CN213988966U

CN213988966U - 一种自动化电芯转移设备

Info

Publication number: CN213988966U
Application number: CN202023270306.9U
Authority: CN
Inventors: 林康; 陈玉振; 吴鑫; 宋南海
Original assignee: Nanjing Bon Automation Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Greensheng Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-28
Filing date: 2020-12-28
Publication date: 2021-08-17
Anticipated expiration: 2030-12-28

Abstract

一种自动化电芯转移设备，用于在自动化流水线上对电芯进行转移，包括：流水线基台，以及设置在流水线基台上的柔性PET膜输送带、PET膜放卷组件、PET膜收卷组件和张力组件等。基于本实用新型可以避免了电芯在例如流水线的上料工位、热压工位、冷压工位、下料工位等不同工位之间多次转移可能造成的隔膜表面接触损伤；能够有效的提高了各工位间的转移效率，还可以缩减设备体积。结构简单、连接可靠、组装容易、维护方便、便于自动化生产。

Description

一种自动化电芯转移设备

技术领域

本实用新型涉及工业自动化控制技术领域，具体涉及一种自动化电芯转移设备。

背景技术

锂电池由于其优良储能性能被广泛地用于以手机、电动汽车、无人机等代表的工业品和消费品。锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一，隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。

目前我国已经逐步实现了锂电池的国产化，但是在锂电池自动化加工过程中如何设计产线，提高锂电池中电芯和隔膜的加工良率，更加高效、安全的生产仍然是产业界需要研究的课题。

实用新型内容

本实用新型提出一种锂电池加工过程中的自动化电芯转移的设备，用于在自动化流水线上对电芯进行转移，包括：

流水线基台，以及设置在流水线基台上的柔性PET膜输送带、PET膜放卷组件、PET膜收卷组件和张力组件；所述PET膜放卷组件和PET膜收卷组件设置于所述柔性PET膜输送带两端；所述PET膜放卷组件包括放卷伺服驱动组件和放卷气涨轴组件；所述PET膜收卷组件包括收卷伺服驱动组件和收卷气涨轴组件；所述柔性PET膜放卷组件和所述PET膜收卷组件通过放卷伺服驱动组件和收卷伺服驱动组件驱动带动所述柔性PET膜输送线走带；所述张力组件为柔性PET膜输送带提供张力，以使PET膜输送带处于平铺状态。

可选地，所述设备还包括：放卷纠偏传感器组件，用于实时监测所述柔性PET膜输送带走带的位置。

可选地，所述设备还包括：纠偏运动机构，根据所述放卷纠偏传感器组件监测得到的所述柔性PET膜输送带走带的位置，控制纠偏伺服电机带动高精度丝杆，配合高精度直线导轨实时校准卷料走带位置。

可选地，所述设备还包括：冷压整形工位，包括位于所述柔性PET膜输送带一侧的第一冷压整形基板以及位于所述PET膜另一侧并与所述第一冷压整形基板相对第二冷压整形基板。

可选地，所述设备还包括：热压整形工位，包括位于所述柔性PET膜输送带一侧的第一热压整形基板以及位于所述PET膜另一侧并与所述第一冷压整形基板相对第二热压整形基板。

可选地，所述设备还包括：光电传感器，设置于所述热压整形工位或所述冷压整形工位。

可选地，所述设备还包括：放卷纠偏传感器组件和/或收卷纠偏传感器组件，平行于所述柔性PET膜输送带表面设置，并与所述柔性PET膜输送带的走带方向垂直。

可选地，所述设备还包括：PET膜卷径测量组件，用于测量所述放卷气涨轴组件和/或收卷气涨轴组件上PET膜卷的卷径。

可选地，所述设备还包括：除尘组件和除静电组件，设置于所述柔性 PET膜输送带表面两侧。

基于本实用新型实施例提供的设备，可以避免了电芯在例如流水线的上料工位、热压工位、冷压工位、下料工位等不同工位之间多次转移可能造成的隔膜表面接触损伤；能够有效的提高了各工位间的转移效率，还可以缩减设备体积，结构简单、连接可靠、组装容易、维护方便、便于自动化生产。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明：

