一种用于极片成型的激光切割模组的制作方法

本发明涉及自动化设备领域，具体是涉及一种用于生产锂电池的自动化设备，尤其是涉及一种用于极片成型的切割模组。

背景技术：

极片是电池上的重要结构之一，如图1所示，极片包括基片以及分布在基片一侧或者两侧的极耳。制备极片的原料带通常比单条极片宽，如图2所示，原料带上具有若干条相互间隔的涂布区与留白区。目前极片的生产步骤是先在留白区通过模切等方式成型出极耳的轮廓，然后再通过模切等方式沿留白区与涂布区的分界线成型出基片的轮廓，从而实现极片与原料带的分离。现有技术中极耳的成型与基片的成型涉及不同的设备，原料带在生产过程中需要在不同设备之间流转，既降低了生产效率，还增加了转运、管理以及中间存放的成本，难以适应规模化生产的需求。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于极片成型的激光切割模组，通过多段切割辊与激光光源的配合可以同时进行多条极片的成型，有效解决了现有技术中原料带在生产过程中需要在不同设备之间流转而导致的生产效率低下、成本高昂等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于极片成型的激光切割模组，包括机架，以及设于机架上的多段切割辊与激光光源，其中

多段切割辊包括两个或者两个以上的转动辊，以及两个或者两个以上的静止辊，转动辊与静止辊同轴且直径相等，并沿轴向间隔分布，静止辊上设有凹槽，转动辊可相对静止辊转动；

激光光源可向凹槽射出激光束。

作为上述方案的进一步改进方式，所适用的原料带包括间隔设置的涂布区与留白区，其中，相邻静止辊、转动辊的宽度之和与相邻涂布区、留白区的宽度之和相等。

作为上述方案的进一步改进方式，涂布区的宽度与转动辊的宽度相等。

作为上述方案的进一步改进方式，还包括与静止辊、转动辊同轴且等径的废料辊，废料辊包括第一辊与第二辊，其中第一辊与第二辊之间设有负压腔，第二辊的周向上设有若干气孔，第一辊保持静止，第二辊可相对第一辊转动，且随第二辊的转动，气孔可与负压腔连通以产生吸附力，以及可与负压腔断开，吸附力消失。

作为上述方案的进一步改进方式，负压腔设于第一辊内，沿第一辊的周向从第一辊的顶部延伸至第一辊的底部。

作为上述方案的进一步改进方式，第一辊内还设有吹扫腔，吹扫腔沿第二辊的转动方向设于负压腔的后方，气孔连通吹扫腔时向外吹出气流。

作为上述方案的进一步改进方式，静止辊上还设有吸尘流道与吸尘口，吸尘流道的一端与凹槽连通，另一端与吸尘口连通。

作为上述方案的进一步改进方式，包括两条或者两条以上的吸尘流道，吸尘流道分布在凹槽的上下两侧。

作为上述方案的进一步改进方式，激光光源可相对多段切割辊沿多段切割辊的轴向和/或径向运动。

作为上述方案的进一步改进方式，包括设于多段切割辊与激光光源之间的除尘罩，除尘罩覆盖凹槽，其上还设有除尘设备，除尘设备用于在除尘罩内形成吹扫气流或者抽吸气流。

本发明的有益效果是：

通过多段切割辊与激光光源的配合可以同时进行多条极片的成型，且极片的成型无需涉及多个工位，减少了转运、管理以及中间存放的成本，提升了生产效率。

本发明的优选实施例设置有废料辊，废料辊用于在切割过程中吸附废料，避免废料移动影响生产，并在废料运动至设定位置时释放废料，实现废料的集中收集。

本发明的优选实施例还包括设置在静止辊内的吸尘流道与吸尘口，切割产生的粉尘可以及时地通过吸尘流道、吸尘口吸走，避免静止辊内滞留粉尘。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明所生产的极片的示意图；

