CN114069057A - 圆柱电池卷绕设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了圆柱电池卷绕设备，所述高速圆柱卷绕机包括极片放卷器；卷绕机构，所述卷绕机构将电池极片卷绕形成电芯体，所述卷绕机构与极片放卷器之间形成有对电池极片的输送路径，其中该输送路径中设置有极耳焊接机构、贴保护胶机构、隔膜供给机构、收尾机构以及输送机构。本发明对电池极片一体式自动化生产工作，不需要人工对每个工序单独操控，且极大简化了加工工艺步骤，提升了加工效率，降低了操作难度，与现有技术相比，解决了现有技术存在的结构复杂、体积大、加工步骤多、生产效率低等技术缺陷。

Description

圆柱电池卷绕设备

技术领域

本发明涉及于涉及电池的生产设备技术领域，具体是一种圆柱电池卷绕设备。

背景技术

电池制造行业的整体生产方式是采用人工对逐个工艺步骤进行操作，即人工从每个生产工序中取出并输送到下个生产工序中，接着在输送到下个生产工序内，而且每个生产工序中都需要生产员时刻监督操作。此种生产方式存在生产效率低的问题。对于其他类似场景的类型的电池生产也存在相同的问题。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本发明提供一种圆柱电池卷绕设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

圆柱电池卷绕设备，所述高速圆柱卷绕机包括极片放卷器；卷绕机构，所述卷绕机构将电池极片卷绕形成电芯体，所述卷绕机构与极片放卷器之间形成有对电池极片的输送路径，其中该输送路径中设置有：极耳焊接机构，所述极耳焊接机构将电芯极耳焊接在电池极片上；贴保护胶机构，所述贴保护胶机构在电池极片上贴合保护胶；隔膜供给机构，所述隔膜供给机构将隔膜贴覆在电池极片上；收尾机构，所述收尾机构修正电池极片与隔膜在收尾中的对齐度；以及输送机构，所述输送机构将成品后的电芯体输送到预设定的位置。

作为本发明一种优选的技术方案,所述极耳焊接机构包括：极耳上料器，所述极耳上料器存储有电芯极耳；极耳取料器，所述极耳取料器设置在极耳上料器的侧旁，对极耳上料器的电池极耳进行输送至预设定的焊接位置；极耳位置调整器，所述极耳位置调整器设置在极耳取料器的侧旁，以调整电池极耳的输送位置；以及极耳焊接器，所述极耳焊接器位于预设定的焊接位置上，将电芯极耳焊接在电池极片上。

作为本发明一种优选的技术方案，所述极耳检测器包括第一夹持器；第二夹持器，所述第二夹持器与第一夹持器之间间隔有用于放置胶纸的第一工位，所述第二夹持器以将位于第一工位的胶纸固定夹持；剪切器，所述剪切器位于第一夹持器与第二夹持器之间，对被固定夹持的胶纸进行裁剪；吸附器，所述吸附器将位于第一工位的胶纸吸附，且输送到预设定位置。

作为本发明一种优选的技术方案,所述极耳位置调整器：承载台，所述承载台用于放置极耳；夹抓，所述夹抓收紧夹取承载台上的极耳；夹抓驱动组件，所述夹抓驱动组件与夹抓驱动连接，以带动夹抓移动预设定的位置，实现位置的调整。

作为本发明一种优选的技术方案,所述贴保护胶机构包括：保护胶存器，所述保护胶存器存储有保护胶；换卷夹子组件；换卷滑切组件，所述换卷滑切组件将保护胶存器切换与换卷夹子组件相配合的位置。以及保护胶切刀组件，所述保护胶切刀组件设置在保护胶的预设定裁切位置上。

