CN109786852A - 一种高速叠片机及叠片方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高速叠片机包括：一机架；二个纵向同步带输送装置，布设于机架上端左右两侧，分别输送正、负电极片；四个取料装置，成组设置于纵向同步带输送装置上方；二个定位平台装置、及二个转运装置，分别设于纵向同步带输送装置上方；二个隔膜装置，设于机架上方；二个叠片台装置，设于纵向同步带输送装置前后两侧；二个第四动力机构，用于对纵向同步带输送装置提供能动力。本发明提供的一种高速叠片机，对电极片个预处理工序工作台进行分离，并采用不同的动力源，数个预处理工作台同步工作，高效整合电极片预处理时长；采用多套电极片预处理流程向转运装置提供电极片，缩短电极片转运装置闲置时长，提高叠片机叠片效率。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池加工生产技术，具体地，涉及一种高速叠片机及叠片方法。
背景技术
锂电池叠片技术，是使用隔膜将正、负电极片进行隔离，并依次层叠使其成为电芯的锂电池制造技术。其基本原理及工作过程为：利用隔膜组件将成卷的隔膜拉出，通过叠片台或隔膜组件的往复运动将隔膜折叠为Z字形，同时，利用机械手或其他转运装置将正、负电极片交替放在折叠的隔膜之间，由隔膜将正、负电极片分开。周而复始，多次重复上述过程，最终形成具有一定厚度的锂电池电芯。
目前，现有叠片机由料库模组、上料模组、贴极片模组、叠料平台模组和放隔膜模组组成。由上料模组从料库模组中取电极片，并将电极片进行预设操作处理后，传送给贴极片模组进行贴片，并由叠料平台模组进行叠片，由放隔膜模组向叠料平台输送隔膜，使正、负电极片之间以隔膜隔开。
锂电池的内部结构包括若干依次层叠的正、负电极片，正、负电极片之间用隔膜隔开，正、负电极片需要从不同的料库获取，上料模组向贴极片模组输送正电极片时，与负电极片相关的操作机构处于闲置状态；上料模组将电极片输送至叠极片模组后，回到初始位置时，没有输送任何物料，属于额外行程，综合上述两条，导致锂电池叠片的加工存在效率不高的问题。
叠片机在获取电极片之前，需要完成从料库获取电极片、电极片的定位等预处理操作，现有技术中上述操作均需在一个工作台完成，轮候时间长，伺服操作繁杂，不利于提高叠片加工效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种对电极片各预处理工序的工作台进行分离采用多个电极片预处理的工作台向电极片转运装置输送电极片的一种高速叠片机及叠片方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高速叠片机，包括：
一机架，用于支撑所述高速叠片机其他各组成装置；
二个纵向同步带输送装置，所述纵向同步带输送装置布设于所述机架上端左右两侧；所述纵向同步带输送装置分别为正电极片输送装置和负电极片输送装置；
四个取料装置，所述取料装置成组设置于所述纵向同步带输送装置上方；
二个定位平台装置，分别设于所述纵向同步带输送装置上方；
二个转运装置，分别设于所述纵向同步带输送装置上方；
二个隔膜装置，设于所述机架上方；
二个叠片台装置，设于所述二个纵向同步带输送装置中部前后两侧；
二个第四动力机构，设于所述纵向同步带输送装置下方，用于对所述纵向同步带输送装置提供能动力。
其进一步技术方案为：所述取料装置包括：
用于支撑承重的支撑机构，设于所述支撑机构下端的第三动力机构，设于所述支撑机构上部的第一抓取机构，用于联接所述抓取机构及支撑机构的抓取支撑机构，及设于所述支撑机构中部的第一滑轨。
其进一步技术方案为：所述二个定位平台装置为正电极片定位平台装置和负电极片定位平台装置；所述正电极片定位平台装置位于所述正电极片输送装置的上方，所述负电极片定位平台装置位于所述负电极片输送装置的上方；
任一所述定位平台装置包括：用于放置所述电极片的放置平台机构、用于监测位移的CCD机构和对位平台机构，所述CCD机构和所属对位平台机构均设于所述放置平台机构下方。
其进一步技术方案为：所述二个转运装置为正电极片转运装置和负电极片转运装置，任一所述转运装置包括：第二抓取机构、摆动臂和第五动力机构，所述摆动臂与所述第二抓取机构通过直角支架连接，所述第五动力机构设于所述直角支架中心轴线处。
