电池电芯自动叠片机及电池电芯制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池制造领域，尤其涉及一种电池电芯自动叠片机，适用于锂电池、镍氢电池及镍铬电池等矩形电池的“Z”字形叠片，本发明还涉及一种电池电芯制造方法。
【背景技术】
[0002]锂电池、镍氢电池及镍铬电池等电池的电芯主要由交替叠放的正极片、负极片以及设置在正、负极片之间的绝缘隔膜组成，叠片机即为用以完成上述正负极片及隔膜叠放工作而生产出电芯的设备。
[0003]叠片机通常包括机架和固定在机架上的料槽、定位机构、叠片机构、机械手机构、隔膜放料及纠偏机构、卷绕机构及贴胶机构等功能机构，机架通常包括一水平设置的底座和固定在底座上的一竖直方向的立板，上述各功能机构都安装在该立板上，使得各机构布置不够紧凑，造成立板太高，占用空间大，且不利于机械手机构顺畅活动，影响叠片效率。
[0004]另外，由于电芯中正极片和负极片需交替叠放，现有的叠片机中正、负极片的料槽一般是相邻设置，在电芯的生产过程中，正负极片所产生的粉尘容易相互混合落到极片上对电池质量造成不良影响。
【发明内容】
[0005]本发明提出一种电池电芯自动叠片机，解决现有的叠片机中各功能机构布置不紧凑导致叠片机占用空间大的问题。
[0006]进一步地，本发明还解决正、负极片产生的粉尘容易相互混合落到极片上影响电池质量的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
根据本发明的一个方面，本发明提供一种电池电芯自动叠片机，包括机架、叠片结构、正极片料槽、负极片料槽、上料结构、隔膜放料及张力控制结构、隔膜残卷结构、电芯贴胶结构、取成品电芯结构和电芯抓取结构；机架包括水平设置的面板和位于面板上方的顶板；叠片结构安装于所述面板上，包括叠片台机构和用以驱动叠片台机构在第一位置和第二位置之间水平直线往复运动的叠片台移载机构；正极片料槽和负极片料槽安装于所述面板上，且分别对应于第一位置和第二位置设置；上料结构安装于所述顶板上，并分别对应于所述正极片料槽和负极片料槽设置，以在叠片台机构往复运动时将正极片料槽中的正极片和负极片料槽中的负极片交替地移载至所述叠片台机构上；隔膜放料及张力控制结构，安装于所述顶板上，并位于所述第一位置和第二位置之间，以在叠片台机构往复运动时向叠片台机构上提供隔膜而使正极片与负极片相隔离；隔膜残卷结构，安装于所述面板上并位于所述叠片结构的下游，以将预定长度的隔膜卷绕于完成叠片后形成的半成品电芯上；电芯贴胶结构，位于所述隔膜残卷机构的下游，用以对卷绕完成的电芯进行贴胶而形成成品电芯；取成品电芯结构，位于所述电芯贴胶结构的下游，用以承托成品电芯并将成品电芯转移至成品放置区；电芯抓取结构，位于所述叠片结构和所述取成品电芯结构之间，用以抓取所述半成品电芯，并将所述半成品电芯依次送至隔膜残卷机构卷绕和电芯贴胶机构贴胶后送至所述取成品电芯结构。
[0008]优选地，所述正极片料槽和所述负极片料槽分列于所述叠片台机构直线运动方向的两侧。
[0009]优选地，所述上料结构包括用以吸取极片的吸料机构和用以带动吸料机构行走的水平移动机构；所述水平移动机构包括第一级传动机构和第二级传动机构；第一级传动机构包括第一连接板以及与所述第一连接板相连的动力组件，所述动力组件驱动第一连接板以设定速度相对于所述顶板移动；第二级传动机构与第一连接板相连，并在第一连接板的带动下以两倍的设定速度相对于顶板作倍速移动；所述吸料机构与所述第二级传动机构相连，从而使所述吸料机构相对于所述顶板作快速移动。
[0010]优选地，所述隔膜放料及张力控制结构包括立板机构、隔膜卷轴、过辊、隔膜张力控制机构、水平滑轨和隔膜纠偏机构；立板机构可移动地安装于该水平滑轨上；隔膜卷轴用以放置隔膜卷，安装于所述立板机构上；过辊用以对隔膜进行引导，安装于所述立板机构上；隔膜张力控制机构包括导轨、位置可调地连接于导轨上的浮动辊、驱动浮动辊沿导轨移动而保持隔膜张力的张力控制驱动装置；所述导轨安装于立板机构上，且导轨两端点的连线与水平面具有夹角α ;水平滑轨安装于所述顶板上，水平滑轨的长度方向与所述叠片台机构直线运动方向垂直；隔膜纠偏机构，连接所述立板机构而可驱动立板机构沿水平滑轨移动。
