一种极片送片纠偏复合机械手装置及实现方法与流程

本发明涉及锂电池生产技术领域，尤其涉及一种有利于进一步提高对极片对齐的精度控制的极片送片纠偏复合机械手装置及实现方法。

背景技术：

电池的核心组成部分是由正极片及负极片组成的，极片的附料直接影响着电池的性能。正极片是由发泡镍及正极化学原材料组成，负极片是由钢带及负极化学原材料组成。在电池组制作过程中，负极片决定电池的稳定性能及过充放性能，正极决定电池的容量。如果电池在生产过程中，正极片偏轻则会导致电池低容量，正极片偏重则会导致电池在充电过程中漏液、鼓底，若更严重则会导致电池爆炸，另因负极片偏重导致电池原材料浪费而降低电池的物料利用率，所以正负极片无论是偏轻与偏重都会对电池有较大影响。

锂电池卷绕机一般可用于锂离子电池得电芯卷绕，适合于油性极片、水性极片及各种隔膜，现有的同类设备一般均具备相近似的工作流程，例如，都具有人工上极片、自动卷绕、自动换针，甚至设有真空吸尘装置等，设备使用首要目标在于操作简单、工人培训时间短、用料节省、换型调整方便等；同时，性价比也需要适合本国国情的高品质电芯生产模式，可成为电芯制造企业提高产品质量的理想设备。这类设备在具体使用时，其具体时间节拍与工人操作熟练程度及极片质量有关，若将生产模式采用极片进入方式进行选择，则包括先入正极后入负极、先入负极后入正极、正负极同时入、外包结尾方式等，目标力求运行稳定、调试方便、操作简单。

本领域技术人员对现有公知技术的缺陷进行了分析，原因在于，随着目前的燃油类不可再生能源的进一步使用，会出现供应紧张以及对环境的污染，导致市场对大型锂电子动力电池需求猛增，例如，在锂电池制造过程中，通常采用卷绕机将锂电池电芯的正、负极片与隔膜卷成方形，制作成电芯。

卷绕机又是方形锂电池生产的关键设备之一，一般由二十多个机构组成，分别是放料机构、放料纠偏机构、刷粉机构、张力控制机构、张力测力机构、卷前纠偏机构、左右送片机械手机构、卷前夹紧导向机构、卷绕机构、隔膜切断机构，电芯收尾机构，电芯贴尾胶机构，下料机构，电芯转移机构，短路测试及预压成型机构，坏品剔除机构和传送带机构。其工作原理是将正、负极片分别装在左右放料机构，并手动拉动片路依次穿过放料纠偏、刷粉、张力机构、卷前纠偏、机械手和中间的相应辊组件；将隔膜料卷分别装在上下放料机构，并手动拉动隔膜按照穿隔膜方式依次穿过相应的组件，最终将其夹紧在卷绕机构的卷针机构中，左右机械手上下运动，将正、负极片送入卷针，卷针按照一定方向进行旋转，将正负极片和隔膜卷成方型电芯，正负极片和隔膜卷绕达到设定长度后，机械手上的极片切刀和隔膜切断机构分别将极片和隔膜切断，然后自动收尾、贴胶、下料和输送到机器外部。

但是，极片与极片、极片与隔膜之间的对齐程度直接关系着电芯成型良品率和成品品质，由于现有卷绕机因为空间布局的关系，极片首先通过卷前纠偏机构后再由机械手送入卷针，中间需要经过数道过辊，同时还要受到卷针与卷前纠偏机构之间距离过远等诸多外部因素的影响，造成极片卷入卷针时的对齐精度无法做到有效的、精确的控制。

综上所述，本发明正是在现有公知技术的基础上，结合实际应用的验证，对同一技术领域内的产品结构提出进一步研发与改进的技术方案，这些所提出的技术方案完全能够解决极片卷入卷针时的对齐精度控制以及卷绕机纠偏结构无法根据不同需要进行安装等技术问题，以满足对现有技术缺陷的弥补，同时也有利于同一技术领域的众多技术问题的解决以及提高技术方案的可拓展性。

