一种摆臂式叠片机及叠片方法与流程

本发明涉及软包电池芯包中正负极片叠片技术领域，具体涉及一种摆臂式叠片机及叠片方法。

背景技术：

软包电池芯包的制成工序处在软包电池制成总工序段中的中前段，是软包电池生产中不可或缺的一道工序。由于芯包的组成是由一定长度的隔膜和多张正负极片按一定的逻辑关系堆叠而成，每一次的三者(隔膜，正极片，负极片)堆叠都是一个叠片循环，又因为一个芯包是由多张极片组成，所以每一个芯包制成都需要进行多次叠片循环，进而每一个芯包制成都需消耗大量时间，以至于芯包制成工序成为整个工序段中产能提升的瓶颈之一。现有的在稳定生产的叠片机，叠单片耗时长，叠片效率不高。若将叠片的速度提速后会遇到隔离膜不齐、隔膜撕裂等技术难题，而造成这些问题的关键点为隔膜的张力控制不恒定。因此，急需一种新的技术手段以解决上述技术问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种叠片速度快、工作效率高且隔膜张力控制恒定的摆臂叠片机。

本发明的另一目的在于提供一种各运动机构同步协作、隔膜张力控制恒定、快速叠片的叠片方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种摆臂式叠片机，包括：

叠片台装置；

放料装置，用于放卷隔膜；

第一上料装置，用于输送正极片至所述叠片台装置；

第二上料装置，用于输送负极片至所述叠片台装置；

隔膜折叠装置，用于覆隔膜于正极片和负极片；

所述隔膜折叠装置包括第一摆臂机构和第二摆臂机构，通过所述第一摆臂机构和第二摆臂机构摆动将所述隔膜进行z型导向并折叠，当所述第一摆臂机构向一侧引导隔膜时，所述第二摆臂机构对隔膜进行张紧，当所述第二摆臂机构向另一侧引导隔膜时，所述第一摆臂机构对隔膜进行张紧。

进一步的，所述第一摆臂机构包括第一摆臂和驱动所述第一摆臂摆动的第一驱动装置，所述第二摆臂机构包括第二摆臂和驱动所述第二摆臂摆动的第二驱动装置，所述第一摆臂包括第一导膜杆及分别与所述第一导膜杆的两端连接的两个第一摆杆，两个所述第一摆杆的一端驱动连接所述第一驱动装置，所述第二摆臂包括第二导膜杆及分别与所述第二导膜杆的两端连接的两个第二摆杆，两个所述第二摆杆的一端驱动连接所述第二驱动装置，所述第一导膜杆和第二导膜杆用于引导或张紧隔膜。

进一步的，所述第一摆杆包括直杆部及自所述直杆部的一端向远离所述第二摆臂的方向弯曲的弯曲部，所述第一导膜杆的两端分别连接两个弯曲部，所述第二摆杆为直摆杆。

进一步的，所述放料装置包括底座，所述隔膜折叠装置滑动设置于所述底座，所述放料装置还包括滑动设置于所述底座的放卷机构和张力控制机构，以及设置于底座并用于驱动所述隔膜折叠装置、放卷机构和张力控制机构滑动的纠偏机构。

进一步的，所述隔膜折叠装置和放料装置之间设置有隔膜导向装置，所述隔膜导向装置位于第一摆臂机构和第二摆臂机构之间。

进一步的，所述第一上料装置包括第一机械手和第一极片输送机构，所述第二上料装置包括第二机械手和第二极片输送机构，所述第一机械手包括第一机械臂、设置于第一机械臂一端的两个第一吸盘、驱动第一机械臂和第一吸盘搬运极片的第三驱动装置，第二机械手包括第二机械臂、设置于第二机械臂一端的两个第二吸盘、驱动第二机械臂和第二吸盘搬运极片的第四驱动装置。

进一步的，该摆臂式叠片机包括用于预定位正极片的第一定位台和预定位负极片的第二定位台，所述第一定位台和第二定位台设置于所述叠片台装置的相对两侧。

进一步的，所述第一定位台包括第一平台以及围设于第一平台的第一挡块，所述第一挡块可向靠近或远离所述第一平台的方向移动，所述第二定位台包括第二平台以及围设于第二平台的第二挡块，所述第二挡块可向靠近或远离所述第二平台的方向移动。

