CN105633447B - 电池电芯自动叠片机及电池电芯制造方法 - Google Patents

电池电芯自动叠片机及电池电芯制造方法 Download PDF

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Abstract

一种电池电芯自动叠片机及电池电芯制造方法,所述叠片机包括机架、叠片结构、料槽、上料结构、隔膜放料及张力控制结构、隔膜残卷结构、电芯贴胶结构、取成品电芯结构和电芯抓取结构。机架包括面板和位于面板上方的顶板,上料结构和隔膜放料及张力控制结构安装于顶板上,并分别对应于位于面板上的料槽和叠片结构设置,以进行叠片。隔膜残卷结构、电芯贴胶结构和取成品电芯结构在叠片结构下游依工序顺次布置。电芯抓取结构位于叠片结构和取成品电芯结构之间,从叠片结构上抓取半成品电芯,并将该半成品电芯依次送至隔膜残卷机构卷绕和电芯贴胶机构贴胶后送至取成品电芯结构。本发明各结构布置紧凑,配合顺畅,提高叠片效率。

Description

电池电芯自动叠片机及电池电芯制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及电池制造领域,尤其涉及一种电池电芯自动叠片机,适用于锂电池、镍 氢电池及镍铬电池等矩形电池的“z”字形叠片,本发明还涉及一种电池电芯制造方法。
背景技术
[0002] 锂电池、镍氢电池及镍铬电池等电池的电芯主要由交替叠放的正极片、负极片以 及设置在正、负极片之间的绝缘隔膜组成,叠片机即为用以完成上述正负极片及隔膜叠放 工作而生产出电芯的设备。
[0003] 叠片机通常包括机架和固定在机架上的料槽、定位机构、叠片机构、机械手机构、 隔膜放料及纠偏机构、卷绕机构及贴胶机构等功能机构,机架通常包括一水平设置的底座 和固定在底座上的一竖直方向的立板,上述各功能机构都安装在该立板上,使得各机构布 置不够紧凑,造成立板太高,占用空间大,且不利于机械手机构顺畅活动,影响叠片效率。
[0004] 另外,由于电芯中正极片和负极片需交替叠放,现有的叠片机中正、负极片的料槽 一般是相邻设置,在电芯的生产过程中,正负极片所产生的粉尘容易相互混合落到极片上 对电池质量造成不良影响。
发明内容
[0005] 本发明提出一种电池电芯自动叠片机,解决现有的叠片机中各功能机构布置不紧 凑导致叠片机占用空间大的问题。
[0006] 进一步地,本发明还解决正、负极片产生的粉尘容易相互混合落到极片上影响电 池质量的技术问题。
[0007] 为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
[0008] 根据本发明的一个方面,本发明提供一种电池电芯自动叠片机,包括机架、叠片结 构、正极片料槽、负极片料槽、上料结构、隔膜放料及张力控制结构、隔膜残卷结构、电芯贴 胶结构、取成品电芯结构和电芯抓取结构;机架包括水平设置的面板和位于面板上方的顶 板;叠片结构安装于所述面板上,包括叠片台机构和用以驱动叠片台机构在第一位置和第 二位置之间水平直线往复运动的叠片台移载机构;正极片料槽和负极片料槽安装于所述面 板上,且分别对应于第一位置和第二位置设置;上料结构安装于所述顶板上,并分别对应于 所述正极片料槽和负极片料槽设置,以在叠片台机构往复运动时将正极片料槽中的正极片 和负极片料槽中的负极片交替地移载至所述叠片台机构上;隔膜放料及张力控制结构,安 装于所述顶板上,并位于所述第一位置和第二位置之间,以在叠片台机构往复运动时向叠 片台机构上提供隔膜而使正极片与负极片相隔离;隔膜残卷结构,安装于所述面板上并位 于所述叠片结构的下游,以将预定长度的隔膜卷绕于完成叠片后形成的半成品电芯上;电 芯贴胶结构,位于所述隔膜残卷机构的下游,用以对卷绕完成的电芯进行贴胶而形成成品 电芯;取成品电芯结构,位于所述电芯贴胶结构的下游,用以承托成品电芯并将成品电芯转 移至成品放置区;电芯抓取结构,位于所述叠片结构和所述取成品电芯结构之间,用以抓取 所述半成品电芯,并将所述半成品电芯依次送至隔膜残卷机构卷绕和电芯贴胶机构贴胶后 送至所述取成品电芯结构。
[0009] 优选地,所述正极片料槽和所述负极片料槽分列于所述叠片台机构直线运动方向 的两侧。
[0010] 优选地,所述上料结构包括用以吸取极片的吸料机构和用以带动吸料机构行走的 水平移动机构;所述水平移动机构包括第一级传动机构和第二级传动机构;第一级传动机 构包括第一连接板以及与所述第一连接板相连的动力组件,所述动力组件驱动第一连接板 以设定速度相对于所述顶板移动;第二级传动机构与第一连接板相连,并在第一连接板的 带动下以两倍的设定速度相对于顶板作倍速移动;所述吸料机构与所述第二级传动机构相 连,从而使所述吸料机构相对于所述顶板作快速移动。
