CN114759242A - 一种转轮式给料的电芯叠片机及电芯叠片方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种转轮式给料的电芯叠片机及电芯叠片方法，其中的叠片装置包括两个极片给料装置、叠片台以及隔膜输送装置，两个极片给料装置分别为正极片给料装置和负极片给料装置，正极片给料装置和负极片给料装置分别设置在隔膜输送装置的两侧，叠片台设置在正极片给料装置和负极片给料装置之间；正极片给料装置和负极片给料装置均包括旋转架、旋转驱动机构以及至少两个存放座，存放座沿旋转架的旋转方向等间距排列设置，每个存放座上均设有固定组件；还包括托盘上料机构，在电芯极片连续堆叠过程，分隔托盘位于堆叠好的相邻两个电芯之间。本发明有效提高极片的叠合速度和精度，且稳定性好，使得电芯产品质量和生产效率大大提升。

Description

一种转轮式给料的电芯叠片机及电芯叠片方法

技术领域

本发明涉及一种生产电芯的叠片设备，具体涉及一种轮转式给料的电芯叠片机及电芯叠片方法。

背景技术

锂电池具有绿色环保、环境温度适应性强以及使用寿命长等优点，目前已广泛应用于汽车、储能电源系统、3C产品及其他产品中，例如，水力、火力、风力和太阳能电站，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等。其中，叠片式锂电池是车用锂电池的重要应用之一。

叠片式锂电池，是采用叠片工艺制造而成的锂电池，其叠片工艺是将多张正极片与负极片交替叠合且在正极片与负极片之间配对隔膜，并通过压合绑定和后期电路处理后，最终形成叠片形式的电池电芯。根据电芯的规格大小不同，相应的正极片、负极片尺寸也不同，每一个极片的侧端会伸出一个连接端称为极耳，叠片形式的电池电芯中，所有正极片的极耳叠合焊接到一起形成正极端子，所有负极片的极耳叠合焊接到一起形成负极端子。目前电芯叠片行业的工艺方法有很多，通常是通过极片发料机构将正极片和负极片交替搬运至隔膜上，配合隔膜折叠机构的动作，从而实现上百片极片的叠合。但是，由于极片的叠合数量较多，采用正负极片交替叠合的方式完成叠片加工，效率极低，需要花费大量时间，不利于电池电芯的高效率生产，因此电芯叠片生产的速度为整个生产工艺的主要瓶颈。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种转轮式给料的电芯叠片机，该电芯叠片机有效提高极片的叠合速度和精度，且稳定性好，使得电芯产品质量和生产效率大大提升。

本发明的另一目的在于提供一种轮转式给料的电芯叠片方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种转轮式给料的电芯叠片机，其特征在于，包括两个相对设置的极片给料装置、用于堆叠极片的叠片台以及用于输送隔膜的隔膜输送装置，所述两个极片给料装置分别为正极片给料装置和负极片给料装置，所述正极片给料装置和负极片给料装置分别设置在所述隔膜输送装置的两侧，所述叠片台设置在正极片给料装置和负极片给料装置之间；其中，

所述正极片给料装置和负极片给料装置均包括旋转架、驱动旋转架间歇式旋转的旋转驱动机构以及设置在旋转架上且用于装载极片的至少两个存放座，所述存放座沿旋转架的旋转方向等间距排列设置，每个存放座上均设有用于固定或松开极片的固定组件；所述正极片给料装置和负极片给料装置上还设有用于驱动旋转架或驱动旋转架上的存放座运动以靠近或远离所述叠片台从而将极片放置到叠片台上的伸缩驱动机构；

所述隔膜输送装置包括转动辊、驱动转动辊旋转以实现释放隔膜的释放驱动机构以及用于推动隔膜以Z型轨迹往复换向折叠铺设在叠片台上的隔膜铺设机构；

所述叠片台可竖向滑动设置在机架上，机架上设有用于驱动所述叠片台沿竖向方向滑动使得已堆叠极片向下沉降的竖向驱动机构；所述叠片台上设有用于在铺设隔膜和极片时对隔膜和极片进行夹紧的夹紧装置，当所述正极片给料装置或负极片给料装置铺设一张极片时，该夹紧装置将极片及隔膜一端夹住，使隔膜铺设机构便于在随后铺设下一层隔膜以实现正负极片在隔膜之间的交替堆叠；

还包括用于在单个电芯的极片堆叠完毕后向叠片台上送入分隔托盘的托盘上料机构，在电芯极片连续堆叠过程，所述分隔托盘位于堆叠好的相邻两个电芯之间。

上述转轮式给料的电芯叠片机的工作原理是：

正极片给料装置和负极片给料装置的另一侧(与叠片台相对的一侧)均设有极片上料工位，通过机械手或输送带等方式将待叠合的正极片和负极片对应输送至正极片给料装置和负极片给料装置的旋转架的存放座上；所述隔膜输送装置设置在所述叠片台的上方，在叠合加工过程中，释放驱动机构驱动转动辊旋转以实现隔膜的释放，待叠合的隔膜从上往下沿竖向方向输送，并且隔膜的始端通过夹紧装置固定在叠片台的其中一侧(本次工作原理以隔膜的始端固定在叠片台靠近负极片给料装置的一侧为例，显然隔膜的始端也可以固定在叠片台靠近正极片给料装置的一侧)，加工过程中所述竖向驱动机构驱动叠片台间歇式向下移动，转动辊的转动、隔膜的往复换向折叠和叠片台的向下移动均与正极片给料装置和负极片给料装置形成步调配合，从而实现间歇式的高效叠合加工。

首先，隔膜铺设机构将隔膜从叠片台靠近负极片给料装置的一侧铺设至靠近正极片给料装置的一侧，释放驱动机构配合驱动转动辊旋转以实现隔膜的释放，从而使得在隔膜铺设机构的作用下将隔膜铺设在叠片台上，等待负极片的叠合。

