CN115611007A - 叠片装置以及叠片方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种叠片装置以及叠片方法，叠片装置包括：用于输送复合极片的输送单元和叠片单元，叠片单元包括磁悬浮转台和叠片台，叠片台上设有放片位，磁悬浮转台包括环形轨道和沿环形轨道的长度方向运动的悬浮治具，输送单元设有取片位，取片位和放片位均位于环形轨道的下方。当悬浮治具运动至取片位上方时，悬浮治具与取片位处的复合极片沿其输送方向同步运动，悬浮治具从取片位吸取复合极片，当悬浮治具运动至放片位上方时，悬浮治具将复合极片放置在放片位。该叠片装置可避免在取片、放片时停留，具有叠片效率高的特点。

Description

叠片装置以及叠片方法

技术领域

本发明涉及电池制造技术领域，尤其涉及一种叠片装置以及叠片方法。

背景技术

在电池制造工艺中，叠片工艺是将电池的正极片、负极片和隔膜以一定顺序叠在一起以形成电芯。目前，电池的叠片工艺大致分为Z型叠片、卷绕叠片和热复合叠片。其中，热复合叠片工艺是将正极片、负极片和隔膜以一定数量、一定顺序经热压形成复合极片，然后利用叠片装置将复合极片依次层叠在一起即可完成叠片。现有技术中，叠片装置主要包括输送皮带、运送机械手和叠片平台，复合极片通过输送皮带运输至叠片工位，然后通过运送机械手夹取复合极片并运动至叠片平台，最后将若干个复合极片依次叠放在一起，以形成叠片电芯。现有技术存在以下不足：在机械手夹取复合极片时，输送皮带将复合极片运送至取片位置然后停止运动，机械手从取片位置夹取复合极片并放置在叠片平台上。由于取片和放片时机械手独立动作，且需要在取片、放片时停留一定时间，造成该叠片装置在工作效率上很难提升。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种叠片装置，其可避免在取片、放片时停留，叠片效率高。

本发明的另一个目的在于提出一种叠片方法，其叠片效率高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供的一种叠片装置，用于将若干个复合极片按设定顺序层叠在一起以形成电芯，所述叠片装置包括：

输送单元，用于输送所述复合极片，沿所述复合极片的输送方向，所述输送单元的输出端设置有取片位；

叠片单元，包括磁悬浮转台和叠片台，所述叠片台上设置有放片位，所述磁悬浮转台包括环形轨道和悬浮在所述环形轨道下方的悬浮治具，所述悬浮治具能够沿所述环形轨道的长度方向运动；

所述取片位和所述放片位沿所述环形轨道的长度方向间隔分布，且所述取片位和所述放片位均位于所述环形轨道的下方，当所述悬浮治具运动至所述取片位上方时，所述悬浮治具与所述取片位处的所述复合极片沿所述复合极片的输送方向同步运动，所述悬浮治具从所述取片位吸取所述复合极片，当所述悬浮治具运动至所述放片位上方时，所述悬浮治具将所述复合极片放置在所述放片位。

进一步的，所述环形轨道包括直线段和弧线段，所述直线段为两个，两个所述直线段间隔分布，所述取片位和所述放片位分别位于两个所述直线段的下方，位于同侧的两个所述直线段的端部通过所述弧线段连接。

进一步的，所述悬浮治具为多个，多个所述悬浮治具沿所述环形轨道的长度方向间隔设置。

进一步的，所述直线段的长度尺寸大于多个所述悬浮治具的长度尺寸总和，以使所述直线段能够容纳多个所述悬浮治具。

进一步的，所述悬浮治具的底部设置有真空吸盘，所述真空吸盘用于选择性吸附所述复合极片。

进一步的，所述叠片装置还包括纠偏单元，所述纠偏单元包括相互电性连接的CCD相机和纠偏驱动件，沿所述复合极片的输送方向，所述CCD相机位于所述取片位的下游，且位于所述放片位的上游，所述纠偏驱动件与所述真空吸盘连接，所述纠偏驱动件用于驱动所述真空吸盘相对于所述悬浮治具运动。

进一步的，所述叠片装置还包括取料机械手，所述输送单元包括第一输送带和第二输送带，所述复合极片包括第一复合极片和第二复合极片，所述第一输送带用于输送所述第一复合极片，所述第二输送带用于输送所述第二复合极片，所述取片位设于所述第一输送带，所述取料机械手从所述第二输送带上夹取所述第二复合极片并将所述第二复合极片放置到所述放片位。

