CN113270603B - 一种压刀装置和叠片设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压刀装置和叠片设备，回转件设有轨迹槽，传动组件与轨迹槽配合，传动组件包括推动部件，推动部件具有倾斜面，压刀与倾斜面抵接。驱动部件用于驱动回转件转动，回转件转动时，传动组件能够驱动推动部件沿X向运动，以带动压刀沿X向运动，以及使倾斜面引导压刀沿Z向运动。叠片设备包括两个并排设置的压刀装置和装于两个压刀装置之间的叠片平台。该技术方案的压刀装置和叠片设备实现了设备结构及动力控制的简单化，通过单动力实现压刀在X向和Z向上运动，叠片效率高，占用空间小。

Description

一种压刀装置和叠片设备
技术领域
本发明用于叠片电池制造技术领域，特别是涉及一种压刀装置和叠片设备。
背景技术
叠片式电池组件是将指定宽度和长度的正、负极片用隔膜隔开，按照正极片/隔膜/负极片的结构进行连续层叠。工作时，压刀装置上的压刀需向左右方向张开并上升，放入相应的正极片/隔膜/负极片叠片结构后，压刀再合拢并下降，回到初始位置，如此重复，直至完成叠片工作。在叠片过程中，设备自动取放正、负极片的方式决定了叠片的整体效率。而现有技术中，叠片设备水平及竖直移送过程需要单独控制进行电芯叠片，其存在以下缺点：(1)多个动力控制耗时长，需要等待一个动作完成后才可进行下一动作，叠片效率低；(2)多个动力之间需配合使用，控制复杂；(3)占用空间大，容易与其他工位发生干涉。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种压刀装置和叠片设备，其简化设备结构及动力控制，通过单动力实现压刀在X向和Z向上运动，叠片效率高，占用空间小。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
第一方面，一种压刀装置，包括：
机架；
压刀组件，安装于所述机架，所述压刀组件包括压刀；
驱动机构，安装于所述机架，所述驱动机构包括回转件、驱动部件和传动组件，所述回转件设有轨迹槽，所述传动组件与所述轨迹槽配合，所述传动组件包括推动部件，所述推动部件具有倾斜面，所述压刀与所述倾斜面抵接，所述驱动部件用于驱动所述回转件转动，所述回转件转动时，所述传动组件能够驱动所述推动部件沿X向运动，以带动所述压刀沿X向运动，以及使所述倾斜面引导所述压刀沿Z向运动。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述机架沿X向设有第一导轨，所述推动部件滑动安装于所述第一导轨，所述第一导轨滑动安装第一滑座，所述第一滑座沿Z向安装有第二导轨，所述压刀滑动安装于所述第二导轨。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述第一导轨的底部设有导轨支撑座，所述导轨支撑座X向设有弹性复位部件，所述弹性复位部件的一端与所述导轨支撑座连接，所述弹性复位部件的另一端与所述压刀组件连接。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述导轨支撑座设有导槽，所述第一滑座连接有滑块，所述滑块与所述导槽配合，所述弹性复位部件安装于所述导槽中，并与所述滑块连接。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述第二导轨滑动安装第二滑座，所述压刀安装于所述第二滑座，所述第一滑座和第二滑座之间设有拉簧。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述第二滑座沿Y向设有第一转轴，所述第一转轴连接有滚动体，所述压刀通过所述滚动体与所述倾斜面抵接。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述传动组件包括连杆组件和连接部件，所述连接部件沿Z向滑动安装于所述机架，并与所述轨迹槽配合，所述连接部件通过所述连杆组件与所述推动部件连接。