極片疊片卷繞頭及切割卷繞疊片一體的製造方法
2023-10-08 15:56:34
極片疊片卷繞頭及切割卷繞疊片一體的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種極片疊片卷繞頭包括至少一個夾緊裝置、移動裝置、以及旋轉裝置；還公開了一種切割卷繞疊片一體機，包括上述的極片疊片卷繞頭。本發明的一種極片疊片卷繞頭採用了移動驅動件與夾緊件直接聯接，移動驅動件只需要驅動夾緊件進出卷繞疊片工作位即可，無需帶動整個疊片頭一起運動進出卷繞疊片工作位，使夾緊件可以更加快速的進出工作位，提高了疊片效率，實現了高速疊片，降低了驅動力節約了成本；同時夾緊裝置和移動裝置均安裝在旋轉裝置的旋轉臺上，旋轉驅動件與旋轉臺聯接，即驅動整個疊片卷繞頭的轉動，驅動件可以正反旋轉，實現了連續卷繞疊片、連續Z型疊片和連續複合卷繞疊片，從而滿足不同類型尺寸電芯的卷繞疊片。
【專利說明】極片疊片卷繞頭及切割卷繞疊片一體機
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋰離子電池生產製造領域，具體涉及一種極片疊片卷繞頭及切割卷繞疊片一體機。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池的體積比能量和質量比能量高，可充且無汙染，具備當前電池工業發展的小、輕、薄三大特點，因此在現代社會中有較快的增長。電信、信息市場的發展，特別是行動電話和筆記本電腦的大量使用，給鋰離子電池帶來了市場機遇。
[0003]鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。鋰離子電池的電芯內正極片和負極片交錯疊放且正、負極片之間需要隔膜隔開，防止短路。所以鋰離子電池生產過程中，正、負極片疊片時，中間都必須插入隔膜，而目前疊片方式單一，主要有Z型疊片方式，側面看隔膜呈Z字型卷繞在多個正、負極片之間，每個極片都不是被全部包裹，總有一側都是裸露的，所以對於小尺寸電芯的疊片時，極易出現極片之間錯位，導致疊片失敗，而且Z字型疊片在疊小電芯時容易向一側歪斜，疊的越厚越容易疊歪。且目前的疊片頭在進入和退出裝夾的過程，是通過氣缸驅動整個疊片頭進退，氣缸需要很大的驅動力，從而導致整個疊片頭無法實現高速運動。
【發明內容】
[0004]本發明提供一種可現實多種疊片方式和快速疊片的極片疊片卷繞頭及切割卷繞疊片一體機。
[0005]根據本發明的第一方面，本發明提供一種極片疊片卷繞頭，包括:
至少一個夾緊裝置，夾緊裝置包括夾緊件、夾緊座和夾緊驅動件，夾緊驅動件的輸出端與夾緊座聯接，而一對夾緊件中至少一個夾緊件與夾緊座聯接，夾緊驅動件驅動夾緊座並帶動夾緊件夾緊或鬆開，並且與夾緊座聯接的夾緊件與夾緊座活動聯接，其在垂直於夾緊或鬆開方向上可移動；
移動裝置，移動裝置包括移動件和移動驅動件，移動驅動件的動力輸出端與移動件聯接，而移動件則與夾緊件聯接，移動驅動件驅動移動件並帶動夾緊件在垂直於夾緊或鬆開方向上來回移動，進出工作位，同時與夾緊座聯接的夾緊件與移動件之間為活動聯接，其在平行於夾緊或鬆開方向上可相對移動件移動；
以及旋轉裝置，旋轉裝置包括旋轉臺和旋轉驅動件，旋轉驅動件的動力輸出端與旋轉臺聯接，夾緊裝置和移動裝置設置於旋轉臺上，旋轉驅動件驅動旋轉臺並帶動夾緊裝置和移動裝置整體旋轉。
[0006]進一步地、一種極片疊片卷繞頭還包括寬度調節裝置，其包括調節驅動件，夾緊驅動件與一連接件聯接，連接件設置於旋轉臺上，調節驅動件的動力輸出端與連接件聯接，並驅動連接件帶動夾緊裝置移動，調節夾緊件的位置。