进一步的，所述叠片台可升降设置。

进一步的，所述叠片台为多个，每个所述叠片台上设有至少一个所述放片位。

还提供一种叠片方法，通过上述的叠片装置进行叠片，所述叠片方法包括以下步骤：

步骤S1、所述输送单元将若干个所述复合极片依次输送至所述取片位；

步骤S2、所述悬浮治具沿所述环形轨道的长度方向运动至所述取片位的上方，所述悬浮治具与取片位处的所述复合极片平行并沿所述复合极片的输送方向同步运动，所述悬浮治具在所述取片位逐个吸取所述复合极片；

步骤S3、所述悬浮治具将所述复合极片运送至所述放片位的上方，并将所述复合极片逐个放置在所述放片位，以使若干个所述复合极片自下而上层叠在一起。

本发明相比于现有技术的有益效果：

本发明的一种叠片装置以及叠片方法，该叠片装置通过在磁悬浮转台上设置悬浮治具，悬浮治具沿磁悬浮转台的圆周方向运动，并从取片位和放片位上经过。在经过取片位上方时，悬浮治具与复合极片保持同步运动，在此过程中将复合极片吸取到悬浮治具上。在经过放片位时，悬浮治具将复合极片放置在放片位上。整个取片、放片过程中悬浮治具保持运动，无需在取片和放片时停留，进而减少了复合极片的整体运送时间，有利于提高叠片工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例的叠片装置的示意图。

图2为本发明实施例的叠片装置第一视角的局部示意图。

图3为图2中A处的放大图。

图4为本发明实施例的叠片装置第二视角的局部示意图。

图5为本发明实施例的第一复合极片的示意图。

图6为本发明实施例的第二复合极片的示意图。

图中：

1、输送单元；11、第一输送带；12、第二输送带；13、取片位；2、叠片单元；21、磁悬浮转台；211、直线段；212、弧线段；213、悬浮治具；214、真空吸盘；22、叠片台；221、放片位；23、纠偏单元；3、取料机械手；4、复合极片；41、第一复合极片；411、第一极片；412、第二极片；413、隔膜；42、第二复合极片。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明提供的一种叠片装置，用于将若干个复合极片4按设定顺序层叠在一起以形成电芯。复合极片4为将一定数量的正极片、负极片和隔膜按一定顺利热压在一起。然后利用叠片装置将若干个复合极片4层叠在一起以形成电芯。叠片装置包括输送单元1和叠片单元2。其中，输送单元1用于输送复合极片4，沿复合极片4的输送方向(图示箭头方向)，输送单元1靠近其输出端的位置设有取片位13。取片位13为输送单元1上位于输出端的一段区域，该区域可容纳至少一个复合极片4。若干个复合极片4通过输送单元1依次运输至取片位13。叠片单元2包括磁悬浮转台21和叠片台22，叠片台22用于叠片，即若干个复合极片4在叠片台22上进行堆叠作业，叠片台22上设置有放片位221，放片位221用于放置复合极片4。磁悬浮转台21包括环形轨道和悬浮在环形轨道下方的悬浮治具213，悬浮治具213能够沿环形轨道的长度方向运动。即悬浮治具213沿环形轨道的圆周方向运动，图示中箭头方向(顺时针方向)为悬浮治具213的移动方向。取片位13和放片位221沿环形轨道的长度方向间隔分布，且取片位13和放片位221均位于环形轨道的下方，使得悬浮治具213在运动过程中能够从取片位13和放片位221的正上方经过。当悬浮治具213运动至取片位13的上方时，悬浮治具213与位于取片位13上的复合极片4沿着复合极片4的输送方向同步运动，在悬浮治具213与复合极片4同步运动的过程中，悬浮治具213从取片位13上吸取复合极片4，复合极片4随着悬浮治具213从取片位13的位置向叠片台22的位置运动。当悬浮治具213运动至放片位221的上方时，悬浮治具213将复合极片4放置在放片位221上。重复此操作，使得若干个复合极片4自下而上依次层叠在一起以形成电芯。

