CN109638359A - 一种模切叠片一体成形工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂电池电芯成形技术领域，特别是涉及一种模切叠片一体成形工艺，该模切叠片一体成形工艺由于整合了带极耳极片的放卷系统、纠偏传感系统、CCD视觉检测系统、模具冲切裁断系统、除尘系统、极片定位系统、机械手、真空皮带输送系统、废片剔除系统、叠片平台系统、压电芯旋转贴胶、电芯上料和电芯下料等系统，不仅解决了传统模切和叠片机之间的极片规整中的物理损伤，而且有效提高叠片效率，使得整套工艺的流程速度提高，可满足于叠片最高速度的需求，另外由于双工位机械手布局，极大地整合了阳极极片和阴极片的利用率，实现了叠片台高速运转中高精度定位的要求。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池电芯成形技术领域，特别是涉及一种模切叠片一体成形工艺。
背景技术
锂电池电芯成形工艺中，采用叠片成形工艺的设备依然占有很大一部分。现有技术中的叠片机类型比较单一。现有技术的电芯成形过程中，先在模具冲切设备上冲切极片成型后，机械式规整极片于规整盒，然后多数采用人为将极片料盒从模切成形机中取出，放置叠片机中的极片初始位置。叠片机将通过模组或机械手，真空负压吸取极片，通过不断的吸附阳极极片、隔离膜和阴极极片并配合压刀机构来回切换形成“Z”型叠片，进而完成电芯叠片过程。此过程中，存在如下问题：(1)模切之后的极片在料盒中的规整会造成极片的物理碰撞，进而会对极片的使用安全造成影响；(2)现有的叠片机工序单一，产能低下，无法实现高效率产出。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足之处而提供一种模切叠片一体成形工艺，该模切叠片一体成形工艺不仅解决了传统模切和叠片机之间的极片规整中的物理损伤，而且有效提高叠片效率，实现产能高效增值。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。
提供一种模切叠片一体成形工艺，它包括以下步骤：
第一步，阳极极片成形和阴极极片成形：阳极极片成形和阴极极片成形同时进行，其中阳极极片成形通过阳极极片成形工位进行成形，阴极极片成形通过阴极极片成形工位进行成形，所述阳极极片成形和所述阴极极片成形均包括以下步骤：
步骤一，料卷自动放卷纠偏：将已冲切成型的带极耳的料卷通过自动放卷纠偏装置进行粗精度纠偏调节放卷；
步骤二，料卷行进纠偏：通过步骤一的粗精度纠偏调节放卷后，再进行高精度调节的行进纠偏，并采用高精度纠偏传感器实现料卷行进纠偏；
步骤三，CCD定位极耳位置：利用CCD相机定位极耳位置，同时CCD相机输出信号给控制系统，控制系统做好尺寸计算；
步骤四，极片裁断与极耳圆角成形：利用冲切机构接受控制系统输出的信号，冲切机构中的极片裁断机构和圆角成形模具进行高精度冲切以完成极片裁断与极耳圆角成形；
步骤五，真空皮带输送：完成裁断与极耳圆角成形后的极片被真空负压皮带输送至极片除尘位置和CCD检测位置；
步骤六，极片除尘和CCD检测：通过风刀吹气以清除极片表面的粉尘颗粒物，以完成极片表面的清洁，清洁后的极片通过视觉CCD相机检测，判断极片表面质量、侧边毛刺、掉粉情况是否合格；
第二步，不合格极片剔除：阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的不合格的阳极极片和不合格的阴极极片，均被废片剔除机构剔除至不良品收集装置；
第三步，叠片电芯成形：阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片均用于进行叠片电芯成形，并通过相对设置的第一叠片工位和第二叠片工位分别进行叠片电芯成形，其中，第一叠片工位和第二叠片工位均包括以下步骤：
步骤A，组合式模组机械手取极片：通过组合式模组机械手将阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片从真空负压皮带上交替吸附至两侧相对设置的视觉背光定位平台上，以满足第一叠片工位和第二叠片工位能够交替进行叠片，时序连续完整；
步骤B，极片CCD视觉定位：通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片从真空负压皮带上交替吸附至两侧相对设置的视觉背光定位平台上后，CCD相机和视觉处理系统分别对阳极极片和阴极极片进行拍照和图片处理，并将处理的极片姿态数据发送至等待中的四轴机器人，以保证四轴机器人吸取极片的高精度位置要求，并通过四轴机器人联带极片移动过程中的姿态调整以完成极片定位；
步骤C，四轴机器人叠片：四轴机器人联带极片在移动过程中动态调整完极片最终所需位置的要求，并配合叠片台的移动将极片叠放到机器人在叠片台示教的位置上，其中，两套叠片台通过直线电机驱动来满足高速、高精度的来回移动，以满足左侧位置时左侧四轴机器人放置阳极极片，右侧时右侧四轴机器人放置阴极极片；