进一步的，所述叠片台装置包括升降台及围设于所述升降台的压制机构。

本发明的另一目的通过下述技术方案实现：一种叠片方法，包括以下步骤：

(1)第一上料装置将正极片输送至叠片台装置，叠片台装置压住该正极片，放料装置放卷隔膜，第一摆臂机构向一侧摆动以引导隔膜折叠并将隔膜覆于正极片的表面，第一摆臂机构向一侧摆动时，第二摆臂机构摆动并张紧隔膜，同时第二上料装置取负极片；

(2)第二上料装置将负极片输送至步骤(1)中正极片覆膜后的隔膜上，叠片台装置压住该负极片放料装置放卷隔膜，第二摆臂机构向另一侧摆动以引导隔膜折叠并将隔膜覆于负极片的表面，第二摆臂机构向另一侧摆动时，第一摆臂机构摆动并张紧隔膜，同时第一上料装置取下一片正极片；

(3)第一上料装置将下一片正极片输送至步骤(2)中负极片覆膜后的隔膜上，叠片台装置压住该正极片，放料装置放卷隔膜，第一摆臂机构向一侧摆动以引导隔膜折叠并将隔膜覆于该正极片的表面，第一摆臂机构向一侧摆动时，第二摆臂机构摆动并张紧隔膜，同时第二上料装置取下一片负极片；

(4)重复以上步骤(2)-(3)直至叠片完成。

本发明的有益效果在于：本发明的摆臂式叠片机，利用隔膜折叠装置通过一定的逻辑关系摆动将隔膜进行z型导向并折叠，具体的，当第一摆臂机构向一侧引导隔膜时，第二摆臂机构张紧隔膜，控制隔膜张力，且消除了叠片过程中的隔膜长度突变的问题，使隔膜即使在高速运转时也能保证张力恒定，避免了在高速叠片过程中隔膜撕裂等问题。

本发明通过隔膜折叠装置、第一上料装置、第二上料装置和放料装置之间同步协作，在提高了叠片速度的同时，能保证隔膜张力恒定，避免了在高速叠片过程中隔膜撕裂等问题，大大提高了叠片效率。

本发明的叠片方法通过控制个运动机构同步协作，大大提高了叠片效率，具体的第一上料装置将正极片输送至叠片，放料装置放卷隔膜，第一摆臂机构摆动并引导隔膜覆于正极片的表面，第二摆臂机构摆动并张紧隔膜，同时第一上料装置取负极片；第二上料装置将负极片输送至叠片台，放料装置放卷隔膜，第二摆臂机构摆动并引导隔膜覆于负极片的表面，第一摆臂机构摆动并张紧隔膜，同时第一上料装置取正极片；重复以上叠片操作直至叠片完成。

附图说明

图1是本发明实施例1的立体图；

图2是本发明实施例1的隔膜折叠装置的结构示意图；

图3是本发明实施例1的第一机械手和第二机械手的结构示意图；

图4是本发明实施例1的叠片台装置的结构示意图；

图5是本发明实施例1的第一定位台(第二定位台)的机构示意图；

图6是本发明实施例1的隔膜折叠装置的工作过程示意图；

图7是本发明实施例2的叠片方法的流程示意图。

附图标记为：1、叠片台装置；101、升降台；102、压制机构；2、放料装置；21、放卷机构；22、纠偏机构；23、底座；24、张力控制机构；3、第一上料装置；31、第一机械手；311、第一机械臂；312、第一吸盘；313、第三驱动装置；32、第一极片输送机构；4、第二上料装置；41、第二机械手；411、第二机械臂；412、第二吸盘；413、第四驱动装置；42、第二极片输送机构；5、第一摆臂机构；51、第一摆臂；511、第一导膜杆；512、第一摆杆；52、第一驱动装置；6、第二摆臂机构；61、第二摆臂；611、第二导膜杆；612、第二摆杆；62、第二驱动装置；7、第一定位台；71、第一平台；72、第一挡块；8、第二定位台；81、第二平台；82、第二挡块；9、隔膜导向装置；91、第一导向辊；92、第二导向辊；10、隔膜；11、机架。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1～7对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

