CN107093702A - 锂电池极片高速模切机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池极片高速模切机，包括料盘放卷机构、若干导向辊、纠偏机构、用于成型的伺服压力机、料带牵引机构、将料带切割的切刀组件、以及料片输送系统，包括用于料片成型的上模板、下模板、安装板、机座，若干导柱、凸轮机构、连接凸轮机构和导柱的连接固定机构以及驱动电机，每个导柱下方还设置一个气缸，气缸的伸缩臂竖直设置且与导柱相抵，气缸在收缩过程中与凸起机构相配合用于缓冲导柱的下降过程。通过设置气缸对安装板以及导柱的下降过程进行缓冲可以抵消安装板在快速下降过程中重力影响，保持设备的稳定性，从而满足高速运转需求。

Description

锂电池极片高速模切机

技术领域

本发明涉及锂电池极片高速模切机技术领域，具体涉及一种高速稳定的模切机。

背景技术

现有锂电池极片用模切机系统包括料盘放卷机构、若干导向辊、纠偏机构、用于成型的伺服压力机、料带牵引机构、将料带切割的切刀组件、以及料片输送系统。

其中伺服压力机结构较为简单，主要包括上模板、下模板、安装板、机座，若干导柱、凸轮机构、连接凸轮机构和导柱的连接固定机构以及驱动电机，下模板固定在机座上，上模板固定在安装板上，安装板与导柱固定，驱动电机驱动凸轮机构，凸轮机构通过连接固定机构带动导柱的上下移动，从而带动上模板的上下移动，驱动电机带动凸轮机构的转动。为了保证冲压的品质，安装板一般具有一定的质量，而安装板在随凸轮机构下降的过程中，如速度较快则影响设备的稳定性，从而影响冲压精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是解决上述现有的锂电池极片模切机的不足，解决模切机在高速冲压过程中的精度问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该模切机包括料盘放卷机构、若干导向辊、纠偏机构、用于成型的伺服压力机、料带牵引机构、将料带切割的切刀组件、以及料片输送系统，所伺服压力机包括用于料片成型的上模板、下模板、安装板、机座，若干导柱、凸轮机构、连接凸轮机构和导柱的连接固定机构以及驱动电机，下模板固定在机座上，上模板固定在安装板上，安装板与导柱固定，驱动电机驱动凸轮机构，凸轮机构通过连接固定机构带动导柱的上下移动，从而带动上模板的上下移动，导柱穿过机座,每个导柱下方还设置一个气缸，气缸的伸缩臂竖直设置且与导柱相抵，气缸在收缩过程中与凸起机构相配合用于缓冲导柱的下降过程。

进一步的，还包括一个用于稳定料带张力恒张力机构；所述恒张力机构包括摆臂组件、轴心组件以及带动摆臂组件摆动的气缸；所述摆臂组件一端设置张力调节辊用于调节料带张力，另一端设置在轴心组件上随轴心组件转动而摆动；所述气缸端部连接一个连接块，连接块与轴心组件固定连接，气缸带动连接块的转动从而带动轴心组件的转动。

进一步的，所述料带牵引机构包括磁轨以及与磁轨相配合的支架机构，磁轨内设置有铁芯线圈，所述支架机构上设置有料带夹紧机构，夹紧机构上固定设置若干相互配合的上夹爪和下夹爪，其中上夹爪或者下夹爪上设置有若干真空吸头，上夹爪或者下夹爪可上下移动将料带夹紧。

进一步的，所述安装板的质量为90～110kg，且与上模板为一体成型结构，安装板的上表面设置有多个用于保持安装板稳定，防止形变的加强筋。

进一步的，所述机座上设置用于径向支撑导柱的油膜活塞机构；油膜活塞机构包括内衬管、上端盖、下端盖以及外衬管；内衬管设置有内油孔，其内壁设置有多个呈螺纹状的油槽用于形成油膜，内油孔设置在油槽上；上端盖和下端盖中设置有密封圈用于密封油膜；外衬管固定在机座上与内衬管相配合，且与上端盖和下端盖固定，还设置有与内衬管相配合的外油孔，所述内衬管的外壁上设有环形槽，内油孔和外油孔均设置在环形槽上。

进一步的，所述伺服压力机还包括一个微调机构用于连接固定机构的微调，所述微调机构包括蜗杆、涡轮以及螺杆，螺杆与连接固定机构连接，涡轮套装在螺杆上用于驱动螺杆的上下移动，蜗杆与涡轮相配带动涡轮转动，蜗杆水平设置，蜗杆端部设置一个手柄用于转动蜗杆。

