一种全自动锂电池正负极片卷绕设备的制作方法

本发明涉及一种卷绕设备，尤其涉及一种全自动锂电池正负极片卷绕设备。

背景技术：

随着全球化石能源日益短缺和环境污染问题日益严重，新能源、可再生能源的开发和利用越来越受到重视。锂电池是新能源开发和利用的关键环节之一，也是新能源储能、电动汽车、大容量移动设备等发展的瓶颈，已成为研发热点。卷绕是锂电池制造的核心工艺，将锂电池的正、负极极片及隔膜按照一定的要求卷绕成电池芯体。由于电芯性能的好坏直接影响电池的质量，因此卷绕机是生产锂电池过程中的一个重要生产设备。

现有的锂电池正负极片卷绕机，上料工序与缠绕工序均需要机械手配合，机械手将铝片拉出缠绕到卷绕机构上之后，卷绕机构需移开下料，再伸出，由机械手再次将铝片拉出缠绕到卷绕机构，完成第二块正负极片的缠绕，采用这种依次进行上料、卷绕、出料的工作方式，在上一产品卷绕成型出料后，才能进行二次上料卷绕成型工序，各机构等待时间长，整个工序用时长，工作效率低。

技术实现要素：

针对上述不足，本发明的目的在于提供一种全自动锂电池正负极片卷绕设备，在每一成品成型下料完成时，二次上料及缠绕工序已完成，实现不间断循环过程，每一工序连续性强，各机构动作无需等待，整个过程自动化程度高，大幅提高工作效率。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

一种全自动锂电池正负极片卷绕设备，包括一纵向安装基板，其特征在于，还包括设置于纵向安装基板上的一卷绕装置、设置于卷绕装置侧边上的一上料装置、设置于纵向安装基板上且位于卷绕装置上方的一下压装置、设置于纵向安装基板上且位于卷绕装置侧边的一裁切装置、及设置于纵向安装基板上且位于卷绕装置前方的一下料装置；其中，所述卷绕装置包括纵向设置于纵向安装基板上的一转盘、连接于转盘后侧面中心轴方向上的一转动驱动机构、及设置于转盘前侧面上的一卷绕机构，该卷绕机构包括由转盘后侧面贯穿至前侧面的一第一卷绕组件、由转盘后侧面贯穿至前侧面且位于第一卷绕组件正下方的一第二卷绕组件、及设置于第一卷绕组件后侧方的一卷绕驱动机构，该下压装置位于第一卷绕组件上方。

作为本发明的进一步改进，所述第一卷绕组件与第二卷绕组件的结构相同，分别包括设置于转盘上的一转动安装座、插入转动安装座且延伸至转盘后侧面的一中心带动轴、连接于中心带动轴前端部且位于转盘前侧面的一转动夹块、及夹设于转动夹块前端的一卷绕中心块。

作为本发明的进一步改进，所述卷绕驱动机构包括设置于纵向安装基板后方的一前安装基块、安装于前安装基块上的一卷绕驱动组件、连接于前安装基块上的一平移驱动组件、及连接于纵向安装基板与前安装基块上的一平移导向组件，其中，所述卷绕驱动组件包括安装于前安装基块上的一步进电机、连接于步进电机输出轴上的一主同步轮、设置于前安装基块上且与中心带动轴位于同一直线上的一卷绕驱动轴、设置于卷绕驱动轴端部的一限位块、套设于卷绕驱动轴上的一从同步轮、及围设于主同步轮与从同步轮外围的一同步带，其中，在该限位块前端面上开设有供中心带动轴端部插入的一插孔，且该卷绕驱动轴端部限位于限位块后端面上。

作为本发明的进一步改进，所述平移驱动组件包括设置于前安装基块后方的一后安装基块、及设置于后安装基块上且输出端连接于前安装基块的一第一平移驱动气缸；所述平移导向组件包括连接于后安装基块与纵向安装基板之间且贯穿前安装基块的若干导向轴、及设置于前安装基块上且供导向轴插入的若干导向轴套。

