CN110071262A - 一种新型模切卷叠一体机及其模切卷叠方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型模切卷叠一体机及其模切卷叠方法，所述新型模切卷叠一体机包括转台，所述转台的四个方位上均固有升降吸盘，对应于所述转台的其中两个彼此相对的方位分别设有正极极片上料装置和负极极片上料装置，对应于所述转台的另外两个方位分别设有一卷叠装置；两个方位所对应的卷叠装置同步进行极片卷叠。本发明通过正极极片上料装置与负极极片上料装置同步对正极极片和负极极片进行制片，并通过对转台与升降吸盘的设置，将正极极片和负极极片分别贴在两个卷叠装置上的隔膜上，采用卷叠方式将正极极片和负极极片分别包裹起来，再将制成的正极极片和负极极片分别转送至已包裹的负极极片和正极极片处，从而实现两组正负极片的相间叠放。
Description
技术领域
本发明属于电芯制造技术领域，具体涉及一种新型模切卷叠一体机及其模切卷叠方法。
背景技术
随着国家对锂电池能量密度提高的要求，锂电池厂家纷纷开始制作大电芯的形式来提高单体电池的能量密度，对大电芯的工艺方式一般都采用叠片方式来生产，但对极片的制片工艺各不相同,在软包电池制作过程中，从制片到叠片都是单独分工，而且中途极片需流转很多次，这对极片的放置精度、速度和损伤都是不可控，因此无法保证制备的电池电芯的质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型模切卷叠一体机,以克服上述技术问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种新型模切卷叠一体机，包括用于极片转送的转台，所述转台的四个方位上均固有用于吸附极片的升降吸盘，对应于所述转台的其中两个彼此相对的方位分别设有正极极片上料装置和负极极片上料装置，所述升降吸盘用于吸附正极极片上料装置提供的正极极片或吸附负极极片上料装置提供的负极极片，对应于所述转台的另外两个方位分别设有一卷叠装置，每个卷叠装置均与一隔膜放卷装置对应；所述转台其中一个方位对应的卷叠装置，用于将隔膜放卷装置提供的隔膜与转台上转送的正极极片卷叠形成的正极复合片体，并将正极复合片体和转台转送的负极极片卷叠形成正负极片相间的电芯；另一个方位对应的卷叠装置，用于将隔膜放卷装置提供的隔膜与转台上转送的负极极片卷叠形成的负极复合片体，并将负极复合片体和转台转送的正极极片卷叠形成正负极片相间的电芯；两个方位所对应的卷叠装置同步进行极片卷叠。
进一步地，所述正极极片上料装置包括用于提供极片的极片放卷装置和极片成型装置，所述极片成型装置包括四个方位带有真空吸孔的方形转盘和用于对方形转盘上的极片进行切割并在方形转盘形成成型极片的模切成型机；所述方形转盘的四个方位分别且依次对应于极片接收工位、极片吸附工位、极片模切工位以及极片上料工位；所述极片接收工位用于接收极片放卷装置提供的极片，所述极片吸附工位用于对接收的极片进行吸附固定，所述极片模切工位与所述模切成型机相对应，所述极片上料工位与所述转台上的升降吸盘相对应。
进一步地，所述正极放卷装置与所述极片成型装置之间设有张力缓存装置和极片纠偏装置。
进一步地，所述方形转盘外侧设有与所述极片吸附工位对应用于对吸附的极片进行检测的CCD检测装置。
进一步地，所述负极极片上料装置为与所述正极极片上料装置相同的结构。
本发明的另一个目的在于提供一种模切卷叠方法，此方法通过以下技术方案实现：一种模切卷叠方法包括以下步骤，(1)所述正极极片上料装置上的极片放卷装置将正极极片卷料放卷至极片接收工位上，极片接收工位上接收的正极极片在方形转盘作用下转送至极片吸附工位使正极极片与方形转盘的平面贴合；(2)贴合完成的正极极片继续转向极片模切工位并在模切成型机作用下制作极片极耳，并将模切完成的正极极片转送至极片上料工位上，同时所述转台将与所述极片模切工位对应的升降吸盘移动至极片上料工位上吸附正极极片；(3)按步骤(1)和步骤(2)相同的步骤，所述负极极片上料装置与所述转台之间同步完成升降吸盘吸附负极极片的过程；(4)所述转台在吸附正负极片后沿时针方向进行旋转，将吸附正负极片的两个升降托盘分别旋转至与两个卷叠装置对应的方位、并将正负极片转移至两个卷叠装置的卷芯平面上，两个卷叠装置分别对应的隔膜放卷装置将隔膜提供至卷叠装置，以此在两个卷叠装置上分别形成正极复合片体和负极复合片体；(5)步骤(4)中，所述转台上未吸附正负极片的两个升降托盘分别旋转至与正极极片上料装置和负极极片上料装置相对应的方位上、并按照步骤(1)-(3)的过程吸附正负极片；
