CN108608054B - 锂电池极片裁片设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新能源电池的生产领域。锂电池极片裁片设备，包括机架组件及其上的上料装置、上料搬运机械手装置、裁片装置、同步进给装置、皮带接驳装置、下料搬运机械手装置和收料装置。该锂电池极片裁片设备的优点是可以全自动切片，精确控制极片裁切的尺寸，可以在不停机的情况下连续裁切，裁片效率和裁片成品率高。

Description

锂电池极片裁片设备

技术领域

本发明涉及新能源电池的生产领域，尤其是锂电池极片的裁片设备。

背景技术

在锂电池的生产过程中，需要将制备好的电极片进行裁片处理。现有的锂电池极片的裁片设备，电极片的送料都是使用等速转动的主动辊和从动辊带动电极片进料，然后通过切刀切断。现有锂电池极片的裁片设备存在的不足是：1. 长时间使用后，主动辊和从动辊之间的位置发生变化，影响进料的准确度；2. 更换电极片上料时，需要停机等待，影响价格效率；3.电极片切断前后缺乏定位和整理，当进料的电极片出现褶皱和位移，影响切断的成品率； 4. 裁片设备的上料、切断和出料没有完全自动化，一部分操作需要手动完成，加工效率不高。

发明内容

为了解决上述现有锂电池极片的裁片存在的不足，本发明的目的是提供一种全自动操作，裁片效率和裁片成品率高的锂电池极片裁片设备。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：锂电池极片裁片设备，包括机架组件及其上的上料装置、上料搬运机械手装置、裁片装置、同步进给装置、皮带接驳装置、下料搬运机械手装置和收料装置；

上料装置包括第一气缸、第一气缸连接件、感应器、第一滑轨、第一滑座、操作工位支架、两组纵移料台部件和两组料仓侧架；第一气缸和第一滑轨安装在机架组件上，第一气缸伸缩端通过第一气缸连接件连接一组纵移料台部件，两组纵移料台部件之间通过连接块固定连接，两组纵移料台部件均通过第一滑座连接在第一滑轨上，第一气缸带动两组纵移料台部件在第一滑轨上左右直线移动；感应器用于控制纵移料台部件左右的移动距离，感应器安装在机架组件上；每组纵移料台部件顶部上均固定一组料仓侧架；操作工位支架固定设置在机架组件上，操作工位支架位于一组料仓侧架的上方；

纵移料台部件包括纵移位置控制架、第一电机固定板、固定导板、多个第一电机和多个纵移导轨架；固定导板固定设置在机架组件上，多个第一电机横向排列安装在第一电机固定板上，多个纵移导轨架横向排列安装在固定导板中，固定导板和第一电机固定板上下平行设置；第一电机和纵移导轨架数量匹配，第一电机通过电机推杆连接纵移导轨架底部，纵移导轨架顶部用于放置待加工的极片，每个第一电机带动一个纵移导轨架上下升降移动；第一电机固定板安装在纵移位置控制架顶部，纵移位置控制架底部通过圆柱杆固定在机架上；纵移位置控制架上设有控制纵移导轨架移动距离的第一限位传感器；

料仓侧架上设有多个上料通道，上料通道的数量和位置均与纵移导轨架匹配，第一电机带动纵移导轨架在相应的上料通道内上下移动。

作为优选，料仓侧架设有多个调节板，调节板数量与上料通道匹配，每块调节板均处于上料通道内，调节板用于调整上料通道的宽度。

作为优选，上料搬运机械手装置包括主安装架和多个搬运机械手，多个搬运机械手横向平行安装在主安装架上；搬运机械手的数量和位置与上料通道的数量和位置匹配；搬运机械手包括第二气缸、升降吸盘系统、第二滑轨、第二滑座和第二限位传感器，第二气缸固定端固定设置主安装架上，第二气缸伸缩端连接升降吸盘系统，第二滑轨安装在主安装架上，第二滑座固定安装在升降吸盘系统上，第二滑轨和第二滑座形成移动副配合连接，第二气缸带动升降吸盘系统在第二滑轨上直线移动；第二限位传感器安装在主安装架上，第二限位传感器用于控制升降吸盘系统在第二滑轨上移动的距离；

