CN215869518U - 一种双自由度单动力压隔膜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双自由度单动力压隔膜装置，包括压膜支板、压膜电机、压膜支座、水平传动组件、升降传动组件及压膜片，压膜支板竖直设置；压膜电机设置于压膜支板的侧部；压膜支座设置在压膜支板的上部，压膜支座内可转动地插设有传动轴，传动轴通过传动带与压膜电机的输出轴连接；水平传动组件、升降传动组件及压膜片包括两套，分别设置于传动轴的两端上方，水平传动组件及升降传动组件通过凸轮组件与传动轴连接；压膜片与水平传动组件及升降传动组件连接。本实用新型通过外侧及上侧两个自由度方向压膜，实现自动压膜及规避与极片叠片干涉，有效保证了压膜与叠片自动衔接。

Description

一种双自由度单动力压隔膜装置

技术领域

本实用新型涉及自动化设备领域，特别指锂离子动力电池自动化生产装备领域的一种双自由度单动力压隔膜装置。

背景技术

锂电池Lithium battery是指电化学体系中含有锂包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物的电池。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电池时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池，是现代高性能电池的代表。

锂离子电池的电芯一般由正负极片交错叠合后形成，在电芯制造过程中首先需要先将单片的正负极片制造完成。然后在叠片平台上将正负极片交错叠合形成电芯，在正负极片交错叠片过程中需要在正负极片之间插入具有绝缘隔离作用的隔膜。在实际极片叠片覆膜过程中，一般是在叠片平台上叠完一层极片后再将隔膜覆盖在该极片上，不断交替循环直至完成电芯叠片。隔膜来料状态一般为带状结构，在实际叠片过程中，极片叠好后，一般通过拉膜机构将带状的隔膜从极片上方拉至叠片平台一侧，使带状隔膜覆盖极片表面，再将另一属性的极片放置在隔膜上，然后需要将带状隔膜水平拉至叠片平台另一侧，使隔膜覆盖在另一属性的极片表面，如此循环，隔膜在叠片平台两侧之间来回拉动覆盖在极片表面，直至形成所需的电芯极片组后，再将隔膜带切断。

基于以上叠片工艺背景，在进行叠片自动化产线集成设计过程中，需要解决以下技术问题：在叠片过程中带状的隔膜需要来回往返地拉动，以便交替覆盖在不同属性极片表面，因此，在隔膜从叠片平台的两侧拉出覆膜时需要具备压膜功能，如隔膜带从平台右侧拉膜覆膜至平台左侧后，再从左侧拉膜覆膜前，需要将左侧已覆膜层压紧，同理，从右侧覆膜至左侧过程中，需要将右侧已覆隔膜层压紧；因此，需要解决隔膜覆膜过程中叠片平台两侧自动压隔膜问题，且还要解决压膜与正负极片叠片的运动干涉问题，避免压膜影响正负极片的叠片。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种通过外侧及上侧两个自由度方向压膜，实现自动压膜及规避与极片叠片干涉，有效保证了压膜与叠片自动衔接的双自由度单动力压隔膜装置。

本实用新型采取的技术方案如下：一种双自由度单动力压隔膜装置，包括压膜支板、压膜电机、压膜支座、水平传动组件、升降传动组件及压膜片，其中，上述压膜支板竖直设置；上述压膜电机设置于压膜支板的侧部；上述压膜支座设置在压膜支板的上部，压膜支座内可转动地插设有传动轴，传动轴通过传动带与压膜电机的输出轴连接；上述水平传动组件、升降传动组件及压膜片包括两套，分别设置于传动轴的两端上方，水平传动组件及升降传动组件通过凸轮组件与传动轴连接；上述压膜片与水平传动组件及升降传动组件连接，传动轴的旋转动力经凸轮组件传递至水平传动组件及升降传动组件，水平传动组件及升降传动组件驱动压膜片从水平方向及竖直方向压紧或松开叠片平台上的隔膜。

