CN208352464U - 一种智能模切卷绕一体机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于锂电池生产设备技术领域，具体涉及一种智能模切卷绕一体机，包括卷绕系统、与卷绕系统对接的导向缓存系统、模切系统、监测系统、以及控制系统，导向缓存系统对卷绕系统中的物料进行缓存和导向，模切系统对卷绕系统中的物料激光切割，监测系统对卷绕系统中的物料进行监测，卷绕系统、导向缓存系统、模切系统和监测系统均与控制系统电连接。该一体机高度集成，且智能高效，提高了对物料的适应性，有效地避免了极耳错位的发生，降低了制造成本，提高了产品质量和生产效率。
Description
技术领域
本实用新型属于锂电池生产设备技术领域，具体涉及一种智能模切卷绕一体机。
背景技术
目前，在锂离子动力电池生产领域，主要采用的工艺有叠片工艺与卷绕工艺，卷绕工艺又分多极耳卷绕与全极耳卷绕。叠片工艺主要用于软包电芯，具有能量密度高、制造成本低的优势，但其叠片速度慢、安全性能差，在动力电池领域尚未得到全面应用；卷绕工艺主要用于圆柱电芯与方形电芯，具有卷绕速度快，安全性能高，单体容量大等特点，逐渐成为行业主流工艺。全极耳卷绕工艺主要用于圆柱电芯及卷绕圈数少的方形电芯，具有卷绕速度快，对物料适应性强的优势，但对卷绕圈数多的电芯装配难度大；多极耳卷绕工艺主要用于方形电芯，对电芯卷绕圈数的适应性强，安全性能高，逐渐成为市场的主流。
多极耳卷绕工艺中，在现有技术中，极耳模切与极片卷绕分开加工，先采用五金刀模对冷压后的极片进行极耳模切，再把模切后的极片与隔离膜进行卷绕。该做法一般需要根据卷绕周长进行极耳间距设计，再把设计好的尺寸输入至模切机进行模切，模切后进行试卷。如果试卷不成功，则需要根据极耳错位量调整极耳间距；如果试卷成功，则可进行量产。这种方法主要弊端如下：
1、五金刀模制造维护成本高，对极耳间距的变化范围有一定的限制，且不易换型，浪费箔材；
2、采用五金刀模模切极耳，模切品质不可控，有毛刺、掉粉等风险，需要定位维护、过程抽检，浪费大量的人力物力；
3、在模切与卷绕中间需要进行物料周转，增加了人力需求，多次换卷接带，造成了物料浪费；
4、在生产过程中，由于模切工序在于卷绕工序的前端，因此极片的极耳间距尺寸已经提前模切好。但是模切尺寸没有考虑极片厚度对卷绕极耳对齐度的影响，因此造成在卷绕工序，操作员不得不频繁调整卷针的周长来得到好的极耳错位，降低了设备的利用率以及造成产品大量浪费；同时，无形地提高了卷绕设备对人员的素质要求；
5、极耳错位大，对物料一致性要求高，即使试卷成功，在量产过程中，物料厚度的差异仍会导致极耳错位（以卷绕40圈为例，当物料厚度差异1um时，极耳错位量可达4mm），影响裸电芯后段工序的装配及焊接过流能力；
6、对设计人员要求高，设计人员必须非常熟悉极耳间距的设计模型；
现有技术不利于企业的长远发展，相关技术亟待优化。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种智能模切卷绕一体机，以提高对物料的适应性，避免极耳错位的发生，降低制造成本，提高产品质量和生产效率。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种智能模切卷绕一体机，包括卷绕系统、与所述卷绕系统对接的导向缓存系统、模切系统、监测系统、以及控制系统，所述导向缓存系统对所述卷绕系统中的物料进行缓存和导向，所述模切系统对所述卷绕系统中的物料激光切割，所述监测系统对所述卷绕系统中的物料进行监测，所述卷绕系统、所述导向缓存系统、所述模切系统和所述监测系统均与所述控制系统电连接。该一体机高度集成，且智能高效，提高了对物料的适应性，有效地避免了极耳错位的发生，降低了制造成本，提高了产品质量和生产效率。
