全自动叠片机的制作方法

本发明涉及叠片机领域，尤其涉及一种全自动叠片机。

背景技术

相关技术中，叠片机采用多个组件实现功能，结构复杂，导致设备整体体积变大，占用空间较大，成本较高；且多个组件运转所需时间较长，自动化效率不高，降低了叠片机的整体效率。

技术实现要素：

本发明实施方式提供的一种全自动叠片机，包括定位区域和叠片区域，

所述定位区域包括正极片定位台和负极片定位台，所述叠片区域设置有可移动的叠片台，

所述定位区域和所述叠片区域之间设置有中转平移装置和贴胶机构，所述中转平移装置用于运送电芯来回所述贴胶机构，

所述叠片台在固定轨道上移动且可和所述中转平移装置和所述贴胶机构对接，

所述定位区域和所述叠片区域设置有水平式送片装置，所述叠片区域设置有极片转运装置，所述水平式送片装置用于在取放极片过程中保持所述极片水平，所述极片转运装置用于在极片运输过程中保持极片平整，

所述叠片机上设置有极片压片装置，所述极片压片装置用于在叠片过程中压住间隔开所述极片的隔膜。

本发明实施方式中的全自动叠片机减轻人工劳动，提高了加工效率。同时，中转平移装置结构简单、紧凑、成本低、使用方便、能有效实现电芯的转运；水平式送片装置结构简单、不占用接收极片工位的空间、运行稳定可靠、极片始终保持水平；极片转运装置结构简单、成本低、运行稳定、能将极片吸起、并转动45度放置到叠片台上、且能使极片保持平整；极片压片装置压片和放片速度快、且使用可靠、工作效率高、压紧时的冲击力小、成品合格率高、结构紧凑。

在某些实施方式中，所述中转平移装置包括抓取机械手、第一转动装置、上层移动装置和下层移动装置；所述抓取机械手分别对称固定在第一转动装置的两侧，第一转动装置水平转动抓取机械手，第一转动装置固定在上层底板上，上层底板滑动安装在上层撑板的顶部，上层底板与上层撑板之间装有上层移动装置；所述上层撑板固定在中层底板上，中层底板滑动安装在下层撑板的顶部，中层底板与下层撑板之间装有下层移动装置；所述上层底板和中层底板均沿同一轴向往复移动。

在某些实施方式中，所述抓取机械手包括抓杆、抓杆座、手指气缸和抓杆气缸；所述抓杆对称安装在抓杆连接板的两侧，抓杆连接板分别固定在手指气缸的上夹爪和下夹爪上，上下的抓杆对称设置；所述手指气缸固定在抓杆座上，抓杆座通过直线导轨滑动安装在抓杆转动座的一侧，抓杆座还与抓杆气缸的活塞杆连接，抓杆气缸固定在抓杆转动座上，所述抓杆沿竖直方向升降；所述抓杆转动座固定在转动装置上。

在某些实施方式中，所述水平式送片装置包括真空吸盘，还包括转动轴、四连杆装置和吸盘固定装置；所述转动轴通过轴承座固定在送片座的顶部，转动轴的一端与伺服电机连接；所述四连杆装置分别与转动轴和吸盘固定装置连接，吸盘固定装置上装有真空吸盘，四连杆装置使真空吸盘保持水平升降。

在某些实施方式中，所述四连杆装置包括转动杆、连接杆、升降杆、从动杆和随动杆；所述转动杆的一端固定在转动轴上，转动杆的另一端与主动轴转动连接，主动轴分别与升降杆和副连杆转动连接；所述升降杆的一端与水平轴转动连接，另一端与连接杆的一端通过轴转动连接；所述连接杆与转动杆平行，连接杆的另一端通过轴与主动转动座转动连接，主动转动座固定在送片座的顶部；所述副连杆为l形，副连杆的拐角处与主动轴转动连接，一端通过轴与随动杆的一端转动连接，另一端通过轴与从动杆的一端转动连接；所述从动杆与转动杆平行，从动杆的另一端通过轴与从动转动座转动连接，从动转动座固定在送片座的顶部；所述随动杆与升降杆平行，随动杆的另一端通过轴与定位板的一端转动连接；所述定位板的另一端固定在水平轴的一端；所述水平轴上固定有水平座，水平座与吸盘固定装置连接。

