CN115911489A - 一种z型循环压膜及拉膜叠片机及其叠片工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Z型循环压膜及拉膜叠片机及其叠片工艺，包括机台、上料装置、中转平台及叠片装置；上料装置包括两套；叠片装置设置在两上料装置之间，叠片装置包括搬移机构、出膜机构及叠片平台；叠片平台设置在出膜机构下方；中转平台设置在上料装置及叠片装置之间；搬移机构跨设在中转平台及叠片平台之间；本发明能够采用双平台沿直线方向在出膜机构的出膜辊左右平移实现轮换交替式叠片，实现了不停机叠片，采用隔膜Z型绕辊方式实现单电芯单次切膜，极大地缩减了单电芯叠片时切隔膜耗时，有效地提高了叠片效率，且结合双平台轮换时压隔膜需求，通过双侧独立式压膜方式完成拉膜需求通过改变压膜侧方向和数量实现叠片前隔膜自动压平。

Description

一种Z型循环压膜及拉膜叠片机及其叠片工艺

技术领域

本发明涉及自动化设备领域，特别指一种Z型循环压膜及拉膜叠片机及其叠片工艺。

背景技术

在锂离子动力电池生产过程中，涉及到正负极片的相互叠合，从而组成极片组，正负极片叠合过程中需要在相邻正极片或者负极片之间插入隔膜进行阻断。正反极片经过隔膜隔断后相互交叉叠合形成电池的电芯。在极片叠合段，其关键核心工序为正负极片的交错叠合及隔膜从交错叠合的正负极片间隙中插入隔离正负极片。

在极片叠合过程中存在以下缺陷：1、传统的单片单工位叠片方式，即在一个平台上交错叠合正负极片，在叠片过程中将隔膜切断后覆盖在每层极片表面，该种叠片方式叠片效率过低，无法适应高速自动化产线的叠片需求；2、传统叠片过程中需要根据电芯的极片层数多次进行隔膜裁断，由于每次隔膜裁断需要耗用部分时间，该种多次隔膜裁切工艺影响整体的叠片效率，如果叠片过程中一个电芯仅需裁切一次隔膜，则会大大提高叠片效率；3.在研究单电芯单次隔膜裁切工艺过程中，需要利用平台的左右平移，使隔膜绕中部的辊轴结构张紧，同时借助平台上的压隔膜机构对应左右滑移方向的不同压住隔膜的不同侧，隔膜从辊轴被拉到左右两侧时，与平台表面存在倾斜角度，无法放置极片，因此在将极片叠放至隔膜前需要解决隔膜压平问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种能够采用双平台沿直线方向在出膜机构的出膜辊左右平移实现轮换交替式叠片，实现了不停机叠片，采用隔膜Z型绕辊方式实现单电芯单次切膜，极大地缩减了单电芯叠片时切隔膜耗时，有效地提高了叠片效率，且结合双平台轮换时压隔膜需求，通过双侧独立式压膜方式完成拉膜需求通过改变压膜侧方向和数量实现叠片前隔膜自动压平的Z型循环压膜及拉膜叠片机及其叠片工艺。

本发明采取的技术方案如下：一种Z型循环压膜及拉膜叠片机，包括机台、上料装置、中转平台及叠片装置；其中，上述上料装置包括两套，并间隔地设置在机台两侧，以便从机台两侧导入正极片和负极片；上述叠片装置设置在两上料装置之间，叠片装置包括搬移机构、出膜机构及叠片平台；其中，上述出膜机构下端设有出膜辊，出膜辊释放带状的隔离膜；上述叠片平台设置在出膜机构下方，并沿直线方向依次设有第一等待工位、第一叠片工位、第二叠片工位及第二等待工位，两第一叠片工位及第二叠片工位之间为出膜辊；叠片平台包括两套移动载具，其中一个移动载具在第一等待工位、第一叠片工位及第二叠片工位处运动，在第一叠片工位及第二叠片工位处来回运动实现Z型自动叠片及隔膜插入覆盖；另一个移动载具在第一叠片工位、第二叠片工位及第二等待工位处运动，在第一叠片工位及第二叠片工位处来回运动实现Z型自动叠片及隔膜插入覆盖；一个移动载具叠片完成后移动至第一等待工位处，另一个移动载具移动至第一叠片工位处夹紧接住隔膜后，隔膜切断，第一等待工位处的移动载具下料，另一移动载具接住隔膜后在第一叠片工位及第二叠片工位之间来回进行Z型自动叠片；两移动载具不间断循环叠片；上述中转平台设置在上料装置及叠片装置之间；上述搬移机构跨设在中转平台及叠片平台之间；上料装置将正极片或负极片搬移至中转平台，搬移机构在中转平台上取正极片或负极片后，将其搬移至移动载具上。

优选地，所述的上料装置包括上料传输带及上料机械手；其中，上述上料传输带包括两条，两上料传输带分别间隔设置在机台的两侧；上述上料机械手设置在上料传输带及中转平台之间；上料机械手从上料传输带吸取物料，并将物料搬移至中转平台。

优选地，所述的叠片平台包括支撑平台、直线模组、移动载具、压膜机构及极片座；其中，上述直线模组设置在支撑平台的中部；上述移动载具沿垂直于直线模组方向可滑动地连接在直线模组上，经直线模组驱动而直线运动；上述极片座通过支柱及弹簧沿竖直方向可滑动地设置在移动载具上，极片座上叠放极片及覆盖隔膜；上述压膜机构包括二套，两压膜机构分别设置在极片座的两端，位于极片座一端的压膜机构包括二个压膜组件，两压膜组件间隔设置在极片座两侧，两压膜组件独立压住或释放隔离膜；移动载具从第一叠片平台运动至第二叠片平台，靠近第二等待工位一侧的压膜组件压住隔膜，另一压膜组件松开隔膜，运动至第二叠片平台时，两压膜组件将隔膜压平，以便叠片；一片极片叠片完成后，靠近第一等待工位一侧的压膜组件压紧隔膜，另一压膜组件松开隔膜，从第二叠片平台运动至第一叠片平台后，两压膜组件重新压平隔膜，以便叠片，直至循环完成Z型压膜拉膜叠片；Z型叠片完成后，隔膜覆盖在极片表面，两压膜组件压住隔膜，移动载具从第一叠片工位移动至第二等待工位或从第二叠片工位移动至第一等待工位。