首先定义本发明中第一机械手31和第二机械手41水平移动的方向为横向方向，与横向方向垂直的纵向方向；定义第一机械手31和第二机械手41升降的方向为上下方向。

实施例1

如图1所示，一种摆臂式叠片机，包括：叠片台装置1；放料装置2，用于放卷隔膜10；第一上料装置3，用于输送正极片至所述叠片台装置1；第二上料装置4，用于输送负极片至所述叠片台装置1；隔膜折叠装置，用于覆隔膜10于正极片和负极片；所述隔膜折叠装置包括第一摆臂机构5和第二摆臂机构6，通过所述第一摆臂机构5和第二摆臂机构6摆动将所述隔膜10进行z型导向并折叠，当所述第一摆臂机构5向一侧引导隔膜10时，所述第二摆臂机构6对隔膜10进行张紧，当所述第二摆臂机构6向另一侧引导隔膜10时，所述第一摆臂机构5对隔膜10进行张紧。

本发明的叠片机包括机架11，设置于机架11用于叠片的叠片台装置1、设置于叠片台装置1上方的放料装置2、设置于叠片台装置1与放料装置2之间的隔膜折叠装置、设置于叠片台装置1的一侧用于输送正极片至所述叠片台装置1的第一上料装置3、设置叠片台装置1的另一侧用于输送负极片至所述叠片台装置1的第二上料装置4；第一上料装置3输送正极片至叠片台装置1，放料装置2放卷隔膜10，第一摆臂机构5向第一上料装置3的方向摆动，将隔膜10覆于正极片的表面，在此过程中，第二摆臂机构6摆动张紧隔膜10，当第一摆臂机构5运动到最低点，完成正极片的覆隔膜10后，第二上料装置4将负极片输送至叠片台装置1，放置于已完成叠片的覆膜后的正极片的顶部，放料装置2放卷隔膜10，第二摆臂机构6向第二上料装置4的方向摆动，将隔膜10覆于负极片的表面，在此过程中，第一摆臂机构5摆动张紧隔膜10，当第二摆臂机构6运动到最低点时，完成负极片的覆隔膜10，再重复以上步骤，进行正极片和负极片的交替叠片操作，直至完成叠片。

本发明的摆臂式叠片机，利用隔膜折叠装置通过一定的逻辑关系摆动将隔膜10进行z型导向、张紧并折叠，具体的，当第一摆臂机构5向一侧引导使隔膜10折叠时，第二摆臂机构6张紧隔膜10，控制隔膜10张力，且消除了叠片过程中的隔膜10长度突变的问题，使隔膜10即使在高速运转时也能保证张力恒定，避免了在高速叠片过程中隔膜10撕裂等问题。

本发明通过隔膜折叠装置、叠片台装置1、第一上料装置3、第二上料装置4和放料装置2之间同步协作，在提高了叠片速度的同时，能保证隔膜10张力恒定，避免了在高速叠片过程中隔膜10松散或撕裂等问题，大大提高了叠片效率。

如图1-2和图6所示，本实施例中，所述第一摆臂机构5包括第一摆臂51和驱动所述第一摆臂51摆动的第一驱动装置52，所述第二摆臂机构6包括第二摆臂61和驱动所述第二摆臂61摆动的第二驱动装置62。

第一驱动装置52驱动第一摆臂51摆动，第二驱动装置62驱动第二摆臂61摆动，第一摆臂51和第二摆臂61摆动配合完成正极片和负极片表面的覆隔膜10操作，并且控制在覆隔膜10的过程中隔膜10的张力恒定。隔膜10经过放料装置2放卷之后，由第一摆臂51和第二摆臂61进行z型导向并折叠。

