专利名称：电池芯自动叠片机的制作方法
技术领域：
本实用新型关于一种叠片机(Stackingmachine),特别是关于一种电池芯自动 叠片机。
背景技术：
在21世纪的时代里，由于对能源的需求量日增，致使如何有效提高能濂利用 率成为现代人重要的课题。电池因其有蓄电的功能而成为现代重要的饞源储存装 置，也是能源领域里非常重要的一环。锂电池、锂聚合物电池由于具备了高能量密度及深层放电特性，故成为现代最 新兴的能源储存装置。如何有效提高锂电池、锂聚合物电池的生产效率则是电池制 作上最要的一环。锂电池、锂聚合物电池的制作方式主要有巻绕式及折叠式，而折叠式电池在制 作上多是先以胶合剂将电池的正、负极片黏着于有绝缘作用的多孔性高分子隔离膜 上。之后，设法采用人工或机器交互折叠而成。如此制作方式不但增加了电池制作 程序上的繁杂、减缓制作的速度，且增加了电池品质上的不稳定因素。而且使用了 胶合剂除使电解液进入极片不易及隔离膜不平整外，亦因多了胶合剂此非电池所需 的物质，可能造成日后电池成品在使用上的功能(如电量、电压、内阻)降低。因此，本实用新型的主要范畴在于提供一种，电池芯自动叠片机，以解决上述 问题。发明内容本实用新型目的在于提供一种电池芯自动叠片机，其利用机械机构及自动控制 的特性有效地提高锂电池、锂聚合物电池芯的制作效率、降低成本及提升电池的性能。本实用新型的电池芯自动叠片机，其特征在于，包含 一基座，包含一底板以及一与该底板垂直的立板； 一用以对一隔离膜进行放料的隔离膜放料模组，设置于该立板上； 一用以牵引该隔离膜并且对该隔离膜进行拨料的隔离膜拨料模组，设置于该立 板上，该隔离膜拨l^組包含一用以切断该隔离膜的切刀以及一轨道；
一用以放置数个第一极片的第一料槽模组，设置于该底板上；一用以放置数个第二极片的第二料槽模组，相对于该第一料槽模组设置于该底板上；一用以将上述第一、第二极片中的数个第一、第二极片与该隔离膜作Z形方式 叠片的叠片模组，设置于该底板上且介于该第一料槽模组与该第二料槽模组间；一用以将上述第一极片其中之一进行定位的第一定位模组，设置于该基座上且 介于该第一料槽模组与该叠片模组间；一用以将上述第二极片其中之一进行定位的第二定位模组，设置于该基座上且 介于该第二料槽模组与该叠片模组间；一第一移载吸盘模组，设置于该立板上，包含一用以将上述第一极片其中之一 吸引至该第一定位模组的第一真空吸引装置以及一用以将该第一定位模组中的该 第一极片吸引至该叠片模组并且沿该轨道牵引该隔离膜的第二真空吸引装置，该第 一真空吸引装置设置于该第一料槽模组上方，该第二真空吸引装置设置于该第一定 位模组上方；以及一第二移载吸盘模组，设置于该立板上，包含一用以将上述第二极片其中之一 吸引至该第二定位模组的第三真空吸引装置，以及一用以将该第二定位模组中的该第二极片吸引至该叠片模组并沿该轨道牵引该隔离膜的第四真空吸引装置；该第三 真空吸引装置设置于该第二料槽模组上方，该第四真空吸引装置设置于该第二定位 模组上方。其中，该轨道呈倒V字形或钟形拋物线。其中，进一步包含一用以自动取出该电池芯的自动取出模组，其包含 一用于叠片缓冲及吸震的第一气缸装置；一或多个用以压住极片及/或隔离膜的压片装置，该压片装置包含一凸轮装置 以及一倾斜轨道，该压片装置的该凸轮装置可移动地设置于该倾斜轨道中；一用以承载该电池芯的平板，该平板上具有一或多个凹槽；以及一用于上升以填平该凹槽进而防止电池芯陷入该凹槽，以及可下降以便于该自 动取出模组由该凹槽取出该电池芯的第二气缸装置。其中，进一步包含一用以检测上述第一极片的高度位置的第一检测器，设置于该第一料槽模组上方；一用以受该第一检测器驱动而升降该第一料槽模组的第一升降装置，设置于该 第一料槽模组下方；一用以检测上述第二极片高度位置的第二检测器，设置于该第二料槽模组上 方；以及