[0011] 优选地,所述隔膜放料及张力控制结构包括立板机构、隔膜卷轴、过辊、隔膜张力 控制机构、水平滑轨和隔膜纠偏机构;立板机构可移动地安装于该水平滑轨上;隔膜卷轴用 以放置隔膜卷,安装于所述立板机构上;过辊用以对隔膜进行引导,安装于所述立板机构 上;隔膜张力控制机构包括导轨、位置可调地连接于导轨上的浮动辊、驱动浮动辊沿导轨移 动而保持隔膜张力的张力控制驱动装置;所述导轨安装于立板机构上,且导轨两端点的连 线与水平面具有夹角a;水平滑轨安装于所述顶板上,水平滑轨的长度方向与所述叠片台机 构直线运动方向垂直;隔膜纠偏机构,连接所述立板机构而可驱动立板机构沿水平滑轨移 动。
[0012] 优选地,所述隔膜残卷结构包括隔膜切断机构、挑隔膜机构、隔膜卷绕机构;所述 挑隔膜机构包括第一级隔膜张力控制组件和第二级隔膜张力控制组件;第一级隔膜张力控 制组件包括由至少两根相互间隔的第一过辊构成的第一组过辊、由至少一根第二过辊构成 的第二组过辊以及第一驱动装置,所述第一组过辊位于隔膜上方,所述第二组过辊位于隔 膜下方,且第一过辊与第二过辊在隔膜长度方向交错排列,所述第一驱动装置驱动第一组 过辊和第二组过辊相互远离而将隔膜挑成所述预定长度,且所述第一驱动装置还驱动两组 过辊随隔膜卷绕而相互靠近,以使隔膜在卷绕时保持恒张力;第二级隔膜张力控制组件包 括位于隔膜上方的第一压辊、位于隔膜下方的第二压辊以及第二驱动装置,当隔膜卷绕至 还剩设定的警戒长度时,所述第二驱动装置驱动所述第一压辊和所述第二压辊相互靠近而 夹住隔膜,使隔膜尾段在卷绕时保持恒张力;所述隔膜切断机构设置于所述第一级隔膜张 力控制组件的上游,用以在第一级隔膜张力控制组件将隔膜挑成预定长度后将隔膜切断; 所述隔膜卷绕机构设置于所述第二级隔膜张力控制组件的下游,用以将所述预定长度的隔 膜卷绕于所述半成品电芯上。
[0013] 优选地,所述叠片台机构包括一底板;所述叠片台移载机构包括固定在所述面板 上并且前后延伸的移载导轨、与该移载导轨相配合并固定在叠片台机构的底板上的滑块以 及用以驱动该滑块前后移动的移载驱动装置;所述移载驱动装置包括一电机和由该电机驱 动的两条平行设置的齿形带;所述齿形带与所述移载导轨平行,所述移载导轨的两端分别 对应所述第一位置和所述第二位置。
[0014] 优选地,所述电芯贴胶结构通过支撑杆支撑于所述面板上;所述电芯抓取结构包 括:一抓持单兀,用以抓取电芯;一翻转单兀,用以固定该抓持单兀并带动该抓持单兀在竖 直面进行-度范围的翻转;一上下移动单元,用以固定该翻转单元并带动该翻转单元上下移 动;以及一水平移动单元,其能够前后移动地固定在所述面板上,用以固定该上下移动单元 并带动该上下移动单元前后移动;所述电芯抓取结构能够将电芯从水平状态翻转至竖直状 态送至所述电芯贴胶结构处,从而配合所述电芯贴胶结构对电芯的侧面进行U字形包胶。
[0015] 优选地,所述电池电芯自动叠片机还包括电芯检测结构,所述电芯检测结构设置 于所述电芯贴胶结构处,所述电芯检测结构包括:一安装座;相对设置的两夹持臂,夹持臂 沿竖直方向设置,每个夹持臂都包括一绝缘材质的连接板及分别固定在所述连接板上下两 端的上导电夹板与下导电夹板,所述上导电夹板和下导电夹板之间具有间隔;一短路测试 仪,其包括两测试端,其中一测试端与所述两夹持臂的上导电夹板电性连接,另一测试端与 所述两夹持臂的下导电夹板电性连接;至少一第一驱动件,其固定在所述安装座上,驱动所 述两夹持臂相对靠近或远离。
[0016] 优选地,所述取成品电芯结构包括安装架、电芯托盘机构、电芯转移机构、电芯提 取机构和电芯堆叠机构;安装架安装于所述面板上;电芯托盘机构包括用以缓存成品电芯 的托盘,所述托盘安装于所述安装架上;电芯转移机构安装于所述安装架上并位于所述电 芯托盘机构上方;电芯提取机构连接所述电芯转移机构,并由电芯转移机构驱动而可水平 移动;电芯堆叠机构用以叠放成品电芯,设置于所述电芯提取机构的行程范围内,并位于电 芯提取机构下方;所述电芯提取机构能够提取缓存于所述托盘上的成品电芯,并在水平移 动时将成品电芯转移至所述电芯堆叠机构上。
[0017] 根据本发明的另一个方面,本发明还提供一种电池电芯制造方法,包括:
[0018] 令叠片台在第一位置和第二位置之间水平直线往复运动;
[0019] 在叠片台往复运动时令分别安装在对应于第一位置和第二位置的上方的上料结 构将正极片和负极片交替地叠放于叠片台上;
[0020]令一隔膜放料结构从叠片台上方向叠片台提供隔膜,并由叠片台的往复运动使得 隔膜呈Z字形放料将正极片与负极片相隔离,其中隔膜放料结构位于第一位置和第二位置 连线的中点的上方;
[0021] 将预定长度的隔膜卷绕在完成叠片后形成的半成品电芯上;
[0022] 对卷绕完成的电芯进行贴胶而形成成品电芯。