作为本实用新型所述的智能模切卷绕一体机的一种改进，所述卷绕系统包括阴极放卷机构、阳极放卷机构、隔膜放卷机构和周长可调式卷针，所述阴极放卷机构、所述阳极放卷机构和所述隔膜放卷机构均通过所述导向缓存系统与所述周长可调式卷针对接，所述阴极放卷机构、所述阳极放卷机构、所述隔膜放卷机构和所述周长可调式卷针均与所述控制系统电连接。阴极放卷机构、阳极放卷机构、隔膜放卷机构和周长可调式卷针高效地集成在一起，在控制系统的智能控制下，高效率地工作，其中，周长可调式卷针的卷芯安装有伸缩装置，使其周长的大小可以变化。
作为本实用新型所述的智能模切卷绕一体机的一种改进，所述导向缓存系统包括导向张力辊组和缓存张力辊组，所述导向张力辊组通过所述缓存张力辊组与所述卷针对接。导向张力辊组对物料进行导向，缓存张力辊组对物料进行缓存，使得生产效率得到了大大的提高。
作为本实用新型所述的智能模切卷绕一体机的一种改进，所述导向张力辊组包括第一导向张力辊组、第二导向张力辊组和第三导向张力辊组，所述第一导向张力辊组对物料进行导向，所述第二导向张力辊组对物料进行导向，所述第三导向张力辊组对物料进行导向。第一导向张力辊组配合阴极片工作，第二导向张力辊组配合阳极片工作，第三导向张力辊组配合隔膜工作，起到了导向和引流的作用。
作为本实用新型所述的智能模切卷绕一体机的一种改进，所述缓存张力辊组包括第一缓存张力辊组、第二缓存张力辊组和第三缓存张力辊组，所述第一缓存张力辊组对物料进行缓存，所述第二缓存张力辊组对物料进行缓存，所述第三缓存张力辊组对物料进行缓存，所述第一缓存张力辊组与所述第一导向张力辊组连接，所述第二缓存张力辊组与所述第二导向张力辊组连接，所述第三缓存张力辊组与第三导向张力辊组连接。第一缓存张力辊组配合阴极片工作，第二缓存张力辊组配合阳极片工作，第三缓存张力辊组配合隔膜工作，起到了缓存、暂存的作用。
作为本实用新型所述的智能模切卷绕一体机的一种改进，所述第一导向张力辊组、所述第二导向张力辊组、所述第三导向张力辊组、所述第一缓存张力辊组、所述第二缓存张力辊组和所述第三缓存张力辊组所含有的张力辊的个数均至少为2个。根据工作需要可以灵活地设置张力辊的数量，使得工作更加高效。
作为本实用新型所述的智能模切卷绕一体机的一种改进，所述模切系统包括第一模切机和第二模切机，所述第一模切机对所述第一导向张力辊组上的物料进行切割，所述第二模切机对所述第二导向张力辊组上的物料进行切割，所述第一模切机和所述第二模切机均与所述控制系统电连接。第一模切机对阴极片进行激光切割，第二模切机对阳极片进行激光切割，保证了切割的质量。
作为本实用新型所述的智能模切卷绕一体机的一种改进，所述监测系统包括第一测厚仪、第二测厚仪、第三测厚仪、第一视觉系统、第二视觉系统和第三视觉系统，所述第一测厚仪和所述第一视觉系统对所述第一导向张力辊组上的物料进行监测，所述第二测厚仪和所述第二视觉系统对所述第二导向张力辊组上的物料进行监测，所述第三测厚仪和所述第三视觉系统对所述周长可调式卷针上的物料进行监测，所述第一视觉系统设置于所述第一模切机之后，所述第二视觉系统设置于所述第二模切机之后，所述第一测厚仪、所述第二测厚仪、所述第三测厚仪、所述第一视觉系统、所述第二视觉系统和所述第三视觉系统均与所述控制系统电连接。这种设计实现了对物料的实时监测，使得对物料的监测更加精确高效，提高了生产质量。
作为本实用新型所述的智能模切卷绕一体机的一种改进，还包括编码器，所述编码器设置于所述周长可调式卷针，所述编码器与所述控制系统电连接。编码器能够实时地记录周长可调式卷针对物料卷绕的距离，将监测系统测量获得的数据与具体的位置对应起来，使得监测更加智能、精确。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例1的结构示意图 ；
