CN106006128A - 极片自动换卷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的极片自动换卷装置，包括基板，基板两侧分别安装有互为备用的主用料卷机构和备用料卷机构，基板的中间分别安装有两列便于极片自由悬空的多个滚轮；在基板的上部安装有将导出的极片上部侧面吸附的左上侧吸附定位机构和右上侧吸附定位机构；基板的下部安装有将导出的极片下部侧面吸附的左下侧吸附定位机构和右下侧吸附定位机构；在右上侧吸附定位机构与右下侧吸附定位机构之间的基板上安装有将极片从中间同时切断的极片剪切机构，对应的基板两侧上还分别安装有将新料极片首部两侧粘贴在正在运行极片尾部两侧的左侧极片转接机构和右侧极片转接机构；基板的顶部侧边安装有用于新料极片首部废料卷绕收回的主用废料收卷机构和备用废料收卷机构。

Description

极片自动换卷装置
【技术领域】
本发明涉及电池制作设备，尤其涉及圆形电芯的卷绕设备、方形电芯的卷绕设备、刮片机或制片机的极片自动换卷装置。
【背景技术】
现有的电池制造一般采用全自动卷绕设备，但在生产过程中，全自动卷绕、叠片、制袋等工序，包含极片卷料放卷的过程，目前一般采用单工位放卷，当卷带用完后要将整体设备停机，人工手动进行换卷，换卷完成后，两卷带进行接带操作，在换好的新卷带的初始端设置有粘结条，通过粘结条将原卷带的末端和新卷带的初始段进行连接。这种换卷接带方式造成停机延时，降低了生产效率，其中需要人为辅助，降低了机器的效率，增加了人与极片的接触机会造成对极片材料的污染；同时增加了设备空闲时间，严重影响设备效率，造成材料浪费，不便于自动化作业，人工劳力消耗量大，同时产品质量的可控制性差。
【发明内容】
本发明适用于方形电芯的卷绕设备、刮片机或制片机，以及圆柱形锂电池全自动卷绕机及圆形锂离子电池全自动制片卷绕一体机设备，提供一种能够不停机完成自动接带、换卷，实现极片自动换卷，自动化程度提高，节省了人工等待和更换料卷的时间，提高了设备的工作效率的极片自动换卷装置。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
极片自动换卷装置，用于电芯全自动卷绕机的卷绕工序，包括竖直设立的基板，极片的传送方向与基板垂直；
所述基板的左右两侧分别安装有互为备用的主用料卷机构和备用料卷机构，主用料卷机构和备用料卷机构上安装的互为备用的极片料卷为卷绕工序轮流提供其释放的极片；
所述基板的中间分别安装有两列便于主用料卷机构和备用料卷机构上的极片分别进行备料穿带后各自牵引自由悬空的多个滚轮；
所述基板的上部两侧平行的安装有对开设置且将主用料卷机构和备用料卷机构分别导出的极片上部侧面吸附定位固定的左上侧吸附定位机构和右上侧吸附定位机构；
所述基板的下部两侧平行的安装有对开设置且将主用料卷机构和备用料卷机构分别导出的极片下部侧面吸附定位固定的左下侧吸附定位机构和右下侧吸附定位机构；
所述左上侧吸附定位机构、右上侧吸附定位机构与左下侧吸附定位机构、右下侧吸附定位机构之间的基板上安装有将备用料卷机构和主用料卷机构上输出的极片两侧上下部同时吸附定位后从中间同时切断的极片剪切机构；
所述左上侧吸附定位机构、右上侧吸附定位机构与左下侧吸附定位机构、右下侧吸附定位机构之间的基板两侧上还分别安装有将备用料卷机构上的新料极片首部粘贴在正在运行极片尾部或将主用料卷机构上的新料极片首部粘贴在正在运行极片尾部的左侧极片转接机构和右侧极片转接机构；