其进一步技术方案为：所述叠片台装置与所述第六动力机构电性连接，且设于所述第六动力机构上方。
其进一步技术方案为：所述第四动力机构沿纵向间设有若干动子，前后两端部所述动子上分别安装一所述取料装置，所述第四动力机构驱动对应的所述纵向同步带输送装置按需加速度或匀速运动。
一种高速叠片方法，适用于前述的高速叠片机，该方法包括以下步骤：
步骤1：所述正电极片输送装置输送所述正电极片进入所述叠片机；
步骤2：所述取料装置抓取所述正电极片，将所述正电极片输送至所述正电极片定位平台装置；
步骤3：所述正电极片定位平台装置对所述正电极片的位置和姿态进行矫正；
步骤4：所述正电极片定位平台装置将所述正电极片输送至正电极片转运位置；
步骤5：所述正电极片转运装置将所述正电极片从正电极片转运位置输送至所述叠片台；
步骤6：所述叠片台向负电极片叠片位置运动，运动过程中，所述隔膜装置将隔膜放置于所述叠片台；
其进一步技术方案为：所述步骤1-6为任一所述正电极片的叠片过程，所述负电极片的叠片过程与之类同。
其进一步技术方案为：所述步骤6具体为：所述叠片台将所述正电极片压住，运动至负电极片叠片位，运动过程中所述隔膜装置向所述叠片台输送所述隔膜，使所述隔膜位于所述正电极片上方。
与现有技术相比的有益效果：
本发明提供的一种高速叠片机，基于对电极片个预处理工序的工作台进行分离，并采用不同的动力源的技术特征，数个预处理工作台同步工作，高效整合电极片预处理时长，提高叠片机叠片效率；基于采用多套电极片预处理流程向转运装置提供电极片的技术特征，缩短电极片转运装置闲置时长，加速叠片操作；本发明提供的一种叠片方法，基于使用一个电极片转运装置向多个叠片台装置输送电极片的技术特征，叠片过程中电极片补给速率至少提高一倍，加速叠片操作效率。本发明提供的高速叠片机及叠片方法功能完备，结构简单，空间利用率高，使用寿命长，具有广阔的应用前景。
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特性和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的高速叠片机的立体结构示意图；
图2为图1的高速叠片机中取料装置的结构放大图；
图3为图1的高速叠片机中定位平台装置的结构放大图；
图4为图1的高速叠片机中转运装置的结构放大图；
图5为图1的高速叠片机中叠片台装置结构放大图；
图6为本发明的高速叠片机动作原理示意图。
附图标记：
10 纵向同步带输送装置 20 取料装置
30 定位平台装置 40 转运装置
50 隔膜装置 60 叠片台装置
70 机架 80 第四动力机构
21 第三动力机构 22 支撑机构
23 第一抓取机构 24 抓取支撑机构
25 第一滑轨
31 放置平台机构 32 CCD机构
33 对位平台机构
41 第二抓取机构 42 摆动臂
43 第五动力机构
61 叠片台 62 第六动力机构
101 正电极片输送装置 102 负电极片输送装置
301 正电极片定位平台装置 302 负电极片定位平台装置
401 正电极片转运装置 402 负电极片转运装置
具体实施方式
在下面的具体描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于此描述的其他方式来实现，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
由于本发明所提供的高速叠片机组成部件众多，且多机构并行，故于附图标记后标识小写英文字母a、或b、或c、或d以示区别，请知悉。
如图1-6所示，具体实施例1中，
本发明提供的一种高速叠片机，包括以下各组成装置：
一机架70，用于支撑高速叠片机其他各组成装置；
二个纵向同步带输送装置10，纵向同步带输送装置10布设于机架70上端左右两侧；纵向同步带输送装置10分别为正电极片输送装置101和负电极片输送装置102；
四个取料装置20，取料装置20成组设置于纵向同步带输送装置10上方；
二个定位平台装置30，分别设于纵向同步带输送装置10上方；
二个转运装置40，分别设于纵向同步带输送装置10上方；
二个隔膜装置50，设于机架70上方；
