CN105720310A - 一种用于抽离电芯卷针的机构及其抽针方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于锂离子电池制造技术领域，尤其涉及一种用于抽离电芯卷针的机构及其抽针方法；该机构包括第一卸料夹、与所述第一卸料夹对应设置的第二卸料夹、夹指连接件、夹指气缸、设置在所述夹指连接件与所述夹指气缸之间的固定座、以及安装于所述固定座的光电控制单元和限位控制单元，所述第一卸料夹、所述第二卸料夹分别通过所述夹指连接件与所述夹指气缸连接，所述第一卸料夹上设置有真空吸孔，所述第二卸料夹上设置有真空吸嘴，所述真空吸孔与所述真空吸嘴对应设置。与现有技术相比，本发明不仅可提高电芯的成品率，还可以减少因抽芯而引起的隔离膜报废问题，而且不会出现在卷芯抽针失败后卷绕机还在继续工作的情况。

Description

一种用于抽离电芯卷针的机构及其抽针方法

技术领域

本发明属于锂离子电池制造技术领域，尤其涉及一种用于抽离电芯卷针的机构及其抽针方法。

背景技术

在锂离子电池生产过程中有一道将正、负极片和隔膜卷绕成卷芯的工序，而现有的全自动卷绕设备中的卷绕机构，大多采用的是两半式卷针结构，其中的一半卷针可以相对于另一半卷针纵向前后移动；一半与电机固定连接作为主动卷针，另一半作为从动卷针，可以相对于与电机连接的一半作轴向移动，且完全可以移开（抽掉），在电机的带动下旋转卷绕；两半卷针中间有缝隙，隔膜从缝隙中穿过，与卷针一起卷绕，抽针时卷针从卷芯（正、负极片与隔膜卷绕在一起后的产品）中抽出，卷针与卷芯分离；而隔离膜因为张力的原因紧贴并包裹在卷针的表面，材质又薄又软，其厚度通常是微米级，所以这种卷针运动方式的卷绕机构，常会造成卷芯在抽离卷针时将卷芯内第一圈的隔离膜跟卷针一起带出，使整个卷芯无法正常脱离卷针，直接造成该卷芯报废；即便能够强制抽离也容易造成内层隔离膜损伤，还会造成电池卷芯中心的隔离膜松紧度较差，从而会降低整个卷芯的松紧度，使得后续的烘烤等工序中出现卷芯变形等品质问题。此外，如果该抽针异常的卷芯没有及时取出，翻转至下一工位后，将会使卷针撞坏下一个卷芯的隔离膜、正极片及负极片，造成材料浪费、生产效率降低下以及维修量增加等损失。

有鉴于此，确有必要对上述的卷芯抽针问题作进一步的改善。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有全自动卷绕机卷芯抽针技术的不足，而提供一种锂离子电芯在卷绕完成后进行抽离电芯卷针的机构，其不仅可提高电芯的成品率，还可以减少因抽芯而引起的隔离膜报废问题，而且不会出现在卷芯抽针失败后卷绕机还在继续工作的情况。

为了实现上述目的，本发明采用以下解决方案：

一种用于抽离电芯卷针的机构，包括第一卸料夹、与所述第一卸料夹对应设置的第二卸料夹、夹指连接件、夹指气缸、设置在所述夹指连接件与所述夹指气缸之间的固定座、以及安装于所述固定座的光电控制单元和限位控制单元，所述第一卸料夹、所述第二卸料夹分别通过所述夹指连接件与所述夹指气缸连接，所述第一卸料夹上设置有真空吸孔，所述第二卸料夹上设置有真空吸嘴，所述真空吸孔与所述真空吸嘴对应设置。

所述限位控制单元包括限位气缸、限位气缸固定件和限位气缸调整件，所述限位气缸通过所述限位气缸固定件安装于所述夹指连接件的上方。

其中，该机构还包括真空控制器，所述限位气缸和所述夹指气缸均与所述真空控制器电连接，所述真空控制器与所述光电控制单元电连接。真空控制器起到抽取真空、检测真空度和发行指令信号等作用；当电芯卸料夹上没有电芯夹持时，真空控制器不会发出运行信号，设备将暂停，以保证不会出现抽芯异常设备继续运行的情况。

在抽离电芯卷针之前，本发明的光电控制单元和限位控制单元先根据电芯的厚度大小来调整限位气缸和夹指气缸，使其适应电芯的尺寸；并通过光电控制单元检测第一卸料夹和第二卸料夹是否开启到位，当开启到位后，抽针机构整体平移，使夹指气缸前行至设定的夹持电芯的位置。

