一种叠片机及叠片方法与流程

[0001]
本发明属于电芯叠片技术领域，尤其涉及一种叠片机及叠片方法。


背景技术：

[0002]
随着国家大力推动新能源发展，各行各业对电芯的需求日益增长，传统的电芯生产设备的产能已经满足目前众多客户的需求，而叠片机是电池制造领域中重要的设备，是锂电池自动化生产的关键设备之一。现有叠片机的工作流程一般为，叠片台在叠片过程中是在工位一和工位二之间来回运动进行叠片，当一个电芯叠片完成后需要工作人员或机械手对其进行下料操作后，才能进行下一个电芯叠片，中途中断叠片工作的时间在15～20秒，严重影响机器的稼动率(“稼动率”英文称作activation或utilization，是指设备在所能提供的时间内为了创造价值而占用的时间所占的比重)，产量低下，无法保证产量。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的在于提供一种摇摆式叠片台旋转换位叠片装置，旨在解决现有技术中叠片完成后需要工作人员或机械手辅助下料，中途中断工作，损失大量时间，严重影响机器的稼动率，生产率低下，无法保证产量的技术问题。
[0004]
为实现上述目的，本发明实施例提供的一种叠片机，包括换位机构和若干叠片机构；所述换位机构上对称设有若干所述叠片机构，所述换位机构驱动所述叠片机构在叠片工位和下料工位切换，使得若干所述叠片机构在所述换位机构上交叉换位。
[0005]
可选地，所述叠片机构包括机械手与所述换位机构连接的支撑板，所述支撑板上活动连接一叠片台，所述叠片台于所述支撑板上上下移动，所述叠片台上设置有若干压刀；
[0006]
所述压刀包括左压刀和右压刀，所述左压刀和所述右压刀于所述叠片台上上下运动，用于压紧电芯极片；
[0007]
所述机械手用于放置电芯正极和电芯负极于所述叠片台上；
[0008]
所述换位机构上方设置有隔膜送料机构，所述隔膜送料机构于所述叠片机构上方水平方向往复运动。
[0009]
可选地，所述隔膜送料机构包括送料导辊和驱动所述送料导辊往复运动的驱动机构。
[0010]
可选地，所述叠片机构包括机械手摇摆组件和叠片台；所述摇摆组件安装于所述换位机构，所述叠片台安装于所述摇摆组件，所述叠片台上设置有若干压刀，每一所述压刀通过一上下驱动组件驱动其相对所述叠片台上下移动；
[0011]
所述压刀包括左压刀和右压刀，所述左压刀和所述右压刀于所述叠片台上上下运动，用于压紧电芯极片；
[0012]
所述机械手用于放置电芯正极和电芯负极于所述叠片台上；
[0013]
所述叠片台正上方设置有隔膜送料机构。
[0014]
可选地，所述摇摆组件包括第一转轴和第一电机；所述第一转轴转动连接于所述
换位机构，所述第一电机安装于所述换位机构并驱动所述第一转轴转动；所述叠片台安装于所述第一转轴。
[0015]
可选地，所述换位机构为转动件，所述转动件设置于所述固定座前后两端，一旋转轴穿过所述转动件，所述旋转轴于所述固定座内转动。
[0016]
可选地，所述转动件为滚动轴承，所述滚动轴承包括外圈和内圈，所述外圈与所述固定座固定连接，所述内圈与所述旋转轴连接。
[0017]
可选地，所述换位机构包括固定座、旋转板和旋转驱动组件；所述旋转板转动连接于所述固定座，所述旋转驱动组件安装于所述固定座并驱动所述旋转板转动；两所述摇摆叠片机构对称安装于所述旋转板。
[0018]
可选地，所述换位机构为输送轨道，所述输送轨道为跑道型轨道；至少两所述叠片机构固定连接在所述输送轨道上，并对称分布，且所述叠片机构随所述输送轨道同步运动。
[0019]
一种叠片方法，所述叠片机包括换位机构、隔膜送料机构、若干叠片机构和机械手，所述隔膜送料机构包括送料导辊，所述叠片机构对称设置于所述送料机构上；
[0020]