图2为本实用新型实施例2的结构示意图 ；
其中：1-卷绕系统；11-阴极放卷机构；12-阳极放卷机构；13-隔膜放卷机构；14-周长可调式卷针；2-导向缓存系统；21-导向张力辊组；211-第一导向张力辊组；212-第二导向张力辊组；213-第三导向张力辊组；22-缓存张力辊组；221-第一缓存张力辊组；222-第二缓存张力辊组；223-第三缓存张力辊组；3-模切系统；31-第一模切机；32-第二模切机；4-监测系统；41-第一测厚仪；42-第二测厚仪；43-第三测厚仪；44-第一视觉系统；45-第二视觉系统；46-第三视觉系统；5-控制系统；6-编码器；7-阴极片；8-阳极片；9-隔膜。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接 ；可以是机械连接，也可以是电连接 ；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。
实施例1
如图1所示，一种智能模切卷绕一体机，包括卷绕系统1、与卷绕系统1对接的导向缓存系统2、模切系统3、监测系统4、以及控制系统5，导向缓存系统2对卷绕系统1中的物料进行缓存和导向，模切系统3对卷绕系统1中的物料激光切割，监测系统4对卷绕系统1中的物料进行监测，卷绕系统1、导向缓存系统2、模切系统3和监测系统4均与控制系统5电连接。该一体机高度集成，且智能高效，提高了对物料的适应性，有效地避免了极耳错位的发生，降低了制造成本，提高了产品质量和生产效率。
优选的，卷绕系统1包括阴极放卷机构11、阳极放卷机构12、隔膜放卷机构13和周长可调式卷针14，阴极放卷机构11、阳极放卷机构12和隔膜放卷机构13均通过导向缓存系统2与周长可调式卷针14对接，阴极放卷机构11、阳极放卷机构12、隔膜放卷机构13和周长可调式卷针14均与控制系统5电连接。阴极放卷机构11、阳极放卷机构12、隔膜放卷机构13和周长可调式卷针14高效地集成在一起，在控制系统5的智能控制下，高效率地工作，其中，周长可调式卷针14的卷芯安装有伸缩装置，使其周长的大小可以变化。
优选的，导向缓存系统2包括导向张力辊组21和缓存张力辊组22，导向张力辊组21通过缓存张力辊组22与卷针对接。导向张力辊组21对物料进行导向，缓存张力辊组22对物料进行缓存，使得生产效率得到了大大的提高。
优选的，导向张力辊组21包括第一导向张力辊组211、第二导向张力辊组212和第三导向张力辊组213，第一导向张力辊组211对物料进行导向，第二导向张力辊组212对物料进行导向，第三导向张力辊组213对接隔膜放卷机构13。第一导向张力辊组211配合阴极片7工作，第二导向张力辊组212配合阳极片8工作，第三导向张力辊组213配合隔膜9工作，起到了导向和引流的作用。
优选的，缓存张力辊组22包括第一缓存张力辊组221、第二缓存张力辊组222和第三缓存张力辊组223，第一缓存张力辊组221对物料进行缓存，第二缓存张力辊组222对物料进行缓存，第三缓存张力辊组223对物料进行缓存，第一缓存张力辊组221与第一导向张力辊组211连接，第二缓存张力辊组222与第二导向张力辊组212连接，第三缓存张力辊组223与第三导向张力辊组213连接。第一缓存张力辊组221配合阴极片7工作，第二缓存张力辊组222配合阳极片8工作，第三缓存张力辊组223配合隔膜9工作，起到了缓存、暂存的作用。
优选的，第一导向张力辊组211、第二导向张力辊组212、第三导向张力辊组213、第一缓存张力辊组221、第二缓存张力辊组222和第三缓存张力辊组223所含有的张力辊的个数均至少为2个。根据工作需要可以灵活地设置张力辊的数量，使得工作更加高效。
