CN114769716A - 入料裁切机构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种入料裁切机构及方法，包括被驱动固定一料带的送片组件、被驱动切断一料带的切刀组件和控制所述送片组件的控制器；所述控制器根据所述切刀组件的运动时间或运动位置控制所述送片组件固定所述料带。本发明送片组件固定极片料带的时机根据切刀组件的运动时间或运动位置控制，通过设置位移传感器，检测动刀沿切断方向的运动信息，当运动信息达到预设值时，控制送片组件固定极片料带，具有明确的启动信号，切刀组件已经启动工作，保证了送片组件固定极片料带后切刀组件及时切断极片料带，避免了断带风险；并且送片组件和切刀组件沿切断方向的运动直接采用驱动件驱动，没有使用机械凸轮驱动，避免了机械冲击和振动。

Description

入料裁切机构及方法

技术领域

本发明属于锂电池自动化设备领域，尤其涉及一种入料裁切机构及方法。

背景技术

在锂电池生产过程中，极片料带的自由端入料到卷针，卷针卷绕一定时间后，需要在设定位置处将极片料带切断，切断后前段极片料带的尾部被继续卷绕贴胶形成电芯，后段极片料带的自由端需要被固定。现有技术中，为了保证极片料带的卷绕效率和切割精度，通常采用追切的方法，在使切刀组件、送片组件沿传送方向的速度与极片的传送速度保持相同的情况下，通过机械凸轮控制切刀组件切断极片前送片组件固定极片。

但是，上述追切结构及追切方法存在缺陷，例如：机械凸轮会产生金属碰撞，产生机械冲击和振动；机械凸轮为加工件，加工精度可能有偏差，导致送片组件固定极片的时机不够精确，出现送片组件固定极片后切刀组件未能及时的切断极片的情况，由于卷针卷绕速度会有波动，在此期间内卷针和送片组件会拉扯极片，导致极片有断带的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精确控制送片组件固定料带时机的入料裁切机构及入料裁切方法。

为实现上述目的，本发明入料裁切机构包括被驱动固定一料带的送片组件、被驱动切断一料带的切刀组件和控制所述送片组件的控制器；所述控制器根据所述切刀组件的运动时间或运动位置控制所述送片组件固定所述料带。

在本发明入料裁切机构的一个实施例中，所述切刀组件设置有位移传感器，所述位移传感器与控制器电性相连，将切刀组件的运动信息发送给控制器。

在本发明入料裁切机构的一个实施例中，所述切刀组件包括定刀和动刀，所述定刀和动刀之间形成一供料带穿过的间隙；所述位移传感器检测动刀沿切断方向的运动信息；所述控制器设定预设值，当运动信息达到预设值时，所述控制器控制送片组件固定料带。

在本发明入料裁切机构的一个实施例中，所述切刀组件连接一第一驱动件和第二驱动件，所述第一驱动件的驱动端与动刀相连接，驱动动刀靠近或远离定刀切断料带，所述第二驱动件驱动切刀组件沿着料带传送方向往复运动；所述控制器与第一驱动件、第二驱动件电性相连。

在本发明入料裁切机构的一个实施例中，所述送片组件连接一第三驱动件和第四驱动件，所述第三驱动件驱动送片组件固定料带，所述第四驱动件驱动送片组件沿着料带传送方向往复运动；所述控制器与第三驱动件、第四驱动件电性相连。

在本发明入料裁切机构的一个实施例中，所述送片组件包括一对送片夹，所述一对送片夹形成一供料带穿过的间隙，所述第三驱动件的驱动端与一对送片夹其中之一相连接，驱动送片夹其中之一靠近或远离另一送片夹以固定料带。

本发明还提供了一种入料裁切方法，该方法包括以下步骤：

提供一用于固定料带的送片组件；

提供一用于切断料带的切刀组件；

提供一控制器，所述控制器根据获取的切刀组件的运动时间或运动位置控制所述送片组件固定料带。

在本发明入料裁切方法的一个实施例中，一位移传感器检测所述切刀组件动刀的运动信息，并运动信息发送给控制器；

控制器设定预设值，与接收到的运动信息相比较；

当运动信息达到预设值时，控制器控制送片组件固定料带。

在本发明入料裁切方法的一个实施例中，所述切刀组件切断料带时沿料带传送方向的移动速度与料带的传送速度相同。

在本发明入料裁切方法的一个实施例中，所述送片组件固定料带时沿料带传送方向的移动速度略大于或等于料带的传送速度。

综上所述，本发明送片组件固定极片料带的时机根据切刀组件的运动时间或运动位置控制，通过设置位移传感器，检测动刀沿切断方向的运动信息，当运动信息达到预设值时，控制送片组件固定极片料带，具有明确的启动信号，切刀组件已经启动工作，保证了送片组件固定极片料带后切刀组件及时切断极片料带，避免了断带风险；并且送片组件和切刀组件沿切断方向的运动直接采用驱动件驱动，没有使用机械凸轮驱动，避免了机械冲击和振动。