技术实现要素：

针对以上缺陷，本发明提供一种极片送片纠偏复合机械手装置及实现方法，无论是单独作为送片纠偏装置，还是用于整个机械手装置中，通过将送片和极片纠偏进行重新组合，都尽可能的减短了卷绕机构与纠偏机构之间的有效距离，以及减少了极片从纠偏机构到卷绕机构之间的过辊数量，进一步提高对极片对齐度的控制，最终解决现有技术的诸多不足。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种极片送片纠偏复合机械手装置，该机械手装置由伺服电机i驱动的补偿单元、伺服电机ii驱动的送片单元和伺服电机iii驱动的纠偏单元组成；

所述补偿单元包括伺服电机i、丝杆、导轨；所述导轨与具有滑动夹块的连接板ii连接，所述伺服电机i驱动丝杆带动连接板沿着导轨上下运动；

所述补偿单元内部具有传感器，该补偿单元通过连接板ii对送片单元和纠偏单元进行补偿动作；

所述送片单元包括伺服电机ii、离合器、驱动辊；所述伺服电机ii带动驱动辊旋转并且以摩擦传动的方式驱动极片向下运动；

所述纠偏单元包括伺服电机iii、线性模组；所述伺服电机iii驱动线性模组带动送片单元进行前后运动。

对于以上技术方案的附加技术，还包括：

所述伺服电机i驱动丝杆旋转带动纠偏单元和送片单元向前下方位运动至传感器限位位置；送片单元通过轴承座与补偿单元连接，纠偏单元通过连接板i与补偿单元进行连接。

所述伺服电机iii驱动线性模组带动送片单元进行前后运动，从而拉动极片前后运动，使极片边缘保持在程序设定的数值范围。

所述传感器的设置不局限于补偿单元内，或在平行于丝杆且与夹紧辊构成的异面垂直区域内的探测杆上，以便带动纠偏单元和送片单元向前下方位运动至传感器限位位置。

一种机械手装置，该机械手装置由三部分组成，即驱动送片及纠偏机构、夹紧机构、极片切刀机构，所述驱动送片及纠偏机构由送片单元与纠偏单元组成，所述夹紧机构的每个夹紧辊下方相邻部位具有对应的驱动辊。

所述机械手装置将送片单元和纠偏单元组合，用于减短卷绕机的卷绕机构与纠偏机构之间的距离，用于减少极片从纠偏机构到卷绕机构之间的过辊数量。

一种复合机械手装置实现极片送片纠偏的方法，由以下步骤组成：

(1)在同一个机械手装置上设置三个基本单元，即由伺服电机i驱动丝杆构成的补偿单元、由伺服电机ii带动驱动辊旋转构成的送片单元、由伺服电机iii驱动线性模组构成的纠偏单元；

(2)然后，在上述每个单元内进行细节布置，即补偿单元外围设置若干传感器，送片单元内部布置离合器，送片单元驱动辊下方布置夹紧辊，同时，在三个单元之间安装用于相互之间连接的连接板，所述离合器需满足在送片时闭合，所述夹紧辊需满足在气缸作用下向下能够夹紧极片，所述驱动辊需满足在旋转时要以摩擦传动的方式驱动极片向下运动，所述丝杆需满足在旋转时能够带动纠偏单元和送片单元向前下方位运动至所述传感器限位位置；

(3)同时，所述离合器断开连接且夹紧辊仍处于夹紧状态，驱动辊在极片向下运动的摩擦力作用下以微小阻力进行旋转，同时伺服电机iii驱动线性模组带动送片单元进行前后运动，从而拉动极片前后运动，使极片边缘时时保持在程序设定的数值范围；