优选的，模切系统3包括第一模切机31和第二模切机32，第一模切机31接第一导向张力辊组211上的物料进行切割，第二模切机32接第二导向张力辊组212上的物料进行切割，第一模切机31和第二模切机32均与控制系统5电连接。第一模切机31对阴极片7进行激光切割，第二模切机32对阳极片8进行激光切割，保证了切割的质量。
优选的，监测系统4包括第一测厚仪41、第二测厚仪42、第三测厚仪43、第一视觉系统44、第二视觉系统45和第三视觉系统46，第一测厚仪41和第一视觉系统44对第一导向张力辊组211上的物料进行监测，第二测厚仪42和第二视觉系统45对第二导向张力辊组212上的物料进行监测，第三测厚仪43和第三视觉系统46对周长可调式卷针14上的物料进行监测，第一视觉系统44设置于第一模切机31之后，第二视觉系统45设置于第二模切机32之后，第一测厚仪41、第二测厚仪42、第三测厚仪43、第一视觉系统44、第二视觉系统45和第三视觉系统46均与控制系统5电连接。这种设计实现了对物料的实时监测，使得对物料的监测更加精确高效，提高了生产质量。
本实用新型还包括编码器6，编码器6设置于周长可调式卷针14，编码器6与控制系统5电连接。编码器6能够实时地记录周长可调式卷针14对物料卷绕的距离，将监测系统4测量获得的数据与具体的位置对应起来，使得监测更加智能、精确。
本实用新型的工作原理是：1、阴极放卷机构11输出阴极片7，阳极放卷机构12输出阳极片8，隔膜放卷机构13输出隔膜9，阴极片7依次经过第一导向张力辊组211和第一缓存张力辊组221与周长可调式卷针14对接，阳极片8依次经过第二导向张力辊组212和第二缓存张力辊组222与周长可调式卷针14对接，隔膜9依次经过第三导向张力辊组213和第三缓存张力辊组223与周长可调式卷针14对接，周长可调式卷针14对阴极片7、阳极片8和隔膜9进行卷绕；2、第一测厚仪41和第一视觉系统44依次对阴极片7的厚度和极耳间距进行测量，第二测厚仪42和第二视觉系统45依次对阳极片8的厚度和极耳间距进行测量，第三测厚仪43对隔膜9的厚度进行测量，第三视觉系统46对周长可调式卷针14上的阴极片7、隔膜9和阳极片8的极耳的对齐错位数值进行测量，在编码器6的配合下，可以对测量的物料进行精准定位，测量获得的相关数据电传输到控制系统5；3、控制系统5根据相关数据进行数学逻辑运算，并根据运算结果向模切系统3和周长可调式卷针14发送控制指令，模切系统3和周长可调式卷针14根据指令调整工作的相关参数进行工作，避免了极耳错位的发生。
实施例2
如图2所示，与实施例1不同的是：本实施例监测系统4不包括第一测厚仪41、第二测厚仪42和第三测厚仪43。物料从卷绕系统1中出来不需要使用第一测厚仪、第二测厚仪或第三测厚仪进行厚度测量，可以简化生产流程，提高工作效率。
其他结构与实施例1相同，这里不再赘述。
上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种智能模切卷绕一体机，其特征在于：包括卷绕系统(1)、与所述卷绕系统(1)对接的导向缓存系统(2)、模切系统(3)、监测系统(4)、以及控制系统(5)，所述导向缓存系统(2)对所述卷绕系统(1)中的物料进行缓存和导向，所述模切系统(3)对所述卷绕系统(1)中的物料激光切割，所述监测系统(4)对所述卷绕系统(1)中的物料进行监测，所述卷绕系统(1)、所述导向缓存系统(2)、所述模切系统(3)和所述监测系统(4)均与所述控制系统(5)电连接。
