专利名称：手控叠片机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造锂离子电池的装备技术，特别是手控叠片机。
背景技术：
锂离子电池作为一种清洁能源的转运、蓄能是新能产业的重要技术，现有的锂离 子电池有方型电池、圆柱电池，成型装配有卷绕工艺、叠片工艺，由于卷绕工艺的弯曲成型， 对电池正、负极极片弯曲变形常常引起弯曲区脱粉，弯曲区受压、和张力过紧，在大电流规 格产品中存在发热、散热不均勻问题，大电流规格锂离子电池采用叠片工艺可以改善这一 问题，现有的叠片工艺有采用制袋法和“Z”字叠层法，制袋法是将裁切好的极片预先装入 一个隔膜袋子里，然后一个一个袋子层叠起来，这种方式的缺陷是，极片在袋子里有一定的 活动范围，多个袋子层叠之后边界难于对齐，极片边界未对齐，易引起正极未能在负极覆盖 范围之内，正极未被负极覆盖，易形成富锂枝晶，枝晶产生之后会刺破隔膜造成短路毁坏电 池，“Z”字叠层法虽然可以改善这一缺陷，但是，现有的“Z”字叠层法采用真空吸盘吸片装 配，真空吸盘吸片时，吸盘与极片是通过摩檫接触达到吸住极片表面的，，吸盘与极片摩檫 会损伤极片表面涂层，极片表面涂层是正极或负极粒子，损伤极片表面涂层之后易引起粒 子脱落，现有的“Z”字叠层机需要通过一次吸起，运载到一个定位装置中，再一次吸起，运载 到工件位置，两次吸盘摩檫存在两次损伤，其效率也难于提高，现有“Z”字叠层机由于需要 正极、负极两套真空吸盘运载上片机构，设备较为复杂，制造成本高，影响了大工业化生产 的应用。
发明内容本发明提供一种采用手控装片方式取代真空吸盘吸片的装片方式，“Z”字叠片装 配工艺，而隔膜的展布，是由电机驱动丝杆推动展布隔膜摆棍，通过直线滑块在圆柱滑轨直 线的机械动作完成，同时还有平行丝杆、极片压板、驱动丝杆电机、极片高度定位板、叠片盒 等机构控制极片对齐和控制装配松紧度的手控叠片机。实现本发明的技术方案是，锂离子电池的叠片关键是避免极片涂层损伤，因为极 片涂层易引起脱粉，脱落的粉体粒子在极片与隔膜之间占空间位置，当充、放电产生热量 时，极片与隔膜相互挤压，此时容易产生粉体粒子刺破隔膜的问题，粉体粒子刺破隔膜引起 正负极短路，引发电池损坏甚至发生爆炸，避免这一问题首先需要采取一种叠层装配过程 是无损伤装配工艺方法，无损伤装配的关键，是工艺装置的工艺动作，本发明提供一种采用 手工装片方式取代真空吸盘吸片的装配工艺，隔膜的展布，是由电机驱动丝杆推动展布隔 膜摆棍，通过直线滑块在圆柱滑轨直线的往复的机械动作完成，同时还有平行丝杆、极片压 板、驱动丝杆电机、极片高度定位板、叠片盒等机构控制极片对齐和控制装配松紧度，根据 现有真空吸盘装片，每装一片需要通过一次定位工位，再一次装配到工件工位，时间需要 0. 8到1. 1秒，而手工装片仅需要一次动作完成，熟练工人时间仅需0. 8秒，其效率与机械装 片相当，但是克服了机械装片的两次吸盘摩檫损伤极片涂层，提高了锂离子产品质量，同时也简化了机械装片的复杂结构，降低了成本。 本发明技术方案的有益效果是，驱动丝杆电机的机械动作完成隔膜展布，可以满 足多层整齐和松紧一致的要求，手工装片方式取代真空吸盘吸片的装配工艺可以避免真空 吸盘对极片的摩檫损伤，同时也简化了机械装片的复杂结构，降低了成本。