接着，在旋转驱动机构的驱动下，所述正极片给料装置和负极片给料装置的旋转架进行间歇式旋转，当未装载极片的存放座旋转至上料工位处时，待叠合的正极片和负极片输送至对应旋转架的存放座上；当负极片给料装置的旋转架上装载有负极片的存放座旋转至叠片台的一侧时，所述伸缩驱动机构驱动整个旋转架或单独驱动该装载有负极片的存放座向靠近叠片台的一侧移动，当存放座带动负极片移动至叠片台上的隔膜顶部后，夹紧装置对该负极片和铺设在叠片台上的隔膜靠近正极片给料装置的一侧夹紧，并在伸缩驱动机构的驱动下促使存放座单独缩回，从而完成该负极片叠合在隔膜上；紧接着，旋转驱动机构驱动负极片给料装置继续旋转一格，让下一个装载有负极片的存放座与叠片台对应，让空载的存放座旋转至上料工位处，在等待正极片进行叠合操作的同时进行空载存放座的负极片上料。

紧接着，隔膜铺设机构带动隔膜从靠近正极片给料装置的一侧铺设至靠近负极片给料装置的一侧，即以“Z”型的轨迹进行换向折叠铺设，使得在前述完成叠合的负极片顶部铺设有隔膜，在铺设过程中所述释放驱动机构配合驱动使得转动辊释放指定长度的隔膜。

完成一张负极片的叠合和隔膜的铺设后，正极片给料装置的伸缩驱动机构驱动旋转架或装载有正极片且与叠片台对应的存放座向靠近叠片台的方向移动，使得该存放座和正极片位于隔膜的顶面，此时通过夹紧装置将刚叠合的正极片和隔膜以及之前完成叠合的所有极片和隔膜一起进行夹紧以确保位置固定，并在伸缩驱动机构的驱动下促使存放座单独缩回，从而使得该正极片叠合在隔膜上；紧接着，旋转驱动机构驱动正极片给料装置继续旋转一格，让下一个装载有正极片的存放座与叠片台对应，让空载的存放座旋转至上料工位处，在等待下一张负极片进行叠合操作的同时进行空载存放座的正极片上料。

如此不断地，利用隔膜铺设机构实现隔膜的快速换向折叠铺设，并结合正极片给料装置和负极片给料装置的交替伸缩给出极片，同时配合隔膜输送装置的隔膜释放以及叠片台的下降移动，采用轮转的方式高效、精准且稳定地进行电芯极片的叠合加工。

在电芯极片的堆叠过程中，当完成单个电芯极片的堆叠后，托盘上料机构向叠片台上输送分隔托盘，该分隔托盘可以为一个，也可以为多个，在放置分隔托盘的前后，隔膜铺设机构按照放置正负极片时一样正常铺设隔膜，即分隔托盘也是位于铺设的隔膜之间。铺设上述分隔托盘的作用在于：一方面，可以实现电芯极片的连续堆叠，中途无需停顿，大大提高生产效率，具体地，当完成一个电芯极片的堆叠后，无需停顿将该电芯取出，而是放置分隔托盘后继续堆叠，当完成若干个电芯极片的堆叠后，可以利用竖向驱动机构带动叠片台向下运动，带动已经完成堆叠的多个电芯向下运动，而此时正在堆叠的电芯下方的分隔托盘可以临时替代叠片台作为叠片的支撑基座，此时可以设置一个外部机构来承托分隔托盘，该外部机构带动分隔托盘向下移动来配合极片的堆叠动作；而随叠片台下降的已完成堆叠的若干个电芯，则可以通过其他机构实现取出、包装等动作，等该动作完成后，叠片台上升至叠片位置，恢复其作为叠片支撑基座的作用，从而在叠片过程中无需停顿进行单个电芯的取出，显著地提高生产效率；另一方面，通过在相邻两个电芯之间设置分隔托盘，可以在分隔托盘处对相邻两个电芯之间的隔膜进行分割，从而不会对附近极片造成损伤，例如，可以通过激光切割或者刀具切割的方式在分隔托盘的端部处对隔膜进行切断，从而消除了切割时对邻近的极片造成损伤的风险；第三方面，通过设置分隔托盘，由于分隔托盘也是设置于隔膜之间，可以在电芯的两端存储一定长度的隔膜，因此在取出分隔托盘后，对于需要利用隔膜对电芯进行包裹的电芯，可以利用两端存储的隔膜进行包卷，巧妙地实现电芯两端隔膜的预留，而且通过设置不同数量的分隔托盘，可以预留不同长度的隔膜。

本发明的一个优选方案，所述托盘上料机构采用正极片给料装置或/和负极片给料装置。

本发明的一个优选方案，沿着正极片和负极片的移动方向，所述正极片给料装置和负极片给料装置的后方均设有极片上料装置；其中，所述极片上料装置包括极片发料机构和极片传送机构，所述极片发料机构设置在所述极片传送机构的后方；所述极片发料机构包括用于存放多张待叠合极片的极片存料台、用于吸取极片的吸料组件以及驱动吸料组件在极片存料台和极片传送机构之间转移的搬运驱动机构，所述吸料组件包括多个真空吸盘，所述多个真空吸盘与真空设备连接；所述极片传送机构包括传动带以及驱动传送带运转的传送驱动机构，所述传送带的一端与所述极片存料台对接，所述传送带的另一端与极片给料装置的存放座对接。

优选地，所述极片传送机构设有两组，分别为第一极片传送机构和第二极片传送机构；沿着极片的移动方向，所述第一极片传送机构设置在所述第二极片传送机构的后方；机架上设有用于驱动所述第二极片传送机构沿垂直于极片移动方向移动的调整驱动机构。

本发明的一个优选方案，所述存放座上的固定组件包括多个真空吸附件，所述多个真空吸附件与真空设备连接。

本发明的一个优选方案，所述夹紧装置包括两组伸缩压紧机构，该两组伸缩压紧机构分别设置在叠片台的另外两对侧；其中，每个所述伸缩压紧机构均包括压紧件以及驱动所述压紧件运动以压紧或松开叠片台上的极片和隔膜的压紧驱动机构。

优选地，所述压紧驱动机构包括伸缩杆、驱动伸缩杆伸缩移动的伸缩动力源、动力块以及运动块，沿着伸缩杆的伸缩方向，所述伸缩杆倾斜向下设置；所述伸缩动力源固定在机架上，所述动力块滑动设置在机架上，所述动力块固定连接在伸缩杆上，所述运动块滑动连接在伸缩杆上且所述运动块的前方设有用于限定运动块向前移动的极限位置的限位块，所述运动块设置在所述动力块的前方，所述动力块和运动块之间设有弹性元件；所述压紧件可竖向滑动设置在所述运动块上，且所述压紧件与所述动力块之间通过连杆相互转动连接。

