CN103904369B - 极片叠片卷绕头及切割卷绕叠片一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种极片叠片卷绕头包括至少一个夹紧装置、移动装置、以及旋转装置；还公开了一种切割卷绕叠片一体机，包括上述的极片叠片卷绕头。本发明的一种极片叠片卷绕头采用了移动驱动件与夹紧件直接联接，移动驱动件只需要驱动夹紧件进出卷绕叠片工作位即可，无需带动整个叠片头一起运动进出卷绕叠片工作位，使夹紧件可以更加快速的进出工作位，提高了叠片效率，实现了高速叠片，降低了驱动力节约了成本；同时夹紧装置和移动装置均安装在旋转装置的旋转台上，旋转驱动件与旋转台联接，即驱动整个叠片卷绕头的转动，驱动件可以正反旋转，实现了连续卷绕叠片、连续Z型叠片和连续复合卷绕叠片，从而满足不同类型尺寸电芯的卷绕叠片。

Description

极片叠片卷绕头及切割卷绕叠片一体机

技术领域

本发明涉及锂离子电池生产制造领域，具体涉及一种极片叠片卷绕头及切割卷绕叠片一体机。

背景技术

锂离子电池的体积比能量和质量比能量高，可充且无污染，具备当前电池工业发展的小、轻、薄三大特点，因此在现代社会中有较快的增长。电信、信息市场的发展，特别是移动电话和笔记本电脑的大量使用，给锂离子电池带来了市场机遇。

锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。锂离子电池的电芯内正极片和负极片交错叠放且正、负极片之间需要隔膜隔开，防止短路。所以锂离子电池生产过程中，正、负极片叠片时，中间都必须插入隔膜，而目前叠片方式单一，主要有Z型叠片方式，侧面看隔膜呈Z字型卷绕在多个正、负极片之间，每个极片都不是被全部包裹，总有一侧都是裸露的，所以对于小尺寸电芯的叠片时，极易出现极片之间错位，导致叠片失败，而且Z字型叠片在叠小电芯时容易向一侧歪斜，叠的越厚越容易叠歪。且目前的叠片头在进入和退出装夹的过程，是通过气缸驱动整个叠片头进退，气缸需要很大的驱动力，从而导致整个叠片头无法实现高速运动。

发明内容

本发明提供一种可现实多种叠片方式和快速叠片的极片叠片卷绕头及切割卷绕叠片一体机。

根据本发明的第一方面，本发明提供一种极片叠片卷绕头,包括：

至少一个夹紧装置，夹紧装置包括夹紧件、夹紧座和夹紧驱动件，夹紧驱动件的输出端与夹紧座联接，而一对夹紧件中至少一个夹紧件与夹紧座联接，夹紧驱动件驱动夹紧座并带动夹紧件夹紧或松开，并且与夹紧座联接的夹紧件与夹紧座活动联接，其在垂直于夹紧或松开方向上可移动；

移动装置，移动装置包括移动件和移动驱动件，移动驱动件的动力输出端与移动件联接，而移动件则与夹紧件联接，移动驱动件驱动移动件并带动夹紧件在垂直于夹紧或松开方向上来回移动，进出工作位，同时与夹紧座联接的夹紧件与移动件之间为活动联接，其在平行于夹紧或松开方向上可相对移动件移动；

以及旋转装置，旋转装置包括旋转台和旋转驱动件，旋转驱动件的动力输出端与旋转台联接，夹紧装置和移动装置设置于旋转台上，旋转驱动件驱动旋转台并带动夹紧装置和移动装置整体旋转。

进一步地、一种极片叠片卷绕头还包括宽度调节装置，其包括调节驱动件，夹紧驱动件与一连接件联接，连接件设置于旋转台上，调节驱动件的动力输出端与连接件联接，并驱动连接件带动夹紧装置移动，调节夹紧件的位置。

进一步地、移动驱动件为气缸，移动件包括卡槽板和卡槽结构，卡槽设置于夹紧件或气缸活塞杆的一端，卡槽板则对应设置于气缸活塞杆或夹紧件的一端，卡槽板部分置于卡槽内，带动夹紧件随气缸伸出和收缩。