优选地，所述的压膜组件包括被动凸轮、压隔膜升降部件、压隔膜平移部件及隔膜压板，其中，上述被动凸轮对应设置于主动凸轮设置，被动凸轮包括二片并列间隔设置的被动凸轮片，被动凸轮片分别与主动凸轮片对应设置，主动凸轮片旋转时带动被动凸轮片旋转运动；上述压隔膜平移部件设置在一片被动凸轮片的侧部，该被动凸轮片旋转时带动压隔膜平移部件水平移动；上述压隔膜升降部件设置在另一片被动凸轮片的侧部，且与压隔膜平移部件在水平直线方向上可滑动地连接，该片被动凸轮片旋转时带动压隔膜升降部件升降运动；上述隔膜压板连接在压隔膜平移部件上，并水平延伸。

优选地，所述的压隔膜升降部件包括压膜支座、升降拨杆、升降拨轮、压膜升降座、升降拨座及拨动滑槽，其中，上述压膜支座竖直设置；上述升降拨杆可转动地设置在压膜支座的侧壁上，并位于被动凸轮的侧部，升降拨杆靠近被动凸轮的一端设有滚轮，升降拨杆的另一端设有拨槽，被动凸轮旋转时通过滚轮带动升降拨杆旋转；上述压膜升降座沿竖直方向可滑动地设置在压膜支座的侧壁上，压膜升降座的底部可转动地连接有升降拨轮，升降拨轮上线对应拨槽设置；上述升降拨座水平连接在压膜升降座的侧壁上，升降拨座上水平开设有条状结构的拨动滑槽；上述压膜座升降拨杆旋转时通过升降拨轮带动压膜升降座及升降拨座升降运动。

优选地，所述的压膜平移部件包括平移拨杆、平移滚轮、压膜平移座、压膜滚轮及压膜座，其中，上述平移拨杆可转动地设置在压膜支座的侧壁上，且位于被动凸轮的侧部，平移拨杆靠近被动凸轮的一端设有滚轮，平移拨杆的另一端设有拨槽，被动凸轮旋转时通过滚轮带动平移拨杆旋转；上述压膜平移座沿水平方向可滑动地连接在压膜支座的侧壁上，压膜平移座的底部设有平移滚轮；上述压膜座沿竖直方向可滑动地连接在压膜平移座的端壁上，并随压膜平移座直线运动；压膜座水平延伸至压膜支座的上方，隔膜压板水平连接在压膜座上；上述压膜滚轮连接在压膜座的下端，并伸入拨动滑槽内，在拨动滑槽内自由滑动，压膜座平移时，压膜滚轮在拨动滑槽内直线滑动，以避免运动干涉，升降拨座升降运动时，通过压膜滚轮带动压膜座升降运动。

优选地，还包括下料装置，下料装置包括下料机械手及下料平台；其中，上述下料机械手跨设在叠片平台上方，下料平台设置于叠片平台的侧部；下料机械手包括水平移动机构、升降移动机构及夹料机构；下料平台的侧部间隔开设有至少二个条形槽a；上述夹料机构从叠片平台夹取物料，经水平移动机构及升降移动机构驱动移动至下料平台，夹料机构嵌入条形槽a的同时将叠片后的极片隔膜组合体放置在下料平台上。

优选地，所述的水平移动机构包括直线模组、支板、水平驱动电机、水平丝杆及水平滑座；其中，上述直线模组沿垂直于叠片平台方向跨设在叠片平台上方；上述支板可滑动地连接在直线模组上，并与直线模组的输出端连接；上述水平驱动电机水平设置在支板的侧部；上述水平丝杆可转动地插设在支板的下部，并通过传输皮带与水平驱动电机的输出端连接，经水平驱动电机驱动旋转；上述水平滑座可滑动地连接在支板的底部，并通过丝杆座与水平丝杆连接；水平丝杆旋转运动带动水平滑座沿水平丝杆方向运动。

优选地，所述的升降移动机构包括升降驱动电机、竖直丝杆及升降座；其中，上述升降驱动电机竖直设置在水平滑座的侧壁；升降驱动电机的输出端沿竖直方向竖直；上述竖直丝杆可转动地竖直插设在水平滑座上，并通过传输皮带与升降驱动电机的输出端连接，经升降驱动电机驱动旋转；上述升降座可滑动地连接在水平滑座上，并通过丝杆座与竖直丝杆连接；竖直丝杆旋转带动升降座沿竖直丝杆方向运动。

优选地，所述的夹紧机构包括旋转电机、夹紧驱动气缸、上夹爪及下夹爪；其中，上述旋转电机设置在升降座上；上述夹爪控制气缸连接在旋转电机的输出端上，并经旋转电机驱动旋转；夹爪控制气缸分别设置有竖直向上的上输出端及竖直向下的下输出端；上述上夹爪及下夹爪分别设置在夹爪控制气缸的上输出端及下输出端上，并经夹爪控制气缸驱动相互靠拢或相互远离，以便夹紧或松开叠片后的极片与隔膜组合体。

优选地，所述的下料平台包括下料直线模组、下料滑座、下料压料气缸及下料压板；其中，上述下料直线模组水平设置；上述下料滑座设置在下料直线模组的输出端上，并经下料直线模组驱动直线移动；下料滑座的侧部开设有间隔设置的至少二个条形槽a；上述升降下料压料气缸设置在下料滑座的侧部；升降下料压料气缸的输出方向竖直设置；上述下料压板设置在升降下料压料气缸的输出端上，并经升降下料压料气缸驱动升降运动；下料滑座极片与隔膜组合体，下料压板经下料压料气缸驱动压紧将极片与隔膜组合体压紧。

