CN205944297U - 锂电池叠片装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种锂电池叠片装置，其特征是：包括叠片台、叠片台升降机构、水平和竖直移动机构、叠片压刀机构和直线驱动机构；所述直线驱动机构包括在正极叠片位置和负极叠片位置之间往复直线运动的移动部件；在所述移动部件上安装机架，在机架的左右两侧分别安装水平和竖直移动机构，在两个水平和竖直移动机构之间安装叠片台升降机构；所述水平和竖直移动机构包括能够竖直滑动的水平线轨座，在水平线轨座上两个相向水平移动的移动平台；在所述两个移动平台上安装叠片压刀机构，叠片压刀机构包括压刀支架、压刀、以及拉紧压刀使压刀和压刀支架上表面保持一定距离的拉簧。本实用新型对正、负极片连续交替夹隔膜进行叠片，直接获得叠片电池组件。

Description

锂电池叠片装置

技术领域

本实用新型涉及一种锂电池叠片装置，属于锂电池生产制造设备技术领域。

背景技术

锂二次电池在日常生活中得到了广泛应用，二次电池由具有正极极片、隔膜和负极极片的电池组件构成。叠片式组件是将指定宽度和长度的正、负极片用隔膜隔开，按照正极片/隔膜/负极片的结构进行连续层叠。

现有技术采用卷绕式叠片的方式（专利申请号：201610301212.2）获得电极组件，将正极片、双侧粘性隔膜和负极片先按照正极片/隔膜/负极片形式热压处理获得单体电极组件，再将单体电极组件按顺序采用单侧粘性隔膜卷绕获得卷绕式叠片电池组件。该方法制备过程复杂，不易实现机械化操作，生产效率低。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种锂电池叠片装置，对正、负极片连续交替夹隔膜进行叠片，直接获得叠片电池组件。

按照本实用新型提供的技术方案，所述锂电池叠片装置，其特征是：包括叠片台、驱动叠片台作升降动作的叠片台升降机构、水平和竖直移动机构、叠片压刀机构和直线驱动机构；

所述直线驱动机构包括在正极叠片位置和负极叠片位置之间往复直线运动的移动部件；在所述移动部件上安装机架，在机架的左右两侧分别安装水平和竖直移动机构，在两侧的水平和竖直移动机构之间安装叠片台升降机构；

所述水平和竖直移动机构包括在竖直方向滑动设置的水平线轨座，在水平线轨座上滑动设置两个相向水平移动的移动平台；在所述两个移动平台上分别安装叠片压刀机构，叠片压刀机构包括安装在移动平台上的压刀支架、相对压刀支架竖直滑动设置的压刀、以及拉紧压刀使压刀和压刀支架上表面保持一定距离的拉簧。

进一步的，所述水平和竖直移动机构包括安装在机架上的轮组转轴，在轮组转轴上安装从动轮组，从动轮组包括从动转动件、第一凸轮和第二凸轮，从动转动件与驱动件连接以输入动力源；

在所述水平线轨座上转动安装竖直驱动滚轮，竖直驱动滚轮与第二凸轮的轮廓相配合以驱动水平线轨座竖直移动；

所述移动平台与驱动移动平台移动的水平驱动机构连接，所述水平驱动机构包括竖直移动件、转动安装在竖直移动件上的水平驱动滚轮以及将竖直移动件的竖直移动转换成移动平台的水平移动的连杆机构，水平驱动滚轮与第一凸轮的轮廓相配合以驱动竖直移动件进行竖直移动。

进一步的，所述水平驱动机构的竖直移动件两端分别通过一组连杆机构连接两个移动平台。

进一步的，所述连杆机构包括中间连杆和转动安装在机架上的摆杆，中间连杆的一端与竖直移动件转动连接，中间连杆的另一端与摆杆的一端转动连接，摆杆的另一端转动安装水平推轮，水平推轮设置在水平推板的滑槽中，水平推板固定在移动平台上。

进一步的，所述压刀固定于压刀座上，压刀座滑动设置于压刀支架上，在压刀支架的上表面设置垫块，拉簧的两端分别连接压刀座和压刀支架。

进一步的，所述直线驱动机构包括底座，在底座上安装驱动部件和线轨座，驱动部件与移动部件连接；在线轨座上设置线轨，线轨上滑动设置滑块，滑块与机架固定。

进一步的，在所述底座的两侧设置对移动部件进行限位的限位部件。

进一步的，在所述底座上分段安装微型光电传感器，在线轨座的侧面设置磁栅尺，在机架的侧面设置对准磁栅尺的编码器以及触发微型光电传感器的光电触发块。

进一步的，所述叠片台上设有用于夹取和放置极片的凹槽。

进一步的，所述压刀的前端呈扁形。

本实用新型具有以下优点：

（1）本实用新型所述叠片装置通过水平和竖直移动机构、叠片压刀机构、叠片台升降机构和直线驱动机构连续循环动作，实现了正极片/隔膜/负极片的Z-型叠片，可经过后续热压直接获得极片组件。