一用以受该第二检测器驱动而升降该第二料槽模组的第二升降装置，设置于该 第二料槽模组下方。其中，该第一移载吸盘模组包含一用以驱动该第一真空吸引装置以及该第二真 空吸引装置做水平移动的第一水平位移驱动装置、一用以驱动该第一真空吸引装置 做垂直移动的第一垂直位移驱动装置以及一用以驱动该第二真空吸引装置做垂直 移动的第二垂直位移驱动装置。其中，该第二移载吸盘模组包含一用以驱动该第三真空吸引装置以及该第四真 空吸引装置做水平移动的第二水平位移驱动装置、一用以驱动该第三真空吸引装置 做垂直移动的第三垂直位移驱动装置，以及一用以驱动该第四真空吸引装置做垂直 移动的第四垂直位移驱动装置。其中，进一步包含一用以破除上述第一极片间真空状态的第五真空吸引装置，设置于该第一真空 吸引装置上；以及一用以破除上述第二极片间真空状态的第六真空吸引装置，设置于该第三真空 吸引装置上。其中，该隔离膜放料模组包含-一用以自动校正该隔离膜的位置的寻边机；一用以牵引该隔离膜的滚轮组，该滚轮组具有一配重滚轮；以及一用以控制该隔离膜的张力以及放料时机的第三检测器,设置于该配重滚轮一侧。其中，进一步包含-一用以夹住该隔离膜使该切刀切断该隔离膜的夹爪装置；以及一用以使该夹爪装置夹紧该隔离膜的套筒装置，可移动地套设于该夹爪装置上。藉此，当第一移载吸盘模组以及第二移载吸盘模组来回往复叠片至所需堆叠的 极片数时，即可完成一个电池芯的制作。当电池芯完成时，隔离膜拨料模组的切刀 切断隔离膜，即可将电池芯取出。本实用新型有益效果通过上述结构，本实用新型电池芯自动叠片机有效 地提高了锂电池、锂聚合物电池芯的制作效率、降低成本及提升电池的性能。关于本实用新型的优点与精神可以通过以下的创作详述及所附图式得到进一 步的了解。
图1:是根据本实用新型一较佳具体实施例的电池芯自动叠片机的前视图。
图2:是图1中电池芯自动叠片机的侧视图。 图3A:是图1中叠片模组的前视图。图3B:是图3A中叠片模组的侧视图。图4:是图1中真空吸引装置的侧视图。图5:是图l中电池芯自动叠片机的作动示意图。图6:是夹爪装置以及套筒装置的侧视图。
具体实施方式
请参阅图1至图6，图1系绘示根据本实用新型一较佳具体实施例的电池芯自 动叠片机l的前视图，图2系绘示图1中电池芯自动叠片机1的側视图，图3A系 绘示图1中叠片模组20的侧视图，图3B系绘示图3A中叠片模组20的前视图，图 4系绘示图1中真空吸引装置260或280的側视图，图5系绘示图1中电池芯自动 叠片机1的作动示意图，图6系绘示夹爪装置44以及套筒装置45的侧视图。如图1所示，本实用新型的电池芯自动叠片机1包含基座10、隔离膜放料模 组12、隔离膜拨料模组14、第一料槽模组16、第二料槽模组18、叠片模组20、 第一定位模组22、第二定位模组24、第一移载吸盘模组26、第二移载吸盘模组28 以及自动取出模组30。基座10包含一底板100以及一与底板100垂直的立板102。隔离膜放料模组 12、隔离膜拨料模组14、第一移载吸盘模组26以及第二移载吸盘模组28设置于 立板102上。第一料槽模组16设置于底板100上，第二料槽模组18相对于第一料 槽模组16设置于底板100上，叠片模组20设置于底板100上且介于第一料槽模组 16与第二料槽模18组间，第一定位模组22设置于底板100上且介于第一料槽模 组16与叠片模组20间，第二定位模组24设置于底板100上且介于第二料槽模组 18与叠片模组20间。