[0023]与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:本发明的叠片机中,机架设有上下间 隔排布的面板和顶板,上料结构、隔膜放料及张力控制结构安装在顶板上,与位于面板上的 叠片台结构相配合完成电池电芯制造过程中最重要的叠片工作。上料结构、隔膜放料及张 力控制结构、叠片台结构的行动路线互不干扰,充分利用机架空间,各结构可顺畅移动,有 机配合,提高叠片机叠片的效率。
[0024]进一步地,本发明的叠片机中,正、负极片料槽分列于叠片台机构行走路线的两 侧,并分别对应设置在叠片台机构行程范围的前后位置上,呈中心对称布置,叠片台机构在 往复运动过程中接受正、负极片的交替上料及隔膜放料而实现叠片;正、负极片料槽距离相 隔较远,避免了生产过程中正、负极片所产生的粉尘相互混合落到极片上对电池质量造成 影响的因素,提高产品质量。
附图说明
[0025]图1是本发明电池电芯自动叠片机实施例的结构示意图。
[0026] 图2是本发明电池电芯自动叠片机实施例的俯视结构不思图。 一土
[0027] 图3是本发明电池电芯自动叠片机实施例中料槽与叠片结构的布^示意图。
[0028] 图4是本发明电池电芯自动叠片机实施例中叠片结构的俯视结构^意图。
[0029] 图5是本发明电池电芯自动叠片机实施例中上料结构的侧向结构示意图。
[0030] 图6是本发明电池电芯自动叠片机实施例中上料结构的水平移动机构的示意图。
[0031] 图7是本发明电池电芯自动叠片机实施例中隔膜放料及张力控制结构的不意图。
[0032] 图8是本发明电池电芯自动叠片机实施例中后半部分各结构相配合的原理示意 图。 _
[0033]图9是本发明电池电芯自动叠片机实施例中电芯贴胶结构的示意图。
[0034]图10是本发明电池电芯自动叠片机实施例中电芯检测结构的示意图。
[0035]图11是本发明电池电芯自动叠片机实施例中取成品电芯结构的示意图。
[0036]图12是本发明电池电芯自动叠片机实施例中电芯抓取结构的示意图。
[0037] 标号说明如下:200、隔膜;300、胶纸;400、电芯。
[0038] 1、机架;11、面板;12、顶板;13、立柱;111、支撑杆;15、料槽;15a、正极片料槽;15b、 负极片料槽;16a、正极片校准台;16b、负极片校准台。
[0039] 2、叠片结构;21、叠片台机构;211、叠片台;212、底板;22、叠片台移载机构;221、移 载导轨;222、电机;223、齿形带。
[0040] 3、上料结构;31、吸料机构;311、第一吸料头;312、第二吸料头;314、上下移动驱 动组件;32、水平移动机构;322、第一级传动机构;3221、第一级滑轨;3223、第一级同步带; 3224、第一级同步轮组件;3224a、主动轮;3224b、惰轮;3225、第一同步带压板;3226、第一连 接板;323、第二级传动机构;32;31、第二级同步带;3232、第二级同步轮组件;3233、固定座; 3234、第二级滑轨;32%、第二同步带压板;32:37、第二连接板;3238、第三同步带压板。
[0041 ] 4、隔膜放料及张力控制结构;41、立板机构;411、第一立板;412、第二立板;413、固 定杆;42、隔膜卷轴;43、过親;44、隔膜张力控制机构;441、浮动親;442、导轨;443、恒扭矩伺 服电机;444、带轮;44f5、浮親拉板;446、传动带;448、过渡轮;45、隔膜纠偏机构;46、水平滑 轨。
[0042] 5、隔膜残卷结构;51、隔膜切断机构;M、挑隔膜机构;521、第一级隔膜张力控制组 件;5211、第一过辊;5W2、第二过辊;5M、第二级隔膜张力控制组件;5221、第一压辊;5222、 第二压辊;53、隔膜卷绕机构。 ’ _3] 6、电芯贴胶结构;61、贴胶安装座;62、送胶机构;63、贴胶机构;631、贴胶吸盘.64、 包胶机构;641、包胶轮。 ’
[0044] 7、电芯检测结构;71、安装座;711、夹持臂;7111、连接板;7112、上导电夹板.7113、 下导电夹板;713、第一驱动件;72、固定板。 ’ '
[0045] 8、取成品电芯结构;81、安装架;82、电芯托盘机构;821、托盘;83、电芯提取机构. 84、电芯转移机构;85、电芯堆叠机构。 ’
[0046] 9、电芯抓取结构;91、抓持单元;g2、翻转单元;93、上下移动单元;94、水平移动单 兀。
具体实施方式
[0047] 为了进一步说明本发明的原理和结构,现结合附图对本发明的优选实施例进行详 细说明。
[0048] 参阅图1至图4,本发明的电池电芯自动叠片机主要包括机架1、叠片结构2、料槽 15、上料结构3、隔膜放料及张力控制结构4、隔膜残卷结构5、电芯贴胶结构6、电芯检测结构 7、取成品电芯结构8和电芯抓取结构9。