(4)在步骤(3)卷绕完成之后，夹紧辊在气缸作用下松开，送片单元和纠偏单元通过伺服电机i的驱动向上移动到设定位置，然后通过极片切刀将极片切断。

本发明所述的极片送片纠偏复合机械手装置及实现方法的有益效果为：

(1)通过该极片送片纠偏复合机械手装置，其中的补偿单元由伺服电机ii带动驱动辊旋转，以摩擦传动的方式驱动极片向下运动，同时伺服电机i驱动丝杆旋转，带动纠偏单元和送片单元向前下方位运动至传感器限位位置；

(2)通过该极片送片纠偏复合机械手装置，其中的送片单元的驱动辊在极片向下运动的摩擦力作用下以微小阻力进行旋转，同时伺服电机iii驱动线性模组带动送片单元进行前后运动，从而拉动极片前后运动，使极片边缘时时保持在程序设定的数值范围；

(3)通过送片单元和纠偏单元通过伺服电机i的驱动向上移动到设定位置，然后通过极片切刀将极片切断；

(4)在形成的机械手装置中，通过将送片和极片纠偏进行重新组合，尽可能的减短了卷绕机设备中的卷绕机构与纠偏机构之间的有效距离，同时减少了极片从纠偏机构到卷绕机构之间的过辊数量，进一步提高了对极片对齐度的控制；

(5)所设置的补偿单元、送片单元以及纠偏单元能够应用于现有的同类设备并且对其进行创新，通过将三个单元或部分单元安装于卷绕机的纠偏布局中，能够解决因无法确保极片与极片、极片与隔膜之间的对齐度而出现控制精度较差的问题。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例一所述极片送片纠偏复合机械手装置结构示意图；

图2是本发明实施例二所述送片机械手装置的结构示意图；

图3是传统的送片机械手装置所应用于现有卷绕机卷前纠偏布局示意图。

图中：

1、伺服电机i；2、丝杆；3、传感器；4、驱动辊；5、离合器；6、伺服电机ii；7、伺服电机iii；8、线性模组；9、连接板i；10、连接板ii；11、安装座；12、轴承座；13、夹紧辊；14、导轨。

100、驱动送片及纠偏机构；200、夹紧机构；300、极片切刀机构；

1000、极片料卷；2000、隔膜料卷；3000、卷前纠偏机构；4000、送片机械手机构；5000、卷绕机构。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，本发明实施例一所述的极片送片纠偏复合机械手装置，该机械手装置由伺服电机i1驱动的补偿单元、伺服电机ii6驱动的送片单元、伺服电机iii7驱动的纠偏单元组成；

对于上述补偿单元的设置，包括但不仅限于以下实施手段：

所述补偿单元之部分零件均安装于相应的设备板架上，该补偿单元包括伺服电机i1、丝杆2、传感器3、导轨14以及加工件，所述丝杆2与导轨14通过连接板ii10进行连接，其中的导轨14与丝杆2在位置关系上保持相互平行，与导轨10相配合的连接板ii10具有垂直于所述连接板ii10板面的滑动夹块，通过该滑动夹块夹持于导轨14上，再由伺服电机i1驱动丝杆2，从而带动连接板10沿着导轨14上下运动；

进一步地，对于上述补偿单元的实现方式，还包括该单元位置关系的设置，包括在补偿单元之内的伺服电机i1、丝杆2、传感器3、导轨14可处于不同平面但相互之间保持平行，该补偿单元通过连接板ii10对送片单元和纠偏单元进行补偿动作；

此外，对于传感器3的设置不局限于补偿单元内，具体可在平行于丝杆2且与夹紧辊13构成的异面垂直区域内的探测杆上，该探测杆适当位置分布若干传感器3并且这些传感器3位于夹紧辊13两侧，以便于在操作时能够带动纠偏单元和送片单元向前下方位运动至传感器3限位位置；

对于上述送片单元的设置，包括但不仅限于以下实施手段：

所述送片单元之部分零件均安装于相应的设备板架上，该送片单元包括伺服电机ii6、离合器5、驱动辊4、联轴器、气缸、轴承和对应加工件，其中的伺服电机ii6、离合器5与驱动辊4通过加工件进行连接，所述送片单元通过安装座11与纠偏单元连接，相应地，所述送片单元通过轴承座12及对应组件与补偿单元连接。

