CN107968217B - 一种电芯下料方法、电芯下料装置及卷绕设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电芯下料方法、电芯下料装置及卷绕设备，属于自动化设备领域。电芯下料方法，包括以下步骤：（1）卷针完成电芯卷绕；（2）采用夹持装置夹住电芯内外壁；（3）卷针抽出，电芯下料完成。包括夹持装置、夹持驱动装置，所述夹持驱动装置驱动夹持装置夹住卷针上卷绕完成的电芯内外壁，卷针抽出后完成电芯下料。此外还提供一种采用卷绕设备。本发明采用夹持装置夹住电芯内外壁后，卷针再行抽出进行电芯下料，可以较好地解决电芯粘连在卷针上进而被带出、揉皱、撕裂而造成报废的问题，流程简单，操作方便，提高了电芯的质量和良品率，优化了现有工艺。

Description

一种电芯下料方法、电芯下料装置及卷绕设备
技术领域
本发明涉及一种电芯下料方法、电芯下料装置及卷绕设备，属于自动化设备领域，尤其涉及锂电池制造设备领域。
背景技术
锂电池卷绕设备完成电芯卷绕后，进行电芯下料，卷针抽出过程中，电芯内圈隔膜容易粘连在卷针上被卷针带出、揉皱、撕裂进而造成报废。目前，尚无很好的技术方案解决上述问题，因此有必要提出一种方案解决上述问题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，提供一种电芯下料方法、电芯下料装置及卷绕设备，采用夹持装置夹住电芯内外壁后，卷针再行抽出进行电芯下料，可以较好地解决上述技术问题。
为解决上述技术问题，本发明涉及的方法具体方案如下。
一种电芯下料方法，包括以下步骤：
(1)卷针完成电芯卷绕；
(2)采用夹持装置夹住电芯内外壁；
(3)卷针抽出，电芯下料完成。
进一步地，所述夹持装置包括第一夹持装置和第二夹持装置，所述第一夹持装置伸到电芯内壁内侧，所述第二夹持装置伸到电芯外壁外侧，所述第一夹持装置可以向第二夹持装置趋近或者二者彼此趋近从而夹住电芯内外壁。
进一步地，还包括下料板，所述夹持装置包括第一夹持装置，所述下料板伸到电芯外壁外侧，所述第一夹持装置伸到电芯内壁内侧，所述第一夹持装置可以向下料板趋近或者二者彼此趋近从而夹住电芯内外壁。
进一步地，在所述卷针自由端边沿上开设至少一个缺口槽，和/或，所述卷针固定端边沿上开设至少一个缺口槽；所述第一夹持装置伸到电芯内壁内侧的卷针缺口槽中。
进一步地，所述第一夹持装置为内夹紧杆或内夹爪，所述第二夹持装置为外夹紧杆或外夹爪。
本发明方法采用夹持装置夹住电芯内外壁后，卷针再行抽出进行电芯下料，可以较好地解决电芯粘连在卷针上进而被带出、揉皱、撕裂而造成报废的问题，流程简单，操作方便，提高了电芯的质量和良品率，优化了现有工艺。
另一方面，本发明还提供一种电芯下料装置，包括夹持装置、夹持驱动装置，所述夹持驱动装置驱动夹持装置夹住卷针上卷绕完成的电芯内外壁，卷针抽出后完成电芯下料。
进一步地，所述夹持驱动装置包括第一驱动装置和第二驱动装置，所述夹持装置包括第一夹持装置和第二夹持装置，所述第一驱动装置驱动第一夹持装置伸到电芯内壁内侧和第二夹持装置伸到电芯外壁外侧，所述第二驱动装置驱动第一夹持装置向第二夹持装置趋近或者二者彼此趋近从而夹住电芯内外壁。
进一步地，还包括升降驱动装置和下料板，所述夹持驱动装置包括第一驱动装置和第二驱动装置，所述夹持装置包括第一夹持装置，所述升降驱动装置驱动下料板向电芯外壁外侧趋近，所述第一驱动装置驱动第一夹持装置伸入电芯内壁内侧，所述第二驱动装置驱动第一夹持装置向下料板趋近，第一夹持装置和下料板配合夹住电芯内外壁。