在某些实施方式中，还包括限位座、限位板和油压缓冲器；所述限位座固定在送片座的顶部，且位于转动轴的两侧，限位座上装有油压缓冲器；所述限位板固定在转动杆的一侧，限位板位于两个油压缓冲器之间。

在某些实施方式中，所述极片转运装置包括真空吸盘，还包括转动轴、第二转动装置、升降装置和第一压板，所述转动轴通过轴承座固定在支架上，转动轴的一端与第二转动装置连接，第二转动装置固定在支架的外侧面；所述升降装置安装在转动板上，转动板固定在转动轴上；所述第一压板和真空吸盘均固定在升降装置上，所述第一压板上设有吸盘孔，真空吸盘位于吸盘孔内。

在某些实施方式中，所述第二转动装置包括伺服电机和减速机，所述减速机固定在支架的外侧面，减速机的一端与转动轴的一端连接，另一端与伺服电机连接。

在某些实施方式中，所述极片压片装置包括伺服电机和第二压板，所述伺服电机固定在电机固定板上，

还包括凸轮、升降滚轮、升降横梁和压片升降板；

所述凸轮的回转中心固定在伺服电机的轴上，凸轮的一端装有连动轴，且连动轴固定在凸轮的凸出端，即连动轴偏心安装，连动轴的端部与中转杆的一端固定连接，中转杆的另一端通过轴与连杆b的一端转动连接，中转杆与连杆b的转动轴线与连动轴的轴线对称位于凸轮回转中心的两侧，且中转杆与连杆b的转动轴线与连动轴的轴线之间的连线穿过凸轮的回转中心；

所述连杆b的一端通过轴与调节杆b的一端转动连接，调节杆b的另一端与压片移动座b连接，压片移动座b滑动安装在固定板b上；

所述连动轴与连杆a的一端转动连接，连杆a的另一端通过轴与调节杆a的一端转动连接，调节杆a的另一端与压片移动座a连接，压片移动座a滑动安装在固定板a上，固定板a和固定板b对称位于凸轮的回转轴线的两侧，压片移动座a和压片移动座b沿水平方向往复移动；

所述压片升降板分别滑动安装在压片移动座a和压片移动座b上，且与压片移动座a和压片移动座b之间均装有拉簧，压片升降板的顶部装有第二压板，压片升降板和第二压板对称位于凸轮回转轴线的两侧；

所述压片升降板上装有滑动滚轮，滑动滚轮压在升降横梁上，升降横梁的底部装有升降滚轮，所述升降滚轮压在凸轮的轮廓曲面上，升降横梁滑动安装在电机固定板上，升降横梁沿竖直方向往复移动，升降横梁通过滑动滚轮带动第二压板升降。

在某些实施方式中，所述升降横梁的底部装有升降立柱，且升降立柱对称位于升降横梁中心的两侧，升降立柱与电机固定板的两侧通过直线导轨连接。

本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的全自动叠片机的立体结构示意图；

图2是本发明实施方式的全自动叠片机的平面结构示意图；

图3是本发明实施方式的全自动叠片机的中转平移装置的立体结构示意图；

图4是本发明实施方式的全自动叠片机的水平式送片装置的立体结构示意图；

图5是本发明实施方式的全自动叠片机的极片转运装置的立体结构示意图；

图6是本发明实施方式的全自动叠片机的极片压片装置的立体结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1-图6，本发明实施方式提供的一种全自动叠片机100，包括定位区域10和叠片区域20。定位区域10包括正极片定位台12和负极片定位台14，叠片区域20设置有可移动的叠片台22。定位区域10和叠片区域20之间设置有中转平移装置30和贴胶机构40，中转平移装置30用于运送电芯来回贴胶机构40。叠片台22在固定轨道上移动且可和中转平移装置30和贴胶机构40对接。定位区域10和叠片区域20设置有水平式送片装置50，叠片区域20设置有极片转运装置60，水平式送片装置50用于在取放极片过程中保持极片水平，极片转运装置60用于在极片运输过程中保持极片平整。叠片机100上设置有极片压片装置70，极片压片装置70用于在叠片过程中压住间隔开极片的隔膜。

