定的圈数后大转盘在伺服电机的驱动下转一角度到指定位置，夹隔膜部分气缸启动并通过气动手指将隔膜夹紧，此时大转盘再转一个角度，隔膜夹紧部分自动脱开，夹隔膜气动手指将隔膜拉到焊接位置进行焊接，焊接好无杆气缸带动刀片将第一卷隔膜切断，然后再进行下一个循环。
其中，所述正极移片台机构或负极移片台机构
如图5所示，正极移片台机构或负极移片台机构包括步进电机30、真空气管接头31、移片板44-1；当极片放到移片板后将其真空吸附，然后将其移到取料机械手位置，通过取料机械手送到整料台上整形，再送到叠片出叠片。第一片吸走后步进电机旋转180度，将另外一片送到取料位置。在移片板下方有一光电感应器，如果检测到无极片，通知对方的机器送料，再进行下一个循环。
所述正极抓取机械手机构
如图6所示，正极抓取机械手机构包括吸盘组件137、吸盘组件232、无杆气缸36、伺服电机35、真空连接板34、电芯压板33；根据叠成电芯形状的不同，正极取料机械手在取料时位置要改变，无杆气缸则根据叠片极耳的方向不同调整吸极片的位置。当移片台移动到吸料位置时，吸盘组件1和吸盘组件2同时动作，吸盘组件1吸取移片台上的极片，吸盘组件2吸取整料台上的极片。伺服电机启动，将吸盘组件2上的极片移到叠片位置，同时将吸盘组件1上的极片移到整料台位置。然后吸盘组件1和吸盘组件2退回到原来位置进行下一个循环。正极取料机械手的取料位置是正极移片台的前端。
所述负极抓取机械手机构
如图7所示，负极抓取机械手机构包括吸盘组件139、吸盘组件242、伺服电机38、真空连接板40、电芯压板41；负极抓取机械手5跟正极抓取机械手4的动作顺序一样，但是负极机械手没有安装无杆气缸，不需要调整吸极片的位置。负极取料机械手的取料位置是负极移片台的前端。
所述正极整料台机构
如图8所示，正极整料台机构包括整料台43、装环氧布板部分46、刹车电机45、无杆气缸44，无杆气缸根据极片极耳的方向调整整料台的位置，配合机械手抓取位置的改变；将装有环氧板的部分通过无杆气缸推到正极抓取机械手的位置，将一片环氧板吸到叠片处，无杆气缸退回到整料台位于正极机械手抓取的位置，将机械手送过来的极片进行整形，机械手再将整形后的极片送到叠片位置，完成一个循环。
所述负极整料台机构
负极整料台机构包括整料台、刹车电机；负极整料台没有安装无杆气缸和装环氧板部分，位置不需要调整，只对送过来的极片进行整形后送到叠片位置即可。
所述叠片台机构
如图9所示，叠片台机构包括压片组件147、压片组件248、隔膜夹紧装置49、无杆气缸50；压片组件1和压片组件2分别将送过来的正负极极片压住，通过伺服电机的前后移动实现叠片，电芯叠片完成后隔膜夹紧装置夹紧隔膜，无杆气缸带动刀片切断隔膜，送入下一道工序。
所述缠胶纸电芯转动台机构
如图10所示，缠胶纸电芯转动台机构包括伺服电机53和气动手指54；将叠好的电芯通过取料装置送到该位置，气动手指夹紧电芯，伺服电机带动旋转进行缠胶纸。
所述缠胶纸机构
如图11、12所示，缠胶纸机构包括胶纸55、松胶纸气缸56、送胶纸气缸57、气动手指58、压胶纸张紧轮59、切胶纸压紧气缸60、切胶纸气缸61、压胶纸气缸62；将叠好的电芯通过取料装置送到缠胶纸电芯转动台，气动手指夹紧胶纸向下送胶纸，同时松胶纸气缸动作，压胶纸气缸退回，压胶纸张紧轮通过拉簧贴紧电芯，贴完胶纸后切胶纸压紧气缸动作，切胶纸时胶纸贴紧过渡轮，切胶纸气缸动作，切断胶纸后送到下一工序。
所述取电芯机构