进一步地，还包括升降驱动装置和下料板；夹持驱动装置还包括第一上驱动装置、第一下驱动装置、第二上驱动装置和第二下驱动装置；夹持装置包括第一上夹持装置、第二上夹持装置和第一下夹持装置；所述升降驱动装置驱动下料板向电芯下部外壁外侧趋近，第一下驱动装置驱动第一下夹持装置伸入电芯下部内壁内侧，所述第二下驱动装置驱动第一下夹持装置向下料板趋近，第一下夹持装置和下料板配合夹住电芯下部内外壁；所述第一上驱动装置驱动第一上夹持装置伸到电芯上部内壁内侧和第二上夹持装置伸到电芯上部外壁外侧，所述第二上驱动装置驱动第一上夹持装置向第二上夹持装置趋近或者二者彼此趋近从而夹住电芯上部内外壁。
进一步地，所述卷针自由端边沿上开设至少一个缺口槽，和/或，所述卷针固定端边沿上开设至少一个缺口槽。
进一步地，所述第一夹持装置为内夹紧杆或内夹爪，所述第二夹持装置为外夹紧杆或外夹爪。
进一步地，所述缺口槽数量为2或3或4个。
进一步地，所述缺口槽的一个开口垂直于缺口槽所在的卷针卷绕面，另一个开口垂直于卷针自由端端面。
本发明装置采用夹持驱动装置驱动夹持装置夹住卷针上的电芯内外壁，结构简单、与现有设备配合程度高，可以较好地解决电芯粘连在卷针上进而被带出、揉皱、撕裂而造成报废的问题，提高了电芯的质量和良品率。
再一方面，本发明还提供采用上述电芯下料方法和/或电芯下料装置的卷绕设备。
本发明涉及的设备，结构简单、自动化程度高，可以较好地解决电芯粘连在卷针上进而被带出、揉皱、撕裂而造成报废的问题，提高了电芯的质量和良品率。
附图说明
图1本发明方法流程图。
图2本发明方法优选方案流程图。
图3本发明装置第一种实施例示意图。
图4本发明装置第一种实施例夹持装置及卷针缺口槽位置状态示意图。
图5本发明装置第二种实施例示意图。
图6本发明装置第三种实施例示意图。
图7本发明装置第四种实施例示意图。
图8本发明装置第五种实施例示意图。
图9本发明装置第五种实施例夹持装置及卷针缺口槽位置状态示意图。
图中：卷针10；缺口槽11；第一驱动装置21，第二驱动装置22a、22b、22c、22d；外夹紧杆31a；内夹紧杆32a；外夹爪31b、31c、31d；内夹爪32b、32c、32d；升降驱动装置23；第一上驱动装置211；第一下驱动装置212；第二上驱动装置221；第二下驱动装置222；第二上夹持装置311；第一上夹持装置321；下料板312；第一下夹持装置322；卷针驱动装置24；机架4；电芯5；升降台6。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式作详细的说明。
以下描述中坐标均采用：以图8中左右为左右，上下为上下，垂直纸面向里的方向为后，反之为前。图3以及图5-图8中，卷针10的左端为自由端，右端与卷绕轴连接为固定端。
本发明电芯下料方法的实施方式具体如下。
如图1所示，一种电芯下料方法，包括以下步骤：
(1)卷针完成电芯卷绕；
(2)采用夹持装置夹住电芯内外壁；
(3)卷针抽出，电芯下料完成。
需要说明的是，现有工艺，卷针完成电芯卷绕后会立即下料，改进后的工艺，卷针完成电芯卷绕后，待夹持装置夹住电芯内外壁后再进行下料。采用夹持装置夹住电芯内外壁的方法有多种，导致相应的夹持装置也有很多方案。
