专利名称：一种卷绕装置的制作方法
技术领域：
一种巻绕装置
技术领域：
本实用新型涉及锂离子电池极芯巻绕领域。背景技术：
锂离子电池是现阶段常用的能源，锂离子电池根据极芯制作工艺方式的不 同分为巻绕式锂离子电池和叠片式锂离子电池。巻绕式电池是指将一片正极
片、两片隔膜、 一片负极片巻绕成极芯，然后制成锂离子电池；叠片式电池则 是将多片正极片/隔膜/负极片依次叠置而成。巻绕式锂离子电池极芯的巻绕是 通过巻针来实现的，巻针一般包括活动巻针和固定巻针两部分，可将隔膜、正 极片、负极片放入其中；然后两部分合在一起旋转，即可实现巻绕。 一般巻绕 时采用人工操作，人手将隔膜、正极片、负极片放入巻针当中巻绕，但人手在 接触当中，会对隔膜、极片造成不利的影响。生产过程中多次用手接触极片， 极片受损严重；员工的劳动强度较大；巻绕的整齐度受人为因素影响大，成品 的一致性比较低。这种情况极大的制约了动力电池的发展。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种自动提供正、负极片、隔膜，自 动完成巻绕的巻绕装置。
本实用新型巻绕装置，包括工作台、巻针，巻针设置在工作台上；工作台 上还设置有隔膜巻、极片盒、取片机构、推片机构、拉切隔膜机构；取片机构 用于将极片从极片盒中取出，然后送至推片机构中；推片机构用于将极片推至巻针处、拉切隔膜机构用于切取合适长度隔膜并取至巻针处。
本实用新型克服了手工巻绕过程中的人手对极片的接触，以及定位不准， 张力不好控制和一致性差的问题。本实用新型通过对巻绕过程进行自动控制， 用真空来吸取片和气缸进行推片动作，并将隔膜和两个单片同时巻饶的方式, 从而能够达到较高要求的定位，整齐度较好，并且劳动强度有显著降低，效率 极大提高。，以下结合附图对本实用新型具体实施方式
做详细说明。
图1本实用新型具体实施方式
中巻绕装置立体示意图； 图2本实用新型具体实施方式
中负极推片机构示意图； 图3本实用新型具体实施方式
中拉切隔膜机构示意图； 图4本实用新型具体实施方式
中取片机构示意图； 图5本实用新型具体实施方式
中正极推片机构示意图； 图6图3中夹持气缸示意图7本实用新型具体实施方式
中取片机构及极片盒示意图； 图8本实用新型具体实施方式
中贴胶布机构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明 白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此 处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型主要针对锂离子电池，然其他镍氢、镍镉等电池也可适用。
实施例
6为方便描述，先定义XYZ坐标系，定义沿纸面横向为X向，定义垂直纸面 方向为Y向，定义纸面纵向为Z向。
如图1所示，本实施例公开了一种巻绕装置，包括工作台1、巻针9，巻 针9设置在工作台l上；工作台1上还设置有隔膜巻5、极片盒8、取片机构3、 推片机构、拉切隔膜机构4;取片机构3用于将极片从极片盒8中取出，然后 送至推片机构中，推片机构用于将极片推至巻针9处、拉切隔膜机构4用于切 取合适长度隔膜并取至巻针处。
显然，人所共知的是，极片分为正极片和负极片。
如图7所示，装极片的极片盒8分为正极片盒82和负极片盒81。正极片 盒82和负极片盒81并排放置在取片机构3的下方，便于取片机构3垂直运动 (即Z向)取片。
如图l所示，隔膜巻5为成巻的隔膜，放置在一轴上，可释放隔膜以供巻 针9巻绕形成极芯。本例中设置了两个隔膜巻5 。
工作台l是安装其他机械组件的基体，几乎所有部件均安装在工作台l上。 巻绕是将电池正极片、隔膜、负极片在巻针9上巻绕成极芯。
为实现自动化，需有提供自动将正极片、隔膜、负极片送入巻针9的装置。 本例中推片机构即实现将正极片、负极片送入巻针，而拉切隔膜机构4则切取 合适长度的隔膜送入巻针中进行巻绕。
巻针9为本领域技术人员所熟知，巻针9 一般分为活动巻针和固定巻针两 部分，两部分可合而为一，然后在旋转轴的带动下带动巻针旋转，从而实现巻 绕。巻针9的专利较多，本领域人员很容易找到相关专利，比如公开号为 CN2785150的专利中即公开了一种巻针，需要合适的巻针9只需本领域技术人员适当选择即可，本实用新型中无特别规定，因为7>知技术，不再熬述。