(6)步骤(5)完成后，所述转台以步骤(4)中相反方向进行旋转，使吸附的正负极片分别转移至具有负极复合片体的卷叠装置和具有正极复合片体的卷叠装置上，即在两个卷叠装置上卷叠包裹成正负极片相间的电芯。
进一步地，步骤(1)中，所述正极极片卷料在放卷至极片接收工位前需分别进行张力工序和纠偏工序。
进一步地，步骤(1)中，所述CCD检测装置对贴合在方形转盘上的极片位置和极片外观进行检测。
有益效果：本发明通过设置的正极极片上料装置与负极极片上料装置同步对正极极片和负极极片进行制片，并通过对转台与升降吸盘的设置，迅速将制成的正极极片和负极极片分别贴在两个卷叠装置上的隔膜上，隔膜不裁切、且采用卷叠方式将正极极片和负极极片分别包裹起来，再通过对转台和升降吸盘的设置，将再次制成的正极极片和负极极片分别转送至已包裹的负极极片和正极极片处，从而实现正负极片的相间叠放包制，并且可实现一次两个电芯的同步制作；本发明在一条线上集中完成极片放卷、极片模切、以及极片卷叠的步骤，减少极片在中间环节流转的次数，减少对极片的损伤，提高生产效率和降低生产成本。
附图说明
图1为本发明的组成示意图；
图2为本发明中极片与隔膜卷叠时的工作状态图；
图3为本发明中卷叠装置与隔膜放卷装置的结构示意图；
图中：
10、转台；20、升降吸盘；30、正极极片上料装置；31、极片放卷装置；32、极片成型装置；32-1、方形转盘；32-2、模切成型机；40、负极极片上料装置；50、卷叠装置；51、气缸；52、压辊；53、摆杆；54、卷芯；55、旋转电机；60、隔膜放卷装置；61、卷膜；70、CCD检测装置；80、张力缓存装置；90、极片纠偏装置；100、极片。
具体实施方式
在本发明的描述中，除非另有说明，术语“上”“下”“左”“右”“前”“后”等指示的方位或位置关系仅是为了描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或结构必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本发明所述的新型模切卷叠一体机，包括用于极片转送的转台，在所述转台的四个方位上均固有用于吸附极片的升降吸盘，所述的升降吸盘可为推动气缸、推动气缸伸缩端固接的吸附板以及与吸附板连接的真空气管，所述吸附板内设有一与真空气管连通的空腔，所述吸附板的板面上设有与所述空腔连通的吸附孔，所述推动气缸固接在所述转台上，由此实现对极片的吸附功能；为更清楚说明本申请的组成，如图1所示，将转台的四个方位分别命名为方位A、方位B、方位C和方位D，且方位B和方位D彼此相对设置、方位A和方位C彼此相对设置，其中对应于所述方位B和方位D分别设置正极极片上料装置和负极极片上料装置，且所述正极极片上料装置和负极极片上料装置采用相同的结构；对应于所述方位A和方位C分别设置一卷叠装置，如图1所示，方位A的升降托盘对应于卷叠装置①，方位C的升降托盘对应于卷叠装置②，卷叠装置①和卷叠装置②均与一隔膜放卷装置进行对应，所述隔膜放卷装置向卷叠装置①或卷叠装置②提供隔膜。
