CN112038569A - 一种补锂卧式覆膜机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种补锂卧式覆膜机构，包括极片输送机构、膜料输送机构、辊轮机构及施压机构，所述辊轮机构包括在水平方向上相互平行设置的固定辊和活动辊，所述极片输送机构将极片水平送入所述固定辊和所述活动辊之间，所述膜料输送机构将附着锂膜的牵引膜包裹在所述固定辊和所述活动辊上，所述施压机构带动所述活动辊往所述固定辊方向施压，所述锂膜在所述固定辊和所述活动辊的挤压下附着在所述极片上。本发明采用卧式水平结构布局对辊，使对辊受力更加合理，对辊的弹开和合上更加平稳，压力更稳定，精度更高，也省去了很多辅助配件和控制点，结构更加紧凑简单。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池生产加工设备技术领域，具体的说，是涉及一种补锂卧式覆膜机构。
背景技术
目前，国内外锂电行业具有良好的发展前景，锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。目前开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力，锂电池在被广泛应用于电动车行业，特别是磷酸铁锂材料电池的出现，更推动了锂电池产业的发展和应用。
在电池生产过程中，锂离子电池极片的补锂工艺是提高锂离子电池容量的关键技术。补锂工艺的关键在于压延与覆膜。覆膜工艺就是：把压延好的锂膜根据极片的特性，分段或连续转移到电池负极极片上，使极片形成含锂极片的一种工艺。
现有的覆膜装置的两个对辊为上下平行结构，极片走向为水平方向。由于两个对辊都是采用独立电机和减速机驱动，而电机和减速机都安装在两个对辊轴向方向的同一侧，因此对辊的重力中心跟对辊的中心线不在同一基线上。当需要穿带、避开极片接带口和铜膜留白区，对辊需要提起时，由于重力点不在中心位置，只用施压的气液增压缸的回程力提起压辊会产生倾斜现象，因此需要另加辅助装置纠正。同时，又由于对辊及其配套零件自重的存在，垂直施压是很难得到极片在覆膜阶段的精确压力参数的。
以上缺陷，有待改善。
发明内容
为了克服现有的技术的不足， 本发明提供一种补锂卧式覆膜机构。
本发明技术方案如下所述：
一种补锂卧式覆膜机构，包括极片输送机构、膜料输送机构、辊轮机构及施压机构，所述辊轮机构包括在水平方向上相互平行设置的固定辊和活动辊，所述极片输送机构将极片水平送入所述固定辊和所述活动辊之间，所述膜料输送机构将附着锂膜的牵引膜包裹在所述固定辊和所述活动辊上，所述施压机构带动所述活动辊往所述固定辊方向施压，所述锂膜在所述固定辊和所述活动辊的挤压下附着在所述极片上。
根据上述方案的本发明，极片输送机构包括极片放卷装置和极片收卷装置，所述极片放卷装置用于提供极片。所述膜料输送机构包括A面膜料放卷装置、A面膜料收卷装置、B面膜料放卷装置、B面膜料收卷装置，所述A面膜料放卷装置和所述A面膜料收卷装置将附着A面锂膜的A面牵引膜包裹在所述固定辊上，所述B面膜料放卷装置和所述B面膜料收卷装置将附着B面锂膜的B面牵引膜包裹在所述活动辊上，所述A面锂膜和所述B面锂膜在所述固定辊和所述活动辊的挤压下分别同时地附着在所述极片上形成补锂极片并由所述极片收卷装置收卷；A面牵引膜从所述固定辊和所述活动辊之间出来后剥离并由所述A面膜料收卷装置；B面牵引膜从所述固定辊和所述活动辊之间出来后剥离并由所述B面膜料收卷装置。
根据上述方案的本发明，所述固定辊的两端分别设置有固定辊轴承座，所述活动辊的两端分别设置有活动辊轴承座，所述活动辊轴承座上设置有所述施压机构。
进一步的，所述施压机构包括气液增压缸，所述气液增压缸的活动端与所述活动辊轴承座连接，所述气液增压缸带动所述活动辊轴承座在水平方向上来回移动。