所述叠片机构包括叠片台，所述叠片台上设置有若干压刀，所述压刀于所述叠片台上上下活动；所述隔膜送料机构于所述叠片台上方水平方向往复运动，所述叠片方法包括以下步骤：
[0021]
s100：所述机械手夹持极片放置于所述叠片台上；
[0022]
s200：所述压刀压紧极片；
[0023]
所述送料导辊由右向左运动带动隔膜覆盖极片；
[0024]
所述机械手夹持极片放置于隔膜上；
[0025]
所述压刀压紧极片；
[0026]
所述送料导辊由左向右运动带动隔膜覆盖极片；
[0027]
所述机械手夹持极片放置于隔膜上；
[0028]
s300：重复步骤s100-s200，直至叠片达到设定层数；
[0029]
s400：所述换位机构驱动所述叠片台从叠片工位换位至下料工位，然后下料完成叠片的电芯，同时待叠片的所述叠片台换位至叠片工位；
[0030]
s500：循环重复s100-s400。
[0031]
与现有技术相比，本发明实施例提供的叠片机具有如下技术效果之一：
[0032]
工作时，所述换位机构驱动所述叠片机构在叠片工位和下料工位切换，使得若干所述叠片机构在所述换位机构上交叉换位，来缩短电芯下料辅助时间，中途不需要中断叠片工作，最大限度缩短叠片中断时间，提高机器的稼动率，大大提成产能，从而降低加工成本。
附图说明
[0033]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]
图1为本发明实施例一提供的叠片机的第一状态结构示意图。
[0035]
图2为本发明实施例一提供的叠片机的第二状态结构示意图。
[0036]
图3为本发明实施例一提供的叠片机的俯视图。
[0037]
图4为本发明实施例一提供的叠片机的第二结构示意图。
[0038]
图5为本发明实施例一提供的叠片机的第三结构示意图。
[0039]
图6为本发明实施例一提供的叠片机的第四结构示意图。
[0040]
图7为本发明实施例二提供的叠片机的第一状态结构示意图。
[0041]
图8为本发明实施例二提供的叠片机的第二状态结构示意图。
[0042]
图9为本发明实施例二提供的叠片机的俯视图。
[0043]
图10为本发明实施例二提供的叠片机的第五结构示意图。
[0044]
图11为本发明实施例三提供的叠片机的叠片方法的流程图。
[0045]
其中，图中各附图标记：
[0046]
固定座100，换位机构200，滚动轴承210，外圈211，内圈212，固定板213、旋转轴214，输送轨道220，叠片机构300，支撑板310，叠片台320，左压刀331，右压刀332，隔膜送料机构400，送料导辊410，隔膜420，安装座510，旋转板520，轴承530，旋转驱动组件540，第二转轴541，摇摆叠片机构600，摇摆组件610，第一转轴611，叠片台620，压刀630，叠片区域640，安装座650。
具体实施方式
[0047]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。
[0048]
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实施例和简化描述，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发明的限制。
[0049]
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地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0050]
在本发明实施例中，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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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发明实施例中的具体含义。