升降吸盘系统包括连接推杆、第三气缸、吸盘架和吸盘，连接推杆一端连接第二气缸的伸缩端，第三气缸竖直安装在连接推杆上，第三气缸向下的伸缩端连接吸盘架，吸盘顶部固定设置在吸盘架上，吸盘底部对应纵移导轨架顶部的待加工的极片。

作为优选，主安装架上设有防护罩，防护罩罩住多个搬运机械手。

采用了上述技术方案的锂电池极片裁片设备，上料搬运机械手装置将上料装置中的待加工长条极片搬运到裁片装置中，裁片装置将长条的极片裁切成要求长度的极片，同步进给装置将放置在裁片装置中的待加工长条极片同步推动；皮带接驳装置将裁切的极片进行归整处理，方便下料搬运机械手装置搬运；下料搬运机械手装置将裁切完成的极片搬运到收料装置中。该锂电池极片裁片设备的优点是可以全自动切片，精确控制极片裁切的尺寸，可以在不停机的情况下连续裁切，裁片效率和裁片成品率高。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为机架组件的爆炸结构示意图。

图3为上料装置的爆炸结构示意图。

图4为纵移料台部件的爆炸结构示意图。

图5为上料搬运机械手装置的爆炸结构示意图。

图6为升降吸盘系统的爆炸结构示意图。

图7为裁片装置的爆炸结构示意图。

图8为同步进给装置的爆炸结构示意图。

图9为皮带接驳装置的爆炸结构示意图。

图10为下料搬运机械手装置的爆炸结构示意图。

图11为收料装置的爆炸结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明做进一步描述。

如图1-图11所示的锂电池极片裁片设备，包括机架组件1及其上的上料装置2、上料搬运机械手装置3、裁片装置4、同步进给装置5、皮带接驳装置6、下料搬运机械手装置7和收料装置8。

机架组件1包括机架箱体11、工作面板12和触摸屏控制器13，机架箱体11底部设置有地脚螺钉14和万向轮15，工作面板12固定设置在机架箱体11上，触摸屏控制器13固定设置在工作面板12上。

上料装置2包括第一气缸21、第一气缸连接件22、感应器24、第一滑轨25、第一滑座26、操作工位支架28、两组纵移料台部件23和两组料仓侧架27。

第一气缸21和第一滑轨25安装在机架组件1上，第一气缸21伸缩端通过第一气缸连接件22连接一组纵移料台部件23，两组纵移料台部件23之间通过连接块20固定连接，两组纵移料台部件23组成双工位，两组纵移料台部件23均通过第一滑座26连接在第一滑轨25上，第一气缸21带动两组纵移料台部件23在第一滑轨25上左右直线移动，实现两组纵移料台部件交替上料；感应器24用于控制纵移料台部件23左右的移动距离，感应器24安装在机架组件1上；每组纵移料台部件23顶部上均固定一组料仓侧架27；操作工位支架28固定设置在机架组件1上，操作工位支架28位于一组料仓侧架27的上方。

上料装置2用于放置待加工的电池极片，设置两组纵移料台部件23和料仓侧架27，用于交替上料，每次上料操作时的纵移料台部件23和料仓侧架27处于操作工位支架28的正下方，由第一气缸21控制移动切换实现交替上料，增加了工作容量，方便了上料搬运机械手装置3搬运。

纵移料台部件23包括纵移位置控制架231、第一电机固定板237、固定导板233、多个第一电机234和多个纵移导轨架232；固定导板233固定设置在工作面板12上，多个第一电机234横向排列安装在第一电机固定板237上，多个纵移导轨架232横向排列安装在固定导板233中，固定导板233和第一电机固定板237上下平行设置；第一电机234和纵移导轨架232数量匹配，第一电机234通过电机推杆235连接纵移导轨架232底部，纵移导轨架232顶部用于放置待加工的极片a，每个第一电机234带动一个纵移导轨架232上下升降移动；第一电机固定板237安装在纵移位置控制架231顶部，纵移位置控制架231底部通过圆柱杆238固定在机架上；纵移位置控制架231上设有控制纵移导轨架232移动距离的第一限位传感器236，第一限位传感器236用于控制纵移导轨架232上下移动的最高与最低点。