本发明实施方式中的全自动叠片机100减轻人工劳动，提高了加工效率。同时，中转平移装置30结构简单、紧凑、成本低、使用方便、能有效实现电芯的转运；水平式送片装置50结构简单、不占用接收极片工位的空间、运行稳定可靠、极片始终保持水平；极片转运装置60结构简单、成本低、运行稳定、能将极片吸起、并转动45度放置到叠片台22上、且能使极片保持平整；极片压片装置70压片和放片速度快、且使用可靠、工作效率高、压紧时的冲击力小、成品合格率高、结构紧凑。

在某些实施方式中，中转平移装置30包括抓取机械手、第一转动装置、上层移动装置和下层移动装置；抓取机械手分别对称固定在第一转动装置的两侧，第一转动装置水平转动抓取机械手，第一转动装置固定在上层底板上，上层底板滑动安装在上层撑板的顶部，上层底板与上层撑板之间装有上层移动装置；上层撑板固定在中层底板上，中层底板滑动安装在下层撑板的顶部，中层底板与下层撑板之间装有下层移动装置；上层底板和中层底板均沿同一轴向往复移动。

在某些实施方式中，抓取机械手包括抓杆322、抓杆座324、手指气缸和抓杆气缸；抓杆322对称安装在抓杆322连接板的两侧，抓杆322连接板分别固定在手指气缸的上夹爪和下夹爪上，上下的抓杆322对称设置；手指气缸固定在抓杆座324上，抓杆座324通过直线导轨滑动安装在抓杆322转动座的一侧，抓杆座324还与抓杆气缸的活塞杆连接，抓杆气缸固定在抓杆322转动座上，抓杆322沿竖直方向升降；抓杆322转动座固定在转动装置上。

在某些实施方式中，水平式送片装置50包括真空吸盘，还包括转动轴、四连杆装置和吸盘固定装置；转动轴通过轴承座固定在送片座的顶部，转动轴的一端与伺服电机连接；四连杆装置分别与转动轴和吸盘固定装置连接，吸盘固定装置上装有真空吸盘，四连杆装置使真空吸盘保持水平升降。

在某些实施方式中，四连杆装置包括转动杆542、连接杆544、升降杆546、从动杆548和随动杆541；转动杆542的一端固定在转动轴上，转动杆542的另一端与主动轴转动连接，主动轴分别与升降杆546和副连杆转动连接；升降杆546的一端与水平轴转动连接，另一端与连接杆544的一端通过轴转动连接；连接杆544与转动杆542平行，连接杆544的另一端通过轴与主动转动座转动连接，主动转动座固定在送片座的顶部；副连杆为l形，副连杆的拐角处与主动轴转动连接，一端通过轴与随动杆541的一端转动连接，另一端通过轴与从动杆548的一端转动连接；从动杆548与转动杆542平行，从动杆548的另一端通过轴与从动转动座转动连接，从动转动座固定在送片座的顶部；随动杆541与升降杆546平行，随动杆541的另一端通过轴与定位板的一端转动连接；定位板的另一端固定在水平轴的一端；水平轴上固定有水平座，水平座与吸盘固定装置连接。

在某些实施方式中，还包括限位座543、限位板545和油压缓冲器；限位座543固定在送片座的顶部，且位于转动轴的两侧，限位座543上装有油压缓冲器；限位板545固定在转动杆542的一侧，限位板545位于两个油压缓冲器之间。

在某些实施方式中，极片转运装置60包括真空吸盘，还包括转动轴、第二转动装置64、升降装置66和第一压板68，转动轴通过轴承座固定在支架上，转动轴的一端与第二转动装置64连接，第二转动装置64固定在支架的外侧面；升降装置66安装在转动板上，转动板固定在转动轴上；第一压板68和真空吸盘均固定在升降装置66上，第一压板68上设有吸盘孔，真空吸盘位于吸盘孔内。