所述基板的顶部侧边安装有用于极片剪切机构将极片剪切后的主用料卷机构上作为备料的新料极片首部废料卷绕收回的主用废料收卷机构和用于极片剪切机构将极片剪切后的备用料卷机构上作为备料的新料极片首部废料卷绕收回的备用废料收卷机构。
优选地，所述左上侧吸附定位机构、右上侧吸附定位机构、左下侧吸附定位机构和右下侧吸附定位机构均包括吸附支架座、纵向进给气缸、滑轨、滑块板、横向进给气缸和真空吸盘，吸附支架座垂直的固定于基板上，纵向进给气缸和滑轨安装固定于吸附支架座上，横向进给气缸安装固定于滑块板底端，真空吸盘固定于横向进给气缸的活塞杆末端，所述纵向进给气缸推动沿滑轨滑动的滑块板上下进给运动并带动横向进给气缸和真空吸盘联动进给运动。
优选地，所述左侧极片转接机构和右侧极片转接机构均包括贴胶纵向进给气缸、贴胶滑轨板、贴胶滑块板、90°旋转板、贴胶横向进给气缸和贴胶吸盘，贴胶滑轨板垂直固定于基板上，90°旋转板铰接于贴胶滑块板上侧，贴胶吸盘安装于贴胶横向进给气缸的活塞杆末端并通过贴胶横向进给气缸一体连接固定于90°旋转板上，需要备胶时手动旋转90°旋转板上的贴胶横向进给气缸及贴胶吸盘转动90°并在贴胶吸盘处放置待粘贴胶带后反转90°复位，贴胶纵向进给气缸安装固定于贴胶滑轨板末端并拉动贴胶滑块板上连接的贴胶横向进给气缸和贴胶吸盘向内侧运动进给到极片裁切工位后，贴胶横向进给气缸横向动作推动贴胶吸盘的待粘贴胶带贴附于极片剪切口处。
优选地，所述极片剪切机构位于右侧极片转接机构后侧且紧贴基板设置，且右侧极片转接机构上贴胶滑轨板与极片剪切机构共用，该极片剪切机构包括沿贴胶滑轨板上滑动的剪切滑块板、剪切纵向进给气缸、切刀和切刀横向进给气缸，切刀安装于切刀横向进给气缸的活塞杆末端的切刀座上并随切刀横向进给气缸一体固定安装于剪切滑块板，剪切两层被叠加压紧的极片时，切刀横向进给气缸推动切刀座带动切刀横向进给运动到纵切工位，剪切纵向进给气缸推动剪切滑块板上的切刀横向进给气缸和切刀纵向移动通过极片裁切工位将双层极片同时划断。
优选地，所述主用废料收卷机构和备用废料收卷机构均包括马达和收废料卷轴，收废料卷轴转动的固定于基板上并由马达驱动将极片料头收紧和将料卷张紧，同时将裁断后极片料头卷绕收回。
优选地，所述贴胶纵向进给气缸为笔形气缸。
优选地，所述剪切纵向进给气缸为笔形气缸。
本发明的有益效果是：
本发明适用于方形电芯的卷绕设备、刮片机或制片机，以及圆柱形锂电池全自动卷绕机及圆形锂离子电池全自动制片卷绕一体机设备，换卷过程中不需要停机更换，自动化程度提高，节省了换卷时间，提高了工作效率。
实现了生产不停机自动接带换卷，极大的提高了电池极片的生产自动化程度和生产效率，降低了生产成本。其中，放卷采用主用料卷机构和备用料卷机构互为备用的双工位自动放卷设置，能够在一侧带卷放完之前，自动切换到另一侧的带卷，并且实现电池极片接带的自动吸附定位、自动切断和自动粘结，通过自动控制系统的控制，利用放卷机构和接带结构的配合协调工作，准确、实时、高效的完成一侧带卷的切断、换卷及新带卷的初始端与原带卷末端的电池极片的连接，保证连续高效的进行生产，在进行生产时不停机自动接带，提高了生产效率，实现了生产自动化，减轻了操作人员的劳动强度，降低了生产成本。
【附图说明】
图1是本发明的示意图；
图2是本发明主体部分的主视结构放大示意图；
图3是本发明主体部分的左侧侧视结构放大示意图；
