CN109894660B - 极耳裁切装置及电芯极耳加工系统 - Google Patents

极耳裁切装置及电芯极耳加工系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及极耳裁切装置及电芯极耳加工系统，极耳裁切装置包括支架、检测器、控制器及支架驱动机构；支架上装配有上刀和下刀，上刀和下刀用于在上下方向上相对运动以对待裁切的单个极耳进行高度裁切；检测器，用于检测待裁切的单个极耳在极片移动方向上的位置以及该极耳裁切前的高度；控制器，用于接收检测器输出的检测信息，并向支架驱动机构输出控制信息；支架驱动机构为伺服驱动机构，与支架驱动连接，根据接收到的控制信息驱使支架带着上刀和下刀进给移动至相应裁切位。当极耳模切机在极片上剪切不等间距的极耳之后，通过该极耳裁切装置对上述不等间距的极耳进行裁切，以得到不同的极耳高度，从而使卷绕后的各电芯极耳在焊接后对齐。

Description

极耳裁切装置及电芯极耳加工系统
技术领域
本发明涉及极耳裁切装置及电芯极耳加工系统。
背景技术
目前，锂电池电芯生产工艺主要为叠片式和卷绕式，其中卷绕式又分为全极耳卷绕和不等间距极耳卷绕。在采用不等间距极耳卷绕工艺生产时，必须先使用模切机将正、负极片裁切为极耳不等间距的极片。
申请公布号为CN103474701A的中国发明专利申请公开了一种多极耳变间距切边装备，该装备能够将正、负极片裁切为极耳不等间距的极片。
如图1和图2所示，上述极耳不等间距的极片在卷绕成电芯101后，各极耳102的高度一致，在将各极耳102焊接在一起时，由于不同极耳102距离焊接位置不同，导致焊接后的各极耳102的高度不一致，需要对焊接后的极耳102进行裁切，以保证裁切后各极耳102高度的一致性。但在裁切过程中是对多层极耳的裁切，容易导致裁切后出现金属屑，影响电池安全性。
授权公告号为CN206574785U的中国实用新型专利公开了一种电芯极耳的加工方法，该加工方法是在极耳成型时直接制成不同高度的极耳，使得卷绕的电芯在极耳对折后实现极耳的自动对齐。
上述加工极耳的方法采用激光切割的方式，而较为常见的极耳加工方式是模切机加工极耳，为此，本发明提供一种配套模切机使用的裁切装置，以得到不同高度的极耳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配套模切机使用以对单个极耳进行裁切从而得到不同高度的极耳的极耳裁切装置；本发明的目的还在于提供一种得到不同高度的极耳的电芯极耳加工系统。
为实现上述目的，本发明极耳裁切装置的技术方案是：
极耳裁切装置，包括支架、检测器、控制器及支架驱动机构；
所述支架可往复移动，支架上装配有上刀和下刀，在支架移动至相应裁切位时，上刀和下刀用于在上下方向上相对运动以对待裁切的单个极耳进行高度裁切；
检测器，用于检测待裁切的单个极耳在极片移动方向上的位置以及该极耳裁切前的高度；
控制器，用于接收检测器输出的检测信息，并向支架驱动机构输出控制信息；
支架驱动机构为伺服驱动机构，与支架驱动连接，用于根据接收到的控制信息驱使支架带着上刀和下刀进给移动至相应裁切位。
有益效果是：当极耳模切机在极片上剪切不等间距的极耳之后，通过检测器检测极耳的位置和高度，并向控制器发送检测信息，控制器根据接收到的检测信息向支架驱动机构输出控制信息，以驱动支架带着上刀和下刀进给移动至相应裁切位，并使上刀和下刀相对运动以裁切相应极耳，以得到不同的极耳高度，从而使卷绕后的各电芯极耳在焊接后对齐；同时避免出现对卷绕后的各电芯极耳进行焊接后裁切而带来的金属屑问题，保证电池安全性。