进一步地，对于上述送片单元的实现方式，还包括该单元位置关系的设置，包括在送片单元之内的伺服电机ii6、离合器5、联轴器等均处于同一轴心上，该送片单元的驱动辊4设置于与导轨14相垂直且与夹紧辊13相邻的异面区域内；

相应地，所述送片单元的离合器5若闭合时，夹紧辊13则在气缸作用下向下夹紧极片，伺服电机ii6带动驱动辊4旋转，以摩擦传动的方式驱动极片向下运动，同时伺服电机i1驱动丝杆2旋转，实现带动纠偏单元和送片单元向前下方位运动至传感器3限位位置。

对于上述纠偏单元的设置，包括但不仅限于以下实施手段：

所述纠偏单元之部分零件均安装于相应的设备板架上，该纠偏单元包括伺服电机iii7、线性模组8、连接板i9、传感器和对应的加工件，其中的伺服电机iii7安装在线性模组8相对外端的部位，所述纠偏单元通过连接板i9及对应组件与补偿单元进行连接。

进一步地，对于上述纠偏单元的实现方式，还包括该单元位置关系的设置，包括在纠偏单元之内的伺服电机iii7、线性模组8相互之间设置为首尾相接且相对于纠偏单元一外一内的位置关系，该线性模组8侧面贴紧用于固安装送片单元中的离合器5及联轴器等组件的安装座11，通过该线性模组8及配置的纠偏组件进行纠偏操作。

以上本发明实施例一所述的极片送片纠偏复合机械手装置，上述构成的装置工作时：

①首先进行送片，在送片时，离合器5闭合，夹紧辊13在气缸作用下向下夹紧极片，伺服电机ii6带动驱动辊4旋转，以摩擦传动的方式驱动极片向下运动，同时伺服电机i1驱动丝杆2旋转，带动纠偏单元和送片单元向前下方位运动至传感器3限位位置；

②然后进行卷绕时，离合器5断开连接，夹紧辊13仍然处于夹紧状态，驱动辊4在极片向下运动的摩擦力作用下以微小阻力进行旋转，同时伺服电机iii7驱动线性模组8带动送片单元进行前后运动，从而拉动极片前后运动，使极片边缘时时保持在程序设定的数值范围；

③在卷绕完成之后，夹紧辊13在气缸作用下松开，送片单元和纠偏单元通过伺服电机i1的驱动向上移动到设定位置，然后通过极片切刀将极片切断。

实施例二

如图2-3所示，本发明实施例二所描述的为一种机械手装置，该机械手装置由三部分组成，即驱动送片及纠偏机构100、夹紧机构200、极片切刀机构300，所述驱动送片及纠偏机构100包括如实施例一所述的送片单元与纠偏单元，其中的送片单元由伺服电机ii6驱动，其中的纠偏单元由伺服电机iii7驱动，所述夹紧机构200安装于驱动送片及纠偏机构100外围，该夹紧机构200与伺服电机i1驱动的补偿单元异面垂直并且该夹紧机构200包含若干夹紧辊13，每个夹紧辊13下方相邻部位具有对应的驱动辊4，该驱动辊4与送片单元之间的连接关系及工作原理参照上述实施例一所述，此处不再赘述；

进一步地，所述夹紧机构200外侧增设极片切刀机构300，所述极片切刀机构300在位置关系上同样与伺服电机i1驱动的补偿单元异面垂直并且该极片切刀机构300与具有连续夹紧作用的最外侧夹紧辊13相邻。

以上结构设置的具体原因在于，通过参照图3的现有卷绕机的卷前纠偏布局示意可知，现有的同类设备在工作时，不同位置具有极片料卷1000与隔膜料卷2000，极片首先穿过卷前纠偏机构3000，经数道过辊后穿过送片机械手机构4000，再经卷前夹紧导向机构后送入卷绕机构5000，卷绕机构5000与卷前纠偏机构3000距离较远，而机械手机构只是完成送片和切断的功能，致使极片受过多外部因素影响，造成极片与极片、极片与隔膜之间的对齐度无法做到有效的、精确的控制。