[0007]進一步地、移動驅動件為氣缸，移動件包括卡槽板和卡槽結構，卡槽設置於夾緊件或氣缸活塞杆的一端，卡槽板則對應設置於氣缸活塞杆或夾緊件的一端，卡槽板部分置於卡槽內，帶動夾緊件隨氣缸伸出和收縮。
[0008]進一步地、卡槽板上安裝有四個滾輪，且分別嵌於卡槽內。
[0009]進一步地、調節驅動件包括絲杆、絲杆控制塊和絲杆調節氣缸，絲杆分別與兩個側立板螺紋連接，且兩段螺紋方向相反，絲杆控制塊固接在絲杆中間，絲槓調節氣缸固接在旋轉臺上，與絲杆控制塊聯接，用於驅動絲杆轉動調節連接板的位置。
[0010]進一步地、旋轉臺上設有導軌，連接件下端設置有與導軌配合的凹槽。
[0011]進一步地、與夾緊座聯接的夾緊件設有燕尾槽或T形件，而對應的夾緊座上則設置有T形件或燕尾槽。
[0012]進一步地、夾緊裝置中夾緊件為兩個，兩個夾緊件形成用於夾住極片的極片夾，每個夾緊件均由一個夾緊驅動件進行驅動。
[0013]進一步地、旋轉驅動件為直接驅動馬達,其與旋轉臺中間聯接,用於驅動旋轉臺旋轉，同時還包括氣迴轉接頭和電迴轉接頭，分別安裝在旋轉驅動件下方，用於配合氣電線管路轉動。
[0014]根據本發明的第二方面，本發明提供一種切割卷繞疊片一體機，包括 上述的極片疊片卷繞頭，用於卷繞疊片；
極板切割裝置，用於極片的切割；
極片給料裝置，用於按照疊片順序提供正極片或負極片至極片疊片卷繞頭的疊片位
處；
隔膜送料裝置，用於將隔膜拉伸至疊片頭疊片位處；
以及切割隔膜裝置，用於在疊片卷繞完成後切割隔膜。
[0015]本發明的有益效果是:本發明的一種極片疊片卷繞頭採用了移動驅動件與夾緊件直接聯接，移動驅動件只需要驅動夾緊件進出卷繞疊片工作位即可，無需帶動整個疊片頭一起運動進出卷繞疊片工作位，使夾緊件可以更加快速的進出工作位，提高了疊片效率，實現了高速疊片，降低了驅動力節約了成本；同時夾緊裝置和移動裝置均安裝在旋轉裝置的旋轉臺上，旋轉驅動件與旋轉臺聯接，即驅動整個疊片卷繞頭的轉動，驅動件可以正反旋轉，實現了連續卷繞疊片、連續Z型疊片和連續複合卷繞疊片，從而可以滿足不同類型尺寸電芯的卷繞疊片。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明極片疊片卷繞頭一種實施例的平面結構示意；
圖2為本發明極片疊片卷繞頭一種實施例的立體結構示意；
圖3為本發明夾緊裝置和移動裝置的結構示意圖；
圖4為本發明旋轉裝置的結構示意圖；
圖5為本發明極片疊片卷繞頭另一種實施例的立體結構示意；
圖6為本發明調節機構和旋轉裝置的結構示意圖；
圖7為本發明極片疊片卷繞頭另一種實施例的平面結構示意；
圖8為本發明極片疊片卷繞頭另一種實施例的立體結構示意；
圖9為本發明退出夾緊疊片工位的結構示意圖； 圖10為本發明進入夾緊疊片工位的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面通過【具體實施方式】結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0018]本發明提供一種極片疊片卷繞頭，包括至少一個夾緊裝置，本發明優選為兩個夾緊裝置，夾緊裝置包括夾緊件、夾緊座和夾緊驅動件，夾緊驅動件的輸出端與夾緊座聯接，而一對夾緊件中至少一個夾緊件與夾緊座聯接，夾緊驅動件驅動夾緊座並帶動夾緊件夾緊或鬆開，並且與夾緊座聯接的夾緊件與夾緊座活動聯接，其在垂直於夾緊或鬆開方向上可移動；
移動裝置，移動裝置包括移動件和移動驅動件，移動驅動件的動力輸出端與移動件聯接，而移動件則與夾緊件聯接，移動驅動件驅動移動件並帶動夾緊件在垂直於夾緊或鬆開方向上來回移動，進出工作位，同時所述與夾緊座聯接的夾緊件與移動件之間為活動聯接，其在平行於夾緊或鬆開方向上可相對移動件移動；