[0006]图1是本发明手控叠片机前视图；[0007]图2是本发明手控叠片机后视图；[0008]图3是本发明手控叠片机左视图；[0009]图4是本发明手控叠片机右视图；[0010]图5是图4的B-B剖面，布展隔膜机构3A顶视图；[0011]图6是图4的A-A剖面，极片定位机构IOA底视图；[0012]图7是本发明手控叠片机的极片定位机构IOA前视图；[0013]图8是本发明手控叠片机的极片定位机构IOA右视图；[0014]图9是本发明手控叠片机的布展隔膜机构3A前视图；[0015]图10是本发明手控叠片机图5的布展隔膜机构3A右视图；[0016]图11是本发明手控叠片机的放隔膜机构IA前视图；[0017]图12是本发明手控叠片机的放隔膜机构IA左视图；[0018]图13是布展隔膜摆棍3结构示意图；[0019]图14是本发明手控叠片机的隔膜夹紧金属套棍结构示意图；[0020]图15是本发明手控叠片机的隔膜夹紧胶层棍结构示意图；[0021]图16是本发明手控叠片机隔膜装料走料右行操作示意图；[0022]图17是本发明手控叠片机隔膜装料走料左行操作示意图；[0023]图18是图5布展隔膜机构3A的C-C剖面视图；[0024]图19是本发明手控叠片机隔膜叠片层序走料左行操作示意图；[0025]图20是本发明手控叠片机隔膜叠片层序走料右行操作示意图；[0026]图1中放隔膜机构1A、张力传感器2、展布隔膜摆棍3、展布隔膜摆棍3d、上左过
棍14、上中过棍4、上右过棍5、中过棍11、左夹棍12、右夹棍13、浮棍8、涨轴1A20、垂直直 线滑轨16、升降直线滑轨17、叠片盒9、极片定位机构10A、底座板10A13 ；图2中放隔膜机构1A、展布隔膜机构3A、极片定位机构IOA ；图3中放隔膜机构1A、展布隔膜摆棍3、展布隔膜机构3A、浮棍8、隔膜阻尼胶辊 6、胶辊对夹棍7、垂直直线滑轨16、升降直线滑轨17、前墙板22、后墙板23 ；图4中放隔膜机构1A、张力传感器2、上右过棍5、中过棍11、右夹棍13、展布隔 膜摆棍3、前墙板22、后墙板23、极片定位机构IOA ；图5中展布隔膜摆棍3、展布隔膜摆棍3d、顶座板3A11、圆柱直线滑轨3A1、圆柱 直线滑轨3Ald、直线滑块3A2、直线滑块3A2d、丝杆端座3A3、丝杆3A4、方形直线滑轨3A5、 推棍丝杆螺母3A6、驱动丝杆步进电机3A7、展布隔膜摆棍轴3A10、展布隔膜摆棍轴3A10d ；图6中极片高度定位板10A1、丝杆端头座10A3、平行丝杆10A4、平行丝杆10A4a、 极片压板10A11、极片压板lOAlla、驱动丝杆电机10A9、驱动丝杆电机10A9a、电机座10A7、平行方形滑轨10A5、平行方形滑轨10A5a、方形滑块10A6a、方形滑块10A6、底座板10A13 ；图7中极片高度定位板10A1、极片压板10A11、固定轴步进电机10A2、丝杆端头 座10A3、平行丝杆10A4a、平行方形滑轨10A5a、(平行方形滑轨10A5图中未给出)、方形滑 块10A6a、(方形滑块10A6图中未给出)、载电机丝杆螺母10A8a、(载电机丝杆螺母10A8图 中未给出)、电机座10A7、固定轴升降电机lOAlOa、(固定轴升降电机10A10图中未给出)、 固定轴步进电机座10A12、底座板10A13 ；图8中极片高度定位板10A1、极片压板10A11、极 片压板lOAlla、固定轴升降电机lOAlOa、固定轴升降电机10A10、固定轴步进电机10A2、固 定轴步进电机座10A12、丝杆端头座10A3、底座板10A13 ；图9中顶座板3A11、展布隔膜摆棍3、展布隔膜摆棍3d、圆柱直线滑轨3A1、直线 滑块3A2、丝杆端座3A3、丝杆3A4、方形直线滑轨3A5、驱动丝杆步进电机3A7、双轴连接器 3A02 ；图10中顶座板3A11、展布隔膜摆棍3d、圆柱直线滑轨3A1、圆柱直线滑轨3Ald、 直线滑块3A2、直线滑块3A2d、双轴连接器3A02、双轴连接器3A02d、驱动丝杆步进电机 