（2）本实用新型所述叠片装置中采用的水平和竖直移动机构采用转动件+凸轮二合一的形式，直接利用轮组旋转驱动移动平台实现竖直和水平移动，动作可靠，同时避免了多个驱动单元的使用；

（3）另外水平和竖直移动机构中的从动转动件可以采用减速结构（如齿轮齿轮啮合的形式），减速比可根据所需动作的速度进行设计，避免了减速器的使用，极大降低成本。

附图说明

图1为本实用新型所述锂电池叠片装置的侧视图。

图2为本实用新型所述锂电池叠片装置的俯视图。

图3为所述叠片压刀机构的主视图。

图4为所述叠片压刀机构的后视图。

图5为采用本实用新型所述锂电池叠片装置叠片得到的叠片式组件的示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型中提出的“左右”、“上下”等指示方位或位置关系，为基于附图1所示的方位或位置关系，本实用新型中提出的“前后”是指以附图1为基准，朝向纸面的方向为前侧，背面纸面的方向为后侧。

如图1～图4所示：所述锂电池叠片装置包括隔膜1、极片2；

水平和竖直移动机构100，包括：机架101、竖直线轨102、竖直线轨滑块103、水平线轨座104、水平线轨105、水平线轨滑块106、移动平台107、水平推板108、水平推轮109、连杆线轨110、连杆111、水平驱动滚轮112、驱动齿轮113、从动轮组114、从动齿轮114-1、第一凸轮114-2、第二凸轮114-3、连杆滑块115、中间连杆116、摆杆117、竖直驱动滚轮118、驱动单元119、轮组转轴120；

叠片压刀机构200，包括：压刀支架201、垫块202、压刀线轨203、压刀滑块204、压刀座205、压刀206、拉簧207；

叠片台升降机构300，包括：叠片台301、支撑板302、导杆303、电缸座304、直线轴承305、电缸306、叠片台支架307；

直线驱动机构400，包括：缓冲器401、挡板402、底座403、微型光电传感器404、光电触发块405、编码器406、磁栅尺407、滑块408、线轨409、线轨座410、直线电机411、止动螺钉412。

如图1～4所示，本实用新型所述锂电池叠片装置包括水平和竖直移动机构100、叠片压刀机构200、叠片台升降机构300和直线驱动机构400。

如图3、图4所示，所述水平和竖直移动机构100包括机架101，在机架101的中间梁中心固定轮组转轴120，在轮组转轴120上转动安装从动轮组114，从动轮组114包括从动齿轮114-1和设置于从动齿轮114-1两端面的第一凸轮114-2和第二凸轮114-3，第一凸轮114-1和第二凸轮114-2分别参与水平和竖直驱动；在机架101底座支架上安装驱动单元119，驱动单元119的输出轴连接驱动齿轮113，驱动齿轮113和从动轮组114的从动齿轮114-1啮合。在具体实施时，从动齿轮114-1和驱动齿轮113还可以采用同步带轮和同步带等其它实现动力传输。

如图1、图3、图4所示，在所述机架101的左右两侧分别安装水平和竖直移动机构100，所述水平和竖直移动机构100包括安装在机架101上能够竖直滑动的水平线轨座104和设置在水平线轨座104上能够前后水平移动的移动平台107；具体地：在所述机架101的侧面安装竖直线轨102，在竖直线轨102上设置能够沿竖直线轨102移动的竖直线轨滑块103，竖直线轨滑块103固定在水平线轨座104的内侧；在所述水平线轨座104上固设水平线轨105，在水平线轨105上滑动设置两个水平线轨滑块106，两个水平线轨滑块106分别固设于移动平台107下表面；在所述水平线轨座104上支架的连接杆上安装竖直驱动滚轮118，竖直驱动滚轮118与第二凸轮114-3的轮廓配合。在所述机架101的中间梁竖直平行固定两根连杆线轨110，连杆线轨110上滑动设置连杆滑块115，连杆滑块115与连杆111固定，在连杆111的中间位置处通过转轴转动安装水平驱动滚轮112，水平驱动滚轮112与第一凸轮114-2的轮廓相配合；所述连杆111通过转轴与中间连杆116的一端转动连接，中间连杆116的另一端与L型的摆杆117一端转动连接，摆杆117转动安装在机架101上，摆杆117的另一端转动安装水平推轮109，水平推轮109设置于水平推板108的滑槽中，水平推板108固定在移动平台107的外侧。