本实施例中，磁悬浮转台21还包括磁悬浮系统和磁力设备。其中，磁悬浮系统和磁力设备均为现有技术，磁悬浮系统包括设置于环形轨道上的悬浮磁体，通过磁力使得悬浮治具213悬浮在环形轨道的下方，并使两者之间维持一定的间距。磁力设备为直线电机推进设备，磁力设备用于驱动悬浮治具213沿环形轨道的长度方向运动。当然，磁悬浮转台21还包括导向设备以及制动设备等，以控制悬浮治具213的运动状态。

可选地，参照图1至图4所示，环形轨道呈跑道状，环形轨道包括两个直线段211和两个弧线段212，两个直线段211平行且间隔设置，位于同侧的两个直线段211的端部通过弧线段212连接。取片位13和放片位221分别位于两个直线段211的下方。可以理解的是，因环形轨道的形状决定了悬浮治具213的运动轨迹，输送单元1呈直线状，为了使悬浮治具213与取片位13上的复合极片4之间具有足够的距离满足两者同步运动，因此将环形轨道设置为跑道状，并使取片位13和放片位221分别位于两个直线段211的下方，运动至直线段211上的悬浮治具213能够与下方的复合极片4保持同步运动。同时，放片位221设置于直线段211下方，以便设置多个叠片台22，或者叠片台上设置多个放片位221，以提高作业效率。

悬浮治具213为多个，多个悬浮治具213沿环形轨道的长度方向间隔设置。通过设置多个悬浮治具213，使得输送单元1上的复合极片4连续运输至放片位221上，减小相邻两个复合极片4放到叠片台22上的时间间隔，提高叠片作业效率。

直线段211的长度尺寸大于多个悬浮治具213的长度尺寸总和。该结构使得直线段211上能够同时容纳多个悬浮治具213。可以理解的是，直线段211上可容纳多个悬浮治具213，即多个悬浮治具213能够同时在直线段211上保持直线运动，以便多个悬浮治具213同时从取片位13上吸取复合极片4，有利于提高叠片作业效率。本实施例中，直线段211上能够容纳四个悬浮治具213。相应地，取片位13上能够同时容纳四个复合极片4。在叠片装置的运行过程中，位于直线段211上的四个悬浮治具213同时与取片位13上的四个复合极片4正对并同步运动，在同步运动过程中，四个悬浮治具213分别吸取四个复合极片4。

可选地，参照图1和图3所示，悬浮治具213呈“L”形，悬浮治具213包括水平设置的水平段和竖直设置的竖直段，水平段位于环形轨道的下方，竖直段位于环形轨道的周部。磁悬浮转台21还包括真空吸盘214，真空吸盘214设置在悬浮治具213的底部，即设置在水平段上。真空吸盘214水平设置，真空吸盘214用于吸取复合极片4。其工作原理为：通过对真空吸盘214抽气或充气，使真空吸盘214处于真空态和常压态，以实现真空吸盘214吸附和释放复合极片4。

为保证若干个复合极片4能够沿竖直方向整齐的堆叠在叠片台22上。叠片装置还包括纠偏单元23。纠偏单元23用于对悬浮治具213上的复合极片4的位置进行调节，当悬浮治具213运动至放片位221上方时，悬浮治具213上的复合极片4能够与叠片台22上的复合极片4对齐。纠偏单元23包括CCD相机、纠偏驱动件和控制器，CCD相机、纠偏驱动件和控制器电连接。沿复合极片4在磁悬浮转台21上的输送方向，CCD相机位于取片位13的下游，且位于放片位221的上游，CCD相机用于对悬浮治具213上的复合极片4拍照形成图像，控制器通过图像数据判断复合极片4的相对位置。纠偏驱动件安装在悬浮治具213上，且纠偏驱动件与真空吸盘214连接。控制器通过复合极片4在悬浮治具213上的相对位置数据控制纠偏驱动件动作，以使纠偏驱动件驱动真空吸盘214相对于悬浮治具213运动。使得复合极片4与悬浮治具213之间的相对位置符合放片要求，即当悬浮治具213运动到放片位221上方时，悬浮治具213上的复合极片4能够与叠片台24上已放置好的复合极片4对齐。