进一步的，所述真空吸头设置在上夹爪上，支架机构上设置固定板用于安装夹爪，固定板通过连接机构连接偏心轮机构，偏心轮机构包括电机以及设置在电机轴上的偏心轮，偏心轮转动通过连接机构带动固定板的上下移动，从而带动上夹爪的上下移动。

进一步的，所述料片输送系统包括两个料片移栽机构以及两个除尘机构；料片移栽机构包括料片轨道以及设置在轨道上的传送带，轨道上和传送带上设置有负压气孔，传送带在电机作用下在料片轨道上移动，料片轨道连接气源用于吸附传送带上的料片；其中一个料片移栽机构吸附料片反面使料片在其传送带的上表面移动，且该料片移栽机构的上方设置一个除尘机构用于料片正面除尘，另一个料片移栽机构吸附料片正面使料片在其传送带的下表面移动，且该料片移栽机构的下方设置一个除尘机构用于料片反面除尘；两个料片移栽机构的料片轨道相互配合。

进一步的，吸附料片正面的料片移栽机构下方设置料片收集盒，料片收集盒的底板连接一个升降气缸，料片收集盒还连接一个水平滑轨实现料片收集盒的水平移动，料片轨道与所述料片收集盒的对应位置设有倾斜的呈楔形的脱料块。

进一步的，还包括一个用于检测料带上异物的CCD视觉检测装置以及异物报警器。

从上述技术方案可以看出本发明具有以下优点：通过设置气缸对安装板以及导柱的下降过程进行缓冲可以抵消安装板在快速下降过程中重力影响，保持设备的稳定性，从而满足高速运转需求。一体成型以及加强筋设计可以防止在高速冲压过程中上模板与安装板的形变、松动等情况，保持冲压的高精度。润滑油进入螺纹槽后随着导柱的升降在内衬管的内壁形成油膜层，油膜层不仅可以对导柱进行径向的固定支撑作用，还可以减少导柱与内衬管之间的摩擦，提高设备的稳定性，从而提高冲压精度；由于真空吸头的作用，可以控制上下夹爪与料带的夹紧力度，防止夹紧力过大压碎料带，夹紧力过小而导致夹爪和料带的相对滑动而划伤料带表面，且该结构不会改变料带的轨迹，使料带一直保持水平方向上的牵引，不翘边，从而保持精准度；气缸的伸缩带动轴心组件的转动，从而带动摆臂组件的摆动，进而对料带进行的张力进行调节，保持料带张力的稳定，本系统在放料过程中还可以对料带进行纠偏，清灰除杂，保持料带的品质，同时防止杂质在后续工序中对设备零件的损坏。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中料盘放卷机构的结构示意图；

图3为本发明中恒张力机构的结构示意图；

图4为本发明中料片输送机构的结构示意图；

图5为本发明中料片移栽机构的机构示意图；

图6为本发明中伺服压力机的结构示意图；

图7为本发明中油膜活塞机构的结构示意图；

图8为本发明中料带牵引机构的正视图；

图9为本发明中料带牵引机构的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

如图1所示，本发明的包括料盘放卷机构1、若干导向辊12、纠偏机构、用于成型的伺服压力机4、料带牵引机构3、将料带切割的切刀组件5、以及料片输送系统2。

其中料盘放卷机构1如图2和图3所示，主要包括双料放卷盘11和恒张力机构14，恒张力机构包括摆臂组件141、轴心组件142、角度传感器以及带动摆臂组件摆动的气缸143；所述摆臂组件141一端设置张力调节辊144用于调节料带张力，另一端设置在轴心组件143上随轴心组件转动而摆动；所述气缸端部连接一个连接块，连接块与轴心组件固定连接，气缸带动连接块的转动从而带动轴心组件的转动。

配合PLC系统，角度传感器将角度信号传送给PLC系统从而检测系统张力，PLC系统控制气缸带动轴心组件的转动，从而带动张力调节辊的摆动，进而调节料带的张力，从而使张力保持稳定。