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述推动部件位于所述压刀组件的一侧，所述倾斜面包括若干平面和/或曲面。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述第一导轨上滑动安装两个以Y轴为中心轴对称设置的所述压刀组件，所述传动组件包括两个以Z轴为中心轴对称设置的所述连杆组件和两个以Y轴为中心轴对称设置的推动部件，所述连杆组件与所述推动部件对应连接，所述回转件转动时，两个所述推动部件能够沿所述第一导轨相互靠近或远离，两个所述推动部件沿所述第一导轨相互靠近时，两个所述压刀能够沿所述第一导轨相互靠近后沿所述第二导轨下降，两个所述推动部件沿所述第一导轨相互远离时，两个所述压刀能够沿所述第二导轨上升后沿所述第一导轨相互远离。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述连接部件沿X向设有导向槽，所述连杆组件包括L型连杆和沿Y向设置的第二转轴，所述L型连杆通过所述第二转轴与所述机架连接，所述L型连杆的一端与所述推动部件对应连接，所述L型连杆的另一端滑动安装于所述导向槽。
第二方面，一种叠片设备，包括：
第一方面任一实现方式所述的两个所述压刀装置，两个所述压刀装置并排设置；
叠片平台，安装于两个所述压刀装置之间。
结合第二方面，在第二方面的某些实现方式中，还包括平台驱动组件，所述平台驱动组件用于驱动所述叠片平台沿Z向往复运动。
结合第二方面和上述实现方式，在第二方面的某些实现方式中，所述叠片平台滑动安装于所述机架，所述平台驱动组件包括旋转电机、传动配合的丝杆和螺母，所述螺母与所述叠片平台连接，所述丝杆沿Z向设置，并可转动地安装于所述机架，所述旋转电机安装于所述机架，并用于驱动所述丝杆转动。
上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：驱动部件驱动回转件转动，传动组件即可驱动推动部件沿X向运动，压刀在推动部件及其倾斜面的作用下沿X向和Z向运动，以实现压刀张开提升或合拢压紧的动作。该技术方案的压刀装置和叠片设备实现了设备结构及动力控制的简单化，通过单动力实现压刀在X向和Z向上运动，叠片效率高，占用空间小。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明压刀装置一个实施例的结构示意图；
图2是图1所示一个实施例的结构示意图；
图3是图1所示一个实施例压刀组件和推动部件的结构示意图；
图4是本发明叠片设备一个实施例的结构示意图；
图5是图4所示一个实施例平台驱动组件驱动叠片平台的结构示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明中，“X”、“Y”仅代表两个互相垂直的方向，并无严格限定“X”、“Y”的具体方向，但当任一方向固定时，另一方向随即确定；“Z”代表与“X”、“Y”所构成的平面相垂直的方向，本文中即竖直方向。
本发明中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
工作时，压刀装置上的压刀21需上升后再向左右方向张开，放入相应的正极片/隔膜/负极片叠片结构后，压刀21再合拢并下降，回到初始位置，以压紧各叠片结构，如此重复，直至完成叠片工作。参见图1，本发明的实施例提供了一种压刀装置，包括机架1、压刀组件2和驱动机构。其中，压刀组件2安装于机架1，压刀组件2包括压刀21，压刀21用于在叠片过程中压住叠片电池的各层叠片结构。驱动机构安装于机架1，驱动机构包括回转件31、驱动部件32和传动组件5。回转件31设有轨迹槽311，传动组件5与轨迹槽311配合。
驱动部件32用于驱动回转件31转动，传动组件5在轨迹槽311的作用下运动。传动组件5包括推动部件41，推动部件41具有倾斜面411，压刀21与倾斜面411抵接。回转件31转动时，传动组件5能够驱动推动部件41沿X向运动，以带动压刀21沿X向运动，以及使倾斜面411引导压刀21沿Z向运动，以实现压刀21张开提升或合拢压紧的动作，也即压刀21沿X向运动时能够上升或下降。该技术方案利用单个轨迹槽311和传动组件5的配合、倾斜面411与压刀21的抵接，实现压刀21在X向和Z向上运动，叠片效率高，将设备结构及动力控制简单化，占用空间小。