二个叠片台装置60，设于二个纵向同步带输送装置10中部前后两侧；
二个第四动力机构80，设于纵向同步带输送装置10下方，用于对纵向同步带输送装置10提供能动力。
二个定位平台装置30为正电极片定位平台装置301和负电极片定位平台装置302；正电极片定位平台装置301位于正电极片输送装置101的上方，负电极片定位平台装置302位于负电极片输送装置102的上方；
如图2所示，具体实施例2中，
取料装置20包括：
用于支撑承重的支撑机构22，设于支撑机构22下端的第三动力机构21，设于支撑机构22上部的第一抓取机构23，用于联接抓取机构及支撑机构22的抓取支撑机构24，及设于支撑机构22中部的第一滑轨25。
取料装置20的动作原理为：任一第四动力机构80设有至少3个动子，前后两侧最外部的动子上分别安装一个取料装置20，当纵向同步带输送装置10输送电极片进入叠片机时，第四动力机构80驱动取料装置20沿着纵向同步带输送装置10的方向加速运动，在第一抓取机构23处于电极片上方后，第四动力机构80驱动取料装置20保持与电极片相同的速度匀速运动，第三动力机构21驱动第一抓取机构23沿着第一滑轨25向下运动，第一抓取机构23抓取电极片。在驱动第一抓取机构23完成抓取电极片后，第三动力机构21驱动第一抓取机构23沿着第一滑轨25向上运动，使第一抓取机构23和电极片回到原高度，第四动力机构80驱动取料装置20沿着纵向同步带输送装置10的方向运动至定位平台装置30的上方，第三动力机构21驱动第一抓取机构23沿着第一滑轨25向下运动，电极片与放置平台机构31贴合时，第一抓取机构23释放电极片，第三动力机构21驱动第一抓取机构23沿着第一滑轨25向上运动，回到原高度。第四动力机构80驱动取料装置20沿着纵向同步带输送装置10的方向运动，回到初始位置。上述为任一取料装置20的1个工作循环。本实施例的叠片机中，第一抓取机构23为吸盘。
如图3所示，具体实施例3中，
任一定位平台装置30包括：用于放置电极片的放置平台机构31、用于监测位移的CCD机构32和对位平台机构33，CCD机构32和所属对位平台机构33均设于放置平台机构31下方。
定位平台装置30的动作原理：定位平台装置30安装在第四动力机构80中间的动子上，在取料装置20将电极片输送至放置平台机构31上后，第四动力机构80驱动定位平台装置30沿着纵向同步带输送装置10的方向运动，将电极片输送至转运位置。与此同时，CCD机构32扫描出电极片的位置和姿态，将电极片的位置和姿态信息传递至控制系统，控制系统操纵对位平台机构33驱动放置平台机构31和电极片一起移动和旋转，使电极片的位置和姿态达到可以由转运装置40向叠片台61输送的状态。
如图4所示，具体实施例4中，
二个转运装置40为正电极片转运装置401和负电极片转运装置402，任一转运装置40包括：第二抓取机构41、摆动臂42和第五动力机构43，摆动臂42与第二抓取机构41通过直角支架连接，第五动力机构43设于直角支架中心轴线处。
转运装置40的动作原理：当电极片由定位平台装置30输送至转运位置时，第五动力机构43驱动摆动臂42和第二抓取机构41旋转，使第二抓取机构41处于转运位置的上方，第五动力机构43驱动摆动臂42和第二抓取机构41一起向下运动，第二抓取机构41抓取转运位置上的电极片，第五动力机构43驱动摆动臂42和第二抓取机构41一起向上运动至原高度，第五动力机构43驱动摆动臂42和第二抓取机构41一起旋转，使第二抓取机构41和电极片一起处于叠片台61的上方，第五动力机构43驱动第二抓取机构41和电极片一起向下运动，电极片与叠片台61贴合，叠片台61压住电极片后，第五动力机构43驱动第二抓取机构41向上运动至原高度。本实施例的叠片机中，第二抓取机构为41吸盘。
如图5所示，具体实施例5中，
叠片台装置60与第六动力机构62电性连接，且设于第六动力机构62上方。
叠片台装置60的动作原理：叠片台装置60安装在正电极片输送装置101和负电极片输送装置102之间，第六动力机构62可以驱动叠片台61在正电极片叠片位和负电极片叠片位之间运动。第六动力机构62驱动叠片台61到达正电极片叠片位，正电极片转运装置401将一个正电极片放置于叠片台61上，第六动力机构62驱动叠片台61向负电极片叠片位运动，运动的过程中，隔膜装置50将隔膜放置于叠片台61上，叠片台61到达负电极片叠片位，负电极片转运装置402将一个负电极片放置于叠片台61上，第六动力机构62驱动叠片台61向正电极片叠片位运动。上述为任一叠片台装置60的一个工作循环。