具体地，如图2所示，一种电芯下料方法，包括以下步骤：
在所述卷针自由端边沿上开设至少一个缺口槽；
卷针完成电芯卷绕；
外夹紧杆伸到电芯外壁外侧；
内夹紧杆伸入电芯内壁内侧的卷针缺口槽中；
内夹紧杆向外夹紧杆趋近或者内夹紧杆和外夹紧杆彼此趋近夹住电芯内外壁；
卷针抽出，电芯下料完成；
其中，外夹紧杆和内夹紧杆组成夹持装置。
进一步地，夹持装置可以为夹爪，夹爪包括外夹爪和内夹爪，则电芯内外壁夹持过程为：外夹爪伸到电芯外壁外侧；内夹爪伸入电芯内壁内侧的卷针缺口槽中；内夹爪和外夹爪向彼此趋近夹住电芯内外壁。
进一步地，缺口槽可以开在卷针固定端，也可以同时开在卷针两端。
需要说明的是，以上方法的实施例只是优选的实施例，还可以作出很多形式的具体变换，如：在卷绕电芯时使得电芯内外壁露出卷针一端或者两端，再采用夹持装置夹持电芯内外壁。再如，卷绕电芯之前在靠近卷针一端的卷绕面设置内夹紧板，内夹紧板一端可拆卸连接于卷针卷绕面，另一端伸出卷针一端，内夹紧板和卷针一起转动完成电芯卷绕，内夹紧板脱离卷针和外夹紧板配合夹紧电芯内外壁。
本发明电芯下料装置的实施方式具体如下。
一种电芯下料装置，包括夹持装置、夹持驱动装置，所述夹持驱动装置驱动夹持装置夹住卷针10上卷绕完成的电芯5内外壁，卷针10抽出后完成电芯5下料。
进一步地，所述夹持驱动装置包括第一驱动装置21和第二驱动装置22a、22b、22c、22d，所述夹持装置包括第一夹持装置和第二夹持装置，所述第一驱动装置21驱动第一夹持装置伸到电芯5内壁内侧和第二夹持装置伸到电芯5外壁外侧，所述第二驱动装置22a、22b、22c、22d驱动第一夹持装置向第二夹持装置趋近或者二者彼此趋近从而夹住电芯5内外壁。
进一步地，在环绕电芯5端部边沿的四周可以设置多个夹持装置，同时夹持电芯5。一个夹持装置容易导致电芯5受力不均匀，电芯5未夹持一侧会和卷针10摩擦，可能损坏电芯5内隔膜。在环绕电芯内外壁的四周分散设置或者均布多个夹持装置，可以缓解电芯5受力不均匀情况，减小电芯5内侧隔膜和卷针10摩擦。
本发明涉及的电芯下料装置第一实施例如图3和图4所示，所述夹持驱动装置包括第一驱动装置21和第二驱动装置22a，所述夹持装置包括外夹紧杆31a和内夹紧杆32a，所述第一驱动装置21驱动夹持装置包围电芯5端部边沿，所述第二驱动装置22a驱动内夹紧杆32a向外夹紧杆31a趋近夹住电芯5内外壁。
进一步地，“夹持装置包围电芯5端部边沿”可以理解为：外夹紧杆伸到电芯5外壁外侧，内夹紧杆伸入电芯5内壁内侧缺口槽中，从两侧对电芯5端部边沿形成包围。
进一步地，在卷针10自由端边沿上开设四个缺口槽11，对应地设置4个夹持装置。当然，也可以设置其他数目的缺口槽11和对应个数的夹持装置。
本发明涉及的电芯下料装置第二实施例如图5所示，与第一实施例不同之处在于：将第二驱动装置22a替换为夹爪气缸，夹持装置替换为夹爪，内夹紧杆32a替换为内夹爪32b，外夹紧杆31a替换为外夹爪31b。夹爪气缸驱动内夹爪32b和外夹爪31b向彼此趋近夹住电芯5内外壁。
进一步地，在卷针10自由端边沿上开设缺口槽11。缺口槽11的数量也可以为2个及以上。
本发明涉及的电芯下料装置第三实施例如图6所示，与第二实施例不同之处在于：在卷针10上设置缺口槽11，缺口槽11贯通卷针10两端，在卷针10两端分别设置夹持装置，外夹爪31b和内夹爪32b分别替换为外夹爪31c和内夹爪32c。优选地，内夹爪32c为细杆状，减小缺口槽11的尺寸，避免为通槽的缺口槽11对卷绕电芯5质量产生影响。