如图1所示，所述正极极片上料装置包括用于提供极片的极片放卷装置31和极片成型装置32，所述极片放卷装置为气涨轴，所述的极片成型装置包括四个侧方位带有真空吸孔的方形转盘32-1和用于对方形转盘上的极片进行切割并在方形转盘形成成型极片的模切成型机32-2；为更清楚说明结构关系，如图1所示，所述方形转盘的四个方位分别且依次对应于极片接收工位a、极片吸附工位b、极片模切工位c以及极片上料工位d；如图1所示，所述气涨轴与所述极片成型装置之间还设置张力缓存装置和极片纠偏装置，所述极片接收工位与所述的气涨轴相对应，所述气涨轴将正极极片卷料放卷至张力缓存装置，再经极片纠偏装置与所述极片接收工位的一个侧角端对接，所述正极极片在方形转盘的转动作用下转移至极片吸附工位上并在真空吸孔作用下吸附固定，此时对应与所述极片吸附工位设置有CCD检测装置，以对吸附的正极极片进行位置和形状检测；检测完成后正极极片继续转动至极片模切工位c处，所述模切成型机对应设置在所述极片模切工位处，当正极极片转移至极片模切工位上时模切成型机对正极极片进行切割，制成极片极耳并在此工位处形成成型的正极极片，切割完成同时将切割的废料吸走；成型正极极片制作完成后，在方形转盘转动下成型正极极片转移至极片上料工位d处，以等待转台上的升降吸盘吸附；需要说明的是，本申请中负极极片上料装置采用与正极极片上料装置相同的结构和操作步骤，区别在于气涨轴放卷的是负极极片卷料，且正极极片上料装置和负极极片上料装置同步进行。
如图1所示，在转台的方位B处的升降吸盘可吸附极片上料工位d上提供的成型正极极片，而方位D处的升降吸盘可吸附极片上料工位d上提供的成型负极极片，方位B和方位D在完成吸附正极极片和负极极片后，转台开始进行旋转，如图1所示，转台按逆时针进行旋转，以分别将正极极片转移至方位A处、将负极极片转移至方位C处，同时方位A处的正极极片移送至卷叠装置①的卷芯上，方位C处的负极极片移送至卷叠装置②的卷芯上，如图2和图3所示，隔膜放卷装置将隔膜转送至卷叠装置①或卷叠装置②上，所述卷叠装置①或卷叠装置②均包括气缸51、压辊52、摆杆53、卷芯54、以及电机55，气缸可促使摆杆的移动，进而使压辊在气缸作用下进行摆辊移动，此时的卷芯在电机的作用下进行转动，所述隔膜放卷装置上的隔膜在压辊作用下贴合极片并将极片包裹，由此在卷叠装置①上完成正极极片和隔膜的叠合形成正极复合片体，在卷叠装置②上完成负极极片和隔膜的叠合形成负极复合片体；原本方位A和方位C的升降吸盘将转动至方位B和方位D上进行下一轮的正极极片和负极极片的吸附，卷叠装置①和卷叠装置②在完成正极复合片体和负极复合片体的同时，方位B和方位D完成极片吸附，此时转台按顺时针进行旋转，使方位B的正极极片移动卷叠装置②处并在卷叠装置②的作用下与形成的负极复合片体进行卷叠，由此在卷叠装置②处形成一正负极相间的电芯；方位D的负极极片转移至卷叠装置①处并在卷叠装置①的作用下与形成的正极复合片体进行卷叠，由此在卷叠装置①处形成一正负极相间的电芯。综上而言，通过对转台与升降吸盘的结构设计和双向旋转，一次性完成两个电芯的卷叠。
本发明的使用过程包括以下步骤，(1)所述正极极片上料装置上的极片放卷装置将正极极片卷料经过张力工序和纠偏工序后放卷至极片接收工位上，接收工位上接收的正极极片经过CCD检测后在方形转盘作用下转送至极片吸附工位使正极极片与方形转盘的平面贴合；(2)贴合完成的正极极片继续转向极片模切工位并在模切成型机作用下制作极片极耳，并将模切完成的正极极片转送至极片上料工位上，同时所述转台将与所述极片模切工位对应的升降吸盘移动至极片上料工位上吸附正极极片；(3)按步骤(1)和步骤(2)相同的步骤，所述负极极片上料装置与所述转台之间同步完成升降吸盘吸附负极极片的过程；(4)所述转台在吸附正负极片后沿时针方向进行旋转，将吸附正负极片的两个升降托盘分别旋转至与两个卷叠装置对应的方位、并将正负极片转移至两个卷叠装置的卷芯平面上，两个卷叠装置分别对应的隔膜放卷装置将隔膜提供至卷叠装置，以此在两个卷叠装置上分别形成正极复合片体和负极复合片体；(5)步骤(4)中，所述转台上未吸附正负极片的两个升降托盘分别旋转至与正极极片上料装置和负极极片上料装置相对应的方位上、并按照步骤(1)-(3)的过程吸附正负极片；(6)步骤(5)完成后，所述转台以步骤(4)中相反方向进行旋转，使吸附的正负极片分别转移至具有负极复合片体的卷叠装置和具有正极复合片体的卷叠装置上，即在两个卷叠装置上卷叠包裹成正负极片相间的电芯。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加简洁明了，本发明用以上具体实施例进行说明，仅仅用于描述本发明，不能理解为对本发明的范围的限制。