作为本发明的进一步改进，所述转动驱动机构包括连接于转盘后侧面中心位置处的一中心转轴、及连接于中心转轴后端部的一分割器。

作为本发明的进一步改进，所述裁切装置包括设置于转盘前侧面上的一固定裁切组件、及设置于纵向安装基板前侧面上且位于固定裁切组件侧边上的一活动裁切机构，其中，该固定裁切组件包括设置于转盘前侧面上且位于第一卷绕组件与第二卷绕组件之间的一固定座、及设置于固定座前端面上的一固定裁切刀片；该活动裁切机构包括一安装侧板、设置于安装侧板前侧面上且位于固定裁切刀片侧边的一活动裁切组件、及连接于安装侧板的一第二平移驱动气缸，该安装侧板后侧面上设置有若干横向线性滑轨，在该纵向安装基板上固定设置有与横向线性滑轨相匹配的若干横向线性滑块；该活动裁切组件包括设置于安装侧板上的一安装座、及设置于安装座上且位于固定裁切刀片正侧边的一活动裁切刀片。

作为本发明的进一步改进，所述裁切装置还包括位于活动裁切组件上方的一上推平机构、及位于活动裁切组件下方的一下推平机构，其中，该上推平机构与下推平机构的结构相同，分别包括连接于安装侧板的一推平气缸、连接且贯穿推平气缸的一推动轴、及连接于推动轴端部的一推平基座、及设置于推平基座侧端面上且朝向卷绕装置的一推平辊轮组。

作为本发明的进一步改进，所述下压装置包括设置于纵向安装基板前侧面上的一下压气缸、及连接于下压气缸输出轴端部的一下压机构，其中，该下压机构包括连接于下压气缸输出轴下端部的一下压基座、活动插设于下压基座内上的一下压基板、连接于下压基板下端的一下压块、设置于下压块下端面且位于第一卷绕组件上方的至少一压柱、及连接于下压基板的一下压缓冲组件；该下压缓冲组件包括设置于下压基板前侧面上部的一上定位柱、设置于下压基座前侧面上的两根下定位柱、及连接于两根下定位柱之间的一下压缓冲弹簧，且该下压缓冲弹簧中部挂设于上定位柱上。

作为本发明的进一步改进，所述下料装置包括设置于第二卷绕组件下方的一前推机构、及设置于第二卷绕组件前方的一下料机构，其中，所述下料机构包括架设于纵向安装基板前侧面上的一安装板、设置于安装板靠近第二卷绕组件的侧面上的一承载板、设置于安装板上端且位于承载板上方的一顶板、设置于承载板下端面的一上顶组件、及设置于承载板一端的一推出组件，其中，该上顶组件为设置于承载板下端面的一上顶气缸，该推出组件包括设置于承载板上端面一端的一推动块、及连接于推动块的一推出气缸；所述前推机构包括设置于纵向安装基板前侧面上的一安装块、设置于安装块后侧面上的一前推气缸、设置于安装块前侧面上的一升降推动气缸、设置于升降推动气缸输出轴上的一前推基座、插设于前推基座上的一前推基块、及连接于前推基块的一上移缓冲组件；该前推基块整体呈t形，在该前推基块前侧面上部横向形成有一条形限位卡槽；该上移缓冲组件包括设置于前推基块前侧面下部的一下连接柱、设置于前推基座前侧面上的两根上连接柱、及连接于两根上连接柱之间的一上移缓冲弹簧，且该上移缓冲弹簧中部挂设于下连接柱上。

作为本发明的进一步改进，所述上料装置包括设置于纵向安装基板上的一物料安装盘、设置于纵向安装基板上且贯穿物料安装盘的一上料驱动机构、及设置于纵向安装基板上且位于卷绕装置侧边上的一辊轮组件，其中，该上料驱动机构包括一交流电机、及连接于交流电机且贯穿物料安装盘中心轴的一上料驱动轴；该辊轮组件包括若干上辊轮组与若干下辊轮组，在该纵向安装基板上设置有一纵向线性滑轨，该下辊轮组通过一线性滑块滑动设置于纵向线性滑轨上；该上辊轮组与下辊轮组结构相同，分别包括设置于纵向安装基板前侧面上的一辊轮安装座、及设置于辊轮安装座前侧面上的两个辊轮。