图4是本发明主体部分的顶侧俯视结构放大示意图；
图5是本发明主体部分的右侧侧视结构放大示意图；
图6是本发明左上侧吸附定位机构、右上侧吸附定位机构、左下侧吸附定位机构和右下侧吸附定位机构之其一的立体结构放大示意图；
图7是本发明左侧极片转接机构的立体结构放大示意图；
图8是本发明右上侧吸附定位机构、右侧极片转接机构和极片剪切机构一体装配的立体结构放大示意图。
【具体实施方式】
极片自动换卷装置，如图1至图7所示，用于电芯全自动卷绕机的卷绕工序，包括竖直设立的基板1，正在运行的极片X传送方向与基板1垂直；在基板1的左右两侧分别安装有互为备用的主用料卷机构2和备用料卷机构3，主用料卷机构2和备用料卷机构3上安装的互为备用的极片料卷为卷绕工序轮流提供其释放的极片；在基板1的中间分别安装有两列便于主用料卷机构2正在运行的极片X和备用料卷机构3上的备用极片Y分别进行穿带后各自牵引自由悬空的多个滚轮4。
如图1至图5所示，在基板1的上部两侧平行的安装有对开设置且将主用料卷机构2和备用料卷机构3从下侧向上分别导出的极片上部侧面吸附定位固定的左上侧吸附定位机构5和右上侧吸附定位机构6；在基板1的下部两侧平行的安装有对开设置且将主用料卷机构2和备用料卷机构3从下侧向上分别导出的极片下部侧面吸附定位固定的左下侧吸附定位机构7和右下侧吸附定位机构8，通过左上侧吸附定位机构5和右上侧吸附定位机构6、左下侧吸附定位机构7和右下侧吸附定位机构8，同时动作时，可将待用完的极片带和备用极片带双层叠加的固定于一体，便于后续的裁断。
继续如图1至图5所示，在右上侧吸附定位机构6与右下侧吸附定位机构8之间的基板1上安装有将备用料卷机构3和主用料卷机构2上输出的极片两侧上下部同时吸附定位后从中间同时切断的极片剪切机构9，在左上侧吸附定位机构5、右上侧吸附定位机构6与左下侧吸附定位机构7、右下侧吸附定位机构8之间的基板1两侧上还分别安装有将备用料卷机构3上的新料极片首部粘贴在正在运行极片尾部或将主用料卷机构2上的新料极片首部粘贴在正在运行极片尾部的左侧极片转接机构10和右侧极片转接机构11；其中，极片剪切机构9位于右侧极片转接机构11后侧且紧贴基板1设置。另外，基板1的顶部侧边安装有用于将极片剪切机构9剪切后的主用料卷机构2上作为备料的新料极片首部废料卷绕收回的主用废料收卷机构12和用于将极片剪切机构9剪切后的备用料卷机构3上作为备料的新料极片首部废料卷绕收回的备用废料收卷机构13，而主用料卷机构2和备用料卷机构3未用完的极片带在裁切后分别反转自动收回废弃的余料。
其中，主用废料收卷机构12和备用废料收卷机构13均包括马达120和收废料卷轴121，收废料卷轴121转动的固定于基板1上并由马达120驱动将手动穿带后的极片料头收紧和将料卷张紧，同时将裁断后极片料头卷绕收回。
如图3和图6所示，左上侧吸附定位机构5、右上侧吸附定位机构6、左下侧吸附定位机构7和右下侧吸附定位机构8均包括吸附支架座50、纵向进给气缸51、滑轨52、滑块板53、横向进给气缸54和真空吸盘55，吸附支架座50垂直的固定于基板1上，纵向进给气缸51和滑轨52安装固定于吸附支架座50上，横向进给气缸54安装固定于滑块板53底端，真空吸盘55固定于横向进给气缸54的活塞杆末端，纵向进给气缸51推动沿滑轨52滑动的滑块板53上下进给运动并带动横向进给气缸54和真空吸盘55联动进给运动，前进则吸附固定极片带，后退则放弃吸附复位。