如图13所示，取电芯机构气动手指64、旋转气缸63；将叠好的电芯送到贴胶纸位置，贴完胶纸再将其送到升降台位置，通过升降台将电芯送到流水线。
所述取电芯到流水线升降机构
如图14所示，取电芯到流水线升降机构包括卸料气缸65、气动手指66、旋转气缸67；将取料装置送过来的电芯用气动手指夹紧，通过升降平台移动到流水线位置，旋转气缸旋转90度，卸料气缸动作将电芯送到流水线。
所述夹隔膜机构
如图15所示，夹隔膜机构包括气动手指75；当转盘转到指定的位置后，将隔膜拉到焊接位置进行超声波焊接。
所述隔膜切割机构
隔膜切割机构包括无杆气缸、隔膜切断刀片；当气动手指夹紧隔膜后，转盘再转动一角度，隔膜夹紧部分自动脱开。气动手指将隔膜拉到焊接位置进行焊接，焊接后切割刀片将隔膜切断。
所述转盘机构
转盘机构包括转盘，转盘一端固定有卷筒滚子若干，卷筒滚子一端连有齿轮若干，转盘另一端连有齿轮。
所述隔膜夹紧机构
如图16所示，隔膜夹紧机构包括轴承69、压膜轴座70、提杆连接杆71、压膜提杆72、压膜导杆73、压簧74；将一卷隔膜装好后，压提杆连接杆并拉隔膜到压膜导杆下部，松开提杆连接杆，通过压簧将隔膜压紧。
所述转盘转动动力机构
如图17所示，转盘转动动力机构包括带制动器伺服电机81、涡轮蜗杆减速机80，涡轮蜗杆减速机80与齿轮相啮合。
所述隔膜自转动力机构
如图17所示，隔膜自转动力机构24包括步进电机78、气缸79，气缸79推动步进电机78使齿轮啮合。当转盘转到指定位置后，气缸将步进电机推到合适的位置，齿轮啮合带动隔膜卷转动。
本发明的锂电池电芯叠片机由于采用了全自动生产方式，取消了生产过程中人员现场操作，不仅提高了对锂电池的正、负极片隔离叠加时的精度，提高了锂电池的产品合格率，生产环境便于自动控制，而且在提高生产效率的同时降低了成本，兼具远程操作和监控等优点。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种锂电池的电芯叠片机，其特征在于:包括叠片装置(1)和固定于其上方的隔膜放卷装置(2)，所述叠片装置(1)包括底座(14)以及固定在底座(14)上方的取电芯到流水线升降机构(3)、取电芯机构(4)、缠胶纸电芯转动台机构(5)、叠片台机构(6)、负极整料台机构(7)、负极移片台机构(8)、负极抓取机械手机构(9)、正极整料台机构(10)、正极移片台机构(11)、正极抓取机械手机构(12)、缠胶纸机构(13)；
所述隔膜放卷装置(2)上包括底板(19)，所述底板(19)下方设有第一支撑架(18)，所述第一支撑架(18)固定于底座(14)上，所述底板(19)上固定有第一板(29)，所述第一板(29)上分别固定有夹隔膜机构(15)、隔膜放卷浮辊机构(16)、隔膜切割机构(17)、隔膜自动脱开机构(20)、超声波焊接机构(23)，在所述底板(19)上还固定有第二板(26)，所述第二板(26)上固定有转盘机构(22)、隔膜夹紧机构(21)，所述第一板(29)上固定有隔膜自转动力机构(24)，所述第二板(26)有转盘转动动力机构(25)，转盘转动动力机构(25)于第二支撑架(27)上，所述第二支撑架(27)固定于所述底板(19)上，在所述底板(19)一边还设有纠偏机构(28)；所述隔膜夹紧机构(21)包括轴承(69)、压膜轴座(70)、提杆连接杆(71)、压膜提杆(72)、压膜导杆(73)、压簧(74)。