应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种新型模切卷叠一体机，其特征在于，包括用于极片转送的转台(10)，所述转台的四个方位上均固有用于吸附极片的升降吸盘(20)，对应于所述转台的其中两个彼此相对的方位分别设有正极极片上料装置(30)和负极极片上料装置(40)，所述升降吸盘用于吸附正极极片上料装置提供的正极极片或吸附负极极片上料装置提供的负极极片，对应于所述转台的另外两个方位分别设有一卷叠装置(50)，每个卷叠装置均与一隔膜放卷装置(60)对应；
所述转台其中一个方位对应的卷叠装置，用于将隔膜放卷装置提供的隔膜与转台上转送的正极极片卷叠形成的正极复合片体，并将正极复合片体和转台转送的负极极片卷叠形成正负极片相间的电芯；
另一个方位对应的卷叠装置，用于将隔膜放卷装置提供的隔膜与转台上转送的负极极片卷叠形成的负极复合片体，并将负极复合片体和转台转送的正极极片卷叠形成正负极片相间的电芯；
两个方位所对应的卷叠装置同步进行极片卷叠。
2.如权利要求1所述的新型模切卷叠一体机，其特征在于，所述正极极片上料装置包括用于提供极片的极片放卷装置(31)和极片成型装置(32)，所述极片成型装置包括四个方位带有真空吸孔的方形转盘(32-1)和用于对方形转盘上的极片进行切割并在方形转盘形成成型极片的模切成型机(32-2)；
所述方形转盘的四个方位分别且依次对应于极片接收工位、极片吸附工位、极片模切工位以及极片上料工位；
所述极片接收工位用于接收极片放卷装置提供的极片，所述极片吸附工位用于对接收的极片进行吸附固定，所述极片模切工位与所述模切成型机相对应，所述极片上料工位与所述转台上的升降吸盘相对应。
3.如权利要求2所述的新型模切卷叠一体机，其特征在于，所述正极放卷装置与所述极片成型装置之间设有张力缓存装置(80)和极片纠偏装置(90)。
4.如权利要求2所述的新型模切卷叠一体机，其特征在于，所述方形转盘外侧设有与所述极片吸附工位对应用于对吸附的极片进行检测的CCD检测装置(70)。
5.如权利要求1所述的新型模切卷叠一体机，其特征在于，所述负极极片上料装置采用与所述正极极片上料装置相同的结构。
6.一种如权利要求1-5所述的新型模切卷叠一体机的模切卷叠方法，其特征在于，包括以下步骤，
(1)所述正极极片上料装置上的极片放卷装置将正极极片卷料放卷至极片接收工位上，极片接收工位上接收的正极极片在方形转盘作用下转送至极片吸附工位使正极极片与方形转盘的平面贴合；
(2)贴合完成的正极极片继续转向极片模切工位并在模切成型机作用下制作极片极耳，并将模切完成的正极极片转送至极片上料工位上，同时所述转台将与所述极片模切工位对应的升降吸盘移动至极片上料工位上吸附正极极片；
(3)按步骤(1)和步骤(2)相同的步骤，所述负极极片上料装置与所述转台之间同步完成升降吸盘吸附负极极片的过程；
(4)所述转台在吸附正负极片后沿时针方向进行旋转，将吸附正负极片的两个升降托盘分别旋转至与两个卷叠装置对应的方位、并将正负极片转移至两个卷叠装置的卷芯平面上，两个卷叠装置分别对应的隔膜放卷装置将隔膜提供至卷叠装置，以此在两个卷叠装置上分别形成正极复合片体和负极复合片体；
(5)步骤(4)中，所述转台上未吸附正负极片的两个升降托盘分别旋转至与正极极片上料装置和负极极片上料装置相对应的方位上、并按照步骤(1)-(3)的过程吸附正负极片；
(6)步骤(5)完成后，所述转台以步骤(4)中相反方向进行旋转，使吸附的正负极片分别转移至具有负极复合片体的卷叠装置和具有正极复合片体的卷叠装置上，即在两个卷叠装置上卷叠包裹成正负极片相间的电芯。
7.如权利要求6所述的模切卷叠方法，其特征在于，步骤(1)中，所述正极极片卷料在放卷至极片接收工位前需分别进行张力工序和纠偏工序。
8.如权利要求6所述的模切卷叠方法，其特征在于，步骤(1)中，所述CCD检测装置对贴合在方形转盘上的极片的位置和初始形貌进行检测。
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