作为本发明一种优选的技术方案,所述隔膜供给机构包括：隔膜放卷器，所述隔膜放卷器存放有隔膜；隔膜拉伸器，所述隔膜拉伸器与隔膜放卷器间隔设置，以将隔膜从隔膜放卷器中拉伸出预设定量；机械手，所述机械手设置在隔膜放卷器与隔膜拉伸器之间，用于将隔膜在电池极片进行贴胶；以及隔膜切刀器，所述隔膜切刀器以对被拉伸出预设定量的隔膜进行裁切。

作为本发明一种优选的技术方案,所述隔膜切刀器包括：切刀组件；直线驱动组件，所述直线驱动组件与切刀组件驱动连接，以带动切刀组件移动至预设定的位置；隔膜吸附座，所述隔膜吸附座用于吸附胶纸并将位于其两侧的隔膜粘贴到该胶纸上；以及隔膜压紧器，所述隔膜压紧器将隔膜压紧于胶纸上。

作为本发明一种优选的技术方案,所述收尾机构包括：胶带夹持器，包括上夹块和下夹块，所述上夹块与下夹块可相互远离或靠近移动以固定夹持住或释放胶带；夹持器驱动组件，与上夹块和下夹块驱动连接，用于带动上夹块与下夹块相互远离或靠近移动；以及夹持器移动组件，与胶带夹持器驱动连接，带动胶带夹持器前后移动。

作为本发明一种优选的技术方案,所述卷绕机构包括卷绕头旋转组件，所述卷绕头旋转组件的转动部件上设置有两组卷绕轴组件及用于驱动卷绕轴组件转动的卷绕轴驱动组件。

作为本发明一种优选的技术方案,所述卷绕轴组件包括卷针，所述卷绕头旋转组件的固定部件上设置有两组匹配所述卷绕轴组件使用的卷针穿拔组件，所述卷绕头安装板上还设置有用于驱动卷绕头旋转组件转动的卷针换位组件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

对电池极片一体式自动化生产工作，不需要人工对每个工序单独操控，且极大简化了加工工艺步骤，提升了加工效率，降低了操作难度，与现有技术相比，解决了现有技术存在的结构复杂、体积大、加工步骤多、生产效率低等技术缺陷。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图。

图2是本发明实施例的极耳检测器结构示意图。

图3是本发明实施例的隔膜切刀器结构示意图。

图中标号:

1-极片放卷器；

2-卷绕机构；

3-极耳焊接机构，311-第一夹持器，312-第二夹持器，313-剪切器，314-吸附器；

4-贴保护胶机构；

5-隔膜供给机构，51-隔膜切刀器，511-切刀组件，512-直线驱动组件，513-隔膜吸附座，514-隔膜压紧器；

6-收尾机构；

7-输送机构；

8-行进纠偏器；

9-电池极片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种电池极片9的高速圆柱卷绕机，用于对电池实现极耳焊接、贴上保护胶、贴覆隔膜以及卷绕成型等一系列的自动化生产；根据附图1、图2以及图3所示，高速圆柱卷绕机具体包括：

极片放卷器1，极片先被存储放在极片放卷器1内，在后序生产时，才从极片放卷器1中拉伸出极片料，然后输送到下个工序中。

卷绕机构2，卷绕机构2将电池极片9卷绕形成电芯体，卷绕机构2与极片放卷器1之间形成有对电池极片9的输送路径，其中按照该输送路径中依次顺序设置有：

极耳焊接机构3，极耳焊接机构3将电芯极耳焊接在电池极片9上，具体的，包括：

极耳上料器，极耳上料器存储有电芯极耳，极耳上料机构包括转盘组件，转盘组件上周向设置有多个物料架，物料架用于存放堆叠的极耳，物料架具有极耳存放区。堆叠在一起的多个电芯极耳可放置在极耳存放区。当一个极耳存放区的电芯极耳都被取出后，可转动转盘，将另一个极耳存放区转动至取料工位，供极耳取料机构取料。