如图7和图8所示，左侧极片转接机构10和右侧极片转接机构11均包括贴胶纵向进给气缸100、贴胶滑轨板101、贴胶滑块板102、90°旋转板103、贴胶横向进给气缸104和贴胶吸盘105，贴胶滑轨板101垂直固定于基板1上，90°旋转板103铰接于贴胶滑块板102上侧，贴胶吸盘105安装于贴胶横向进给气缸104的活塞杆末端并通过贴胶横向进给气缸104一体连接固定于90°旋转板103上，需要备胶时手动旋转90°旋转板103上的贴胶横向进给气缸104及贴胶吸盘105转动90°，并在贴胶吸盘105处放置待粘贴胶带后反转90°复位，贴胶纵向进给气缸100安装固定于贴胶滑轨板101末端并拉动贴胶滑块板102上连接的贴胶横向进给气缸104和贴胶吸盘105向内侧运动进给到极片裁切工位后，贴胶横向进给气缸104横向动作推动贴胶吸盘105上的待粘贴胶带贴附于极片剪切口处，处理完毕后反向运动复位。
如图5和图8所示，极片剪切机构9位于右侧极片转接机构11后侧且紧贴基板1设置，且右侧极片转接机构11上贴胶滑轨板101与极片剪切机构9共用，该极片剪切机构9包括沿贴胶滑轨板101上滑动的剪切滑块板90、剪切纵向进给气缸91、切刀92和切刀横向进给气缸93，切刀92安装于切刀横向进给气缸93的活塞杆末端的切刀座上并随切刀横向进给气缸93一体固定安装于剪切滑块板90，剪切两层被叠加压紧的极片时，切刀横向进给气缸93推动切刀座带动切刀92横向进给运动到纵切工位，剪切纵向进给气缸91推动剪切滑块板90上的切刀横向进给气缸93和切刀92纵向移动通过极片裁切工位将双层极片同时划断。
剪切两层被叠加压紧的极片时，切刀横向进给气缸推动切刀座带动切刀横向进给运动到纵切工位，剪切纵向进给气缸推动剪切滑块板上的切刀横向进给气缸和切刀纵向移动通过极片裁切工位将双层极片同时划断。
其中，所述贴胶纵向进给气缸100和剪切纵向进给气缸91均为笔形气缸。
该实施例的工作原理：
首先，进行手动备料准备阶段；
第一步：如图1所示，当主用料卷机构2在自动运行时，即设备处在正常生产过程中，操作员工将备用料卷安装到备用料卷机构3上去；
第二步：操作员工需按照图1所示的穿带方式，将极片绕到备用废料收卷机构13的收废料卷轴上，收废料卷轴由马达带动，通过电动按钮控制，将料头极片收紧，之后再将料卷张紧；
第三步：手动备胶，手动按备胶吸真空按钮，手动分别90°旋转左侧极片转接机构10和右侧极片转接机构11的贴胶吸盘，并在每个贴胶吸盘上人工备胶，即将需要接带的胶带贴到贴胶吸盘上去；
通过以上三个步骤，手动备料完成。
当主用料卷机构2上的料卷用到一定程度时，在料卷芯部设有标识，设备感应到换卷标识，设备进行自动换料；按以下步骤进行：
第一步：左上侧吸附定位机构5和右上侧吸附定位机构6上的纵向进给气缸分别向下进给运动带动各自的真空吸盘向下运动，同时左下侧吸附定位机构7和右下侧吸附定位机构8上的分别向上进给运动带动各自的真空吸盘向上运动；接着，左上侧吸附定位机构5和左下侧吸附定位机构7上的横向进给气缸分别带动各自的真空吸盘向右运动，同时右上侧吸附定位机构6和右下侧吸附定位机构8上的横向进给气缸分别带动各自的真空吸盘向左运动；然后，将停止运行的极片与备用极片的侧面四角同时压住；
第二步：右侧极片转接机构11后侧与其共用贴胶滑轨板的极片剪切机构9动作，极片剪切机构9的切刀横向进给气缸推动切刀横向进给运动到纵切工位，剪切纵向进给气缸推动剪切滑块板上的切刀横向进给气缸和切刀纵向移动通过极片裁切工位将双层极片同时划断，同时拉断两层被叠加压紧的停止运行的极片与备用极片；