[0051]
下面参考图1-图4描述根据本发明第一实施例的叠片机。
[0052]
如图1-图4所示，叠片机包括固定座100，固定座100内设置一换位机构200，换位机构200上对称分布有叠片机构300，对称分布的叠片机构300在换位机构200的驱动下能够互
换位置，从而实现工位的切换。换位机构200上方设置有隔膜送料机构400，隔膜送料机构400具体设置在叠片机构300上方，能够在叠片机构300上方水平位置往复运动，隔膜送料机构400通过往复运动把隔膜送到叠片机构300上，配合叠片机构300完成电芯叠片，完成叠片后在换位机构200驱动下，空载的叠片机构300与载有电芯的叠片机构300位置互换，实现下料和叠片操作的同步进行，提高稼动率，提高生产效率。
[0053]
如图1和图3所示，为了适应多种工作环境，换位机构200具有多种实施结构，在本发明的一些实施例中，换位机构200为转动件，转动件设置在固定座100的前后两端，一旋转轴214穿过转动件，并在固定座100内转动。在本发明的一些实施例中，转动件为滚动轴承210，滚动轴承210包括外圈211和内圈212，外圈211固定在固定座100上，与固定座100固定连接，而内圈212与旋转轴214固定连接，叠片机构300固定连接在旋转轴214的侧壁，叠片机构300能够随旋转轴214转动而转动。为了驱动旋转轴214转动从而带动叠片机构300转动，旋转轴214一侧连接一驱动电机(在附图中未示出)，驱动电机采用伺服电机，能够任意控制旋转轴214的旋转角度，进而调整叠片机构300每次切换工位的位置。
[0054]
应理解，驱动电机采用伺服电机并非唯一实施方式，在其他一些实施例中，还可以根据实际生产需求采用不同类型的电机，采用步进电机，通过控制脉冲信号来控制旋转轴214的旋转角度，通过脉冲信号来对控制旋转轴214的旋转角度，能够更加精准地控制叠片机构300每次换位之后的位置，误差更小。本发明对驱动电机的种类不一一赘述，应理解，在不脱离本发明基本构思的前提下，驱动电机的种类灵活变换，均应视为在本发明限定的保护范围之内。
[0055]
为了保证叠片机构300切换工位时的转动更加流畅，旋转轴214与滚动轴承210之间的连接需要更加紧密地连接，内圈212和旋转轴214之间设置有固定板213，固定板213分别与旋转轴214和内圈212固定连接。通过在旋转轴214和内圈212之间用固定板213来衔接，能够减小所需使用的旋转轴214轴径，从而减轻质量，使驱动电机更加容易带动旋转轴214，叠片机构300的换位更加灵活和快捷。固定板213的尺寸能够根据滚动轴承210和旋转轴214的尺寸来更换，通过固定板213、滚动轴承210和旋转轴214之间的尺寸配合，能够使更多零件实现通用性，在日常维修过程中，工作人员能够方便地把固定板213拆卸出来，对滚动轴承210进行常规的保养和润滑。为了保证固定板213在工作中的耐用度，固定板213采用金属材质制成，并且固定板213的直径大于滚动轴承210的内圈212，固定板213与滚动轴承210的内圈212采用过盈配合，保证了在长时间工作中，设备不会因为部件之间的配合松动导致影响旋转轴214的平衡，同时避免了固定板213意外从滚动轴承210中脱离的风险。
[0056]
应理解，固定板213与滚动轴承210内圈212采用过盈连接并非唯一实施方式，在其他一些实施例中，还可以通过在内圈212上设置凸块，固定板213处设置有与凸块相匹配的嵌合槽，当凸块与嵌合槽嵌合连接后能够保证固定板213与滚动轴承210内圈212之间的连接稳定，同时在拆卸过程中也更加方便快捷。本发明对固定板213和滚动轴承210的内圈212的连接方式不一一赘述，应理解，在不脱离本发明基本构思的前提下，固定板213与滚动轴承210的内圈212连接方式灵活变换，均应视为在本发明限定的保护范围之内。
