CN106374144B - 一体化电芯叠片机及电芯叠片方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池叠片技术领域，特别涉及一体化电芯叠片机及电芯叠片方法，一体化电芯叠片机包括叠片工位，叠片工位包括转盘、位于转盘下方用于驱动转盘旋转的转盘旋转装置、均匀阵列于转盘上的若干个用于叠片的叠片装置；叠片装置包括一叠片回转台、驱动叠片回转台在竖直平面内摆动的叠片动力机构、对称设置于叠片回转台两侧用于吸取并带动正极片和负极片在竖直平面内摆动的第一吸取机构和第二吸取机构、安装于叠片回转台上方用于提供隔膜的隔膜放料机构，叠片动力机构位于叠片回转台底部，叠片回转台摆动轨迹与第一吸取机构和第二吸取机构的摆动轨迹相外切。本发明叠片效率高、叠片精度高、叠片质量好。

Description

一体化电芯叠片机及电芯叠片方法

技术领域

本发明涉及电池叠片技术领域，特别涉及一体化电芯叠片机及电芯叠片方法。

背景技术

锂离子电池是性能卓越的新一代绿色高能电池，已成为高新技术发展的重点之一。锂离子电池具有以下特点：高电压、高容量、低消耗、无记忆效应、无公害、体积小、内阻小、自放电少、循环次数多。因其上述特点，锂离子电池已应用到移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等众多领域。

锂离子电池的电芯一般为层叠式，即由正极片、隔膜、负极片层叠设置，在进行叠片时，通常采用Z型一体化电芯叠片机，即首先通过正负极片吸盘分别将正极片和负极片从料盒中转运至正叠片工位和负叠片工位，再将隔膜牵引至正极片下方，将正极片压覆于隔膜一侧面，再将隔膜牵引至负极片下方，将负极片压覆于隔膜另一侧面，依次往复，直到隔膜两侧分别叠有预设层数的正极片和负极片，叠片完成后，通过卷绕机械手夹住极片，不断旋转，使隔膜卷绕于极片外部。

但这种叠片方法，一方面，在叠片过程中，隔膜完成一次正极片叠片后需运动至另一侧的负极片处叠片，隔膜往复运动距离长，隔膜往复运动过程中无法实现叠片，导致工作效率低；第二方面，叠片时正负极片位置对准较差，导致叠片精度低，叠片质量不佳。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种叠片效率高、叠片精度高、叠片质量好的一体化电芯叠片机及电芯叠片方法。

本发明所采用的技术方案是：一体化电芯叠片机，包括叠片工位，所述叠片工位包括转盘、位于转盘下方用于驱动转盘旋转的转盘旋转装置、均匀阵列于转盘上的若干个用于叠片的叠片装置；所述叠片装置包括一叠片回转台、驱动叠片回转台在竖直平面内摆动的叠片动力机构、对称设置于叠片回转台两侧用于吸取并带动正极片和负极片在竖直平面内摆动的第一吸取机构和第二吸取机构、安装于叠片回转台上方用于提供隔膜的隔膜放料机构，所述叠片动力机构位于叠片回转台底部，所述隔膜放料机构的隔膜穿过叠片回转台中央，所述叠片回转台摆动轨迹分别与第一吸取机构和第二吸取机构的摆动轨迹相外切。

对上述方案的进一步改进为，所述叠片回转台包括回转底板、平行于回转底板且位于回转底板上方的叠片台、连接于回转底板和叠片台之间用于支撑叠片台的四根支撑杆，还包括位于回转底板上靠近第一吸取机构的第一压片组件和靠近第二吸取机构的第二压片组件。

对上述方案的进一步改进为，所述第一压片组件和第二压片组件平行设置，所述第一压片组件包括安装于回转底板上的第一滑轨、滑设于第一滑轨的两个第一滑块、安装于第一滑块上的第一动力单元、连接于第一滑块驱动第一滑块沿第一滑轨滑动的第一驱动单元、安装于第一动力单元顶部的第一固定板、连接于第一固定板且位于叠片台上用于压住极片的第一压杆；所述第二压片组件包括安装于回转底板上的第二滑轨、滑设于第二滑轨的两个第二滑块、安装于第二滑块上的第二动力单元、连接于第二滑块驱动第二滑块沿第二滑轨滑动的第二驱动单元、安装于第二动力单元顶部的第二固定板、连接于第二固定板且位于叠片台上用于压住极片的第二压杆。

对上述方案的进一步改进为，所述叠片动力机构包括叠片电机、连接于叠片电机输出端的减速器、连接于减速器输出端的转轴、滚动套设于转轴外部的转滚，还包括两平行设置的第一固定块和第二固定块，所述转滚的两端分别连接于第一固定块和第二固定块。

对上述方案的进一步改进为，所述隔膜放料机构包括放料辊、平行于放料辊用于输送隔膜的若干个输送滚筒，若干个输送滚筒从上至下靠近叠片台，位于最下端的两个输送滚筒之间设有用于隔膜通过的间隙且最下端的两输送滚筒处于同一水平面，隔膜穿过间隙并垂直穿过叠片台中央。