3A7 ；图11中蜗杆减速机1A21、涨轴1A20、电机1A24 ；图12中蜗杆减速机1A21、涨轴1A20、手轮1A22、机座1A23 ；图13中展布隔膜摆棍轴3-1、轴用挡圈3-2、转动套3_3、轴承3_4d、轴承3-4、端封盖3-5 ；图14中滚动轴承7-1、滚动轴承7-ld、滚动轴7_2、滚动套7_3 ；图15中胶层7-1、轴承7-2、轴承7_2d、钢撑套7-3、胶辊轴7-4 ；图16中隔膜01、张力传感器2、展布隔膜摆棍3、展布隔膜摆棍3d、上左过棍14、 上中过棍4、上右过棍5、中过棍11、左夹棍12、右夹棍13、浮棍8、隔膜阻尼胶辊6、胶辊对夹 棍7、叠片盒9、极片定位机构IOA ；图17中隔膜01、张力传感器2、展布隔膜摆棍3、展布隔膜摆棍3d、上左过棍14、 上中过棍4、上右过棍5、中过棍11、左夹棍12、右夹棍13、浮棍8、隔膜阻尼胶辊6、胶辊对夹 棍7、叠片盒9、极片定位机构IOA ；图18中顶座板3A11、圆柱直线滑轨3A1、圆柱直线滑轨3Ald、直线滑块3A2、直线 滑块3A2d、丝杆端座3A3、丝杆3A4、方形直线滑轨3A5、推棍丝杆螺母3A6、驱动丝杆步进电 机3A7、展布隔膜摆棍轴拖座3A8、展布隔膜摆棍轴3A10、展布隔膜摆棍轴3A10d ；图19中隔膜01、极片02、展布隔膜摆棍3、展布隔膜摆棍3d、叠片盒9、极片高度 定位板10A1、极片压板10A11、极片压板lOAlla、固定轴升降电机lOAlOa、固定轴升降电机 10A10、固定轴步进电机10A2 ；图20中隔膜01、极片02、展布隔膜摆棍3、展布隔膜摆棍3d、叠片盒9、极片高度 定位板10A1、极片压板10A11、极片压板lOAlla、固定轴升降电机lOAlOa、固定轴升降电机 10A10、固定轴步进电机10A2 ；
具体实施方案参照图1，结合图3、图4，张力传感器2、展布隔膜摆棍3、展布隔膜摆棍3d、上左过 棍14、上中过棍4、上右过棍5、中过棍11、左夹棍12、右夹棍13、浮棍8、涨轴1A20轴向平行布置在前墙板22立面，极片定位机构IOA与展布隔膜摆棍3轴向平行布置，安装于展布隔 膜摆棍轴3A10下面的底座板10A13上，丝杆3A4与展布隔膜机构3A、展布隔膜摆棍3，轴向 正交布置安装在顶座板3A11上，顶座板3A11由前墙板22、后墙板23相向固定，参照图5，圆柱直线滑轨3A1、圆柱直线滑轨3Ald、丝杆3A4轴向平行布置在顶座 板3A11上，展布隔膜摆棍轴3A10、展布隔膜摆棍轴3A10d轴向与圆柱直线滑轨3A1、圆柱直 线滑轨3Ald、丝杆3A4轴正交布置，结合图9、图10，双轴连接器3A02、双轴连接器3A02d与 直线滑块3A2、直线滑块3A2d连接，直线滑块3A2、直线滑块3A2d套在圆柱直线滑轨3A1、 圆柱直线滑轨3Ald悬挂固定，结合图18，套在丝杆3A4的推棍丝杆螺母3A6其连接的展布 隔膜摆棍轴拖座3A8将展布隔膜摆棍轴3A10、展布隔膜摆棍轴3A10d套入安装，驱动丝杆 步进电机3A7驱动丝杆3A4做圆周运动时，推棍丝杆螺母3A6做直线运动，展布隔膜摆棍轴 3A10、展布隔膜摆棍轴3A10d也就随之在顶座板3A11上向左或向右运动，展布隔膜摆棍轴 3A10、展布隔膜摆棍轴3A10d也就随之在顶座板3A11上向左或向右运动，与展布隔膜摆棍 轴3A10、展布隔膜摆棍轴3A10d同轴的展布隔膜摆棍3、展布隔膜摆棍3d也就做左行或右 行的展布隔膜的动作；图15，隔膜阻尼胶辊6，外周是胶层7-1由钢撑套7_3撑附，两端是深沟球轴承 7-2、深沟球轴承7-2d，管中心是胶辊轴7-4 ；参照图4、图6，图7、图8，极片定位机构IOA的平行丝杆10A4、平行丝杆10A4a平 行布置在底座板10A13上，平行丝杆10A4、平行丝杆10A4a由左端的丝杆端头座10A3和 右端的驱动丝杆电机10A9、驱动丝杆电机10A9a连接，驱动丝杆电机10A9、驱动丝杆电机 10A9a由在电机座10A7固定，载电机丝杆螺母10A8a、载电机丝杆螺母10A8下端与方形滑 块10A6a、方形滑块10A6连接，上端安装固定轴升降电机lOAlOa、固定轴升降电机10A10，固 定轴升降电机lOAlOa、固定轴升降电机10A10的上端头安装极片压板10A11、极片压板lOAlla，方形滑块 10A6a、方形滑块10A6与平行方形滑轨10A5、平行方形滑轨10A5a连接安装，与丝杆端头座 10A3相邻左侧是固定轴步进电机座10A12，固定轴步进电机座10A12上端是极片高度定位 板 10A1。参照图11、图12蜗杆减速机1A21右端是涨轴1A20左端是手轮1A22、安装在机座 1A23、电机1A24与蜗杆减速机1A21连接安装，调节手轮可以涨轴1A20涨开或径向收缩，当 隔膜圆心孔套在涨轴1A20上时，调节手轮可以涨轴1A20涨开将隔膜固定。参照图13，展布隔膜摆棍轴3-1、转动套3-3由轴承3_4d轴承3_4支撑在展布隔 膜摆棍轴3-1上，左端头是端封盖3-5，轴承3-4d轴用挡圈3-2由轴用挡圈3_2限至位移。参照图14，滚动套7-3由滚动轴承7-1、滚动轴承7_ld支撑在上。使用方法参照图16，隔膜01安装在放隔膜机构IA的涨轴1A20上，隔膜首先穿过 张力传感器2，穿过安装在垂直直线滑轨16上的隔膜阻尼胶辊6、胶辊对夹棍7的夹缝，由 于隔膜阻尼胶辊6得阻尼作用，可以避免隔膜01脉动性滑动，然后穿过浮棍8，起到缓冲作 用，当展布隔膜摆棍3、展布隔膜摆棍3d快速左行或快速右行展布隔膜01时，隔膜01瞬间 被拉动，此时，浮棍8同步浮起，快速供给长度的补偿，浮棍8的重力作用同时又相对保持了 隔膜01的张紧度，浮棍8安装在升降直线滑轨17上，滑轨17限制了升降范围，同时还限制 了左右不偏移位，隔膜01经浮棍8穿过上左过棍14，在穿过中过棍11，再穿过上中过棍4，再穿过上右过棍5，再通过左夹棍12、右夹棍13挂在展布隔膜摆棍3、展布隔膜摆棍3d上， 使用证明，隔膜01通过多次过棍的径向圆面接触整理，可以保持隔膜01不会发生皱叠，张 力传感器2可以感应被拉隔膜01的张紧度，当超过设定值时，放隔膜机构IA的电机1A24 加快放隔膜速度，相反，隔膜01的张紧度低于设定值时，放隔膜机构IA的电机1A24减慢放 隔膜速度。 参照图19，图20，结合图6，图7，从图19，图20的箭符号可见，隔膜01是以“Z”字
左右展布隔膜01的，极片02都处于隔膜01隔离，为了使极片02多层定位整齐，由叠片盒 9限制极片02的层与层对齐，为了使极片02在叠片工艺保证层与层之间松紧度一致，每叠 一层都由极片压板10A11，极片压板IOAlla压紧，当展布隔膜摆棍3、展布隔膜摆棍3d左行 时，极片压板IOAlla退出，极片压板10A11将极片02压紧，当展布隔膜摆棍3、展布隔膜摆 棍3d右行时，极片压板IOAl 1退出，极片压板IOAlIa将极片02压紧，如此交替的机械运动 通过驱动丝杆电机10A9、驱动丝杆电机10A9a驱动载电机丝杆螺母10A8a，载电机丝杆螺母 10A8的水平直线运动和固定轴升降电机IOAlOa,固定轴升降电机10A10的升降运动带动极 片压板10A11，极片压板IOAlla完成，展布隔膜摆棍3、展布隔膜摆棍3d左行，或展布隔膜 摆棍3、展布隔膜摆棍3d右行，是驱动丝杆步进电机3A7驱动丝杆3A4做圆周运动，推棍丝 杆螺母3A6做直线运动，展布隔膜摆棍轴3A10、展布隔膜摆棍轴3A10d也就随之向左或向 右运动的展布隔膜的动作，为了保证每次展布隔膜在一个平面以达到极片02与极片压板 IOAl 1，极片压板IOAlla受压均勻，极片高度定位板IOAl在固定轴步进电机10A2的垂直运 动补偿下保持每次展布隔膜在一个平面高度。