[0057]
如图2和图3所示，叠片机构300包括与换位机构200连接的支撑板310，即支撑板310与旋转轴214固定连接，支撑板310上活动连接着一叠片台320，叠片台320能够相对于支撑板310上下移动，叠片台320上设置有若干压刀。具体地，叠片台320为方形平台，便于台面
面积的面积利用率最大化，叠片台320上的压刀包括左压刀331和压刀，左压刀331包括两把，右压刀332包括两把，压刀于叠片台320上上下运动，用于压紧电芯极片，上下运动的压刀能够随电芯厚度逐渐堆叠而升高。压刀可以采用弹性压刀，弹性压刀单向可折叠，当压刀往下运动时，压刀在此方向处于不可折叠状态，能够压紧电芯极片，当电芯极片堆叠后，压刀上升，压刀在此方向处于可折叠状态，向上移动，压刀折叠，避免了顶部堆叠了极片后，压刀无法移动的问题。
[0058]
应理解，压刀采用弹性压刀并非唯一实施方式，在其他一些实施例中，还可以根据事情情况，采用可旋转式压刀或可伸缩式压刀，当压刀处于上升状态时，压刀能够旋转至非工作区域或收缩进内部，避免移动困难。本发明对压刀的结构和形式不一一赘述，应理解，在不脱离本发明基本构思的前提下，压刀的结构和形式灵活变换，均应视为在本发明限定的保护范围之内。
[0059]
为了提升生产效率，在本发明的一些实施例中，叠片机构300包括机械手(在附图中未示出)，通过机械手辅助放置电芯正极和电芯负极于叠片台320上，能够大大提升叠片的效率。机械手在自动化生产中已经大量采用，采用机械手能够有效缩短上料时间，并且机械手不存在疲劳状态，能够配合叠片机进行不间断地工作，提升生产效率。
[0060]
如图1和图2所示，隔膜送料机构400包括送料导辊410和驱动送料导辊410往复运动的驱动机构(在附图中未示出)，驱动机构驱动送料导辊410在叠片台320上方来回运动，驱动机构配合机械手实现电芯叠片操作。
[0061]
如图4、图5和图6所示，在本发明的其他一些实施例中，为了适应大空间的生产作业，换位机构200为输送轨道220，输送轨道220为跑道型轨道，具体输送轨道220能够采用链条制成，叠片机构300固定在输送轨道220上，当输送轨道220把叠片机构300运送到指定叠片工位后，输送轨道220停止动作，当电芯叠片完成后，输送轨道220继续输送，把载有电芯的叠片机构300运送到输送轨道220下方的下料工位，输送轨道220停止动作，此时空载的叠片机构300处于叠片工位上，进行叠片工序，而处于下料工位的叠片机构300能够在工作人员或辅助下料设备的操作下取下完成叠片的电芯。输送轨道220上装载的叠片机构300数量至少为两组，根据实际生产需求，生产者能够增加或减少叠片机构300的数量，附图中数量仅做示例参考，不代表最终数量。
[0062]
如图4、图5和图6所示，应理解，输送轨道220采用链条制成并非唯一实施方式，在其他一些实施例中，还可以根据实际情况，选用履带作为输送轨道220的材料，履带更加扎实平稳，能够同时承载更多叠片机构300。本发明对输送轨道220的结构不一一赘述，应理解，在不脱离本发明基本构思的前提下，输送轨道220的结构灵活变换，均应视为在本发明限定的保护范围之内。
[0063]
下面参考图7-图10描述根据本发明第二实施例的叠片机。
[0064]
如图7-图10所示，所述换位机构200上对称设有若干的摇摆叠片机构600，所述摇摆叠片机构600构包括机械手(图未示出)、摇摆组件610、叠片台620和多个压刀630。所述摇摆组件610安装于所述换位机构200，所述叠片台620安装于所述摇摆组件610，多个所述压刀630均匀安装于所述叠片台620的端面，每一所述压刀630通过一上下驱动组件(图未示出)驱动其相对所述叠片台620上下移动，多个所述压刀630之间形成叠片区域640，极片叠放于该叠片区域640。通过摇摆组件610可带动叠片台620顺时针或逆时针摆动。