优选地，所述运动块上设有竖向导向模组，该竖向导向模组包括导轨和滑块，所述滑块固定连接在所述运动块上，所述导轨与所述滑块配合连接且与所述压紧件固定连接。

优选地，所述压紧件包括压片和连接杆，所述压片沿水平方向延伸设置，所述连接杆的一端与所述压片的后端连接，所述连接杆的另一端向下延伸设置，所述连接杆与所述导轨固定连接；所述动力块上设有向下延伸设置的连接片，所述连杆的一端与所述连接杆的下端转动连接，所述连杆的另一端与所述连接片的下端转动连接。

一种高效电芯叠片方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)隔膜铺设机构将隔膜从叠片台的一侧铺设至另一侧，释放驱动机构配合驱动转动辊旋转以实现隔膜的释放，使得在隔膜铺设机构的作用下将隔膜铺设在叠片台上，等待极片的叠合；

(2)旋转驱动机构驱动正极片给料装置或负极片给料装置的旋转架转动，让存放座上的极片与叠片台对应；伸缩驱动机构驱动旋转架或存放座伸出靠近叠片台，让存放座和极片移动至叠片台的隔膜顶部，此时夹紧装置将隔膜以及隔膜顶部上的极片夹紧；伸缩驱动机构驱动旋转架或存放座单独缩回离开叠片台，实现存放座与隔膜上的极片分离；随后旋转驱动机构驱动正极片给料装置或负极片给料装置的旋转架转动一格，让下一个装载有极片的存放座与叠片台对应，等待下一次的极片叠合；同时，空载的存放座与极片上料工位对应，进行极片的上料；

(3)隔膜铺设机构在刚完成叠合的极片上铺设下一层隔膜；竖向驱动机构驱动叠片台向下移动，使得叠片台与负极片给料装置或正极片给料装置的存放座上的极片对应；

(4)旋转驱动机构驱动负极片给料装置或正极片给料装置的旋转架转动，让存放座上的极片与叠片台对应；伸缩驱动机构驱动旋转架或存放座伸出靠近叠片台，让存放座和极片移动至叠片台的隔膜顶部，此时夹紧装置将隔膜、隔膜顶部上的极片以及之前已完成叠合的所有极片和隔膜夹紧；伸缩驱动机构驱动旋转架或存放座单独缩回离开叠片台，实现存放座与隔膜上的极片分离；随后旋转驱动机构驱动负极片给料装置或正极片给料装置的旋转架转动一格，让下一个装载有极片的存放座与叠片台对应，等待下一次的极片叠合；同时，空载的存放座与极片上料工位对应，进行极片的上料；

(5)如此不断地，重复步骤(1)-步骤(4)，直至完成指定数量正极片和负极片的叠合，从而形成一个电芯；

(6)托盘上料机构在电芯的隔膜顶部铺设一个分隔托盘；

(7)重复步骤(5)-步骤(6)，从而实现连续且高效多个电芯的加工生产。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明利用旋转架实现轮转式的极片上料和极片叠合，间歇式动作，有效提高极片的上料速度和叠合速度，生产加工效率明显提升；并且，采用间歇式的叠合动作，极片的上料和叠合的精度有效保证，从而提高电芯的生产质量。

2、本发明采用隔膜铺设机构，对释放出来的隔膜进行以Z型轨迹往复换向折叠的方式铺设在叠片台，预先对隔膜进行铺设操作，以便极片的快速和准确的叠合，叠合稳定性大大提高，并且叠合加工效率和叠合精度得到明显提升。

3、通过托盘上料机构在相邻两个电芯之间铺设分隔托盘，一方面，可以实现电芯极片的连续堆叠，中途无需停顿，大大提高生产效率，现有技术中，当完成一个电芯的极片堆叠后，需要停顿下来进行隔膜的切断和取出，生产辅助时间多，是生产效率低的关键因素。具体地，本发明中，当完成一个电芯极片的堆叠后，无需停顿将该电芯取出，而是放置分隔托盘后继续堆叠，当完成若干个电芯极片的堆叠后，可以利用竖向驱动机构带动叠片台向下运动，带动已经完成堆叠的多个电芯向下运动，而此时正在堆叠的电芯下方的分隔托盘可以临时替代叠片台作为叠片的支撑基座，此时可以设置一个外部机构来承托分隔托盘，该外部机构带动分隔托盘向下移动来配合极片的堆叠动作；而随叠片台下降的已完成堆叠的若干个电芯，则可以通过其他机构实现取出、包装等动作，等该动作完成后，叠片台上升至叠片位置，恢复其作为叠片支撑基座的作用，从而在叠片过程中无需停顿进行单个电芯的取出，显著地提高生产效率。另一方面，通过在相邻两个电芯之间设置分隔托盘，可以在分隔托盘处对相邻两个电芯之间的隔膜进行分割，从而不会对附近极片造成损伤，例如，可以通过激光切割或者刀具切割的方式在分隔托盘的端部处对隔膜进行切断，从而消除了切割时对邻近的极片造成损伤的风险。第三方面，通过设置分隔托盘，由于分隔托盘也是设置于隔膜之间，可以在电芯的两端存储一定长度的隔膜，因此在取出分隔托盘后，对于需要利用隔膜对电芯进行包裹的电芯，可以利用两端存储的隔膜进行包卷，巧妙地实现电芯两端隔膜的预留，而且通过设置不同数量的分隔托盘，可以预留不同长度的隔膜。

附图说明

图1-图2为本发明的转轮式给料的电芯叠片机的第一种具体实施方式的结构示意图，其中，图1为主视图，图2为立体图。

图3-图4为正极片给料装置、负极片给料装置、夹紧装置、叠片台以及承托转移机构的结构示意图，其中，图3为主视图，图4为立体图。

图5-图6为夹紧装置、叠片台以及承托转移机构的结构示意图，其中，图5为立体图，图6为省去电芯和分隔托盘后的立体图。

图7-图9为夹紧装置的结构示意图，其中，图7为立体图，图8为伸缩压紧机构的主视图，图9为伸缩压紧机构的立体图。

图10-图12为正极片给料装置(或负极片给料装置)的结构示意图，其中，图10为第一视角立体图，图11为第二视角立体图，图12为转动架的立体图。

图13-图14为本发明的转轮式给料的电芯叠片机的第二种具体实施方式的结构示意图，其中，图13为极片叠合前的示意图，图14为极片叠合时的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1