可选地，参照图1至图4所示，叠片装置还包括取料机械手3。取料机械手3设置于靠近叠片台22的位置。输送单元1包括第一输送带11和第二输送带12，第一输送带11和第二输送带12均为真空皮带，复合极片4能够吸附在真空皮带上，避免运输中因设备振动而发生位置变化。本实施例中，复合极片4有两种，包括第一复合极片41和第二复合极片42。其中，第一复合极片41如图5所示，其包括依次自下而上层叠设置的隔膜413、第二极片412、隔膜413、第一极片411和隔膜413，第一极片411和第二极片412分别为正极片和负极片。第二复合极片42如图6所示，其包括依次自下而上层叠设置的隔膜413、第一极片411和隔膜413。叠片时，先将第二复合极片42放置在叠片台22上，然后在第二复合极片42上依次放置若干个第一复合极片41以形成电芯。当然，在其他实施例中，电芯中也可以只含有第一复合极片41，或者第一复合极片41与第二复合极片42具有其他的组合形式。该叠片装置通过第一输送带11和第二输送带12分别运输第一复合极片41和第二复合极片42。第一输送带11的输出端位于环形轨道的直线段211的下方，第一输送带11上设有取片位13，并使取片位13位于直线段211的下方。若干个第一复合极片41通过第一输送带11依次运输至取片位13。第二输送带12的输出端靠近叠片台22，取料机械手3从第二输送带12上夹取一个第二复合极片42并放置在叠片台22的放片位221上。悬浮治具213沿环形轨道的长度方向运动，并从取片位13上吸取第一复合极片41，然后将若干个第一复合极片41依次堆叠在第二复合极片42上，以形成电芯。同时，叠片台22可升降设置。可以理解的是，随着叠片的进行，放片位221上的复合极片4的总高度逐渐升高。通过对叠片台22进行升降，使得叠放后的复合极片4的顶部与悬浮治具213上的待叠放的复合极片4之间的间距保持一致，以便放片操作。

为进一步提高叠片效率，叠片台22为多个，每个叠片台22上至少有一个放片位221。本实施例中，叠片台22有两个，两个叠片台22沿悬浮治具213的运动方向间隔设置，每个叠片台22上设置有两个放片位221。因此，该叠片装置能够同时对四个电芯进行叠片作业。

具体地，当悬浮治具213位于取片位13的正上方时，真空吸盘214的底部至复合极片4的顶部的间距为0.2～0.5mm。可以理解的是，真空吸盘214利用真空吸力将复合极片4从第一输送带11上吸附到真空吸盘214上。两者之间的间距应尽可能小，以便控制复合极片4吸附到真空吸盘214上以后的位置。

本实施例的显著效果为：通过在磁悬浮转台21上设置悬浮治具213，悬浮治具213沿磁悬浮转台21的圆周方向运动，并从取片位13和放片位221上经过。在经过取片位13上方时，悬浮治具213与复合极片4保持同步运动，在此过程中将复合极片4吸取到悬浮治具213上。在经过放片位221时，悬浮治具213将复合极片4放置在放片位221上。整个取片、放片过程中悬浮治具213保持运动，无需在取片和放片时停留，进而减少了复合极片4的整体运送时间，有利于提高叠片工作效率。

还提供一种叠片方法，通过上述的叠片装置进行叠片。该叠片方法形成的电芯包括一个第二复合极片42和若干个第一复合极片41，第二复合极片42位于电芯的下方，若干个第一复合极片41位于第二复合极片42的上方。该叠片方法包括以下步骤：

步骤S1、第一输送带11将若干个第一复合极片41依次输送至取片位13。第二输送带12将第二复合极片42输送至其输出端。取料机械手3从第二输送带12上夹取一个第二复合极片42，并将第二复合极片42放置在叠片台22上的放片位221上。

S2、悬浮治具213沿环形轨道的长度方向运动，当悬浮治具213运动至取片位13的上方时，悬浮治具213与第一复合极片41保持平行并沿第一复合极片41的输送方向同步运动，在两者同步运动的过程中，第一输送带11停止对取片位13处的第一复合极片41施加吸力，悬浮治具213通过真空吸盘214对第一复合极片41施加吸力，使第一复合极片41吸附到真空吸盘214上。

S3、被真空吸盘214吸取的第一复合极片41随着悬浮治具213从取片位13向放片位221运动。当悬浮治具213位于放片位221的上方时，悬浮治具213与放片位221正对，在悬浮治具213与放片位221正对的过程中，真空吸盘214停止对第一复合极片41施加吸力，使得第一复合极片41落到放片位221上。通过悬浮治具213的循环运送，或者通过多个悬浮治具213的连续运送，悬浮治具213将若干个第一复合极片41依次放置在放片位221，使得若干个第一复合极片41由下自上依次堆叠在已放置好的第二复合极片42上，以形成电芯。