步骤D，隔离膜放卷：利用隔离膜放置机构在每次四轴机器人将阳极极片和阴极极片取完放置到叠片台上后，完成一次隔离膜放卷，得到电芯叠片层；
步骤E，电芯上料：满足一套叠片工艺所需的叠片次数、精度需求后，利用电芯夹取机构的气动夹手，从叠片台将电芯叠片层取出，并旋转一定角度以腾出空间，以配合压电芯旋转机构；
步骤F，压电芯旋转贴胶：压电芯旋转贴胶机构设置有夹具，电芯夹取机构将电芯叠片层放置于压电芯旋转贴胶机构中的夹具之间，完成叠片后的上下正压，夹具压紧后，压电芯旋转贴胶机构旋转360度以配合在电芯叠片层的每个侧面完成贴胶，防止电芯叠片层中的极片层散掉，完成贴胶后，得到电芯；
步骤G，电芯下料：利用电芯下料机构从压电芯旋转贴胶机构完成贴胶后的夹具中取出电芯，配送至下一工位。
上述技术方案中，所述第一步的步骤一，料卷自动放卷纠偏：将已冲切成型的带极耳的料卷通过自动放卷纠偏装置进行粗精度纠偏调节放卷，以保证放卷过程中，以料卷无极耳边为基准，实现极片左右波动距离小于0.5mm～1.5mm，行程为50mm～150mm。
上述技术方案中，所述第一步的步骤二，料卷行进纠偏：通过步骤一的粗精度纠偏调节放卷后，再进行高精度调节的行进纠偏，并采用高精度纠偏传感器实现料卷行进纠偏，以实现极片左右波动距离小于0.2mm～0.6mm，行程为10mm～30mm。
上述技术方案中，所述第一步的步骤三，CCD定位极耳位置：利用CCD相机定位极耳位置，同时CCD相机输出信号给控制系统，控制系统做好尺寸计算，并精确到±0.01mm；
所述第一步的步骤四，极片裁断与极耳圆角成形：利用冲切机构接受控制系统输出的信号，冲切机构中的极片裁断机构和圆角成形模具进行高精度冲切以完成极片裁断与极耳圆角成形，尺寸精度为±0.15mm。
上述技术方案中，所述第三步的步骤A，所述组合式模组机械手自身的重复定位精度和前一工序的极片定位精度之和需满足±0.1mm，以保证阳极极片和阴极极片的叠片精度为0.4mm。
上述技术方案中，所述第三步的步骤A，所述组合式模组机械手包括4套机械手，所述4套机械手分别设置于所述真空负压皮带的两侧；
所述每套机械手均设置有真空负压吸盘，通过真空阀或电磁阀来控制阳极极片和阴极极片的吸取和放置。
上述技术方案中，所述第三步的步骤B，所述四轴机器人吸取极片的高精度位置要求中，定位精度为±0.1mm；
所述视觉处理系统和所述四轴机器人均设置有4套，所述CCD相机的像素≥200万。
上述技术方案中，所述第三步的步骤C，四轴机器人叠片：四轴机器人联带极片在移动过程中动态调整完极片最终所需位置的要求，并配合叠片台的移动将极片叠放到机器人在叠片台示教的位置上，满足叠片位置精度的要求为±0.1mm，其中，两套叠片台通过直线电机驱动来满足高速、高精度的来回移动，以满足左侧位置时左侧四轴机器人放置阳极极片，右侧时右侧四轴机器人放置阴极极片，其中，叠片综合速度为0.4秒/片～0.8秒/片。
上述技术方案中，所述第三步的步骤B和步骤C，所述四轴机器人设置为SCARA四轴机器人。
上述技术方案中，步骤D，隔离膜放卷：利用隔离膜放置机构在每次四轴机器人将阳极极片和阴极极片取完放置到叠片台上后，完成一次隔离膜放卷，得到电芯叠片层，其中，放卷后的隔离膜对齐度需满足±0.25mm。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种模切叠片一体成形工艺，由于整合了带极耳极片的放卷系统、纠偏传感系统、CCD视觉检测系统、模具冲切裁断系统、除尘系统、极片定位系统、机械手、真空皮带输送系统、废片剔除系统、叠片平台系统、压电芯旋转贴胶、电芯上料和电芯下料等系统，不仅解决了传统模切和叠片机之间的极片规整中的物理损伤，而且有效提高叠片效率，使得整套工艺的流程速度提高，可满足于叠片最高速度的需求，另外由于双工位机械手布局，极大地整合了阳极极片和阴极片的利用率，实现了叠片台高速运转中高精度定位的要求。因此，该模切叠片一体成形工艺不仅解决了传统模切和叠片机之间的极片规整中的物理损伤，而且有效提高叠片效率，实现产能高效增值。
附图说明
图1是本发明的一种模切叠片一体成形工艺的工艺流程示意图。
附图标记：
阳极极片成形工位 1；
阴极极片成形工位 2；
第一叠片工位 3；
第二叠片工位 4。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1。
本实施例的一种模切叠片一体成形工艺，它包括以下步骤：
第一步，阳极极片成形和阴极极片成形：阳极极片成形和阴极极片成形同时进行，其中阳极极片成形通过阳极极片成形工位1进行成形，阴极极片成形通过阴极极片成形工位2进行成形，所述阳极极片成形和所述阴极极片成形均包括以下步骤：
步骤一，料卷自动放卷纠偏：将已冲切成型的带极耳的料卷通过自动放卷纠偏装置进行粗精度纠偏调节放卷，以保证放卷过程中，以料卷无极耳边为基准，实现极片左右波动距离小于1.0mm，行程为100mm；