然后夹指气缸开始夹紧动作，利用夹指连接件带动第一卸料夹和第二卸料夹对卷绕在卷针上的电芯夹紧，延时0.2~2秒后夹指气缸松开，松开是否到位的动作同样通过光电控制单元检测，松开到位后，第一卸料夹和第二卸料夹再次夹紧在电芯上；其中夹紧、松开的动作次数可以根据实际情况进行设定，以能达到使电芯在卷针上松脱的目的为准。

接着第一卸料夹上的真空吸孔和第二卸料夹的真空吸嘴利用真空形成负压紧吸在电芯的外表面，同时，真空控制器通过检测真空度是否达到设定值，以判定电芯是否已被真空吸嘴及真空吸孔吸住，当达到设定的真空度后真空控制器发出指令信号。限位气缸收到指令信号后将夹指连接件强制撑开，撑开的夹指连接件带动第一卸料夹和第二卸料夹一起打开，此时真空吸嘴和真空吸孔由于真空负压的作用仍将电芯的外表面吸住，但电芯中心出现腾空现象，即卷芯的内层隔离膜不再是紧紧包裹着卷针，而是与卷针松脱。延时0.2~2秒后，卷绕机的卷针开始从电芯中间抽出，由于此时内层的隔离膜已与卷针表面松脱，因此没有电芯夹持的阻力，卷针可以平滑地从电芯中间抽出，而不会带出隔离膜，形成抽芯不良，导致电芯报废。当卷针全部脱离到位后，限位气缸复位，夹指气缸再次将电芯夹紧，使电芯被第一卸料夹和第二卸料夹夹持住，最后进行电芯的下料动作。因此，本发明使卷针顺利完成抽针动作，避免了因卷针的阻力而带出隔离膜的抽芯异常现象，不仅可提高电芯的成品率，还可以减少因抽芯而引起的隔离膜报废问题，而且不会出现在卷芯抽针失败后卷绕机还在继续工作的情况。

所述第一卸料夹上设置有第一孔道，所述所述第二卸料夹上设置有第二孔道，所述第一孔道与所述真空吸孔相连通，所述第二孔道与所述真空吸嘴相连通，所述第一孔道和所述第二孔道均与所述真空控制器密封连接。设置孔道是为了形成密闭的真空通道，使真空吸嘴和真空吸孔更好的起到吸附电芯的作用。

所述夹指连接件包括第一夹指连接件和第二夹指连接件，所述第一夹指连接件和所述第二夹指连接件均设置有固定孔，所述第一夹指连接件还设置有限位孔。固定孔可为圆形通孔、条状孔或者其他形状的通孔，其主要用于固定卸料夹和夹指气缸，限位气缸可穿过限位孔并与第二夹指连接件配合起作用。

所述限位气缸包括缸体和设置于所述缸体端部的限位杆，所述限位杆包括固定部和伸缩部，所述限位杆穿过所述限位孔并垂直设置于所述第二夹指连接件的上方。限位杆的伸缩部可以伸出和缩回固定部，伸出时可以撑开第二夹指连接件并带动第一卸料夹和第二卸料夹张开。

所述光电控制单元包括遮光板、光电开关和设置在所述光电开关上的感应器，所述遮光板的一端与所述光电开关连接，所述遮光板的另一端与所述第二夹指连接件连接。遮光板用来阻断光线、防止透光，感应器用来记录和传递信息；光电开关的工作原理是根据投光器发出的光束，被物体阻断或部分反射，受光器最终据此作出判断反映；是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测；其中，所述光电开关可为漫反射式光电开关、镜反射式光电开关、对射式光电开关、槽式光电开关和光纤式光电开关中的任一种。

优选的，所述真空吸孔和所述真空吸嘴的数量均设置为至少两个；这样可以起到更好的吸紧电芯的作用。

优选的，所述真空吸孔设置于所述第一卸料夹的中部，所述真空吸嘴设置于所述第二卸料夹的中部；这样设置可以使得电芯被真空吸嘴和吸孔吸紧时受力更加均匀，避免损坏电芯。

本发明的目的之二在于：针对现有技术的不足，提供一种使用上述机构使卷芯抽离卷针的方法，该抽针方法能够有效解决卷绕完成后的电芯无法正常脱卷针、以及卷针易损伤隔离膜的问题，提高电芯的成品率，降低生产成本。