优选的，所述凸轮组件包括第一凸轮及第二凸轮，第一凸轮和第二凸轮包括两套，第一凸轮及第二凸轮分别间隔连接在传动轴两端延伸出压膜支座外侧部分。

优选的，所述水平传动组件包括传动摆块、第二传动轮、第二滑座及压膜支块，其中，上述传动摆块的可转动地连接在压膜支座的侧壁上，且倾斜向上延伸在上端形成带有内凹槽体的拨块结构，传动摆块的下端为圆形块体，圆形块体贴近第一凸轮；上述第二滑座沿水平方向可滑动地连接在压膜支座顶部设置的直线滑轨上，第二滑座沿靠近或远离叠片平台方向自由滑动；上述第二传动轮可转动地连接在第二滑座的侧壁上，且位于传动摆块上方的拨块内凹槽体内，第一凸轮通过圆形块体推动传动摆块旋转，传动摆块通过上部的拨块结构推动第二传动轮带动第二滑座水平直线滑动；上述压膜支块竖直设置在第二滑座上。

优选的，所述升降传动组件包括第一滑座、第一传动轮、传动支架、第三滑座、第三传动轮及连接支架，其中，上述第一滑座沿竖直方向可滑动地连接在压膜支座的侧壁上；上述第一传动轮可转动地连接在第一滑座的侧壁上，并位于第二凸轮的上方，第二凸轮旋转通过第一传动轮推动第一滑座升降运动；上述传动支架竖直设置在第一滑座的顶部，传动支架中部开设有水平条槽；上述第三滑座沿竖直方向可滑动地连接在压膜支块一侧壁上；上述连接支架的上端通过连杆与第三滑座的侧壁连接，连接支架的下部侧壁上可转动地连接有第三传动轮，第三传动轮嵌入水平条槽内，并在水平条槽内自由滑动；上述压膜片连接在第三滑座的顶部，并水平朝叠片平台方向延伸。

优选的，还包括压膜气缸，压膜气缸竖直设置于压膜支块的另一侧壁上，且输出端与第三滑座连接，压膜气缸驱动第三滑座升降运动。

本实用新型的有益效果

本实用新型针对电芯制成过程中存在的技术问题，进行自主研发，设计了一种通过外侧及上侧两个自由度方向压膜，实现自动压膜及规避与极片叠片干涉，有效保证了压膜与叠片自动衔接的双自由度单动力压隔膜装置。在叠片时当隔膜覆盖在极片表面后，本实用新型从隔膜两侧将隔膜压紧。由于压隔膜在叠片过程中交替进行，因此压膜的同时需实时保证避免与叠极片产生运动干涉，为实现压隔膜的同时实时规避运动干涉，本实用新型实现了从外侧及上侧两个自由度方向压膜，从运动轨迹来看即从叠片平台外侧以弧形路径运动至隔膜上方压住隔膜，而实现上述两个自由度方向的驱动，本实用新型压膜组件仅通过一个动力输出实现，具体地，本实用新型以竖直设置在驱动支板上的压膜支板为承载结构，在压膜支板下部一侧设有压膜电机作为动力输出部件，压膜支板的顶部设有压膜支座，压膜电机的动力通过传动待输出至压膜支座内插设的传动轴上，传动轴的两端分别形成两个动力输出支点，两输出支点同步输出，形成同步运动的双边压膜形式，相比于单边压膜更能保证压膜时的稳定性，减少对隔膜表面平面度的影响；对于单边压膜，通过传动轴上间隔设置的第一凸轮和第二凸轮作为传动部件，第一凸轮和第二凸轮上方对应设有传动摆块和第一传动轮，当传动轴带的第一凸轮和第二凸轮旋转运动时，第一凸轮和第二凸轮将旋转动力输出为竖直方向的直线运动，向上的动力分别输出值传动摆块和第一传动轮，其中，第一传动轮带动可转动地连接于压膜支座侧壁上的传动摆块旋转摆动，传动摆块将竖直方向的动力转换为水平直线方向的动力，传动摆块的上端通过内凹槽体的拨块结构带动第二传动轮水平直线运动，第二传动轮带动可滑动地设置于压膜支座顶部的第二滑座直线运动，第二滑座带动设置于其上的压膜支块、压膜气缸及压膜片同步直线运动，从而实现了压膜片在叠片内外侧水平方向自由度的动力驱动。另外，第二凸轮通过第一传动轮驱动设置于压膜支座侧壁上的第一滑座升降运动，为了将该竖直动力输出至压膜片，实现竖直方向自由度的动力输出，由于第二滑座仅能维持水平方向的自由滑动，在竖直方向无法运动，因此在向上动力输出和水平动力输出过程中需要解决两者的运动干涉，即第一滑座的竖直动力直接输出给第二滑座是无法带动压膜片升降运动的。为解决该干涉问题，本实用新型在第一滑座的顶部设有传动支架，传动支架的内部开设有与第二滑动运动方向相同的水平条槽，水平条槽内科滑动地嵌设有第三传动轮，同时在压膜支块的侧部沿竖直方向可滑动地设有第三滑座，第三滑座通过连接支架与第三传动轮连接，当第一滑座通过传动支架升降时，通过条状滑槽带动第三传动轮升降，第三传动轮通过连接支架带动第三滑座升降运动，第三滑座带动水平连接于其上的压膜片升降运动，从而在保证水平直线运动的前提下避免了第二滑座对竖直方向的运动干涉；另外，当第二滑座水平直线运动时，第三传动轮在水平条槽内的直线滑动，从而避免了竖直方向对水平方向的运动干涉，通过以上传动结构在避免两个垂直方向运动干涉的前提下，以一套动力结构实现双边压膜，且完成了压膜片在两个自由度方向的运动驱动。另外，当压膜片通过以上动力传动从外侧上方沿弧形路径运动至隔膜上方后，通过压膜支块的另一侧壁上竖直设置的压膜气缸输出竖直方向的动力给第三滑座，从而驱动第三滑座带动压膜片下压隔膜。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图之一。