对上述方案的进一步改进为，所述第一吸取机构包括用于提供动力的第一旋转动力、连接于第一旋转动力输出端的第一转盘、安装于第一转盘背离第一旋转动力一端的第一导杆、滑设于第一导杆上的第一伸缩板、安装于第一伸缩板自由端的第一吸盘；所述第二吸取机构包括用于提供动力的第二旋转动力、连接于第二旋转动力输出端的第二转盘、安装于第二转盘背离第二旋转动力一端的第二导杆、滑设于第二导杆上的第二伸缩板、安装于第二伸缩板自由端的第二吸盘。

对上述方案的进一步改进为，所述叠片装置为两个，即第一叠片装置和第二叠片装置，所述第一叠片装置以转盘圆心为中心旋转180°后与第二叠片装置重合。

对上述方案的进一步改进为，还包括用于正极片上料的第一上料工位、用于负极片上料的第二上料工位、用于电芯卷绕的卷绕工位、用于剪断隔膜的剪切工位、用于压紧电芯的冲压工位、用于在电芯表面贴附胶纸的贴胶纸工位和用于电芯下料的下料工位，还包括用于安装叠片工位、卷绕工位、剪切工位、冲压工位、贴胶纸工位的平台；所述第一上料工位和第二上料工位对称设置于叠片工位一侧，所述卷绕工位设置于叠片工位另一侧，剪切工位位于卷绕工位一侧，冲压工位和贴胶纸工位分别位于卷绕工位两侧，下料工位位于冲压工位和贴胶纸工位后方，且卷绕工位垂直于下料工位，下料工位垂直于第一上料工位和第二上料工位的连线。

对上述方案的进一步改进为，所述卷绕工位包括安装于平台上的卷绕轨道、滑设于卷绕轨道上的夹子安装板、架设于夹子安装板两端的夹子安装架、安装于夹子安装架上的夹子组件、驱动夹子安装板沿卷绕轨道滑动以转运极片的第一动力组件、驱动夹子组件绕夹子安装架旋转以将隔膜卷绕于极片外部的第二动力组件，所述第一动力组件设置于卷绕轨道中央，所述第二动力组件设置于夹子安装架一侧。

电芯叠片方法，包括以下步骤，

上料：第一上料工位进行正极片上料，第二上料工位进行负极片上料，隔膜放料机构释放隔膜，隔膜穿过叠片回转台中央；

叠片：叠片动力机构驱动叠片回转台带动隔膜向第一吸取机构一侧摆动；第一吸取机构吸取正极片并带动正极片旋转至与隔膜一侧相外切，以将正极片叠在隔膜一侧；叠片动力机构驱动叠片回转台带动隔膜向第二吸取机构一侧摆动；第二吸取机构吸取负极片并带动负极片旋转至与隔膜背离正极片的一侧相外切，以将负极片叠在隔膜背离正极片的一侧；正极片和负极片依次叠片至预设层数；叠片完成后，转盘旋转装置驱动转盘旋转以带动叠片装置旋转至卷绕工位处；

卷绕：夹子组件在第一动力组件的作用下运动至叠片装置处夹住极片，第二动力组件驱动夹子组件旋转以将隔膜卷绕于极片外部，连续卷绕预设层数；

剪切：卷绕完毕后，剪切工位剪断隔膜；

冲压：剪切完毕后，第一动力组件驱动夹子组件带动极片沿卷绕轨道运动至冲压工位处，冲压工位对极片进行压紧；

贴胶纸：压紧极片后，贴胶纸工位对极片表面进行贴胶纸，以得到电芯；

下料：得到电芯后，下料工位对电芯进行下料。

本发明的有益效果为：

1、一方面，本发明的叠片工位的转盘上设有若干个叠片装置，当一个叠片装置完成预设层数的叠片后，转盘旋转，使得另一叠片装置到达叠片工位进行叠片，叠片完成的叠片装置旋转到下一工位，进行叠片后的卷绕等工序，由于设置有多个叠片装置，使得叠片和卷绕等工序能同时进行，工作效率高。第二方面，叠片装置中，叠片动力机构驱动叠片回转台交替向第一吸取机构和第二吸取机构方向摆动，由于隔膜穿过叠片回转台中央，隔膜也随叠片回转台一同摆动，当隔膜摆动到与第一吸取机构吸取的正极片相接触时，正极片叠于隔膜一侧，当隔膜摆动到与第二吸取机构吸取的负极片相接触时，负极片叠于隔膜另一侧，依此往复，相对于传统的隔膜在正负极片间往复直线运动，本发明的隔膜在正负极片间往复摆动，耗时较少，叠片效率高。第三方面，第一吸取机构和第二吸取机构对称设置于叠片回转台两侧，叠片回转台摆动轨迹分别与第一吸取机构和第二吸取机构的摆动轨迹相外切，使得隔膜运动至与第一吸取机构和第二吸取机构接触时，隔膜分别与正极片和负极片平行设置，正负极片能分别准确的贴覆到隔膜两侧，且正负极片正好相对于隔膜对称，叠片时位置对准好，叠片精度高，叠片质量好。