本发明的有益效果为：

(1)通过转盘、上下排列分布于转盘上的第一卷绕组件与第二卷绕组件、及分离设置的卷绕驱动机构等结构相结合形成的卷绕装置，与裁切装置及下料装置相配合，用于完成不间断式循环上料、缠绕、旋转调换工位、裁切、下料等工序，在进行裁切工序后，形成成品的同时，铝片自由端贴合于位于裁切装置上的第一卷绕组件或第二卷绕组件表面上，即完成了二次供料工序，而在进行下料工序的同时，同步进行着二次缠绕工序，即每一成品成型下料的同时，二次上料及缠绕工序已完成，以此进行不间断循环过程，每一工序连续性强，各机构动作无需等待，整个过程自动化程度高，大幅提高工作效率；

(2)通过位于卷绕机构上方的下压装置，在利用裁切装置对位于第一卷绕组件与第二卷绕组件之间的铝片进行裁切时，由下压装置将铝片压住，防止在裁切时出现铝片翘起、不平整等现象，保证位于第一卷绕组件与第二卷绕组件之间的铝片处于平整的状态，以提高裁切的精确度；

(3)通过为裁切装置增设上推平机构与下推平机构，在裁切装置将铝片切断后，由上推平机构将位于固定裁切刀片上方的铝片自由端推平，使铝片自由端向卷绕中心块下表面靠近贴合，即完成了二次供料工序，以利于下次旋转缠绕工序的进行；并同时由下推平机构将位于固定裁切刀片下方的铝片自由端推平，使铝片自由端贴合于卷绕完成的产品上，以利于接下来的下料工序。

上述是发明技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的一部分结构示意图；

图3为本发明卷绕装置的结构示意图；

图4为本发明第一卷绕组件与第二卷绕组件安装于转盘上的正面结构示意图；

图5为本发明第一卷绕组件与第二卷绕组件安装于转盘上的背面结构示意图；

图6为本发明卷绕机构的结构示意图；

图7为本发明第一卷绕组件、第二卷绕组件、转盘与裁切装置相结合的结构示意图；

图8为本发明裁切装置的背面结构示意图；

图9为本发明的另一部分结构示意图；

图10为本发明下压装置的结构示意图；

图11为本发明将下料装置安装于卷绕装置前方的结构示意图；

图12为本发明下料机构的结构示意图；

图13为本发明前推机构的结构示意图；

图14为本发明上料装置的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达到预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式详细说明。

请参照图1与图2，本发明实施例提供一种全自动锂电池正负极片卷绕设备，包括一纵向安装基板1、设置于纵向安装基板1上的一卷绕装置2、设置于卷绕装置2侧边上的一上料装置3、设置于纵向安装基板1上且位于卷绕装置2上方的一下压装置4、设置于纵向安装基板1上且位于卷绕装置2侧边的一裁切装置5、及设置于纵向安装基板1上且位于卷绕装置2前方的一下料装置6。

具体的，如图3所示，所述卷绕装置2包括纵向设置于纵向安装基板1上的一转盘21、连接于转盘21后侧面中心轴方向上的一转动驱动机构22、及设置于转盘21前侧面上的一卷绕机构23，其中，该卷绕机构23包括由转盘21后侧面贯穿至前侧面的一第一卷绕组件231、由转盘21后侧面贯穿至前侧面且位于第一卷绕组件231正下方的一第二卷绕组件232、及设置于第一卷绕组件231后侧方的一卷绕驱动机构233，该下压装置4位于第一卷绕组件231上方。在本实施例中，如图3所示，所述转动驱动机构22包括连接于转盘后侧面中心位置处的一中心转轴221、及连接于中心转轴221后端部的一分割器222。