[0065]
其中，所述压刀630包括左压刀和右压刀，所述左压刀和所述右压刀于所述叠片台620上上下运动，用于压紧电芯极片。所述机械手用于放置电芯正极和电芯负极于所述叠片台620上。所述叠片台620正上方设置有隔膜送料机构700。
[0066]
优选的，根据极片的形状，可将多个所述压刀620呈方形、圆形或其他形状分布。
[0067]
叠片时，所述摇摆组件610带动所述叠片台620逆时针摆动到一定角度，所述机械手(图未示出)夹持正极片并放置于所述叠片台620上，隔膜输送机构400位于叠片台620的正上方并能将隔膜覆盖极片，然后位于所述叠片台620一侧所述压刀630将极片压紧；所述摇摆组件610带动所述叠片台620顺时针摆动到一定角度，使得隔膜覆盖极片；所述机械手夹持极片并放置于隔膜上，然后位于所述叠片台620另一侧所述压刀630将负极片压紧，依次循环进行叠片工序，直至叠片达到设定层数；所述换位机构200驱动叠片完成的所述叠片台620从叠片工位换位至下料工位，然后下料完成叠片的电芯，同时待叠片的所述叠片台620换位至叠片工位，继续重复上述叠片工序，中途不需要中断叠片工作，最大限度缩短叠片中断时间，提高机器的稼动率，大大提成产能，从而降低加工成本。
[0068]
还有，将两个或两个以上叠片台620设置在圆周或轨道形的换位机构200上，通过交叉或交替换位，减少电芯下料辅助时间，提高生产效率。
[0069]
在所述叠片台620顺时针或逆时针摆动到一定角度，由于隔膜输送机构400位置位于叠片台620的正上方，位置固定设置，使得隔膜与叠片台620表面成一个很小的角度或者与叠片台620表面平行，从而使得隔膜局部或全部覆盖极片表面，与现有水平方向覆膜的方式相比，本发明实施例提供的摇摆式叠片台旋转换位叠片方法有利于隔膜平整覆盖极片，提供隔膜覆盖质量。
[0070]
如图7-图10所示，所述摇摆组件610包括第一转轴611和第一电机(图未示出)。所述第一转轴611转动连接于所述换位机构200，所述第一电机安装于所述换位机构200并驱动所述第一转轴611转动。所述叠片台620安装于所述第一转轴611。通过第一电机带动第一转轴611顺时针或逆时针转动，从而带动叠片台620顺时针或逆时针摆动，运动稳定。
[0071]
其中，所述第一电机(图未示出)可为伺服电机、减速电机等。
[0072]
进一步地，所述叠片台620通过安装座650固定安装于所述第一转轴611，使得叠片台620稳固地与第一转轴611连接。
[0073]
如图7-图10所示，所述换位机构200包括安装座510、旋转板520和旋转驱动组件540。所述旋转板520转动连接于所述安装座510，所述旋转驱动组件540安装于所述安装座510并驱动所述旋转板520转动。两所述摇摆叠片机构600对称安装于所述旋转板520。通过旋转驱动组件带动旋转板520转动，从而带动设于旋转板520上的两所述摇摆叠片机构600进行换位，使得所述摇摆叠片机构600在叠片工位和下料工位之间切换，运动稳定。
[0074]
进一步地，所述旋转板520通过轴承530转动连接所述固定座，转动流畅，运动稳定。
[0075]
其中，所述旋转驱动组件540包括第二转轴541和第二电机(图未示出)。所述第二电机固定安装于所述固定座，所述第二转轴的一端与所述第二电机的转轴练级，所述第二转轴541的另一端与旋转板520固定连接。通过第二电机带动旋转板520转动。
[0076]
如图7-图10所示，所述换位机构200设为循环输送机构；两对或两对以上所述摇摆叠片机构600对称设置于所述循环输送机构上。通过循环输送机构带动所述摇摆叠片机构