一种用于抽离电芯卷针的机构的抽针方法，包括以下步骤：

步骤（1）：夹指气缸驱动第一卸料夹和第二卸料夹对卷绕完成后的卷芯进行夹紧和松开动作；

步骤（2）：真空控制器启动，第一卸料夹上的真空吸孔和第二卸料夹上的

真空吸嘴利用真空吸住卷芯的外表面；

步骤（3）：真空控制器通过检测真空度判定卷芯被吸紧的程度，当达到设定的真空度后，真空控制器发出指令信号；

步骤（4）：限位气缸收到所述步骤（3）中的指令信号后，其限位杆的伸缩部伸出并将第二夹指连接件撑开，撑开的第二夹指连接件带动第一卸料夹和第二卸料夹使卷芯与卷针脱离；

步骤（5）：卷绕机进行抽针动作，将卷针从卷芯中心抽出；

步骤（6）：所述步骤（5）中的卷针抽出后，限位杆的伸缩部缩回，同时夹指气缸驱动第一卸料夹和第二卸料夹夹紧抽针后的卷芯，并进行卸料动作。

优选的，步骤（1）中所述夹紧和松开动作的次数设置为至少两次；其目的是为了使得电芯与卷针能够充分松脱。

本发明的有益效果在于：

1）本发明一种用于抽离电芯卷针的机构，包括第一卸料夹、与所述第一卸料夹对应设置的第二卸料夹、夹指连接件、夹指气缸、设置在所述夹指连接件与所述夹指气缸之间的固定座、以及安装于所述固定座的光电控制单元和限位控制单元，所述第一卸料夹、所述第二卸料夹分别通过所述夹指连接件与所述夹指气缸连接，所述第一卸料夹上设置有真空吸孔，所述第二卸料夹上设置有真空吸嘴，所述真空吸孔与所述真空吸嘴对应设置；本发明不仅可提高电芯的成品率，还可以减少因抽芯而引起的隔离膜报废问题，而且不会出现在卷芯抽针失败后卷绕机还在继续工作的情况；

2）本发明一种用于抽离电芯卷针的机构的抽针方法，不仅操作简单、自动化程度高，提高了生产效率；而且能够有效解决卷绕完成后的电芯无法正常脱卷针、以及卷针易损伤隔离膜的问题，从而提高了电芯的成品率、降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中第一卸料夹的结构示意图。

图3为本发明中第二卸料夹的剖视图。

图4为本发明中第一夹指连接件的俯视图。

图5为本发明中第二夹指连接件的俯视图。

图6为本发明中限位气缸的结构示意图。

图中：1-第一卸料夹；11-真空吸孔；12-第一孔道；2-第二卸料夹；21-真空吸嘴；22-第二孔道；3-夹指连接件；31-第一夹指连接件；311-限位孔；32-第二夹指连接件；33-固定孔；4-夹指气缸；5-固定座；6-光电控制单元；61-遮光板；62-光电开关；63-感应器；7-限位控制单元；71-限位气缸；711-缸体；712-限位杆；7121-固定部；7122-伸缩部；72-限位气缸固定件；73-限位气缸调整件。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式和说明书附图对本发明及其有益效果作进一步详细说明，但是，本发明的具体实施方式并不局限于此。

如图1~6所示，一种用于抽离电芯卷针的机构，包括第一卸料夹1、与第一卸料夹1对应设置的第二卸料夹2、夹指连接件3、夹指气缸4、设置在夹指连接件3与夹指气缸4之间的固定座5、以及安装于固定座5的光电控制单元6和限位控制单元7，第一卸料夹1、第二卸料夹2分别通过夹指连接件3与夹指气缸4连接，第一卸料夹1上设置有真空吸孔11，第二卸料夹2上设置有真空吸嘴21，真空吸孔11与真空吸嘴21对应设置；限位控制单元7包括限位气缸71、限位气缸固定件72和限位气缸调整件73，限位气缸71通过限位气缸固定件72安装于夹指连接件3的上方。

其中，该机构还包括真空控制器，限位气缸71和夹指气缸4均与真空控制器电连接，真空控制器与光电控制单元6电连接。真空控制器起到抽取真空、检测真空度和发行指令信号等作用；当电芯卸料夹上没有电芯夹持时，真空控制器不会发出运行信号，设备将暂停，以保证不会出现抽芯异常设备继续运行的情况。

第一卸料夹1上设置有第一孔道12，第二卸料夹2上设置有第二孔道22，第一孔道12与真空吸孔11相连通，第二孔道22与真空吸嘴21相连通，第一孔道12和第二孔道22均与真空控制器密封连接。设置孔道是为了形成密闭的真空通道，使真空吸嘴21和真空吸孔11更好的起到吸附电芯的作用。