[0049] 其中,料槽15设置为两个,分别用以放置正极片和负极片;上料结构3对应料槽15 设置,将正极片或负极片移载至叠片结构2上;隔膜放料及张力控制结构4则用以在叠片时 提供隔膜以隔离正极片和负极片。料槽15、叠片结构2、上料结构3和隔膜放料及张力控制结 构4相配合,将正极片和负极片交替叠合直至达到预定的厚度则完成了叠片工作,形成半成 品电芯。
[0050] 隔膜残卷结构5用以将预定长度的隔膜卷绕于完成叠片后形成的半成品电芯上; 电芯贴胶结构6用以对卷绕完成的电芯进行贴胶而形成成品电芯;取成品电芯结构8位于电 芯贴胶结构6的下游,用以承托成品电芯并将成品电芯转移至成品放置区。该三个结构在叠 片结构2的下游依工序顺次布置。
[0051] 电芯抓取结构9位于叠片结构2和取成品电芯结构8之间,用以从叠片结构2上抓取 半成品电芯,并将该半成品电芯依次送至隔膜残卷机构5卷绕和电芯贴胶机构6贴胶后送至 取成品电芯结构8。
[0052] 以下对各结构具体介绍。
[0053] 机架1包括水平设置的面板11和位于面板11上方的顶板12,顶板12的面积小于面 板11的面积,顶板12位于面板11前半部分的上方,通过立柱13固定支撑于面板11上。
[0054]如图1所示,料槽15、叠片结构2、上料结构3和隔膜放料及张力控制结构4大致布置 于由顶板12和面板11所限定的空间范围内,其中,料槽15和叠片结构2安装于面板11上,上 料结构3和隔膜放料及张力控制结构4安装于顶板12上,通过空间上不同支撑点的设置,合 理地在空间内排布,使得这几个结构能够顺畅地移动配合,快速高效地完成叠片工作。
[0055]参阅图4,叠片结构2包括叠片台机构21和叠片台移载机构22,叠片台机构21具有 叠片台211以承托极片的堆叠,叠片台移载机构22则用以驱动叠片台机构21在第一位置W1 和第二位置W2之间水平直线往复运动,第一位置W1和第二位置W2在面板11上呈前后布置。 [0056]本实施例中,叠片台机构21还具有一底板212 (如图1中所示),叠片台移载机构22 包括固定在面板11上并且前后延伸的移载导轨221、与该移载导轨221相配合并固定在叠片 台机构21的底板212上的滑块(未示出),以及用以驱动该滑块前后移动的移载驱动装置;移 载驱动装置包括一电机222和由该电机222驱动的两条平行设置的齿形带223;齿形带223与 移载导轨221平行,移载导轨221的两端分别对应第一位置W1和第二位置W2。本实施例采用 双齿形带223驱动叠片台机构21,使叠片台211在运行过程中可以保持更加平稳。
[0057]再参阅图2和图3,两料槽15分别对应于第一位置W1和第二位置W2设置,为便于表 述,将图3所示意的布置原理图中两料槽15分别定义为正极片料槽15a和负极片料槽15b。本 实施例中较优地将正极片料槽15a和负极片料槽15b分列于叠片台机构21直线运动方向的 两侧,使得两料槽15之间的距离较大,避免正、负极片所产生的粉尘相互混合的问题。料槽 15与叠片台211之间具有校准台,同样地,为便于表述,将正极片料槽15a与第一位置W1之间 的校准台称为正极片校准台16a,负极片料槽15b与第二位置W2之间的校准台称为负极片校 准台16b,正极片料槽15a (负极片料槽15b)经正极片校准台16a (负极片校准台16b)至第一 位置W1 (第二位置W2)的连线与叠片台机构21直线运动方向相垂直。
[0058]两上料结构3分别对应于两料槽15设置,将正极片(或负极片)从正极片料槽15a (或负极片料槽15b)移载至正极片校准台16a (或负极片校准台1紐)校准,再将校准后的正 极片或负极片移载至叠片台机构21上。
[0059]参阅图5,上料结构3包括用以吸取极片的吸料机构:31和用以带动吸料机构31行走 的水平移动机构32。
[0060]吸料机构31包括第一吸料头311和第二吸料头312,两吸料头311、312由上下移动 驱动组件314驱动而可同步上下移动。水平移动机构32带动吸料机构31行走时,吸料机构31 的两吸料头分别完成将极片从料槽15移载至校准台(16a、16b)和将极片从校准台(16a、 16b)移载至叠片台211的动作。
[0061]参阅图6,水平移动机构32包括第一级传动机构322和第二级传动机构323。
[0062]第一级传动机构322包括:第一连接板3226以及与第一连接板3226相连的动力组 件,动力组件驱动第一连接板3226以设定速度相对于机架1的顶板I2移动。动力组件可采用 多种形式,实现第一连接板3226的直线运动即可。本实施例中,动力组件包括第一级滑轨 3221、第一级同步带3223、第一级同步轮组件3224、伺服电机(图中未示出)等。
[0063]第一级滑轨3221适配连接一固定在顶板12下表面的滑块(图中未示出)而可相对 于顶板12移动。