为了保证摆杆117推动移动平台107沿水平方向动作时，在竖直方向上不发生干涉，所述水平推杆108上水平推轮109配合的滑槽为长形槽或腰型孔等形式。

如图3、图4所示，所述叠片压刀机构200为左右对称布置，两侧的叠片压刀机构分别安装于水平和竖直移动机构100一侧的两个移动平台107上。所述叠片压刀机构包括固定安装于移动平台107的压刀支架201、背面固定有压刀滑块204的压刀座205、固定于压刀支架201上表面的垫块202、以及压刀206和拉簧207；固设于压刀座205背面的压刀滑块204滑动于竖直固定于压刀支架201侧面的压刀线轨203，压刀座205的下方与水平固定在压刀支架201上的垫片202的上表面接触，拉簧207的两端分别连接压刀座205和压刀支架201，拉簧207力作用于压刀座205和压刀支架201，使压刀座205下表面与垫片202上表面贴紧；压刀206固定于压刀座205上，构成悬臂梁的形式；所述压刀206的前端可以采用扁形的结构，以便于压刀206从隔膜和极片之间抽出。

如图1所示，所述叠片台升降机构300布置在两个水平和竖直移动机构100之间，叠片台升降机构300包括两侧固定安装于机架101底部的叠片台支架307、安装于两边叠片台支架307上的电缸座304、固设于电缸座304下表面中心位置且运动方向朝上的电缸306、两个关于电缸306对称安装于电缸座304上的直线轴承305、滑动于直线轴承305的导杆303、与电缸306推杆固连的支撑板302、以及安装于支撑板302上方的叠片台301；其中，两侧导杆303的一端分别与支撑板302下面的对应位置固定连接。所述叠片台301的中间位置开有凹槽，便于机械手夹取或放置极片。

如图1、图2所示，所述直线驱动机构400包括底座403、直线电机411、固定于底座403两端的挡板402、固定于底座403上面的线轨座410、分段安装于底座403上的微型光电传感器404、固定于机架101底部侧面的编码器406和光电触发块405、以及缓冲器401、止动螺钉412、线轨409和滑块408；其中，直线电机411的定子安装于底座403的上表面，直线电机411的动子安装于机架101的下表面；线轨座410平行固定于直线电机411定子的两侧，线轨409分别安装在两侧的线轨座410上；固设于机架101下表面的滑块408滑动于线轨409上；安装于底座403两侧挡板402上的缓冲器401和止动螺钉412对直线电机411的动子起限位作用；在与线轨座410固连的板侧面贴有磁栅尺407，安装于机架101侧面的编码器406对准磁栅尺407，用于检测直线电机411的动子运动位置；固定于机架101底部侧面的光电触发块405触发安装在底座403上表面的微型光电传感器404，用于反馈直线电机411的位置信息。

各个机构的动作实现过程如下：

1、所述水平和竖直移动机构100的动作实现：

如图4所示，从后视图来看，从动轮组114的第二凸轮114-3轮廓与竖直驱动滚轮118配合，竖直驱动滚轮118通过连接杆支承水平线轨座104；驱动单元119驱动驱动齿轮113转动，从而带动与驱动齿轮113啮合的从动轮组114转动，竖直驱动滚轮118受从动轮组114上的第二凸轮114-3轮廓的限制，按凸轮设计的时序带动水平线轨座104沿竖直线轨102作上下动作，从而实现与水平线轨座104连接的移动平台107按设计时序沿竖直方向移动。如图3所示，从主视图来看，驱动单元119驱动驱动齿轮113转动，从而带动与驱动齿轮113啮合的从动轮组114转动，从动轮组114的第一凸轮114-2驱动水平驱动滚轮112沿连杆线轨110按设计的时序作上下动作，从而带动中间连杆116推动摆杆117绕其轴线摆动。摆杆117摆动时通过安装在摆杆117端部的水平推轮109推动移动平台107沿水平线轨105方向按所设计的时序动作。

2、叠片台升降机构300的动作实现：

如图1所示，固定于电缸座304下方的电缸306动作，电缸306的推杆推动叠片台301上下移动。

3、叠片压刀机构200的动作实现：

如图3、图4所示，叠片压刀机构200随水平和竖直移动机构100动作，当压刀206压在叠片台301上方的隔膜/极片/隔膜上，随着水平和竖直移动机构100向下动作，压刀206在拉簧207的力作用下将隔膜/极片/隔膜压在叠片台301上方。随着水平和竖直移动机构100向上动作，压刀206在拉簧207的力作用下松开。压刀206的左右张开角度随水平和竖直移动机构100的动作而变化。