2、叠片回转台带动隔膜摆动时，第一压片组件和第二压片组件分部压住已经叠覆于隔膜上的正极片和负极片，防止正负极片摆动过程中移动或掉落，进一步提高叠片精度和叠片质量。

3、当隔膜随叠片台运动至第一吸取组件处时，两个第一驱动单元分别驱动两个第一滑块相背运动，以带动两个第一压杆分别向叠片台两端运动以让位，同时第一动力单元通过第一固定板带动第一压杆向上运动，正极片叠覆于隔膜一侧后，两个第一驱动单元分别带动两个第一压杆相向运动至第一压杆正好位于极片上方，第一动力单元通过第一固定板带动第一压杆向下运动至与正极片相接触，第一压杆压住正极片，对正极片起限位作用，防止正极片在随隔膜运动过程中移动或掉落，当隔膜随叠片台运动至第二吸取组件处时，两个第二驱动单元分别驱动两个第二滑块相背运动，以带动两个第二压杆分别向叠片台两端运动以让位，同时第二动力单元通过第二固定板带动第二压杆向上运动，负极片叠覆于隔膜一侧后，两个第二驱动单元分别带动两个第二压杆相向运动至第二压杆正好位于极片上方，第二动力单元通过第二固定板带动第二压杆向下运动至与负极片相接触，第二压杆压住负极片，对负极片起限位作用，防止负极片在随隔膜运动过程中移动或掉落。在叠片过程中，第一压片组件和第二压片组件会先让位，防止第一压片组件和第二压片组件阻止极片无法准确叠覆于隔膜对应位置，正极片或负极片叠片完成后，第一压片组件和第二压片组件复位并压住正极片或负极片，防止正极片或负极片在随隔膜摆动过程中移动或掉落，进一步提高了叠片精度和叠片质量。

4、当第一动力单元和第二动力单元向回转底板端部运动进行让位时，第一限位器121d7、第二限位器121e7、第一限位块121d8和第二限位块121e8对第一动力单元和第二动力单元的运动起到限位的作用，防止第一动力单元和第二动力单元在第一驱动单元和第二驱动单元的作用下带动隔膜过度运动，保证叠片时隔膜位置不变，进一步有利于提高叠片精度和叠片质量。

5、叠片动力机构包括叠片电机、连接于叠片电机输出端的减速器、连接于减速器输出端的转轴、滚动套设于转轴外部的转滚，还包括两平行设置的第一固定块和第二固定块，所述转滚的两端分别连接于第一固定块和第二固定块。叠片电机通过减速器带动转轴旋转，转轴带动转滚旋转，转滚旋转以带动位于转滚上方的叠片回转台摆动，摆动速度快，且摆动平稳、摆动控制精度高，确保叠片回转台左右摆动幅度相同，进一步提高了叠片速度和叠片精度。

6、在叠片过程中，隔膜经放料辊输出，依次经若干个输送滚筒输送，最后穿过叠片台中央，在隔膜放料过程中，通过若干个输送滚筒维持隔膜张力恒定，确保隔膜输送平稳，叠片时隔膜能处于张紧状态，进一步提高了叠片速度和叠片精度。

7、第一吸取机构包括用于提供动力的第一旋转动力、连接于第一旋转动力输出端的第一转盘、安装于第一转盘背离第一旋转动力一端的第一导杆、滑设于第一导杆上的第一伸缩板、安装于第一伸缩板自由端的第一吸盘；第一吸盘吸住正极片后，通过第一旋转动力带动第一吸盘旋转，从而带动正极片旋转，当旋转至与隔膜一侧相外切时，第一伸缩板沿第一导杆向外伸出，以将正极片叠在隔膜一侧。所述第二吸取机构包括用于提供动力的第二旋转动力、连接于第二旋转动力输出端的第二转盘、安装于第二转盘背离第二旋转动力一端的第二导杆、滑设于第二导杆上的第二伸缩板、安装于第二伸缩板自由端的第二吸盘；第二吸盘吸住负极片后，通过第二旋转动力带动第二吸盘旋转，从而带动负极片旋转，当旋转至与隔膜另一侧相外切时，第二伸缩板沿第二导杆向外伸出，以将负极片叠在隔膜一侧。通过第一吸盘及第二吸盘的旋转和伸缩，确保正负极片能准确与隔膜两侧分别相外切，从而准确的叠于隔膜两侧，进一步提高了叠片精度和叠片质量。