本实施例中，所述第一摆臂51包括第一导膜杆511及分别与所述第一导膜杆511的两端连接的两个第一摆杆512，两个所述第一摆杆512的一端驱动连接所述第一驱动装置52，所述第二摆臂61包括第二导膜杆611及分别与所述第二导膜杆611的两端连接的两个第二摆杆612，两个所述第二摆杆612的一端驱动连接所述第二驱动装置62，所述第一导膜杆511和第二导膜杆611用于引导或张紧隔膜10。

第一驱动装置52驱动第一摆杆512摆动，第一摆杆512摆动带动第一导膜杆511摆动，第二驱动装置62驱动第二摆杆612摆动，第二摆杆612摆动带动第二导膜杆611摆动，隔膜10经过放料装置2放卷之后，穿过第一摆臂51和第二摆臂61，具体的第一导膜杆511和第二导膜杆611分别位于隔膜10的两侧，更具体的，隔膜10位于第一导膜杆511的外侧，第一导膜杆511推动隔膜10进行覆隔膜10和张紧隔膜10的操作，隔膜10位于第二导膜杆611的内侧位于第二导膜杆611和第二摆杆612形成的空间内，第二导膜杆611拉动隔膜10进行覆隔膜10和张紧隔膜10的操作，所述第一驱动装置52和第二驱动装置62均为伺服电机。

本实施例中，所述第一摆杆512包括直杆部及自所述直杆部的一端向远离所述第二摆臂61的方向弯曲的弯曲部，所述第一导膜杆511的两端分别连接两个弯曲部，所述第二摆杆612为直摆杆。

第一摆杆512的一端向远离第二摆杆612的方向弯曲，具体的第一摆杆512与第一横杆511连接的一端弯曲，如此设置避免第一摆杆512和第二摆杆612在摆动过程中发生干涉。当第一摆臂51和第二摆臂61摆动时，在某一点时，第一摆臂51可套设于所述第二摆臂61，具体的第一摆臂51摆动进第二横杆611和两个第二摆杆612围设成的空间内，可防止第二摆臂61和第一摆臂51之间发生干涉。

如图1所示，本实施例中，所述放料装置2包括底座23，所述隔膜折叠装置滑动设置于所述底座23，所述放料装置2还包括滑动设置于所述底座23的放卷机构21和张力控制机构24，以及设置于底座23并用于驱动所述隔膜折叠装置、放卷机构21和张力控制机构24滑动的纠偏机构23。

张力控制机构24设置于放卷机构21的一侧用于调整隔膜10张力，所述底座23位于所述叠片台装置1的上方。所述隔膜折叠装置滑动设置于所述底座23的底部并位于叠片台装置1的上方，本实施例中所述纠偏机构22驱动所述放卷机构21、张力控制机构24和隔膜折叠装置同步滑动。

底座23设置于机架11，底座23位于叠片台装置1的上方，底座23设置有滑轨，滑轨沿纵向方向设置，放卷机构21滑动设置在滑轨内可沿纵向方向滑动，放卷机构21用于放卷隔膜10，放卷机构21的滑动方向与隔膜10的宽度延长方向一致，放卷机构21的一侧设置有张力控制机构24，经放卷机构21放卷的隔膜10穿过张力控制机构24之后再经隔膜折叠装置进行z型引导和折叠，张力控制机构24与放卷机构21一体滑动设置在底座23的顶部，纠偏机构22包括纠偏传感器和纠偏驱动机构，纠偏机构22固定于底座23的顶部，通过纠偏传感器检测隔膜10是否偏离，纠偏驱动机构根据纠偏传感器的检测结果驱动放卷机构21在滑轨内滑动，调整隔膜10的位置，用以隔膜10的纠偏；隔膜折叠装置位于叠片台装置1和底座23之间，纠偏机构22驱动隔膜折叠装置、放卷机构21以及张力控制机构24同步在底座23上滑动，调整隔膜10的位置，这样设置能够保证在高速叠片的过程中隔膜10对齐度高，不会造成隔膜10不齐、隔膜10撕裂等情况。本实施例中，放卷机构21、纠偏机构22和张力控制机构24均为现有技术，在此仅做应用，故不再赘述。