2.根据权利要求1所述的锂电池的电芯叠片机，其特征在于:所述正极移片台机构(11)或负极移片台机构(8)包括步进电机(30)、真空气管接头(31)、移片板(44-1)，在所述移片板(44-1)下方设有一检测有无极片的光电感应器，所述步进电机(30)与移片板(44-1)连接并可带动所述移片板(44-1)旋转180度。
3.根据权利要求1所述的锂电池的电芯叠片机，其特征在于:所述正极抓取机械手机构(12)包括吸盘组件1(37)、吸盘组件2(32)、无杆气缸(36)、伺服电机(35)、真空连接板(34)、电芯压板(33)，所述无杆气缸(36)用于调整吸极片的位置。
4.根据权利要求1所述的锂电池的电芯叠片机，其特征在于:所述负极抓取机械手机构(9)包括吸盘组件1(39)、吸盘组件2(42)、伺服电机(38)、真空连接板(40)、电芯压板(41)。
5.根据权利要求1所述的锂电池的电芯叠片机，其特征在于:所述正极整料台机构(10)包括整料台(43)、装环氧布板部分(46)、刹车电机(45)、无杆气缸(44)，无杆气缸(44)用于调整整料台的位置。
6.根据权利要求1所述的锂电池的电芯叠片机，其特征在于:所述负极整料台机构(7)包括整料台、刹车电机。
7.根据权利要求1所述的锂电池的电芯叠片机，其特征在于:所述叠片台机构(6)包括压片组件1(47)、压片组件2(48)、隔膜夹紧装置(49)、无杆气缸(50)，所述压片组件1(47)和压片组件2(48)分别用于压极片的正负极，伺服电机可前后移动实现叠片，所述无杆气缸(50)带动刀片切断隔膜。
8.根据权利要求1所述的锂电池的电芯叠片机，其特征在于:所述缠胶纸电芯转动台机构(5)包括伺服电机(53)和气动手指(54)，所述气动手指(54)用于夹紧电芯，所述伺服电机(53)带动旋转进行缠胶纸。
9.根据权利要求1所述的锂电池的电芯叠片机，其特征在于:所述缠胶纸机构(13)包括胶纸(55)、松胶纸气缸(56)、送胶纸气缸(57)、气动手指(58)、压胶纸张紧轮(59)、切胶纸压紧气缸(60)、切胶纸气缸(61)、压胶纸气缸(62)。
10.根据权利要求1所述的锂电池的电芯叠片机，其特征在于:所述取电芯机构(4)包括气动手指(64)、旋转气缸(63)。
11.根据权利要求1所述的锂电池的电芯叠片机，其特征在于:所述取电芯到流水线升降机构(3)包括卸料气缸(65)、气动手指(66)、旋转气缸(67)，所述气动手指(66)夹紧电芯，通过升降平台(68)上下垂直移动到指定位置，所述旋转气缸(67)旋转90度，所述卸料气缸(65)动作将电芯送到指定位置。
12.根据权利要求1所述的锂电池的电芯叠片机，其特征在于:所述夹隔膜机构(15)包括气动手指(75)。
13.根据权利要求1所述的锂电池的电芯叠片机，其特征在于:所述隔膜切割机构(17)包括无杆气缸、隔膜切断刀片。
14.根据权利要求1所述的锂电池的电芯叠片机，其特征在于:所述转盘机构(22)包括转盘，转盘一端固定有卷筒滚子若干，卷筒滚子一端连有齿轮若干，转盘另一端连有齿轮。
15.根据权利要求1所述的锂电池的电芯叠片机，其特征在于:所述转盘转动动力机构(25)包括带制动器伺服电机(81)、涡轮蜗杆减速机(80)，涡轮蜗杆减速机(80)与齿轮相啮合。
16.根据权利要求1所述的锂电池的电芯叠片机，其特征在于:所述隔膜自转动力机构(24)包括步进电机(78)、气缸(79)，气缸(79)推动步进电机(78)使齿轮啮合。
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