将极耳裁切装置上的与极片移动方向相对应的方向定义为前后方向，所述检测器的检测位位于裁切位之前。可以提前检测好极耳的位置和高度，缩短加工时间，提高加工效率。
所述检测器的下方设有检测支撑部分。在检测器检测极耳时，通过检测支撑部分支撑极耳，能够保证检测器对极耳检测的准确性。
所述检测支撑部分和裁切位之间设有极耳托板，检测支撑部分的粗糙度要小于极耳托板的粗糙度。使极耳在裁切前一直被支撑，保证极耳裁切前的位置和高度准确性；在需要检测的位置，采用粗糙度相对较小的检测支撑部分，可以减少检测支撑部分的支撑面不平整对极耳的干扰，提高检测器的检测精度；同时在不需要检测器检测的部分使用粗糙度较大的极耳托板支撑，降低了加工精度，节省了时间和加工成本。
所述极耳托板和移动至裁切位的下刀在前后方向上留有间隙。避免下刀与极耳托板摩擦产生碎屑，对极耳造成影响。
所述极耳托板的支撑面在上下方向上高于移动至裁切位的下刀。避免下刀向裁切位移动时碰触极耳而造成极耳损伤。
所述支架为U型架，所述上刀设置在U型架的上板上，下刀设置在U型架的下板上。结构简单，便于上刀和下刀的对正安装。
所述支架驱动机构为支架驱动气缸。气缸无污染，不会对极耳造成影响。
所述支架上设有驱动上刀上下往复动作的上刀驱动机构，所述上刀驱动机构为上刀驱动气缸。可以与支架驱动气缸共用一个气源，简化结构，节省成本。
为实现上述目的，本发明电芯极耳加工系统的技术方案是：
电芯极耳加工系统，定义极片的移动方向为前后方向，包括极耳模切机和设置在极耳模切机后方的极耳裁切装置；
极耳裁切装置，包括支架、检测器、控制器及支架驱动机构；
所述支架可往复移动，支架上装配有上刀和下刀，在支架移动至相应裁切位时，上刀和下刀用于在上下方向上相对运动以对待裁切的单个极耳进行高度裁切；
检测器，用于检测待裁切的单个极耳在极片移动方向上的位置以及该极耳裁切前的高度；
控制器，用于接收检测器输出的检测信息，并向支架驱动机构输出控制信息；
支架驱动机构为伺服驱动机构，与支架驱动连接，用于根据接收到的控制信息驱使支架带着上刀和下刀进给移动至相应裁切位。
有益效果是：当极耳模切机在极片上剪切不等间距的极耳之后，通过检测器检测极耳的位置和高度，并向控制器发送检测信息，控制器根据接收到的检测信息向支架驱动机构输出控制信息，以驱动支架带着上刀和下刀进给移动至相应裁切位，并使上刀和下刀相对运动以裁切相应极耳，以得到不同的极耳高度，从而使卷绕后的各电芯极耳在焊接后对齐；同时避免出现对卷绕后的各电芯极耳进行焊接后裁切而带来的金属屑问题，保证电池安全性。
将极耳裁切装置上的与极片移动方向相对应的方向定义为前后方向，所述检测器的检测位位于裁切位之前。可以提前检测好极耳的位置和高度，缩短加工时间，提高加工效率。
所述检测器的下方设有检测支撑部分。在检测器检测极耳时，通过检测支撑部分支撑极耳，能够保证检测器对极耳检测的准确性。
所述检测支撑部分和裁切位之间设有极耳托板，检测支撑部分的粗糙度要小于极耳托板的粗糙度。使极耳在裁切前一直被支撑，保证极耳裁切时的位置准确性；在需要检测的位置，采用粗糙度相对较小的检测支撑部分，可以减少检测支撑部分的支撑面不平整对极耳的干扰，提高检测器的检测精度；同时在不需要检测器检测的部分使用粗糙度较大的极耳托板支撑，降低了加工精度，节省了时间和加工成本。