一种Z型循环压膜及拉膜叠片机的叠片工艺，包括如下工艺步骤：

S1、上料及中转：上料装置的上料传输带分别将正极片及负极片沿机台两侧直线上料，上料机械手将极片从上料传输带上搬移至中转平台；

S2、取隔膜：叠片平台上一套移动载具从出膜机构下方的出膜辊通过压膜机构从一侧压紧带状的隔膜后拉动隔膜并直线移动至叠片工位，压膜机构从两侧压平隔膜；

S3、第一次叠片：步骤S2中叠片工位处的隔膜压平后，搬移机构将步骤S1中的中转平台上的极片取出并放置于隔膜上；

S4、第二次叠片：步骤S3中第一次叠片完成后，极片端部的两压膜机构松开隔膜，其中一套压膜机构从另一侧压紧带状隔膜，并整体移动至另一叠片工位，使隔膜折合覆盖在步骤S3中的极片上后搬移机构从另一中转平台上取出另一种极片并放置在隔膜上，完成第二次叠片；

S5、循环Z型叠片：步骤S4中第二次叠片完成后，极片端部的两压膜机构松开隔膜，其中一套压膜机构从一侧压紧隔膜，并整体移动至叠片工位，在该叠片工位处完成步骤S3中的第一次叠片；步骤S3至步骤S5循环叠片直至完成所有极片的Z型叠合；

S6、下料、切隔膜及接隔膜：步骤S5中极片叠片完成后，移动载具带动极片移动至下料工位处，同时另一叠片平台移动至靠近上述下料工位处的叠片工位处将隔膜压紧；设置于机台上的切隔膜机构将带状隔膜切断，以便下料；

S7、另一平台叠片：步骤S6中一个叠片平台完成下料后，另一叠片平台从叠片工位处接隔离膜后，在两个叠片平台之间来回移动，并按照步骤S3至S5顺序循环叠片；

S8、另一平台下料、切隔膜及接隔膜：步骤S7中叠片完成后，另一叠片平台移动至另一下料工位，步骤S6中完成下料的叠片平台移动至另一叠片工位处压紧隔膜后，隔膜经切隔膜机构切断，以便下料；

S9、轮换叠片：步骤S8中叠片平台在另一叠片工位压紧隔膜后，移动至叠片工位，并在两叠片工位之间完成循环Z型叠片，并下料；两叠片平台如此轮换叠片下料，实现不停机叠片。

本发明的有益效果：

本发明针对现有技术存在的缺陷和不足自主研发设计了一种能够采用双平台沿直线方向在出膜机构的出膜辊左右平移实现轮换交替式叠片，实现了不停机叠片，采用隔膜Z型绕辊方式实现单电芯单次切膜，极大地缩减了单电芯叠片时切隔膜耗时，有效地提高了叠片效率，且结合双平台轮换时压隔膜需求，通过双侧独立式压膜方式完成拉膜需求通过改变压膜侧方向和数量实现叠片前隔膜自动压平的Z型循环压膜及拉膜叠片机及其叠片工艺。

本发明整体以叠片平台为核心，通过在其两侧分别布设两上料传输带用于分别传输正极片和负极片，上料传输带与叠片平台之间分别设有上料机械手、中转平台、中转搬臂，上料机械手将上料传输带上传输的极片搬移至中转平台上，再有中转搬臂从中转平台上将极片搬移至叠片平台上完成叠片后，形成电芯，经下料机械手搬移至下料平台上进行电芯自动下料。

本发明针对传统的叠片工艺进行了突破性改进，叠片平台以直线模组作为驱动部件，直线模组方向依次为第一下料工位、第一叠片工位、第二叠片工位及第二下料工位，第一叠片工位与第二叠片工位的中心线上设有出膜机构的出膜辊，出膜辊包括沿中心线左右设置的两个辊轴，带状的隔膜由上而下从两辊轴之间的间隙空间向下延伸；直线模组上沿直线方向间隔设置的两个移动载具，移动载具驱动设置于其上的极片座及位于极片座两端的压膜机构同步直线平移；其中，左侧的移动载具带动极片座和压膜机构在第一下料工位、第一叠片工位和第二叠片工位之间移动，右侧的移动载具带动极片座和压膜机构在第一叠片工位、第二叠片工位和第二下料工位之间移动。从整体叠片工艺上将，左右两侧的移动载具上轮换完成叠片，如：右侧的移动载具上完成叠片后，移动至第二下料工位处，左侧的移动载具向右移动至第二叠片工位处，并通过压膜机构左侧的压膜组件压住隔膜后，设置于外部的隔膜切断机构将隔膜切断以便右侧移载平台上的叠片完成后的电芯下料；同时，左侧移动载具从第二叠片工位开始向左侧朝第一叠片工位移动，并在第一叠片工位和第二叠片工位之间来回移动完成一组极片叠片后形成电芯，并移动至第一下料工位处，同时，右侧的移动载具移动至第一叠片工位处，并通过右侧的压膜机构夹住隔膜右侧后，外部的隔膜切断机构将隔膜切断，以便左侧的移动载具进行电芯下料，右侧的移动载具则从第一叠片工位移动至第二叠片工位处，并在第一叠片工位及第二叠片工位之间来回移动，直至叠片完成；两移动载具如此循环轮换，一个移动载具完成叠片后，另一移动载具适时接住并压紧隔膜，实现不停机叠片，有效地提高了叠片效率。另外，本发明单个移动载具上在第一叠片工位及第二叠片工位之间来回进行叠片时，设置于极片座两端的压膜机构分别包括二组并列设置的压膜组件，两压膜组件分别独立运动从外侧及上方实现压膜及松开动作；压膜组件压住隔膜后，移动载具拉动隔膜运动时，位于拉膜方向一侧的压膜组件压住隔膜，隔膜经中部的出膜辊张紧，同时隔膜拉动过程中覆盖在极片上方，隔膜被拉至第一叠片工位或第二叠片工位处时，另一侧的压膜组件同时压住隔膜，使隔膜压平，以便放置极片；极片放好后，压膜组件转换为仅另一侧的压膜组件压住隔膜，并向另一侧运动如此反复，通过压膜组件压膜与出膜辊张紧配合实现隔膜Z型叠片，整个电芯叠片过程中只需要在最后叠片完成时进行一次隔膜切断，有效地减少了隔膜切断次数，极大地提高了叠片效率。