第三步：右上侧吸附定位机构6上的横向进给气缸带动真空吸盘向右运动退回，同时左下侧吸附定位机构7上的横向进给气缸带动真空吸盘向左运动退回，备用废料收卷机构13的收废料转轴正向转动和主用料卷机构2的料卷放卷轴反向旋转，将主用料卷机构2的料卷残留极片和备用料卷机构3的料卷料头极片收卷；收完后，右上侧吸附定位机构6与左下侧吸附定位机构7的横向进给气缸同时进，各自的真空吸盘重新压紧吸附裁断后极片；
第四步：右上侧吸附定位机构6上的纵向进给气缸向上运动带动真空吸盘向上运动退回，同时右下侧吸附定位机构8上的纵向进给气缸向下运动带动真空吸盘向下运动退回，且右上侧吸附定位机构6和右下侧吸附定位机构8上的横向进给气缸带动真空吸盘向右运动退回；右侧极片转接机构11上的贴胶吸盘通过贴胶纵向进给气缸退回，移动至极片裁切工位，贴胶横向进给气缸进，贴胶吸盘进，将胶带贴到一侧极片的裁切口处；贴完后，贴胶横向进给气缸退，贴胶吸盘退，贴胶纵向进给气缸前进，将贴胶吸盘退回到初始位置；然后，右上侧吸附定位机构6和右下侧吸附定位机构8同时进给运动，各自的真空吸盘重新压紧吸附一侧贴胶后的裁切极片；
第五步：左上侧吸附定位机构5上的纵向进给气缸向上运动带动真空吸盘向上运动退回，同时左下侧吸附定位机构7上的纵向进给气缸向下运动带动真空吸盘向下运动退回，且左上侧吸附定位机构5和左下侧吸附定位机构7上的横向进给气缸带动真空吸盘向左运动退回，回到初始位置；左侧极片转接机构10上的贴胶吸盘通过贴胶纵向进给气缸退回，移动至极片裁切工位，贴胶横向进给气缸进，贴胶吸盘进，将胶带贴到另一侧极片的裁切口处；贴完后，贴胶横向进给气缸退，贴胶吸盘退，贴胶纵向进给气缸前进，将贴胶吸盘退回到初始位置；
第六步：右上侧吸附定位机构6上的纵向进给气缸向上运动带动真空吸盘向上运动退回，同时右下侧吸附定位机构8上的纵向进给气缸向下运动带动真空吸盘向下运动退回，且右上侧吸附定位机构6和右下侧吸附定位机构8上的横向进给气缸带动真空吸盘向右运动退回，回到初始位置，自动换卷动作完成。
经过以上六步后，设备自动重新启动运行。另一个方向对应的主用料卷机构2作为备料卷换卷时，动作与此类似，只是主用废料收卷机构12需要将手动穿带后的极片料头收紧和将料卷张紧，同时将裁断后极片料头卷绕收回，对应的备用料卷机构3的料卷放卷轴反向旋转将备用料卷机构3上的料卷残留极片收回。另外，客户生产时需要提前在极片上做标识，以便于设备检测。
以上所述实施例只是为本发明的较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，凡依本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.极片自动换卷装置，用于电芯全自动卷绕机的卷绕工序，包括竖直设立的基板，极片的传送方向与基板垂直；其特征在于：
所述基板的左右两侧分别安装有互为备用的主用料卷机构和备用料卷机构，主用料卷机构和备用料卷机构上安装的互为备用的极片料卷为卷绕工序轮流提供其释放的极片；
所述基板的中间分别安装有两列便于主用料卷机构和备用料卷机构上的极片分别进行备料穿带后各自牵引自由悬空的多个滚轮；
所述基板的上部两侧平行的安装有对开设置且将主用料卷机构和备用料卷机构分别导出的极片上部侧面吸附定位固定的左上侧吸附定位机构和右上侧吸附定位机构；