在某些实施方式中，第二转动装置64包括伺服电机和减速机，减速机固定在支架的外侧面，减速机的一端与转动轴的一端连接，另一端与伺服电机连接。

在某些实施方式中，极片压片装置70包括伺服电机和第二压板72，伺服电机固定在电机固定板上。还包括凸轮74、升降滚轮76、升降横梁78和压片升降板71。凸轮74的回转中心固定在伺服电机的轴上，凸轮74的一端装有连动轴，且连动轴固定在凸轮74的凸出端，即连动轴偏心安装，连动轴的端部与中转杆的一端固定连接，中转杆的另一端通过轴与连杆b的一端转动连接，中转杆与连杆b的转动轴线与连动轴的轴线对称位于凸轮74回转中心的两侧，且中转杆与连杆b的转动轴线与连动轴的轴线之间的连线穿过凸轮74的回转中心；

连杆b的一端通过轴与调节杆b的一端转动连接，调节杆b的另一端与压片移动座b连接，压片移动座b滑动安装在固定板b上；

连动轴与连杆a的一端转动连接，连杆a的另一端通过轴与调节杆a的一端转动连接，调节杆a的另一端与压片移动座a连接，压片移动座a滑动安装在固定板a上，固定板a和固定板b对称位于凸轮74的回转轴线的两侧，压片移动座a和压片移动座b沿水平方向往复移动；

压片升降板71分别滑动安装在压片移动座a和压片移动座b上，且与压片移动座a和压片移动座b之间均装有拉簧，压片升降板71的顶部装有第二压板72，压片升降板71和第二压板72对称位于凸轮74回转轴线的两侧；

压片升降板71上装有滑动滚轮，滑动滚轮压在升降横梁78上，升降横梁78的底部装有升降滚轮76，升降滚轮76压在凸轮74的轮廓曲面上，升降横梁78滑动安装在电机固定板上，升降横梁78沿竖直方向往复移动，升降横梁78通过滑动滚轮带动第二压板72升降。

在某些实施方式中，升降横梁78的底部装有升降立柱73，且升降立柱73对称位于升降横梁78中心的两侧，升降立柱73与电机固定板的两侧通过直线导轨连接。

具体地，上料盒组件的工作流程大致如下：料盒安装到位，直线气缸调整料的位置到指定高度，然后上下运动，频率配合抓手频率设计，同时吹气动作也配合上下运动一起动作，一直吹气，正常工作时，底部有无料感应器一直有信号，无信号报警上料，随着料的减少，直线电机提升料的高度；

取片机械手的工作流程大致如下：伺服电机驱动机械手到料盒中取料，设置3个位置，初始位，取片位，放片位，在取片位，真空开，料盒内料会上下运动，到上方时吸住一片，如果没有则会继续直到吸住，超过三次未吸住报警，检查吸盘，取片过程中掉片则回来继续取片，取完之后，抖片气缸动作，放片时，确保预定位工位没有极片，才可以放，放完之后要确保预定位工位有极片，和抓手破真空信号同时满足，方可再次取料。过程中连续两次掉片则需报警，检查吸盘。

定位流程大致如下：等待放料时需保证多片料感应器无信号，放好后，先定位后检缺角和极耳，无报警放片机械手来取料，取完时保证多片料感应器无信号

放片机械手工作流程大致如下：预定位工位以保证有料，定位气缸动作，然后缺角和极耳检测，检测都没问题机械手来取料，取料时真空开，没吸住继续，超过三次未吸住报警，检查吸盘，只有在放片气缸缩回时才可旋转，中途掉片，连续两次，报警检测吸盘；