料仓侧架27上设有多个上料通道271，上料通道的数量和位置均与纵移导轨架232匹配，第一电机234带动纵移导轨架232在相应的上料通道内上下移动；料仓侧架27设有多个调节板272，调节板272数量与上料通道271匹配，每块调节板272均处于上料通道271内，调节板272用于调整上料通道271的宽度，以适应不同尺寸的极片。

上料装置2上设置两组纵移料台部件23和两组料仓侧架27，相当于双工位上料，能连续上料，提高工作效率。

上料搬运机械手装置3包括主安装架31和多个搬运机械手，多个搬运机械手横向平行安装在主安装架31上；搬运机械手的数量和位置与上料通道271的数量和位置匹配；搬运机械手包括第二气缸32、升降吸盘系统33、第二滑轨34、第二滑座35和第二限位传感器37，第二气缸32固定端固定设置主安装架31上，第二气缸32伸缩端连接升降吸盘系统33，第二滑轨34安装在主安装架31上，第二滑座35固定安装在升降吸盘系统33上，第二滑轨34和第二滑座35形成移动副配合连接，第二气缸32带动升降吸盘系统33在第二滑轨34上直线移动；第二限位传感器37安装在主安装架31上，第二限位传感器37用于控制升降吸盘系统33在第二滑轨34上移动的距离。

上料搬运机械手装置3使用时，第二气缸32带动升降吸盘系统33来回移动，升降吸盘系统33可升降吸取纵移料台部件23上待加工的极片a，升降吸盘系统33移动的距离由第二限位传感器37控制；上料搬运机械手装置3含有多个相互独立的搬运机械手，可同时工作，提高工作效率。主安装架31上设有防护罩36，防护罩36罩住多个搬运机械手。

上料搬运机械手装置3将上料装置2中的待加工长条状极片a搬运到裁片装置4中。

升降吸盘系统33包括连接推杆331、第三气缸332、吸盘架333和吸盘334，连接推杆331一端连接第二气缸32的伸缩端，第三气缸332竖直安装在连接推杆331上，第三气缸332向下的伸缩端连接吸盘架333，吸盘334顶部固定设置在吸盘架333上，吸盘334底部对应纵移导轨架232顶部的待加工的极片a；

升降吸盘系统33使用时，第三气缸332带动吸盘334上下运动，结合第二气缸32产生的横向水平运动，控制吸盘334将纵移导轨架232顶部的待加工的极片a吸取搬运到裁片装置4中。

裁片装置4包括第四气缸401、第四气缸安装架402、移动刀架403、上刀片404、极片放置板405、前归整条406、后归整块407、第三滑座408、第三滑轨409、第五气缸410、粉尘斗411、下刀片412和固定刀架413；第四气缸401固定端固定设置在第四气缸安装架402上，第四气缸401伸缩端与移动刀架403相连接，移动刀架403通过移动副配合安装在第四气缸安装架402上，第四气缸401带动移动刀架403上下移动；上刀片404设置有多个刃口，刃口数量与纵移导轨架232的数量匹配，上刀片404可同时切割多排待加工的极片a；极片放置板405固定设置在固定刀架413上，极片放置板405上设有多条滑轨4052，相邻滑轨之间是放置极片a的滑槽4051；滑槽数量与纵移导轨架232的数量匹配；待加工的极片a处于滑槽内，极片放置板405的定长运动由同步进给装置5驱动和控制；前归整条406和后归整块407固定连接，前归整条406和后归整块407接触滑槽内待加工的极片a；第三滑座408与第三滑轨409形成移动副配合连接，第三滑轨409固定设置在固定刀架413上，第五气缸410安装在固定刀架413上，第五气缸410带动前归整条406和后归整块407沿第三滑轨409直线移动，前归整条406和后归整块407在移动过程中推动极片放置板405滑槽内待加工的极片a，达到归整和定位的目的，校准搬运过程中的偏差。下刀片412固定设置在固定刀架413上，上刀片404和下刀片412对应设置，极片放置板405前端与吸盘334位置对应，极片放置板405后端位置对应上刀片404和下刀片412；粉尘斗411处于下刀片412的下方；

使用时，待加工的极片a沿滑槽向上刀片404和下刀片412移动，通过上刀片404向下运动，剪切待加工的极片a，实现裁片，切割产生的碎渣和粉尘由粉尘斗411收集，加工完成的极片b进入皮带接驳装置6。