该盘放卷机构还包括纠偏感应器18、放料伺服马达、减速机、用于放置料卷的气涨轴、纠偏伺服马达执行器、用于固定气涨轴的支架、以及与支架相配合的滑轨支撑组件；纠偏感应器18设置在导向辊的对应位置用于检测料卷的边缘是否偏移；所述放料伺服马达连接减速机，减速机与气涨轴之间设置轴承以及轴承座组件，减速机带动气涨轴的转动，料盘设置在气涨轴上；纠偏伺服马达执行器连接支架，使支架在滑轨组件上滑动从而调节料带的偏移，双料盘放卷材料机构料盘的对应位置设置一个用于检测料卷直径的直径测量传感器。

双料盘放卷材料机构配合PLC系统工作，纠偏传感器将偏移信号传送至PLC控制器，PLC控制系统通过控制放料伺服马达控制放卷速度，通过控制纠偏伺服马达执行器的前后移动带动支架的前后移动从而带动气涨轴的前后移动，从而对偏移的料带进行调节。

双料盘放卷材料机构还包括一个物料接料平台16，所述物料接料平台16包括一个底板以及两个可升降的压块，底板上设置有一个裁切缝。还包括一个用于检测料带上异物的CCD视觉检测装置17、异物报警器以及用于清除料带表面金属粉尘的除尘机构13，在料带进入模切机之前，将检测到的异物如胶带和不良标签清除掉，防止异物对模切机上刀片组件的损坏。

料带经过金属粉尘处理后进入伺服压力机4，伺服压力机4如图6和图7所示，包括用于料片成型的上模板49、下模板410、安装板41、机座43，四个导柱42、凸轮机构45、连接凸轮机构和导柱的连接固定机构44以及驱动电机，下模板49固定在机座上，上模板410固定在安装板41上，安装板41与导柱42固定，驱动电机驱动凸轮机构运转，凸轮机构45通过连接固定机构44带动导柱42的上下移动，从而带动上模板410的上下移动，导柱42穿过机座,每个导柱下方还设置一个气缸46，气缸的伸缩臂竖直设置且与导柱相抵，气缸46在收缩过程中与凸轮机构45相配合用于缓冲导柱的下降过程。气缸和驱动凸轮机构的电机可以通过PLC控制系统进行控制，从而实现两者之间精准配合。通过设置气缸对安装板以及导柱的下降过程进行缓冲可以抵消安装板在快速下降过程中重力影响，保持设备的稳定性，从而满足高速运转需求。

安装板41的质量为90到110kg之间，且与上模板为一体成型结构，安装板的上表面设置有多个用于保持安装板稳定，防止形变的加强筋。一体成型以及加强筋设计可以防止在高速冲压过程中上模板与安装板的形变、松动等情况，保持冲压的高精度。连接固定机构主要包括若干组横梁，每个横梁连接同一侧的两个导柱，且同一侧的横梁连接凸轮结构。

机座上设置用于径向支撑导柱的油膜活塞机构412；油膜活塞机构包括内衬管416、上端盖413、下端盖411以及外衬管415；内衬管设置有内油孔417，其内壁设置有多个呈螺纹状的油槽418用于形成油膜，内油孔417设置在油槽418上；上端盖和下端盖中设置有密封圈413用于密封油膜；外衬管固定在机座上与内衬管相配合，且与上端盖和下端盖固定，还设置有与内衬管相配合的外油孔419。内衬管的外壁上设有环形槽420，内油孔和外油孔均设置在环形槽上。润滑油进入螺纹槽后随着导柱的升降在内衬管416的内壁形成油膜层，油膜层不仅可以对导柱进行径向的固定支撑作用，还可以减少导柱与内衬管之间的摩擦，提高设备的稳定性，从而提高冲压精度。

伺服压力机还包括一个微调机构，用于连接固定机构的微调，连接固定机构主要包括所述微调机构包括蜗杆421、涡轮422以及螺杆423，螺杆423与连接固定机构的横梁固定，涡轮22套装在螺杆上用于驱动螺杆的上下移动，蜗杆421与涡轮相配带动涡轮转动，蜗杆421水平设置，蜗杆端部设置一个手柄用于转动蜗杆。通过转动手柄驱动蜗杆转动，从而带动涡轮的转动，最终带动螺杆的上下移动，从而实现对连接固定机构的微调，进而实现对上模板的调节。

伺服压力机主要用于锂电池极片极耳的成型，料带经过伺服压力机后进入料带牵引机构3，该机构如图8和图9所示，主要包括包括磁轨以及与磁轨36相配合的支架机构35，磁轨35内设置有铁芯线圈310，所述支架机构35上设置有料带夹紧机构，改夹紧机构上固定设置若干相互配合的上夹爪33和下夹爪34，其中上夹爪或者下夹爪上设置有若干真空吸头32，上夹爪或者下夹爪可上下移动将料带夹紧。