附图说明

图1是本发明入料裁切机构的结构图；

图2是本发明入料裁切机构的电路连接图；

图3是本发明入料裁切方法的流程图；

图中：1、正极片料带；2、负极片料带；3、下隔膜料带；4、上隔膜料带；100、入料裁切机构；110、送片组件；111、送片夹；112、第三驱动件；113、第四驱动件；120、切刀组件；121、动刀；122、定刀；123、位移传感器；124、第一驱动件；125、第二驱动件；130、控制器；

200、预卷机构；

300、转塔；310、卷绕位；311、卷针；320、下料位。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本实施例是以极片料带的入料裁切为例进行说明，其他实施例中也可以设置为对其他带材的入料裁切操作。图1中所示，极片料带的切断方向与极片料带的传送方向相垂直。

如图1所示，本实施例入料裁切机构100包括送片组件110和切刀组件120。在入料裁切机构100沿着极片料带传送方向的下游设置有预卷机构200，预卷机构200用于极片料带的入料驱动、纠偏等操作，预卷机构200的结构已经在现有技术中公开，具体不再阐述。

在预卷机构200沿着极片料带传送方向的下游设置有转塔300，转塔300上设置有至少两工位，分别是卷绕位310和下料位320，两工位上分别设置有卷针311，极片料带通过预卷机构200入料至卷绕位310的卷针311。在其他实施例中，转塔300的工位可以设置为三工位、四工位等。

图1中设置有两组入料裁切机构100和预卷机构200，分别将正极片料带1、负极片料带2入料至卷绕位310的卷针311；正极片料带1和负极片料带2间隔设置有下隔膜料带3和上隔膜料带4。卷绕位310的卷针311将依次设置的下隔膜料带3、正极片料带1、上隔膜料带4、负极片料带2卷绕形成电芯，转塔300换位后将电芯在下料位320下料。

送片组件110用于在极片料带被切断前固定极片料带以防止极片料带抖动影响切割效果，并在极片料带被切断后把极片料带入料到预卷机构200。送片组件110包括一对送片夹111，一对送片夹111之间形成一供极片料带穿过的间隙。一对送片夹111其中之一连接一第三驱动件112，另一送片夹111位置相对固定地设置。第三驱动件112优选为伺服电动缸，第三驱动件112驱动其中一送片夹111沿切断方向靠近或者远离另一送片夹111，以固定或者释放极片料带。送片组件110整体连接一第四驱动件113，第四驱动件113驱动送片组件110整体沿着极片料带传送方向往复运动。

切刀组件120包括动刀121、定刀122和位移传感器123，动刀121连接一第一驱动件124，定刀122位置相对固定地设置。第一驱动件124驱动动刀121沿着切断方向靠近定刀122，从而切断极片料带。第一驱动件124优选为气缸。位移传感器123的测量方向与切断方向相平行，优选为磁栅传感器，测量精度可达到0.01mm/m。磁栅传感器的磁尺设置在切刀组件120上，设置方向与切断方向相平行，磁栅传感器的磁头设置在动刀121上，通过位移传感器123能够时刻检测动刀121的运动信息。切刀组件120整体连接一第二驱动件125，第二驱动件125驱动切刀组件120整体沿着极片料带传送方向往复运动。

位移传感器123也可以设置为光栅传感器、容栅传感器等。光栅传感器或容栅传感器均包括定栅片和动栅片，定栅片和动栅片分别设置在相对运动的切刀组件120和动刀121上，具体位置根据具体结构设置，动栅片和定栅片产生相对的位移，从而检测动刀121的位移量。

第四驱动件113、第二驱动件125优选为电缸，驱动方向与极片料带传送方向相平行。送片组件110和切刀组件120分别通过导轨滑动设置在一基板上，导轨的导向方向与极片料带传送方向相平行，第四驱动件113、第二驱动件125分别驱动送片组件110和切刀组件120在导轨上加速、减速或匀速运动，以实现送片组件110和切刀组件120在极片料带传送方向与极片料带的相对静止。