进一步地、卡槽板上安装有四个滚轮，且分别嵌于卡槽内。

进一步地、调节驱动件包括丝杆、丝杆控制块和丝杆调节气缸，丝杆分别与两个侧立板螺纹连接，且两段螺纹方向相反，丝杆控制块固接在丝杆中间，丝杠调节气缸固接在旋转台上，与丝杆控制块联接，用于驱动丝杆转动调节连接板的位置。

进一步地、旋转台上设有导轨，连接件下端设置有与导轨配合的凹槽。

进一步地、与夹紧座联接的夹紧件设有燕尾槽或T形件，而对应的夹紧座上则设置有T形件或燕尾槽。

进一步地、夹紧装置中夹紧件为两个，两个夹紧件形成用于夹住极片的极片夹，每个夹紧件均由一个夹紧驱动件进行驱动。

进一步地、旋转驱动件为直接驱动马达，其与旋转台中间联接，用于驱动旋转台旋转，同时还包括气回转接头和电回转接头，分别安装在旋转驱动件下方，用于配合气电线管路转动。

根据本发明的第二方面，本发明提供一种切割卷绕叠片一体机，包括

上述的极片叠片卷绕头，用于卷绕叠片；

极板切割装置，用于极片的切割；

极片给料装置，用于按照叠片顺序提供正极片或负极片至极片叠片卷绕头的叠片位处；

隔膜送料装置，用于将隔膜拉伸至叠片头叠片位处；

以及切割隔膜装置，用于在叠片卷绕完成后切割隔膜。

本发明的有益效果是：本发明的一种极片叠片卷绕头采用了移动驱动件与夹紧件直接联接，移动驱动件只需要驱动夹紧件进出卷绕叠片工作位即可，无需带动整个叠片头一起运动进出卷绕叠片工作位，使夹紧件可以更加快速的进出工作位，提高了叠片效率，实现了高速叠片，降低了驱动力节约了成本；同时夹紧装置和移动装置均安装在旋转装置的旋转台上，旋转驱动件与旋转台联接，即驱动整个叠片卷绕头的转动，驱动件可以正反旋转，实现了连续卷绕叠片、连续Z型叠片和连续复合卷绕叠片，从而可以满足不同类型尺寸电芯的卷绕叠片。

附图说明

图1为本发明极片叠片卷绕头一种实施例的平面结构示意；

图2为本发明极片叠片卷绕头一种实施例的立体结构示意；

图3为本发明夹紧装置和移动装置的结构示意图；

图4为本发明旋转装置的结构示意图；

图5为本发明极片叠片卷绕头另一种实施例的立体结构示意；

图6为本发明调节机构和旋转装置的结构示意图；

图7为本发明极片叠片卷绕头另一种实施例的平面结构示意；

图8为本发明极片叠片卷绕头另一种实施例的立体结构示意；

图9为本发明退出夹紧叠片工位的结构示意图；

图10为本发明进入夹紧叠片工位的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种极片叠片卷绕头，包括至少一个夹紧装置，本发明优选为两个夹紧装置，夹紧装置包括夹紧件、夹紧座和夹紧驱动件，夹紧驱动件的输出端与夹紧座联接，而一对夹紧件中至少一个夹紧件与夹紧座联接，夹紧驱动件驱动夹紧座并带动夹紧件夹紧或松开，并且与夹紧座联接的夹紧件与夹紧座活动联接，其在垂直于夹紧或松开方向上可移动；

移动装置，移动装置包括移动件和移动驱动件，移动驱动件的动力输出端与移动件联接，而移动件则与夹紧件联接，移动驱动件驱动移动件并带动夹紧件在垂直于夹紧或松开方向上来回移动，进出工作位，同时所述与夹紧座联接的夹紧件与移动件之间为活动联接，其在平行于夹紧或松开方向上可相对移动件移动；

以及旋转装置，旋转装置包括旋转台和旋转驱动件，旋转驱动件的动力输出端与旋转台联接，夹紧装置和移动装置设置于旋转台上，旋转驱动件驱动旋转台并带动夹紧装置和移动装置整体旋转。