600移动换位，使得所述摇摆叠片机构600在叠片工位和下料工位之间切换。
[0077]
在具体实施例中，所述循环输送机构为循环输送链结构。循环输送链结构主要用于承载并传送摇摆叠片机构600。例如，循环输送链结构为板链等形式的流水线。工作状态时，循环输送链结构带动摇摆叠片机构600循环移动。
[0078]
在其他实施例中，所述循环输送机构为循环输送带结构。循环输送链结构主要用于承载并传送摇摆叠片机构600。例如，循环输送链结构为皮带等形式的流水线。工作状态时，循环输送链结构带动摇摆叠片机构600循环移动。
[0079]
进一步地，所述循环输送机构呈跑道形状，使得循环输送机构的上侧可以设置至少两摇摆叠片机构600，循环输送机构的上侧对应设置两摇摆叠片机构600，而位于上侧的两摇摆叠片机构600能同时进行叠片加工，在叠片完成时，通过循环输送机构带动上侧的两摇摆叠片机构600与下侧的两摇摆叠片机构600换位，使得叠片工序和下料工序能同时进行，并且两个以上的摇摆叠片机构600同时叠片，大大提高叠片效率。
[0080]
可以理解的是，在一些实施例中，所述驱动组件(图未示出)包括升降部件和旋转部件。升降部件安装于叠片台上。所述升降部件可以设置为直线模组，旋转部件设置于直线模组的滑块上。所述旋转部件可以设置为旋转气缸，压刀630安装于旋转气缸的驱动杆。通过直线模组带动压刀630上下移动，通过旋转气缸带动压刀630旋转。压刀630通过旋转远离极片可解除压紧极片，此时，压刀630可在直线模组的带动下，移载于上一层的极片上端面，然后，压刀630通过旋转靠近极片可压紧上一层的极片，从而使得叠片台左侧和右侧的压刀630在叠片的过程中轮流压紧极片。
[0081]
可以理解的是，在其他实施例中，压刀630设置为弹性压刀，所述升降部件可以设置为直线模组，弹性压刀安装于直线模组的滑块上，在直线模组驱动弹性压刀上移时，弹性压刀可弹性变形，而越过极片上移，从而压紧上一层的极片。
[0082]
下面参考图11描述根据本发明第三实施例的叠片机的叠片方法。
[0083]
如图11所示，本发明的叠片机的叠片方法，叠片机包括换位机构200、隔膜送料机构400、若干叠片机构300和机械手，隔膜送料机构400包括送料导辊410，叠片机构300对称设置于送料机构上；叠片机构300包括叠片台320，叠片台320上设置有若干压刀，压刀于叠片台320上上下活动；隔膜送料机构400于叠片台320上方水平方向往复运动，叠片方法包括以下步骤：
[0084]
s1：机械手夹持极片放置于叠片台320上；s2：压刀压紧极片；送料导辊410由右向左运动带动隔膜覆盖极片；机械手夹持极片放置于隔膜上；压刀压紧极片；送料导辊410由左向右运动带动隔膜覆盖极片；机械手夹持极片放置于隔膜上；s3：重复s1，直至叠片达到设定层数；s4：换位机构200驱动叠片机构300旋转180
°
，使叠片台320从叠片工位换位至下料工位，然后下料完成叠片的电芯，同时待叠片的所述叠片台320换位至叠片工位；s5：循环重复s1-s4。
[0085]
当叠片机处于叠片工位时，机械手把正极片放在叠片台320上，叠片台320上的右侧两把压刀同时下压把正极压紧，送料导辊410由右向左运动，带动隔膜覆盖住正极片；机械手把负极片放置在隔膜上，叠片台320上左侧的两把压刀同时下压把负极片压紧，送料导辊410由左向右运动带动隔膜覆盖住负极片，如此循环直至叠片到设定层数完成叠片。完成叠片后，由旋转轴214或输送轨道220带动叠片台320翻转到下料工位处进行下料，在下料的
同时，空载的叠片台320处于上料工位上进行叠片工序，如此循环操作，极大的节约了辅助时间，提高了叠片机的稼动率，提高生产效率。
[0086]
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。