图2为本实用新型的立体结构示意图之二。

图3为本实用新型的立体结构示意图之三。

图4为本实用新型的立体结构示意图之四。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步描述：

如图1至图4所示，本实用新型采取的技术方案如下：一种双自由度单动力压隔膜装置，包括压膜支板412、压膜电机413、压膜支座417、水平传动组件、升降传动组件及压膜片430，其中，上述压膜支板412竖直设置；上述压膜电机413设置于压膜支板412的侧部；上述压膜支座417设置在压膜支板412的上部，压膜支座417内可转动地插设有传动轴414，传动轴414通过传动带与压膜电机413的输出轴连接；上述水平传动组件、升降传动组件及压膜片430包括两套，分别设置于传动轴414的两端上方，水平传动组件及升降传动组件通过凸轮组件与传动轴414连接；上述压膜片430与水平传动组件及升降传动组件连接，传动轴414的旋转动力经凸轮组件传递至水平传动组件及升降传动组件，水平传动组件及升降传动组件驱动压膜片430从水平方向及竖直方向压紧或松开叠片平台上的隔膜。

凸轮组件包括第一凸轮415及第二凸轮416，第一凸轮415和第二凸轮416包括两套，第一凸轮415及第二凸轮416分别间隔连接在传动轴414两端延伸出压膜支座417外侧部分。

水平传动组件包括传动摆块422、第二传动轮423、第二滑座424及压膜支块425，其中，上述传动摆块422的可转动地连接在压膜支座417的侧壁上，且倾斜向上延伸在上端形成带有内凹槽体的拨块结构，传动摆块422的下端为圆形块体，圆形块体贴近第一凸轮415；上述第二滑座424沿水平方向可滑动地连接在压膜支座417顶部设置的直线滑轨上，第二滑座424沿靠近或远离叠片平台方向自由滑动；上述第二传动轮423可转动地连接在第二滑座424的侧壁上，且位于传动摆块422上方的拨块内凹槽体内，第一凸轮415通过圆形块体推动传动摆块422旋转，传动摆块422通过上部的拨块结构推动第二传动轮423带动第二滑座424水平直线滑动；上述压膜支块425竖直设置在第二滑座424上。

升降传动组件包括第一滑座418、第一传动轮419、传动支架420、第三滑座427、第三传动轮428及连接支架429，其中，上述第一滑座418沿竖直方向可滑动地连接在压膜支座417的侧壁上；上述第一传动轮419可转动地连接在第一滑座418的侧壁上，并位于第二凸轮416的上方，第二凸轮416旋转通过第一传动轮419推动第一滑座418升降运动；上述传动支架420竖直设置在第一滑座418的顶部，传动支架420中部开设有水平条槽421；上述第三滑座427沿竖直方向可滑动地连接在压膜支块425一侧壁上；上述连接支架429的上端通过连杆与第三滑座427的侧壁连接，连接支架429的下部侧壁上可转动地连接有第三传动轮428，第三传动轮428嵌入水平条槽421内，并在水平条槽421内自由滑动；上述压膜片430连接在第三滑座427的顶部，并水平朝叠片平台3方向延伸。