极耳取料器，极耳取料器设置在极耳上料器的侧旁，对极耳上料器的电池极耳进行输送至预设定的焊接位置，具体包括机械臂以及设置在机械臂上的真空吸头。通过真空吸头将极耳存放区的电芯极耳取出并转移至极耳位置调整机构，上述机械臂可以是三维机械臂或带有旋转组件的机械臂等。

本实施例的极耳检测器包括第一夹持器311，用于将夹持住极耳胶纸的一端；

第二夹持器312，用于夹持极耳胶纸的另外一端，第二夹持器312与第一夹持器311之间间隔有用于放置胶纸的第一工位，第二夹持器312以将位于第一工位的胶纸固定夹持，所谓的第一工位是指第一夹持器311与第二夹持器312相互配合下，以将极耳胶纸的夹持位置。

第二夹持器312包括两个夹头和第一驱动组件，第一驱动组件与每个夹头驱动连接，本实施例的第一驱动组件具体是气缸或者其他为了实现带动夹头以带动两个夹头可相互靠近或远离移动设置的动力装置，具体不作进一步说明；在带动两个夹头相互靠近移动直到将极耳胶纸固定夹持住，需要释放极耳胶纸时，只要带动两个夹头相互远离移动即可。

剪切器313包括切刀和第二驱动组件，第二驱动组件与切刀驱动连接，以带动切刀向第一工位移动，本实施例的第二驱动组件也是同样为气缸或者可实现带动切刀反复移动的动力装置，当两个夹头相互靠近移动直到将极耳胶纸固定夹持住时，第二驱动组件带动切刀向第一工位的方向移动，直到将被固定夹持的极耳胶纸切出一部分后，接着第二驱动组件拉回切刀复位。

吸附器314，吸附器314将位于第一工位的胶纸吸附，且输送到预设定位置，在上述中剪切器313将极耳胶纸裁剪的一部分出来的之前，吸附器3144移动至第一工位，将被夹持住的极耳胶纸吸附住，接着吸附极耳胶纸后识别该极耳胶纸是不是具有卷边或位置错位的现象，具体识别方式是由于是利用真空的方式对极耳胶纸进行吸附，在吸附该极耳胶纸的过程中，判断吸附器3144是否达到预先设定的真空度要求，如果没有达到真空度要求，则证明该极耳胶纸是块胶纸废料，最后输送到预设定位置（废料区）。

极耳位置调整器，极耳位置调整器设置在极耳取料器的侧旁，以调整电池极耳的输送位置；该极耳位置调整器具体包括承载台，承载台用于放置极耳；夹抓，夹抓收紧夹取承载台上的极耳；夹抓驱动组件，夹抓驱动组件与夹抓驱动连接，以带动夹抓移动预设定的位置，实现位置的调整，夹抓驱动组件可以是气缸或者其他类型的动力装置；以及极耳焊接器，极耳焊接器位于预设定的焊接位置上，将电芯极耳焊接在电池极片9上。

极耳焊接器，极耳焊接器位于预设定的焊接位置上，将电芯极耳焊接在电池极片9上，极耳焊接器包括上焊接头、用于驱动上焊接头上下移动的上焊接头驱动组件、下焊接头以及用于驱动下焊接头上下移动的下焊接头驱动组件，通过上焊接头产生超声波能量并在下焊接头的挤压作用对电芯极耳实现焊接，焊接方式也可以是激光焊接或者其他类型的焊接方式，至于该实施例中的驱动组件也是气缸或者其他类型的动力装置。

贴保护胶机构4，贴保护胶机构4在电池极片9上贴合保护胶，而贴保护胶机构4包括：保护胶存器，保护胶存器存储有保护胶；换卷夹子组件；换卷滑切组件，换卷滑切组件将保护胶存器切换与换卷夹子组件相配合的位置。

