本发明涉及电池制造技术领域，特别涉及一种高效全自动完成电芯制造的电芯制片绕卷一体机。
背景技术：
圆柱型锂电池的电芯是由正极片、负极片和两道隔膜绕卷而成的中空圆柱体。正极片、负极片和隔膜的原料都是卷带，正极片上要焊接1个正极耳，负极片上要焊接2个负极耳，隔膜是用来分隔正极片和负极片的绝缘材料，两道隔膜各需要上四道胶。以往料带往往是先剪断，然后再依次进行制片、绕卷等工艺过程，导致电芯制造过程较为复杂，加工时间长，而且精度不易保证。
因此，有必要开发一种设备来自动完成电芯的制造。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种高效全自动完成电芯制造的电芯制片绕卷一体机。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种电芯制片绕卷一体机，包括机体以及设于机体上的正极片处理部分、负极片处理部分、两组隔膜处理部分、绕卷部分、上料机械手、烫孔机构和电芯输送机构；
所述正极片处理部分包括依序设置的极片放卷机构、极耳焊接机构、两个极耳贴保护胶机构、张力控制装置和送片裁切机构；
所述负极片处理部分包括依序设置的极片放卷机构、极耳焊接机构、极耳贴保护胶机构、极耳焊接机构、极耳贴保护胶机构、张力控制装置和送片裁切机构；
所述隔膜处理部分包括依序设置的隔膜放卷机构和张力控制装置，其一隔膜处理部分上设有用来测量隔膜引出长度的编码器；
所述绕卷部分包括预卷机构、隔膜切断组件和贴终止胶带机构，其一隔膜处理部分、送片裁切机构、其二隔膜处理部分、送片裁切机构、隔膜切断组件和贴终止胶带机构依次围绕预卷机构设置；
所述烫孔机构位于预卷机构一侧，电芯输送机构衔接烫孔机构设置；
所述上料机械手用于将预卷机构上的电芯转移到烫孔机构；
所述电芯输送机构设有用于抓取烫孔机构上的电芯的下料机械手。
具体的，所述极片放卷机构包括第一放卷辊、第二放卷辊、位于两个放卷辊之间的自动接带装置、位于自动接带装置上方的放卷张力控制装置。
进一步的，所述极片放卷机构还包括位于放卷张力控制装置一侧的刷粉装置。
具体的，每个极耳贴保护胶机构的进出口方向均设有驱动机构和缓存机构。
具体的，所述电芯输送机构的轨道上设有短路测试机构。
进一步的，所述电芯输送机构上还设有排废装置，排废装置依靠短路测试机构控制。
采用上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：
1、本设备能够完成从原料带到成型电芯的制片、绕卷、烫孔的全过程，自动化程度高，生产效率高。
2、一个放卷辊上的极片料带放完通过自动接带装置接到另一个放卷辊上的极片料带，这样加工不会因极片料带放完而中断。
3、表面的金属粉末通过刷粉装置刷除，这样就可以防止金属粉末一直被带到绕卷部分以致影响电芯的外观和结构。
4、利用缓存机构可以使贴保护胶工序前后极片料带的输送速度适应处理速度变化，节省停顿时间。
5、短路测试机构利用正极耳和负极耳进行导电性检测，检测合格方能出料，产品良率可靠。
6、短路测试机构的检测到不良品时可以将信息立刻反馈给排废装置，当场将不良品从电芯输送机构上剔除，而不要从设备出口送出。
附图说明
图1为实施例电芯制片绕卷一体机的主视图；
图2为实施例极耳贴保护胶机构工作状态下的主视图；
图3为实施例极耳贴保护胶机构的立体图；
图4为实施例极片送片裁切机构的立体图；
图5为实施例工作状态下牵引组件和裁切组件在另一个角度的立体图；
图6为实施例贴终止胶带机构的主视图；
图7为实施例贴终止胶带机构工作状态下的立体图；
图8为实施例上料机械手、烫孔机构和下料机械手的立体图；
图9为实施例短路测试机构在一个角度的立体图；图10为实施例短路测试机构在另一个角度的立体图。图中数字表示：