步骤二，料卷行进纠偏：通过步骤一的粗精度纠偏调节放卷后，再进行高精度调节的行进纠偏，并采用高精度纠偏传感器实现料卷行进纠偏，以实现极片左右波动距离小于0.4mm，行程为20mm；
步骤三，CCD定位极耳位置：利用CCD相机定位极耳位置，同时CCD相机输出信号给控制系统，控制系统做好尺寸计算，并精确到±0.01mm；
步骤四，极片裁断与极耳圆角成形：利用冲切机构接受控制系统输出的信号，冲切机构中的极片裁断机构和圆角成形模具进行高精度冲切以完成极片裁断与极耳圆角成形，尺寸精度为±0.15mm；
步骤五，真空皮带输送：完成裁断与极耳圆角成形后的极片被真空负压皮带输送至极片除尘位置和CCD检测位置；
步骤六，极片除尘和CCD检测：通过风刀吹气以清除极片表面的粉尘颗粒物，以完成极片表面的清洁，清洁后的极片通过视觉CCD相机检测，判断极片表面质量、侧边毛刺、掉粉情况是否合格；
第二步，不合格极片剔除：阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的不合格的阳极极片和不合格的阴极极片，均被废片剔除机构剔除至不良品收集装置；
第三步，叠片电芯成形：阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片均用于进行叠片电芯成形，并通过相对设置的第一叠片工位3和第二叠片工位4分别进行叠片电芯成形，其中，第一叠片工位3和第二叠片工位4均包括以下步骤：
步骤A，组合式模组机械手取极片：通过组合式模组机械手将阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片从真空负压皮带上交替吸附至两侧相对设置的视觉背光定位平台上，以满足第一叠片工位3和第二叠片工位4能够交替进行叠片，时序连续完整；其中，组合式模组机械手自身的重复定位精度和前一工序的极片定位精度之和需满足±0.1mm，以保证阳极极片和阴极极片的叠片精度为0.4mm；其中，组合式模组机械手包括4套机械手，4套机械手分别设置于真空负压皮带的两侧；每套机械手均设置有真空负压吸盘，通过真空阀或电磁阀来控制阳极极片和阴极极片的吸取和放置；
步骤B，极片CCD视觉定位：通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片从真空负压皮带上交替吸附至两侧相对设置的视觉背光定位平台上后，CCD相机和视觉处理系统分别对阳极极片和阴极极片进行拍照和图片处理，并将处理的极片姿态数据发送至等待中的四轴机器人，以保证四轴机器人吸取极片的高精度位置要求，并通过四轴机器人联带极片移动过程中的姿态调整以完成极片定位；其中，四轴机器人吸取极片的高精度位置要求中，定位精度为±0.1mm；视觉处理系统和所述四轴机器人均设置有4套，所述CCD相机的像素≥200万；
步骤C，四轴机器人叠片：四轴机器人联带极片在移动过程中动态调整完极片最终所需位置的要求，并配合叠片台的移动将极片叠放到机器人在叠片台示教的位置上，其中，两套叠片台通过直线电机驱动来满足高速、高精度的来回移动，以满足左侧位置时左侧四轴机器人放置阳极极片，右侧时右侧四轴机器人放置阴极极片，其中，叠片综合速度为0.6秒/片；
其中，第三步的步骤B和步骤C，四轴机器人设置为SCARA四轴机器人；
步骤D，隔离膜放卷：利用隔离膜放置机构在每次四轴机器人将阳极极片和阴极极片取完放置到叠片台上后，完成一次隔离膜放卷，得到电芯叠片层，其中，放卷后的隔离膜对齐度需满足±0.25mm；
步骤E，电芯上料：满足一套叠片工艺所需的叠片次数、精度需求后，利用电芯夹取机构的气动夹手，从叠片台将电芯叠片层取出，并旋转一定角度以腾出空间，以配合压电芯旋转机构；
步骤F，压电芯旋转贴胶：压电芯旋转贴胶机构设置有夹具，电芯夹取机构将电芯叠片层放置于压电芯旋转贴胶机构中的夹具之间，完成叠片后的上下正压，夹具压紧后，压电芯旋转贴胶机构旋转360度以配合在电芯叠片层的每个侧面完成贴胶，防止电芯叠片层中的极片层散掉，完成贴胶后，得到电芯；
步骤G，电芯下料：利用电芯下料机构从压电芯旋转贴胶机构完成贴胶后的夹具中取出电芯，配送至下一工位。
实施例2。
本实施例的一种模切叠片一体成形工艺，它包括以下步骤：
第一步，阳极极片成形和阴极极片成形：阳极极片成形和阴极极片成形同时进行，其中阳极极片成形通过阳极极片成形工位1进行成形，阴极极片成形通过阴极极片成形工位2进行成形，所述阳极极片成形和所述阴极极片成形均包括以下步骤：
步骤一，料卷自动放卷纠偏：将已冲切成型的带极耳的料卷通过自动放卷纠偏装置进行粗精度纠偏调节放卷，以保证放卷过程中，以料卷无极耳边为基准，实现极片左右波动距离小于0.5mm，行程为50mm；
步骤二，料卷行进纠偏：通过步骤一的粗精度纠偏调节放卷后，再进行高精度调节的行进纠偏，并采用高精度纠偏传感器实现料卷行进纠偏，以实现极片左右波动距离小于0.2mm，行程为10mm；
步骤三，CCD定位极耳位置：利用CCD相机定位极耳位置，同时CCD相机输出信号给控制系统，控制系统做好尺寸计算，并精确到±0.01mm；