如图1和图6所示，本实施例中，所述隔膜折叠装置和放料装置2之间设置有隔膜导向装置9，所述隔膜导向装置9位于第一摆臂机构5和第二摆臂机构6之间。

隔膜导向装置9设置于底座23并位于在隔膜折叠装置和放料装置2之间，便于高速叠片过程中隔膜10更好的被隔膜折叠装置导向和张紧，具体的隔膜导向装置9位于第一摆臂机构5和第二摆臂机构6之间，经放卷机构21放卷后的隔膜10经过隔膜导向装置9之后再经由第一摆臂机构5和第二摆臂机构6进行z型导向和折叠。具体的，隔膜导向装置9包括第一导向辊91和第二导向辊92，第一导向辊91和第二导向辊92竖向排列，隔膜10依次经过第一导向辊91和第二导向辊92进行导向。

如图1和图5所示本实施例中，该摆臂式叠片机包括用于预定位正极片的第一定位台7和预定位负极片的第二定位台8，所述第一定位台7和第二定位台8设置于所述叠片台装置1的相对两侧。

设置第一定位台7和第二定位台8，便于将正极片和负极片归中到一个统一的位置，通过第一定位台7和第二定位台8对正极片和负极片预先定位之后再输送至叠片台装置1，防止在高速叠片过程中，叠片不齐，影响锂电池的质量。

如图1和图3所示，本实施例中，所述第一上料装置3包括第一机械手31和第一极片输送机构32，所述第二上料装置4包括第二机械手41和第二极片输送机构42，所述第一机械手31包括第一机械臂311、设置于第一机械臂311一端的两个第一吸盘312、驱动第一机械臂311和第一吸盘312搬运极片的第三驱动装置313，第二机械手41包括第二机械臂411、设置于第二机械臂411一端的两个第二吸盘412、驱动第二机械臂411和第二吸盘412搬运极片的第四驱动装置413。

第三驱动装置313驱动第一机械手31在上下方向和横向方向移动，完成正极片从第一极片输送机构32到第一定位台7再到叠片台装置1的输送，第四驱动装置413驱动第二机械手41在上下方向和横向方向移动，完成负极片从第二极片输送机构42到第二定位台8再到叠片台装置1的输送，本实施例中，采用直线电机控制第一机械手31和第二机械手41进行横向方向的移动，通过伺服马达控制第一机械手31和第二机械手41进行上下方向的移动，相应的本发明设置有供第一机械手31和第二机械手41横向移动和上下移动的滑轨此为本领域技术人员的常规设置，在此不再赘述，本领域技术人员也可以采用其他的方式来实现驱动第一机械手31和第二机械手41的移动，驱动方式并不会影响本发明的效果。第一机械手31的两个第一吸盘312沿横向方向并排设置，第二机械手41的两个第二吸盘412沿横向方向并排设置，工作时，随着第三驱动装置313驱动第一机械手31移动，靠近叠片台装置1的第一吸盘312将第一定位台7的第一正极片输送至叠片台装置1同时另一个第一吸盘312将第二正极片从第一极片输送机构32输送至第一定位台7；同理，随着第四驱动装置413驱动第二机械手41移动，靠近叠片台装置1的第二吸盘412将第二定位台8的第一负极片输送至叠片台装置1，同时另一个第二吸盘412将第二负极片从第二极片输送机构42输送至第二定位台8，第一机械手31和第二机械手41协同工作，交替将正极片和负极片先分别经过第一定位台7和第二定位台8定位之后输送至叠片台装置1，极大的提升了叠片机的叠片效率。

如图5所示，本实施例中，所述第一定位台7包括第一平台71以及围设于第一平台71的第一挡块72，所述第一挡块72可向靠近或远离所述第一平台71的方向移动，所述第二定位台8包括第二平台81以及围设于第二平台81的第二挡块82，所述第二挡块82可向靠近或远离所述第二平台81的方向移动。