其中，压刀组件2可采用在两个连接板之间设置可沿竖向滚动的滚轴，任一连接板与压刀21连接，利用推动部件41的倾斜面411带动连接板同时往X向和Z向运动的方式；也可采用沿X向设置的导套与导杆相配合，导杆上沿Z向滑动安装压刀21等方式。参见图1和图3，在一些实施例中，机架1沿X向设有第一导轨11，推动部件41滑动安装于第一导轨11，第一导轨11滑动安装第一滑座24，第二导轨22沿Z向安装于第一滑座24，压刀21滑动安装于第二导轨22。传动组件5驱动推动部件41沿X向运动时，也即在第一导轨11上运动，压刀21在推动部件41及其倾斜面411的作用下沿X向和Z向运动，以实现压刀21打开提升或合拢压紧的动作。
在叠片过程中，压刀21需在打开提升和合拢压紧的动作之间不断切换。参见图2，在一些实施例中，第一导轨11的底部设有导轨支撑座14，导轨支撑座14沿X向设有弹性复位部件12，弹性复位部件12的一端与导轨支撑座14连接，弹性复位部件12的另一端与压刀组件2连接。压刀21在驱动组件的作用下沿左右方向和上下方向运动，当压刀21进行张开提升动作时，驱动部件32驱动回转件31转动，使得推动部件41向左(或向右)运动，倾斜面411相对于压刀21向左(或向右)运动，以引导压刀21沿第二导轨22向上运动，直至推动部件41的左侧(或右侧)接触到压刀组件2，并推动压刀组件2沿第一导轨11向左(或向右)滑动，期间，弹性复位部件11受压并处于压缩状态(也可受拉并处于拉伸状态)。在推动部件41推动压刀组件2运动的过程中，压刀21随压刀组件2沿第一导轨11向左(或向右)滑动，此时压刀21与倾斜面411无相对运动，从而完成压刀上升后向左(或向右)滑动的动作，也即完成张开提升动作。
当压刀21由张开提升动作切换为合拢压紧动作时，即可压制极片。参见图1、图3和图4，在一些实施例中，第二导轨22滑动安装第二滑座25，压刀21安装于第二滑座25，第一滑座24和第二滑座25之间设有拉簧26，以起到压紧极片的作用，同时拉簧26具有自动复位功能，能够满足不同厚度极片的压制需求。
当压刀21由张开提升动作切换为合拢压紧动作时，驱动部件32驱动回转件31转动，使得推动部件41向右(或向左)运动，压刀组件2在弹性复位部件12的作用下与推动部件41一起沿第一导轨11向右(或向左)运动，此时，压刀21与倾斜面411无相对运动。直至弹性复位部件12回复至初始状态时，压刀组件2无法沿第一导轨11继续向右(或向左)运动，推动部件41在回转件31的作用下继续向右(或向左)运动，倾斜面411相对于压刀21向右(或向左)运动。在拉簧26的作用下，压刀21即可随着倾斜面411的退出而沿第二导轨22向下运动，从而完成压刀21向左(或向右)滑动后下降的动作，也即完成合拢压紧动作。通过弹性复位部件12与倾斜面411的共同作用下，压刀装置仅通过驱动部件32的单动力驱动，即可实现压刀21在张开提升和合拢压紧的动作之间进行切换，减少系统的复杂性，方便控制，叠片效率高。
参见图2，在一些实施例中，导轨支撑座14设有导槽13，第一滑座24连接有滑块23，滑块23与导槽13配合。压刀组件2在推动部件41的作用下沿第一导轨11运动时，滑块23沿着导槽13运动，提高连接的稳定性。弹性复位部件12安装于导槽13中，并与滑块23连接。将弹性复位部件12内置于导槽13中，可减少空间的占用，优化空间布局，避免与其他装置发生干涉。
结合弹性复位部件12和拉簧26的复位作用，推动部件41的安装位置和倾斜面411的倾斜方向均可根据实际需要进行设置。参见图1至图3，在一些实施例中，推动部件41位于压刀组件2的一侧，倾斜面411包括若干平面和/或曲面，也即倾斜面411可为若干曲面和若干平面任意组合成的倾斜面411、若干倾斜平面构成的倾斜面411或若干曲面构成的倾斜面411等。