步骤四，极片裁断与极耳圆角成形：利用冲切机构接受控制系统输出的信号，冲切机构中的极片裁断机构和圆角成形模具进行高精度冲切以完成极片裁断与极耳圆角成形，尺寸精度为±0.15mm；
步骤五，真空皮带输送：完成裁断与极耳圆角成形后的极片被真空负压皮带输送至极片除尘位置和CCD检测位置；
步骤六，极片除尘和CCD检测：通过风刀吹气以清除极片表面的粉尘颗粒物，以完成极片表面的清洁，清洁后的极片通过视觉CCD相机检测，判断极片表面质量、侧边毛刺、掉粉情况是否合格；
第二步，不合格极片剔除：阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的不合格的阳极极片和不合格的阴极极片，均被废片剔除机构剔除至不良品收集装置；
第三步，叠片电芯成形：阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片均用于进行叠片电芯成形，并通过相对设置的第一叠片工位3和第二叠片工位4分别进行叠片电芯成形，其中，第一叠片工位3和第二叠片工位4均包括以下步骤：
步骤A，组合式模组机械手取极片：通过组合式模组机械手将阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片从真空负压皮带上交替吸附至两侧相对设置的视觉背光定位平台上，以满足第一叠片工位3和第二叠片工位4能够交替进行叠片，时序连续完整；其中，组合式模组机械手自身的重复定位精度和前一工序的极片定位精度之和需满足±0.1mm，以保证阳极极片和阴极极片的叠片精度为0.4mm；其中，组合式模组机械手包括4套机械手，4套机械手分别设置于真空负压皮带的两侧；每套机械手均设置有真空负压吸盘，通过真空阀或电磁阀来控制阳极极片和阴极极片的吸取和放置；
步骤B，极片CCD视觉定位：通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片从真空负压皮带上交替吸附至两侧相对设置的视觉背光定位平台上后，CCD相机和视觉处理系统分别对阳极极片和阴极极片进行拍照和图片处理，并将处理的极片姿态数据发送至等待中的四轴机器人，以保证四轴机器人吸取极片的高精度位置要求，并通过四轴机器人联带极片移动过程中的姿态调整以完成极片定位；其中，四轴机器人吸取极片的高精度位置要求中，定位精度为±0.1mm；视觉处理系统和所述四轴机器人均设置有4套，所述CCD相机的像素≥200万；
步骤C，四轴机器人叠片：四轴机器人联带极片在移动过程中动态调整完极片最终所需位置的要求，并配合叠片台的移动将极片叠放到机器人在叠片台示教的位置上，其中，两套叠片台通过直线电机驱动来满足高速、高精度的来回移动，以满足左侧位置时左侧四轴机器人放置阳极极片，右侧时右侧四轴机器人放置阴极极片，其中，叠片综合速度为0.4秒/片；
其中，第三步的步骤B和步骤C，四轴机器人设置为SCARA四轴机器人；
步骤D，隔离膜放卷：利用隔离膜放置机构在每次四轴机器人将阳极极片和阴极极片取完放置到叠片台上后，完成一次隔离膜放卷，得到电芯叠片层，其中，放卷后的隔离膜对齐度需满足±0.25mm；
步骤E，电芯上料：满足一套叠片工艺所需的叠片次数、精度需求后，利用电芯夹取机构的气动夹手，从叠片台将电芯叠片层取出，并旋转一定角度以腾出空间，以配合压电芯旋转机构；
步骤F，压电芯旋转贴胶：压电芯旋转贴胶机构设置有夹具，电芯夹取机构将电芯叠片层放置于压电芯旋转贴胶机构中的夹具之间，完成叠片后的上下正压，夹具压紧后，压电芯旋转贴胶机构旋转360度以配合在电芯叠片层的每个侧面完成贴胶，防止电芯叠片层中的极片层散掉，完成贴胶后，得到电芯；
步骤G，电芯下料：利用电芯下料机构从压电芯旋转贴胶机构完成贴胶后的夹具中取出电芯，配送至下一工位。
实施例3。
本实施例的一种模切叠片一体成形工艺，它包括以下步骤：
第一步，阳极极片成形和阴极极片成形：阳极极片成形和阴极极片成形同时进行，其中阳极极片成形通过阳极极片成形工位1进行成形，阴极极片成形通过阴极极片成形工位2进行成形，所述阳极极片成形和所述阴极极片成形均包括以下步骤：
步骤一，料卷自动放卷纠偏：将已冲切成型的带极耳的料卷通过自动放卷纠偏装置进行粗精度纠偏调节放卷，以保证放卷过程中，以料卷无极耳边为基准，实现极片左右波动距离小于1.5mm，行程为150mm；
步骤二，料卷行进纠偏：通过步骤一的粗精度纠偏调节放卷后，再进行高精度调节的行进纠偏，并采用高精度纠偏传感器实现料卷行进纠偏，以实现极片左右波动距离小于0.6mm，行程为30mm；
步骤三，CCD定位极耳位置：利用CCD相机定位极耳位置，同时CCD相机输出信号给控制系统，控制系统做好尺寸计算，并精确到±0.01mm；
步骤四，极片裁断与极耳圆角成形：利用冲切机构接受控制系统输出的信号，冲切机构中的极片裁断机构和圆角成形模具进行高精度冲切以完成极片裁断与极耳圆角成形，尺寸精度为±0.15mm；