更进一步的，更包括重力感应机构，所述重力感应机构设置在所述活动辊轴承座与所述气液增压缸的活动端的连接处。
进一步的，更包括凸轮机构，所述凸轮机构设置在所述固定辊轴承座和所述活动辊轴承座之间，所述凸轮机构间歇性的撑开所述固定辊轴承座和所述活动辊轴承座，使所述活动辊轴承座相对位移一段距离。
更进一步的，所述凸轮机构包括凸轮和凸轮电机，所述凸轮和所述凸轮电机传动连接，所述凸轮设置在所述固定辊轴承座和所述活动辊轴承座之间，所述凸轮电机带动所述凸轮旋转，使得所述固定辊轴承座和所述活动辊轴承座间歇性的撑开。
更进一步的，所述极片的两面均设置有多数个涂布区，各面上相邻的两个所述涂布区之间设置有铜膜留白区，且两面上的所述涂布区和所述铜膜留白区相对设置，所述凸轮机构间歇性的撑开所述固定辊轴承座和所述活动辊轴承座时，使得所述锂膜间歇性的附着在所述极片的两面上的所述涂布区上。
更进一步的，更包括色标传感机构，所述色标传感机构设置在所述极片的来料方向。
进一步的，更包括间隙调整机构，所述间隙调整机构设置在所述固定辊与所述活动辊之间。
更进一步的，所述间隙调整机构包括间隙调整电机、调整丝杠、滑块、第一斜块及第二斜块，所述第一斜块与所述固定辊轴承座固定连接，所述第二斜块与所述活动辊轴承座固定连接，所述调整丝杠的一端与所述间隙调整电机传动连接，所述滑块套设在所述调整丝杠的螺纹段上并沿着所述调整丝杠的螺纹段上下移动，所述滑块的一侧与所述第一斜块的斜面滑动连接，所述滑块的另一侧与所述第二斜块的斜面滑动连接，所述间隙调整电机带动所述调整丝杠旋转，使所述滑块沿着所述调整丝杠的螺纹段上下移动，从而使得所述第一斜块或者所述第二斜块左右移动。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明采用卧式水平结构布局对辊，使对辊受力更加合理，解决了原来提起时不平衡甚至卡死以及合上时快速碰撞的问题，使对辊的弹开和合上更加平稳，同时对辊及其配套零件自重对覆膜压力的影响也降低到可以忽略不计，压力更稳定，精度更高，也省去了很多辅助配件和控制点；
2、本发明整体结构紧凑简单，占用空间小，性能优良，有利于市场的大力推广使用；
3、本发明通过色标传感机构与凸轮机构、凸轮机构相配合，组合成一套完整的自动控制系统，来实现当极片的铜膜留白区到达固定辊与活动辊中心位置时能有效地让两辊分开一端的距离，从而实现铜膜留白区的铜膜不会粘上锂膜和极片接带段不被压断；
4、本发明设置有间隙调整机构，通过间隙调整机构实现对固定辊与活动辊之间的工作间隙的调节。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构剖视图；
图2为本发明一实施例另一视角的结构剖视图；
图3为本发明一实施例辊轮机构的结构示意图；
图4为本发明一实施例极片的结构示意图。
在图中，
1、极片输送机构；
2、膜料输送机构；21、A面锂膜；22、A面牵引膜；23、B面锂膜；24、B面牵引膜；
3、辊轮机构；31、固定辊；32、活动辊；33、第一电机；34、第二电机；311、固定辊轴承座；321、活动辊轴承座；
4、施压机构；41、气液增压缸
5、重力感应机构；
6、凸轮机构；61、凸轮；61、凸轮电机；
7、色标传感机构；
8、间隙调整机构；81、间隙调整电机；82、调整丝杠；83、滑块；84、第一斜块；85、第二斜块；
10、极片；101、涂布区；102、铜膜留白区。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