本发明极片叠片卷绕头的工作机理为：

1夹紧极片：叠片位已经有两层隔膜夹着一片负极，当正极片送至叠片位并紧贴两层隔壁的外表面时，夹紧驱动件控制夹紧件张开，移动驱动件控制夹紧件进入叠片位，夹紧驱动件控制夹紧件夹紧叠在一起的正、负极片和隔膜；

2卷绕叠片：旋转驱动件驱动整个叠片头旋转180°，等待正极片再次送至叠片位后，旋转驱动件再旋转180°进行卷绕直至完成一个电芯的制作。

如果旋转驱动件是一直沿一个方向转动，每次旋转180°则是连续旋转卷绕；如果先旋转180°，后面每次旋转180°都和前一次为旋转方向相反则是Z型摆动卷绕；如果每次旋转的方向任意设定则为复合卷绕。

本发明的极片叠片卷绕头采用移动驱动件直接驱动夹紧件进出叠片工作位，提高了叠片效率从以前的1.5S/PCS提高到0.25S/PCS，而且实现了多种叠片方式，如连续卷绕叠片、连续Z型叠片和连续复合卷绕叠片，可以满足小尺寸电芯的叠片，特别使用连续卷绕叠片时，小尺寸电芯不会出现极片间错位导致的叠片失败。

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

如图1和图2所示，本发明提供了一种极片叠片卷绕头，包括两个夹紧装置1、移动装置2和旋转装置3。

如图3所示，夹紧装置1包括夹紧件11、夹紧座12和夹紧驱动件13，夹紧件11为两对四片扁平的夹紧件，一对夹紧件11中的一个夹紧件与夹紧座12联接，夹紧座12与夹紧驱动件13的输出端固接，夹紧驱动件13通过驱动夹紧座12带动夹紧件11夹紧或松开，在其他实施例中，一对夹紧件11也可分别与一个夹紧座12联接，两个夹紧驱动件13的输出端分别与夹紧座12固接，同时通过驱动两个夹紧座12带动两个夹紧件11同时进行夹紧或松开。一对夹紧座12的相对面上设置有直线燕尾槽或T形件，且直线凹槽的方向与夹紧件11夹紧或松开的方向垂直（也就是沿图1中图面上下方向设置），夹紧件11设置有相对应的燕尾凸出或T形件，其可移动式的安装在夹紧座12的凹槽内，同时也保证夹紧座12与夹紧件11之间不脱落。

如图3所示，移动装置2包括移动件21和移动驱动件22，移动件21包括卡槽板211和卡槽机构212，卡槽板211为长方形板，其中心垂直与移动驱动件22固接，卡槽机构212为四个卡槽，分别固接在两对四片夹紧件11上，四个U型卡槽机构212的开口均相向设置，卡槽板211卡在四个相向设置的卡槽机构212内，四个U型卡槽机构212可以在平行于夹紧件夹紧或松开的方向可以移动而不会脱离中间的卡槽板211；移动驱动件22为气缸，其输出端与移动件21固接，移动驱动件22通过驱动卡槽板212带动卡槽机构212上下移动，即驱动了夹紧件11进出工作位；在卡槽板211上还安装有四个滚轮213，四个滚轮分别卡在卡槽机构212中，能够方便卡槽板211和卡槽机构212的相对移动，减少摩擦力，降低驱动力，即可节省成本。在其他实施例中移动件21包括四个卡槽板211和一个卡槽机构212，四个卡槽板分别设置于夹紧件11上，卡槽机构212与移动驱动件22的输出端固接，四个卡槽板211卡在卡槽22中在平行于夹紧件夹紧或松开的方向可以移动。

如图4所示，旋转装置3包括旋转台31和旋转驱动件32，旋转台31包括底板311和连接件312，旋转台31上设置有两条平行的燕尾导轨或T形条导轨，连接板312下面设置有相应的两条平行的燕尾凹槽或T形凹槽与旋转台31可移动式联接，且两个连接件312相对安装在底板311两侧，两个连接件312上设置有肋板，用于加强侧立板的承受能力，夹紧驱动件13分别固接在两个连接件312相对面的上端，移动驱动件22固接在底板311上，旋转驱动件32为直接驱动马达（DD马达），与底板311中间联接，用于驱动底板311旋转，即带动整个装置转动。