夹指连接件3包括第一夹指连接件313和第二夹指连接件323，第一夹指连接件313和第二夹指连接件323均设置有固定孔33，第一夹指连接件313还设置有限位孔311。固定孔33可为圆形通孔、条状孔或者其他形状的通孔，其主要用于固定卸料夹和夹指气缸4，限位气缸71可穿过限位孔311并与第二夹指连接件323配合起作用。

限位气缸71包括缸体711和设置于缸体711端部的限位杆712，限位杆712包括固定部7121和伸缩部7122，限位杆712穿过限位孔311并垂直设置于第二夹指连接件323的上方。限位杆712的伸缩部7122可以伸出和缩回固定部7121，伸出时可以撑开第二夹指连接件323并带动第一卸料夹1和第二卸料夹2张开。

光电控制单元6包括遮光板61、光电开关62和设置在光电开关62上的感应器63，遮光板61的一端与光电开关62连接，遮光板61的另一端与第二夹指连接件323连接。遮光板61用来阻断光线、防止透光，感应器63用来记录和传递信息；光电开关62的工作原理是根据投光器发出的光束，被物体阻断或部分反射，受光器最终据此作出判断反映；是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测；其中，光电开关62可为漫反射式光电开关、镜反射式光电开关、对射式光电开关、槽式光电开关和光纤式光电开关中的任一种。

优选的，真空吸孔11和真空吸嘴21的数量均设置为至少两个；这样可以起到更好的吸紧电芯的作用。

优选的，真空吸孔11设置于第一卸料夹1的中部，真空吸嘴21设置于第二卸料夹2的中部；这样设置可以使得电芯被真空吸嘴21和吸孔11吸紧时受力更加均匀，避免损坏电芯。

本发明的工作原理为：在抽离电芯卷针之前，本发明的光电控制单元6和限位控制单元7先根据电芯的厚度大小来调整限位气缸71和夹指气缸4，使其适应电芯的尺寸；并通过光电控制单元6检测第一卸料夹1和第二卸料夹2是否开启到位，当开启到位后，抽针机构整体平移，使夹指气缸4前行至设定的夹持电芯的位置。然后夹指气缸4开始夹紧动作，利用夹指连接件3带动第一卸料夹1和第二卸料夹2对卷绕在卷针上的电芯夹紧，延时0.2~2秒后夹指气缸4松开，松开是否到位的动作同样通过光电控制单元6检测，松开到位后，第一卸料夹1和第二卸料夹2再次夹紧在电芯上；其中夹紧、松开的动作次数可以根据实际情况进行设定，以能达到使电芯在卷针上松脱的目的为准。接着第一卸料夹1上的真空吸孔11和第二卸料夹2的真空吸嘴21利用真空形成负压紧吸在电芯的外表面，同时，真空控制器通过检测真空度是否达到设定值，以判定电芯是否已被真空吸嘴21及真空吸孔11吸住，当达到设定的真空度后真空控制器发出指令信号。限位气缸71收到指令信号后将夹指连接件3强制撑开，撑开的夹指连接件3带动第一卸料夹1和第二卸料夹2一起打开，此时真空吸嘴21和真空吸孔11由于真空负压的作用仍将电芯的外表面吸住，但电芯中心出现腾空现象，即卷芯的内层隔离膜不再是紧紧包裹着卷针，而是与卷针松脱。延时0.2~2秒后，卷绕机的卷针开始从电芯中间抽出，由于此时内层的隔离膜已与卷针表面松脱，因此没有电芯夹持的阻力，卷针可以平滑地从电芯中间抽出，而不会带出隔离膜，形成抽芯不良，导致电芯报废。当卷针全部脱离到位后，限位气缸71复位，夹指气缸4再次将电芯夹紧，使电芯被第一卸料夹1和第二卸料夹2夹持住，最后进行电芯的下料动作。因此，本发明使卷针顺利完成抽针动作，避免了因卷针的阻力而带出隔离膜的抽芯异常现象，不仅可提高电芯的成品率，还可以减少因抽芯而引起的隔离膜报废问题，而且不会出现在卷芯抽针失败后卷绕机还在继续工作的情况。

其中，本发明一种用于抽离电芯卷针的机构的抽针方法，包括以下步骤：

步骤（1）：夹指气缸4驱动第一卸料夹1和第二卸料夹2对卷绕完成后的卷芯进行夹紧和松开动作；该动作的次数可以是一次也可以是多次，以能达到使电芯在卷针上松脱的目的为准；步骤（2）：真空控制器启动，第一卸料夹1上的真空吸孔11和第二卸料夹2