2.如权利要求1所述的智能模切卷绕一体机，其特征在于：所述卷绕系统(1)包括阴极放卷机构(11)、阳极放卷机构(12)、隔膜放卷机构(13)和周长可调式卷针(14)，所述阴极放卷机构(11)、所述阳极放卷机构(12)和所述隔膜放卷机构(13)均通过所述导向缓存系统(2)与所述周长可调式卷针(14)对接，所述阴极放卷机构(11)、所述阳极放卷机构(12)、所述隔膜放卷机构(13)和所述周长可调式卷针(14)均与所述控制系统(5)电连接。
3.如权利要求2所述的智能模切卷绕一体机，其特征在于：所述导向缓存系统(2)包括导向张力辊组(21)和缓存张力辊组(22)，所述导向张力辊组(21)通过所述缓存张力辊组(22)与所述周长可调式卷针(14)对接。
4.如权利要求3所述的智能模切卷绕一体机，其特征在于：所述导向张力辊组(21)包括第一导向张力辊组(211)、第二导向张力辊组(212)和第三导向张力辊组(213)，所述第一导向张力辊组(211)对物料进行导向，所述第二导向张力辊组(212)对物料进行导向，所述第三导向张力辊组(213)对物料进行导向。
5.如权利要求4所述的智能模切卷绕一体机，其特征在于：所述缓存张力辊组(22)包括第一缓存张力辊组(221)、第二缓存张力辊组(222)和第三缓存张力辊组(223)，所述第一缓存张力辊组(221)对物料进行缓存，所述第二缓存张力辊组(222)对物料进行缓存，所述第三缓存张力辊组(223)对物料进行缓存，所述第一缓存张力辊组(221)与所述第一导向张力辊组(211)连接，所述第二缓存张力辊组(222)与所述第二导向张力辊组(212)连接，所述第三缓存张力辊组(223)与第三导向张力辊组(213)连接。
6.如权利要求5所述的智能模切卷绕一体机，其特征在于：所述第一导向张力辊组(211)、所述第二导向张力辊组(212)、所述第三导向张力辊组(213)、所述第一缓存张力辊组(221)、所述第二缓存张力辊组(222)和所述第三缓存张力辊组(223)所含有的张力辊的个数均至少为2个。
7.如权利要求4所述的智能模切卷绕一体机，其特征在于：所述模切系统(3)包括第一模切机(31)和第二模切机(32)，所述第一模切机(31)对所述第一导向张力辊组(211)上的物料进行切割，所述第二模切机(32)对所述第二导向张力辊组(212)上的物料进行切割，所述第一模切机(31)和所述第二模切机(32)均与所述控制系统(5)电连接。
8.如权利要求6所述的智能模切卷绕一体机，其特征在于：所述监测系统(4)包括第一测厚仪(41)、第二测厚仪(42)和第三测厚仪(43)，所述第一测厚仪(41)对所述第一导向张力辊组(211)上的物料进行测量，所述第二测厚仪(42)对所述第二导向张力辊组(212)上的物料进行测量，所述第三测厚仪(43)对所述周长可调式卷针(14)上的物料进行测量，所述第一测厚仪(41)、所述第二测厚仪(42)和所述第三测厚仪(43)均与所述控制系统(5)电连接。
9.如权利要求7所述的智能模切卷绕一体机，其特征在于：所述监测系统(4)包括第一视觉系统(44)、第二视觉系统(45)和第三视觉系统(46)，所述第一视觉系统(44)对所述第一导向张力辊组(211)上的物料进行监测，所述第二视觉系统(45)对所述第二导向张力辊组(212)上的物料进行监测，所述第三视觉系统(46)对所述周长可调式卷针(14)上的物料进行监测，所述第一视觉系统(44)设置于所述第一模切机(31)之后，所述第二视觉系统(45)设置于所述第二模切机(32)之后，所述第一视觉系统(44)、所述第二视觉系统(45)和所述第三视觉系统(46)均与所述控制系统(5)电连接。
10.如权利要求2所述的智能模切卷绕一体机，其特征在于：还包括编码器(6)，所述编码器(6)设置于所述周长可调式卷针(14)，所述编码器(6)与所控制系统(5)电连接。
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