裁片装置4能够精确控制极片a裁切尺寸，将长条的极片a裁切成要求长度的极片极片b。

同步进给装置5包括拨杆51、移动线组52、同步带机构底板53、红外感应器54、安装底架55、步进电机56、带传动部件57、皮带溜板夹块58和同步轮安装座59；拨杆51通过移动线组52安装在同步带机构底板53上，拨杆沿移动线组52直线移动，拨杆51底部设有多个内凹滑槽，内凹滑槽卡在极片放置板405的滑轨4052上，拨杆51底面带动滑槽4051内待加工的极片a移动； 拨杆51上设有感应片；同步带机构底板53固定设置在安装底架55上，安装底架55固定设置在机架组件1上；红外感应器54安装在同步带机构底板53上，红外感应器54与拨杆51上的感应片对应；带传动部件57通过同步轮安装座59固定设置在同步带机构底板53上，移动线组52通过皮带溜板夹块58连接带传动部件57，步进电机56控制带传动部件57动作，即步进电机56通过带传动部件57和移动线组52带动拨杆51直线移动；

同步进给装置5使用时，步进电机56通过带传动部件57和移动线组52带动拨杆51移动，拨杆51带动滑槽4051内待加工的极片a移动，推动的距离由红外感应器54控制，从而控制加工完成的极片b的长度。同步进给装置5将放置在裁片装置4中的待加工长条极片同步推动，做进给运动。

皮带接驳装置6包括第六气缸固定座61、第六气缸62、阻挡条63、阻挡片64、输送带组件65、主动滚筒66、第二电机67和输送带悬置架68；第六气缸固定座61中间悬空固定设置在输送带组件65上，第六气缸62安装在第六气缸固定座61上，第六气缸62伸缩端连接阻挡片64，阻挡条63固定设置在阻挡片64上，阻挡条63位于输送带组件65后端的上方，第六气缸62带动阻挡条63向下运动时阻挡切割后的极片运动，输送带组件65前端对应上刀片404和下刀片412的位置。输送带组件65固定设置在输送带悬置架68上， 第二电机67通过主动滚筒66连接输送带组件65，第二电机67控制输送带组件65动作；

皮带接驳装置6使用时，切割后的极片进入输送带组件前端，第二电机67控制输送带组件65上的切割后的极片先后移动，直至被阻挡条63挡住，皮带接驳装置6实现临时接驳的功能，而后输送带组件65上的极片通过下料搬运机械手装置7搬运出去。皮带接驳装置6将裁切的极片b进行归整处理，方便下料搬运机械手装置7搬运。

下料搬运机械手装置7包括下料搬运座71、第三电机72、横移线性组件73、第七气缸固定座74、第七气缸75和下料吸盘组76；下料搬运座71底端固定设置在机架组件1上，横移线性组件73固定设置在下料搬运座71上，第三电机72通过横移线性组件73带动第七气缸固定座74水平直线移动；第七气缸75固定设置在第七气缸固定座74上，第七气缸75伸缩端连接下料吸盘组76，下料吸盘组76吸取输送带组件65后端部上加工完成的极片b；

下料吸盘组76包括吸盘；下料搬运机械手装置7包括罩住横移线性组件73的防尘罩77；

下料搬运机械手装置7使用时，通过第三电机72和第七气缸75驱动，实现下料吸盘组76的水平直线移动和上下升降运动，下料吸盘组76吸取加工完成的极片b后，从皮带接驳装置6中搬运到收料装置8中；

收料装置8包括第四滑轨81、第四滑座82、第八气缸84、出料操作工位支架85、第三限位传感器86和升降收料台83；

第四滑轨81和第三限位传感器86安装在机架组件1上，第四滑座82配合安装在第四滑轨81上；升降收料台83是两个，两个升降收料台83固定连接，升降收料台83安装在第四滑座82上，第八气缸84伸缩端连接一个升降收料台83，第八气缸84控制两个升降收料台83在第四滑轨81上直线移动，且移动的距离由第三限位传感器86控制，设置两个升降收料台83可以增加存放容量，实现交替下料，提高工作效率；出料操作工位支架85设置在机架组件1上，出料操作工位支架85处于一个升降收料台83的正上方，即正在出料使用的升降收料台83位于出料操作工位支架85的正下方。