同时，优选地，可对巻绕完成的极芯进行自动贴胶布处理，只需增加一贴
胶布才几构7即可。
贴胶布机构在电池制造领域是常用部件，如图8所示，本例中贴胶布机构 包括胶布放巻装置71、切胶布装置72、吸取胶布装置73、夹胶布装置74。胶 布放巻装置将胶布释放出来，夹胶布装置74为一 Y向运动的夹持气缸，夹持 气缸夹住胶布端头，然后拉出合适胶布长度。然后吸取胶布装置73为Z向运 动的气缸，能真空吸住胶布未含胶的背面，切胶布装置72为设有刀片的笔形 气缸，切取合适长度的胶布。然后吸取胶布装置73沿Z向下行，将胶布贴到 巻针9上的极芯上。即完成贴胶布过程，然后吸取胶布装置回位，重复上述的 过程。
同时在胶布装置动作时，吸取胶布装置73不能挡住胶布的路径，因此发 明人又设计了一双联气缸7、双联气缸75可将吸取胶布装置73往Z向上行带 离胶布，以防止阻挡胶布的路径。
推片机构包括正极推片机构2和负极推片机构6;正极推片机构2用于将 正极片推至巻针9处，负极推片机构6用于将负极片推至巻针9处。
如图1中所示，本例中负极推片机构6和正极推片机构2在空间上大致上 下平行设置，正极推片机构2设置在负极推片机构6的上方，因在巻绕时正极 片、隔膜、负极片将处于互相叠置的状态，因此设置成平行状态易于后续的程 序处理；当然，正极推片机构2和负极推片机构3也可调换位置，或者其他任 意位置，只要能实现给巻针9提供正极片、负极片即可。
负极推片机构6主要包括装载运送负极片的负极片板60及动力机构，正极推片机构2主要包括装栽运送正极片的正极片板20及动力机构。正极片板 20位于负极片板60上方，本例中前述已经说明，本例中的正极片盒82、负极 片盒81是并排设置在取片机构3下方的，取片机构3取正极片和负极片的动 作是同时进行的，同时也将正极片和负极片同时水平传送至正极片板20和负 极片板60的上方，因此，本例中负极片板60宽度要大于正极片板20宽度。
如图2所示，负极推片机构包括放置负极片的负极片板60，负极片板60 上设有一负极片槽(图中未示出)；负极片槽用于使负极片处于待工作位置； 所谓待工作状态即负极片已经在准确位置，使得下步机器能将负极片正确地送 入巻针9中；负极片板60的一边(本例中如图纸面内侧，即Y向纸面内侧) 上设有负极压片机构及第二笔形气缸63;所述负极压片机构用于压住负极片槽 中的负极片，本例中负极压片机构为一平行夹持缸62,平行夹持缸62的一夹 持臂61设置在负压片板60上端，负极片放置在负极片槽中时，平行夹持缸62 控制夹持臂61下压，压住负极片，所述第二笔形气缸63用于推动负极压片机 构沿负极片板60的边沿运动，在摩擦力作用下带动负极片朝巻针9方向运动， 将负极片擦入巻针9中。如图所示，本例中负极推片机构6工作时，将负极片 从纸面左边送至纸面右边的巻针9处。
因为当将负极片从取片机构3中取送至负极片板60时，负极片此时并不 在负极片槽中，因此，本发明人在负极片板60的另一边(本例中如图纸面外 侧)设有一可垂直边沿方向运动的挡杆66,所述挡杆66可将负极片板60上随 意位置的负极片推入负极片槽中。同时在负极片板60上设有导轨滑块机构64 及无杆气缸65;无杆气缸65提供挡杆66运动的动力，导轨滑块机构64使挡 杆66运动的阻力减小。正极推片机构2放置在负极推片机构6的上方，如图5所示，正极推片机 构2包括放置正极片的正极片板20,正极片板20上设有一正极片槽(图中未 示出)；正极片槽用于使正极片处于待工作位置；正极片板20的边上设有正极 压片机构及第一笔形气缸22;所述正极压片机构用于压住正极片槽中的正极 片，本例中为两个旋转气缸21、 23，当未放入正极片之前，旋转气缸21、 23 处于图示中状态，当i丈入正极片之后，旋转气缸21、 23旋转90度角，压住位 于正极片槽中的正^f及片。图5中所述第一笔形气缸22用于推动正极压片机构 沿正极片板的边沿延伸方向运动，在摩擦力作用下带动正极片朝巻针9方向运 动，将正极片插入巻针9中。