以及保护胶切刀组件511，保护胶切刀组件511设置在保护胶的预设定裁切位置上，当贴保护胶机构4开始工作后，保护胶存器准备好保护胶，通过手动换卷 滑切组件切换到与料带自动换卷夹子组件配合的位置，换卷夹子组件及切刀组件511配合实现锂电池料带接带及贴保护胶，最终将保护胶贴在料带接口处，然后接着输送到下一隔膜供给工序中。

隔膜供给机构5，隔膜供给机构5将隔膜贴覆在电池极片9上，隔膜供给机构5具体包括：

隔膜放卷器，隔膜放卷器存放有隔膜；

隔膜拉伸器，隔膜拉伸器与隔膜放卷器间隔设置，以将隔膜从隔膜放卷器中拉伸出预设定量，根据不同的所需量，生产员可在后台自行设定，以将隔膜拉伸器每次都按照该设定量来进行拉伸。

机械手，机械手设置在隔膜放卷器与隔膜拉伸器之间，用于将隔膜在电池极片9进行贴胶，隔膜被拉伸而出一定量时，接着由机械手夹取该隔膜移动至电池极片9上被需要贴覆的位置，最后将该隔膜贴覆在电池极片9上，完成隔膜的贴覆工作。

隔膜切刀器51，隔膜切刀器51以对被拉伸出预设定量的隔膜进行裁切，在上述的实施例机械手夹取该隔膜移动至电池极片9上被需要贴覆的位置中，当隔膜贴覆在电池极片9上后，通过隔膜切刀器51直接裁剪到被拉伸至预设定量的隔膜。

至于隔膜切刀器51的具体结构包括：切刀组件511；直线驱动组件512，直线驱动组件512与切刀组件511驱动连接，以带动切刀组件511移动至预设定的位置；隔膜吸附座513，所述隔膜吸附座513用于吸附胶纸并将位于其两侧的隔膜粘贴到该胶纸上；以及隔膜压紧器514，所述隔膜压紧器514将隔膜压紧于胶纸上。

通过直线驱动组件512驱使切刀组件511伸入新隔膜和旧隔膜之间，然后再通过隔膜压紧器514将位于胶纸吸附座一侧的新隔膜和位于胶纸吸附座另一侧的旧隔膜压紧至胶纸吸附座上，由于胶纸吸附座上吸附有胶纸，所以新旧两隔膜会被该胶纸粘贴在一起，最后通过第二直线驱动装置驱使切刀组件511切断新隔膜和旧隔膜多余的部分，使得旧隔膜的尾部和新隔膜的头部可以通过胶纸贴合在一起，因此本发明的隔膜切刀器51还能实现了隔膜的自动换卷，可以有效地提高隔膜的换卷速度。

收尾机构6，收尾机构6修正电池极片9与隔膜在收尾中的对齐度，具体地，该收尾机构6包括：胶带夹持器，包括上夹块和下夹块，所述上夹块与下夹块可相互远离或靠近移动以固定夹持住或释放胶带；夹持器驱动组件，与上夹块和下夹块驱动连接，用于带动上夹块与下夹块相互远离或靠近移动；以及夹持器移动组件，与胶带夹持器驱动连接，带动胶带夹持器前后移动。下夹块上方转动安装有两组上夹块，夹持气缸和上夹块分别转动安装于下夹块两端，因此，当夹持气缸驱动时，将能实现上夹块绕下夹块摆动，并且下夹块前侧为梳齿状，从而将保护胶压于下夹块梳齿上；为了将上夹块与下夹块所夹紧的胶带向前传送，将下夹块滑动安装于设备上的导轨，送给气缸固定于设备基板侧面，且送给气缸活塞杆端固定于下夹块。当送给气缸动作时，将能带动下夹块和上夹块前后移动，用于将下夹块和上夹块所夹胶带输送至电池极片9上并贴合保护胶。