具体工作时，由上料装置3将铝片上料到第一卷绕组件231上，并由卷绕驱动机构233带动第一卷绕组件231旋转数圈，将铝片缠绕在第一卷绕组件231上；再由转动驱动机构22带动转盘21与卷绕机构23整体旋转180度，使第一卷绕组件231与第二卷绕组件232调换位置，则，此时第二卷绕组件232位于第一卷绕组件231上方，卷绕驱动机构233位于第二卷绕组件232后侧方，达到上下换工位的目的；同时，由第一卷绕组件231下移的牵拉作用，铝片被拉长，位于第二卷绕组件232与第一卷绕组件231之间；再由下压装置4下压位于第二卷绕组件232上的铝片，接着，由裁切装置5将第二卷绕组件232与第一卷绕组件231之间的铝片切断；则，缠绕在第一卷绕组件231上的铝片可通过下料装置6出料，于此同时，由卷绕驱动机构233带动第二卷绕组件232旋转数圈，将铝片缠绕在第二卷绕组件232上，完成二次上料及缠绕工序；然后，重复上述步骤，由上料装置3不断供料，即可反复不间断的完成缠绕、旋转调换工位、下压、裁切、下料等过程。

具体的，如图4至图6所示，所述第一卷绕组件231与第二卷绕组件232的结构相同，下面以第一卷绕组件231为例，对结构进行详述。第一卷绕组件231包括设置于转盘21上的一转动安装座2311、插入转动安装座2311且延伸至转盘21后侧面的一中心带动轴2312、连接于中心带动轴2312前端部且位于转盘21前侧面的一转动夹块2313、及夹设于转动夹块2313前端的一卷绕中心块2314。在卷绕驱动机构233驱动第一卷绕组件231或第二卷绕组件232旋转时，由中心带动轴2312带动转动夹块2313与卷绕中心块2314一起旋转，使铝片缠绕于卷绕中心块2314上。

如图6所示，所述卷绕驱动机构233包括设置于纵向安装基板1后方的一前安装基块2331、安装于前安装基块2331上的一卷绕驱动组件2332、连接于前安装基块2331上的一平移驱动组件2333、及连接于纵向安装基板1与前安装基块2331上的一平移导向组件2334。

具体的，所述卷绕驱动组件2332包括安装于前安装基块2331上的一步进电机23321、连接于步进电机23321输出轴上的一主同步轮23322、设置于前安装基块2331上且与中心带动轴2312位于同一直线上的一卷绕驱动轴23323、设置于卷绕驱动轴23323端部的一限位块23324、套设于卷绕驱动轴23323上的一从同步轮23325、及围设于主同步轮23322与从同步轮23325外围的一同步带23326，其中，在该限位块23324前端面上开设有供中心带动轴2312端部插入的一插孔233241，且该卷绕驱动轴23323端部限位于限位块23324后端面上。

如图3所示，所述平移驱动组件2333包括设置于前安装基块2331后方的一后安装基块23331、及设置于后安装基块23331上且输出端连接于前安装基块2331的一第一平移驱动气缸23332；所述平移导向组件2334包括连接于后安装基块23331与纵向安装基板1之间且贯穿前安装基块2331的若干导向轴23341、及设置于前安装基块2331上且供导向轴23341插入的若干导向轴套23342。

在具体工作时，如图6所示，由平移驱动组件2333带动卷绕驱动组件2332整体向靠近转盘21的方向移动或后退，当需要旋转第一卷绕组件231或第二卷绕组件232时，带动卷绕驱动组件2332靠近第一卷绕组件231或第二卷绕组件232，使中心带动轴2312插入限位块23324前端面的插孔233241中，即可将卷绕驱动组件2332与第一卷绕组件231或第二卷绕组件232进行连接，实现卷绕驱动组件2332对第一卷绕组件231或第二卷绕组件232的驱动，以完成第一卷绕组件231或第二卷绕组件232的旋转动作，将铝片缠绕于卷绕中心块2314上。而旋转完成后，为了配合接下来转盘21的整体旋转，平移驱动组件2333带动卷绕驱动组件2332整体向远离转盘21的方向后退，使卷绕驱动组件2332与第一卷绕组件231或第二卷绕组件232分离开。

在转动驱动机构22带动转盘21与卷绕机构23整体旋转180度后，由于第一卷绕组件231下移的牵拉作用，铝片被拉长，位于第二卷绕组件232与第一卷绕组件231之间，因此，需要裁切装置5将第二卷绕组件232与第一卷绕组件231之间的铝片切断。在本实施例中，如图7与图8所示，所述裁切装置5包括设置于转盘21前侧面上的一固定裁切组件51、及设置于纵向安装基板1前侧面上且位于固定裁切组件51侧边上的一活动裁切机构52。在具体裁切时，固定裁切组件51固定不动，而由活动裁切机构52的左右移动，完成裁切动作。裁切后，卷绕完成的成品位于固定裁切组件51下方的第二卷绕组件232或第一卷绕组件231上，同时，铝片自由端位于固定裁切组件51上方，便于下次旋转缠绕工序的进行。