正极片板20因需要为一斜面和一水平面构成，设置斜面的目的是引导正 极片至巻针9处。
正极片槽与负极片槽在空间上处于上下叠置的状态。本例中正极推片机构 2和负极推片机构6分别釆取了不同的方案来实现，显然本领域技术人员完全 可以将正极推片机构2和负极推片机构6的功能对换，或采取一些相同的方式 实现，这样的变换对于本领域技术人员来说，是易于实现的，无需付出创造性 劳动。
取片机构3包括垂直吸取装置、水平传送装置31;垂直吸取装置用于将极 片盒8中的极片取出，水平传送装置31用于将极片送至推片机构中。
如图4所示，取片机构3中的垂直吸取装置包括吸板(图中未示出)，吸 盘(图中未示出)及多个(本例中设置4个)沿Z向垂直运动的取片气缸32、 33、 34、 35,吸盘设置在吸板下表面；吸盘通过抽真空的方式吸取极片。取片 气缸与吸板连接，吸板下表面的吸盘工作时可以牢牢吸住极片，控制吸板带动极片沿Z向上下运动；水平传送装置31与吸^反连4妄；控制吸板沿Y轴方向水 平运动，即可将所述吸板携带正极片、负极片分别推送至正极片板、负极片板 上。
如图，本例中Y向纸面向内的方向两个取片气缸32、 33动作吸取正极片； Y向纸面向外的方向两个取片气缸34、 35动作吸取负极片；
垂直吸取装置和水平传送装置31通过推杆机构36相连，吸板位于推杆机 构36下方，水平传送装置31本例中为一无杆气缸。实现正极片、负极片同取 同放。
如图3所示，拉切隔膜机构4包括一夹持机构45、三维运动机构及切断才几 构44，夹持机构15用于夹持隔膜，三维运动机构与夹持机构45相连，以控制 夹持机构45带动隔膜向巻针9运动，将隔膜插入巻针9中，切断机构44设置 在夹持机构45上，用于切耳又合适长度的隔膜。
三维运动机构安装在工作台1上，可控制夹持机构45在空间三维方向的 运动，三维运动机构包括X向滑轨气缸41、 Z向升降气缸42及Y向行进气缸 43; X向滑轨气缸"安装在工作台上，可实现X向的运动；Z向升降气缸42 安装在X向滑轨气缸41上，实现Z向升降运动；Y向行进气缸43装在Z向升 降气缸42上，实现Y向运动。夹持机构45安装在Y向行进气缸43上，则可 实现夹持机构45在空间XYZ三向的运动。
夹持机构45在本例中为一夹持气缸。如图6所示，可清楚地看到，夹持 气缸在Y向伸出两夹持杆450,两夹持杆450可在Z向相对张合运动，以实现 夹住和松开物体，本例中用于夹持隔膜。
同时，切断机构44安装在夹持机构45上，用于切取合适长度的隔膜，不
ii同型号的电池需要不同长度的隔膜，根据需要选定要切取的长度，本例中切断
机构44为一安装有刀片的笔形气缸。
工作时，首先夹持机构45夹持住隔膜，然后X向滑轨气缸41在X向远离 隔膜巻5方向运动，拉出合适长度隔膜，然后Z向升降气缸42沿Z向动作升 降合适距离，与巻针9位置持平，然后Y向行进气缸43沿Y向朝巻针运动， 直至达到指定的位置用于巻绕。此时，切断机构44动作切取合适长度隔膜。 即完成一次送入隔膜动作，可控制程序重复执行。
本实用新型所有提供动力的装置均为气缸，因此通过p 1 c控制系统可方便 实现对整个系统的控制，达到自动运行的目的。
下面将介绍本实用新型巻绕装置工作过程
1、 先将隔膜巻5上的隔膜手工拉至巻针上，并通过拉切隔膜机构4中夹 持机构45，夹持机构45的两夹持杆450动作夹住隔膜，通过切断机构切取合 适长度的隔膜。以后则不再需要人手操作，由程序自动运行。
2、 正极片、负极片已经位于正极片盒、负极片盒中，取片机构3上的取 片气缸32、 33、 34、 35沿Z向下行，下行设定的合适距离后吸板到达待定位 置，吸板上的吸盘吸取极片，然后沿Z向上行。此时极片一直吸取在吸板上。
3，然后取片机构3上水平传送装置31动作，将正极片、负极片对应设置 正极推片机构2的正极片板20、负极推片机构6的负极片板60上方，然后吸 板上吸盘释放正极片，负极片；使正极片、负极片分别对应落在正极片板20、 负极片板60上。
4，此时正极片已经位于正极片槽中，而负极片还未位于负极片槽中，因 此程序动作将负极片推入负极片槽中。5，与此同时，隔膜已经准备就位。
6，正极推片机构2、负极推片机构6、拉切隔膜机构4同时动作，将正极 片、负极片、隔膜送入巻针4中。