图2是本发明所适用的原料带的示意图；

图3是本发明的立体示意图；

图4是本发明的分解示意图；

图5本发明多段切割辊一个方向上的立体示意图；

图6是本发明多段切割辊另一个方向上的立体示意图；

图7是本发明静止辊一个实施例的立体示意图；

图8是本发明废料辊一个实施例的立体示意图；

图9是本发明废料辊一个实施例的分解示意图；

图10是本发明正面除尘装置一个实施例的立体示意图；

图11是本发明本发明激光光源一个实施例的立体示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

参照图1，示出了本发明所生产的极片的示意图。如图所示，极片包括基片1与位于基片1一侧或者两侧的极耳2。参照图2，示出了本发明所适用的原料带的示意图。如图所示，原料带包括多条相互间隔的涂布区3与留白区4，其中涂布区3用于形成极片的基片1，留白区4用于形成极片的极耳2。

参照图3、图4，分别示出了本发明一个实施例的立体示意图与分解示意图。切割模组包括机架100、多段切割辊200与激光光源300，多段切割辊200水平安装在机架100上，多个激光光源300设于多段切割辊200的同一侧，可朝多段切割辊200射出切割激光，配合多段切割辊200直接在原料带上成型出极片，无需涉及多个工位，减少了转运、管理以及中间存放的成本，提升了生产效率。

参照图5、图6，示出了本发明多段切割辊不同方向上的立体示意图。如图所示，多段切割辊包括两个或者两个以上的转动辊210与两个或者两个以上的静止辊220，优选还包括设于用于极片成型的激光切割模组两端的废料辊230。转动辊210、静止辊220与废料辊230同轴且直径相等，且转动辊210、静止辊220沿轴向间隔分布。静止辊220保持静止，转动辊210可相对静止辊220转动，其中，转动辊210、静止辊220用于配合激光实现极片的成型，废料辊230用于收集成型后剩下的废料。

参照图7，示出了本发明静止辊一个实施例的立体示意图。如图所示，静止辊220优选为圆盘结构，其圆周上设有凹槽221，该凹槽221用于与激光光源配合成型出极片，具体的，静止辊220用于绷紧原料带的留白区4，凹槽221位于留白区4的背面，切割激光从留白区4的正面射向留白区4，在凹槽221的区域内进行切割运动，结合原料带自身的运动便可以成型出极片。凹槽221优选设于静止辊220的最右侧(按照图7中所示的方位定义左、右)，从而既可以保证激光的入射方向与留白区4垂直，也可以实现激光的水平射出。

激光切割原料带时会产生粉尘，粉尘如果混入电池内部会带来安全隐患，基于此，静止辊220上还设有吸尘流道222与吸尘口223。吸尘口223优选相对凹槽221设于静止辊220的另一侧，并与吸尘设备连接，吸尘流道222一端与凹槽221连通，另一端与吸尘口223连通，如此，切割产生的粉尘可以及时地通过吸尘流道222吸走。进一步的，为适应凹槽221的位置，吸尘流道222优选为两条，沿凹槽221的上下两侧分布。设置两条吸尘流道222的目的在于：由于凹槽221位于静止辊220的中间部位，故切割产生的粉尘既可能向上飘散，也可能向下飘散，设置两条吸尘流道222可以对两个方向上的粉尘进行抽吸，避免静止辊220内滞留粉尘。

参照图8、图9，分别示出了本发明废料辊一个实施例的立体示意图与分解示意图。废料辊用于在切割过程中吸附废料，避免废料移动影响生产，并在废料运动至设定位置时释放废料，实现废料的集中收集。为实现上述效果，如图所示，废料辊230优选包括第一辊240与第二辊250，第一辊240与第二辊250同轴且等径，第一辊240保持静止，第二辊250可以相对第一辊转动。

第一辊240上设有负压腔241，负压腔241通过盖板260与第二辊250封闭，盖板260上设有接头270，接头270用于与抽真空设备连接以在负压腔241内形成负压环境。优选的，负压腔241沿第一辊240的周向从第一辊的顶部延伸至第一辊的底部。

优选的，第一辊240内还设有吹扫腔242，吹扫腔242沿第二辊250的转动方向(图中为顺时针方向)设于负压腔241的后方。吹扫腔242通过盖板280与第二辊250封闭，盖板280上设有接头290，接头290用于与鼓风设备连接。