本实施例的显著效果为：通过使悬浮治具213沿环形轨道的长度方向持续转动，在经过取片位13时，悬浮治具213与第一复合极片41平行并保持同步运动，此过程中将第一复合极片41吸附到悬浮治具213上。在经过放片位221的上方时，第一复合极片41被放置在放片位221。整个取片、放片过程中悬浮治具213保持转动，避免取片、放片时发生停留，进而减少了第一复合极片41的整体运送时间，有利于提高叠片工作效率。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种叠片装置，用于将若干个复合极片按设定顺序层叠在一起以形成电芯，其特征在于，所述叠片装置包括：

输送单元，用于输送所述复合极片，沿所述复合极片的输送方向，所述输送单元的输出端设置有取片位；

叠片单元，包括磁悬浮转台和叠片台，所述叠片台上设置有放片位，所述磁悬浮转台包括环形轨道和悬浮在所述环形轨道下方的悬浮治具，所述悬浮治具能够沿所述环形轨道的长度方向运动；

所述取片位和所述放片位沿所述环形轨道的长度方向间隔分布，且所述取片位和所述放片位均位于所述环形轨道的下方，当所述悬浮治具运动至所述取片位上方时，所述悬浮治具与所述取片位处的所述复合极片沿所述复合极片的输送方向同步运动，所述悬浮治具从所述取片位吸取所述复合极片，当所述悬浮治具运动至所述放片位上方时，所述悬浮治具将所述复合极片放置在所述放片位。

2.根据权利要求1所述的叠片装置，其特征在于，所述环形轨道包括直线段和弧线段，所述直线段为两个，两个所述直线段间隔分布，所述取片位和所述放片位分别位于两个所述直线段的下方，位于同侧的两个所述直线段的端部通过所述弧线段连接。

3.根据权利要求2所述的叠片装置，其特征在于，所述悬浮治具为多个，多个所述悬浮治具沿所述环形轨道的长度方向间隔设置。

4.根据权利要求3所述的叠片装置，其特征在于，所述直线段的长度尺寸大于多个所述悬浮治具的长度尺寸总和，以使所述直线段能够容纳多个所述悬浮治具。

5.根据权利要求1所述的叠片装置，其特征在于，所述悬浮治具的底部设置有真空吸盘，所述真空吸盘用于选择性吸附所述复合极片。

6.根据权利要求5所述的叠片装置，其特征在于，所述叠片装置还包括纠偏单元，所述纠偏单元包括相互电性连接的CCD相机和纠偏驱动件，沿所述复合极片的输送方向，所述CCD相机位于所述取片位的下游，且位于所述放片位的上游，所述纠偏驱动件与所述真空吸盘连接，所述纠偏驱动件用于驱动所述真空吸盘相对于所述悬浮治具运动。

7.根据权利要求1所述的叠片装置，其特征在于，所述叠片装置还包括取料机械手，所述输送单元包括第一输送带和第二输送带，所述复合极片包括第一复合极片和第二复合极片，所述第一输送带用于输送所述第一复合极片，所述第二输送带用于输送所述第二复合极片，所述取片位设于所述第一输送带，所述取料机械手从所述第二输送带上夹取所述第二复合极片并将所述第二复合极片放置到所述放片位。

8.根据权利要求1至7任一项所述的叠片装置，其特征在于，所述叠片台可升降设置。

9.根据权利要求8所述的叠片装置，其特征在于，所述叠片台为多个，每个所述叠片台上设有至少一个所述放片位。

10.一种叠片方法，通过权利要求1至9任一项所述的叠片装置进行叠片，其特征在于，所述叠片方法包括以下步骤：

步骤S1、所述输送单元将若干个所述复合极片依次输送至所述取片位；

步骤S2、所述悬浮治具沿所述环形轨道的长度方向运动至所述取片位的上方，所述悬浮治具与取片位处的所述复合极片平行并沿所述复合极片的输送方向同步运动，所述悬浮治具在所述取片位逐个吸取所述复合极片；

步骤S3、所述悬浮治具将所述复合极片运送至所述放片位的上方，并将所述复合极片逐个放置在所述放片位，以使若干个所述复合极片自下而上层叠在一起。

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