附图说明

图1为本发明的工艺步骤示意图。

图2为本发明的立体结构示意图之一。

图3为本发明的立体结构示意图之二。

图4为本发明省略部件的立体结构示意图之一。

图5为本发明省略部件的立体结构示意图之二。

图6为本发明的叠片装置的立体结构示意图之二。

图7为本发明的叠片装置的立体结构示意图之二。

图8为本发明的叠片平台的立体结构示意图之一。

图9为本发明的叠片平台的立体结构示意图之二。

图10为本发明的叠片平台限位机构的立体结构示意图之一。

图11为本发明的叠片平台限位机构的立体结构示意图之二。

图12为本发明的下料装置的立体结构示意图之一。

图13为本发明的下料装置的立体结构示意图之二。

图14为本发明的下料机械手的立体结构示意图之一。

图15为本发明的下料机械手的立体结构示意图之二。

图16为本发明的下料机械手的立体结构示意图之三。

图17为本发明的下料机械手的立体结构示意图之四。

图18为本发明的下料平台的立体结构示意图之一。

图19为本发明的下料平台的立体结构示意图之二。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步描述：

如图1至图19所示，本发明采取的技术方案如下：一种Z型循环压膜及拉膜叠片机，包括机台1、上料装置、中转平台4及叠片装置；其中，上述上料装置包括两套，并间隔地设置在机台1两侧，以便从机台1两侧导入正极片和负极片；上述叠片装置设置在两上料装置之间，叠片装置包括搬移机构5、出膜机构6及叠片平台7；其中，上述出膜机构6下端设有出膜辊，出膜辊释放带状的隔离膜；上述叠片平台7设置在出膜机构6下方，并沿直线方向依次设有第一等待工位、第一叠片工位、第二叠片工位及第二等待工位，两第一叠片工位及第二叠片工位之间为出膜辊；叠片平台7包括两套移动载具73，其中一个移动载具73在第一等待工位、第一叠片工位及第二叠片工位处运动，在第一叠片工位及第二叠片工位处来回运动实现Z型自动叠片及隔膜插入覆盖；另一个移动载具73在第一叠片工位、第二叠片工位及第二等待工位处运动，在第一叠片工位及第二叠片工位处来回运动实现Z型自动叠片及隔膜插入覆盖；一个移动载具73叠片完成后移动至第一等待工位处，另一个移动载具73移动至第一叠片工位处夹紧接住隔膜后，隔膜切断，第一等待工位处的移动载具73下料，另一移动载具73接住隔膜后在第一叠片工位及第二叠片工位之间来回进行Z型自动叠片；两移动载具73不间断循环叠片；上述中转平台4设置在上料装置及叠片装置之间；上述搬移机构5跨设在中转平台4及叠片平台7之间；上料装置将正极片或负极片搬移至中转平台4，搬移机构5在中转平台4上取正极片或负极片后，将其搬移至移动载具73上。

上料装置包括上料传输带2及上料机械手3；其中，上述上料传输带2包括两条，两上料传输带2分别间隔设置在机台1的两侧；上述上料机械手3设置在上料传输带2及中转平台4之间；上料机械手3从上料传输带2吸取物料，并将物料搬移至中转平台4。

叠片平台7包括支撑平台71、直线模组72、移动载具73、压膜机构74及极片座75；其中，上述直线模组72设置在支撑平台71的中部；上述移动载具73沿垂直于直线模组73方向可滑动地连接在直线模组72上，经直线模组72驱动而直线运动；上述极片座75通过支柱及弹簧沿竖直方向可滑动地设置在移动载具73上，极片座75上叠放极片及覆盖隔膜；上述压膜机构74包括二套，两压膜机构74分别设置在极片座75的两端，位于极片座75一端的压膜机构74包括二个压膜组件，两压膜组件间隔设置在极片座75两侧，两压膜组件独立压住或释放隔离膜；移动载具73从第一叠片平台运动至第二叠片平台，靠近第二等待工位一侧的压膜组件压住隔膜，另一压膜组件松开隔膜，运动至第二叠片平台时，两压膜组件将隔膜压平，以便叠片；一片极片叠片完成后，靠近第一等待工位一侧的压膜组件压紧隔膜，另一压膜组件松开隔膜，从第二叠片平台运动至第一叠片平台后，两压膜组件重新压平隔膜，以便叠片，直至循环完成Z型压膜拉膜叠片；Z型叠片完成后，隔膜覆盖在极片表面，两压膜组件压住隔膜，移动载具73从第一叠片工位移动至第二等待工位或从第二叠片工位移动至第一等待工位。

压膜组件包括被动凸轮741、压隔膜升降部件、压隔膜平移部件及隔膜压板7412，其中，上述被动凸轮741对应设置于主动凸轮设置，被动凸轮741包括二片并列间隔设置的被动凸轮片，被动凸轮片分别与主动凸轮片对应设置，主动凸轮片旋转时带动被动凸轮片旋转运动；上述压隔膜平移部件设置在一片被动凸轮片的侧部，该被动凸轮片旋转时带动压隔膜平移部件水平移动；上述压隔膜升降部件设置在另一片被动凸轮片的侧部，且与压隔膜平移部件在水平直线方向上可滑动地连接，该片被动凸轮片旋转时带动压隔膜升降部件升降运动；上述隔膜压板7412连接在压隔膜平移部件上，并水平延伸。

压隔膜升降部件包括压膜支座、升降拨杆742、升降拨轮743、压膜升降座744、升降拨座745及拨动滑槽746，其中，上述压膜支座竖直设置；上述升降拨杆742可转动地设置在压膜支座的侧壁上，并位于被动凸轮741的侧部，升降拨杆742靠近被动凸轮741的一端设有滚轮，升降拨杆742的另一端设有拨槽，被动凸轮741旋转时通过滚轮带动升降拨杆742旋转；上述压膜升降座744沿竖直方向可滑动地设置在压膜支座的侧壁上，压膜升降座744的底部可转动地连接有升降拨轮743，升降拨轮743上线对应拨槽设置；上述升降拨座745水平连接在压膜升降座744的侧壁上，升降拨座745上水平开设有条状结构的拨动滑槽746；上述压膜座升降拨杆742旋转时通过升降拨轮743带动压膜升降座744及升降拨座745升降运动。