4、直线驱动机构400的动作实现：

如图1、图2所示，直线驱动机构400驱动整个叠片装置沿线轨409方向动作。

本实用新型所述叠片装置由四部分联合动作进行锂电池叠片，所述叠片方式为Z型叠片（如图5所示），具体流程为：

水平和竖直移动机构100动作，带动叠片压刀机构200动作，四角上的压刀206将隔膜1压在叠片台301上，机械手吸取极片2置于隔膜1上表面，直线驱动机构400驱动叠片装置动作，隔膜1以Z-型形式覆盖到极片2表面，水平和竖直移动机构100驱动压刀206调整动作，压在隔膜1表面。

水平和竖直移动机构100驱动叠片压刀机构200压住隔膜1，直线驱动机构400驱动叠片台带动隔膜左右移动，叠完一片负极片后在移动到正极叠片，如此循环动作实现Z-型叠片。

Claims (10)

1.一种锂电池叠片装置，其特征是：包括叠片台（301）、驱动叠片台（301）作升降动作的叠片台升降机构（300）、水平和竖直移动机构（100）、叠片压刀机构（200）和直线驱动机构（400）；

所述直线驱动机构（400）包括在正极叠片位置和负极叠片位置之间往复直线运动的移动部件；在所述移动部件上安装机架（101），在机架（101）的左右两侧分别安装水平和竖直移动机构（100），在两侧的水平和竖直移动机构（100）之间安装叠片台升降机构（300）；

所述水平和竖直移动机构（100）包括在竖直方向滑动设置的水平线轨座（104），在水平线轨座（104）上滑动设置两个相向水平移动的移动平台（107）；在所述两个移动平台（107）上分别安装叠片压刀机构（200），叠片压刀机构（200）包括安装在移动平台（107）上的压刀支架（201）、相对压刀支架（201）竖直滑动设置的压刀（206）、以及拉紧压刀（206）使压刀（206）和压刀支架（201）上表面保持一定距离的拉簧（207）。

2.如权利要求1所述的锂电池叠片装置，其特征是：所述水平和竖直移动机构（100）包括安装在机架（101）上的轮组转轴（120），在轮组转轴（120）上安装从动轮组（114），从动轮组（114）包括从动转动件、第一凸轮（114-2）和第二凸轮（114-3），从动转动件与驱动件连接以输入动力源；

在所述水平线轨座（104）上转动安装竖直驱动滚轮（118），竖直驱动滚轮（118）与第二凸轮（114-3）的轮廓相配合以驱动水平线轨座（104）竖直移动；

所述移动平台（107）与驱动移动平台（107）移动的水平驱动机构连接，所述水平驱动机构包括竖直移动件、转动安装在竖直移动件上的水平驱动滚轮（12）以及将竖直移动件的竖直移动转换成移动平台（7）的水平移动的连杆机构，水平驱动滚轮（112）与第一凸轮（114-2）的轮廓相配合以驱动竖直移动件进行竖直移动。

3.如权利要求2所述的锂电池叠片装置，其特征是：所述水平驱动机构的竖直移动件两端分别通过一组连杆机构连接两个移动平台（107）。

4.如权利要求2所述的锂电池叠片装置，其特征是：所述连杆机构包括中间连杆（116）和转动安装在机架（101）上的摆杆（117），中间连杆（116）的一端与竖直移动件转动连接，中间连杆（116）的另一端与摆杆（117）的一端转动连接，摆杆（117）的另一端转动安装水平推轮（109），水平推轮（109）设置在水平推板（108）的滑槽中，水平推板（108）固定在移动平台（107）上。

5.如权利要求1所述的锂电池叠片装置，其特征是：所述压刀（206）固定于压刀座（205）上，压刀座（205）滑动设置于压刀支架（201）上，在压刀支架（201）的上表面设置垫块（202），拉簧（207）的两端分别连接压刀座（205）和压刀支架（201）。

6.如权利要求1所述的锂电池叠片装置，其特征是：所述直线驱动机构（400）包括底座（403），在底座（403）上安装驱动部件和线轨座（410），驱动部件与移动部件连接；在线轨座（410）上设置线轨（409），线轨（409）上滑动设置滑块（408），滑块（408）与机架（101）固定。

7.如权利要求6所述的锂电池叠片装置，其特征是：在所述底座（403）的两侧设置对移动部件进行限位的限位部件。

8.如权利要求6所述的锂电池叠片装置，其特征是：在所述底座（403）上分段安装微型光电传感器（404），在线轨座（410）的侧面设置磁栅尺（407），在机架（101）的侧面设置对准磁栅尺（407）的编码器（406）以及触发微型光电传感器（404）的光电触发块（405）。

9.如权利要求1所述的锂电池叠片装置，其特征是：所述叠片台（301）上设有用于夹取和放置极片的凹槽。

10.如权利要求1所述的锂电池叠片装置，其特征是：所述压刀（206）的前端呈扁形。