进一步地，可以只在卷针10固定端设置夹持装置。此时可以加长外夹爪31c和内夹爪32c长度，可以使内夹爪32c贯穿开口槽。
进一步地，缺口槽11的数量可以为2个及以上。
本发明涉及的电芯下料装置第四实施例如图7所示，与第二实施例不同之处在于：此时卷针10上不设置缺口槽，在卷绕电芯5时使得电芯5端部边沿露出卷针10一端，再采用外夹爪31d和内夹爪32d夹持电芯5内外壁。
本发明涉及的电芯下料装置第五实施例如图8和图9所示。
本发明装置包括机架4、升降台6、卷针10、升降驱动装置23、卷针驱动装置24、夹持驱动装置和夹持装置；升降驱动装置23和卷针驱动装置设置在机架4上，升降驱动装置23的驱动端连接升降台6，使得升降台6靠近或远离卷针10卷绕面，升降台6上设置有夹持驱动装置和夹持装置，夹持驱动装置驱动夹持装置夹住电芯5内外壁，卷针10驱动装置驱动卷针10进行电芯下料。
夹持驱动装置还包括第一上驱动装置211、第一下驱动装置212、第二上驱动装置221和第二下驱动装置222；夹持装置包括第二上夹持装置311、第一上夹持装置321和第一下夹持装置322，升降台6上还设置有下料板312；升降驱动装置23驱动升降台6靠近卷针10卷绕面，使得升降台6上的夹持装置接近卷针10自由端的电芯5边沿，使得下料板312靠近电芯5外壁外侧；第一上驱动装置211驱动第二上驱动装置221靠近卷针10，使得安装在第二上驱动装置221上的第二上夹持装置311伸到电芯5上部外壁外侧、第一上夹持装置321伸入卷针10上部缺口槽11，第二上驱动装置221驱动第一上夹持装置321向第二上夹持装置311趋近或者彼此趋近夹住电芯5上部内外壁；第一下驱动装置212驱动第二下驱动装置222靠近卷针10，使得安装在第二下驱动装置222上的第一下夹持装置322伸入卷针10下部缺口槽，第二下驱动装置222驱动第一下夹持装置322向下料板312趋近进而将电芯5下部侧壁压在下料板312上。卷针10从电芯5中抽出，完成电芯5下料。
在卷针10卷绕过程中，夹持装置不妨碍卷针10工作，卷绕完成后，夹持装置在升降驱动装置23作用下靠近电芯5端部边沿，开始夹持工作。利用第一下夹持装置322和下料板312配合压紧电芯5内壁，卷针10抽出电芯5后，电芯5平稳落在下料板312上，可以解决电芯5平稳下料。
进一步地，卷针10为梭形，缺口槽11开设在卷针端部上侧边和底边边沿，对应每个缺口槽11分别设置一个夹持装置，这样可以使得电芯5端部边沿受力均匀，保证电芯5下料不会被卷针10划伤。
进一步地，第二上夹持装置311、第一上夹持装置321和第一下夹持装置322为夹紧杆或夹爪。
需要说明的是，在未作特别说明的情况下，上述装置各实施例和上述方法中涉及的夹持驱动装置为气缸、伺服电机等，卷针驱动装置24和升降驱动装置23为电机、直驱电机、伺服电机等。
此外，本发明还提供一种卷绕设备，采用上述电芯下料方法或电芯下料装置，或者同时采用上述电芯下料方法和电芯下料装置，卷绕设备的其他部分为现有技术，此处不再赘述。本发明的卷绕设备结构简单、自动化程度高，可以较好地解决电芯粘连在卷针上进而被带出、揉皱、撕裂而造成报废的问题，提高了电芯的质量和良品率。