如图2所示，本实施例入料裁切机构100还包括控制器130，控制器130可选为PLC，控制器130分别与第三驱动件112、第四驱动件113、第一驱动件124、第二驱动件125、位移传感器123电性相连。控制器130通过第四驱动件113、第二驱动件125分别控制送片组件110、切刀组件120沿着极片料带传送方向往复运动；通过第一驱动件124控制动刀121向着定刀122运动。位移传感器123用于对切刀组件120上的动刀121运动信息进行检测，生成并发送运动信息至控制器130，控制器130预先设定一预设值与运动信息相比较。当运动信息达到预设值时，控制器130控制第三驱动件112启动，进而控制送片组件110启动，在切刀组件120切断极片料带时固定极片料带。送片组件110的启动根据动刀121的运动信息确定，能够精确的控制送片组件110的启动时间。

控制器130设置的预设值根据经验或统计数据进行设置和调整，保证切刀组件120在切断极片料带时，送片组件110能及时夹紧固定极片料带。

在一些实施例中，位移传感器123还可以用计时器替代。该计时器用来监测动刀121的启动时间，并在动刀121启动切割的预定的延迟时间后向控制器130发送信号，驱动送片组件110固定极片料带。这个延迟时间可以根据经验或统计数据进行设置和调整。

在另外一些实施例中，位移传感器123也可以用诸如对射光纤等位移传感器替代。这类位移传感器通常包括相对设置的一发光件及一受光件，当动刀121移动到发光件和受光件之间时，由于光线被动刀121遮挡而导致受光件接收的信号发生变化，进而检测到动刀121的位置。控制器130依据位移传感器123检测到的信号驱动送片组件110固定极片料带。很显然，在这种情况下，控制器130不需要把动刀121的位置信号与一预设值做比较，而是直接在接收到检测的信号后即驱动送片组件110的第三驱动件112。

由上述可知，本发明实施例通过监测切刀组件120的运动位置和/或运动时间的运动状态，并以此为依据控制送片组件110固定极片料带，从而可以提高切割效果，避免损伤极片料带。

送片组件110固定极片料带时和切刀组件120切断极片料带时，始终需要保持送片组件110、切刀组件120和极片料带在极片料带传送方向上运行的相对静止，因此，送片组件110和切刀组件120沿极片料带传送方向的运动速度与极片料带传送速度相同。

另外，为了保证极片料带不会断裂，送片组件110在沿极片料带传送方向的运动速度可以设置为略大于极片料带的传送速度。当位移传感器123检测动刀121的运动信息达到预设值时，控制器130控制送片组件110启动，在切刀组件120切断极片料带前固定极片料带。在此期间，如果卷针311卷绕极片料带的线速度有波动，送片组件110沿极片料带传送方向的运动速度略大于极片料带的传送速度，也不会造成卷针311和送片组件110拉扯极片料带，不会造成极片料带断裂的情况。

如图3所示，本实施例入料裁切方法包括如下步骤：

S1、提供送片组件110、切刀组件120和控制器130；

S2、控制器130设置一预设值；

S3、控制器130获取动刀121运动信息，并与预设值相比较；

S4、当运动信息达到预设值时，控制器130控制送片组件110启动夹紧固定极片料带。

步骤S3中，控制器130可以通过位移传感器123或者是计时器获取切刀组件120的运动信息。

显而易见地，在采用位移传感器123的实施例中，控制器130不用设置预设值，且不需要实时的比较动刀121的运动信息。在这种实施例中，只要检测到动刀121的位置信号即可控制送片组件110夹紧固定极片料带。

本实施例中，配合入料裁切机构100卷绕电芯的其他受控部件（如卷针311、预卷机构200、转塔300、下料机构等）也均与控制器130相连接，以接受控制器130的信号控制。入料裁切机构100将极片料带裁切并通过卷针311卷绕并膜形成的料带（由下隔膜料带3、正极片料带1、上隔膜料带4、负极片料带2组成）成电芯的具体工作过程如下：