8、叠片装置为两个，即第一叠片装置和第二叠片装置，所述第一叠片装置以转盘圆心为中心旋转180°后与第二叠片装置重合。当第一叠片装置叠片完成后，转盘旋转，将第一叠片装置转移至卷绕工位，同时第二叠片装置旋转至叠片工位，此时，第一叠片装置对叠片进行卷绕，第二叠片装置进行叠片，第一叠片装置和第二叠片装置同时工作，进一步提高了工作效率。

9、本发明的一体化电芯叠片机，还包括用于正极片上料的第一上料工位、用于负极片上料的第二上料工位、用于电芯卷绕的卷绕工位、用于剪断隔膜的剪切工位、用于压紧电芯的冲压工位、用于在电芯表面贴附胶纸的贴胶纸工位和用于电芯下料的下料工位，还包括用于安装叠片工位、卷绕工位、剪切工位、冲压工位、贴胶纸工位的平台，各工位依次动作，不需人工干涉，自动化程度高，工作效率高，叠片质量好。所述第一上料工位和第二上料工位对称设置于叠片工位一侧，所述卷绕工位设置于叠片工位另一侧，剪切工位位于卷绕工位一侧，冲压工位和贴胶纸工位分别位于卷绕工位两侧，下料工位位于冲压工位和贴胶纸工位后方，且卷绕工位垂直于下料工位，下料工位垂直于第一上料工位和第二上料工位的连线，各工位空间布局合理，空间利用率高，设备整体占用空间小。

10、卷绕工位包括安装于平台上的卷绕轨道、滑设于卷绕轨道上的夹子安装板、架设于夹子安装板两端的夹子安装架、安装于夹子安装架上的夹子组件、驱动夹子安装板沿卷绕轨道滑动以转运极片的第一动力组件、驱动夹子组件绕夹子安装架旋转以将隔膜卷绕于极片外部的第二动力组件，所述第一动力组件设置于卷绕轨道中央，所述第二动力组件设置于夹子安装架一侧。叠片完成后，夹子组件在第一动力组件的作用下向前运动至叠片工位从夹住极片，然后在第二动力组件的作用下带动极片旋转以将隔膜卷绕于极片外部，剪刀工位在卷绕完成后向前伸出剪断隔膜，剪断后剪刀工位复位以为夹子组件让位，夹子组件再在第一动力组件的作用下沿卷绕轨道向后运动至冲压工位处进行冲压，再由贴胶纸工位贴胶纸，由于冲压工位和贴胶纸工位分别位于卷绕轨道两侧，由第一动力组件驱动夹子工位带动极片依次进行卷绕、冲压和贴胶纸，使得本发明能充分利用卷绕轨道两侧的空间，减小设备整体的长度，布局合理，空间利用率高，且自动化程度高，工作效率高。

11、本发明的叠片方法充分利用各工位的相互配合，工作效率高、叠片精度高、叠片质量好。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明另一视角的立体图；

图3为本发明的主视图；

图4为本发明的叠片工位的立体图；

图5为本发明的叠片工位的主视图；

图6为本发明的叠片装置的立体图；

图7为本发明的叠片回转台的立体图；

图8为本发明的叠片回转台另一视角的立体图；

图9为本发明的第一吸取机构的立体图；

图10为本发明的第二吸取机构的立体图；

图11为本发明的卷绕工位的立体图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1～图3所示，分别为本发明的不同视角立体图和主视图。

一体化电芯叠片机10，包括叠片工位100，还包括用于正极片上料的第一上料工位200、用于负极片上料的第二上料工位300、用于电芯卷绕的卷绕工位400、用于剪断隔膜的剪切工位500、用于压紧电芯的冲压工位600、用于在电芯表面贴附胶纸的贴胶纸工位700和用于电芯下料的下料工位800，还包括用于安装叠片工位100、卷绕工位400、剪切工位500、冲压工位600、贴胶纸工位700的平台900，各工位依次动作，不需人工干涉，自动化程度高，工作效率高，叠片质量好。第一上料工位200和第二上料工位300对称设置于叠片工位100一侧，卷绕工位400设置于叠片工位100另一侧，剪切工位500位于卷绕工位400一侧，冲压工位600和贴胶纸工位700分别位于卷绕工位400两侧，下料工位800位于冲压工位600和贴胶纸工位700后方，且卷绕工位400垂直于下料工位800，下料工位800垂直于第一上料工位200和第二上料工位300的连线，各工位空间布局合理，空间利用率高，设备整体占用空间小。

如图4～图5所示，分别为本发明的叠片工位的立体图和主视图。

叠片工位100包括转盘110、位于转盘110下方用于驱动转盘110旋转的转盘110旋转装置(图中未示出)、均匀阵列于转盘110上的若干个用于叠片的叠片装置120。

本实施例中，叠片装置120为两个，即第一叠片装置120a和第二叠片装置120b，第一叠片装置120a以转盘110圆心为中心旋转180°后与第二叠片装置120b重合。当第一叠片装置120a叠片完成后，转盘110旋转，将第一叠片装置120a转移至卷绕工位400，同时第二叠片装置120b旋转至叠片工位100，此时，第一叠片装置120a对叠片进行卷绕，第二叠片装置120b进行叠片，第一叠片装置120a和第二叠片装置120b同时工作，进一步提高了工作效率。