升降收料台83包括收料斗831、升降架832、收料底座833、第四电机834和纵推杆835；收料斗831底部固定在收料底座833上；升降架832安装在收料底座833上，第四电机834固定设置在收料底座833上，第四电机834通过纵推杆835连接升降架832，第四电机834控制升降架832及其上的收料斗831上下移动；

升降架832包括升降底板8321、升降柱8322和承接板8323，升降柱8322上下两端分别连接在承接板8323和升降底板8321上，升降柱8322通过轴承安装在收料底座833中，承接板8323处于升降底板8321上方；第四电机834通过纵推杆835连接升降底板8321；收料斗831包括侧边竖板和多块中部竖板，侧边竖板和多块中部竖板底部连接在收料底座833上，承接板8323套设在中部竖板上，承接板8323沿中部竖板上下移动。

升降收料台83使用时，第四电机834控制升降架832在收料斗831内上下移动，收料斗831放置已加工完的极片。升降收料台83是两个，相当于双工位下料。

本专利的锂电池极片裁片设备，可以全自动切片，精确控制极片裁切的尺寸，上料和下料都是双工位操作，可以在不停机的情况下连续裁切，尤其是针对不同裁切的尺寸的极片操作和切换更加方便。

Claims (4)

1.锂电池极片裁片设备，其特征在于包括机架组件（1）及其上的上料装置（2）、上料搬运机械手装置（3）、裁片装置（4）、同步进给装置（5）、皮带接驳装置（6）、下料搬运机械手装置（7）和收料装置（8）；

上料装置（2）包括第一气缸（21）、第一气缸连接件（22）、感应器（24）、第一滑轨（25）、第一滑座（26）、操作工位支架（28）、两组纵移料台部件（23）和两组料仓侧架（27）；第一气缸（21）和第一滑轨（25）安装在机架组件（1）上，第一气缸（21）伸缩端通过第一气缸连接件（22）连接一组纵移料台部件（23），两组纵移料台部件（23）之间通过连接块（20）固定连接，两组纵移料台部件（23）均通过第一滑座（26）连接在第一滑轨（25）上，第一气缸（21）带动两组纵移料台部件（23）在第一滑轨（25）上左右直线移动；感应器（24）用于控制纵移料台部件（23）左右的移动距离，感应器（24）安装在机架组件（1）上；每组纵移料台部件（23）顶部上均固定一组料仓侧架（27）；操作工位支架（28）固定设置在机架组件（1）上，操作工位支架（28）位于一组料仓侧架（27）的上方；

纵移料台部件（23）包括纵移位置控制架（231）、第一电机固定板（237）、固定导板（233）、多个第一电机（234）和多个纵移导轨架（232）；固定导板（233）固定设置在机架组件（1）上，多个第一电机（234）横向排列安装在第一电机固定板（237）上，多个纵移导轨架（232）横向排列安装在固定导板（233）中，固定导板（233）和第一电机固定板（237）上下平行设置；第一电机（234）和纵移导轨架（232）数量匹配，第一电机（234）通过电机推杆（235）连接纵移导轨架（232）底部，纵移导轨架（232）顶部用于放置待加工的极片（a），每个第一电机（234）带动一个纵移导轨架（232）上下升降移动；第一电机固定板（237）安装在纵移位置控制架（231）顶部，纵移位置控制架（231）底部通过圆柱杆（238）固定在机架上；纵移位置控制架（231）上设有控制纵移导轨架（232）移动距离的第一限位传感器（236）；

料仓侧架（27）上设有多个上料通道（271），上料通道的数量和位置均与纵移导轨架（232）匹配，第一电机（234）带动纵移导轨架（232）在相应的上料通道内上下移动；