本实施例采样了移动驱动件22与夹紧件11直接联接，移动驱动件22只需要驱动夹紧件11进出卷绕叠片工作位即可，无需带动整个叠片卷绕头一起运动进出卷绕叠片工作位，使夹紧件11可以更加快速的进出工作位，提高了叠片效率，从原来的1.5S/PCS提高到0.25S/PCS，实现了高速叠片，同时降低了驱动力节约了成本；同时夹紧装置1和移动装置2均安装在旋转装置3的旋转台上，旋转驱动件32与旋转台31联接，即驱动整个叠片卷绕头的转动，驱动件32可以正反旋转，实现连续卷绕叠片、连续Z型叠片和连续复合卷绕叠片，从而可以满足不同类型尺寸电芯的卷绕叠片。

实施例二：

如图5所示，本实施例二与实施例一不同在于设置有宽度调节装置4，用于调节两对夹紧件11之间的宽度。

如图6所示，宽度调节装置4包括丝杆41、丝杆控制块42和丝杆调节气缸43，丝杆41分别与两个连接件312螺纹连接，且两段螺纹方向相反，丝杆控制块42固接在丝杆41的中间，丝杠调节气缸43固接在底板311上，与丝杆控制块42联接，用于驱动丝杆41转动调节两个连接件312间的距离，即实现调节两夹紧件11之间的宽度。

当间歇涂布的正极片每段涂布宽度有误差且累计误差达到一定量时，本实施例通过调节装置4实现了对夹紧件11之间宽度的调节，能够排除叠片头在叠片后出现误差，提高了叠片头叠片的准确性，进而提高了叠片的质量。

实施例三：

如图7和8所示，本实施例三与改进之处在于多设置有气回转接头5和电回转接头6。

气回转接头5和电回转接头6均设置在旋转驱动件32下方，与所有驱动件连接，用于配合叠片头转动，防止叠片头转动带来的气路和电路的线管缠绕问题的出现。提高了叠片头的旋转效率。

实施例四：

本实施例提供一种切割卷绕叠片一体机，包括上述极片叠片卷绕头，用于装夹和卷绕叠片；

极板切割装置，用于极片的切割；

极片给料装置，位于所述叠片头旁，用于按照叠片顺序提供正极片或负极片至所述叠片头叠片位处；

隔膜送料装置，用于将隔膜拉伸至所述叠片头叠片位处；

以及切割隔膜装置，用于在叠片卷绕完成后切割隔膜。

极片叠片卷绕头实现了快速叠片卷绕，就直接提高了整个切割卷绕叠片一体机的生产速度。

本发明的极片叠片卷绕头的具体运动方式如下，本实施例以Z型摆动卷绕为例进行说明：

1、初始状态：如图9所示，旋转驱动件32（直接驱动马达）顺时针旋转带动整个叠片头呈图6的位置状态，移动驱动件22（气缸）带动夹紧件11远离正极片边缘，同时夹紧驱动件13（气缸）控制夹紧件11张开，丝杆调节气缸43复位使丝杆41处于原点；

2、送隔膜、正极片及叠负极片：送料部件把内外两片隔膜夹住的负极片一并送到夹紧件11的中部外（即叠片位）并与夹紧件11夹紧面平行，对称的两个上料部件再同时把两片正极片送到叠片位并压紧在内外隔膜的外表面上；

3、夹紧件11伸出：移动驱动件22通过驱动移动件21带动四片夹紧件11伸出，移动到叠片工作位；

4、夹紧件11夹紧:如图10所示，夹紧驱动件13通过驱动夹紧座12带动夹紧件11夹紧极片；

5、调整宽度：当间歇涂布的正极片每段涂布宽度有误差且累计误差达到一定量时，丝杆调节气缸43通过丝杆控制块42控制丝杆41转动，通过调节两个连接件312之间的宽度，即调节夹紧件11间的宽度来消除误差；