参见图1-图12，本实施例的转轮式给料的电芯叠片机，包括两个相对设置的极片给料装置、用于堆叠极片的叠片台4以及用于输送隔膜的隔膜输送装置3，所述两个极片给料装置分别为正极片给料装置1和负极片给料装置2，所述正极片给料装置1和负极片给料装置2分别设置在所述隔膜输送装置3的两侧，所述叠片台4设置在正极片给料装置1和负极片给料装置2之间。

参见图1-图4、图10-图12，所述正极片给料装置1和负极片给料装置2均包括旋转架、驱动旋转架间歇式旋转的旋转驱动机构13以及设置在旋转架上且用于装载极片的至少两个存放座12，所述存放座12沿旋转架的旋转方向等间距排列设置，每个存放座12上均设有用于固定或松开极片的固定组件；所述正极片给料装置1和负极片给料装置2上还设有用于驱动旋转架或驱动旋转架上的存放座12沿径向方向伸缩以靠近或远离所述叠片台4以将极片放置到叠片台4上的伸缩驱动机构6。

参见图1-图2，所述隔膜输送装置3包括转动辊、驱动转动辊旋转以实现释放隔膜的释放驱动机构以及用于推动隔膜以Z型轨迹往复换向折叠铺设在叠片台4上的隔膜铺设机构。

参见图1-图6，所述叠片台4可竖向滑动设置在机架上，机架上设有用于驱动所述叠片台4沿竖向方向滑动使得已堆叠极片向下沉降的竖向驱动机构7；所述叠片台4上设有用于在铺设隔膜和极片时对隔膜和极片进行夹紧的夹紧装置14，当所述正极片给料装置1或负极片给料装置2铺设一张极片时，该夹紧装置14将极片及隔膜一端夹住，使隔膜铺设机构便于在随后铺设下一层隔膜以实现正负极片在隔膜之间的交替堆叠。

本实施例的轮转式给料的电芯叠片机还包括用于在单个电芯的极片堆叠完毕后向叠片台4上送入分隔托盘15的托盘上料机构，在电芯极片连续堆叠过程，所述分隔托盘15位于堆叠好的相邻两个电芯之间。

参见图1-图2、图10-图11，所述托盘上料机构采用正极片给料装置1或/和负极片给料装置2。也就是说，正极片给料装置1或/和负极片给料装置2可以同时作为分隔托盘15的上料机构，正极片给料装置1或/和负极片给料装置2在取料时，在需要设置分隔托盘15时取上分隔托盘15，并按照输送极片相似的动作，将分隔托盘15放置到叠片台4上，从而无需额外设置单独的盘上料机构，有利于简化设备结构。

本实施例中，所述隔膜铺设机构包括摆动辊组以及驱动摆动辊组摆动的摆动驱动机构，所述摆动辊组设置在所述叠片台4的上方，隔膜的始端从转动辊释放出来，穿过所述摆动辊组后到达所述叠片台4。优选地，所述隔膜输送装置3还包括纠偏机构和张紧机构，沿着隔膜的输送方向，隔膜依次穿过所述纠偏机构、张紧机构和隔膜铺设机构后，到达所述叠片台4。通过纠偏机构和张紧机构的设置，有利于提高隔膜输送的精度和保证适当的张紧度，确保隔膜与极片能够准确叠合，提高生产质量。另外，本实施例中的隔膜铺设机构，可参见现有技术中的铺膜装置。

参见图1-图2、图10-图11，沿着正极片和负极片的移动方向，所述正极片给料装置1和负极片给料装置2的后方均设有极片上料装置；其中，所述极片上料装置包括极片发料机构和极片传送机构，所述极片发料机构设置在所述极片传送机构的后方；所述极片发料机构包括用于存放多张待叠合极片的极片存料台32、用于吸取极片的吸料组件31以及驱动吸料组件31在极片存料台32和极片传送机构之间转移的搬运驱动机构，所述吸料组件31包括多个真空吸盘，所述多个真空吸盘与真空设备连接；所述极片传送机构包括传动带以及驱动传送带运转的传送驱动机构，所述传送带的一端与所述极片存料台32对接，所述传送带的另一端与极片给料装置的存放座12对接。本实施例中，每个极片上料装置均包括两组极片存料台32和两组吸料组件31，从而以便实现一次吸附搬运两张极片，减少吸附组件的动作次数，加快搬运效率。另外，也可设置一个极片存料台32和一个分隔托盘15存放台，以便根据叠合加工时的需求，定时搬运分隔托盘15，从而实现利用正极片给料装置1和负极片给料装置2进行分隔托盘15的上料。

参见图1-图2、图10-图11，所述极片传送机构设有两组，分别为第一极片传送机构33和第二极片传送机构34；沿着极片的移动方向，所述第一极片传送机构33设置在所述第二极片传送机构34的后方；机架上设有用于驱动所述第二极片传送机构34沿垂直于极片移动方向移动的调整驱动机构35。通过调整驱动机构35的设置，对第二极片传送机构34的横向(垂直于极片移动方向)进行调整，使得极片能够以更加精准的位置进入到极片给料装置的存放座12上，从而有效提高极片的叠合精度。

参见图1-图2、图10-图11进一步地，在第一极片传送机构33上，可对应设置清洁模块和双表面检测模块，从而实现对第一极片传送机构33上的极片进行清洁和质量检测，以便及时发现不合格的极片产品并进行剔除操作。与此同时，在第二极片传送机构34的对应处，设置OCR视觉检测，对第二极片传送机构34上的极片进行位置检测，并通过调整驱动机构35对第二极片传送机构34进行位置调整，以提高上料精度。

参见图1-图2、图10-图11，所述存放座12上的固定组件包括多个真空吸附件，所述多个真空吸附件与真空设备连接。采用真空吸附的方式对极片进行固定，结构简单，精度高，且稳定性好；另外，在极片叠合过程中，可通过真空吸附件反吹气体，从而增加释放极片的动力，让极片能够更加精准地贴合叠合在隔膜上，提高叠合精度且确保能够极片与存放座12分离。