于其他更具体的实施例中，第四动力机构80沿纵向间设有若干动子，前后两端部动子上分别安装一取料装置20，第四动力机构80驱动对应的纵向同步带输送装置10按需加速度或匀速运动。
本发明提供的一种高速叠片方法，适用于前述高速叠片机，该叠片方法包括以下步骤：
步骤1：正电极片输送装置输送正电极片进入叠片机；
步骤2：取料装置抓取正电极片，将正电极片输送至正电极片定位平台装置；
步骤3：正电极片定位平台装置对正电极片的位置和姿态进行矫正；
步骤4：正电极片定位平台装置将正电极片输送至正电极片转运位置；
步骤5：正电极片转运装置将正电极片从正电极片转运位置输送至叠片台；
步骤6：叠片台向负电极片叠片位置运动，运动过程中，隔膜装置50将隔膜放置于叠片台；
步骤6具体为：叠片台将正电极片压住，运动至负电极片叠片位，运动过程中隔膜装置50向叠片台输送隔膜，使隔膜位于正电极片上方。
步骤1-6为任一正电极片的叠片过程，负电极片的叠片过程与之类同。
如图6所示，本发明所提供的高速叠片机的叠片方法，具体的工作流程如下：
S1：取料装置20a抓取正电极片a；取料装置20c抓取负电极片a。
S2：正电极片输送装置101输送正电极片b进入叠片机；负电极片输送装置102输送负电极片b进入叠片机；
S3：取料装置20a将正电极片a输送至放置平台机构31a上；取料装置20c将负电极片a输送至放置平台机构31c上。
S4：正电极片定位平台装置301对正电极片a的位置和姿态进行矫正；负电极片定位平台装置302对负电极片a的位置和姿态进行矫正；取料装置20b抓取正电极片b；取料装置20d抓取负电极片b。
S5：放置平台机构31a和正电极片a运动至正电极片转移位置，放置平台机构31b运动至正电极片待转移位置b；放置平台机构31c和负电极片a运动至负电极片转移位置，放置平台机构31d运动至负电极片待转移位置b。
S6：取料装置20b将正电极片b输送至放置平台机构31b上；取料装置20d将负电极片b输送至放置平台机构31d上。
S7：正电极片定位平台装置301对正电极片b的位置和姿态进行矫正；负电极片定位平台装置302对负电极片b的位置和姿态进行矫正；第二抓取机构41a抓取放置平台机构31a上的正电极片a；第二抓取机构41d抓取放置平台机构31c上的负电极片a。
S8：放置平台机构31b和正电极片b运动至正电极片转移位置，放置平台机构31a运动至正电极片待转移位置a；放置平台机构31d和负电极片b运动至负电极片转移位置，放置平台机构31c运动至负电极片待转移位置a；第二抓取机构41a将正电极片a输送至叠片台61a上，第二抓取机构41b运动至正电极片转移位置；第二抓取机构41d将负电极片a输送至叠片台61b，第二抓取机构41c运动至负电极片转移位置。
S9：第二抓取机构41b抓取放置平台机构31b上的正电极片b；第二抓取机构41c抓取放置平台机构31d上的负电极片b；叠片台61a将正电极片a压住，运动至负电极片叠片位a，运动过程中隔膜装置50a向叠片台61a输送隔膜，使隔膜位于正电极片a的上方；叠片台61b将负电极片a压住，运动至正电极片叠片位b，运动过程中隔膜装置50b向叠片台61b输送隔膜，使隔膜位于负电极片a的上方。
S10：第二抓取机构41b将正电极片b输送至叠片台61b，第二抓取机构41a运动至正电极片转移位置；第二抓取机构41c将负电极片b输送至叠片台61a，第二抓取机构41d运动至负电极片转移位置。
S11：叠片台61a将负电极片b压住，运动至正电极片叠片位a，运动过程中隔膜装置50a向叠片台61a输送隔膜，使隔膜位于负电极片b的上方；叠片台61b将正电极片b压住，运动至负电极片叠片位b，运动过程中隔膜装置50b向叠片台61b输送隔膜，使隔膜位于正电极片b的上方。
S1-S11工序完成后，叠片台61a和叠片台61b上均放置了一个正电极片、一个负电极片及两层隔膜，为一个叠片循环，各机构位置和状态与步骤1-步骤6工序相同，返回S1工序继续循环叠片。