步骤五，真空皮带输送：完成裁断与极耳圆角成形后的极片被真空负压皮带输送至极片除尘位置和CCD检测位置；
步骤六，极片除尘和CCD检测：通过风刀吹气以清除极片表面的粉尘颗粒物，以完成极片表面的清洁，清洁后的极片通过视觉CCD相机检测，判断极片表面质量、侧边毛刺、掉粉情况是否合格；
第二步，不合格极片剔除：阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的不合格的阳极极片和不合格的阴极极片，均被废片剔除机构剔除至不良品收集装置；
第三步，叠片电芯成形：阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片均用于进行叠片电芯成形，并通过相对设置的第一叠片工位3和第二叠片工位4分别进行叠片电芯成形，其中，第一叠片工位3和第二叠片工位4均包括以下步骤：
步骤A，组合式模组机械手取极片：通过组合式模组机械手将阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片从真空负压皮带上交替吸附至两侧相对设置的视觉背光定位平台上，以满足第一叠片工位3和第二叠片工位4能够交替进行叠片，时序连续完整；其中，组合式模组机械手自身的重复定位精度和前一工序的极片定位精度之和需满足±0.1mm，以保证阳极极片和阴极极片的叠片精度为0.4mm；其中，组合式模组机械手包括4套机械手，4套机械手分别设置于真空负压皮带的两侧；每套机械手均设置有真空负压吸盘，通过真空阀或电磁阀来控制阳极极片和阴极极片的吸取和放置；
步骤B，极片CCD视觉定位：通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片从真空负压皮带上交替吸附至两侧相对设置的视觉背光定位平台上后，CCD相机和视觉处理系统分别对阳极极片和阴极极片进行拍照和图片处理，并将处理的极片姿态数据发送至等待中的四轴机器人，以保证四轴机器人吸取极片的高精度位置要求，并通过四轴机器人联带极片移动过程中的姿态调整以完成极片定位；其中，四轴机器人吸取极片的高精度位置要求中，定位精度为±0.1mm；视觉处理系统和所述四轴机器人均设置有4套，所述CCD相机的像素≥200万；
步骤C，四轴机器人叠片：四轴机器人联带极片在移动过程中动态调整完极片最终所需位置的要求，并配合叠片台的移动将极片叠放到机器人在叠片台示教的位置上，其中，两套叠片台通过直线电机驱动来满足高速、高精度的来回移动，以满足左侧位置时左侧四轴机器人放置阳极极片，右侧时右侧四轴机器人放置阴极极片，其中，叠片综合速度为0.8秒/片；
其中，第三步的步骤B和步骤C，四轴机器人设置为SCARA四轴机器人；
步骤D，隔离膜放卷：利用隔离膜放置机构在每次四轴机器人将阳极极片和阴极极片取完放置到叠片台上后，完成一次隔离膜放卷，得到电芯叠片层，其中，放卷后的隔离膜对齐度需满足±0.25mm；
步骤E，电芯上料：满足一套叠片工艺所需的叠片次数、精度需求后，利用电芯夹取机构的气动夹手，从叠片台将电芯叠片层取出，并旋转一定角度以腾出空间，以配合压电芯旋转机构；
步骤F，压电芯旋转贴胶：压电芯旋转贴胶机构设置有夹具，电芯夹取机构将电芯叠片层放置于压电芯旋转贴胶机构中的夹具之间，完成叠片后的上下正压，夹具压紧后，压电芯旋转贴胶机构旋转360度以配合在电芯叠片层的每个侧面完成贴胶，防止电芯叠片层中的极片层散掉，完成贴胶后，得到电芯；
步骤G，电芯下料：利用电芯下料机构从压电芯旋转贴胶机构完成贴胶后的夹具中取出电芯，配送至下一工位。
实施例4。
本实施例的一种模切叠片一体成形工艺，它包括以下步骤：
第一步，阳极极片成形和阴极极片成形：阳极极片成形和阴极极片成形同时进行，其中阳极极片成形通过阳极极片成形工位1进行成形，阴极极片成形通过阴极极片成形工位2进行成形，所述阳极极片成形和所述阴极极片成形均包括以下步骤：
步骤一，料卷自动放卷纠偏：将已冲切成型的带极耳的料卷通过自动放卷纠偏装置进行粗精度纠偏调节放卷，以保证放卷过程中，以料卷无极耳边为基准，实现极片左右波动距离小于0.8mm，行程为80mm；
步骤二，料卷行进纠偏：通过步骤一的粗精度纠偏调节放卷后，再进行高精度调节的行进纠偏，并采用高精度纠偏传感器实现料卷行进纠偏，以实现极片左右波动距离小于0.3mm，行程为15mm；
步骤三，CCD定位极耳位置：利用CCD相机定位极耳位置，同时CCD相机输出信号给控制系统，控制系统做好尺寸计算，并精确到±0.01mm；
步骤四，极片裁断与极耳圆角成形：利用冲切机构接受控制系统输出的信号，冲切机构中的极片裁断机构和圆角成形模具进行高精度冲切以完成极片裁断与极耳圆角成形，尺寸精度为±0.15mm；
步骤五，真空皮带输送：完成裁断与极耳圆角成形后的极片被真空负压皮带输送至极片除尘位置和CCD检测位置；
步骤六，极片除尘和CCD检测：通过风刀吹气以清除极片表面的粉尘颗粒物，以完成极片表面的清洁，清洁后的极片通过视觉CCD相机检测，判断极片表面质量、侧边毛刺、掉粉情况是否合格；