需要说明的是，当部件被称为“设置在”或者“固定在”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多数个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1至图3，本发明实施例提供了一种补锂卧式覆膜机构，包括极片输送机构1、膜料输送机构2、辊轮机构3及施压机构4，辊轮机构3包括在水平方向上相互平行设置的固定辊31和活动辊32，极片输送机构1将极片10水平送入固定辊31和活动辊32之间，膜料输送机构2将附着锂膜的牵引膜包裹在固定辊31和活动辊32上，施压机构4带动活动辊32往固定辊31方向施压，锂膜在固定辊31和活动辊32的挤压下附着在极片10上。
本发明采用卧式水平结构布局对辊，使对辊受力更加合理，解决了原来提起时不平衡甚至卡死以及合上时快速碰撞的问题，使对辊的弹开和合上更加平稳，同时对辊及其配套零件自重对覆膜压力的影响也降低到可以忽略不计，压力更稳定，精度更高，也省去了很多辅助配件和控制点；整体结构紧凑简单，占用空间小，性能优良，有利于市场的大力推广使用。
请参阅图3，在一实施例中，极片输送机构1包括极片放卷装置（图未示出，下同）和极片收卷装置（图未示出，下同），极片放卷装置用于提供极片10。膜料输送机构2包括A面膜料放卷装置（图未示出，下同）、A面膜料收卷装置（图未示出，下同）、B面膜料放卷装置（图未示出，下同）、B面膜料收卷装置（图未示出，下同），A面膜料放卷装置和A面膜料收卷装置将附着A面锂膜21的A面牵引膜22包裹在固定辊31上，B面膜料放卷装置和B面膜料收卷装置将附着B面锂膜23的B面牵引膜24包裹在活动辊32上，A面锂膜21和B面锂膜23在固定辊31和活动辊32的挤压下分别同时地附着在极片10上形成补锂极片并由极片收卷装置收卷；A面牵引膜22从固定辊31和活动辊32之间出来后剥离并由A面膜料收卷装置；B面牵引膜24从固定辊31和活动辊32之间出来后剥离并由B面膜料收卷装置。
请参阅图2，在一实施例中，固定辊31与一第一电机33传动连接，第一电机33带动固定辊31转动，活动辊32与一第二电34机传动连接，第二电34机带动活动辊32滚动，固定辊31的两端分别设置有固定辊轴承座311，活动辊32的两端分别设置有活动辊轴承座321，活动辊轴承座321上设置有施压机构4。固定辊31与活动辊32之间形成有工作间隙（图未示出，相同），开始进行覆膜工作前，极片输送机构1和膜料输送机构2将附着锂膜的牵引膜和极片10送入该工作间隙，并通过施压机构4使活动辊32往固定辊31方向施压，压紧极片10和牵引膜，使得锂膜附着在极片10上。
施压机构4包括气液增压缸41，气液增压缸41的活动端与活动辊轴承座321连接，气液增压缸41带动活动辊轴承座321在水平方向上来回移动，从而实现使活动辊32往固定辊31方向施压。同时，补锂卧式覆膜机构更包括重力感应机构5，重力感应机构5设置在活动辊轴承座321与气液增压缸41的活动端的连接处，重力感应机构5用于感应气液增压缸41作用在活动辊轴承座321上的实际施压力的大小，通过重力感应机构5可实现对活动辊32精确施压的目的。
请参阅图1、图2，在一实施例中，补锂卧式覆膜机构更包括凸轮机构6，凸轮机构6设置在固定辊轴承座311和活动辊轴承座321之间，凸轮机构6间歇性的撑开固定辊轴承座311和活动辊轴承座321，使活动辊轴承座321相对位移一段距离，使得在覆膜过程中牵引膜上的锂膜间歇性的附着在极片10上。具体的，凸轮机构6包括凸轮61和凸轮电机62，凸轮61和凸轮电机62传动连接，凸轮61设置在固定辊轴承座311和活动辊轴承座321之间，凸轮电机62带动凸轮61旋转，使得固定辊轴承座311和活动辊轴承座321间歇性的撑开，从而使得固定辊31与活动辊32间歇性的撑开。