本实施例中真空吸头32设置在上夹爪33上，支架机构上设置固定板312用于安装夹爪，固定板312通过连接机构连接偏心轮机构313，偏心轮机构包括电机以及设置在电机轴上的偏心轮，偏心轮转动通过连接机构311带动固定板312的上下移动，从而带动上夹爪的上下移动。

上夹爪下移到位后，上下夹爪将料带夹紧，真空吸头再将此吸附料带，将料带固定在上夹爪上，控制系统再控制支架机构使其在磁轨上低摩擦滑动，从而牵引料带的移动，由于真空吸头的作用，可以控制上下夹爪与料带的夹紧力度，防止夹紧力过大压碎料带，夹紧力过小而导致夹爪和料带的相对滑动而划伤料带表面，且该结构不会改变料带的轨迹，使料带一直保持水平方向上的牵引，保证无损伤贴合平面不翘曲，从而保持精准度。

该牵引机构还包括一个导料机构，导料机构包括导料板31，导料板呈楔形，设置在牵引系统的料带进口处，在料带进入系统前进行料带导向。

该牵引系统还包括一个底板37，磁轨固定在底板37上，底板37下方设置有支架平台39，支架平台39上设置有滑轨，支架平台上设置调节气缸38，调节气缸38驱动底板37在底板上滑动进行微调。

在该料带牵引机构3的出料处上方设置切刀组件5，采用伺服凸轮精密驱动。切刀组件5将料带切割成单一的极片，料片输送系统2设置在料带牵引机构3的出料处用于运输料片。

料片输送系统2如图4和图5所示，包括两个料片移栽机构以及两个除尘机构21；料片移栽机构包括料片轨道212以及设置在轨道上的传送带23，料片轨道212上和传送带上设置有负压气孔，传动带212采用带孔包胶带，负压气孔连接负压接头，负压接头连接负压气源，从而使传送带表面带有负压吸附料盘，传送带23在伺服电机24作用下在料片轨道212上移动。在料片移栽机构上还可以设置记长编码器29统计传动带的移动距离，设置张紧机构210调整传送带的张力，设置光纤检测传感器211检测料片是否发生偏移。在传动带相对应位置有用于检测料片正面缺陷的视觉检测装置22，该检测装置可以是相机。

其中一个料片移栽机构吸附料片反面使料片在其传送带的上表面移动，且该料片移栽机构的上方设置一个除尘机构用于料片正面除尘，另一个料片移栽机构吸附料片正面使料片在其传送带的下表面移动，且该料片移栽机构的下方设置另一个除尘机构用于料片反面除尘；两个料片移栽机构的料片轨道相互配合。除尘机构21可以是强力吹风设置，或者静电除尘设备，均为在此不做赘述。

通过设置两个料片移栽机构，分别吸附料片的正反面，可以对料片的双面进行全面清灰，从而保证料片的品质。

吸附料片正面的料片移栽机构下方设置料片收集盒26，料片收集盒26的底板连接一个升降气缸27，升降气缸27可以通过PLC系统进行控制，在装卸料片时，随便料片高度的变化自动升降，料片收集盒26还连接一个水平滑轨实现料片收集盒的水平移动。

为了方便料片与传送带的脱离，在料片轨道与料片收集盒的对应位置有倾斜设置的呈楔形的脱料块213。

本发明的工作流程如下：1.双料盘自动高效伺服放料→2.出料检测→3.出料纠偏→4.接料平台→5.高精密过程纠偏→6.恒张力控制及储放料→7.金属粉尘收集→8.高速伺服压力机及高速精密五金模极耳成型→9.裁切自动校位及材料牵引→10.精密裁断→11.真空输送带移栽及刷粉除尘→12.视觉检测，不良极片自动挑出及记忆→13.真空输送带移栽→14.NG产品收集→15.不停机自动换料盒缓存，极片入盒换盒→16.极片料盒自动排出，空料盒自动传入。

Claims (10)