叠片台22工作流程大致如下：电芯完成最后一片负极片后，需转到正极片叠片位，不放正极片，压爪压住隔膜，叠片台22回到水平位，隔膜避让气缸让位拉到后面，叠片台22上升50mm，夹爪抓取电芯后，叠片台22下降，夹爪退回，同时隔膜回位，夹爪退回到指定位(隔膜尾部超出电芯3mm)，隔膜夹紧气缸动作，夹紧隔膜后,立刻加热电热丝，热切割隔膜，吹气将隔膜吹到台面上(叠片台22下降后，隔膜切断之前闭环步进回位)，同时尾部补偿夹紧气缸压紧隔膜，夹紧气缸松开，补偿伺服放料，同时台面倾斜、真空开伺服放料直到隔膜尾部位置调节到位，最后纠偏，完成后，牙爪压住隔膜，然后补偿压紧气缸缩回，开始下一个电芯叠片。

放卷机构工作流程大致如下：放卷步进根据角度感应器两个位置保证料一直在这两个位置范围内，放卷速度以隔膜最小直径即最快角速度来计算，正常工作时，所有气缸在原位，在电芯完成时和初始叠片时，需要动作，第一次手动放膜时，找到初始位，手动控制牙爪压紧隔膜，开始叠片；电芯完成时，隔膜避让，后面接叠片台22流程；

中转机构工作流程大致如下：无杆缸移至靠近叠片台22一端，伺服移动控制机械手从叠片台22上将电芯取出，然后伺服回位到安全位置，待叠片台22让开后，伺服控制将机械手送至对面贴胶夹持机构上，等待贴胶完成再取回，至安全位置旋转180°，无杆缸回位，伺服控制机械手至下电芯位置，放下电芯，然后回至安全位置；由于有两个叠片台22，在控制时会根据a/b机和贴胶机构40有无电芯在工位上，来协调机械手1和2来抓取和旋转放置等动作，保证电芯能够安全高效的完成贴胶和下料过程。

夹持机构工作流程大致如下：伺服驱动夹持组件平移至指定位等待中转机构将电芯送至夹持工位处，上下夹体气缸动作将电芯夹紧，然后平移至贴胶工位，配合贴胶机构40贴胶，根据贴胶位置做前后移动，当两侧贴胶完成，定位气缸缩回，旋转气缸旋转90°，定位气缸伸出，对另一方向进行贴胶，当贴胶完成，旋转气缸回位，定位气缸做相应动作，伺服驱动夹持机构将电芯送回给中转机构机械手，并等待下一待贴胶电芯

贴胶组件流程大致如下：x轴移动向内侧，z轴向上略压，贴底边胶，贴完，x轴向外，到电芯边缘，z轴继续向上到电芯上边缘，整形气缸伸出，压住侧边胶，x轴向内侧移动，切刀气缸割胶，z轴向下略压

下料机构流程大致如下：下料机构将夹爪左右气缸和上下气缸均张开，让夹爪保持张开状态在固定高度等待中转平移机构将贴好胶的电芯送至下料工位，下降抓手中心与电芯中心对其位置，首先左右方向合拢，然后上下气缸夹紧，此时中装机构机械手退回至安全位置，下料机构下降到接料台，卸去上下夹爪气缸压力，然后左右夹爪气缸分开实现放料，然后回到初始位等待下一电芯。

综上，本实施方式中的模切机的整体工作流程大致如下：将分切好的正负极片装入料盒，装有极片的料盒作为叠片机100的输入原料，正负极片取片机械手分别从料盒中去一片极片，放置到对应的定位平台中，经过定位后，正负极片放片机械手将极片从定位台取出，然后分别按次序放置到叠片台22上叠片；

在每一极片放置前需用隔膜将前一片极片盖住，形成z型叠片，当一个电芯完成时，叠片台22移至中间位置与电芯中转机构对接，中转结构机械手将电芯从叠片台22上取下，隔断隔膜；

叠片台22回到叠片工位，继续下一个电芯叠片，中转机械手将电芯送至对面的贴胶夹持组件，然后回到安全位置，等待下一电芯，贴胶夹持组件移至贴胶工位，贴胶机构40对电芯进行贴胶；

完成贴胶后夹持组件将电芯送回至中转机构机械手，中转结构将下一电芯给夹持机构去继续贴胶，同时将贴好胶的电芯送至下电芯组件处，完成一个电芯的叠片工作，依次流程循环工作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。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方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。