尽管上面结合附图对本发明的优选实例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电芯下料方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）卷针完成电芯卷绕；
（2）采用夹持装置夹住电芯内外壁；
（3）卷针抽出，电芯下料完成；
所述夹持装置包括第一夹持装置和第二夹持装置，所述第一夹持装置伸到电芯内壁内侧，所述第二夹持装置伸到电芯外壁外侧；
在所述卷针自由端边沿上开设至少一个缺口槽，和/或，所述卷针固定端边沿上开设至少一个缺口槽；所述第一夹持装置伸到电芯内壁内侧的卷针缺口槽中；
所述第一夹持装置为内夹紧杆或内夹爪，所述第二夹持装置为外夹紧杆或外夹爪。
2.根据权利要求1所述的电芯下料方法，其特征在于：所述第一夹持装置可以向第二夹持装置趋近或者二者彼此趋近从而夹住电芯内外壁。
3.一种电芯下料装置，其特征在于：包括夹持装置、夹持驱动装置，所述夹持驱动装置驱动夹持装置夹住卷针上卷绕完成的电芯内外壁，卷针抽出后完成电芯下料；
所述夹持驱动装置包括第一驱动装置和第二驱动装置，所述夹持装置包括第一夹持装置和第二夹持装置，所述第一驱动装置驱动第一夹持装置伸到电芯内壁内侧和第二夹持装置伸到电芯外壁外侧；
所述卷针自由端边沿上开设至少一个缺口槽，和/或，所述卷针固定端边沿上开设至少一个缺口槽；
所述第一夹持装置为内夹紧杆或内夹爪。
4.根据权利要求3所述的电芯下料装置，其特征在于：所述第二驱动装置驱动第一夹持装置向第二夹持装置趋近或者二者彼此趋近从而夹住电芯内外壁。
5.根据权利要求3所述的电芯下料装置，其特征在于：还包括升降驱动装置和下料板，所述升降驱动装置驱动下料板向电芯外壁外侧趋近，所述第二驱动装置驱动第一夹持装置向下料板趋近，第一夹持装置和下料板配合夹住电芯内外壁。
6.根据权利要求3所述的电芯下料装置，其特征在于：所述缺口槽的一个开口垂直于缺口槽所在的卷针卷绕面，另一个开口垂直于卷针自由端端面。
7.一种电芯下料装置，其特征在于：包括夹持装置、夹持驱动装置，所述夹持驱动装置驱动夹持装置夹住卷针上卷绕完成的电芯内外壁，卷针抽出后完成电芯下料；还包括升降驱动装置和下料板；夹持驱动装置还包括第一上驱动装置、第一下驱动装置、第二上驱动装置和第二下驱动装置；夹持装置包括第一上夹持装置、第二上夹持装置和第一下夹持装置；所述升降驱动装置驱动下料板向电芯下部外壁外侧趋近，第一下驱动装置驱动第一下夹持装置伸入电芯下部内壁内侧，所述第二下驱动装置驱动第一下夹持装置向下料板趋近，第一下夹持装置和下料板配合夹住电芯下部内外壁；所述第一上驱动装置驱动第一上夹持装置伸到电芯上部内壁内侧和第二上夹持装置伸到电芯上部外壁外侧；
所述卷针自由端边沿上开设至少一个缺口槽，和/或，所述卷针固定端边沿上开设至少一个缺口槽；
所述第一上夹持装置为内夹紧杆或内夹爪。
8.根据权利要求7所述的电芯下料装置，其特征在于：所述第二上驱动装置驱动第一上夹持装置向第二上夹持装置趋近或者二者彼此趋近从而夹住电芯上部内外壁。
9.根据权利要求7所述的电芯下料装置，其特征在于：所述缺口槽的一个开口垂直于缺口槽所在的卷针卷绕面，另一个开口垂直于卷针自由端端面。
10.一种卷绕设备，其特征在于采用权利要求1-2中任一项所述的电芯下料方法和/或权利要求3-6中任一项所述的电芯下料装置和/或权利要求7-9中任一项所述的电芯下料装置。
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