所述第一挡块72具有一个初始位置和一个中间位置，初始位置时，第一挡块72围设于第一平台71并与第一平台71的侧壁接触，中间位置时，第一挡块72远离所述第一平台71并与第一平台71的侧壁有间隙；同理，所述第二挡块82具有一个初始位置和一个中间位置，初始位置时，第二挡块82围设于第二平台81并与第二平台81的侧壁接触，中间位置时，第二挡块82远离所述第二平台81并与第二平台81的侧壁有间隙。当第一机械手31将正极片放置于第一定位台7前，第一挡块72向远离第一平台71的方向移动至中间位置，第一机械手31将正极片放置于第一平台71，然后第一挡块72向靠近第一平台71的方向移动至初始位置，将正极片卡设在第一挡块72之间，将正极片归中到一个统一的位置；同理，第二定位台8和第二机械手41的配合关系一样，在此不再赘述。

如图4所示，本实施例中，所述叠片台装置1包括升降台101和围设于升降台101的压制机构102。此叠片台装置1的结构为现有技术，在此仅做应用，具体的，压制机构102为压爪机构，压爪机构包括正极片压爪机构和负极片压爪机构，正极片压爪机构用于压制正极片，负极片压爪机构用于压制负极片，同时每完成一个单叠片，升降台101会向下移动一个极片厚度的位移，直至叠片完成。具体的当第一机械手31将正极片输送至叠片台装置1后，正极压爪机构压制正极片，第一机械手31上升，放料装置2放卷隔膜10，第一摆臂装置5向一侧摆动以引动隔膜10并完成叠片，负极片的上料及压制与正极片一样，在此不做赘述。

本实施例中，该摆臂式叠片机还包括plc控制机构，叠片台装置1、第一上料装置3、第二上料装置4、第一定位台7、第二定位台8、第一摆臂机构5、第二摆臂机构6、放料装置2均与所述plc控制机构电性连接，通过plc控制机构控制本发明的各个机构之间协同工作，极大的提高了叠片效率。

实施例2

如图7所示，一种叠片方法，包括以下步骤：

(1)第一上料装置3将正极片输送至叠片台装置1，叠片台装置1的压制机构压住该正极片，放料装置2放卷隔膜10，第一摆臂机构5向一侧摆动以引导隔膜10折叠并将隔膜10覆于正极片的表面，第一摆臂机构5向一侧摆动时，第二摆臂机构6摆动并张紧隔膜10，同时第二上料装置4取负极片；

(2)第二上料装置4将负极片输送至步骤(1)中正极片覆膜后的隔膜10上，叠片台装置1的压制机构压住该负极片，放料装置2放卷隔膜10，第二摆臂机构6向另一侧摆动以引导隔膜10折叠并将隔膜10覆于负极片的表面，第二摆臂机构6向另一侧摆动时，第一摆臂机构5摆动并张紧隔膜10，同时第一上料装置3取下一片正极片；

(3)第一上料装置3将下一片正极片输送至步骤(2)中负极片覆膜后的隔膜10上，叠片台装置1压住该正极片，放料装置2放卷隔膜10，第一摆臂机构5向一侧摆动以引导隔膜10折叠并将隔膜10覆于该正极片的表面，第一摆臂机构5向一侧摆动时，第二摆臂机构6摆动并张紧隔膜10，同时第二上料装置4取下一片负极片；

(3)(4)重复以上步骤(2)-(3)直至叠片完成。；

所述步骤(1)中，第一上料装置3包括第一极片输送机构32和第一机械手31，第二上料装置4包括第二极片输送机构42和第二机械手41；第一机械手31将第一正极片输送至叠片台装置1同时将第二正极片输送至第一定位台7，叠片台装置1的压制机构102压住第一正极片，第一定位台7定位第二正极片，第一机械手31上升，第二机械手41下降吸取第一负极片和第二负极片；放料装置2放卷隔膜10，第一摆臂机构5摆动并引导隔膜10折叠并覆于正极片的表面，第二摆臂机构6摆动并张紧隔膜10；

所述步骤(2)中，第二机械手41将第一负极片输送至叠片台装置1同时将第二负极片输送至第二定位台8，叠片台装置1的压制机构102压住第一负极片，第二定位台8定位第二负极片，第二机械手41上升，第一机械手31下降吸取第二正极片和第三正极片，放料装置2放卷隔膜10，第一摆臂机构5摆动并张紧隔膜10，同时第一上料装置3取正极片。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。