还包括压膜气缸426，压膜气缸426竖直设置于压膜支块425的另一侧壁上，且输出端与第三滑座427连接，压膜气缸426驱动第三滑座427升降运动。

进一步，本实用新型设计了一种通过外侧及上侧两个自由度方向压膜，实现自动压膜及规避与极片叠片干涉，有效保证了压膜与叠片自动衔接的双自由度单动力压隔膜装置。在叠片时当隔膜覆盖在极片表面后，本实用新型从隔膜两侧将隔膜压紧。由于压隔膜在叠片过程中交替进行，因此压膜的同时需实时保证避免与叠极片产生运动干涉，为实现压隔膜的同时实时规避运动干涉，本实用新型实现了从外侧及上侧两个自由度方向压膜，从运动轨迹来看即从叠片平台外侧以弧形路径运动至隔膜上方压住隔膜，而实现上述两个自由度方向的驱动，本实用新型压膜组件仅通过一个动力输出实现，具体地，本实用新型以竖直设置在驱动支板上的压膜支板为承载结构，在压膜支板下部一侧设有压膜电机作为动力输出部件，压膜支板的顶部设有压膜支座，压膜电机的动力通过传动待输出至压膜支座内插设的传动轴上，传动轴的两端分别形成两个动力输出支点，两输出支点同步输出，形成同步运动的双边压膜形式，相比于单边压膜更能保证压膜时的稳定性，减少对隔膜表面平面度的影响；对于单边压膜，通过传动轴上间隔设置的第一凸轮和第二凸轮作为传动部件，第一凸轮和第二凸轮上方对应设有传动摆块和第一传动轮，当传动轴带的第一凸轮和第二凸轮旋转运动时，第一凸轮和第二凸轮将旋转动力输出为竖直方向的直线运动，向上的动力分别输出值传动摆块和第一传动轮，其中，第一传动轮带动可转动地连接于压膜支座侧壁上的传动摆块旋转摆动，传动摆块将竖直方向的动力转换为水平直线方向的动力，传动摆块的上端通过内凹槽体的拨块结构带动第二传动轮水平直线运动，第二传动轮带动可滑动地设置于压膜支座顶部的第二滑座直线运动，第二滑座带动设置于其上的压膜支块、压膜气缸及压膜片同步直线运动，从而实现了压膜片在叠片内外侧水平方向自由度的动力驱动。另外，第二凸轮通过第一传动轮驱动设置于压膜支座侧壁上的第一滑座升降运动，为了将该竖直动力输出至压膜片，实现竖直方向自由度的动力输出，由于第二滑座仅能维持水平方向的自由滑动，在竖直方向无法运动，因此在向上动力输出和水平动力输出过程中需要解决两者的运动干涉，即第一滑座的竖直动力直接输出给第二滑座是无法带动压膜片升降运动的。为解决该干涉问题，本实用新型在第一滑座的顶部设有传动支架，传动支架的内部开设有与第二滑动运动方向相同的水平条槽，水平条槽内科滑动地嵌设有第三传动轮，同时在压膜支块的侧部沿竖直方向可滑动地设有第三滑座，第三滑座通过连接支架与第三传动轮连接，当第一滑座通过传动支架升降时，通过条状滑槽带动第三传动轮升降，第三传动轮通过连接支架带动第三滑座升降运动，第三滑座带动水平连接于其上的压膜片升降运动，从而在保证水平直线运动的前提下避免了第二滑座对竖直方向的运动干涉；另外，当第二滑座水平直线运动时，第三传动轮在水平条槽内的直线滑动，从而避免了竖直方向对水平方向的运动干涉，通过以上传动结构在避免两个垂直方向运动干涉的前提下，以一套动力结构实现双边压膜，且完成了压膜片在两个自由度方向的运动驱动。另外，当压膜片通过以上动力传动从外侧上方沿弧形路径运动至隔膜上方后，通过压膜支块的另一侧壁上竖直设置的压膜气缸输出竖直方向的动力给第三滑座，从而驱动第三滑座带动压膜片下压隔膜。