图1为本实用新型实施例提供的一种锂电池加工流水产线示意图；

图2为本实用新型实施例提供的裸芯片转移机械手结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的自动化电芯转移设备的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的自动化电芯转移流程示意图；

图5为本实用新型实施例提供的自动化电芯转移设备的结构示意图。

本实用新型其中附图标记说明如下：

流转线-1，叠片台-2，旋转机械手-3，旋转机械手-4，帖胶搬运机构 -5，旋转机械手-6，旋转机械手-7，吸附板-8

收卷伺服电机-11A，放卷伺服电机-11B,收放卷气涨组件-12，冷压整形上压板-13A,冷压整形下压板-13B,热压整形上压板-14A,热压整形上压板-14B,PET卷径测量组件-15，电芯-16，PET上表面除静电-17A，PET下表面除静电-17B，PET膜上表面除尘-18A，PET下表面除尘-18B，放卷纠偏传感器-19，倒卷纠偏传感器-20，张力组件-21，纠偏运动组件-22

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

实施例一：

如图1所示，其展示了一种自动化叠片流水线，包括：叠片台流转线，所述叠片台流转线包括多个叠片台2，当所述叠片台流转线旋转时，所述多个叠片台2在叠片台流转线上沿着固定方向循环转动；第一旋转机械手6，设置在所述叠片台流转线上，通过旋转操作向叠片台上放置底层隔膜；第二旋转机械手7，设置在所述叠片台流转线上所述第一旋转机械手6的后方，通过旋转操作向底层隔膜上叠放第一极片；第三旋转机械手3，设置在所述叠片台流转线上所述第二旋转机械手7的后方，通过旋转操作向所述第一极片上叠放中层隔膜；第四旋转机械手4，设置在所述叠片台流转线上所述第三旋转机械手3的后方，通过旋转操作向中层隔膜上叠放第二极片。叠片台流转线呈环形，根据所述叠片台流转线的长度设置所述叠片台2的数量。

所述第一极片为正极极片，所述第二极片为负极极片；或者，所述第一极片为负极极片，所述第二极片为正极极片。

所述设备还包括贴胶搬运机，所述贴胶搬运机搬运所述叠片台上叠放完成的电芯进行贴胶。所述贴胶搬运机5上具有帖胶工位，当所述帖胶工位被占用时，叠片台流转线继续转动，且所述第一旋转机械手6、所述第二旋转机械手7、所述第三旋转机械手3、所述第四旋转机械手4停止旋转叠片动作。

第一旋转机械手6、所述第二旋转机械手7、所述第三旋转机械手3、所述第四旋转机械手4均包括CCD视觉检测器，通过视觉检测器判断当前叠片是否与之前叠片对齐。

第一旋转机械手6、所述第二旋转机械手7、所述第三旋转机械手3、所述第四旋转机械手4均包括四个吸附板8。

四个吸附板旋转对称，且在旋转至取料工位时产生吸力，吸附叠片组件。

所述第一旋转机械手6、所述第二旋转机械手7、所述第三旋转机械手 3、所述第四旋转机械手4还具有升降机构，控制旋转机械手的升降。

基于实施例一提供的技术方案，可以提高叠片精度，有效提高锂电池的质量，同时高速流转叠片的形式可以提高叠片效率，多叠片台的结构可以让系统有很大的冗余性，可以进行灵活扩充，进一步提高叠片效率。

实施例二：

在生产过程中，发现在实施例一的工作环境中，存在一些需要改进之处：

第一方面，实施例一种会使用例如图2所示的机械手抓取的方式移动电芯。使用该方式，会在各工位多次夹取电芯，与电芯表面隔膜进行接触，可能造成表面隔膜损伤。

另一方面，使用机械手抓取的方式，热压、冷压工位的上压板的运动行程较大，而行程大，时间就长，必须保证上下压板间距足够大，机械手才能伸进去进行取放料，不仅增加了设备的体积，而且浪费了不必要的时间，降低了设备的产能。