上的真空吸嘴21利用真空吸住卷芯的外表面；

步骤（3）：真空控制器通过检测真空度判定卷芯被吸紧的程度，当达到设定的真空度后，真空控制器发出指令信号；

步骤（4）：限位气缸71收到步骤（3）中的指令信号后，其限位杆712的伸缩部7122伸出并将第二夹指连接件323撑开，撑开的第二夹指连接件323带动第一卸料夹1和第二卸料夹2使卷芯与卷针脱离；

步骤（5）：卷绕机进行抽针动作，将卷针从卷芯中心抽出；

步骤（6）：步骤（5）中的卷针抽出后，限位杆712的伸缩部7122缩回，同时夹指气缸4驱动第一卸料夹1和第二卸料夹2夹紧抽针后的卷芯，并进行卸料动作。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种用于抽离电芯卷针的机构，其特征在于：包括第一卸料夹、与所述第一卸料夹对应设置的第二卸料夹、夹指连接件、夹指气缸、设置在所述夹指连接件与所述夹指气缸之间的固定座、以及安装于所述固定座的光电控制单元和限位控制单元，所述第一卸料夹、所述第二卸料夹分别通过所述夹指连接件与所述夹指气缸连接，所述第一卸料夹上设置有真空吸孔，所述第二卸料夹上设置有真空吸嘴，所述真空吸孔与所述真空吸嘴对应设置。

2.根据权利要求1所述的一种用于抽离电芯卷针的机构，其特征在于：所述限位控制单元包括限位气缸、限位气缸固定件和限位气缸调整件，所述限位气缸通过所述限位气缸固定件安装于所述夹指连接件的上方。

3.根据权利要求2所述的一种用于抽离电芯卷针的机构，其特征在于：还包括真空控制器，所述限位气缸和所述夹指气缸均与所述真空控制器电连接，所述真空控制器与所述光电控制单元电连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于抽离电芯卷针的机构，其特征在于：所述第一卸料夹上设置有第一孔道，所述所述第二卸料夹上设置有第二孔道，所述第一孔道与所述真空吸孔相连通，所述第二孔道与所述真空吸嘴相连通，所述第一孔道和所述第二孔道均与所述真空控制器密封连接。

5.根据权利要求2所述的一种用于抽离电芯卷针的机构，其特征在于：所述夹指连接件包括第一夹指连接件和第二夹指连接件，所述第一夹指连接件和所述第二夹指连接件均设置有固定孔，所述第一夹指连接件还设置有限位孔。

6.根据权利要求5所述的一种用于抽离电芯卷针的机构，其特征在于：所述限位气缸包括缸体和设置于所述缸体端部的限位杆，所述限位杆包括固定部和伸缩部，所述限位杆穿过所述限位孔并垂直设置于所述第二夹指连接件的上方。

7.根据权利要求5所述的一种用于抽离电芯卷针的机构，其特征在于：所述光电控制单元包括遮光板、光电开关和设置在所述光电开关上的感应器，所述遮光板的一端与所述光电开关连接，所述遮光板的另一端与所述第二夹指连接件连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于抽离电芯卷针的机构，其特征在于：所述真空吸孔和所述真空吸嘴的数量均设置为至少两个。

9.一种用于抽离电芯卷针的机构的抽针方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤（1）：夹指气缸驱动第一卸料夹和第二卸料夹对卷绕完成后的卷芯进行夹紧和松开动作；

步骤（2）：真空控制器启动，第一卸料夹上的真空吸孔和第二卸料夹上的真空吸嘴利用真空吸住卷芯的外表面；

步骤（3）：真空控制器通过检测真空度判定卷芯被吸紧的程度，当达到设定的真空度后，真空控制器发出指令信号；

步骤（4）：限位气缸收到所述步骤（3）中的指令信号后，其限位杆的伸缩部伸出并将第二夹指连接件撑开，撑开的第二夹指连接件带动第一卸料夹和第二卸料夹使卷芯与卷针脱离；

步骤（5）：卷绕机进行抽针动作，将卷针从卷芯中心抽出；

步骤（6）：所述步骤（5）中的卷针抽出后，限位杆的伸缩部缩回，同时夹指气缸驱动第一卸料夹和第二卸料夹夹紧抽针后的卷芯，并进行卸料动作。

10.根据权利要求9所述的一种用于抽离电芯卷针的机构，其特征在于：步骤（1）中所述夹紧和松开动作的次数设置为至少两次。