本实用新型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，故凡依照本实用新型专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本实用新型专利权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种双自由度单动力压隔膜装置，其特征在于：包括压膜支板（412）、压膜电机（413）、压膜支座（417）、水平传动组件、升降传动组件及压膜片（430），其中，上述压膜支板（412）竖直设置；上述压膜电机（413）设置于压膜支板（412）的侧部；上述压膜支座（417）设置在压膜支板（412）的上部，压膜支座（417）内可转动地插设有传动轴（414），传动轴（414）通过传动带与压膜电机（413）的输出轴连接；上述水平传动组件、升降传动组件及压膜片（430）包括两套，分别设置于传动轴（414）的两端上方，水平传动组件及升降传动组件通过凸轮组件与传动轴（414）连接；上述压膜片（430）与水平传动组件及升降传动组件连接，传动轴（414）的旋转动力经凸轮组件传递至水平传动组件及升降传动组件，水平传动组件及升降传动组件驱动压膜片（430）从水平方向及竖直方向压紧或松开叠片平台上的隔膜。

2.根据权利要求1所述的一种双自由度单动力压隔膜装置，其特征在于：所述凸轮组件包括第一凸轮（415）及第二凸轮（416），第一凸轮（415）和第二凸轮（416）包括两套，第一凸轮（415）及第二凸轮（416）分别间隔连接在传动轴（414）两端延伸出压膜支座（417）外侧部分。

3.根据权利要求2所述的一种双自由度单动力压隔膜装置，其特征在于：所述水平传动组件包括传动摆块（422）、第二传动轮（423）、第二滑座（424）及压膜支块（425），其中，上述传动摆块（422）的可转动地连接在压膜支座（417）的侧壁上，且倾斜向上延伸在上端形成带有内凹槽体的拨块结构，传动摆块（422）的下端为圆形块体，圆形块体贴近第一凸轮（415）；上述第二滑座（424）沿水平方向可滑动地连接在压膜支座（417）顶部设置的直线滑轨上，第二滑座（424）沿靠近或远离叠片平台方向自由滑动；上述第二传动轮（423）可转动地连接在第二滑座（424）的侧壁上，且位于传动摆块（422）上方的拨块内凹槽体内，第一凸轮（415）通过圆形块体推动传动摆块（422）旋转，传动摆块（422）通过上部的拨块结构推动第二传动轮（423）带动第二滑座（424）水平直线滑动；上述压膜支块（425）竖直设置在第二滑座（424）上。

4.根据权利要求3所述的一种双自由度单动力压隔膜装置，其特征在于：所述升降传动组件包括第一滑座（418）、第一传动轮（419）、传动支架（420）、第三滑座（427）、第三传动轮（428）及连接支架（429），其中，上述第一滑座（418）沿竖直方向可滑动地连接在压膜支座（417）的侧壁上；上述第一传动轮（419）可转动地连接在第一滑座（418）的侧壁上，并位于第二凸轮（416）的上方，第二凸轮（416）旋转通过第一传动轮（419）推动第一滑座（418）升降运动；上述传动支架（420）竖直设置在第一滑座（418）的顶部，传动支架（420）中部开设有水平条槽（421）；上述第三滑座（427）沿竖直方向可滑动地连接在压膜支块（425）一侧壁上；上述连接支架（429）的上端通过连杆与第三滑座（427）的侧壁连接，连接支架（429）的下部侧壁上可转动地连接有第三传动轮（428），第三传动轮（428）嵌入水平条槽（421）内，并在水平条槽（421）内自由滑动；上述压膜片（430）连接在第三滑座（427）的顶部，并水平朝叠片平台方向延伸。

5.根据权利要求4所述的一种双自由度单动力压隔膜装置，其特征在于：还包括压膜气缸（426），压膜气缸（426）竖直设置于压膜支块（425）的另一侧壁上，且输出端与第三滑座（427）连接，压膜气缸（426）驱动第三滑座（427）升降运动。

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