[0011]优选地，所述隔膜残卷结构包括隔膜切断机构、挑隔膜机构、隔膜卷绕机构；所述挑隔膜机构包括第一级隔膜张力控制组件和第二级隔膜张力控制组件；第一级隔膜张力控制组件包括由至少两根相互间隔的第一过辊构成的第一组过辊、由至少一根第二过辊构成的第二组过辊以及第一驱动装置，所述第一组过辊位于隔膜上方，所述第二组过辊位于隔膜下方，且第一过辊与第二过辊在隔膜长度方向交错排列，所述第一驱动装置驱动第一组过辊和第二组过辊相互远离而将隔膜挑成所述预定长度，且所述第一驱动装置还驱动两组过辊随隔膜卷绕而相互靠近，以使隔膜在卷绕时保持恒张力；第二级隔膜张力控制组件包括位于隔膜上方的第一压辊、位于隔膜下方的第二压辊以及第二驱动装置，当隔膜卷绕至还剩设定的警戒长度时，所述第二驱动装置驱动所述第一压辊和所述第二压辊相互靠近而夹住隔膜，使隔膜尾段在卷绕时保持恒张力；所述隔膜切断机构设置于所述第一级隔膜张力控制组件的上游，用以在第一级隔膜张力控制组件将隔膜挑成预定长度后将隔膜切断；所述隔膜卷绕机构设置于所述第二级隔膜张力控制组件的下游，用以将所述预定长度的隔膜卷绕于所述半成品电芯上。
[0012]优选地，所述叠片台机构包括一底板；所述叠片台移载机构包括固定在所述面板上并且前后延伸的移载导轨、与该移载导轨相配合并固定在叠片台机构的底板上的滑块以及用以驱动该滑块前后移动的移载驱动装置；所述移载驱动装置包括一电机和由该电机驱动的两条平行设置的齿形带；所述齿形带与所述移载导轨平行，所述移载导轨的两端分别对应所述第一位置和所述第二位置。
[0013]优选地，所述电芯贴胶结构通过支撑杆支撑于所述面板上；所述电芯抓取结构包括:一抓持单元，用以抓取电芯；一翻转单元，用以固定该抓持单元并带动该抓持单元在竖直面进行-度范围的翻转；一上下移动单元，用以固定该翻转单元并带动该翻转单元上下移动；以及一水平移动单元，其能够前后移动地固定在所述面板上，用以固定该上下移动单元并带动该上下移动单元前后移动；所述电芯抓取结构能够将电芯从水平状态翻转至竖直状态送至所述电芯贴胶结构处，从而配合所述电芯贴胶结构对电芯的侧面进行U字形包胶。
[0014]优选地，所述电池电芯自动叠片机还包括电芯检测结构，所述电芯检测结构设置于所述电芯贴胶结构处，所述电芯检测结构包括:一安装座；相对设置的两夹持臂，夹持臂沿竖直方向设置，每个夹持臂都包括一绝缘材质的连接板及分别固定在所述连接板上下两端的上导电夹板与下导电夹板，所述上导电夹板和下导电夹板之间具有间隔；一短路测试仪，其包括两测试端，其中一测试端与所述两夹持臂的上导电夹板电性连接，另一测试端与所述两夹持臂的下导电夹板电性连接；至少一第一驱动件，其固定在所述安装座上，驱动所述两夹持臂相对靠近或远离。
[0015]优选地，所述取成品电芯结构包括安装架、电芯托盘机构、电芯转移机构、电芯提取机构和电芯堆叠机构；安装架安装于所述面板上；电芯托盘机构包括用以缓存成品电芯的托盘，所述托盘安装于所述安装架上；电芯转移机构安装于所述安装架上并位于所述电芯托盘机构上方；电芯提取机构连接所述电芯转移机构，并由电芯转移机构驱动而可水平移动；电芯堆叠机构用以叠放成品电芯，设置于所述电芯提取机构的行程范围内，并位于电芯提取机构下方；所述电芯提取机构能够提取缓存于所述托盘上的成品电芯，并在水平移动时将成品电芯转移至所述电芯堆叠机构上。
[0016]根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种电池电芯制造方法，包括:
令叠片台在第一位置和第二位置之间水平直线往复运动；
在叠片台往复运动时令分别安装在对应于第一位置和第二位置的上方的上料结构将正极片和负极片交替地叠放于叠片台上；
令一隔膜放料结构从叠片台上方向叠片台提供隔膜，并由叠片台的往复运动使得隔膜呈Z字形放料将正极片与负极片相隔离，其中隔膜放料结构位于第一位置和第二位置连线的中点的上方；
将预定长度的隔膜卷绕在完成叠片后形成的半成品电芯上；
对卷绕完成的电芯进行贴胶而形成成品电芯。
[0017]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:本发明的叠片机中，机架设有上下间隔排布的面板和顶板，上料结构、隔膜放料及张力控制结构安装在顶板上，与位于面板上的叠片台结构相配合完成电池电芯制造过程中最重要的叠片工作。上料结构、隔膜放料及张力控制结构、叠片台结构的行动路线互不干扰，充分利用机架空间，各结构可顺畅移动，有机配合，提高叠片机叠片的效率。
[0018]进一步地，本发明的叠片机中，正、负极片料槽分列于叠片台机构行走路线的两侦牝并分别对应设置在叠片台机构行程范围的前后位置上，呈中心对称布置，叠片台机构在往复运动过程中接受正、负极片的交替上料及隔膜放料而实现叠片；正、负极片料槽距离相隔较远，避免了生产过程中正、负极片所产生的粉尘相互混合落到极片上对电池质量造成影响的因素，提高产品质量。
【附图说明】
[0019]图1是本发明电池电芯自动叠片机实施例的结构示意图。
[0020]图2是本发明电池电芯自动叠片机实施例的俯视结构示意图。
[0021]图3是本发明电池电芯自动叠片机实施例中料槽与叠片结构的布置示意图。
[0022]图4是本发明电池电芯自动叠片机实施例中叠片结构的俯视结构示意图。
[0023]图5是本发明电池电芯自动叠片机实施例中上料结构的侧向结构示意图。
[0024]图6是本发明电池电