裁片装置（4）包括第四气缸（401）、第四气缸安装架（402）、移动刀架（403）、上刀片（404）、极片放置板（405）、前归整条（406）、后归整块（407）、第三滑座（408）、第三滑轨（409）、第五气缸（410）、粉尘斗（411）、下刀片（412）和固定刀架（413）；第四气缸（401）固定端固定设置在第四气缸安装架（402）上，第四气缸（401）伸缩端与移动刀架（403）相连接，移动刀架（403）通过移动副配合安装在第四气缸安装架（402）上，第四气缸（401）带动移动刀架（403）上下移动；极片放置板（405）固定设置在固定刀架（413）上，极片放置板（405）上设有多条滑轨（4052），相邻滑轨之间是放置极片（a）的滑槽（4051）；待加工的极片（a）处于滑槽内；前归整条（406）和后归整块（407）固定连接，前归整条（406）和后归整块（407）接触滑槽内待加工的极片（a）；第三滑座（408）与第三滑轨（409）形成移动副配合连接，第三滑轨（409）固定设置在固定刀架（413）上，第五气缸（410）安装在固定刀架（413）上，第五气缸（410）带动前归整条（406）和后归整块（407）沿第三滑轨（409）直线移动，前归整条（406）和后归整块（407）在移动过程中推动极片放置板（405）滑槽内待加工的极片（a）；下刀片（412）固定设置在固定刀架（413）上，上刀片（404）和下刀片（412）对应设置，极片放置板前端与上料搬运机械手装置的吸盘对应，极片放置板（405）后端位置对应上刀片（404）和下刀片（412）；粉尘斗（411）处于下刀片（412）的下方；

同步进给装置（5）包括拨杆（51）、移动线组（52）、同步带机构底板（53）、红外感应器（54）、安装底架（55）、步进电机（56）、带传动部件（57）、皮带溜板夹块（58）和同步轮安装座（59）；拨杆（51）通过移动线组（52）安装在同步带机构底板（53）上，拨杆沿移动线组（52）直线移动，拨杆（51）底部设有多个内凹滑槽，内凹滑槽卡在极片放置板（405）的滑轨（4052）上，拨杆（51）底面带动滑槽（4051）内待加工的极片（a）移动； 拨杆（51）上设有感应片；同步带机构底板（53）固定设置在安装底架（55）上，安装底架（55）固定设置在机架组件（1）上；红外感应器（54）安装在同步带机构底板（53）上，红外感应器（54）与拨杆（51）上的感应片对应；带传动部件（57）通过同步轮安装座（59）固定设置在同步带机构底板（53）上，移动线组（52）通过皮带溜板夹块（58）连接带传动部件（57），步进电机（56）控制带传动部件（57）动作，即步进电机（56）通过带传动部件（57）和移动线组（52）带动拨杆（51）直线移动。

2.根据权利要求1所述的锂电池极片裁片设备，其特征在于料仓侧架（27）设有多个调节板（272），调节板（272）数量与上料通道（271）匹配，每块调节板（272）均处于上料通道（271）内，调节板（272）用于调整上料通道（271）的宽度。

3.根据权利要求1所述的锂电池极片裁片设备，其特征在于上料搬运机械手装置（3）包括主安装架（31）和多个搬运机械手，多个搬运机械手横向平行安装在主安装架（31）上；搬运机械手的数量和位置与上料通道（271）的数量和位置匹配；搬运机械手包括第二气缸（32）、升降吸盘系统（33）、第二滑轨（34）、第二滑座（35）和第二限位传感器（37），第二气缸（32）固定端固定设置主安装架（31）上，第二气缸（32）伸缩端连接升降吸盘系统（33），第二滑轨（34）安装在主安装架（31）上，第二滑座（35）固定安装在升降吸盘系统（33）上，第二滑轨（34）和第二滑座（35）形成移动副配合连接，第二气缸（32）带动升降吸盘系统（33）在第二滑轨（34）上直线移动；第二限位传感器（37）安装在主安装架（31）上，第二限位传感器（37）用于控制升降吸盘系统（33）在第二滑轨（34）上移动的距离；升降吸盘系统（33）包括连接推杆（331）、第三气缸（332）、吸盘架（333）和吸盘（334），连接推杆（331）一端连接第二气缸（32）的伸缩端，第三气缸（332）竖直安装在连接推杆（331）上，第三气缸（332）向下的伸缩端连接吸盘架（333），吸盘（334）顶部固定设置在吸盘架（333）上，吸盘（334）底部对应纵移导轨架（232）顶部的待加工的极片（a）。

4.根据权利要求3所述的锂电池极片裁片设备，其特征在于主安装架（31）上设有防护罩（36），防护罩（36）罩住多个搬运机械手。