1-正极片放卷机构，
101a-第一放卷辊，
101b-第二放卷辊，
102-自动接带装置，
103-放卷张力控制装置，
104-刷粉装置；
2-极耳焊接机构；
3-驱动机构；
4-缓存机构；
5-极耳贴保护胶机构，
51-安装立板，
511-过料孔，
52-保护胶放料盘，
53-放胶辊装置，
531-气缸调压阀，
54-拉胶装置，
55-备胶装置，
56-旋转贴胶头，
561-旋转驱动组件，
57-贴胶纠偏驱动装置；
6-隔膜放卷机构；
7-张力控制装置；
8-编码器；
9-送片裁切机构，
91-牵引组件，
911-架体，
9111-直线导轨，
9112-夹板驱动凸轮块，
912-导向夹辊装置，
913-极片送料气缸，
9131-滚珠丝杆，
914-滑架，
915-定夹板，
916-动夹板，
9161-夹板气缸，
9162-夹紧随动器，
92-裁切组件，
921-极片切刀装置，
9211-极片切刀随动器，
922-联动气缸，
923-凸轮块驱动气缸，
9231-极片切刀驱动凸轮块，
93-纠偏组件，
931-纠偏板，
9311-纠偏电机，
9312-纠偏感应器，
932-第一夹辊，
9321-牵引电机，
9322-传动皮带，
933-第二夹辊，
9331-夹辊气缸；
10-预卷机构；
1001-隔膜切断组件；
11-贴终止胶带机构，
111-固定板，
1111-备胶升降气缸，
112-终止胶放卷组件，
1121-终止胶放卷料盘，
1122-开胶气缸，
1123-胶纸限位块，
1124-开胶辊，
1125-缓冲气缸，
1126-感应器，
113-终止胶备胶组件，
1131-第一下备胶压块，
1132-第二下备胶压块，
1133-下备胶压块驱动气缸，
1134-送胶气缸，
1135-备胶辊，
114-切刀组件，
1141-切刀驱动气缸，
1142-切刀，
115-压胶组件，
1151-压胶气缸，
1152-压胶辊，
116-竖直滑轨；
12-上料机械手，
121-滑轨，
122-上料气爪，
123-定位气爪；
13-烫孔机构，
131-烫针回转组件，
1311-链条，
1312-浮动连接块，
1313-烫针，
132-感应器，
133-加热组件，
1331-加热装置；
14-电芯输送机构；
141-下料机械手，
15-短路测试机构，
151-测试安装支架，
1511-直线轴承导向杆，
152-驱动气缸，
153-导向滑台组件，
1531-齿条，
1532-短路测试探针组件，
1533-测试下压气缸，
154-主驱动同步轮，
155-离合器，
156-齿轮；
16-电芯，
161-正极片，
162-负极片，
163-保护胶，
164-隔膜，
165-终止胶带。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例：
如图1所示，本发明的一种电芯制片绕卷一体机，包括机体以及设于机体上的正极片处理部分、负极片处理部分、两组隔膜处理部分、绕卷部分、上料机械手12、烫孔机构13和电芯输送机构14，正极片处理部分包括依序设置的极片放卷机构1、极耳焊接机构2、两个极耳贴保护胶机构5、张力控制装置7和送片裁切机构9；负极片处理部分包括依序设置的极片放卷机构1、极耳焊接机构2、极耳贴保护胶机构5、极耳焊接机构2、极耳贴保护胶机构5、张力控制装置7和送片裁切机构9；隔膜处理部分包括依序设置的隔膜放卷机构6和张力控制装置7，其一隔膜处理部分上设有用来测量隔膜164引出长度的编码器8；绕卷部分包括预卷机构10、隔膜切断组件1001和贴终止胶带机构11，其一隔膜处理部分、送片裁切机构9、其二隔膜处理部分、送片裁切机构9、隔膜切断组件1001和贴终止胶带机构11依次围绕预卷机构10设置；烫孔机构13位于预卷机构10一侧，电芯输送机构14衔接烫孔机构13设置；上料机械手12用于将预卷机构10上的电芯16转移到烫孔机构13，电芯输送机构14设有用于抓取烫孔机构13上的电芯16的下料机械手141。