本实施例的该卷绕机构2包括卷绕头旋转组件，卷绕头旋转组件的转动部件上设置有两组卷绕轴组件及用于驱动卷绕轴组件转动的卷绕轴驱动组件，其中卷绕轴组件包括卷针，卷绕头旋转组件的固定部件上设置有两组匹配所述卷绕轴组件使用的卷针穿拔组件，卷绕头安装板上还设置有用于驱动卷绕头旋转组件转动的卷针换位组件。

上述的卷绕轴组件上包括卷绕轴轴套、安装在卷绕轴轴套内部的外部卷绕轴及内套于外部卷绕轴内部的内部卷绕轴，卷针安装于内部卷绕轴端部，外部卷绕轴端部连接有第一拖动环，内部卷绕轴端部连接有第二拖动环，第一拖动环可拖动外部卷绕轴在卷绕轴轴套内部滑动，第二拖动环可拖动内部卷绕轴在外部卷绕轴内部滑动。

卷针穿拔组件包括安装在卷绕头旋转组件的固定部分上的穿拔安装板及设置在穿拔安装板上的第一穿拔模组、第二穿拔模组，第一穿拔模组用于带动第一拖动环滑动并进一步驱动外部卷绕轴滑动，第二穿拔模组用于带动第二拖动环滑动并进一步驱动内部卷绕轴滑动。

卷针换位组件用于驱动卷绕头旋转组件旋转并使得两组卷绕轴组件换工位，卷绕轴驱动组件用于驱动卷绕轴组件转动，卷针穿拔组件中的第一穿拔模组及第二穿拔模组分别通过第一拖动环及第二拖动环驱动外部卷绕轴及内部卷绕轴滑动并实现穿针及拔针工作，能有有效提升工作效率及结构刚度，有助于提升加工质量。

输送机构7，输送机构7将成品后的电芯体输送到预设定的位置，而输送机构7具体包括料盘，用于放置待输送的成品电池；成品料台，用于放置所述料盘；第一输送组件，第一输送机构7至少用于将所述料盘输送至所述成品料台上；第二输送组件，用于将位于成品料台上的料盘中的成品电池，从而实现了减少人工、提高生产效率、降低生产成本。

本实施例中，在电池极片9的输送路径上还设置有洁净度CCD检测器，以对电池极片9的两面实行洁净度的检测，便于实施者观察电池极片9是否有残留一些碳灰。

在本实施例中还包括在电池极片9的输送路径上还设置有行进纠偏器8，将电池极片9始终从预设定的输送路径上进行输送，用于解决现有纠偏机构在安装过程中由于存在安装误差，容易使得电池极片9出现“跑偏”的现象，使得基材的边缘破损甚至造成整个基材撕裂报废的问题。

本发明对电池极片一体式自动化生产工作，不需要人工对每个工序单独操控，且极大简化了加工工艺步骤，提升了加工效率，降低了操作难度，与现有技术相比，解决了现有技术存在的结构复杂、体积大、加工步骤多、生产效率低等技术缺陷。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.圆柱电池卷绕设备，其特征在于：所述高速圆柱卷绕机包括