压膜平移部件包括平移拨杆749、平移滚轮7410、压膜平移座7411、压膜滚轮747及压膜座748，其中，上述平移拨杆749可转动地设置在压膜支座的侧壁上，且位于被动凸轮741的侧部，平移拨杆749靠近被动凸轮741的一端设有滚轮，平移拨杆749的另一端设有拨槽，被动凸轮741旋转时通过滚轮带动平移拨杆749旋转；上述压膜平移座7411沿水平方向可滑动地连接在压膜支座的侧壁上，压膜平移座7411的底部设有平移滚轮7410；上述压膜座748沿竖直方向可滑动地连接在压膜平移座7411的端壁上，并随压膜平移座7411直线运动；压膜座748水平延伸至压膜支座的上方，隔膜压板7412水平连接在压膜座748上；上述压膜滚轮747连接在压膜座748的下端，并伸入拨动滑槽746内，在拨动滑槽746内自由滑动，压膜座748平移时，压膜滚轮747在拨动滑槽746内直线滑动，以避免运动干涉，升降拨座745升降运动时，通过压膜滚轮747带动压膜座748升降运动。

还包括下料装置，下料装置包括下料机械手8及下料平台9；其中，上述下料机械手8跨设在叠片平台7上方，下料平台9设置于叠片平台7的侧部；下料机械手8包括水平移动机构、升降移动机构及夹料机构；下料平台9的侧部间隔开设有至少二个条形槽a；上述夹料机构从叠片平台7夹取物料，经水平移动机构及升降移动机构驱动移动至下料平台9，夹料机构嵌入条形槽a的同时将叠片后的极片隔膜组合体放置在下料平台9上。

水平移动机构包括直线模组、支板81、水平驱动电机82、水平丝杆83及水平滑座84；其中，上述直线模组沿垂直于叠片平台7方向跨设在叠片平台7上方；上述支板81可滑动地连接在直线模组上，并与直线模组的输出端连接；上述水平驱动电机82水平设置在支板81的侧部；上述水平丝杆83可转动地插设在支板81的下部，并通过传输皮带与水平驱动电机82的输出端连接，经水平驱动电机82驱动旋转；上述水平滑座84可滑动地连接在支板81的底部，并通过丝杆座与水平丝杆83连接；水平丝杆83旋转运动带动水平滑座84沿水平丝杆83方向运动。

升降移动机构包括升降驱动电机85、竖直丝杆86及升降座87；其中，上述升降驱动电机85竖直设置在水平滑座84的侧壁；升降驱动电机85的输出端沿竖直方向竖直；上述竖直丝杆86可转动地竖直插设在水平滑座84上，并通过传输皮带与升降驱动电机85的输出端连接，经升降驱动电机85驱动旋转；上述升降座87可滑动地连接在水平滑座84上，并通过丝杆座与竖直丝杆86连接；竖直丝杆86旋转带动升降座87沿竖直丝杆86方向运动。

夹紧机构包括旋转电机88、夹紧驱动气缸89、上夹爪810及下夹爪811；其中，上述旋转电机88设置在升降座87上；上述夹爪控制气缸89连接在旋转电机88的输出端上，并经旋转电机88驱动旋转；夹爪控制气缸89分别设置有竖直向上的上输出端及竖直向下的下输出端；上述上夹爪810及下夹爪811分别设置在夹爪控制气缸89的上输出端及下输出端上，并经夹爪控制气缸89驱动相互靠拢或相互远离，以便夹紧或松开叠片后的极片与隔膜组合体。

下料平台9包括下料直线模组91、下料滑座92、下料压料气缸93及下料压板94；其中，上述下料直线模组91水平设置；上述下料滑座92设置在下料直线模组91的输出端上，并经下料直线模组91驱动直线移动；下料滑座92的侧部开设有间隔设置的至少二个条形槽a；上述升降下料压料气缸93设置在下料滑座92的侧部；升降下料压料气缸93的输出方向竖直设置；上述下料压板94设置在升降下料压料气缸93的输出端上，并经升降下料压料气缸93驱动升降运动；下料滑座92极片与隔膜组合体，下料压板94经下料压料气缸93驱动压紧将极片与隔膜组合体压紧。

一种Z型循环压膜及拉膜叠片机的叠片工艺，包括如下工艺步骤：

S1、上料及中转：上料装置的上料传输带分别将正极片及负极片沿机台两侧直线上料，上料机械手将极片从上料传输带上搬移至中转平台；

S2、取隔膜：叠片平台上一套移动载具从出膜机构下方的出膜辊通过压膜机构从一侧压紧带状的隔膜后拉动隔膜并直线移动至叠片工位，压膜机构从两侧压平隔膜；

S3、第一次叠片：步骤S2中叠片工位处的隔膜压平后，搬移机构将步骤S1中的中转平台上的极片取出并放置于隔膜上；

S4、第二次叠片：步骤S3中第一次叠片完成后，极片端部的两压膜机构松开隔膜，其中一套压膜机构从另一侧压紧带状隔膜，并整体移动至另一叠片工位，使隔膜折合覆盖在步骤S3中的极片上后搬移机构从另一中转平台上取出另一种极片并放置在隔膜上，完成第二次叠片；

S5、循环Z型叠片：步骤S4中第二次叠片完成后，极片端部的两压膜机构松开隔膜，其中一套压膜机构从一侧压紧隔膜，并整体移动至叠片工位，在该叠片工位处完成步骤S3中的第一次叠片；步骤S3至步骤S5循环叠片直至完成所有极片的Z型叠合；

S6、下料、切隔膜及接隔膜：步骤S5中极片叠片完成后，移动载具带动极片移动至下料工位处，同时另一叠片平台移动至靠近上述下料工位处的叠片工位处将隔膜压紧；设置于机台上的切隔膜机构将带状隔膜切断，以便下料；