第二步，不合格极片剔除：阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的不合格的阳极极片和不合格的阴极极片，均被废片剔除机构剔除至不良品收集装置；
第三步，叠片电芯成形：阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片均用于进行叠片电芯成形，并通过相对设置的第一叠片工位3和第二叠片工位4分别进行叠片电芯成形，其中，第一叠片工位3和第二叠片工位4均包括以下步骤：
步骤A，组合式模组机械手取极片：通过组合式模组机械手将阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片从真空负压皮带上交替吸附至两侧相对设置的视觉背光定位平台上，以满足第一叠片工位3和第二叠片工位4能够交替进行叠片，时序连续完整；其中，组合式模组机械手自身的重复定位精度和前一工序的极片定位精度之和需满足±0.1mm，以保证阳极极片和阴极极片的叠片精度为0.4mm；其中，组合式模组机械手包括4套机械手，4套机械手分别设置于真空负压皮带的两侧；每套机械手均设置有真空负压吸盘，通过真空阀或电磁阀来控制阳极极片和阴极极片的吸取和放置；
步骤B，极片CCD视觉定位：通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片从真空负压皮带上交替吸附至两侧相对设置的视觉背光定位平台上后，CCD相机和视觉处理系统分别对阳极极片和阴极极片进行拍照和图片处理，并将处理的极片姿态数据发送至等待中的四轴机器人，以保证四轴机器人吸取极片的高精度位置要求，并通过四轴机器人联带极片移动过程中的姿态调整以完成极片定位；其中，四轴机器人吸取极片的高精度位置要求中，定位精度为±0.1mm；视觉处理系统和所述四轴机器人均设置有4套，所述CCD相机的像素≥200万；
步骤C，四轴机器人叠片：四轴机器人联带极片在移动过程中动态调整完极片最终所需位置的要求，并配合叠片台的移动将极片叠放到机器人在叠片台示教的位置上，其中，两套叠片台通过直线电机驱动来满足高速、高精度的来回移动，以满足左侧位置时左侧四轴机器人放置阳极极片，右侧时右侧四轴机器人放置阴极极片，其中，叠片综合速度为0.5秒/片；
其中，第三步的步骤B和步骤C，四轴机器人设置为SCARA四轴机器人；
步骤D，隔离膜放卷：利用隔离膜放置机构在每次四轴机器人将阳极极片和阴极极片取完放置到叠片台上后，完成一次隔离膜放卷，得到电芯叠片层，其中，放卷后的隔离膜对齐度需满足±0.25mm；
步骤E，电芯上料：满足一套叠片工艺所需的叠片次数、精度需求后，利用电芯夹取机构的气动夹手，从叠片台将电芯叠片层取出，并旋转一定角度以腾出空间，以配合压电芯旋转机构；
步骤F，压电芯旋转贴胶：压电芯旋转贴胶机构设置有夹具，电芯夹取机构将电芯叠片层放置于压电芯旋转贴胶机构中的夹具之间，完成叠片后的上下正压，夹具压紧后，压电芯旋转贴胶机构旋转360度以配合在电芯叠片层的每个侧面完成贴胶，防止电芯叠片层中的极片层散掉，完成贴胶后，得到电芯；
步骤G，电芯下料：利用电芯下料机构从压电芯旋转贴胶机构完成贴胶后的夹具中取出电芯，配送至下一工位。
实施例5。
本实施例的一种模切叠片一体成形工艺，它包括以下步骤：
第一步，阳极极片成形和阴极极片成形：阳极极片成形和阴极极片成形同时进行，其中阳极极片成形通过阳极极片成形工位1进行成形，阴极极片成形通过阴极极片成形工位2进行成形，所述阳极极片成形和所述阴极极片成形均包括以下步骤：
步骤一，料卷自动放卷纠偏：将已冲切成型的带极耳的料卷通过自动放卷纠偏装置进行粗精度纠偏调节放卷，以保证放卷过程中，以料卷无极耳边为基准，实现极片左右波动距离小于1.2mm，行程为120mm；
步骤二，料卷行进纠偏：通过步骤一的粗精度纠偏调节放卷后，再进行高精度调节的行进纠偏，并采用高精度纠偏传感器实现料卷行进纠偏，以实现极片左右波动距离小于0.5mm，行程为25mm；
步骤三，CCD定位极耳位置：利用CCD相机定位极耳位置，同时CCD相机输出信号给控制系统，控制系统做好尺寸计算，并精确到±0.01mm；
步骤四，极片裁断与极耳圆角成形：利用冲切机构接受控制系统输出的信号，冲切机构中的极片裁断机构和圆角成形模具进行高精度冲切以完成极片裁断与极耳圆角成形，尺寸精度为±0.15mm；
步骤五，真空皮带输送：完成裁断与极耳圆角成形后的极片被真空负压皮带输送至极片除尘位置和CCD检测位置；
步骤六，极片除尘和CCD检测：通过风刀吹气以清除极片表面的粉尘颗粒物，以完成极片表面的清洁，清洁后的极片通过视觉CCD相机检测，判断极片表面质量、侧边毛刺、掉粉情况是否合格；
第二步，不合格极片剔除：阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的不合格的阳极极片和不合格的阴极极片，均被废片剔除机构剔除至不良品收集装置；