于此实施例中，隔离膜拨料模组14用以牵引隔离膜并且对隔离膜进行拨料， 隔离膜拨料模组14包含切刀140以及轨道142,其中轨道142呈倒V字形或钟形 拋物线，但不以此为限。于此实施例中，轨道142呈倒V字形。第一移载吸盘模组 26包含第一真空吸引装置260以及第二真空吸引装置262,其中，第一真空吸引装 置260设置于第一料槽模组16上方，第二真空吸引装置262设置于第一定位模组 22上方。第二移载吸盘模组28包含第三真空吸引装置280以及第四真空吸引装置 282，其中，第三真空吸引装置280设置于第二料槽模组18上方，第四真空吸引装 置282设置于第二定位模组24上方。叠片模组20包含气缸装置200、压片装置202、 平板204以及气缸装置206。压片装置202包含凸轮装置2020以及倾斜轨道2022。 如图1以及图2所示，设置于本实用新型的叠片模组20中间的气缸装置200 做为叠片时的缓冲及吸震使用，并于叠片愈来愈高时，可使最上层仍处于原始叠片 的高度位置。如图3所示，压片装置202用以压住极片及/或隔离膜，使其已叠好的极片不 致移位。压片装置202包含凸轮装置2020以及倾斜轨道2022,使其向下压片时沿 倾斜轨道2022往前进压住极片及隔离膜两端，在有新的极片叠上时需放开压片时， 压片装置202沿倾斜轨道2022往上并同时后退，藉以改善直上直下的压片方式造 成极片及隔离膜的凹折，因而降低电池芯的品质。此外，叠片模组20用以承载电池芯的平板204上有两凹槽2040,目的在使叠 片完成时易于由自动取出模组30(如图1所示)取出电池芯。在叠片时，气缸装置 206会往上升使其成一平板状，防止叠片时电池芯陷入凹槽2040内造成电池芯的 移位。于电池芯制作完成时，首先叠片模组20经由其上所装置的线性移动装置 32(如图2所示)往外移出，填平凹槽2040的气缸装置206下降，并由自动取出模 组30夹取电池芯送出成品。于此实施例中，电池芯自动叠片机1左右各设第一料槽模组16以及第二料槽 模组1S(如图1所示)，便于放入正、负极片的材料，其上的前后设有对照式光电 检测器(未显示)，用以检测正、负极片的高度位置是否正确，其下设有升降装置 34、 36，通过检测器(未显示)驱动升降装置34、 36不断的将正、负极片上升至所 需的高度，便于第一真空吸引装置260以及第三真空吸引装置280吸取极片，另于 第一料槽模组16以及第二料槽模组18内的极片材料用完时自动下降至最低点，便 于取出用完极片的料槽，放入新料槽以补充极片材料。本实用新型于叠片模组20的左右两侧适当位置各设有第一定位模组22以及第 二定位模组24，藉此机构使其极片能正确的放置于叠片模组20上，不致偏移。本实用新型的左右两侧上方各有一水平位移驱动装置(如气缸)264、 284,如图 l所示。每一水平位移驱动装置264、 284左右两侧各设有两个真空吸引装置260、 262以及280、 282。每一真空吸引装置260、 262、 280、 282各装有一垂直位移驱 动装置(如气缸)，以驱动真空吸引装置260、 262、 280、 282做上下垂直运动，其 位置分别位于第一料槽模组16、第二料槽模组18、第一定位模组22以及第二定位 模组24的正上方，藉以吸引极片使用。每一真空吸引装置260、 262、 280、 282各 装有一检测器42，用以检测有无吸引极片。需注意的是，真空吸引装置262、 282 亦可不装检测器42，视实际应用而定。此外，本实用新型的料槽极片的每一真空吸引装置260、 262、 280、 282有两 项特点，其一是此真空吸引装置分别有两接头(未显示)， 一为提供负压源的真空吸 引接头连接至真空泵浦或真空产生器(未显示)，藉以吸引极片用，另一为提供正压 源的吹气接头，藉以当极片吸引至指定位置后，为恐负压源仍存在而无法顺利放下