第二辊250的周向上设有若干的气孔251，随着第二辊250的转动，其上的气孔251将循环经过负压腔241与吹扫腔242。经过负压腔241的气孔251与负压腔241连通以产生吸附力，从而将废料吸附在第二辊250上，保证废料与第二辊321同步转动；由于负压腔241的分布范围为第一辊320的1/2圆周，故当废料随第二辊250运动至第一辊240的下方时，之后的气孔251与负压腔241断开，吸附力消失，废料则与第二辊250分离，同时经过吹扫腔242的气孔251与吹扫腔242连通以产生气流，吹动废料使其下落。

本发明中的转动辊210、静止辊220与废料辊230优选采用模块化设计，转动辊210、静止辊220与废料辊230的数量、尺寸(包括但不限于辊的宽度与辊的直径)可以根据极片的宽度、原料带上同时成型的极片数量等进行调整。

上述吸尘流道222与吸尘口223用于实现极片的背面除尘，除此之外本发明还设有正面除尘装置400，参照图10，示出了本发明正面除尘装置一个实施例的立体示意图。正面除尘装置包括除尘罩410、除尘设备420与集尘管道430。

除尘罩410中空，其朝向激光光源300的一侧设有第一开口411，朝向多段切割辊200的一侧设有第二开口(未示出)，其中第一开口411与第二开口用于供切割激光通过，第二开口还用于覆盖凹槽221，以使极片的成型操作在除尘罩410内进行。优选的，除尘罩410的两竖直侧壁上还设有与多段切割辊200的圆周相匹配的弧形凹槽412，以尽可能的减小除尘罩410与多段切割辊200之间的间隙。

除尘设备420用于在除尘罩410内形成吹扫气流或者抽吸气流，从而清除除尘罩410内滞留的粉尘。优选的，本实施例中除尘设备420固定在除尘罩410的顶部，向下方进行吹扫。集尘管道430对应除尘设备420设于除尘罩410的底部，用于收集粉尘。

优选的，除尘罩410还可以通过驱动机构440(如气缸-导轨-滑块机构)驱动沿水平方向运动，以适应不同直径的多段切割辊。

参照图11，示出了本发明激光光源一个实施例的立体示意图。如图所示，本实施例中设置有多个激光光源300，激光光源300分别与多段切割辊200上的凹槽221对应。激光光源300优选可以沿多段切割辊的轴向和/或径向运动，本实施例中既可以沿多段切割辊的轴向运动，也可以沿多段切割辊的径向运动。如此，当辊的宽度或者数量发生变化时，激光光源300可以通过沿轴向的运动调整光源之间的间距与参与切割的光源的数量；当辊的直径发生变化时，激光光源300可以通过沿径向的运动调整激光的焦距。

激光光源300的轴向运动与径向运动可以通过常规技术手段实现，本实施例中短程的径向运动优选采用驱动机构310(气缸-导轨-滑轨驱动系统)进行驱动，长程的轴向运动采用驱动机构320(电机-丝杆-丝杆座)驱动系统进行驱动。

本发明的使用方法为：多段切割辊绷紧原料带，且保证相邻静止辊220、转动辊210的宽度之和与相邻涂布区3、留白区4的宽度之和相等，优选的，涂布区3的宽度与转动辊210的宽度相等，即涂布区3与转动辊210一一对应，留白区与静止辊220一一对应，切割激光的数量与留白区4的数量对应。

当原料带在驱动机构的驱动下向前运动时，其可以通过摩擦力带动转动辊210转动。转动辊210用于支撑涂布区3，同时通过滚动的方式降低其与原料带之间的摩擦力，避免原料带因为摩擦力过大而发生拉伸变形，影响切割精度。静止辊220则保持静止。

激光光源300朝对应的凹槽221射出切割光束，切割光束可以相对原料带运动，运动方向包括不限于原料带的宽度方向，结合原料带自身的运动便可以成型出各种不同形状的极耳(如图1中的锯齿状)，并使极片与原料带分离。两侧的切割废料则通过废料辊进行收集(具体收集方法详见上述)。通过多段切割辊与激光光源的配合，可以同时进行多条极耳的成型，且极耳的成型无需涉及多个工位，减少了转运、管理以及中间存放的成本，提升了生产效率。

图1中所示极片的两侧均设有极耳，但这不代表本发明对此进行了限定，本发明同样适用于单侧具有极耳的极片的生产。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。