请参阅图4，极片10的两面均设置有多数个均匀分布的涂布区101，各面上相邻的两个涂布区101之间设置有铜膜留白区102，且两面上的涂布区101和铜膜留白区102相对设置。在覆膜过程中涂布区101需要施压覆膜，而留白区禁止施压，本申请采用凸轮机构6间歇性的撑开固定辊轴承座311和活动辊轴承座321，使得锂膜间歇性的附着在极片10的两面上的涂布区101上，避免铜膜留白区102被施压覆膜。
请参阅图1、图4，在上述实施例中，由于极片10的涂布区101是分段涂布的，中间间隔有铜膜留白区102，在覆膜过程中涂布区101是要施压覆膜的，而铜膜留白区102是禁止施压的，且施压覆膜的区域和涂布区101的重叠位置要求精度高（一般为±2MM），对于一个运行线速度在50M/min以上的在线对接，工艺控制要求非常，因此本发明的高补锂卧式覆膜机构更包括色标传感机构7，通过色标传感机构7与凸轮机构6、凸轮机构6相配合，组合成一套完整的自动控制系统，来实现当极片10的铜膜留白区102到达固定辊31与活动辊32中心位置时能有效地让两辊分开一端的距离，从而实现铜膜留白区102的铜膜不会粘上锂膜和极片10接带段不被压断。
色标传感机构7设置在极片10的来料方向，当色标传感机构7感应到极片10的铜膜留白区102或极片10接带段(两种区域与涂布区101颜色不同)时发出信号，系统根据极片10走带的速度和色标传感机构7到固定辊31与活动辊32中心线的距离，算出铜膜留白区102到达固定辊31与活动辊32中心线的时间。启动凸轮61驱动电机，凸轮61由短轴处于水平方向旋转为长轴处于水平方向，撑开固定辊轴承座311和活动辊轴承座321，使活动辊32相对位移一端距离，从而避开把锂膜压上铜膜留白区102。当由铜膜留白区102转至涂布区101时，色标传感机构7会发出另外一种信号，系统以同样的核算方式计算好涂布区101到达固定辊31与活动辊32中心线的距离的时间，凸轮61驱动电机反正，固定辊31与活动辊32恢复原来的位置，覆膜正常进行。
请参阅图1、图2，在一实施例中，补锂卧式覆膜机构更包括间隙调整机构8，间隙调整机构8设置在固定辊31与活动辊32之间，通过间隙调整机构8调节固定辊31与活动辊32之间的工作间隙。由于覆膜过程是一个嵌入式的过程，就是把锂膜用一定的压力嵌入至极片10的涂布区101，覆膜后的极片10相较于覆膜前的极片10会变薄一些。而极片10变薄是有一定比例的，太多了会破坏极片10的涂布区101的结构，太少了锂膜又没法充分嵌入至涂布区101，故在覆膜力不变的情况下工作间隙的大小就显得特别重要，如果不调整好工作间隙就没法生产合格的产品。
间隙调整机构8包括间隙调整电机81、调整丝杠82、滑块83、第一斜块84及第二斜块85，第一斜块84与固定辊轴承座311固定连接，第二斜块85与固定辊轴承座311固定连接，调整丝杠82的一端与间隙调整电机81传动连接，滑块83套设在调整丝杠82的螺纹段上并沿着调整丝杠82的螺纹段上下移动，滑块83的一侧与第一斜块84的斜面滑动连接，滑块83的另一侧与第二斜块85的斜面滑动连接，间隙调整电机81带动调整丝杠82旋转，使滑块83沿着调整丝杠82的螺纹段上下移动，从而使得第一斜块84或者第二斜块85左右移动，实现调节固定辊31与活动辊32之间的工作间隙。工作时，间隙调整电机81带动调整丝杠82转动，调整丝杠82在转动时使滑块83沿着调整丝杠82的螺纹段上下移动，滑块83在移动过程中改变了滑块83在第一斜块84、第二斜块85的斜面上的相对位置，从而改变固定辊轴承座311与活动辊轴承座321之间的相对位置，实现微调固定辊31与活动辊32之间的工作间隙。
本发明的有益效果在于：
1、本发明采用卧式水平结构布局对辊，使对辊受力更加合理，解决了原来提起时不平衡甚至卡死以及合上时快速碰撞的问题，使对辊的弹开和合上更加平稳，同时对辊及其配套零件自重对覆膜压力的影响也降低到可以忽略不计，压力更稳定，精度更高，也省去了很多辅助配件和控制点；