[00M] 第一级同步带3223为开口同步带,其两端各固定一第一同步带压板3225,该两第 一同步带压板3M5均与第一级滑轨3221固定连接,以使第一级滑轨M21跟随第一级同步带 3223移动。
[0065] 第一级同步轮组件3224的位置相对于顶板12固定,包括一主动轮3224a和两个惰 轮3224b,两惰轮3224位于主动轮3224a下方并分列于主动轮3224a的两侧。主动轮3224a由 伺服电机驱动转动。主动轮3224位于第一级同步带3223的下表面,两惰轮M24M立于第一级 同步带3223的上表面,使得第一级同步带3223呈几字形。
[0066] 伺服电机通过减速机带动主动轮3224a转动,进而通过主动轮3224a牵引第一级同 步带3223,使第一级同步带3223以设定速度作直线往复移动。
[0067]第一连接板3226与第一级滑轨3M1固定连接,以使第一连接板3226、第一级滑轨 3221均跟随第一级同步带3223以设定速度相对于顶板12移动。
[0068] 第二级传动机构323包括第二连接板3237、第二级滑轨3幻4、第二级同步轮组件 3232,以及绕接于第二级同步轮组件3232上的第二级同步带3231等。
[0069] 第二级滑轨3234安装于顶板12上,并平行于第一级传动机构322的第一级滑轨 3221 〇
[0070] 第二级同步轮组件3232通过固定座3233与第一级传动机构322的第一连接板3226 固定连接,而可随着第一级同步带3223移动。
[0071] 第二级同步带3231—侧边的设定位置通过第三同步带压板3238与机架1的顶板12 固定连接,第二级同步带3231的另一侧边安装有第二同步带压板3236,该第二同步带压板 3236可滑动地连接第二级滑轨3234。
[0072] 当所述第一连接板3226以设定速度移动时,固定座3233带动第二级同步轮组件 3232以该设定速度跟随第一连接板3226作同步移动;由于第二级同步带3231的设定位置与 顶板I2固定连接,第二级同步轮组件3232移动时被第二级同步带32W牵引而转动,使得固 定于第二级同步带3231上的第二同步带压板3236以设定速度相对于固定座3233移动,从而 使第二同步带压板3236以两倍的设定速度相对于顶板12移动。
[0073]第二连接板3237固定连接第二同步带压板3236而可相对于顶板12作倍速移动,吸 料机构31固定安装于该第二连接板3237上,从而可获得快速移动。水平移动机构32为一倍 速机构,米用倍速机构驱动吸料机构31,缩短了极片移送时间,提闻效率。
[0074] 参阅图7,隔膜放料及张力控制结构4包括立板机构41、用以放置隔膜卷的隔膜卷 轴似、用以对隔膜200进行引导的过辊43、用以保持隔膜200张力的隔膜张力控制机构44、用 以调整隔膜放料位置以使隔膜位置与极片叠放位置适配对准的隔膜纠偏机构45,以及用以 在纠偏时进行导向的水平滑轨46。隔膜卷轴42、过辊43和隔膜张力控制机构44均分别安装 于立板机构41上,隔膜纠偏机构45连接并可驱动立板机构41沿水平滑轨46移动而调整立板 机构41的安装位置。
[0075] 立板机构41包括平行间隔设置的第一立板411和第二立板412,以及固定连接在第 一立板411和第二立板412之间的固定杆413,第二立板412的上部超出第一立板411。隔膜卷 轴42的一端安装于第二立板412的上部,另一端悬空。过辊43安装于第一立板411和第二立 板412之间,过辊43的两端分别连接第一立板411和第二立板412。
[0076]隔膜张力控制机构44包括导轨442、位置可调地连接于导轨442上的浮动辊441、驱 动浮动辊441沿导轨442移动而保持隔膜200张力的张力控制驱动装置;导轨442安装于立板 机构41上,且导轨442两端点的连线与水平面具有夹角a,该角度a较优地为60°〜90°;本实 施例中,导轨442为直线导轨。利用该隔膜张力控制机构44可使得隔膜向叠片台211放料时 能始终保持张紧状态,提尚电芯质量。
[0077] 其中,本实施例中,张力控制驱动装置包括恒扭矩伺服电机443、带轮444、浮辊拉 板445和传动带446。恒扭矩伺服电机443驱动带轮444转动,浮辊拉板445与浮动辊441固定 连接,传动带446下端固定于浮辊拉板445上,上端绕过一过渡轮448后卷绕于带轮444上,并 在带轮444转动时增加或减少卷绕于带轮444上的长度而带动浮辊拉板445移动。
[0078] 隔膜放料及张力控制机构的隔膜出料处大致在第一位置W1和第二位置W2的中心 点的上方,叠片台211在由第一位置W1或第二位置W2运动至中心点的过程中,浮动辊441将 由恒扭矩伺服电机443驱动沿导轨442斜向上移动,将绕接于浮动辊441上的隔膜200挑起, 从而使隔膜出料处与叠片台211之间的隔膜200保持为张紧状态。