所述极耳托板和移动至裁切位的下刀在前后方向上留有间隙。避免下刀与极耳托板摩擦产生碎屑，对极耳造成影响。
所述极耳托板的支撑面在上下方向上高于移动至裁切位的下刀。避免下刀向裁切位移动时碰触极耳而造成极耳损伤。
所述支架为U型架，所述上刀设置在U型架的上板上，下刀设置在U型架的下板上。结构简单，便于上刀和下刀的对正安装。
所述支架驱动机构为支架驱动气缸。气缸无污染，不会对极耳造成影响。
所述支架上设有驱动上刀上下往复动作的上刀驱动机构，所述上刀驱动机构为上刀驱动气缸。可以与支架驱动气缸共用一个气源，简化结构，节省成本。
附图说明
图1为现有技术中的电芯在焊接前的结构示意图；
图2为现有技术中的电芯在焊接后的结构示意图；
图3为本发明的极耳裁切装置的结构示意图（控制器未示出）；
图4为图3的后视图；
图5为图3的左视图；
图6为本发明的极耳裁切装置对极耳裁切后卷绕形成的电芯且各极耳未焊接的结构示意图；
图7为本发明的极耳裁切装置对极耳裁切后卷绕形成的电芯且各极耳焊接后的结构示意图。
图1和图2中：101-电芯；102-极耳；
图3至图7中：1-支架驱动机构；2-支架驱动轴；3-支架导向轴；4-支架；5-上板；6-上刀驱动机构；7-上刀；8-检测器；9-极片；10-检测支撑部分；11-极耳；12-极耳托板；13-下刀；14-下板；15-间隙；201-电芯；202-极耳。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的极耳裁切装置的具体实施例，如图3至图5所示，极耳裁切装置包括支撑座，支撑座上设有可往复移动的支架4，支架4上装配有上刀7和下刀13，支架4在支架驱动机构1的驱动下移动至相应裁切位时，上刀7和下刀13在上下方向上相对运动以对待裁切的单个极耳11进行高度裁切。
极耳检测装置还包括检测器8和控制器（未示出），检测器8用于检测待裁切的单个极耳11在极片9移动方向上的位置以及该极耳11裁切前的高度，以保证每个极耳裁切的精度，同时能够避免漏切极耳。控制器用于接收检测器8输出的检测信息，且通过运算后向支架驱动机构1输出控制信息。本实施例中的检测器为CCD视觉检测器。
支架驱动机构1与支架4驱动连接，用于根据接收到的控制信息驱动支架4带着上刀7和下刀13进给移动至相应裁切位，以使极片9上的各极耳11的高度不同，从而使卷绕后的电芯的各极耳11在焊接后对齐，不需要对焊接后的各极耳进行剪切，避免了金属屑的污染问题。
其中，支架4通过支架驱动轴2驱动往复移动，且支架4上设有支架导向轴3，支架导向轴3与相应支撑座导向滑动配合，以保证支架4在往复移动过程中的稳定性。
如图3和图5所示，将极片9移动的方向定义为前后方向，检测器8的检测位位于裁切位之前，可以提前检测好极耳的位置和高度，缩短加工时间，提高加工效率。在其他实施例中，检测器的检测位对应裁切位布置，此时需要先检测极耳的位置和高度，再通过控制器控制支架驱动机构驱动支架带着上刀和下刀移动至裁切位，对待裁切的极耳进行裁切，此时需要等待时间，效率相对本实施例来讲较低。
本实施例中，检测器8的下方设有检测支撑部分10，检测支撑部分10的上表面构成检测位，检测支撑部分10的上表面较光滑，即粗糙度较小，以保证检测器8对极耳11的位置和高度检测的准确性。在其他实施例中，不设置检测支撑部分，此时仅依靠卷取装置的张力使极耳悬空，极耳可能因为重力发生倾斜而造成检测器检测信息的不准确。