因此，如图3-5所示，提出了一种适用于自动化流水转线的自动化电芯转移设备，包括设置在流水线基台上的：

柔性PET膜输送线、PET膜放卷组件、放卷过辊组件、张力组件、纠偏运动组件、放卷纠偏传感器组件、收(倒)卷纠偏传感器组件、除尘组件、除静电组件、PET膜收卷组件、收卷过辊组件、PET膜卷径测量组件。

进过前序工艺处理的电芯(业内也称为裸电芯)，可以通过手动或者流水线自动对接的方式对接到柔性PET膜输送线的上料位，完成前序设备与本设备的对接。

在上料位，可以对裸电芯进行位置矫正；在上料位光电传感器检测到电芯，随之反馈给收放卷伺服驱动机构，驱动PET膜进行走带，通过走带将电芯转移至热压、冷压工位。

设置在热压工位、冷压工位的光电传感器检测到电芯，随即停止走带，通过热压、冷压工序进行裸电芯整形；整形完成后，伺服驱动机构继续驱动PET膜，带动电芯转移至下料位，对接后续工艺。

在上述工作过程中，纠偏组件、张力组件、除尘组件、除静电组件确保了柔性PET膜输送的精度和表面洁净度。当放卷位PET膜卷料即将用尽时，PET膜卷径测量发出报警，同时停止工作，提示操作人员进行一键倒卷，方便快捷。

在一个可选的示例中，PET膜放卷组件包括伺服驱动组件、气涨轴组件。

在一个可选的示例中，PET膜收卷组件包括伺服驱动组件、气涨轴组件。

采用本实施例的技术方案，通过柔性PET膜输送的方法，避免了电芯在转移过程中机械手多次夹取可能造成隔膜表面损伤的风险；同时对热压工位和冷压工位的上下压板的间距要求不高，可以大大减低设备的体积，以及提高设备产能。

实施例三：

在上述实施例一和实施例二的基础上，继续对自动化流水转线的自动化电芯转移设备描述如下：

一方面，通过伺服电机，实现PET膜同步收放卷，走带精度高。

一方面，通过张力机构，保证PET膜始终处于恒张力的平铺状态，无褶皱。

一方面，通过放卷纠偏传感器组件实时监测放卷动作PET膜走带的位置，并反馈至纠偏运动机构。纠偏运动机构通过伺服电机带动高精度丝杆，配合高精度直线导轨实时校准卷料走带位置。

一方面，通过收卷纠偏传感器组件实时监测倒卷动作PET膜空跑回流走带的位置，并反馈至纠偏运动机构。纠偏运动机构通过伺服电机带动高精度丝杆，配合高精度直线导轨实时校准卷筒的位置，确保倒卷时PET膜的对齐度。

一方面，通过除尘组件，能够有效的清除PET膜上下表面的粉尘、颗粒等杂物。确保电芯在整形时表面的光洁度。

一方面，通过除静电组件，有效的去除PET膜输送线产生的静电。

通过伺服电机控制和张力机构以及放卷纠偏传感器，可以保证柔性PET 膜输送机构的输送精度，将裸电芯精准的输送至热压、冷压工位，进行裸电芯整形工艺。该方法能够有效避免采用机械手多次转移可能造成的电芯表面隔膜损伤，同时降低了设备的体积，提高产能和良率。

通过收卷纠偏传感器，可以实现卷料回收的对齐度，保证下次放卷工作的走带精度。同时，通过对柔性PET膜的收(倒)卷、回收，实现了卷料的循环利用，大大降低了成本。

通过除尘组件和除静电组件，可以使裸电芯处于无尘、无静电的状态，有效的提高了裸电芯整形的合格率和良率。

通过本实施例提供的设备，采用柔性PET膜输送的方法，代替机械手抓取的方式，(1)避免了电芯在不同工位(上料工位、热压工位、冷压工位、下料工位)之间多次转移可能造成的隔膜表面接触损伤；(2)有效的提高了各工位间的转移效率，(3)缩减了设备体积，结构简单、连接可靠、组装容易、维护方便、便于自动化生产。