[0079] 水平滑轨46安装于顶板12上,水平滑轨46的长度方向与叠片台机构21直线运动方 向垂直,立板机构41的固定杆413可移动地安装于该水平滑轨46上。隔膜纠偏机构45为直线 驱动机构,其可连接立板机构41的第二立板412而驱动整个立板机构41沿水平滑轨46移动, 使隔膜出料处与下方的叠片台机构21适配。
[0080] 再参阅图1和图2,隔膜残卷结构5、电芯贴胶结构6、电芯检测结构7、取成品电芯结 构8和电芯抓取结构9分布于机架1的后半部分,用以对完成叠片后的半成品电芯进行进一 步的处理。其中,电芯贴胶结构6通过支撑杆111支撑于机架1的面板11上,电芯检测结构7安 装于支撑杆111上。隔膜残卷结构5和取成品电芯结构8分别位于电芯贴胶结构6的上游和下 游。电芯抓取结构9则在这些结构间进行电芯的运送。
[0081] 图8示意了后半部分的各结构相配合的原理图,以下——介绍。
[0082] 隔膜残卷结构5包括隔膜切断机构51、挑隔膜机构52、隔膜卷绕机构53。其中,挑隔 膜机构52包括第一级隔膜张力控制组件521和第二级隔膜张力控制组件522。隔膜切断机构 51设置于第一级隔膜张力控制组件521的上游,隔膜卷绕机构53位于第二级隔膜张力控制 组件522的下游。
[0083]第一级隔膜张力控制组件521包括由至少两根相互间隔的第一过辊5211构成的第 一组过辊,以及,由至少一根第二过辊5212构成的第二组过辊。第一组过辊位于隔膜200上 方,第二组过辊位于隔膜200下方,且第一过辊5211与第二过辊5212在隔膜长度方向交错排 列。第一组过辊和第二组过辊由一第一驱动装置驱动相互远离时,即可将隔膜200挑成预定 的长度储存于过辊之间。而后,隔膜切断机构51将隔膜切断,使后续隔膜卷绕机构53的隔膜 卷绕工序与前方叠片台机构21的叠片工序分离。
[0084]第一驱动装置可为伺服电机,通过适配的运动转换机构而为第一组过辊或第二组 过辊提供直线运动。另外,第一驱动装置还驱动两组过辊随隔膜200卷绕而相互靠近,以使 隔膜200在卷绕时保持恒张力。
[0085]第二级隔膜张力控制组件522包括位于隔膜200上方的第一压辊5221和位于隔膜 200下方的第二压辊5222。第一压辊5221和第二压辊5222的间距调节由一第二驱动装置实 现,当隔膜200卷绕至还剩设定的警戒长度时,第二驱动装置驱动第一压辊5221和第二压辊 5222相互靠近而夹住隔膜200,使隔膜200尾段在卷绕时保持恒张力。
[0086]参阅图9,电芯贴胶结构6大致包括贴胶安装座61、送胶机构62、贴胶机构63和包胶 机构64。贴胶安装座61固定于支撑杆111上,送胶机构62用以提供需贴到电芯400上的胶纸, 贴胶机构63设有贴胶吸盘631吸附胶纸,而后将胶纸贴在电芯400上,包胶机构64设有包胶 轮641,用以将胶纸压为U字型包覆于电芯上。胶纸300包覆于电芯400上的形式可参见图8。 电芯贴胶结构6的其他结构不予赘述。电芯贴胶结构6在电芯400上形成U字形包胶,将电芯 包裹得更紧,防止隔膜松散,提高电芯可靠性。
[0087] 参阅图10,电芯检测结构7包括一安装座"71、两夹持臂711、一短路测试仪及两第一 驱动件713。安装座71通过固定板72安装于支撑杆111上。两夹持臂711相对设置,且两夹持 臂711均沿竖直方向设置,每个夹持臂711都包括一绝缘材质的连接板7111及分别固定在该 连接板7111上下两端的上导电夹板m2与下导电夹板"7113,上导电夹板7112和下导电夹板 7113之间设有间隔,通过该间隔以及绝缘材质的连接板7111防止测试时发生短路。短路测 试仪包括两测试端,其中一测试端与两夹持臂711的上导电夹板7112电性连接,另一测试端 与两夹持臂H1的下导电夹板7113电性连接。第一驱动件713可为气缸或直线电机,两第一 驱动件713分别固定在安装座71上并各连接一夹持臂711,以驱动两夹持臂711相对靠近或 远离,。
[0088]电芯400在测试时,上导电夹板7112和下导电夹板m3各夹持电芯的一个电极。由 于一个电极是由多个极片的极耳组成,使两个电极上下排布进行检测,可以防止极耳松散, 提高电芯检测效率和准确度。
[0089] 本发明通过电芯检测结构对电芯进行检测,确保不良品不流入下一道工序,降低 生产成本。经检测后的成品电芯由电芯抓取结构送至取成品电芯结构。
[0090]参阅图11,取成品电芯结构8包括安装架S1、用以缓存成品电芯的电芯托盘机构 82、用以从电芯托盘机构82上提取成品电芯的电芯提取机构83、用以带动电芯提取机构83 水平移动的电芯转移机构84和用以叠放成品电芯的电芯堆叠机构85。