第三步，叠片电芯成形：阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片均用于进行叠片电芯成形，并通过相对设置的第一叠片工位3和第二叠片工位4分别进行叠片电芯成形，其中，第一叠片工位3和第二叠片工位4均包括以下步骤：
步骤A，组合式模组机械手取极片：通过组合式模组机械手将阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片从真空负压皮带上交替吸附至两侧相对设置的视觉背光定位平台上，以满足第一叠片工位3和第二叠片工位4能够交替进行叠片，时序连续完整；其中，组合式模组机械手自身的重复定位精度和前一工序的极片定位精度之和需满足±0.1mm，以保证阳极极片和阴极极片的叠片精度为0.4mm；其中，组合式模组机械手包括4套机械手，4套机械手分别设置于真空负压皮带的两侧；每套机械手均设置有真空负压吸盘，通过真空阀或电磁阀来控制阳极极片和阴极极片的吸取和放置；
步骤B，极片CCD视觉定位：通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片从真空负压皮带上交替吸附至两侧相对设置的视觉背光定位平台上后，CCD相机和视觉处理系统分别对阳极极片和阴极极片进行拍照和图片处理，并将处理的极片姿态数据发送至等待中的四轴机器人，以保证四轴机器人吸取极片的高精度位置要求，并通过四轴机器人联带极片移动过程中的姿态调整以完成极片定位；其中，四轴机器人吸取极片的高精度位置要求中，定位精度为±0.1mm；视觉处理系统和所述四轴机器人均设置有4套，所述CCD相机的像素≥200万；
步骤C，四轴机器人叠片：四轴机器人联带极片在移动过程中动态调整完极片最终所需位置的要求，并配合叠片台的移动将极片叠放到机器人在叠片台示教的位置上，其中，两套叠片台通过直线电机驱动来满足高速、高精度的来回移动，以满足左侧位置时左侧四轴机器人放置阳极极片，右侧时右侧四轴机器人放置阴极极片，其中，叠片综合速度为0.7秒/片；
其中，第三步的步骤B和步骤C，四轴机器人设置为SCARA四轴机器人；
步骤D，隔离膜放卷：利用隔离膜放置机构在每次四轴机器人将阳极极片和阴极极片取完放置到叠片台上后，完成一次隔离膜放卷，得到电芯叠片层，其中，放卷后的隔离膜对齐度需满足±0.25mm；
步骤E，电芯上料：满足一套叠片工艺所需的叠片次数、精度需求后，利用电芯夹取机构的气动夹手，从叠片台将电芯叠片层取出，并旋转一定角度以腾出空间，以配合压电芯旋转机构；
步骤F，压电芯旋转贴胶：压电芯旋转贴胶机构设置有夹具，电芯夹取机构将电芯叠片层放置于压电芯旋转贴胶机构中的夹具之间，完成叠片后的上下正压，夹具压紧后，压电芯旋转贴胶机构旋转360度以配合在电芯叠片层的每个侧面完成贴胶，防止电芯叠片层中的极片层散掉，完成贴胶后，得到电芯；
步骤G，电芯下料：利用电芯下料机构从压电芯旋转贴胶机构完成贴胶后的夹具中取出电芯，配送至下一工位。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种模切叠片一体成形工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
第一步，阳极极片成形和阴极极片成形：阳极极片成形和阴极极片成形同时进行，其中阳极极片成形通过阳极极片成形工位进行成形，阴极极片成形通过阴极极片成形工位进行成形，所述阳极极片成形和所述阴极极片成形均包括以下步骤：
步骤一，料卷自动放卷纠偏：将已冲切成型的带极耳的料卷通过自动放卷纠偏装置进行粗精度纠偏调节放卷；
步骤二，料卷行进纠偏：通过步骤一的粗精度纠偏调节放卷后，再进行高精度调节的行进纠偏，并采用高精度纠偏传感器实现料卷行进纠偏；
步骤三，CCD定位极耳位置：利用CCD相机定位极耳位置，同时CCD相机输出信号给控制系统，控制系统做好尺寸计算；
步骤四，极片裁断与极耳圆角成形：利用冲切机构接受控制系统输出的信号，冲切机构中的极片裁断机构和圆角成形模具进行高精度冲切以完成极片裁断与极耳圆角成形；
步骤五，真空皮带输送：完成裁断与极耳圆角成形后的极片被真空负压皮带输送至极片除尘位置和CCD检测位置；
步骤六，极片除尘和CCD检测：通过风刀吹气以清除极片表面的粉尘颗粒物，以完成极片表面的清洁，清洁后的极片通过视觉CCD相机检测，判断极片表面质量、侧边毛刺、掉粉情况是否合格；
第二步，不合格极片剔除：阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的不合格的阳极极片和不合格的阴极极片，均被废片剔除机构剔除至不良品收集装置；
第三步，叠片电芯成形：阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片均用于进行叠片电芯成形，并通过相对设置的第一叠片工位和第二叠片工位分别进行叠片电芯成形，其中，第一叠片工位和第二叠片工位均包括以下步骤：