如图6所示，为本发明的叠片装置的立体图，

叠片装置120包括一叠片回转台121、驱动叠片回转台121在竖直平面内摆动的叠片动力机构122、对称设置于叠片回转台121两侧用于吸取并带动正极片和负极片在竖直平面内摆动的第一吸取机构123和第二吸取机构124、安装于叠片回转台121上方用于提供隔膜的隔膜放料机构125，叠片动力机构122位于叠片回转台121底部，隔膜放料机构125的隔膜穿过叠片回转台121中央，叠片回转台121摆动轨迹分别与第一吸取机构123和第二吸取机构124的摆动轨迹相外切。

如图7～图8所示，分别为本发明的叠片回转台的不同视角立体图。

叠片回转台121包括回转底板121a、平行于回转底板121a且位于回转底板121a上方的叠片台121b、连接于回转底板121a和叠片台121b之间用于支撑叠片台121b的四根支撑杆121c，还包括位于回转底板121a上靠近第一吸取机构123的第一压片组件121d和靠近第二吸取机构124的第二压片组件121e。叠片回转台121带动隔膜摆动时，第一压片组件121d和第二压片组件121e分部压住已经叠覆于隔膜上的正极片和负极片，防止正负极片摆动过程中移动或掉落，进一步提高叠片精度和叠片质量。

第一压片组件121d和第二压片组件121e平行设置，使得正极片和负极片平行的被压在隔膜两侧对应位置，叠片精度高。第一压片组件121d包括安装于回转底板121a上的第一滑轨121d1、滑设于第一滑轨121d1的两个第一滑块121d2、安装于第一滑块121d2上的第一动力单元121d3、连接于第一滑块121d2驱动第一滑块121d2沿第一滑轨121d1滑动的第一驱动单元121d4、安装于第一动力单元121d3顶部的第一固定板121d5、连接于第一固定板121d5且位于叠片台121b上用于压住极片的第一压杆121d6；第二压片组件121e包括安装于回转底板121a上的第二滑轨121e1、滑设于第二滑轨121e1的两个第二滑块121e2、安装于第二滑块121e2上的第二动力单元121e3、连接于第二滑块121e2驱动第二滑块121e2沿第二滑轨121e1滑动的第二驱动单元121e4、安装于第二动力单元121e3顶部的第二固定板121e5、连接于第二固定板121e5且位于叠片台121b上用于压住极片的第二压杆121e6。本实施例中，第一动力单元、第二动力单元、第一驱动单元和第二驱动单元均为气缸。当隔膜随叠片台121b运动至第一吸取组件处时，两个第一驱动单元121d4分别驱动两个第一滑块121d2相背运动，以带动两个第一压杆121d6分别向叠片台121b两端运动以让位，同时第一动力单元121d3通过第一固定板121d5带动第一压杆121d6向上运动，正极片叠覆于隔膜一侧后，两个第一驱动单元121d4分别带动两个第一压杆121d6相向运动至第一压杆121d6正好位于极片上方，第一动力单元121d3通过第一固定板121d5带动第一压杆121d6向下运动至与正极片相接触，第一压杆121d6压住正极片，对正极片起限位作用，防止正极片在随隔膜运动过程中移动或掉落，当隔膜随叠片台121b运动至第二吸取组件处时，两个第二驱动单元121e4分别驱动两个第二滑块121e2相背运动，以带动两个第二压杆121e6分别向叠片台121b两端运动以让位，同时第二动力单元121e3通过第二固定板121e5带动第二压杆121e6向上运动，负极片叠覆于隔膜一侧后，两个第二驱动单元121e4分别带动两个第二压杆121e6相向运动至第二压杆121e6正好位于极片上方，第二动力单元121e3通过第二固定板121e5带动第二压杆121e6向下运动至与负极片相接触，第二压杆121e6压住负极片，对负极片起限位作用，防止负极片在随隔膜运动过程中移动或掉落。在叠片过程中，第一压片组件121d和第二压片组件121e会先让位，防止第一压片组件121d和第二压片组件121e阻止极片无法准确叠覆于隔膜对应位置，正极片或负极片叠片完成后，第一压片组件121d和第二压片组件121e复位并压住正极片或负极片，防止正极片或负极片在随隔膜摆动过程中移动或掉落，进一步提高了叠片精度和叠片质量。