参见图5-图9，所述夹紧装置14包括两组伸缩压紧机构，该两组伸缩压紧机构分别设置在叠片台4的另外两对侧；其中，每个所述伸缩压紧机构均包括压紧件以及驱动所述压紧件运动以压紧或松开叠片台4上的极片和隔膜的压紧驱动机构。

参见图7-图9，所述压紧驱动机构包括伸缩杆30、驱动伸缩杆30伸缩移动的伸缩动力源19、动力块20以及运动块22，沿着伸缩杆30的伸缩方向，所述伸缩杆30倾斜向下设置；所述伸缩动力源19固定在机架上，所述动力块20滑动设置在机架上，所述动力块20固定连接在伸缩杆30上，所述运动块22滑动连接在伸缩杆30上且所述运动块22的前方设有用于限定运动块22向前移动的极限位置的限位块29，所述运动块22设置在所述动力块20的前方，所述动力块20和运动块22之间设有弹性元件21；所述压紧件可竖向滑动设置在所述运动块22上，且所述压紧件与所述动力块20之间通过连杆23相互转动连接。

参见图7-图9，所述运动块22上设有竖向导向模组27，该竖向导向模组27包括导轨和滑块，所述滑块固定连接在所述运动块22上，所述导轨与所述滑块配合连接且与所述压紧件固定连接。通过竖向导向模组27的设置，提高压紧件的滑动稳定性的同时，对压紧件的滑动方向进行限定，确保在连杆23的作用下促使压紧件上下滑动。

参见图7-图9，所述压紧件包括压片26和连接杆24，所述压片26沿水平方向延伸设置，所述连接杆24的一端与所述压片26的后端连接，所述连接杆24的另一端向下延伸设置，所述连接杆24与所述导轨固定连接；所述动力块20上设有向下延伸设置的连接片25，所述连杆23的一端与所述连接杆24的下端转动连接，所述连杆23的另一端与所述连接片25的下端转动连接，所述连接杆24的下端比所述连接片25的下端低。本实施例中，所述伸缩动力源19为气缸，所述伸缩杆30为气缸的动力杆；进一步地，气缸上设有两个向前延伸设置的导向杆28，所述伸缩杆30位于两个导向杆28之间，所述动力块20与所述两个导向杆28固定连接，导向杆28与气缸的缸体滑动连接，缸体内设有用于导向所述导向杆28的导向孔；所述运动块22上设有导套，所述导向杆28与所述导套配合设置。所述弹性元件21为弹簧，该弹簧自由套设在所述导向杆28上，所述限位块29设置在所述导向杆28的前端。

当需要对叠片台4上的隔膜和极片进行夹紧时，伸缩动力源19驱动伸缩杆30向前伸缩，使得所述动力块20随伸缩杆30一起向前下方移动，在移动过程中，导向杆28起导向作用，动力块20通过弹性元件21推动所述运动块22也一起向前下方移动，从而实现压紧件的快速接近叠片台4；当运动块22滑动至导向杆28前端的限位块29时，所述运动块22无法继续沿着导向杆28向前下方滑动，此时由于伸缩动力源19驱动伸缩杆30继续向前伸出，因此在带动动力块20向前下方移动的同时，对弹性元件21进行压缩，并通过连杆23带动所述压紧件竖直向下移动，最终实现对叠片台4上的隔膜和极片的压紧。在整个夹紧动作过程中，压紧件先向前下方移动，快速接近叠片台4，再进行竖直向下的压紧压实动作，两个动作连续进行，快速高效，并且在压紧时始终保持竖直向下的压紧力，稳定可靠，并且有利于保持隔膜和极片的位置精度；同时，在压紧件的压片26竖直向下移动进行压紧动作时，所述动力块20在前行时需要克服弹性元件21的弹力，从而实现柔性压紧，避免压片26与隔膜和极片的刚性接触碰撞，有利于保护已完成叠合的极片和隔膜。同理，当需要松开叠片台4上的极片和隔膜时，所述伸缩动力源19驱动伸缩杆30缩回，所有部件反向动作，即可实现压紧件的压片26先进行竖直向上移动离开隔膜和极片，再进行向后且向上的缩回动作，同样具有动作连续且保护极片和隔膜等优点。

参见图10-图12，本实施例中，正极片给料装置1和负极片给料装置2中的伸缩驱动机构6驱动均驱动旋转架进行伸缩移动，旋转架作整体的伸缩移动，有利于简化旋转架的结构，便于控制，并且有利于提高移动精度和叠片精度。

参见图1-图6，另外，本实施例中的竖向驱动机构7设置在所述叠片台4的下方，具体地，所述竖向驱动机构7包括安装版以及设置在安装板底部的动力源，所述叠片台4设置在安装板上方，叠片台4底部与安装板之间设有竖向导向机构，竖向导向机构包括导杆和导套，动力源的伸缩杆30穿过安装板后与叠片台4的底部连接。

参见图10-图12，此外，本实施中的旋转架包括两个相对设置的转轮5以及设置在两个转轮5之间的连接杆36；所述两个转动的圆周面上设有与齿轮配合的轮齿，所述旋转驱动机构13包括动力源(电机)和主动齿轮，主动齿轮与所述转轮5配合连接，实现整个旋转架的旋转驱动。本实施例中，旋转架上设有四个存放座12，存放座12的两侧分别与两个转轮5的内侧面固定连接。所述伸缩驱动机构6包括电机和两组丝杆传动机构，两个转轮5转动连接在安装架上，安装架的底部与两组丝杆传动机构的滑块固定连接，电机通过皮带传动机构与两个丝杆传动机构连接，实现动力的传输。