本设备的工作原理为：正极片161的原料带从极片放卷机构1放出，在极耳焊接机构2处贴上一个正极耳，然后利用极耳贴保护胶机构5在正极耳的两侧贴上保护胶163防止极耳之间短路，正极片161的原料带再经张力控制装置7控制张力后送往送片裁切机构9切成正极片161；同理将负极片162的原料带贴上两个负极耳，在负极耳上贴保护胶163，最后切成负极片162；于此同时，两个隔膜放卷机构6将隔膜164的料带引出，通过编码器8计算隔膜164引出长度；备好的正极片161和负极片162连同未切断的两片隔膜164利用预卷机构10按照隔膜164、负极片162、隔膜164、正极片161的顺序绕卷成筒状的电芯16，等隔膜164引出长度等于绕卷长度时，隔膜切断组件1001将隔膜164一齐切断，然后通过贴终止胶带机构11将电芯16的外周固定，隔膜164起到正极片161和负极片162之间的绝缘作用；贴好终止胶带的电芯16由上料机械手12转移到烫孔机构13上，电芯16的内侧烫孔成型；烫孔机构13会将电芯16移往电芯输送机构14，电芯输送机构15将把电芯16送出设备。本设备能够完成从原料带到成型电芯16的制片、绕卷、烫孔的全过程，自动化程度高，生产效率高。
如图1所示，极片放卷机构1包括第一放卷辊101a、第二放卷辊101b、位于两个放卷辊之间的自动接带装置102、位于自动接带装置102上方的放卷张力控制装置103以及位于放卷张力控制装置103一侧的刷粉装置104。正极片161和负极片162由相同的极片料带制成，极片料带由工人上料于第一放卷辊101a和第二放卷辊101b上，一个放卷辊上的极片料带放完通过自动接带装置102接到另一个放卷辊上的极片料带，这样加工不会因极片料带放完而中断。通过自动接带装置102的极片料带经放卷张力控制装置103调节张力之后，表面的金属粉末通过刷粉装置104刷除，这样就可以防止金属粉末一直被带到绕卷部分以致影响电芯16的外观和结构。
如图1所示，每个极耳贴保护胶机构5的进出口方向均设有驱动机构3和缓存机构4。不管是正极耳还是负极耳，贴保护胶163都会有停顿，为了不影响整个流水线的连续性，利用缓存机构4可以使贴保护胶163工序前后极片料带的输送速度适应处理速度变化，节省停顿时间。
如图2和图3所示，极耳贴保护胶机构5包括安装立板51和设于安装立板51同侧的两套保护胶备胶组件，保护胶备胶组件包括保护胶放料盘52、放胶辊装置53、拉胶装置54、备胶装置55和旋转贴胶头56，安装立板51上设有过料孔511，两套保护胶备胶组件上的旋转贴胶头56位于过料孔511两侧，保护胶放料盘52、放胶辊装置53和拉胶装置54依序设置，放胶辊装置53具有气缸调压阀531用来控制保护胶163的料带在靠近拉胶装置54一侧拉平，备胶装置55和旋转贴胶头56相对的设于被拉平的保护胶163料带的两侧，旋转贴胶头56具有两个工作位分别朝向备胶装置55和穿过过料孔511的极片料带，旋转贴胶头56通过旋转驱动组件561驱动两个工作位位置切换。极片料带(贴有正极耳的正极片161原料带或贴有负极耳的负极片162原料带)从过料孔511穿过，当极耳被探测到时前后的驱动机构3令极片料带停顿，极耳贴保护胶机构5开始工作。拉胶装置54从保护胶放料盘52上将保护胶163料带拉出，放胶辊装置53在这两者之间将保护胶163料带拉平，拉平的保护胶163料带穿过备胶装置55和旋转贴胶头56之间，备胶装置55会将保护胶163料带切断成保护胶163并留在旋转贴胶头56的工作位上，然后旋转驱动组件561使旋转贴胶头56转动180°将有保护胶163的工作位转移到另一侧正对穿过过料孔511的极片料带，两套保护胶备胶组件如此同时备胶完成，此时旋转贴胶头56相对做出贴胶动作，极片料带上的极耳两侧就都被贴上了保护胶163。在一个工作位进行贴胶时，另一个工作位完成备料，所以贴胶可以连续不断，方便快捷。该机构结构紧凑，可以节省空间降低机构制造成本。