（1）卷绕位310的卷针311卷绕极片料带，拉动极片料带入料，使极片料带以一个相对平稳的速度入料；

（2）入料裁切机构100上的传感器检测到极片料带上的定位孔时，将信号传输给控制器130，控制器130控制第四驱动件113驱动切刀组件120沿极片料带传送方向加速至与极片料带相同的速度后保持同速运动，控制器130控制第二驱动件125驱动送片组件110沿极片料带传送方向加速至与极片料带相同的速度后保持同速运动；

（3）达到相同速度后，控制器130控制第一驱动件124驱动动刀121开始向着定刀122运动；

（4）位移传感器123实时检测动刀121的运动信息，将运动信息发送给控制器130；

（5）控制器130预先设定一预设值，将运动信息与预设值相比较，当运动信息达到预设值时，控制器130控制第三驱动件112启动，进而控制送片组件110固定极片料带；

（6）切刀组件120切断极片料带，动刀121回退远离定刀122，形成供极片料带穿过的间隙；

（7）转塔300换位，卷针311被换位到下料位320，另一卷针311被换位到卷绕位310，换位到下料位320的卷针311将已经被切断的极片料带残卷，收尾贴胶；

（8）切刀组件120切断极片料带后，送片组件110固定极片料带的自由端继续沿着极片料带传送方向运动，将极片料带送入预卷机构200；

（9）送片组件110的送片夹111松开极片料带，送片组件110、切刀组件120分别回退至沿极片料带传送方向的初始位置，与此同时，预卷机构200驱动极片料带入料至卷绕位310的卷针311；

（10） 卷针311将并膜形成的料带卷绕形成电芯；

（11）重复上述步骤（1）-（10）。

在上述工作过程（2）中，控制器130控制第二驱动件125驱动送片组件110沿极片料带传送方向也可以加速至略大于极片料带的传输速度。

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种入料裁切机构，包括被驱动固定一料带的送片组件、被驱动切断一料带的切刀组件和控制所述送片组件的控制器；其特征是：所述控制器根据所述切刀组件的运动时间或运动位置控制所述送片组件固定所述料带。

2.如权利要求1所述的入料裁切机构，其特征是，所述切刀组件设置有位移传感器，所述位移传感器与控制器电性相连，将切刀组件的运动信息发送给控制器。

3.如权利要求2所述的入料裁切机构，其特征是，所述切刀组件包括定刀和动刀，所述定刀和动刀之间形成一供料带穿过的间隙；所述位移传感器检测动刀沿切断方向的运动信息；所述控制器设定预设值，当运动信息达到预设值时，所述控制器控制送片组件固定料带。

4.如权利要求3所述的入料裁切机构，其特征是，所述切刀组件连接一第一驱动件和第二驱动件，所述第一驱动件的驱动端与动刀相连接，驱动动刀靠近或远离定刀切断料带，所述第二驱动件驱动切刀组件沿着料带传送方向往复运动；所述控制器与第一驱动件、第二驱动件电性相连。

5.如权利要求1所述的入料裁切机构，其特征是，所述送片组件连接一第三驱动件和第四驱动件，所述第三驱动件驱动送片组件固定料带，所述第四驱动件驱动送片组件沿着料带传送方向往复运动；所述控制器与第三驱动件、第四驱动件电性相连。

6.如权利要求5所述的入料裁切机构，其特征是，所述送片组件包括一对送片夹，所述一对送片夹形成一供料带穿过的间隙，所述第三驱动件的驱动端与一对送片夹其中之一相连接，驱动送片夹其中之一靠近或远离另一送片夹以固定料带。

7.一种入料裁切方法，将入料至卷针的料带在设定位置裁切，其特征是，所述入料裁切方法包括：

提供一用于固定料带的送片组件；

提供一用于切断料带的切刀组件；

提供一控制器，所述控制器根据获取的切刀组件的运动时间或运动位置控制所述送片组件固定料带。

8.如权利要求7所述的入料裁切方法，其特征是，所述控制器根据获取的切刀组件的运动时间或运动位置控制所述送片组件固定料带包括：

一位移传感器检测所述切刀组件动刀的运动信息，并将运动信息发送给控制器；

控制器设定预设值，与接收到的运动信息相比较；

当运动信息达到预设值时，控制器控制送片组件固定料带。

9.如权利要求7所述的入料裁切方法，其特征是，所述切刀组件切断料带时沿料带传送方向的移动速度与料带的传送速度相同。

10.如权利要求7所述的入料裁切方法，其特征是，所述送片组件固定料带时沿料带传送方向的移动速度略大于或等于料带的传送速度。

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