参见图1-图12，本实施例的转轮式给料的电芯叠片机的工作原理是：

正极片给料装置1和负极片给料装置2的另一侧(与叠片台4相对的一侧)均设有极片上料工位，通过机械手或输送带等方式将待叠合的正极片和负极片对应输送至正极片给料装置1和负极片给料装置2的旋转架的存放座12上；所述隔膜输送装置3设置在所述叠片台4的上方，在叠合加工过程中，释放驱动机构驱动转动辊旋转以实现隔膜的释放，待叠合的隔膜从上往下沿竖向方向输送，并且隔膜的始端通过夹紧装置14固定在叠片台4的其中一侧(本次工作原理以隔膜的始端固定在叠片台4靠近负极片给料装置2的一侧为例，显然隔膜的始端也可以固定在叠片台4靠近正极片给料装置1的一侧)，加工过程中所述竖向驱动机构7驱动叠片台4间歇式向下移动，转动辊的转动、隔膜的往复换向折叠和叠片台4的向下移动均与正极片给料装置1和负极片给料装置2形成步调配合，从而实现间歇式的高效叠合加工。

首先，隔膜铺设机构将隔膜从叠片台4靠近负极片给料装置2的一侧铺设至靠近正极片给料装置1的一侧，释放驱动机构配合驱动转动辊旋转以实现隔膜的释放，从而使得在隔膜铺设机构的作用下将隔膜铺设在叠片台4上，等待负极片的叠合。

接着，在旋转驱动机构13的驱动下，所述正极片给料装置1和负极片给料装置2的旋转架进行间歇式旋转，当未装载极片的存放座12旋转至上料工位处时，待叠合的正极片和负极片输送至对应旋转架的存放座12上；当负极片给料装置2的旋转架上装载有负极片的存放座12旋转至叠片台4的一侧时，所述伸缩驱动机构6驱动整个旋转架或单独驱动该装载有负极片的存放座12向靠近叠片台4的一侧移动，当存放座12带动负极片移动至叠片台4上的隔膜顶部后，夹紧装置14对该负极片和铺设在叠片台4上的隔膜靠近正极片给料装置1的一侧夹紧，并在伸缩驱动机构6的驱动下促使存放座12单独缩回，从而完成该负极片叠合在隔膜上；紧接着，旋转驱动机构13驱动负极片给料装置2继续旋转一格，让下一个装载有负极片的存放座12与叠片台4对应，让空载的存放座12旋转至上料工位处，在等待正极片进行叠合操作的同时进行空载存放座12的负极片上料。

紧接着，隔膜铺设机构带动隔膜从靠近正极片给料装置1的一侧铺设至靠近负极片给料装置2的一侧，即以“Z”型的轨迹进行换向折叠铺设，使得在前述完成叠合的负极片顶部铺设有隔膜，在铺设过程中所述释放驱动机构配合驱动使得转动辊释放指定长度的隔膜。

完成一张负极片的叠合和隔膜的铺设后，正极片给料装置1的伸缩驱动机构6驱动旋转架或装载有正极片且与叠片台4对应的存放座12向靠近叠片台4的方向移动，使得该存放座12和正极片位于隔膜的顶面，此时通过夹紧装置14将刚叠合的正极片和隔膜以及之前完成叠合的所有极片和隔膜一起进行夹紧以确保位置固定，并在伸缩驱动机构6的驱动下促使存放座12单独缩回，从而使得该正极片叠合在隔膜上；紧接着，旋转驱动机构13驱动正极片给料装置1继续旋转一格，让下一个装载有正极片的存放座12与叠片台4对应，让空载的存放座12旋转至上料工位处，在等待下一张负极片进行叠合操作的同时进行空载存放座12的正极片上料。

如此不断地，利用隔膜铺设机构实现隔膜的快速换向折叠铺设，并结合正极片给料装置1和负极片给料装置2的交替伸缩给出极片，同时配合隔膜输送装置3的隔膜释放以及叠片台4的下降移动，采用轮转的方式高效、精准且稳定地进行电芯极片的叠合加工。

在电芯极片的堆叠过程中，当完成单个电芯极片的堆叠后，托盘上料机构向叠片台4上输送分隔托盘15，该分隔托盘15可以为一个，也可以为多个，在放置分隔托盘15的前后，隔膜铺设机构按照放置正负极片时一样正常铺设隔膜，即分隔托盘15也是位于铺设的隔膜之间。铺设上述分隔托盘15的作用在于：一方面，可以实现电芯极片的连续堆叠，中途无需停顿，大大提高生产效率，具体地，当完成一个电芯极片的堆叠后，无需停顿将该电芯取出，而是放置分隔托盘15后继续堆叠，当完成若干个电芯极片的堆叠后，可以利用竖向驱动机构7带动叠片台4向下运动，带动已经完成堆叠的多个电芯向下运动，而此时正在堆叠的电芯下方的分隔托盘15可以临时替代叠片台4作为叠片的支撑基座，此时可以设置一个外部机构来承托分隔托盘15，该外部机构带动分隔托盘15向下移动来配合极片的堆叠动作；而随叠片台4下降的已完成堆叠的若干个电芯，则可以通过其他机构实现取出、包装等动作，等该动作完成后，叠片台4上升至叠片位置，恢复其作为叠片支撑基座的作用，从而在叠片过程中无需停顿进行单个电芯的取出，显著地提高生产效率；另一方面，通过在相邻两个电芯之间设置分隔托盘15，可以在分隔托盘15处对相邻两个电芯之间的隔膜进行分割，从而不会对附近极片造成损伤，例如，可以通过激光切割或者刀具切割的方式在分隔托盘15的端部处对隔膜进行切断，从而消除了切割时对邻近的极片造成损伤的风险；第三方面，通过设置分隔托盘15，由于分隔托盘15也是设置于隔膜之间，可以在电芯的两端存储一定长度的隔膜，因此在取出分隔托盘15后，对于需要利用隔膜对电芯进行包裹的电芯，可以利用两端存储的隔膜进行包卷，巧妙地实现电芯两端隔膜的预留，而且通过设置不同数量的分隔托盘15，可以预留不同长度的隔膜。