步骤A，组合式模组机械手取极片：通过组合式模组机械手将阳极极片成形和阴极极片成形中通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片从真空负压皮带上交替吸附至两侧相对设置的视觉背光定位平台上，以满足第一叠片工位和第二叠片工位能够交替进行叠片，时序连续完整；
步骤B，极片CCD视觉定位：通过视觉CCD相机检测到的合格的阳极极片和合格的阴极极片从真空负压皮带上交替吸附至两侧相对设置的视觉背光定位平台上后，CCD相机和视觉处理系统分别对阳极极片和阴极极片进行拍照和图片处理，并将处理的极片姿态数据发送至等待中的四轴机器人，以保证四轴机器人吸取极片的高精度位置要求，并通过四轴机器人联带极片移动过程中的姿态调整以完成极片定位；
步骤C，四轴机器人叠片：四轴机器人联带极片在移动过程中动态调整完极片最终所需位置的要求，并配合叠片台的移动将极片叠放到机器人在叠片台示教的位置上，其中，两套叠片台通过直线电机驱动来满足高速、高精度的来回移动，以满足左侧位置时左侧四轴机器人放置阳极极片，右侧时右侧四轴机器人放置阴极极片；
步骤D，隔离膜放卷：利用隔离膜放置机构在每次四轴机器人将阳极极片和阴极极片取完放置到叠片台上后，完成一次隔离膜放卷，得到电芯叠片层；
步骤E，电芯上料：满足一套叠片工艺所需的叠片次数、精度需求后，利用电芯夹取机构的气动夹手，从叠片台将电芯叠片层取出，并旋转一定角度以腾出空间，以配合压电芯旋转机构；
步骤F，压电芯旋转贴胶：压电芯旋转贴胶机构设置有夹具，电芯夹取机构将电芯叠片层放置于压电芯旋转贴胶机构中的夹具之间，完成叠片后的上下正压，夹具压紧后，压电芯旋转贴胶机构旋转360度以配合在电芯叠片层的每个侧面完成贴胶，防止电芯叠片层中的极片层散掉，完成贴胶后，得到电芯；
步骤G，电芯下料：利用电芯下料机构从压电芯旋转贴胶机构完成贴胶后的夹具中取出电芯，配送至下一工位。
2.根据权利要求1所述的一种模切叠片一体成形工艺，其特征在于：所述第一步的步骤一，料卷自动放卷纠偏：将已冲切成型的带极耳的料卷通过自动放卷纠偏装置进行粗精度纠偏调节放卷，以保证放卷过程中，以料卷无极耳边为基准，实现极片左右波动距离小于0.5mm～1.5mm，行程为50mm～150mm。
3.根据权利要求1所述的一种模切叠片一体成形工艺，其特征在于：所述第一步的步骤二，料卷行进纠偏：通过步骤一的粗精度纠偏调节放卷后，再进行高精度调节的行进纠偏，并采用高精度纠偏传感器实现料卷行进纠偏，以实现极片左右波动距离小于0.2mm～0.6mm，行程为10mm～30mm。
4.根据权利要求1所述的一种模切叠片一体成形工艺，其特征在于：所述第一步的步骤三，CCD定位极耳位置：利用CCD相机定位极耳位置，同时CCD相机输出信号给控制系统，控制系统做好尺寸计算，并精确到±0.01mm；
所述第一步的步骤四，极片裁断与极耳圆角成形：利用冲切机构接受控制系统输出的信号，冲切机构中的极片裁断机构和圆角成形模具进行高精度冲切以完成极片裁断与极耳圆角成形，尺寸精度为±0.15mm。
5.根据权利要求1所述的一种模切叠片一体成形工艺，其特征在于：所述第三步的步骤A，所述组合式模组机械手自身的重复定位精度和前一工序的极片定位精度之和需满足±0.1mm，以保证阳极极片和阴极极片的叠片精度为0.4mm。
6.根据权利要求1所述的一种模切叠片一体成形工艺，其特征在于：所述第三步的步骤A，所述组合式模组机械手包括4套机械手，所述4套机械手分别设置于所述真空负压皮带的两侧；
所述每套机械手均设置有真空负压吸盘，通过真空阀或电磁阀来控制阳极极片和阴极极片的吸取和放置。
7.根据权利要求1所述的一种模切叠片一体成形工艺，其特征在于：所述第三步的步骤B，所述四轴机器人吸取极片的高精度位置要求中，定位精度为±0.1mm；
所述视觉处理系统和所述四轴机器人均设置有4套，所述CCD相机的像素≥200万。
8.根据权利要求1所述的一种模切叠片一体成形工艺，其特征在于：所述第三步的步骤C，四轴机器人叠片：四轴机器人联带极片在移动过程中动态调整完极片最终所需位置的要求，并配合叠片台的移动将极片叠放到机器人在叠片台示教的位置上，满足叠片位置精度的要求为±0.1mm，其中，两套叠片台通过直线电机驱动来满足高速、高精度的来回移动，以满足左侧位置时左侧四轴机器人放置阳极极片，右侧时右侧四轴机器人放置阴极极片，其中，叠片综合速度为0.4秒/片～0.8秒/片。
9.根据权利要求1所述的一种模切叠片一体成形工艺，其特征在于：所述第三步的步骤B和步骤C，所述四轴机器人设置为SCARA四轴机器人。
10.根据权利要求1所述的一种模切叠片一体成形工艺，其特征在于：步骤D，隔离膜放卷：利用隔离膜放置机构在每次四轴机器人将阳极极片和阴极极片取完放置到叠片台上后，完成一次隔离膜放卷，得到电芯叠片层，其中，放卷后的隔离膜对齐度需满足±0.25mm。
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