[0091] 安装架81安装于机架1的面板11上。电芯托盘机构82设有一托盘821以承托成品电 芯,托盘821安装于安装架81上。电芯转移机构84安装于安装架81上并位于电芯托盘机构82 上方,电芯提取机构83由电芯转移机构84驱动而可水平移动;电芯堆叠机构85设置于电芯 提取机构83的行程范围内,并位于电芯提取机构S3下方;电芯提取机构83在移动时能够将 成品电芯从托盘821上转移至电芯堆叠机构85上,使成品电芯堆叠于电芯堆叠机构85上。电 芯堆叠机构85设置有两个,可分别用以堆叠合格品和不合格品。
[0092] 该取成品电芯结构8采用电芯托盘机构82对由叠片机的电芯抓取结构9传送来的 成品电芯进行缓存,而后由电芯提取机构83和电芯转移机构84将成品电芯移至电芯堆叠机 构85上堆放。在成品电芯转移至堆叠的过程中,电芯抓取结构9可以去并行完成其他的工 序,优化了叠片机各结构之间的配合,提高叠片机的整体效率。成品电芯可堆叠至一定数量 后再取出,减轻操作人员的劳动强度。
[0093] 参阅图12,电芯抓取结构9大致包括:一抓持单元91,用以抓取电芯;一翻转单元 92,用以固定该抓持单元91并带动该抓持单元91在竖直面进行0〜180度范围的翻转;一上 下移动单元93,用以固定该翻转单元92并带动该翻转单元92上下移动;以及一水平移动单 元94,其能够前后移动地固定在机架1的面板11上,用以固定该上下移动单元93并带动该上 下移动单元93前后移动。
[0094] 抓持单元91可采用可开合的机械手爪的结构形式而抓持电芯400。翻转单元92可 以采用电机,通过减速机带动抓持单元91翻转。上下移动单元93可采用气缸或电机加丝杆 等结构。水平移动单元94则可采用由电机驱动的传动带结构配合直线滑轨。
[0095] 一并参阅图8,水平移动单元94使得抓持单元91可向前运动至叠片台211处抓取完 成叠片后的电芯400,再向后运动将电芯400送给隔膜卷绕机构53进行卷绕;接着由翻转单 元92将电芯向后翻转90度至竖直状态,结合上下移动单元93的动作将电芯400送至电芯贴 胶结构6处,配合电芯贴胶结构6对电芯400的侧面进行U字形包胶;然后翻转单元92再向后 翻转90度将成品电芯400转至水平状态,将成品电芯400送至至取成品电芯结构8处;最后翻 转单元92再向前翻转180度,前去叠片台211处抓取下一个电芯400。翻转单元92动作的同 时,如有必要可结合水平移动单元94进行水平方向的位置调整,以使抓持单元91与其他结 构的位置相配合。
[0096] 经上述的电池电芯自动叠片机,本发明还提供一种电池电芯制造方法,包括:
[0097]令叠片台在第一位置和第二位置之间水平直线往复运动;
[0098]在叠片台往复运动时令分别安装在对应于第一位置和第二位置的上方的上料结 构将正极片和负极片交替地叠放于叠片台上;
[0099]令一隔膜放料结构从叠片台上方向叠片台提供隔膜,并由叠片台的往复运动使得 隔膜呈Z字形放料将正极片与负极片相隔离,其中隔膜放料结构位于第一位置和第二位置 连线的中点的上方;
[0100] 将预定长度的隔膜卷绕在完成叠片后形成的半成品电芯上;
[0101] 对卷绕完成的电芯进行贴胶而形成成品电芯。
[0102] 以上仅为本发明的较佳可行实施例,并非限制本发明的保护范围,凡运用本发明 说明书及附图内容所作出的等效结构变化,均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1. 一种电池电芯自动叠片机,其特征在于,包括: 机架,包括水平设置的面板和位于面板上方的顶板; 叠片结构,安装于所述面板上,包括叠片台机构和用以驱动叠片台机构在第一位置和 第二位置之间水平直线往复运动的叠片台移载机构;第一位置和第二位置在面板上呈前后 布置; 正极片料槽和负极片料槽,安装于所述面板上,且分别对应于第一位置和第二位置设 置;所述正极片料槽和所述负极片料槽分列于所述叠片台机构直线运动方向的两侧; 上料结构安装于所述顶板上,并分别对应于所述正极片料槽和负极片料槽设置,以在 叠片台机构往复运动时将正极片料槽中的正极片和负极片料槽中的负极片交替地移载至 所述叠片台机构上; 隔膜放料及张力控制结构,安装于所述顶板上,并位于所述第一位置和第二位置之间, 以在叠片台机构往复运动时向叠片台机构上提供隔膜而使正极片与负极片相隔离; 隔膜残卷结构,安装于所述面板上并位于所述叠片结构的下游,以将预定长度的隔膜 卷绕于完成叠片后形成的半成品电芯上; 电芯贴胶结构,位于所述隔膜残卷机构的下游,用以对卷绕完成的电芯进行贴胶而形 成成品电芯; 取成品电芯结构,位于所述电芯贴胶结构的下游,用以承托成品电芯并将成品电芯转 移至成品放置区; 电芯抓取结构,位于所述叠片结构和所述取成品电芯结构之间,用以抓取所述半成品 电芯,并将所述半成品电芯依次送至隔膜残卷机构卷绕和电芯贴胶机构贴胶后送至所述取 成品电芯结构。