进一步地，为了实现分隔托盘15的承托以及已完成叠片的电芯的转移，本实施例具体公开一种承托转移机构。具体地，本实施例的承托转移机构包括驱动叠片台4横向移动的转移驱动机构8、承托件16、驱动承托件16伸缩从而托住或松开分隔托盘15的承托驱动机构18以及驱动承托件16升降的升降驱动机构17；机架上设有两个相对设置的导向板11，所述叠片台4设置在所述两个导向板11之间，所述竖向驱动机构7的动力输出件与所述叠片台4的底部连接，所述转移驱动机构8与竖向驱动机构7的支架固定连接。当需要将已经完成叠片的电芯转移出去且不影响当前的叠片加工时，所述升降驱动机构17驱动承托件16升降移动至对应的分隔托盘15处，并通过承托驱动机构18驱动承托件16伸出，将该高度处的分隔托盘15托住，随后竖向驱动机构7驱动叠片台4下降，使得承托件16下方的所有电芯随叠片台4一起下降，与上方正在进行叠片的材料分离；接着，转移驱动机构8驱动竖向驱动机构7、叠片台4以及电芯横向移动，与正在叠片加工的极片和隔膜错开，在叠片工位一侧进行电芯的回收处理；完成电芯取出后，转移驱动机构8和竖向驱动机构7驱动叠片台4复位，并且承托驱动机构18驱动承托件16缩回，使得正在支承叠片加工材料的分隔托盘15重新落回至叠片台4上，继续进行叠片加工。另外，在叠片工位的一侧还设有夹紧机构10，通过夹紧机构10将转移出来的完成叠合的电芯进行取出，当然，也可采用机械手等其他取出装置。

参见图1-图12，本实施例的高效电芯叠片方法，包括以下步骤：

(1)隔膜铺设机构将隔膜从叠片台4的一侧铺设至另一侧，释放驱动机构配合驱动转动辊旋转以实现隔膜的释放，使得在隔膜铺设机构的作用下将隔膜铺设在叠片台4上，等待极片的叠合；

(2)旋转驱动机构13驱动正极片给料装置1或负极片给料装置2的旋转架转动，让存放座12上的极片与叠片台4对应；伸缩驱动机构6驱动旋转架或存放座12伸出靠近叠片台4，让存放座12和极片移动至叠片台4的隔膜顶部，此时夹紧装置14将隔膜以及隔膜顶部上的极片夹紧；伸缩驱动机构6驱动旋转架或存放座12单独缩回离开叠片台4，实现存放座12与隔膜上的极片分离；随后旋转驱动机构13驱动正极片给料装置1或负极片给料装置2的旋转架转动一格，让下一个装载有极片的存放座12与叠片台4对应，等待下一次的极片叠合；同时，空载的存放座12与极片上料工位对应，进行极片的上料；

(3)隔膜铺设机构在刚完成叠合的极片上铺设下一层隔膜；竖向驱动机构7驱动叠片台4向下移动，使得叠片台4与负极片给料装置2或正极片给料装置1的存放座12上的极片对应；

(4)旋转驱动机构13驱动负极片给料装置2或正极片给料装置1的旋转架转动，让存放座12上的极片与叠片台4对应；伸缩驱动机构6驱动旋转架或存放座12伸出靠近叠片台4，让存放座12和极片移动至叠片台4的隔膜顶部，此时夹紧装置14将隔膜、隔膜顶部上的极片以及之前已完成叠合的所有极片和隔膜夹紧；伸缩驱动机构6驱动旋转架或存放座12单独缩回离开叠片台4，实现存放座12与隔膜上的极片分离；随后旋转驱动机构13驱动负极片给料装置2或正极片给料装置1的旋转架转动一格，让下一个装载有极片的存放座12与叠片台4对应，等待下一次的极片叠合；同时，空载的存放座12与极片上料工位对应，进行极片的上料；

(5)如此不断地，重复步骤(1)-步骤(4)，直至完成指定数量正极片和负极片的叠合，从而形成一个电芯；

(6)托盘上料机构在电芯的隔膜顶部铺设一个分隔托盘15；

(7)重复步骤(5)-步骤(6)，从而实现连续且高效多个电芯的加工生产。

实施例2

参见图13-图14，本实施例与实施例1的不同之处在于，所述旋转架的转轮37呈多边形设置，例如，转轮37呈等六边形设置，且旋转架上的存放座对应设置六个，每个存放座一一对应设置在转轮37的侧边38上；同时，等六边形的转轮37的每个侧边38的一端转动连接在转轮37上，另一端可左右摆动，本实施例中的伸缩驱动机构为转动驱动机构，每个侧边38对应一个转动驱动机构，用于单独驱动每个侧边38旋转以实现侧边38上的存放座的摆动。

工作时，在极片上料过程中，为了让转轮37具有足够的旋转空间，因此在极片上料装置40上设置了顶料驱动机构39，上料时将极片向上顶起，以便六边形的转轮37上的存放座将极片吸住。叠合过程中，隔膜铺设在叠片台4上后，与叠片台4对应的转轮37侧边38上的转动驱动机构驱动该侧边38向外旋转，促使该侧边38上的存放座向外摆动，使得存放座上的极片通过摆动的方式从转轮37上转移叠合在叠片台4上隔膜上，从而完成极片叠合；最后转动驱动机构驱动侧边38复位，旋转驱动机构驱动转轮37转动一格，即可进行连续的转轮37式的极片叠合。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转轮式给料的电芯叠片机，其特征在于，包括两个相对设置的极片给料装置、用于堆叠极片的叠片台以及用于输送隔膜的隔膜输送装置，所述两个极片给料装置分别为正极片给料装置和负极片给料装置，所述正极片给料装置和负极片给料装置分别设置在所述隔膜输送装置的两侧，所述叠片台设置在正极片给料装置和负极片给料装置之间；其中，

所述正极片给料装置和负极片给料装置均包括旋转架、驱动旋转架间歇式旋转的旋转驱动机构以及设置在旋转架上且用于装载极片的至少两个存放座，所述存放座沿旋转架的旋转方向等间距排列设置，每个存放座上均设有用于固定或松开极片的固定组件；所述正极片给料装置和负极片给料装置上还设有用于驱动旋转架或驱动旋转架上的存放座运动以靠近或远离所述叠片台从而将极片放置到叠片台上的伸缩驱动机构；

所述隔膜输送装置包括转动辊、驱动转动辊旋转以实现释放隔膜的释放驱动机构以及用于推动隔膜以Z型轨迹往复换向折叠铺设在叠片台上的隔膜铺设机构；

所述叠片台可竖向滑动设置在机架上，机架上设有用于驱动所述叠片台沿竖向方向滑动使得已堆叠极片向下沉降的竖向驱动机构；所述叠片台上设有用于在铺设隔膜和极片时对隔膜和极片进行夹紧的夹紧装置，当所述正极片给料装置或负极片给料装置铺设一张极片时，该夹紧装置将极片及隔膜一端夹住，使隔膜铺设机构便于在随后铺设下一层隔膜以实现正负极片在隔膜之间的交替堆叠；