实施例四：

作为一个可选的实施例，PET膜放卷组件和PET膜收卷组件可以在交替使用，即，在第一时间段内PET膜放卷组件放卷，PET膜收卷组件收卷，柔性PET膜输送带向PET收卷组件方向送带。待PET膜卷径测量发出报警或者用户控制触发时，PET膜放卷组件和PET膜收卷组件在伺服电机的控制下，分别进行与之前动作相反的操作，此时柔性PET膜输送带向与之前相反的方向送带，如此可以循环利用收放带，提高产线的工作效率。

实施例五：

在之前实施例的基础上，结合说明书附图5，本实施例提供一种锂电池加工过程中的自动化电芯转移的设备，用于在自动化流水线上对电芯进行转移，包括：流水线基台，以及设置在流水线基台上的柔性PET膜输送带、 PET膜放卷组件、PET膜收卷组件和张力组件；所述PET膜放卷组件和PET 膜收卷组件设置于所述柔性PET膜输送带两端；所述PET膜放卷组件包括放卷伺服驱动组件和放卷气涨轴组件；所述PET膜收卷组件包括收卷伺服驱动组件和收卷气涨轴组件；所述柔性PET膜放卷组件和所述PET膜收卷组件通过放卷伺服驱动组件和收卷伺服驱动组件驱动带动所述柔性PET膜输送线走带；所述张力组件为柔性PET膜输送带提供张力，以使PET膜输送带处于平铺状态。

可选地，所述设备还包括：纠偏运动机构，根据所述放卷纠偏传感器组件监测得到的所述柔性PET膜输送带走带的位置，控制纠偏伺服电机带动高精度丝杆，配合高精度直线导轨实时校准卷料走带位置。在图5中未示出，但是所述领域技术人员根据图5应当知晓高精度直线导轨与柔性PET 膜输送带的方向平行。

可选地，所述设备还包括：光电传感器，设置于所述热压整形工位或所述冷压整形工位。光电传感器还可以设置于上料和下料工位。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种自动化电芯转移设备，其特征在于，所述设备包括流水线基台，以及设置在流水线基台上的：

柔性PET膜输送带；PET膜放卷组件；PET膜收卷组件；张力组件；

所述PET膜放卷组件和PET膜收卷组件设置于所述柔性PET膜输送带两端；

所述PET膜放卷组件包括放卷伺服驱动组件和放卷气涨轴组件；

所述PET膜收卷组件包括收卷伺服驱动组件和收卷气涨轴组件；

所述柔性PET膜放卷组件和所述PET膜收卷组件通过放卷伺服驱动组件和收卷伺服驱动组件驱动带动所述柔性PET膜输送线走带；

所述张力组件为柔性PET膜输送带提供张力，以使PET膜输送带处于平铺状态。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：放卷纠偏传感器组件，用于实时监测所述柔性PET膜输送带走带的位置。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：纠偏运动机构，根据所述放卷纠偏传感器组件监测得到的所述柔性PET膜输送带走带的位置，控制纠偏伺服电机带动高精度丝杆，配合高精度直线导轨实时校准卷料走带位置。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括冷压整形工位，包括位于所述柔性PET膜输送带一侧的第一冷压整形基板以及位于所述PET膜另一侧并与所述第一冷压整形基板相对第二冷压整形基板。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括热压整形工位，包括位于所述柔性PET膜输送带一侧的第一热压整形基板以及位于所述PET膜另一侧并与所述第一冷压整形基板相对第二热压整形基板。

6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述设备还包括光电传感器，设置于所述热压整形工位所述冷压整形工位。

7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述设备还包括光电传感器，设置于所述热压整形工位。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，包括：

放卷纠偏传感器组件和/或收卷纠偏传感器组件，平行于所述柔性PET膜输送带表面设置，并与所述柔性PET膜输送带的走带方向垂直。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，包括：PET膜卷径测量组件，用于测量所述放卷气涨轴组件和/或收卷气涨轴组件上PET膜卷的卷径。

10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，包括：除尘组件和除静电组件，设置于所述柔性PET膜输送带表面两侧。