为了克服上段所述现有卷前纠偏机构的缺陷，故设计实施本发明实施例二所述的极片送片纠偏复合机械手装置，该装置工作时：由于在该机械手装置中，将送片和极片纠偏进行了重新组合，尽可能的减短了卷绕机设备中的卷绕机构与纠偏机构之间的有效距离，同时减少了极片从纠偏机构到卷绕机构之间的过辊数量，进一步提高了对极片对齐度的控制。

实施例三

如图1-2所示，本发明实施例三所描述的为一种复合机械手装置实现极片送片纠偏的方法，主要由以下步骤组成：

(1)首先，以同一个具有现有技术组件的机械手装置上设置三个基本单元，即由伺服电机i1驱动丝杆2构成的补偿单元、由伺服电机ii6带动驱动辊4旋转构成的送片单元、由伺服电机iii7驱动线性模组8构成的纠偏单元；

(2)然后，在上述每个单元内进行细节布置，即补偿单元外围设置若干传感器3，送片单元内部布置离合器5，送片单元驱动辊4下方布置夹紧辊13，同时，在三个单元之间安装用于相互之间连接的连接板，所述离合器5需要满足在送片时闭合，所述夹紧辊13需要满足在气缸作用下向下能够夹紧极片，所述驱动辊4需要满足在旋转时要以摩擦传动的方式驱动极片向下运动，所述丝杆2需要满足在旋转时能够带动纠偏单元和送片单元向前下方位运动至所述传感器3限位位置；

(3)同时，所述离合器5断开连接且夹紧辊13仍处于夹紧状态，驱动辊4在极片向下运动的摩擦力作用下以微小阻力进行旋转，同时伺服电机iii7驱动线性模组8带动送片单元进行前后运动，从而拉动极片前后运动，使极片边缘时时保持在程序设定的数值范围；

(4)在步骤(3)卷绕完成之后，夹紧辊13在气缸作用下松开，送片单元和纠偏单元通过伺服电机i1的驱动向上移动到设定位置，然后通过极片切刀将极片切断。

以上本发明实施例三所描述的为一种复合机械手装置实现极片送片纠偏的方法，其中的连接板不仅局限于同一块，具体的位置与实现三个单元之间的连接关系参照本发明实施例一有关连接板的技术特征，此处不再赘述；其中的每个单元之间的位置关系的确定可参照本发明实施例一有关三个单元相互之间位置关系的技术特征，此处亦不再赘述。

在本说明书的描述中，若出现术语″实施例一″、″本实施例″、″具体实施″等描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明或发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例；而且，所描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以恰当的方式结合。

在本说明书的描述中，术语″连接″、″安装″、″固定″、″设置″、″具有″等均做广义理解，例如，″连接″可以是固定连接或在不影响部件关系与技术效果的基础上通过中间组件间接进行，也可以是一体连接或部分连接，如同此例的情形对于本领域普通技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明或发明中的具体含义。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，对于以下几种情形的修改，都应该在本案的保护范围内：①以本发明技术方案的技术特征为基础并结合现有公知常识所实施的新的技术方案，该新的技术方案所产生的技术效果并没有超出本发明技术效果之外，例如，以本发明送片单元、纠偏单元、补偿单元相结合之后，再结合与卷绕机有关的其它装置，来实现一种与本发明技术方案所实现的技术效果相同的新的技术方案；②采用公知技术对本发明技术方案的部分技术特征的等效替换，所产生的技术效果与本发明技术效果相同，例如，将本发明技术方案中的送片单元、纠偏单元、补偿单元的任意组份进行结构的改进，然后没有产生超出本发明之外的技术效果；③以本发明技术方案为基础进行可拓展，拓展后的技术方案的实质内容没有超出本发明技术方案之外；④利用本发明说明书及附图内容所作的等效流程变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域。