2、本发明整体结构紧凑简单，占用空间小，性能优良，有利于市场的大力推广使用；
3、本发明通过色标传感机构7与凸轮机构6、凸轮机构6相配合，组合成一套完整的自动控制系统，来实现当极片10的铜膜留白区102到达固定辊31与活动辊32中心位置时能有效地让两辊分开一端的距离，从而实现铜膜留白区102的铜膜不会粘上锂膜和极片10接带段不被压断；
4、本发明设置有间隙调整机构8，通过间隙调整机构8实现对固定辊31与活动辊32之间的工作间隙的调节。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种补锂卧式覆膜机构，包括极片输送机构、膜料输送机构、辊轮机构及施压机构，其特征在于，所述辊轮机构包括在水平方向上相互平行设置的固定辊和活动辊，所述极片输送机构将极片水平送入所述固定辊和所述活动辊之间，所述膜料输送机构将附着锂膜的牵引膜包裹在所述固定辊和所述活动辊上，所述施压机构带动所述活动辊往所述固定辊方向施压，所述锂膜在所述固定辊和所述活动辊的挤压下附着在所述极片上。
2.根据权利要求1所述的补锂卧式覆膜机构，其特征在于，所述固定辊的两端分别设置有固定辊轴承座，所述活动辊的两端分别设置有活动辊轴承座，所述活动辊轴承座上设置有所述施压机构。
3.根据权利要求2所述的补锂卧式覆膜机构，其特征在于，所述施压机构包括气液增压缸，所述气液增压缸的活动端与所述活动辊轴承座连接，所述气液增压缸带动所述活动辊轴承座在水平方向上来回移动。
4.根据权利要求3所述的补锂卧式覆膜机构，其特征在于，更包括重力感应机构，所述重力感应机构设置在所述活动辊轴承座与所述气液增压缸的活动端的连接处。
5.根据权利要求2所述的补锂卧式覆膜机构，其特征在于，更包括凸轮机构，所述凸轮机构设置在所述固定辊轴承座和所述活动辊轴承座之间，所述凸轮机构间歇性的撑开所述固定辊轴承座和所述活动辊轴承座，使所述活动辊轴承座相对位移一段距离。
6.根据权利要求5所述的补锂卧式覆膜机构，其特征在于，所述凸轮机构包括凸轮和凸轮电机，所述凸轮和所述凸轮电机传动连接，所述凸轮设置在所述固定辊轴承座和所述活动辊轴承座之间，所述凸轮电机带动所述凸轮旋转，使得所述固定辊轴承座和所述活动辊轴承座间歇性的撑开。
7.根据权利要求5所述的补锂卧式覆膜机构，其特征在于，所述极片的两面均设置有多数个涂布区，各面上相邻的两个所述涂布区之间设置有铜膜留白区，且两面上的所述涂布区和所述铜膜留白区相对设置，所述凸轮机构间歇性的撑开所述固定辊轴承座和所述活动辊轴承座时，使得所述锂膜间歇性的附着在所述极片的两面上的所述涂布区上。
8.根据权利要求7所述的补锂卧式覆膜机构，其特征在于，更包括色标传感机构，所述色标传感机构设置在所述极片的来料方向。
9.根据权利要求2所述的补锂卧式覆膜机构，其特征在于，更包括间隙调整机构，所述间隙调整机构设置在所述固定辊与所述活动辊之间。
10.根据权利要求7所述的补锂卧式覆膜机构，其特征在于，所述间隙调整机构包括间隙调整电机、调整丝杠、滑块、第一斜块及第二斜块，所述第一斜块与所述固定辊轴承座固定连接，所述第二斜块与所述活动辊轴承座固定连接，所述调整丝杠的一端与所述间隙调整电机传动连接，所述滑块套设在所述调整丝杠的螺纹段上并沿着所述调整丝杠的螺纹段上下移动，所述滑块的一侧与所述第一斜块的斜面滑动连接，所述滑块的另一侧与所述第二斜块的斜面滑动连接，所述间隙调整电机带动所述调整丝杠旋转，使所述滑块沿着所述调整丝杠的螺纹段上下移动，从而使得所述第一斜块或者所述第二斜块左右移动。
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