所述基板的下部两侧平行的安装有对开设置且将主用料卷机构和备用料卷机构分别导出的极片下部侧面吸附定位固定的左下侧吸附定位机构和右下侧吸附定位机构；
所述左上侧吸附定位机构、右上侧吸附定位机构与左下侧吸附定位机构、右下侧吸附定位机构之间的基板上安装有将备用料卷机构和主用料卷机构上输出的极片两侧上下部同时吸附定位后从中间同时切断的极片剪切机构；
所述左上侧吸附定位机构、右上侧吸附定位机构与左下侧吸附定位机构、右下侧吸附定位机构之间的基板两侧上还分别安装有将备用料卷机构上的新料极片首部粘贴在正在运行极片尾部或将主用料卷机构上的新料极片首部粘贴在正在运行极片尾部的左侧极片转接机构和右侧极片转接机构；
所述基板的顶部侧边安装有用于极片剪切机构将极片剪切后的主用料卷机构上作为备料的新料极片首部废料卷绕收回的主用废料收卷机构和用于极片剪切机构将极片剪切后的备用料卷机构上作为备料的新料极片首部废料卷绕收回的备用废料收卷机构。
2.根据权利要求1所述的极片自动换卷装置，其特征在于，所述左上侧吸附定位机构、右上侧吸附定位机构、左下侧吸附定位机构和右下侧吸附定位机构均包括吸附支架座、纵向进给气缸、滑轨、滑块板、横向进给气缸和真空吸盘，吸附支架座垂直的固定于基板上，纵向进给气缸和滑轨安装固定于吸附支架座上，横向进给气缸安装固定于滑块板底端，真空吸盘固定于横向进给气缸的活塞杆末端，所述纵向进给气缸推动沿滑轨滑动的滑块板上下进给运动并带动横向进给气缸和真空吸盘联动进给运动。
3.根据权利要求1所述的极片自动换卷装置，其特征在于，所述左侧极片转接机构和右侧极片转接机构均包括贴胶纵向进给气缸、贴胶滑轨板、贴胶滑块板、90°旋转板、贴胶横向进给气缸和贴胶吸盘，贴胶滑轨板垂直固定于基板上，90°旋转板铰接于贴胶滑块板上侧，贴胶吸盘安装于贴胶横向进给气缸的活塞杆末端并通过贴胶横向进给气缸一体连接固定于90°旋转板上，需要备胶时手动旋转90°旋转板上的贴胶横向进给气缸及贴胶吸盘转动90°并在贴胶吸盘处放置待粘贴胶带后反转90°复位，贴胶纵向进给气缸安装固定于贴胶滑轨板末端并拉动贴胶滑块板上连接的贴胶横向进给气缸和贴胶吸盘向内侧运动进给到极片裁切工位后，贴胶横向进给气缸横向动作推动贴胶吸盘的待粘贴胶带贴附于极片剪切口处。
4.根据权利要求1和3所述的极片自动换卷装置，其特征在于，所述极片剪切机构位于右侧极片转接机构后侧且紧贴基板设置，且右侧极片转接机构上贴胶滑轨板与极片剪切机构共用，该极片剪切机构包括沿贴胶滑轨板上滑动的剪切滑块板、剪切纵向进给气缸、切刀和切刀横向进给气缸，切刀安装于切刀横向进给气缸的活塞杆末端的切刀座上并随切刀横向进给气缸一体固定安装于剪切滑块板，剪切两层被叠加压紧的极片时，切刀横向进给气缸推动切刀座带动切刀横向进给运动到纵切工位，剪切纵向进给气缸推动剪切滑块板上的切刀横向进给气缸和切刀纵向移动通过极片裁切工位将双层极片同时划断。
5.根据权利要求1所述的极片自动换卷装置，其特征在于，所述主用废料收卷机构和备用废料收卷机构均包括马达和收废料卷轴，收废料卷轴转动的固定于基板上并由马达驱动将极片料头收紧和将料卷张紧，同时将裁断后极片料头卷绕收回。
6.根据权利要求3所述的极片自动换卷装置，其特征在于，所述贴胶纵向进给气缸为笔形气缸。
7.根据权利要求4所述的极片自动换卷装置，其特征在于，所述剪切纵向进给气缸为笔形气缸。
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