S7、另一平台叠片：步骤S6中一个叠片平台完成下料后，另一叠片平台从叠片工位处接隔离膜后，在两个叠片平台之间来回移动，并按照步骤S3至S5顺序循环叠片；

S8、另一平台下料、切隔膜及接隔膜：步骤S7中叠片完成后，另一叠片平台移动至另一下料工位，步骤S6中完成下料的叠片平台移动至另一叠片工位处压紧隔膜后，隔膜经切隔膜机构切断，以便下料；

S9、轮换叠片：步骤S8中叠片平台在另一叠片工位压紧隔膜后，移动至叠片工位，并在两叠片工位之间完成循环Z型叠片，并下料；两叠片平台如此轮换叠片下料，实现不停机叠片。

进一步，本发明设计了一种能够采用双平台沿直线方向在出膜机构的出膜辊左右平移实现轮换交替式叠片，实现了不停机叠片，采用隔膜Z型绕辊方式实现单电芯单次切膜，极大地缩减了单电芯叠片时切隔膜耗时，有效地提高了叠片效率，且结合双平台轮换时压隔膜需求，通过双侧独立式压膜方式完成拉膜需求通过改变压膜侧方向和数量实现叠片前隔膜自动压平的Z型循环压膜及拉膜叠片机及其叠片工艺。

本发明整体以叠片平台为核心，通过在其两侧分别布设两上料传输带用于分别传输正极片和负极片，上料传输带与叠片平台之间分别设有上料机械手、中转平台、中转搬臂，上料机械手将上料传输带上传输的极片搬移至中转平台上，再有中转搬臂从中转平台上将极片搬移至叠片平台上完成叠片后，形成电芯，经下料机械手搬移至下料平台上进行电芯自动下料。

本发明针对传统的叠片工艺进行了突破性改进，叠片平台以直线模组作为驱动部件，直线模组方向依次为第一下料工位、第一叠片工位、第二叠片工位及第二下料工位，第一叠片工位与第二叠片工位的中心线上设有出膜机构的出膜辊，出膜辊包括沿中心线左右设置的两个辊轴，带状的隔膜由上而下从两辊轴之间的间隙空间向下延伸；直线模组上沿直线方向间隔设置的两个移动载具，移动载具驱动设置于其上的极片座及位于极片座两端的压膜机构同步直线平移；其中，左侧的移动载具带动极片座和压膜机构在第一下料工位、第一叠片工位和第二叠片工位之间移动，右侧的移动载具带动极片座和压膜机构在第一叠片工位、第二叠片工位和第二下料工位之间移动。从整体叠片工艺上将，左右两侧的移动载具上轮换完成叠片，如：右侧的移动载具上完成叠片后，移动至第二下料工位处，左侧的移动载具向右移动至第二叠片工位处，并通过压膜机构左侧的压膜组件压住隔膜后，设置于外部的隔膜切断机构将隔膜切断以便右侧移载平台上的叠片完成后的电芯下料；同时，左侧移动载具从第二叠片工位开始向左侧朝第一叠片工位移动，并在第一叠片工位和第二叠片工位之间来回移动完成一组极片叠片后形成电芯，并移动至第一下料工位处，同时，右侧的移动载具移动至第一叠片工位处，并通过右侧的压膜机构夹住隔膜右侧后，外部的隔膜切断机构将隔膜切断，以便左侧的移动载具进行电芯下料，右侧的移动载具则从第一叠片工位移动至第二叠片工位处，并在第一叠片工位及第二叠片工位之间来回移动，直至叠片完成；两移动载具如此循环轮换，一个移动载具完成叠片后，另一移动载具适时接住并压紧隔膜，实现不停机叠片，有效地提高了叠片效率。另外，本发明单个移动载具上在第一叠片工位及第二叠片工位之间来回进行叠片时，设置于极片座两端的压膜机构分别包括二组并列设置的压膜组件，两压膜组件分别独立运动从外侧及上方实现压膜及松开动作；压膜组件压住隔膜后，移动载具拉动隔膜运动时，位于拉膜方向一侧的压膜组件压住隔膜，隔膜经中部的出膜辊张紧，同时隔膜拉动过程中覆盖在极片上方，隔膜被拉至第一叠片工位或第二叠片工位处时，另一侧的压膜组件同时压住隔膜，使隔膜压平，以便放置极片；极片放好后，压膜组件转换为仅另一侧的压膜组件压住隔膜，并向另一侧运动如此反复，通过压膜组件压膜与出膜辊张紧配合实现隔膜Z型叠片，整个电芯叠片过程中只需要在最后叠片完成时进行一次隔膜切断，有效地减少了隔膜切断次数，极大地提高了叠片效率。

本发明的实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本发明专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本发明专利权利要求范围内。

Claims (12)

1.一种Z型循环压膜及拉膜叠片机，其特征在于：包括机台（1）、上料装置、中转平台（4）及叠片装置；其中，上述上料装置包括两套，并间隔地设置在机台（1）两侧，以便从机台（1）两侧导入正极片和负极片；上述叠片装置设置在两上料装置之间，叠片装置包括搬移机构（5）、出膜机构（6）及叠片平台（7）；其中，上述出膜机构（6）下端设有出膜辊，出膜辊释放带状的隔离膜；上述叠片平台（7）设置在出膜机构（6）下方，并沿直线方向依次设有第一等待工位、第一叠片工位、第二叠片工位及第二等待工位，两第一叠片工位及第二叠片工位之间为出膜辊；叠片平台（7）包括两套移动载具（73），其中一个移动载具（73）在第一等待工位、第一叠片工位及第二叠片工位处运动，在第一叠片工位及第二叠片工位处来回运动实现Z型自动叠片及隔膜插入覆盖；另一个移动载具（73）在第一叠片工位、第二叠片工位及第二等待工位处运动，在第一叠片工位及第二叠片工位处来回运动实现Z型自动叠片及隔膜插入覆盖；一个移动载具（73）叠片完成后移动至第一等待工位处，另一个移动载具（73）移动至第一叠片工位处夹紧接住隔膜后，隔膜切断，第一等待工位处的移动载具（73）下料，另一移动载具（73）接住隔膜后在第一叠片工位及第二叠片工位之间来回进行Z型自动叠片；两移动载具（73）不间断循环叠片；上述中转平台（4）设置在上料装置及叠片装置之间；上述搬移机构（5）跨设在中转平台（4）及叠片平台（7）之间；上料装置将正极片或负极片搬移至中转平台（4），搬移机构（5）在中转平台（4）上取正极片或负极片后，将其搬移至移动载具（73）上。