如图2和图3所示，安装立板51可滑动的设于机体上，安装立板51上还设有用于实时调节极耳贴保护胶机构5位置的贴胶纠偏驱动装置57。因为材料本身问题，穿过过料孔511的极片料带输送位置没有保护胶163贴胶位置稳定，为了避免极耳的绝缘失败，贴胶纠偏驱动装置57将实时调整极耳贴保护胶机构5位置以适应极片料带变化，这样就能提升贴胶精度，保证产品品质。
如图4和图5所示，送片裁切机构9包括牵引组件91和位于牵引组件91后方的裁切组件92，牵引组件91包括具有直线导轨9111的架体911、固定于架体911进料侧的导向夹辊装置912、固定于架体911的极片送料气缸913和沿直线导轨9111滑动的滑架914，极片送料气缸913驱动一滚珠丝杆9131旋转，滚珠丝杆9131驱动滑架914滑动，滑架914上设有用来夹住极片料带的片状的定夹板915和动夹板916，滑架914上还设有用于使动夹板916靠近定夹板915的夹板气缸9161。滑架914初始状态位于进料侧，裁切开始前，夹板气缸9161驱动动夹板916与定夹板915一起将极片料带夹住，然后滚珠丝杆9131驱动滑架914前行到拉出极片料带，当极片料带拉出到所需长度时再由裁切组件92切断。
如图5所示，动夹板916连接一夹紧随动器9162，架体911上设有一个用来驱动夹紧随动器9151的夹板驱动凸轮块9112，当滑架914靠近进料一侧时，夹板驱动凸轮块9112会使动夹板916离开定夹板915。设置夹板驱动凸轮块9112是为了确保静夹爪915和动夹爪916在运动起始点放开极片料带，避免停顿时阻碍极片料带而产生刮擦损伤。
如图5所示，裁切组件92包括能沿直线导轨9111移动的极片切刀装置921、固定于架体911并用来驱动极片切刀装置921移动的联动气缸922以及固定于架体911的凸轮块驱动气缸923，极片切刀装置921上设有用来控制切料的极片切刀随动器9211，凸轮块驱动气缸923驱动一个配合极片切刀随动器9211的极片切刀驱动凸轮块9231。牵引组件91将极片料带牵引到超过极片切刀装置921的时候，联动气缸922也在将极片切刀装置921推送到切料位置，当牵引长度达到切断长度时，凸轮块驱动气缸923会驱动极片切刀驱动凸轮块9231伸出并与极片切刀随动器9211，这样平移中的极片切刀装置921会在极片切刀驱动凸轮块9231的驱动下做出切断动作，动作干脆，断面整齐。
如图4所示，送片裁切机构9还包括位于裁切组件92后方的纠偏组件93，纠偏组件93包括固定于机体上的纠偏电机9311、由纠偏电机9311的主轴驱动的纠偏板931、固定于纠偏板931上的牵引电机9321和夹辊气缸9331以及平行枢接于纠偏板931上的第一夹辊932和第二夹辊933，纠偏电机9311、第一夹辊932和第二夹辊933的轴向均垂直于料带输送方向，第一夹辊932由牵引电机9321驱动的传动皮带9322带动旋转，第二夹辊933在夹辊气缸9331的驱动下靠近第一夹辊932，纠偏板931上还设有能感应极片料带位置的纠偏感应器9312，纠偏感应器9312用于指导纠偏电机9311运动。第一夹辊932在牵引电机9321的作用下保持转动；工作时，第二夹辊933被夹辊气缸9331驱动配合转动中的第一夹辊932将极片料带夹住并往预卷机构10方向牵拉；极片料带在通过纠偏感应器9312就会被采集到通过位置的信息，纠偏电机9311就会相应地驱动纠偏板931，使两个夹辊对极片料带的横向做出调整，使裁切组件92切断极片料带的断面能够更精确地垂直于其长度方向，也保证了切断而成的正极片161或负极片162断面的对齐度，确保电芯16的卷绕横向精度；第一夹辊932和第二夹辊933也同时使极片在卷绕部分和切断部分两处的张力独立开来，避免张力过大导致极片收缩影响电芯16的卷绕纵向精度，确保电芯16的良率。