权利要求一种主要由张力传感器(2)、展布隔膜摆棍(3)、展布隔膜摆棍(3d)、上左过棍(14)、上中过棍(4)、上右过棍(5)、中过棍(11)、左夹棍(12)、右夹棍(13)、浮棍(8)、涨轴(1A20)、垂直直线滑轨(16)、升降直线滑轨(17)、叠片盒(9)、底座板(10A13)、顶座板(3A11)、隔膜阻尼胶辊(6)、胶辊对夹棍(7)、垂直直线滑轨(16)、升降直线滑轨(17)、前墙板(22)、后墙板(23)、驱动丝杆步进电机(3A7)、驱动丝杆电机(10A9)、驱动丝杆电机(10A9a)、圆柱直线滑轨(3A1)、圆柱直线滑轨(3A1d)、丝杆(3A4)、直线滑块(3A2)、直线滑块(3A2d)、双轴连接器(3A02)、双轴连接器(3A02d)组成的手控叠片机，其特征是张力传感器(2)、展布隔膜摆棍(3)、展布隔膜摆棍(3d)、上左过棍(14)、上中过棍(4)、上右过棍(5)、中过棍(11)、左夹棍(12)、右夹棍(13)、浮棍(8)、涨轴(1A20)轴向平行布置在前墙板(22)立面。
2.按权利要求1所述的手控叠片机，其特征是圆柱直线滑轨(3A1)、圆柱直线滑轨 (3Ald)、丝杆(3A4)轴向平行布置在顶座板(3A11)上。
3.按权利要求1所述的手控叠片机，其特征是双轴连接器(3A02)、双轴连接器 (3A02d)与直线滑块(3A2)、直线滑块(3A2d)连接，直线滑块(3A2)、直线滑块(3A2d)套在 圆柱直线滑轨(3A1)、圆柱直线滑轨(3Ald)悬挂固定。
4.按权利要求1所述的手控叠片机，其特征是丝杆(3A4)与展布隔膜机构(3A)、展布 隔膜摆棍(3)，轴向正交布置安装在顶座板(3A11)上，顶座板(3A11)由前墙板(22)、后墙 板(23)相向固定。
5.按权利要求1所述的手控叠片机，其特征是展布隔膜摆棍(3)、展布隔膜摆棍(3d) 由轴承3-(4d)轴承(3-4)支撑转动套(3-3)。
专利摘要本实用新型公开了一种手控叠片机，主要由张力传感器2、展布隔膜摆棍3、展布隔膜摆棍3d、上左过棍14、上中过棍4、上右过棍5、中过棍11、左夹棍12、右夹棍13、浮棍8、涨轴1A20、垂直直线滑轨16、升降直线滑轨17、叠片盒9、底座板10A13、顶座板3A11、隔膜阻尼胶辊6、胶辊对夹棍7、垂直直线滑轨16、升降直线滑轨17、前墙板22、后墙板23、驱动丝杆步进电机3A7、驱动丝杆电机10A9、驱动丝杆电机10A9a、圆柱直线滑轨3A1、圆柱直线滑轨3A1d、丝杆3A4、直线滑块3A2、直线滑块3A2d、双轴连接器3A02、双轴连接器3A02d组成，驱动丝杆电机的机械动作完成隔膜展布，可以满足多层整齐和松紧一致的要求，手工装片方式取代真空吸盘吸片的装配工艺可以避免真空吸盘对极片的摩檫损伤，同时也简化了机械装片的复杂结构，降低了成本。
文档编号H01M10/0583GK201717336SQ20102026106
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月6日 优先权日2010年7月6日
发明者邓梁 申请人:赵宽;邓昌沪