综上所述，本发明提供的一种高速叠片机，基于对电极片个预处理工序的工作台进行分离，并采用不同的动力源的技术特征，数个预处理工作台同步工作，高效整合电极片预处理时长，提高叠片机叠片效率；基于采用多套电极片预处理流程向转运装置提供电极片的技术特征，缩短电极片转运装置闲置时长，加速叠片操作；本发明提供的一种叠片方法，基于使用一个电极片转运装置向多个叠片台装置输送电极片的技术特征，叠片过程中电极片补给速率至少提高一倍，加速叠片操作效率。本发明提供的高速叠片机及叠片方法功能完备，结构简单，空间利用率高，使用寿命长，具有广阔的应用前景。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依照本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (9)
1.一种高速叠片机，其特征在于，包括：
一机架，用于支撑所述高速叠片机其他各组成装置；
二个纵向同步带输送装置，所述纵向同步带输送装置布设于所述机架上端左右两侧；所述纵向同步带输送装置分别为正电极片输送装置和负电极片输送装置；
四个取料装置，所述取料装置成组设置于所述纵向同步带输送装置上方；
二个定位平台装置，分别设于所述纵向同步带输送装置上方；
二个转运装置，分别设于所述纵向同步带输送装置上方；
二个隔膜装置，设于所述机架上方；
二个叠片台装置，设于所述二个纵向同步带输送装置中部前后两侧；
二个第四动力机构，设于所述纵向同步带输送装置下方，用于对所述纵向同步带输送装置提供能动力。
2.根据权利要求1所述的高速叠片机，其特征在于，所述取料装置包括：
用于支撑承重的支撑机构，设于所述支撑机构下端的第三动力机构，设于所述支撑机构上部的第一抓取机构，用于联接所述抓取机构及支撑机构的抓取支撑机构，及设于所述支撑机构中部的第一滑轨。
3.根据权利要求1所述的高速叠片机，其特征在于，
所述二个定位平台装置为正电极片定位平台装置和负电极片定位平台装置；所述正电极片定位平台装置位于所述正电极片输送装置的上方，所述负电极片定位平台装置位于所述负电极片输送装置的上方；
任一所述定位平台装置包括：用于放置所述电极片的放置平台机构、用于监测位移的CCD机构和对位平台机构，所述CCD机构和所属对位平台机构均设于所述放置平台机构下方。
4.根据权利要求1所述的高速叠片机，其特征在于，所述二个转运装置为正电极片转运装置和负电极片转运装置，任一所述转运装置包括：第二抓取机构、摆动臂和第五动力机构，所述摆动臂与所述第二抓取机构通过直角支架连接，所述第五动力机构设于所述直角支架中心轴线处。
5.根据权利要求1所述的高速叠片机，其特征在于，所述叠片台装置与所述第六动力机构电性连接，且设于所述第六动力机构上方。
6.根据权利要求1所述的高速叠片机，其特征在于，所述第四动力机构沿纵向间设有若干动子，前后两端部所述动子上分别安装一所述取料装置，所述第四动力机构驱动对应的所述纵向同步带输送装置按需加速度或匀速运动。
7.一种高速叠片方法，适用于权利要求1-6所述的高速叠片机，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：所述正电极片输送装置输送所述正电极片进入所述叠片机；
步骤2：所述取料装置抓取所述正电极片，将所述正电极片输送至所述正电极片定位平台装置；
步骤3：所述正电极片定位平台装置对所述正电极片的位置和姿态进行矫正；
步骤4：所述正电极片定位平台装置将所述正电极片输送至正电极片转运位置；
步骤5：所述正电极片转运装置将所述正电极片从正电极片转运位置输送至所述叠片台；
步骤6：所述叠片台向负电极片叠片位置运动，运动过程中，所述隔膜装置将隔膜放置于所述叠片台。
8.根据权利要求7所述的叠片方法，其特征在于，所述步骤1-6为任一所述正电极片的叠片过程，所述负电极片的叠片过程与之类同。
9.根据权利要求7所述的叠片方法，其特征在于，所述步骤6具体为：所述叠片台将所述正电极片压住，运动至负电极片叠片位，运动过程中所述隔膜装置向所述叠片台输送所述隔膜，使所述隔膜位于所述正电极片上方。
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