2. 根据权利要求1所述的电池电芯自动叠片机,其特征在于: 所述上料结构包括用以吸取极片的吸料机构和用以带动吸料机构行走的水平移动机 构; 所述水平移动机构包括: 第一级传动机构,包括:第一连接板以及与所述第一连接板相连的动力组件,所述动力 组件驱动第一连接板以设定速度相对于所述顶板移动; 第二级传动机构,与第一连接板相连,并在第一连接板的带动下以两倍的设定速度相 对于顶板作倍速移动; 所述吸料机构与所述第二级传动机构相连,从而使所述吸料机构相对于所述顶板作快 速移动。
3. 根据权利要求1所述的电池电芯自动叠片机,其特征在于,所述隔膜放料及张力控制 结构包括: 立板机构; 隔膜卷轴,用以放置隔膜卷,安装于所述立板机构上; 过辊,用以对隔膜进行引导,安装于所述立板机构上; 隔膜张力控制机构,包括导轨、位置可调地连接于导轨上的浮动辊、驱动浮动辊沿导轨 移动而保持隔膜张力的张力控制驱动装置;所述导轨安装于立板机构上,且导轨两端点的 连线与水平面具有夹角a; 水平滑轨,安装于所述顶板上,水平滑轨的长度方向与所述叠片台机构直线运动方向 垂直,所述立板机构可移动地安装于该水平滑轨上; 隔膜纠偏机构,连接所述立板机构而可驱动立板机构沿水平滑轨移动。
4. 根据权利要求1所述的电池电芯自动叠片机,其特征在于:所述隔膜残卷结构包括隔 膜切断机构、挑隔膜机构、隔膜卷绕机构; 所述挑隔膜机构包括: 第一级隔膜张力控制组件,包括:由至少两根相互间隔的第一过辊构成的第一组过辊、 由至少一根第二过辊构成的第二组过辊以及第一驱动装置,所述第一组过辊位于隔膜上 方,所述第二组过辊位于隔膜下方,且第一过辊与第二过辊在隔膜长度方向交错排列,所述 第一驱动装置驱动第一组过辊和第二组过辊相互远离而将隔膜挑成所述预定长度,且所述 第一驱动装置还驱动两组过辊随隔膜卷绕而相互靠近,以使隔膜在卷绕时保持恒张力; 第二级隔膜张力控制组件,包括:位于隔膜上方的第一压辊、位于隔膜下方的第二压辊 以及第二驱动装置,当隔膜卷绕至还剩设定的警戒长度时,所述第二驱动装置驱动所述第 一压辊和所述第二压辊相互靠近而夹住隔膜,使隔膜尾段在卷绕时保持恒张力; 所述隔膜切断机构设置于所述第一级隔膜张力控制组件的上游,用以在第一级隔膜张 力控制组件将隔膜挑成预定长度后将隔膜切断; 所述隔膜卷绕机构设置于所述第二级隔膜张力控制组件的下游,用以将所述预定长度 的隔膜卷绕于所述半成品电芯上。
5. 根据权利要求1所述的电池电芯自动叠片机,其特征在于:所述叠片台机构包括一底 板;所述叠片台移载机构包括固定在所述面板上并且前后延伸的移载导轨、与该移载导轨 相配合并固定在叠片台机构的底板上的滑块以及用以驱动该滑块前后移动的移载驱动装 置; 所述移载驱动装置包括一电机和由该电机驱动的两条平行设置的齿形带;所述齿形带 与所述移载导轨平行,所述移载导轨的两端分别对应所述第一位置和所述第二位置。
6. 根据权利要求1所述的电池电芯自动叠片机,其特征在于:所述电芯贴胶结构通过支 撑杆支撑于所述面板上; 所述电芯抓取结构包括: 一抓持单元,用以抓取电芯; 一翻转单元,用以固定该抓持单元并带动该抓持单元在竖直面进行〇〜180度范围的翻 转; 一上下移动单元,用以固定该翻转单元并带动该翻转单元上下移动;以及 一水平移动单元,其能够前后移动地固定在所述面板上,用以固定该上下移动单元并 带动该上下移动单元前后移动; 所述电芯抓取结构能够将电芯从水平状态翻转至竖直状态送至所述电芯贴胶结构处, 从而配合所述电芯贴胶结构对电芯的侧面进行U字形包胶。
7. 根据权利要求1所述的电池电芯自动叠片机,其特征在于:所述电池电芯自动叠片机 还包括电芯检测结构,所述电芯检测结构设置于所述电芯贴胶结构处,所述电芯检测结构 包括: 一安装座; 相对设置的两夹持臂,夹持臂沿竖直方向设置,每个夹持臂都包括一绝缘材质的连接 板及分别固定在所述连接板上下两端的上导电夹板与下导电夹板,所述上导电夹板和下导 电夹板之间具有间隔; 一短路测试仪,其包括两测试端,其中一测试端与所述两夹持臂的上导电夹板电性连 接,另一测试端与所述两夹持臂的下导电夹板电性连接; 至少一第一驱动件,其固定在所述安装座上,驱动所述两夹持臂相对靠近或远离。
8.根据权利要求1所述的电池电芯自动叠片机,其特征在于,所述取成品电芯结构包 括: 安装架,安装于所述面板上; 电芯托盘机构,包括用以缓存成品电芯的托盘,所述托盘安装于所述安装架上; 电芯转移机构,安装于所述安装架上并位于所述电芯托盘机构上方; 电芯提取机构,连接所述电芯转移机构,并由电芯转移机构驱动而可水平移动; 电芯堆叠机构,用以叠放成品电芯,设置于所述电芯提取机构的行程范围内,并位于电 芯提取机构下方; 所述电芯提取机构能够提取缓存于所述托盘上的成品电芯,并在水平移动时将成品电 心转移至所述电芯堆叠机构上。
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