如图3和图5所示，检测支撑部分10和裁切位之间设有极耳托板12，检测支撑部分10的粗糙度要小于极耳托板12的粗糙度，其中极耳托板12固定在检测支撑部分10的侧面上，使极耳11在裁切前一直被支撑，保证极耳11裁切时的位置准确性；同时在不需要检测器8检测的部分使用粗糙度较大的极耳托板12支撑，降低了加工精度，节省了时间和加工成本。在其他实施例中，为了保证极耳裁切前的位置和高度的准确性，使检测支撑部分的粗糙度要等于极耳托板的粗糙度，且二者的粗糙度均较小；或者只设置检测支撑部分，不设置极耳托板，这样在极耳被裁切前，极耳可能会因重力发生向下倾斜而容易导致加工误差。
如图5所示，极耳托板12和移动至裁切位的下刀13在前后方向上留有间隙15，以避免下刀13在往复活动的过程中与极耳托板12摩擦产生碎屑，对极耳11造成影响，其中，该间隙范围为0.5-2mm，当然也可以根据需要进行调整间隙尺寸。在其他实施例中，可以不设置间隙，此时需要将极耳托板朝向下刀的一侧设为耐磨材质。
本实施例中，极耳托板12的支撑面在上下方向上高于移动至裁切位的下刀13，以避免下刀13向裁切位移动时碰触极耳11而造成极耳11损伤，其中，高度差范围为0.5-2mm，当然也可以根据需要进行调整高度差尺寸。在其他实施例中，为了避免下刀向裁切位移动时碰触极耳而造成极耳损伤，极耳托板的支撑面在上下方向上与移动至裁切位的下刀平齐。如图4所示，极耳托板12沿支架4的移动方向较长，以保证不同高度的极耳都不会悬伸。
如图3所示，支架4为U型架，上刀7设置在U型架的上板5上，下刀13设置在U型架的下板14上，结构简单，便于上刀和下刀的对正安装，当然支架4的具体形式也可以根据需要进行调节。其中，上板5上设有上刀驱动机构6，上刀7通过上刀驱动机构6设置在上板5上，以实现上刀7和下刀13的相对运动，在其他实施例中，可以仅在下刀上设置下刀驱动机构，此时上刀固定在上板上，且上刀的刀刃高于极耳，以避免上刀移动至裁切位时对极耳造成损伤。
本实施例中，支架驱动机构1为支架驱动气缸，上刀驱动机构6为上刀驱动气缸，气缸无污染，不会对极耳造成影响；同时两个驱动气缸共用一个气源，简化结构，节省成本。在其他实施例中，支架驱动机构和上刀驱动机构中的至少一个可以使用丝杆螺母机构或者电动推杆。
上述实施例中，支架、检测支撑部分以及检测器均相应的固定在工作台（未示出）上。
在不等高极耳的生产过程中，极片9在经过极耳模切机裁切后，形成带有极耳11的极片9，带有极耳11的极片9在移动至检测支撑部分10上时，检测器8检测极耳11的位置和高度，并将检测到的极耳位置和高度等检测信息传递给控制器，控制器可根据接收到的检测信息和人工提前输入的不同极耳高度信息给支架驱动机构1下达动作指令，支架驱动机构1驱动支架4移动以使支架4带着上刀7和下刀13移动至裁切相应极耳的裁切位，同时待裁切的极耳11在检测支撑部分10和极耳托板12的支撑下移动至下刀13的上方，然后控制器下达裁切指令，上刀驱动机构6带动上刀7完成裁切动作。通过重复上述步骤可实现极片上各极耳的裁切，从而得到不等高极耳的极片。
上述不等高极耳的极片卷绕形成的电芯结构如图6所示，电芯201上设有极耳202，极耳202由电芯201的上侧向电芯201的中间位置逐渐增长；各极耳202焊接后如图7所示，中间的极耳202向上侧的极耳202弯折焊接，使各极耳202背向电芯201的一端平齐。在其他实施例中，极耳由电芯的上侧和/或下侧向电芯的中间位置逐渐缩短，此时上侧和/或下侧的极耳向中间的极耳弯折焊接，使各极耳背向电芯的一端平齐。本实施例中的电芯为半电芯，当然也可以应用到全电芯上。