第一压片组件121d还包括对称设置于回转底板121a长度方向两端且连接于第一滑块121d2的第一限位器121d7、连接于第一限位器121d7背离第一滑块121d2一端的第一限位块121d8；第二压片组件121e还包括对称设置于回转底板121a长度方向两端且连接于第二滑块121e2的第二限位器121e7、连接于第二限位器121e7背离第二滑块121e2一端的第二限位块121e8。当第一动力单元121d3和第二动力单元121e3向回转底板121a端部运动进行让位时，第一限位器121d7、第二限位器121e7、第一限位块121d8和第二限位块121e8对第一动力单元121d3和第二动力单元121e3的运动起到限位的作用，防止第一动力单元121d3和第二动力单元121e3在第一驱动单元121d4和第二驱动单元121e4的作用下带动隔膜过度运动，保证叠片时隔膜位置不变，进一步有利于提高叠片精度和叠片质量。

叠片动力机构122包括叠片电机122a、连接于叠片电机122a输出端的减速器122b、连接于减速器122b输出端的转轴122c、滚动套设于转轴122c外部的转滚122d，还包括两平行设置的第一固定块122e和第二固定块122f，转滚122d的两端分别连接于第一固定块122e和第二固定块122f。叠片电机122a通过减速器122b带动转轴122c旋转，转轴122c带动转滚122d旋转，转滚122d旋转以带动位于转滚122d上方的叠片回转台121摆动，摆动速度快，且摆动平稳、摆动控制精度高，确保叠片回转台121左右摆动幅度相同，进一步提高了叠片速度和叠片精度。

隔膜放料机构125包括放料辊125a、平行于放料辊125a用于输送隔膜的若干个输送滚筒125b，若干个输送滚筒125b从上至下靠近叠片台121b，位于最下端的两个输送滚筒125b之间设有用于滚筒通过的间隙125c且位于最下端的两个输送滚筒125b处于同一水平面，隔膜穿过间隙125c并垂直穿过叠片台121b中央。在叠片过程中，隔膜经放料辊125a输出，依次经若干个输送滚筒125b输送，最后穿过叠片台121b中央，在隔膜放料过程中，通过若干个输送滚筒125b维持隔膜张力恒定，确保隔膜输送平稳，叠片时隔膜能处于张紧状态，进一步提高了叠片速度和叠片精度。

如图9～图10所示，分别为本发明的第一吸取机构和第二吸取机构的立体图。

第一吸取机构123包括用于提供动力的第一旋转动力123a、连接于第一旋转动力123a输出端的第一转盘123b、安装于第一转盘123b背离第一旋转动力123a一端的第一导杆123c、滑设于第一导杆123c上的第一伸缩板123d、安装于第一伸缩板123d自由端的第一吸盘123e；第一吸盘123e吸住正极片后，通过第一旋转动力123a带动第一吸盘123e旋转，从而带动正极片旋转，当旋转至与隔膜一侧相外切时，第一伸缩板123d沿第一导杆123c向外伸出，以将正极片叠在隔膜一侧。第二吸取机构124包括用于提供动力的第二旋转动力124a、连接于第二旋转动力124a输出端的第二转盘124b、安装于第二转盘124b背离第二旋转动力124a一端的第二导杆124c、滑设于第二导杆124c上的第二伸缩板124d、安装于第二伸缩板124d自由端的第二吸盘124e；第二吸盘124e吸住负极片后，通过第二旋转动力124a带动第二吸盘124e旋转，从而带动负极片旋转，当旋转至与隔膜另一侧相外切时，第二伸缩板124d沿第二导杆124c向外伸出，以将负极片叠在隔膜一侧。通过第一吸盘123e及第二吸盘124e的旋转和伸缩，确保正负极片能准确与隔膜两侧分别相外切，从而准确的叠于隔膜两侧，进一步提高了叠片精度和叠片质量。

如图11所示，为本发明的卷绕工位的立体图。

卷绕工位400包括安装于平台900上的卷绕轨道410、滑设于卷绕轨道410上的夹子安装板420、架设于夹子安装板420两端的夹子安装架430、安装于夹子安装架430上的夹子组件440、驱动夹子安装板420沿卷绕轨道410滑动以转运极片的第一动力组件450、驱动夹子组件440绕夹子安装架430旋转以将隔膜卷绕于极片外部的第二动力组件460，第一动力组件450设置于卷绕轨道410中央，第二动力组件460设置于夹子安装架430一侧。叠片完成后，夹子组件440在第一动力组件450的作用下向前运动至叠片工位100从夹住极片，然后在第二动力组件460的作用下带动极片旋转以将隔膜卷绕于极片外部，剪刀工位在卷绕完成后向前伸出剪断隔膜，剪断后剪刀工位复位以为夹子组件440让位，夹子组件440再在第一动力组件450的作用下沿卷绕轨道410向后运动至冲压工位600处进行冲压，再由贴胶纸工位700贴胶纸，由于冲压工位600和贴胶纸工位700分别位于卷绕轨道410两侧，由第一动力组件450驱动夹子工位带动极片依次进行卷绕、冲压和贴胶纸，使得本发明能充分利用卷绕轨道410两侧的空间，减小设备整体的长度，布局合理，空间利用率高，且自动化程度高，工作效率高。