2.根据权利要求1所述的一种Z型循环压膜及拉膜叠片机，其特征在于：所述的上料装置包括上料传输带（2）及上料机械手（3）；其中，上述上料传输带（2）包括两条，两上料传输带（2）分别间隔设置在机台（1）的两侧；上述上料机械手（3）设置在上料传输带（2）及中转平台（4）之间；上料机械手（3）从上料传输带（2）吸取物料，并将物料搬移至中转平台（4）。

3.根据权利要求1所述的一种Z型循环压膜及拉膜叠片机，其特征在于：所述的叠片平台（7）包括支撑平台（71）、直线模组（72）、移动载具（73）、压膜机构（74）及极片座（75）；其中，上述直线模组（72）设置在支撑平台（71）的中部；上述移动载具（73）沿垂直于直线模组（73）方向可滑动地连接在直线模组（72）上，经直线模组（72）驱动而直线运动；上述极片座（75）通过支柱及弹簧沿竖直方向可滑动地设置在移动载具（73）上，极片座（75）上叠放极片及覆盖隔膜；上述压膜机构（74）包括二套，两压膜机构（74）分别设置在极片座（75）的两端，位于极片座（75）一端的压膜机构（74）包括二个压膜组件，两压膜组件间隔设置在极片座（75）两侧，两压膜组件独立压住或释放隔离膜；移动载具（73）从第一叠片平台运动至第二叠片平台，靠近第二等待工位一侧的压膜组件压住隔膜，另一压膜组件松开隔膜，运动至第二叠片平台时，两压膜组件将隔膜压平，以便叠片；一片极片叠片完成后，靠近第一等待工位一侧的压膜组件压紧隔膜，另一压膜组件松开隔膜，从第二叠片平台运动至第一叠片平台后，两压膜组件重新压平隔膜，以便叠片，直至循环完成Z型压膜拉膜叠片；Z型叠片完成后，隔膜覆盖在极片表面，两压膜组件压住隔膜，移动载具（73）从第一叠片工位移动至第二等待工位或从第二叠片工位移动至第一等待工位。

4.根据权利要求3所述的一种Z型循环压膜及拉膜叠片机，其特征在于：所述的压膜组件包括被动凸轮（741）、压隔膜升降部件、压隔膜平移部件及隔膜压板（7412），其中，上述被动凸轮（741）对应设置于主动凸轮设置，被动凸轮（741）包括二片并列间隔设置的被动凸轮片，被动凸轮片分别与主动凸轮片对应设置，主动凸轮片旋转时带动被动凸轮片旋转运动；上述压隔膜平移部件设置在一片被动凸轮片的侧部，该被动凸轮片旋转时带动压隔膜平移部件水平移动；上述压隔膜升降部件设置在另一片被动凸轮片的侧部，且与压隔膜平移部件在水平直线方向上可滑动地连接，该片被动凸轮片旋转时带动压隔膜升降部件升降运动；上述隔膜压板（7412）连接在压隔膜平移部件上，并水平延伸。

5.根据权利要求4所述的一种Z型循环压膜及拉膜叠片机，其特征在于：所述的压隔膜升降部件包括压膜支座、升降拨杆（742）、升降拨轮（743）、压膜升降座（744）、升降拨座（745）及拨动滑槽（746），其中，上述压膜支座竖直设置；上述升降拨杆（742）可转动地设置在压膜支座的侧壁上，并位于被动凸轮（741）的侧部，升降拨杆（742）靠近被动凸轮（741）的一端设有滚轮，升降拨杆（742）的另一端设有拨槽，被动凸轮（741）旋转时通过滚轮带动升降拨杆（742）旋转；上述压膜升降座（744）沿竖直方向可滑动地设置在压膜支座的侧壁上，压膜升降座（744）的底部可转动地连接有升降拨轮（743），升降拨轮（743）上线对应拨槽设置；上述升降拨座（745）水平连接在压膜升降座（744）的侧壁上，升降拨座（745）上水平开设有条状结构的拨动滑槽（746）；上述压膜座升降拨杆（742）旋转时通过升降拨轮（743）带动压膜升降座（744）及升降拨座（745）升降运动。

6.根据权利要求5所述的一种Z型循环压膜及拉膜叠片机，其特征在于：所述的压膜平移部件包括平移拨杆（749）、平移滚轮（7410）、压膜平移座（7411）、压膜滚轮（747）及压膜座（748），其中，上述平移拨杆（749）可转动地设置在压膜支座的侧壁上，且位于被动凸轮（741）的侧部，平移拨杆（749）靠近被动凸轮（741）的一端设有滚轮，平移拨杆（749）的另一端设有拨槽，被动凸轮（741）旋转时通过滚轮带动平移拨杆（749）旋转；上述压膜平移座（7411）沿水平方向可滑动地连接在压膜支座的侧壁上，压膜平移座（7411）的底部设有平移滚轮（7410）；上述压膜座（748）沿竖直方向可滑动地连接在压膜平移座（7411）的端壁上，并随压膜平移座（7411）直线运动；压膜座（748）水平延伸至压膜支座的上方，隔膜压板（7412）水平连接在压膜座（748）上；上述压膜滚轮（747）连接在压膜座（748）的下端，并伸入拨动滑槽（746）内，在拨动滑槽（746）内自由滑动，压膜座（748）平移时，压膜滚轮（747）在拨动滑槽（746）内直线滑动，以避免运动干涉，升降拨座（745）升降运动时，通过压膜滚轮（747）带动压膜座（748）升降运动。