具体地，推动部件41可位于压刀组件2的右侧，倾斜面411沿左往右向上倾斜。当推动部件41沿右往左运动时，倾斜面411能够引导压刀21向上运动；当推动部件41沿左往右运动时，压刀21在拉簧26的作用下随着倾斜面411的退出而向下运动。可以理解的是，推动部件41还可位于压刀组件2的左侧，倾斜面411沿左往右向下倾斜，当推动部件41沿左往右运动时，倾斜面411能够引导压刀21向上运动；当推动部件41沿右往左运动时，压刀21在拉簧26的作用下随着倾斜面411的退出而向下运动。
传动组件5可采用连杆传动、齿轮齿条传动或其他将Z向运动转换成X向运动等机构实现传动。参见图1，在一些实施例中，传动组件5还包括连杆组件52和连接部件51，连接部件51沿Z向滑动安装于机架1，并与轨迹槽311配合。回转件31转动时，轨迹槽311带动连接部件51沿Z向运动。连接部件51通过连杆组件52与推动部件41连接，进而带动推动部件41沿X向运动。
可以理解的是，连杆组件52可采用直条形连杆的两端与连接部件51和推动部件41对应铰接的方式，或L型连杆、其他形式的连杆组件52等方式。参见图1，在一些实施例中，连接部件51沿X向设有导向槽511，连杆组件52包括L型连杆521和沿Y向设置的第二转轴522，L型连杆521通过第二转轴522与机架1连接，使得L型连杆521能够绕Y向转动。L型连杆521的一端与推动部件41对应连接，L型连杆521的另一端滑动安装于导向槽511。回转件31转动并带动连接部件51向上或下运动时，导向槽511可引导连杆组件52运动，避免卡死。
参见图1和图2，在一些实施例中，第一导轨11上滑动安装两个以Y轴为中心轴对称设置的压刀组件2，传动组件5包括两个以Z轴为中心轴对称设置的连杆组件52和两个以Y轴为中心轴对称设置的推动部件41，连杆组件52与推动部件41对应连接。回转件31转动时，两个推动部件41能够沿第一导轨11相互靠近或远离，两个推动部件41沿第一导轨11相互远离时，两个压刀21能够沿第二导轨22上升后沿第一导轨11相互远离，两个压刀21之间呈张开提升状态，便于放入正极片/隔膜/负极片等电池叠片结构；两个推动部件41沿第一导轨11相互靠近时，两个压刀21能够沿第一导轨11相互靠近后沿第二导轨22下降，两个压刀21之间呈合拢压紧状态，以压住电池叠片结构。
叠片式锂电池在生产过程中，需按照正极片/隔膜/负极片的结构依次进行连续层叠。参见图4，在一些实施例中，本发明还提供了一种叠片设备，包括两个压刀21装置，两个压刀21装置并排设置。叠片平台6安装于两个压刀21装置之间。在叠片过程中，各压刀21装置上的压刀21需张开提升或合拢压紧。张开提升压刀21时，即可在叠片平台6上放入正极片/隔膜/负极片等叠片结构，再合拢压紧压刀21，确保压刀21位于叠片结构的上方，以压住叠片平台6上的叠片结构。
参见图4，在一些实施例中，叠片设备还包括平台驱动组件，平台驱动组件用于驱动叠片平台6沿Z向往复运动，确保叠片设备每完成一次叠片动作后，叠片平台6能够回到初始位置，确保叠片工作的顺利进行。
可以理解的是，平台驱动组件可采用气缸、直线电机、滚珠丝杆副等驱动方式。参见图5，在一些实施例中，叠片平台6滑动安装于机架1，平台驱动组件包括旋转电机71、传动配合的丝杆72和螺母73。螺母73与叠片平台6连接，丝杆72沿Z向设置，并可转动地安装于机架1。旋转电机71安装于机架1，并用于驱动丝杆72转动。丝杆72转动时，带动螺母73沿Z向移动，进而带动叠片平台6沿Z向往复运动，以调节叠片平台6的高度位置。
参见图1至图3，在一些实施例中，第二滑座25沿Y向设有第一转轴28，第一转轴28连接有滚动体27，压刀21通过滚动体27与倾斜面411抵接，可减少摩擦，避免磨损压刀组件2。可以理解的是，滚动体27可采用滚轮、滚轴等。
在本说明书的描述中，参考术语“示例”、“实施例”或“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (12)

1.一种压刀装置，其特征在于，包括：
机架，所述机架沿X向设有第一导轨，所述第一导轨沿Z向滑动安装有第二导轨；
两个压刀组件，两个所述压刀组件以Y轴为中心轴对称设置于所述第一导轨，所述压刀组件包括压刀，所述压刀滑动安装于所述第二导轨；