1.一种锂电池极片高速模切机，包括料盘放卷机构、若干导向辊、纠偏机构、用于成型的伺服压力机、料带牵引机构、将料带切割的切刀组件、以及料片输送系统，其特征在于：所伺服压力机包括用于料片成型的上模板、下模板、安装板、机座，若干导柱、凸轮机构、连接凸轮机构和导柱的连接固定机构以及驱动电机，下模板固定在机座上，上模板固定在安装板上，安装板与导柱固定，驱动电机驱动凸轮机构，凸轮机构通过连接固定机构带动导柱的上下移动，从而带动上模板的上下移动，导柱穿过机座,每个导柱下方还设置一个气缸，气缸的伸缩臂竖直设置且与导柱相抵，气缸在收缩过程中与凸起机构相配合用于缓冲导柱的下降过程。

2.根据权利要求1所述锂电池极片高速模切机，其特征在于：还包括一个用于稳定料带张力恒张力机构；所述恒张力机构包括摆臂组件、轴心组件以及带动摆臂组件摆动的气缸；所述摆臂组件一端设置张力调节辊用于调节料带张力，另一端设置在轴心组件上随轴心组件转动而摆动；所述气缸端部连接一个连接块，连接块与轴心组件固定连接，气缸带动连接块的转动从而带动轴心组件的转动。

3.根据权利要求1或者2所述的锂电池极片高速模切机，其特征在于：所述料带牵引机构包括磁轨以及与磁轨相配合的支架机构，磁轨内设置有铁芯线圈，所述支架机构上设置有料带夹紧机构，夹紧机构上固定设置若干相互配合的上夹爪和下夹爪，其中上夹爪或者下夹爪上设置有若干真空吸头，上夹爪或者下夹爪可上下移动将料带夹紧。

4.根据权利要求1所述的锂电池极片高速模切机，其特征在于：所述安装板的质量为90～110kg，且与上模板为一体成型结构，安装板的上表面设置有多个用于保持安装板稳定，防止形变的加强筋。

5.根据权利要求4所述的锂电池极片高速模切机，其特征在于：所述机座上设置用于径向支撑导柱的油膜活塞机构；油膜活塞机构包括内衬管、上端盖、下端盖以及外衬管；内衬管设置有内油孔，其内壁设置有多个呈螺纹状的油槽用于形成油膜，内油孔设置在油槽上；上端盖和下端盖中设置有密封圈用于密封油膜；外衬管固定在机座上与内衬管相配合，且与上端盖和下端盖固定，还设置有与内衬管相配合的外油孔，所述内衬管的外壁上设有环形槽，内油孔和外油孔均设置在环形槽上。

6.根据权利要求5所述的锂电池极片高速模切机，其特征在于：所述伺服压力机还包括一个微调机构用于连接固定机构的微调，所述微调机构包括蜗杆、涡轮以及螺杆，螺杆与连接固定机构连接，涡轮套装在螺杆上用于驱动螺杆的上下移动，蜗杆与涡轮相配带动涡轮转动，蜗杆水平设置，蜗杆端部设置一个手柄用于转动蜗杆。

7.根据权利要求3所述的锂电池极片高速模切机，其特征在于：所述真空吸头设置在上夹爪上，支架机构上设置固定板用于安装夹爪，固定板通过连接机构连接偏心轮机构，偏心轮机构包括电机以及设置在电机轴上的偏心轮，偏心轮转动通过连接机构带动固定板的上下移动，从而带动上夹爪的上下移动。

8.根据权利要求1所述的锂电池极片高速模切机，其特征在于：所述料片输送系统包括两个料片移栽机构以及两个除尘机构；料片移栽机构包括料片轨道以及设置在轨道上的传送带，轨道上和传送带上设置有负压气孔，传送带在电机作用下在料片轨道上移动，料片轨道连接气源用于吸附传送带上的料片；其中一个料片移栽机构吸附料片反面使料片在其传送带的上表面移动，且该料片移栽机构的上方设置一个除尘机构用于料片正面除尘，另一个料片移栽机构吸附料片正面使料片在其传送带的下表面移动，且该料片移栽机构的下方设置一个除尘机构用于料片反面除尘；两个料片移栽机构的料片轨道相互配合。

9.根据权利要求8所述的锂电池极片高速模切机，其特征在于：吸附料片正面的料片移栽机构下方设置料片收集盒，料片收集盒的底板连接一个升降气缸，料片收集盒还连接一个水平滑轨实现料片收集盒的水平移动，料片轨道与所述料片收集盒的对应位置设有倾斜的呈楔形的脱料块。

10.根据权利要求6所述的锂电池极片高速模切机，其特征在于：还包括一个用于检测料带上异物的CCD视觉检测装置以及异物报警器。