极片，故于此时提供正压源以破除真空。另一特点为位于第一料槽模组16以及第 二料槽模组18的真空吸引装置260、 280的前方装有另一独立的真空吸引装置38、 40，如图4所示。由于电池的极片表面涂有正、负极所需的材料，表面平整，往往 在真空吸引时由于极片与极片间的压力关系造成内部处于真空状态，故易造成吸极 片时不是同时吸好几片，就是吸不起来。此独立真空吸引装置38、 40的目的在于 真空吸引时先破除极片与极片间的真空状态，使其每次真空吸引极片时一次只吸引 一片极片。本实用新型的隔离膜7装于电池芯自动叠片机1的上方的隔离膜放料模组12。 隔离膜放料模组12包含寻边机121、滚轮组120以及检测器(未显示)。电池芯自 动叠片机1可通过寻边机121自动校正隔离膜7于正确位置，使其不致产生蛇行等 问题。滚轮组120用以牵引隔离膜7，滚轮组120具有一配重滚轮1200。配重滚轮 1200的上下一定距离各装有一组检测器(未显示)，其目的在于控制隔离膜7的张 力及放料时机。请参阅图1以及图6，本实用新型于电池芯自动叠片机1中间的叠片模组20 后方装有一夹爪装置44，其前方装有一套筒装置45，其目的在于叠片完成时，驱 动夹爪装置44夹住隔离膜，便于切刀140切断隔离膜。电池芯自动叠片机1的另 一特点为，在叠片完成电池芯并取出电池芯后，欲持续做下一颗电池芯时，可通过 夹爪装置44、套筒装置45以及隔离膜拨料模组14完成隔离膜自动牵引料动作， 无需靠人力牵引放置隔离膜，大大提升生产效率及电池芯组装的品质。如图1所示，本实用新型于水平位移驱动装置264的前方装有隔离膜拨料模组 14。隔离膜拨料模组14的特点为在水平位移驱动装置左右来回移动时同时拨隔离 膜使其能顺利的做叠片工作。隔离膜拨料模组14的另一特点为其上装有切刀140， 于电池芯完成时能够顺利切断隔离膜。此外，隔离膜拨料模组14的另一特点为其 上装有一凸轮143及轨道142，通过此凸轮143及轨道142，隔离膜在往复来回时 是以一特定曲线移动，而非线性的平移，如此可降低隔离膜的牵引张力，以免隔离 膜张力过大造成日后的隔离膜收縮问题。本实用新型的电池芯自动叠片机1可通过触控式萤幕的人机介面46或电脑做 自动或手动顺序控制。另本实用新型由于设备体积小形化，故可做成前后两同样的 机构(如图2所示)，分别独立同时完成两颗电池芯的组装制作，大大提升产能。本 实用新型亦可独立单一机构，另亦可同时两台、三台…等连结成一整线的电池芯组 装设备，以提升生产的效率。请再参阅图1至图5，以下将详细说明利用本实用新型的电池芯自动叠片机1 制作电池芯的动作。首先，将装有正、负极片的料槽放置于第一料槽模组16以及第二料槽模组18。 隔离膜7置放于隔离膜放料模组12处。将隔离膜7以人工方式牵引经过滚轮组120、 配重滚轮组1200、隔离膜拨料模组14后，放于叠片模组20上，并以压片装置202 将隔离膜7压住。另左右定位模组22、 24各先放一片正、负极片。之后，按下自 动按钮(位于人机介面46下方)，使其自动叠片。当按下自动模式的按钮后，首先，定位模组22、 24会对已放置的正、负极片 做定位的动作。之后，左右两侧真空吸引装置260、 262、 280、 282下降至定位后， 真空吸引装置260、 262、 280、 282及极片破真空吸引装置38、 40吸真空以便吸取 极片，吸取极片完成时左右两侧的真空吸引装置260、 262、 280、 282向上移动。当真空吸引装置260、 262、 280、 282至上定点后，水平位移驱动装置284向 右移动至定点，此时真空吸引装置280、 282下降至定点，压片装置202随即向上 后方移动打开压片，至上定点即刻向下前方移动以便压住极片及隔离膜。