极片放卷器；

卷绕机构，所述卷绕机构将电池极片卷绕形成电芯体，所述卷绕机构与极片放卷器之间形成有对电池极片的输送路径，其中该输送路径中设置有：

极耳焊接机构，所述极耳焊接机构将电芯极耳焊接在电池极片上；

贴保护胶机构，所述贴保护胶机构在电池极片上贴合保护胶；

隔膜供给机构，所述隔膜供给机构将隔膜贴覆在电池极片上；

收尾机构，所述收尾机构修正电池极片与隔膜在收尾中的对齐度；

以及输送机构，所述输送机构将成品后的电芯体输送到预设定的位置。

2.根据权利要求1所述的圆柱电池卷绕设备，其特征在于，所述极耳焊接机构包括：

极耳上料器，所述极耳上料器存储有电芯极耳；

极耳取料器，所述极耳取料器设置在极耳上料器的侧旁，对极耳上料器的电池极耳进行输送至预设定的焊接位置；

极耳检测器，所述极耳检测器与极耳取料器之间间隔设置，用于识别极耳的质量；

极耳位置调整器，所述极耳位置调整器设置在极耳取料器的侧旁，以调整电池极耳的输送位置；

以及极耳焊接器，所述极耳焊接器位于预设定的焊接位置上，将电芯极耳焊接在电池极片上。

3.根据权利要求2所述的圆柱电池卷绕设备，其特征在于，所述极耳检测器包括：

第一夹持器；

第二夹持器，所述第二夹持器与第一夹持器之间间隔有用于放置胶纸的第一工位，所述第二夹持器以将位于第一工位的胶纸固定夹持；

剪切器，所述剪切器位于第一夹持器与第二夹持器之间，对被固定夹持的胶纸进行裁剪；

吸附器，所述吸附器将位于第一工位的胶纸吸附，且输送到预设定位置。

4.根据权利要求2所述的圆柱电池卷绕设备，其特征在于，所述极耳位置调整器：

承载台，所述承载台用于放置极耳；

夹抓，所述夹抓收紧夹取承载台上的极耳；

夹抓驱动组件，所述夹抓驱动组件与夹抓驱动连接，以带动夹抓移动预设定的位置，实现位置的调整。

5.根据权利要求1所述的圆柱电池卷绕设备，其特征在于，所述贴保护胶机构包括：

保护胶存器，所述保护胶存器存储有保护胶；

换卷夹子组件；

换卷滑切组件，所述换卷滑切组件将保护胶存器切换与换卷夹子组件相配合的位置；以及保护胶切刀组件，所述保护胶切刀组件设置在保护胶的预设定裁切位置上。

6.根据权利要求1所述的圆柱电池卷绕设备，其特征在于，所述隔膜供给机构包括：

隔膜放卷器，所述隔膜放卷器存放有隔膜；

隔膜拉伸器，所述隔膜拉伸器与隔膜放卷器间隔设置，以将隔膜从隔膜放卷器中拉伸出预设定量；

机械手，所述机械手设置在隔膜放卷器与隔膜拉伸器之间，用于将隔膜在电池极片进行贴胶；

以及隔膜切刀器，所述隔膜切刀器以对被拉伸出预设定量的隔膜进行裁切。

7.根据权利要求6所述的圆柱电池卷绕设备，其特征在于，所述隔膜切刀器包括：

切刀组件；

直线驱动组件，所述直线驱动组件与切刀组件驱动连接，以带动切刀组件移动至预设定的位置；

隔膜吸附座，所述隔膜吸附座用于吸附胶纸并将位于其两侧的隔膜粘贴到该胶纸上；

以及隔膜压紧器，所述隔膜压紧器将隔膜压紧于胶纸上。

8.根据权利要求1所述的圆柱电池卷绕设备，其特征在于，所述收尾机构包括：

胶带夹持器，包括上夹块和下夹块，所述上夹块与下夹块可相互远离或靠近移动以固定夹持住或释放胶带；

夹持器驱动组件，所述夹持器驱动组件与上夹块和下夹块驱动连接，用于带动上夹块与下夹块相互远离或靠近移动；

以及夹持器移动组件，所述夹持器移动组件与胶带夹持器驱动连接，带动胶带夹持器前后移动。

9.根据权利要求1所述的圆柱电池卷绕设备，其特征在于，所述卷绕机构包括卷绕头旋转组件，所述卷绕头旋转组件的转动部件上设置有两组卷绕轴组件及用于驱动卷绕轴组件转动的卷绕轴驱动组件。

10.根据权利要求9所述的圆柱电池卷绕设备，其特征在于，所述卷绕轴组件包括卷针，所述卷绕头旋转组件的固定部件上设置有两组匹配所述卷绕轴组件使用的卷针穿拔组件，所述卷绕头安装板上还设置有用于驱动卷绕头旋转组件转动的卷针换位组件。

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