以及旋轉裝置，旋轉裝置包括旋轉臺和旋轉驅動件，旋轉驅動件的動力輸出端與旋轉臺聯接，夾緊裝置和移動裝置設置於旋轉臺上，旋轉驅動件驅動旋轉臺並帶動夾緊裝置和移動裝置整體旋轉。
[0019]本發明極片疊片卷繞頭的工作機理為:
I夾緊極片:疊片位已經有兩層隔膜夾著一片負極，當正極片送至疊片位並緊貼兩層隔壁的外表面時，夾緊驅動件控制夾緊件張開，移動驅動件控制夾緊件進入疊片位，夾緊驅動件控制夾緊件夾緊疊在一起的正、負極片和隔膜；
2卷繞疊片:旋轉驅動件驅動整個疊片頭旋轉180°，等待正極片再次送至疊片位後，旋轉驅動件再旋轉180°進行卷繞直至完成一個電芯的製作。
[0020]如果旋轉驅動件是一直沿一個方向轉動，每次旋轉180°則是連續旋轉卷繞；如果先旋轉180°，後面每次旋轉180°都和前一次為旋轉方向相反則是Z型擺動卷繞；如果每次旋轉的方向任意設定則為複合卷繞。
[0021]本發明的極片疊片卷繞頭採用移動驅動件直接驅動夾緊件進出疊片工作位，提高了疊片效率從以前的1.5S/PCS提高到0.25S/PCS，而且實現了多種疊片方式，如連續卷繞疊片、連續Z型疊片和連續複合卷繞疊片，可以滿足小尺寸電芯的疊片，特別使用連續卷繞疊片時，小尺寸電芯不會出現極片間錯位導致的疊片失敗。
[0022]下面通過【具體實施方式】結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0023]實施例一:
如圖1和圖2所示，本發明提供了一種極片疊片卷繞頭，包括兩個夾緊裝置1、移動裝置2和旋轉裝置3。
[0024]如圖3所示，夾緊裝置I包括夾緊件11、夾緊座12和夾緊驅動件13，夾緊件11為兩對四片扁平的夾緊件，一對夾緊件11中的一個夾緊件與夾緊座12聯接，夾緊座12與夾緊驅動件13的輸出端固接，夾緊驅動件13通過驅動夾緊座12帶動夾緊件11夾緊或鬆開，在其他實施例中，一對夾緊件11也可分別與一個夾緊座12聯接，兩個夾緊驅動件13的輸出端分別與夾緊座12固接，同時通過驅動兩個夾緊座12帶動兩個夾緊件11同時進行夾緊或鬆開。一對夾緊座12的相對面上設置有直線燕尾槽或T形件，且直線凹槽的方向與夾緊件11夾緊或鬆開的方向垂直(也就是沿圖1中圖面上下方向設置)，夾緊件11設置有相對應的燕尾凸出或T形件，其可移動式的安裝在夾緊座12的凹槽內，同時也保證夾緊座12與夾緊件11之間不脫落。
[0025]如圖3所示，移動裝置2包括移動件21和移動驅動件22，移動件21包括卡槽板211和卡槽機構212，卡槽板211為長方形板，其中心垂直與移動驅動件22固接，卡槽機構212為四個卡槽，分別固接在兩對四片夾緊件11上，四個U型卡槽機構212的開口均相向設置，卡槽板211卡在四個相向設置的卡槽機構212內，四個U型卡槽機構212可以在平行於夾緊件夾緊或鬆開的方向可以移動而不會脫離中間的卡槽板211 ;移動驅動件22為氣缸，其輸出端與移動件21固接，移動驅動件22通過驅動卡槽板212帶動卡槽機構212上下移動，即驅動了夾緊件11進出工作位；在卡槽板211上還安裝有四個滾輪213，四個滾輪分別卡在卡槽機構212中，能夠方便卡槽板211和卡槽機構212的相對移動，減少摩擦力，降低驅動力，即可節省成本。在其他實施例中移動件21包括四個卡槽板211和一個卡槽機構212，四個卡槽板分別設置於夾緊件11上，卡槽機構212與移動驅動件22的輸出端固接，四個卡槽板211卡在卡槽22中在平行於夾緊件夾緊或鬆開的方向可以移動。
[0026]如圖4所示，旋轉裝置3包括旋轉臺31和旋轉驅動件32，旋轉臺31包括底板311和連接件312，旋轉臺31上設置有兩條平行的燕尾導軌或T形條導軌，連接板312下面設置有相應的兩條平行的燕尾凹槽或T形凹槽與旋轉臺31可移動式聯接，且兩個連接件312相對安裝在底板311兩側，兩個連接件312上設置有肋板，用於加強側立板的承受能力，夾緊驅動件13分別固接在兩個連接件312相對面的上端，移動驅動件22固接在底板311上，旋轉驅動件32為直接驅動馬達(DD馬達)，與底板311中間聯接，用於驅動底板311旋轉，即帶動整個裝置轉動。