一方面，本发明的叠片工位100的转盘110上设有若干个叠片装置120，当一个叠片装置120完成预设层数的叠片后，转盘110旋转，使得另一叠片装置120到达叠片工位100进行叠片，叠片完成的叠片装置120旋转到下一工位，进行叠片后的卷绕等工序，由于设置有多个叠片装置120，使得叠片和卷绕等工序能同时进行，工作效率高。第二方面，叠片装置120中，叠片动力机构122驱动叠片回转台121交替向第一吸取机构123和第二吸取机构124方向摆动，由于隔膜穿过叠片回转台121中央，隔膜也随叠片回转台121一同摆动，当隔膜摆动到与第一吸取机构123吸取的正极片相接触时，正极片叠于隔膜一侧，当隔膜摆动到与第二吸取机构124吸取的负极片相接触时，负极片叠于隔膜另一侧，依此往复，相对于传统的隔膜在正负极片间往复直线运动，本发明的隔膜在正负极片间往复摆动，耗时较少，叠片效率高。第三方面，第一吸取机构123和第二吸取机构124对称设置于叠片回转台121两侧，叠片回转台121摆动轨迹分别与第一吸取机构123和第二吸取机构124的摆动轨迹相外切，使得隔膜运动至与第一吸取机构123和第二吸取机构124接触时，隔膜分别与正极片和负极片平行设置，正负极片能分别准确的贴覆到隔膜两侧，且正负极片正好相对于隔膜对称，叠片时位置对准好，叠片精度高，叠片质量好。

电芯叠片方法，包括以下步骤，

上料：第一上料工位200进行正极片上料，第二上料工位300进行负极片上料，隔膜放料机构125释放隔膜，隔膜穿过叠片回转台121中央；

叠片：叠片动力机构122驱动叠片回转台121带动隔膜向第一吸取机构123一侧摆动；第一吸取机构123吸取正极片并带动正极片旋转至与隔膜一侧相外切，以将正极片叠在隔膜一侧；叠片动力机构122驱动叠片回转台121带动隔膜向第二吸取机构124一侧摆动；第二吸取机构124吸取负极片并带动负极片旋转至与隔膜背离正极片的一侧相外切，以将负极片叠在隔膜背离正极片的一侧；正极片和负极片依次叠片至预设层数；叠片完成后，转盘110旋转装置(图中未示出)驱动转盘110旋转以带动叠片装置120旋转至卷绕工位400处；

卷绕：夹子组件440在第一动力组件450的作用下运动至叠片装置120处夹住极片，第二动力组件460驱动夹子组件440旋转以将隔膜卷绕于极片外部，连续卷绕预设层数；

剪切：卷绕完毕后，剪切工位500剪断隔膜；

冲压：剪切完毕后，第一动力组件450驱动夹子组件440带动极片沿卷绕轨道410运动至冲压工位600处，冲压工位600对极片进行压紧；

贴胶纸：压紧极片后，贴胶纸工位700对极片表面进行贴胶纸，以得到电芯；

下料：得到电芯后，下料工位800对电芯进行下料。

其中，叠片动力机构122驱动叠片回转台121向第一吸取机构123方向和向第二吸取机构124方向摆动的角度均为45°，当摆动角度过大时，叠片回转台121摆动幅度大，耗时长、不利于提高叠片效率，当摆动角度过小时，叠片回转台121摆动幅度过小，虽然耗时少，但叠片回转台121上的隔膜下方空间小，隔膜不易与极片外切，导致叠片精度不高，实验证明，当摆动角度为20°～60°，特别是摆动角度为45°时，此时叠片效率和叠片精度最佳。

本发明的叠片方法充分利用各工位的相互配合，工作效率高、叠片精度高、叠片质量好。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一体化电芯叠片机，其特征在于：包括叠片工位，所述叠片工位包括转盘、位于转盘下方用于驱动转盘旋转的转盘旋转装置、均匀阵列于转盘上的若干个用于叠片的叠片装置；所述叠片装置包括一叠片回转台、驱动叠片回转台在竖直平面内摆动的叠片动力机构、对称设置于叠片回转台两侧用于吸取并带动正极片和负极片在竖直平面内摆动的第一吸取机构和第二吸取机构、安装于叠片回转台上方用于提供隔膜的隔膜放料机构，所述叠片动力机构位于叠片回转台底部，所述隔膜放料机构的隔膜穿过叠片回转台中央，所述叠片回转台摆动轨迹分别与第一吸取机构和第二吸取机构的摆动轨迹相外切；

所述叠片回转台包括回转底板、平行于回转底板且位于回转底板上方的叠片台、连接于回转底板和叠片台之间用于支撑叠片台的四根支撑杆，还包括位于回转底板上靠近第一吸取机构的第一压片组件和靠近第二吸取机构的第二压片组件；