当压片装置202压住极片后，此时真空吸引装置280、 282关闭真空吸引，同 时正压源打开使其真空吸引破真空，之后，真空吸引装置280、 282向上移动。当真空吸引装置280、 282向上移动至定点时，水平位移驱动装置284向左移 回，同时水平位移驱动装置264向左移动，同时隔离膜通过隔离膜拨料模组14向 左拨隔离膜。至定点后水平位移驱动装置264上的真空吸引装置260、 262及压片 装置202，做如同上述的步骤，完成右方极片的叠片动作。如此左、右极片依上述步骤来回往复叠片至所需堆叠的极片数。其中，气缸装 置200作为一缓冲装置，除了吸收真空吸引装置262或282下压的力量外，且能使每次叠片的高度均保持在一定的高度基准线上。当电池芯叠片完成，水平位移驱动装置264停留在叠片模组20处且真空吸引 装置260、 262下降压住电池芯。此时夹爪装置44以及套筒装置45前进，并以夹 爪夹住隔离膜，后再由隔离膜拨料模组14上的切刀140切断隔离膜。之后，真空 吸引装置260、 262上升，叠片模组20下方的线性移动装置32向外移出、叠片模 组20的平板204下方的气缸装置206下降，且自动取出模组30伸入夹取叠片完成 的电池芯后伸出并旋转90度以待下一制程设备接取成品。叠片模组20下方的线性移动装置32再次退入定点后，水平位移驱动装置264 向右移回同时完成隔离膜7引料动作，且压片装置202再次动作压住隔离膜，无需 如第一次制作般须由人工引料(隔离膜)。通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本实用新型的特征与 精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本实用新型的范畴加以限制。相 反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本实用新型所欲申请的专 利范围的范畴内。因此，本实用新型所申请的专利范围的范畴应该根据上述的说明 作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。
权利要求1.一种电池芯自动叠片机，其特征在于，包含一基座，包含一底板以及一与该底板垂直的立板；一用以对一隔离膜进行放料的隔离膜放料模组，设置于该立板上；一用以牵引该隔离膜并且对该隔离膜进行拨料的隔离膜拨料模组，设置于该立板上，该隔离膜拨料模组包含一用以切断该隔离膜的切刀以及一轨道；一用以放置数个第一极片的第一料槽模组，设置于该底板上；一用以放置数个第二极片的第二料槽模组，相对于该第一料槽模组设置于该底板上；一用以将上述第一、第二极片中的数个第一、第二极片与该隔离膜作Z形方式叠片的叠片模组，设置于该底板上且介于该第一料槽模组与该第二料槽模组间；一用以将上述第一极片其中之一进行定位的第一定位模组，设置于该基座上且介于该第一料槽模组与该叠片模组间；一用以将上述第二极片其中之一进行定位的第二定位模组，设置于该基座上且介于该第二料槽模组与该叠片模组间；一第一移载吸盘模组，设置于该立板上，包含一用以将上述第一极片其中之一吸引至该第一定位模组的第一真空吸引装置以及一用以将该第一定位模组中的该第一极片吸引至该叠片模组并且沿该轨道牵引该隔离膜的第二真空吸引装置，该第一真空吸引装置设置于该第一料槽模组上方，该第二真空吸引装置设置于该第一定位模组上方；以及一第二移载吸盘模组，设置于该立板上，包含一用以将上述第二极片其中之一吸引至该第二定位模组的第三真空吸引装置，以及一用以将该第二定位模组中的该第二极片吸引至该叠片模组并沿该轨道牵引该隔离膜的第四真空吸引装置；该第三真空吸引装置设置于该第二料槽模组上方，该第四真空吸引装置设置于该第二定位模组上方。