[0027]本實施例採樣了移動驅動件22與夾緊件11直接聯接，移動驅動件22隻需要驅動夾緊件11進出卷繞疊片工作位即可，無需帶動整個疊片卷繞頭一起運動進出卷繞疊片工作位，使夾緊件11可以更加快速的進出工作位，提高了疊片效率，從原來的1.5S/PCS提高到0.25S/PCS，實現了高速疊片，同時降低了驅動力節約了成本；同時夾緊裝置I和移動裝置2均安裝在旋轉裝置3的旋轉臺上，旋轉驅動件32與旋轉臺31聯接，即驅動整個疊片卷繞頭的轉動，驅動件32可以正反旋轉，實現連續卷繞疊片、連續Z型疊片和連續複合卷繞疊片，從而可以滿足不同類型尺寸電芯的卷繞疊片。
[0028]實施例二:
如圖5所示，本實施例二與實施例一不同在於設置有寬度調節裝置4，用於調節兩對夾緊件11之間的寬度。
[0029]如圖6所示，寬度調節裝置4包括絲杆41、絲杆控制塊42和絲杆調節氣缸43，絲杆41分別與兩個連接件312螺紋連接，且兩段螺紋方向相反，絲杆控制塊42固接在絲杆41的中間，絲槓調節氣缸43固接在底板311上，與絲杆控制塊42聯接，用於驅動絲杆41轉動調節兩個連接件312間的距離，即實現調節兩夾緊件11之間的寬度。
[0030]當間歇塗布的正極片每段塗布寬度有誤差且累計誤差達到一定量時，本實施例通過調節裝置4實現了對夾緊件11之間寬度的調節，能夠排除疊片頭在疊片後出現誤差，提聞了置片頭置片的準確性，進而提聞了置片的質量。
[0031]實施例三: 如圖7和8所示，本實施例三與改進之處在於多設置有氣迴轉接頭5和電迴轉接頭6。
[0032]氣迴轉接頭5和電迴轉接頭6均設置在旋轉驅動件32下方，與所有驅動件連接，用於配合疊片頭轉動，防止疊片頭轉動帶來的氣路和電路的線管纏繞問題的出現。提高了疊片頭的旋轉效率。
[0033]實施例四:
本實施例提供一種切割卷繞疊片一體機，包括上述極片疊片卷繞頭，用於裝夾和卷繞置片;
極板切割裝置，用於極片的切割；
極片給料裝置，位於所述疊片頭旁，用於按照疊片順序提供正極片或負極片至所述疊片頭疊片位處；
隔膜送料裝置，用於將隔膜拉伸至所述疊片頭疊片位處；
以及切割隔膜裝置，用於在疊片卷繞完成後切割隔膜。
[0034]極片疊片卷繞頭實現了快速疊片卷繞，就直接提高了整個切割卷繞疊片一體機的生產速度。
[0035]本發明的極片疊片卷繞頭的具體運動方式如下，本實施例以Z型擺動卷繞為例進行說明:
1、初始狀態:如圖9所示,旋轉驅動件32(直接驅動馬達)順時針旋轉帶動整個疊片頭呈圖6的位置狀態，移動驅動件22 (氣缸)帶動夾緊件11遠離正極片邊緣，同時夾緊驅動件13 (氣缸)控制夾緊件11張開，絲杆調節氣缸43復位使絲杆41處於原點；
2、送隔膜、正極片及疊負極片:送料部件把內外兩片隔膜夾住的負極片一併送到夾緊件11的中部外(即疊片位)並與夾緊件11夾緊面平行，對稱的兩個上料部件再同時把兩片正極片送到疊片位並壓緊在內外隔膜的外表面上；
3、夾緊件11伸出:移動驅動件22通過驅動移動件21帶動四片夾緊件11伸出，移動到疊片工作位；
4、夾緊件11夾緊:如圖10所示，夾緊驅動件13通過驅動夾緊座12帶動夾緊件11夾緊極片；
5、調整寬度:當間歇塗布的正極片每段塗布寬度有誤差且累計誤差達到一定量時，絲杆調節氣缸43通過絲杆控制塊42控制絲杆41轉動，通過調節兩個連接件312之間的寬度，即調節夾緊件11間的寬度來消除誤差；
6、正卷繞:當以上第4步夾緊動作完成時，旋轉驅動件32再順時針旋轉180°，