具体的，该固定裁切组件51包括设置于转盘21前侧面上且位于第一卷绕组件231与第二卷绕组件232之间的一固定座511、及设置于固定座511前端面上的一固定裁切刀片512；该活动裁切机构52包括一安装侧板521、设置于安装侧板521前侧面上且位于固定裁切刀片512侧边的一活动裁切组件522、及连接于安装侧板521的一第二平移驱动气缸523，该安装侧板521后侧面上设置有若干横向线性滑轨524，在该纵向安装基板1上固定设置有与横向线性滑轨524相匹配的若干横向线性滑块525；该活动裁切组件522包括设置于安装侧板521上的一安装座5221、及设置于安装座5221上且位于固定裁切刀片512正侧边的一活动裁切刀片5222。具体由第二平移驱动气缸523的驱动作用，带动活动裁切机构52整体沿着横向线性滑轨524左右移动，使活动裁切刀片5222靠近固定裁切刀片512将铝片切断。

由于铝片被切断后，形成的两个自由端会保持自然伸展状态，不便于接下来的缠绕及下料操作，因此，本实施例进一步增设了相应的结构以完善。如图7所示，本实施例所述裁切装置5还包括位于活动裁切组件522上方的一上推平机构53、及位于活动裁切组件522下方的一下推平机构54，其中，该上推平机构53与下推平机构54的结构相同。下面以上推平机构53为例，对结构进行详述，上推平机构53包括连接于安装侧板521的一推平气缸531、连接且贯穿推平气缸531的一推动轴532、及连接于推动轴532端部的一推平基座533、及设置于推平基座533侧端面上且朝向卷绕装置2的一推平辊轮组534。

在裁切装置5将铝片切断后，由上推平机构53上的推平辊轮组534将位于固定裁切刀片512上方的铝片自由端推平，使铝片自由端向卷绕中心块2314下表面靠近贴合，即完成了二次上料贴合工序，以利于接下来的旋转缠绕动作；并同时由下推平机构54的推平辊轮组将位于固定裁切刀片512下方的铝片自由端推平，使铝片自由端贴合于卷绕完成的产品上，以利于接下来的下料动作。

而在裁切过程中，防止由于铝片不平整、翘起等引起的裁切不准确的问题，本实施例在裁切前采用下压装置4将铝片压住，以提高裁切的准确度。具体的，如图9与图10所示，所述下压装置4包括设置于纵向安装基板1前侧面上的一下压气缸41、及连接于下压气缸41输出轴端部的一下压机构42，其中，该下压机构42包括连接于下压气缸41输出轴下端部的一下压基座421、活动插设于下压基座421内上的一下压基板422、连接于下压基板422下端的一下压块423、设置于下压块423下端面且位于第一卷绕组件231上方的至少一压柱424、及连接于下压基板422的一下压缓冲组件425；该下压缓冲组件425包括设置于下压基板422前侧面上部的一上定位柱4251、设置于下压基座421前侧面上的两根下定位柱4252、及连接于两根下定位柱4252之间的一下压缓冲弹簧4253，且该下压缓冲弹簧4253中部挂设于上定位柱4251上。

由下压气缸41可带动下压机构42整体上下移动，下移接触铝片，完成下压动作，将铝片压平，便于在侧边切断铝片。而下压缓冲组件425对整个下压动作力度起到一定的缓冲平衡作用，防止压柱424对铝片施加过大的力。具体的，在压柱424接触到铝片后，压柱424对卷绕中心块2314施加作用力的同时，卷绕中心块2314对压柱424也具有一定向上的作用力，这两个方向的作用力，由下压缓冲弹簧4253进行平衡，使铝片获得最合适的下压力，将刚性下压动作转换为柔性下压动作，防止压柱424下压力过大对铝片产生损坏。