所述第一压片组件和第二压片组件平行设置，所述第一压片组件包括安装于回转底板上的第一滑轨、滑设于第一滑轨的两个第一滑块、安装于第一滑块上的第一动力单元、连接于第一滑块驱动第一滑块沿第一滑轨滑动的第一驱动单元、安装于第一动力单元顶部的第一固定板、连接于第一固定板且位于叠片台上用于压住极片的第一压杆；所述第二压片组件包括安装于回转底板上的第二滑轨、滑设于第二滑轨的两个第二滑块、安装于第二滑块上的第二动力单元、连接于第二滑块驱动第二滑块沿第二滑轨滑动的第二驱动单元、安装于第二动力单元顶部的第二固定板、连接于第二固定板且位于叠片台上用于压住极片的第二压杆；

所述叠片动力机构包括叠片电机、连接于叠片电机输出端的减速器、连接于减速器输出端的转轴、滚动套设于转轴外部的转滚，还包括两平行设置的第一固定块和第二固定块，所述转滚的两端分别连接于第一固定块和第二固定块；

所述隔膜放料机构包括放料辊、平行于放料辊用于输送隔膜的若干个输送滚筒，若干个输送滚筒从上至下靠近叠片台，位于最下端的两个输送滚筒之间设有用于隔膜通过的间隙且最下端的两输送滚筒处于同一水平面，隔膜穿过间隙并垂直穿过叠片台中央；

所述第一吸取机构包括用于提供动力的第一旋转动力、连接于第一旋转动力输出端的第一转盘、安装于第一转盘背离第一旋转动力一端的第一导杆、滑设于第一导杆上的第一伸缩板、安装于第一伸缩板自由端的第一吸盘；所述第二吸取机构包括用于提供动力的第二旋转动力、连接于第二旋转动力输出端的第二转盘、安装于第二转盘背离第二旋转动力一端的第二导杆、滑设于第二导杆上的第二伸缩板、安装于第二伸缩板自由端的第二吸盘；

所述叠片装置为两个，即第一叠片装置和第二叠片装置，所述第一叠片装置以转盘圆心为中心旋转180°后与第二叠片装置重合。

2.根据权利要求1所述的一体化电芯叠片机，其特征在于：还包括用于正极片上料的第一上料工位、用于负极片上料的第二上料工位、用于电芯卷绕的卷绕工位、用于剪断隔膜的剪切工位、用于压紧电芯的冲压工位、用于在电芯表面贴附胶纸的贴胶纸工位和用于电芯下料的下料工位，还包括用于安装叠片工位、卷绕工位、剪切工位、冲压工位、贴胶纸工位的平台；所述第一上料工位和第二上料工位对称设置于叠片工位一侧，所述卷绕工位设置于叠片工位另一侧，剪切工位位于卷绕工位一侧，冲压工位和贴胶纸工位分别位于卷绕工位两侧，下料工位位于冲压工位和贴胶纸工位后方，且卷绕工位垂直于下料工位，下料工位垂直于第一上料工位和第二上料工位的连线。

3.根据权利要求2所述的一体化电芯叠片机，其特征在于：所述卷绕工位包括安装于平台上的卷绕轨道、滑设于卷绕轨道上的夹子安装板、架设于夹子安装板两端的夹子安装架、安装于夹子安装架上的夹子组件、驱动夹子安装板沿卷绕轨道滑动以转运极片的第一动力组件、驱动夹子组件绕夹子安装架旋转以将隔膜卷绕于极片外部的第二动力组件，所述第一动力组件设置于卷绕轨道中央，所述第二动力组件设置于夹子安装架一侧。

4.一种如权利要求1所述的一体化电芯叠片机的电芯叠片方法，其特征在于：包括以下步骤，

上料：第一上料工位进行正极片上料，第二上料工位进行负极片上料，隔膜放料机构释放隔膜，隔膜穿过叠片回转台中央；

叠片：叠片动力机构驱动叠片回转台带动隔膜向第一吸取机构一侧摆动；第一吸取机构吸取正极片并带动正极片旋转至与隔膜一侧相外切，以将正极片叠在隔膜一侧；叠片动力机构驱动叠片回转台带动隔膜向第二吸取机构一侧摆动；第二吸取机构吸取负极片并带动负极片旋转至与隔膜背离正极片的一侧相外切，以将负极片叠在隔膜背离正极片的一侧；正极片和负极片依次叠片至预设层数；叠片完成后，转盘旋转装置驱动转盘旋转以带动叠片装置旋转至卷绕工位处；

卷绕：夹子组件在第一动力组件的作用下运动至叠片装置处夹住极片，第二动力组件驱动夹子组件旋转以将隔膜卷绕于极片外部，连续卷绕预设层数；

剪切：卷绕完毕后，剪切工位剪断隔膜；

冲压：剪切完毕后，第一动力组件驱动夹子组件带动极片沿卷绕轨道运动至冲压工位处，冲压工位对极片进行压紧；

贴胶纸：压紧极片后，贴胶纸工位对极片表面进行贴胶纸，以得到电芯；

下料：得到电芯后，下料工位对电芯进行下料。

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