7、負卷繞:重複上述第2步動作的上料，第3和第4步完成後，旋轉驅動件32再逆時針旋轉180°，如此循環直至完成一個電芯的製作。
[0036]以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
【權利要求】
1.一種極片疊片卷繞頭，其特徵在於，包括: 至少一個夾緊裝置，所述夾緊裝置包括夾緊件、夾緊座和夾緊驅動件，所述夾緊驅動件的輸出端與夾緊座聯接，而一對夾緊件中至少一個夾緊件與夾緊座聯接，所述夾緊驅動件驅動夾緊座並帶動夾緊件夾緊或鬆開，並且與夾緊座聯接的夾緊件與夾緊座活動聯接，其在垂直於夾緊或鬆開方向上可移動； 移動裝置，所述移動裝置包括移動件和移動驅動件，所述移動驅動件的動力輸出端與移動件聯接，而移動件則與夾緊件聯接，所述移動驅動件驅動移動件並帶動夾緊件在垂直於夾緊或鬆開方向上來回移動，進出工作位，同時所述與夾緊座聯接的夾緊件與移動件之間為活動聯接，其在平行於夾緊或鬆開方向上可相對移動件移動； 以及旋轉裝置，所述旋轉裝置包括旋轉臺和旋轉驅動件，所述旋轉驅動件的動力輸出端與旋轉臺聯接，所述夾緊裝置和移動裝置設置於旋轉臺上，所述旋轉驅動件驅動旋轉臺並帶動夾緊裝置和移動裝置整體旋轉。
2.如權利要求1所述的極片疊片卷繞頭，其特徵在於，還包括寬度調節裝置，所述寬度調節裝置包括調節驅動件，所述夾緊驅動件與一連接件聯接，所述連接件設置於旋轉臺上，所述調節驅動件的動力輸出端與連接件聯接，並驅動連接件帶動夾緊裝置移動，調節夾緊件的位置。
3.如權利要求1或2所述的極片疊片卷繞頭，其特徵在於，所述移動驅動件為氣缸，所述移動件包括卡槽板和卡槽結構，所述卡槽結構設置於夾緊件或氣缸活塞杆的一端，所述卡槽板則對應設置於氣缸活塞杆或夾緊件的一端，所述卡槽板部分置於所述卡槽結構內，帶動夾緊件隨氣缸伸出和收縮。
4.如權利要求3所述的極片疊片卷繞頭，其特徵在於，所述卡槽板上安裝有四個滾輪，且分別嵌於卡槽結構內。
5.如權利要求2所述的極片疊片卷繞頭，其特徵在於，所述調節驅動件包括絲杆、絲杆控制塊和絲杆調節氣缸，所述絲杆分別與所述連接件螺紋連接，所述絲杆控制塊固接在所述絲杆中間，所述絲槓調節氣缸固接在所述旋轉臺上，與所述絲杆控制塊聯接，用於驅動絲杆轉動調節所述連接件的位置。
6.如權利要求5所述的極片疊片卷繞頭，其特徵在於，所述旋轉臺上設有導軌，所述連接件下端設置有與所述導軌配合的凹槽。
7.如權利要求1-6任一項所述的極片疊片卷繞頭，其特徵在於，所述與夾緊座聯接的夾緊件設有燕尾槽或T形件，而對應的夾緊座上則設置有T形件或燕尾槽用以配合。
8.如權利要求1所述的極片疊片卷繞頭，其特徵在於，所述夾緊裝置中夾緊件為兩個，兩個夾緊件形成用於夾住極片的極片夾，每個夾緊件均由一個夾緊驅動件進行驅動。
9.如權利要求1所述的極片疊片卷繞頭，其特徵在於，所述旋轉驅動件為直接驅動馬達，其與所述旋轉臺中間聯接，用於驅動旋轉臺旋轉，同時還包括氣迴轉接頭和電迴轉接頭，分別安裝在所述旋轉驅動件下方，用於配合氣電線管路轉動。
10.一種切割卷繞疊片一體機，其特徵在於，包括 如權利要求1-9中任意一項所述的極片疊片卷繞頭，用於卷繞疊片； 極板切割裝置，用於極片的切割； 極片給料裝置，用於按照疊片順序提供正極片或負極片至所述極片疊片卷繞頭的疊片位處； 隔膜送料裝置，用於將隔膜拉伸至所述疊片頭疊片位處； 以及切割隔膜裝置 ，用於在疊片卷繞完成後切割隔膜。
【文檔編號】H01M10/058GK103904369SQ201410133602
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月3日 優先權日:2014年4月3日
【發明者】鄭新華, 李新標, 陽如坤, 魏宏生 申請人:深圳市吉陽自動化科技有限公司