6、正卷绕：当以上第4步夹紧动作完成时，旋转驱动件32再顺时针旋转180°，

7、负卷绕：重复上述第2步动作的上料，第3和第4步完成后，旋转驱动件32再逆时针旋转180°，如此循环直至完成一个电芯的制作。

以上内容是结合具体的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普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种极片叠片卷绕头,其特征在于，包括：

至少一个夹紧装置，所述夹紧装置包括夹紧件、夹紧座和夹紧驱动件，所述夹紧驱动件的输出端与夹紧座联接，而一对夹紧件中至少一个夹紧件与夹紧座联接，所述夹紧驱动件驱动夹紧座并带动夹紧件夹紧或松开，并且与夹紧座联接的夹紧件与夹紧座活动联接，其在垂直于夹紧或松开方向上可移动；

移动装置，所述移动装置包括移动件和移动驱动件，所述移动驱动件的动力输出端与移动件联接，而移动件则与夹紧件联接，所述移动驱动件驱动移动件并带动夹紧件在垂直于夹紧或松开方向上来回移动，进出工作位，同时所述与夹紧座联接的夹紧件与移动件之间为活动联接，其在平行于夹紧或松开方向上可相对移动件移动；

以及旋转装置，所述旋转装置包括旋转台和旋转驱动件，所述旋转驱动件的动力输出端与旋转台联接，所述夹紧装置和移动装置设置于旋转台上，所述旋转驱动件驱动旋转台并带动夹紧装置和移动装置整体旋转。

2.如权利要求1所述的极片叠片卷绕头，其特征在于，还包括宽度调节装置，所述宽度调节装置包括调节驱动件，所述夹紧驱动件与一连接件联接，所述连接件设置于旋转台上，所述调节驱动件的动力输出端与连接件联接，并驱动连接件带动夹紧装置移动，调节夹紧件的位置。

3.如权利要求1所述的极片叠片卷绕头，其特征在于，所述移动驱动件为气缸，所述移动件包括卡槽板和卡槽结构，所述卡槽结构设置于夹紧件或气缸活塞杆的一端，所述卡槽板则对应设置于气缸活塞杆或夹紧件的一端，所述卡槽板部分置于所述卡槽结构内，带动夹紧件随气缸伸出和收缩。

4.如权利要求3所述的极片叠片卷绕头，其特征在于，所述卡槽板上安装有四个滚轮，且分别嵌于卡槽结构内。

5.如权利要求2所述的极片叠片卷绕头，其特征在于，所述调节驱动件包括丝杆、丝杆控制块和丝杆调节气缸，所述丝杆分别与所述连接件螺纹连接，所述丝杆控制块固接在所述丝杆中间，所述丝杆调节气缸固接在所述旋转台上，与所述丝杆控制块联接，用于驱动丝杆转动调节所述连接件的位置。

6.如权利要求5所述的极片叠片卷绕头，其特征在于，所述旋转台上设有导轨，所述连接件下端设置有与所述导轨配合的凹槽。

7.如权利要求1-6任一项所述的极片叠片卷绕头，其特征在于，所述与夹紧座联接的夹紧件设有燕尾槽或T形件，而对应的夹紧座上则设置有T形件或燕尾槽用以配合。

8.如权利要求1所述的极片叠片卷绕头，其特征在于，所述夹紧装置中夹紧件为两个，两个夹紧件形成用于夹住极片的极片夹，每个夹紧件均由一个夹紧驱动件进行驱动。

9.如权利要求1所述的极片叠片卷绕头，其特征在于，所述旋转驱动件为直接驱动马达，其与所述旋转台中间联接，用于驱动旋转台旋转，同时还包括气回转接头和电回转接头，分别安装在所述旋转驱动件下方，用于配合气电线管路转动。

10.一种切割卷绕叠片一体机，其特征在于，包括

如权利要求1-9中任意一项所述的极片叠片卷绕头，用于卷绕叠片；

极板切割装置，用于极片的切割；

极片给料装置，用于按照叠片顺序提供正极片或负极片至所述极片叠片卷绕头的叠片位处；

隔膜送料装置，用于将隔膜拉伸至叠片头叠片位处；

以及切割隔膜装置，用于在叠片卷绕完成后切割隔膜。