如图6和图7所示，贴终止胶带机构11包括固定板111以及在固定板111正面自下而上设置的终止胶放卷组件112、终止胶备胶组件113、切刀组件114和压胶组件115；终止胶放卷组件112包括枢接于固定板111的两个终止胶放卷料盘1121、竖直固定于固定板111上的开胶气缸1122、由开胶气缸1122驱动升降的胶纸限位块1123、用来检测胶纸限位块1123上行终点的感应器1126和设于胶纸限位块1123上的两个开胶辊1124，开胶辊1123轴向平行于终止胶放卷料盘1121的轴向；终止胶备胶组件113包括第一下备胶压块1131、第二下备胶压块1132、下备胶压块驱动气缸1133、送胶气缸1134、备胶辊1135，下备胶压块驱动气缸1133用来驱动第二下备胶压块1132靠近第一下备胶压块1131，送胶气缸1134用来将第一下备胶压块1131和第二下备胶压块1132夹住的终止胶带165从终止胶放卷组件112一侧带到靠近压胶组件115一侧的备胶辊1135上；切刀组件114包括切刀驱动气缸1141和切刀1142；压胶组件115包括压胶气缸1151和枢接于压胶气缸1151的主轴末端的压胶辊1152，备胶辊1135和压胶辊1152轴向均平行于终止胶放卷料盘1121的轴向。终止胶放卷料盘1121上的终止胶带165绕过开胶辊1124和一些引导辊送到第一下备胶压块1131和第二下备胶压块1132之间继而被夹住，胶纸限位块1123上行到达感应器1126时，开胶气缸15伸出时开胶，然后送胶气缸1134令终止胶带165前端被牵引贴到备胶辊1135上，随后第一下备胶压块1131和第二下备胶压块1132放开终止胶带165归位，胶纸限位块1123上升等待下一次开胶，切刀1142将终止胶带165末端截断完成备胶；然后压胶气缸1151驱动压胶辊1152伸出，继而将备胶辊1135上的终止胶贴到预卷机构10送来的已经绕卷好的电芯16的接缝处，完成电芯16的绕卷。该过程使终止胶的备胶和贴胶与预卷机构10的电芯16换位动作同时完成，几无停顿时间，提高了工作效率。两个终止胶放卷料盘112用来实现终止胶带165的续料。
如图6所示，终止胶放卷组件112还包括固定于胶纸限位块1124上的缓冲气缸1125，开胶辊1123枢接于缓冲气缸1124的主轴末端。缓冲气缸1125使开胶辊1123变得可浮动，这样在开胶过程中能够保持终止胶带165绷紧，避免开胶过快导致胶带褶皱。
如图6所示，固定板111的背面设有一个连接机体的备胶升降气缸1111，备胶升降气缸1111用来驱动贴终止胶带机构11沿固定于机体的竖直滑轨116升降。单个终止胶放卷料盘112放料完毕后，备胶升降气缸1111会驱动贴终止胶带机构11下行，方便续料。
如图8所示，烫孔机构13包括烫针回转组件131、感应器132和加热组件133，烫针回转组件131包括一对链条1311和横跨两个链条1311设置的若干浮动连接块1312以及设于每个浮动连接块1312上烫针1312，上料机械手12位于链条1311的一端，感应器132靠近上料机械手12设置，加热组件133位于烫针1312的平行移动轨迹上。上料机械手12包括滑轨121和能沿滑轨121滑动的上料气爪122和定位气爪123。链条1311会带着烫针1313运转，当感应器132感应到一个无料烫针1313就位时，烫针回转组件131停顿，上料机械手12一方面利用定位气爪123将该烫针1313夹紧定位，另一方面利用上料气爪122将待烫孔的电芯16从预卷机构10上取下，然后穿到该烫针1313上。