本实施例中的极耳裁切装置设置在极耳模切机后方，能够对单个极耳进行裁切，通过对各极耳高度的灵活调整，使卷绕后形成电芯的各极耳不等高，并使电芯的各极耳在焊接后高度一致，可省去现有技术中焊接后极耳的裁切工序，避免了金属屑污染电芯；同时降低了极耳的平均高度，减轻了电芯的整体重量，也避免了由于极耳过高导致的极片卷绕过程中极耳的易翻折现象。
本发明的电芯极耳加工系统的具体实施例，定义极片的移动方向为前后方向，该电芯极耳加工系统包括极耳模切机和设置在极耳模切机后方的极耳裁切装置，该极耳裁切装置与上述的极耳裁切装置的具体实施例中所述的结构相同，不再赘述。本实施例中，极耳裁切装置的控制器可以集成在模切机的控制主机上。
其中，极耳模切机在极片上成型极耳为现有技术，如申请公布号为CN103474701A的中国发明专利申请公开的多极耳变间距切边装备，该装备能够将正、负极片裁切为极耳不等间距的极片，上述设备可以作为本实施例中的模切机，当然也可以使用现有技术中其他的模切机。

Claims (10)

1.极耳裁切装置，其特征在于：用于设置在极耳模切机后方，包括支架、检测器、控制器及支架驱动机构；
所述支架可往复移动，支架上装配有上刀和下刀，在支架移动至相应裁切位时，上刀和下刀用于在上下方向上相对运动以对待裁切的单个极耳进行高度裁切；
检测器，用于检测待裁切的单个极耳在极片移动方向上的位置以及该极耳裁切前的高度；
控制器，用于接收检测器输出的检测信息，并根据接收到的检测信息和人工提前输入的不同极耳高度信息向支架驱动机构输出控制信息；
支架驱动机构为伺服驱动机构，与支架驱动连接，用于根据接收到的控制信息驱使支架带着上刀和下刀进给移动至相应裁切位。
2.根据权利要求1所述的极耳裁切装置，其特征在于：将极耳裁切装置上的与极片移动方向相对应的方向定义为前后方向，所述检测器的检测位位于裁切位之前。
3.根据权利要求2所述的极耳裁切装置，其特征在于：所述检测器的下方设有检测支撑部分。
4.根据权利要求3所述的极耳裁切装置，其特征在于：所述检测支撑部分和裁切位之间设有极耳托板，检测支撑部分的粗糙度要小于极耳托板的粗糙度。
5.根据权利要求4所述的极耳裁切装置，其特征在于：所述极耳托板和移动至裁切位的下刀在前后方向上留有间隙。
6.根据权利要求4所述的极耳裁切装置，其特征在于：所述极耳托板的支撑面在上下方向上高于移动至裁切位的下刀。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的极耳裁切装置，其特征在于：所述支架为U型架，所述上刀设置在U型架的上板上，下刀设置在U型架的下板上。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的极耳裁切装置，其特征在于：所述支架驱动机构为支架驱动气缸。
9.根据权利要求8所述的极耳裁切装置，其特征在于：所述支架上设有驱动上刀上下往复动作的上刀驱动机构，所述上刀驱动机构为上刀驱动气缸。
10.电芯极耳加工系统，定义极片的移动方向为前后方向，包括极耳模切机和设置在极耳模切机后方的极耳裁切装置，其特征在于：所述极耳裁切装置为权利要求1-9中任一项所述的极耳裁切装置。
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