7, 巻针巻绕。
8, 巻绕完成，执行贴胶布程序。
权利要求1，一种卷绕装置，包括工作台、卷针，卷针设置在工作台上；其特征在于工作台上还设置有隔膜卷、极片盒、取片机构、推片机构、拉切隔膜机构；所述取片机构用于将极片从极片盒中取出，然后送至推片机构中；所述推片机构用于将极片推至卷针处、所述拉切隔膜机构用于切取合适长度隔膜并取至卷针处。
2，如权利要求1所述的巻绕装置，其特征在于所述取片机构包括垂直吸取 装置、水平传送装置；所述垂直吸取装置用于将极片盒中的极片取出，所述水 平传送装置用于将极片送至推片机构中。
3,如权利要求2所述的巻绕装置，其特征在于所述推片机构包括正极推片 机构及负极推片机构；所述正极推片机构用于将正极片推至巻针处；所述负极 推片机构用于将负极片推至巻针处。
4，如权利要求3所述的巻绕装置，其特征在于所述正极推片机构包括放置 正极片的正极片板，正极片板上设有一正极片槽；正极片槽用于使正极片处于 待工作位置；正^l片^l的边上设有正;f及压片^L构及第一笔形气缸；所述正^l压 片机构用于压住正极片槽中的正极片，所述第一笔形气缸用于推动正极压片机 构沿正极片板的边沿运动，以带动正极片朝巻针方向运动，将正极片插入巻针 中。
5，如权利要求3中所述的巻绕装置，其特征在于所述负极推片机构包括放 置负极片的负极片板，负极片板上设有一负极片槽；负极片槽用于使负极片处 于待工作位置；负极片板的一边上设有负极压片机构及第二笔形气缸；所述负 极压片机构用于压住负极片槽中的负极片，所述第二笔形气缸用于推动负极压 片机构沿负极片板的边沿运动，以带动负极片朝巻针方向运动，将负极片擦入 巻针中，在负极片板的另一边设有一可垂直边沿方向运动的挡杆，所述挡杆可 将负极片板上随意位置的负极片推入负极片槽中。
6, 如权利要求4中所述的巻绕装置，其特征在于所述负极推片机构包括放 置负极片的负极片板，负极片板上设有一负极片槽；负极片槽用于使负极片处 于待工作位置；负极片板的一边上设有负极压片机构及第二笔形气缸；所述负 极压片机构用于压住负极片槽中的负极片，所述第二笔形气缸用于推动负极压 片机构沿负极片板的边沿运动，以带动负极片朝巻针方向运动，将负极片擦入 巻针中，在负极片板的另一边设有一可垂直边沿方向运动的挡杆，所述挡杆可 将负极片板上随意位置的负极片推入负极片槽中。
7, 如权利要求6中所述的巻绕装置，其特征在于所述极片盒包括盛放正极 片的正极片盒和盛放负极片的负极片盒；所述取片机构可对应的将正极片盒中 正极片取至正极片板上，将负极片盒中负极片取至负极片板上。
8, 如权利要求1中所述的巻绕装置，其特征在于所述拉切隔膜机构包括一 夹持机构、三维运动机构及切断机构，所述夹持机构用于夹持隔膜，所述三维运动机构与夹持机构相连，以控制所述夹持机构带动隔膜向巻针运动，将隔膜 插入巻针中，所述切断机构设置在夹持机构上，用于切取合适长度的隔膜。
9，如权利要求2或7中所述的巻绕装置，其特征在于所述取片机构中的垂 直吸取装置包括吸板，吸盘及多个垂直运动的取片气缸，所述吸盘设置在吸板 上；取片气缸与吸板连接，控制所述吸板带动极片上下运动；所述水平传送装 置与p及板连接；即可将所述吸板携带正极片、负极片分别推送至正极片板、负 极片板上。
10,如权利要求1中所述的巻绕装置，其特征在于还包括贴胶布机构，用于 对巻绕后的极芯进行贴胶布动作。
专利摘要本实用新型公开了一种自动提供正、负极片、隔膜，自动完成卷绕的卷绕装置。本实用新型卷绕装置，包括工作台、卷针，卷针设置在工作台上；工作台上还设置有隔膜卷、极片盒、取片机构、推片机构、拉切隔膜机构；取片机构用于将极片从极片盒中取出，然后送至推片机构中；推片机构用于将极片推至卷针处、拉切隔膜机构用于切取合适长度隔膜并取至卷针处。本实用新型克服了手工卷绕过程中的人手对极片的接触，以及定位不准，张力不好控制和一致性差的问题。整齐度较好，并且劳动强度有显著降低，效率极大提高。
文档编号H01M10/38GK201323224SQ20082009611
公开日2009年10月7日 申请日期2008年8月1日 优先权日2008年8月1日
发明者刘昌宇, 杨明生, 许教练, 顾洪驰 申请人:比亚迪股份有限公司