如图11所示，所述下料装置6包括设置于第二卷绕组件232下方的一前推机构61、及设置于第二卷绕组件232前方的一下料机构62。经过缠绕、裁切铝片等工序形成的正负极片成品，还缠绕于卷绕中心块2314上，由前推机构61将正负极片成品往下料机构62上推移，以便于下料工序的完成。

具体的，如图12所示，所述下料机构62包括架设于纵向安装基板1前侧面上的一安装板621、设置于安装板621靠近第二卷绕组件232的侧面上的一承载板622、设置于安装板621上端且位于承载板622上方的一顶板623、设置于承载板622下端面的一上顶组件624、及设置于承载板622一端的一推出组件625，其中，该上顶组件624为设置于承载板622下端面的一上顶气缸，该推出组件625包括设置于承载板622上端面一端的一推动块6251、及连接于推动块6251的一推出气缸6252。由前推机构61将正负极片成品推动到承载板622上之后，由上顶组件624带动承载板622上移，使正负极片成品上方接触到顶板623，则正负极片成品上铝片自由端被压平，最后再由推出组件625将正负极片成品推出，完成下料工序。

同时，如图13所示，所述前推机构61包括设置于纵向安装基板1前侧面上的一安装块611、设置于安装块611后侧面上的一前推气缸612、设置于安装块611前侧面上的一升降推动气缸613、设置于升降推动气缸613输出轴上的一前推基座614、插设于前推基座614上的一前推基块615、及连接于前推基块615的一上移缓冲组件616；该前推基块615整体呈t形，在该前推基块615前侧面上部横向形成有一条形限位卡槽6151；该上移缓冲组件616包括设置于前推基块615前侧面下部的一下连接柱6161、设置于前推基座614前侧面上的两根上连接柱6162、及连接于两根上连接柱6162之间的一上移缓冲弹簧6163，且该上移缓冲弹簧6163中部挂设于下连接柱6161上。

由前推气缸612可带动整个前推机构61移动于纵向安装基板1与下料机构62之间，实现将正负极片成品推动到承载板622上。具体的，由升降推动气缸613带动前推基座614与前推基块615上移，使正负极片成品的端部下边缘卡入前推基块615上的条形限位卡槽6151中，最后由前推气缸612的推动作用，实现将正负极片成品推动到承载板622上。

而上移缓冲组件616对前推基块615的上移及接触正负极片成品动作力度起到一定的缓冲平衡作用，防止前推基块615对铝片或卷绕中心块2314施加过大的力。使正负极片成品获得最合适的接触推动力，将刚性动作转换为柔性动作，防止对正负极片成品产生损坏。

在本实施例中，如图14所示，所述上料装置3包括设置于纵向安装基板1上的一物料安装盘、设置于纵向安装基板1上且贯穿物料安装盘的一上料驱动机构32、及设置于纵向安装基板1上且位于卷绕装置2侧边上的一辊轮组件33，其中，该上料驱动机构32包括一交流电机321、及连接于交流电机322且贯穿物料安装盘中心轴的一上料驱动轴322；该辊轮组件33包括若干上辊轮组331与若干下辊轮组332，在该纵向安装基板1上设置有一纵向线性滑轨333，该下辊轮组332通过一线性滑块334滑动设置于纵向线性滑轨333上；该上辊轮组331与下辊轮组332结构相同，下面以上辊轮组331为例，对结构进行详述。上辊轮组331包括设置于纵向安装基板1前侧面上的一辊轮安装座3311、及设置于辊轮安装座3311前侧面上的两个辊轮3312。

由上料驱动机构32可带动物料安装盘的转动，而辊轮组件33起到一定的牵引作用，同时由卷绕装置2的牵拉动作，结合上上料驱动机构32的驱动作用，使铝片不间断的被牵拉到卷绕装置2上，完成后续缠绕工序。而通过将下辊轮组332滑动设置于纵向线性滑轨333上，在铝片牵引上料的过程中，下辊轮组332可沿着纵向线性滑轨333上下滑动，在铝片被牵拉上料的过程中，起到一定的缓冲作用，防止牵拉力过大导致铝片损伤。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故采用与本发明上述实施例相同或近似的技术特征，而得到的其他结构，均在本发明的保护范围之内。