2. 如权利要求1所述的电池芯自动叠片机，其特征在于该轨道呈倒V字形或钟形拋物线。
3. 如权利要求1所述的电池芯自动叠片机，其特征在于进一步包含一用以自 动取出该电池芯的自动取出模组，其包含一用于叠片缓冲及吸震的第一气缸装置；一或多个用以压住极片及/或隔离膜的压片装置，该压片装置包含一凸轮装置 以及一倾斜轨道，该压片装置的该凸轮装置可移动地设置于该倾斜轨道中；一用以承载该电池芯的平板，该平板上具有一或多个凹槽；以及 一用于上升以填平该凹槽进而防止电池芯陷入该凹槽，以及可下降以便于该自 动取出模组由该凹槽取出该电池芯的第二气缸装置。
4. 如权利要求1所述的电池芯自动叠片机，其特征在于进一步包含一用以检测上述第一极片的高度位置的第一检测器，设置于该第一料槽模组上方；一用以受该第一检测器驱动而升降该第一料槽模组的第一升降装置，设置于该 第一料槽模组下方；一用以检测上述第二极片高度位置的第二检测器，设置于该第二料槽模组上 方；以及一用以受该第二检测器驱动而升降该第二料槽模组的第二升降装置,设置于该 第二料槽模组下方。
5. 如权利要求1所述的电池芯自动叠片机，其特征在于该第一移载吸盘模组 包含一用以驱动该第一真空吸引装置以及该第二真空吸引装置做水平移动的第一 水平位移驱动装置、 一用以驱动该第一真空吸引装置做垂直移动的第一垂直位移驱 动装置以及一用以驱动该第二真空吸引装置做垂直移动的第二垂直位移驱动装置。
6. 如权利要求1所述的电池芯自动叠片机，其特征在于该第二移载吸盘模组 包含一用以驱动该第三真空吸引装置以及该第四真空吸引装置做水平移动的第二 水平位移驱动装置、 一用以驱动该第三真空吸引装置做垂直移动的第三垂直位移驱 动装置，以及一用以驱动该第四真空吸引装置做垂直移动的第四垂直位移驱动装 置。
7. 如权利要求1所述的电池芯自动叠片机，其特征在于，进一步包含 一用以破除上述第一极片间真空状态的第五真空吸引装置，设置于该第一真空吸引装置上；以及一用以破除上述第二极片间真空状态的第六真空吸引装置，设置于该第三真空 吸引装置上。
8. 如权利要求1所述的电池芯自动叠片机，其特征在于，该隔离膜放料模组包含一用以自动校正该隔离膜的位置的寻边机；一用以牵引该隔离膜的滚轮组，该滚轮组具有一配重滚轮；以及一用以控制该隔离膜的张力以及放料时机的第三检测器，设置于该配重滚轮一侧。
9. 如权利要求1所述的电池芯自动叠片机，其特征在于，进一步包含 一用以夹住该隔离膜使该切刀切断该隔离膜的夹爪装置；以及一用以使该夹爪装置夹紧该隔离膜的套筒装置，可移动地套设于该夹爪装置上。
专利摘要一种电池芯自动叠片机，包含一基座，一隔离膜放料模组，一隔离膜拨料模组，一第一料槽模组，一第二料槽模组；一叠片模组，设置于该底板上且介于该第一料槽模组与该第二料槽模组间；一第二定位模组，设置于该基座上且介于该第二料槽模组与该叠片模组间；一第一移载吸盘模组，设置于该立板上；一第二移载吸盘模组，设置于该立板上，以及一第四真空吸引装置；该第三真空吸引装置设置于该第二料槽模组上方，该第四真空吸引装置设置于该第二定位模组上方。据此，利用机械机构及自动控制的特性有效地提高锂电池、锂聚合物电池芯的制作效率、降低成本及提升电池的性能。
文档编号H01M10/40GK201017946SQ200720005739
公开日2008年2月6日 申请日期2007年2月16日 优先权日2007年2月16日
发明者黄俊贤 申请人:黄俊贤