7.根据权利要求1所述的一种Z型循环压膜及拉膜叠片机，其特征在于：还包括下料装置，下料装置包括下料机械手（8）及下料平台（9）；其中，上述下料机械手（8）跨设在叠片平台（7）上方，下料平台（9）设置于叠片平台（7）的侧部；下料机械手（8）包括水平移动机构、升降移动机构及夹料机构；下料平台（9）的侧部间隔开设有至少二个条形槽（a）；上述夹料机构从叠片平台（7）夹取物料，经水平移动机构及升降移动机构驱动移动至下料平台（9），夹料机构嵌入条形槽（a）的同时将叠片后的极片隔膜组合体放置在下料平台（9）上。

8.根据权利要求1所述的一种Z型循环压膜及拉膜叠片机，其特征在于：所述的水平移动机构包括直线模组、支板（81）、水平驱动电机（82）、水平丝杆（83）及水平滑座（84）；其中，上述直线模组沿垂直于叠片平台（7）方向跨设在叠片平台（7）上方；上述支板（81）可滑动地连接在直线模组上，并与直线模组的输出端连接；上述水平驱动电机（82）水平设置在支板（81）的侧部；上述水平丝杆（83）可转动地插设在支板（81）的下部，并通过传输皮带与水平驱动电机（82）的输出端连接，经水平驱动电机（82）驱动旋转；上述水平滑座（84）可滑动地连接在支板（81）的底部，并通过丝杆座与水平丝杆（83）连接；水平丝杆（83）旋转运动带动水平滑座（84）沿水平丝杆（83）方向运动。

9.根据权利要求8所述的一种Z型循环压膜及拉膜叠片机，其特征在于：所述的升降移动机构包括升降驱动电机（85）、竖直丝杆（86）及升降座（87）；其中，上述升降驱动电机（85）竖直设置在水平滑座（84）的侧壁；升降驱动电机（85）的输出端沿竖直方向竖直；上述竖直丝杆（86）可转动地竖直插设在水平滑座（84）上，并通过传输皮带与升降驱动电机（85）的输出端连接，经升降驱动电机（85）驱动旋转；上述升降座（87）可滑动地连接在水平滑座（84）上，并通过丝杆座与竖直丝杆（86）连接；竖直丝杆（86）旋转带动升降座（87）沿竖直丝杆（86）方向运动。

10.根据权利要求9所述的一种Z型循环压膜及拉膜叠片机，其特征在于：所述的夹紧机构包括旋转电机（88）、夹紧驱动气缸（89）、上夹爪（810）及下夹爪（811）；其中，上述旋转电机（88）设置在升降座（87）上；上述夹爪控制气缸（89）连接在旋转电机（88）的输出端上，并经旋转电机（88）驱动旋转；夹爪控制气缸（89）分别设置有竖直向上的上输出端及竖直向下的下输出端；上述上夹爪（810）及下夹爪（811）分别设置在夹爪控制气缸（89）的上输出端及下输出端上，并经夹爪控制气缸（89）驱动相互靠拢或相互远离，以便夹紧或松开叠片后的极片与隔膜组合体。

11.根据权利要求10所述的一种Z型循环压膜及拉膜叠片机，其特征在于：所述的下料平台（9）包括下料直线模组（91）、下料滑座（92）、下料压料气缸（93）及下料压板（94）；其中，上述下料直线模组（91）水平设置；上述下料滑座（92）设置在下料直线模组（91）的输出端上，并经下料直线模组（91）驱动直线移动；下料滑座（92）的侧部开设有间隔设置的至少二个条形槽（a）；上述升降下料压料气缸（93）设置在下料滑座（92）的侧部；升降下料压料气缸（93）的输出方向竖直设置；上述下料压板（94）设置在升降下料压料气缸（93）的输出端上，并经升降下料压料气缸（93）驱动升降运动；下料滑座（92）极片与隔膜组合体，下料压板（94）经下料压料气缸（93）驱动压紧将极片与隔膜组合体压紧。

12.一种如权利要求1所述的Z型循环压膜及拉膜叠片机的叠片工艺，其特征在于：包括如下工艺步骤：

S1、上料及中转：上料装置的上料传输带分别将正极片及负极片沿机台两侧直线上料，上料机械手将极片从上料传输带上搬移至中转平台；

S2、取隔膜：叠片平台上一套移动载具从出膜机构下方的出膜辊通过压膜机构从一侧压紧带状的隔膜后拉动隔膜并直线移动至叠片工位，压膜机构从两侧压平隔膜；

S3、第一次叠片：步骤S2中叠片工位处的隔膜压平后，搬移机构将步骤S1中的中转平台上的极片取出并放置于隔膜上；

S4、第二次叠片：步骤S3中第一次叠片完成后，极片端部的两压膜机构松开隔膜，其中一套压膜机构从另一侧压紧带状隔膜，并整体移动至另一叠片工位，使隔膜折合覆盖在步骤S3中的极片上后搬移机构从另一中转平台上取出另一种极片并放置在隔膜上，完成第二次叠片；

S5、循环Z型叠片：步骤S4中第二次叠片完成后，极片端部的两压膜机构松开隔膜，其中一套压膜机构从一侧压紧隔膜，并整体移动至叠片工位，在该叠片工位处完成步骤S3中的第一次叠片；步骤S3至步骤S5循环叠片直至完成所有极片的Z型叠合；

S6、下料、切隔膜及接隔膜：步骤S5中极片叠片完成后，移动载具带动极片移动至下料工位处，同时另一叠片平台移动至靠近上述下料工位处的叠片工位处将隔膜压紧；设置于机台上的切隔膜机构将带状隔膜切断，以便下料；

S7、另一平台叠片：步骤S6中一个叠片平台完成下料后，另一叠片平台从叠片工位处接隔离膜后，在两个叠片平台之间来回移动，并按照步骤S3至S5顺序循环叠片；

S8、另一平台下料、切隔膜及接隔膜：步骤S7中叠片完成后，另一叠片平台移动至另一下料工位，步骤S6中完成下料的叠片平台移动至另一叠片工位处压紧隔膜后，隔膜经切隔膜机构切断，以便下料；

S9、轮换叠片：步骤S8中叠片平台在另一叠片工位压紧隔膜后，移动至叠片工位，并在两叠片工位之间完成循环Z型叠片，并下料；两叠片平台如此轮换叠片下料，实现不停机叠片。

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