还包括用于在单个电芯的极片堆叠完毕后向叠片台上送入分隔托盘的托盘上料机构，在电芯极片连续堆叠过程，所述分隔托盘位于堆叠好的相邻两个电芯之间。

2.根据权利要求1所述的转轮式给料的电芯叠片机，其特征在于，所述托盘上料机构采用正极片给料装置或/和负极片给料装置。

3.根据权利要求1所述的转轮式给料的电芯叠片机，其特征在于，沿着正极片和负极片的移动方向，所述正极片给料装置和负极片给料装置的后方均设有极片上料装置；其中，所述极片上料装置包括极片发料机构和极片传送机构，所述极片发料机构设置在所述极片传送机构的后方；所述极片发料机构包括用于存放多张待叠合极片的极片存料台、用于吸取极片的吸料组件以及驱动吸料组件在极片存料台和极片传送机构之间转移的搬运驱动机构，所述吸料组件包括多个真空吸盘，所述多个真空吸盘与真空设备连接；所述极片传送机构包括传动带以及驱动传送带运转的传送驱动机构，所述传送带的一端与所述极片存料台对接，所述传送带的另一端与极片给料装置的存放座对接。

4.根据权利要求3所述的转轮式给料的电芯叠片机，其特征在于，所述极片传送机构设有两组，分别为第一极片传送机构和第二极片传送机构；沿着极片的移动方向，所述第一极片传送机构设置在所述第二极片传送机构的后方；机架上设有用于驱动所述第二极片传送机构沿垂直于极片移动方向移动的调整驱动机构。

5.根据权利要求1所述的转轮式给料的电芯叠片机，其特征在于，所述存放座上的固定组件包括多个真空吸附件，所述多个真空吸附件与真空设备连接。

6.根据权利要求1所述的转轮式给料的电芯叠片机，其特征在于，所述夹紧装置包括两组伸缩压紧机构，该两组伸缩压紧机构分别设置在叠片台的另外两对侧；其中，每个所述伸缩压紧机构均包括压紧件以及驱动所述压紧件运动以压紧或松开叠片台上的极片和隔膜的压紧驱动机构。

7.根据权利要求6所述的转轮式给料的电芯叠片机，其特征在于，所述压紧驱动机构包括伸缩杆、驱动伸缩杆伸缩移动的伸缩动力源、动力块以及运动块，沿着伸缩杆的伸缩方向，所述伸缩杆倾斜向下设置；所述伸缩动力源固定在机架上，所述动力块滑动设置在机架上，所述动力块固定连接在伸缩杆上，所述运动块滑动连接在伸缩杆上且所述运动块的前方设有用于限定运动块向前移动的极限位置的限位块，所述运动块设置在所述动力块的前方，所述动力块和运动块之间设有弹性元件；所述压紧件可竖向滑动设置在所述运动块上，且所述压紧件与所述动力块之间通过连杆相互转动连接。

8.根据权利要求7所述的转轮式给料的电芯叠片机，其特征在于，所述运动块上设有竖向导向模组，该竖向导向模组包括导轨和滑块，所述滑块固定连接在所述运动块上，所述导轨与所述滑块配合连接且与所述压紧件固定连接。

9.根据权利要求7或8所述的转轮式给料的电芯叠片机，其特征在于，所述压紧件包括压片和连接杆，所述压片沿水平方向延伸设置，所述连接杆的一端与所述压片的后端连接，所述连接杆的另一端向下延伸设置，所述连接杆与所述导轨固定连接；所述动力块上设有向下延伸设置的连接片，所述连杆的一端与所述连接杆的下端转动连接，所述连杆的另一端与所述连接片的下端转动连接。

10.一种应用权利要求2-9任一项所述的轮转式给料的电芯叠片方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)隔膜铺设机构将隔膜从叠片台的一侧铺设至另一侧，释放驱动机构配合驱动转动辊旋转以实现隔膜的释放，使得在隔膜铺设机构的作用下将隔膜铺设在叠片台上，等待极片的叠合；

(2)旋转驱动机构驱动正极片给料装置或负极片给料装置的旋转架转动，让存放座上的极片与叠片台对应；伸缩驱动机构驱动旋转架或存放座伸出靠近叠片台，让存放座和极片移动至叠片台的隔膜顶部，此时夹紧装置将隔膜以及隔膜顶部上的极片夹紧；伸缩驱动机构驱动旋转架或存放座单独缩回离开叠片台，实现存放座与隔膜上的极片分离；随后旋转驱动机构驱动正极片给料装置或负极片给料装置的旋转架转动一格，让下一个装载有极片的存放座与叠片台对应，等待下一次的极片叠合；同时，空载的存放座与极片上料工位对应，进行极片的上料；

(3)隔膜铺设机构在刚完成叠合的极片上铺设下一层隔膜；竖向驱动机构驱动叠片台向下移动，使得叠片台与负极片给料装置或正极片给料装置的存放座上的极片对应；

(4)旋转驱动机构驱动负极片给料装置或正极片给料装置的旋转架转动，让存放座上的极片与叠片台对应；伸缩驱动机构驱动旋转架或存放座伸出靠近叠片台，让存放座和极片移动至叠片台的隔膜顶部，此时夹紧装置将隔膜、隔膜顶部上的极片以及之前已完成叠合的所有极片和隔膜夹紧；伸缩驱动机构驱动旋转架或存放座单独缩回离开叠片台，实现存放座与隔膜上的极片分离；随后旋转驱动机构驱动负极片给料装置或正极片给料装置的旋转架转动一格，让下一个装载有极片的存放座与叠片台对应，等待下一次的极片叠合；同时，空载的存放座与极片上料工位对应，进行极片的上料；

(5)如此不断地，重复步骤(1)-步骤(4)，直至完成指定数量正极片和负极片的叠合，从而形成一个电芯；

(6)托盘上料机构在电芯的隔膜顶部铺设一个分隔托盘；

(7)重复步骤(5)-步骤(6)，从而实现连续且高效多个电芯的加工生产。

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