驱动机构，安装于所述机架，所述驱动机构包括回转件、驱动部件和传动组件，所述回转件设有轨迹槽，所述传动组件与所述轨迹槽配合，所述传动组件包括两个推动部件，所述推动部件滑动安装于所述第一导轨，所述推动部件具有倾斜面，所述压刀与所述倾斜面抵接，所述驱动部件用于驱动所述回转件转动，所述回转件转动时，所述传动组件能够驱动所述推动部件沿所述第一导轨运动，以带动所述压刀沿X向运动，以及使所述倾斜面引导所述压刀沿所述第二导轨运动；
其中，当所述压刀进行张开提升动作时，所述驱动部件驱动所述回转件转动，使得所述推动部件向左或向右运动，以使两个所述推动部件相互远离，所述倾斜面相对于所述压刀向左或向右运动，以引导所述压刀沿所述第二导轨向上运动，直至所述推动部件的左侧或右侧接触到所述压刀组件，并推动所述压刀组件沿所述第一导轨向左或向右滑动，以使所述压刀与倾斜面同步运动，以完成所述压刀张开提升动作；
当所述压刀由张开提升动作切换为合拢压紧动作时，所述驱动部件驱动所述回转件转动，使得所述推动部件向右或向左运动，以使两个所述推动部件相互靠近，所述压刀组件能够沿所述第一导轨向右或向左运动直至回到原位，以使所述压刀与倾斜面同步运动，当所述压刀组件回到原位后，所述倾斜面相对于所述压刀向右或向左运动，以完成所述压刀合拢压紧动作。
2.根据权利要求1所述的压刀装置，其特征在于：所述第一导轨的底部设有导轨支撑座，所述导轨支撑座沿X向设有弹性复位部件，所述弹性复位部件的一端与所述导轨支撑座连接，所述弹性复位部件的另一端与所述压刀组件连接。
3.根据权利要求2所述的压刀装置，其特征在于：所述导轨支撑座设有导槽，所述第二导轨通过第一滑座滑动安装于所述第一导轨，所述第一滑座连接有滑块，所述滑块与所述导槽配合，所述弹性复位部件安装于所述导槽中，并与所述滑块连接。
4.根据权利要求3所述的压刀装置，其特征在于：所述第二导轨滑动安装第二滑座，所述压刀安装于所述第二滑座，所述第一滑座和第二滑座之间设有拉簧。
5.根据权利要求4所述的压刀装置，其特征在于：所述第二滑座沿Y向设有第一转轴，所述第一转轴连接有滚动体，所述压刀通过所述滚动体与所述倾斜面抵接。
6.根据权利要求1所述的压刀装置，其特征在于：所述传动组件还包括连杆组件和连接部件，所述连接部件沿Z向滑动安装于所述机架，并与所述轨迹槽配合，所述连接部件通过所述连杆组件与所述推动部件连接。
7.根据权利要求6所述的压刀装置，其特征在于：所述推动部件位于所述压刀组件的一侧，所述倾斜面包括若干平面和/或曲面。
8.根据权利要求6所述的压刀装置，其特征在于：所述传动组件包括两个以Z轴为中心轴对称设置的所述连杆组件和两个以Y轴为中心轴对称设置的所述推动部件，所述连杆组件与所述推动部件对应连接，所述回转件转动时，两个所述推动部件能够沿所述第一导轨相互靠近或远离，两个所述推动部件沿所述第一导轨相互靠近时，两个所述压刀能够沿所述第一导轨相互靠近后沿所述第二导轨下降，两个所述推动部件沿所述第一导轨相互远离时，两个所述压刀能够沿所述第二导轨上升后沿所述第一导轨相互远离。
9.根据权利要求8所述的压刀装置，其特征在于：所述连接部件沿X向设有导向槽，所述连杆组件包括L型连杆和沿Y向设置的第二转轴，所述L型连杆通过所述第二转轴与所述机架连接，所述L型连杆的一端与所述推动部件对应连接，所述L型连杆的另一端滑动安装于所述导向槽。
10.一种叠片设备，其特征在于，包括：
权利要求1至9任一项所述的两个所述压刀装置，两个所述压刀装置并排设置；
叠片平台，安装于两个所述压刀装置之间。
11.根据权利要求10所述的叠片设备，其特征在于：还包括平台驱动组件，所述平台驱动组件用于驱动所述叠片平台沿Z向往复运动。
12.根据权利要求11所述的叠片设备，其特征在于：所述叠片平台滑动安装于所述机架，所述平台驱动组件包括旋转电机、传动配合的丝杆和螺母，所述螺母与所述叠片平台连接，所述丝杆沿Z向设置，并可转动地安装于所述机架，所述旋转电机安装于所述机架，并用于驱动所述丝杆转动。
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