因为上料气爪122和定位气爪123位于同一个滑轨121上，而浮动连接块1312会让烫针1313有一定浮动空间，所以待烫孔的电芯16会与烫针1313柔性结合而精确定位；完成上料动作后，上料机械手12完全放开，复位等待下一个电芯16，而烫针1313上的电芯16被运转通过加热组件133完成烫孔作业，最后到达烫针回转组件131的另一侧，通过电芯输送机构14上的下料机械手141或其他方式转移到电芯输送机构14上，继而进行下一步作业。以上电芯16转移动作精度高，不易插坏电芯16内孔，提升了良率。
如图8所示，加热组件133由顺烫针1312运动轨迹排列的多个加热装置1331组成。设置多个加热装置1331一方面保持烫孔温度，能同时烫多个电芯16，生产效率高；另一方面延长烫孔时间，令电芯16隔膜164不易反弹，产品良率高。
如图1所示，电芯输送机构14的轨道上设有短路测试机构15。短路测试机构15利用正极耳和负极耳进行导电性检测，检测合格方能出料，产品良率可靠。
如图9和图10所示，短路测试机构15包括测试安装支架151、驱动气缸152、导向滑台组件153、主驱动同步轮154、离合器155和齿轮156，测试安装支架151包括一对平行于电芯输送机构14设置的直线轴承导向杆1511，驱动气缸152与离合器155分设于直线轴承导向杆1511的两端，导向滑台组件153被驱动气缸152带动沿着直线轴承导向杆1511活动，导向滑台组件153上固连有一个平行于直线轴承导向杆1511的齿条1531，主驱动同步轮154与齿轮156通过垂直于直线轴承导向杆1511的轴固定并且能被离合器155控制沿轴进退，使齿轮156与齿条1531在啮合与不啮合之间转换，导向滑台组件153包括短路测试探针组件1532和驱动短路测试探针组件1532伸缩的测试下压气缸1533。主驱动同步轮154通过电芯16的传送皮带电机驱动保持转动，导向滑台组件153起初位于直线轴承导向杆1511靠近驱动气缸152的一端，齿轮156与齿条1531不啮合；当电芯输送机构14将电芯16传送到测试位时，离合器155动作使齿轮156与齿条1531啮合，这样导向滑台组件153将与电芯输送机构14上的电芯16以相同速度同步移动，于此过程中，测试下压气缸1533驱动短路测试探针组件1532靠近电芯16完成短路检测；检测完成时，导向滑台组件153到达直线轴承导向杆1511靠近离合器155的一端，离合器155复位使齿轮156与齿条1531不再啮合，测试下压气缸1533驱动短路测试探针组件1532离开电芯16，导向滑台组件153在驱动气缸152的驱动下快速拉回直线轴承导向杆1511的另一端以等待下一次检测。在这个过程中，导向滑台组件153会分别在驱动气缸152和齿轮156的作用下沿着直线轴承导向杆1511往返，电芯16的测试是通过同步运动中的短路测试探针组件1532完成的，也就是说电芯16不需要为了短路检测而做停留，节省了检测时间。电芯输送机构14上还可以设有排废装置，排废装置依靠短路测试机构15控制。即短路测试机构15的检测到不良品时可以将信息立刻反馈给排废装置，当场将不良品从电芯输送机构14上剔除，而不要从设备出口送出。
如图9所示，齿条1531通过至少两点固定于导向滑台组件153上。为了使齿轮156与齿条1531正常啮合，齿条1531不能有转动，而多个固定点能避免齿条1531转动，确保啮合正常。
如图9和图10所示，导向滑台组件153上平行设有多个短路测试探针组件1532。这样每次检测会是多个电芯16同时检测，不仅检测效率提高，而且往返距离长，抖动频率低，能避免过快的动作误将电芯16撞出电芯输送机构14。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。