极片送料装置及卷绕机的制作方法

本发明涉及电池自动化生产装置技术领域，特别涉及一种极片送料装置及卷绕机。

背景技术：

在锂离子电池自动卷绕机中，需要分别通过正、负极片送料装置将正、负极片料带送入卷绕机的卷绕机构中，正、负极片料带与隔膜在卷绕机构的第一工位卷绕一定长度后，极片送料装置将正、负极片料带剪断为极片，然后第一工位上的电芯转入卷绕机构的第二工位，在第二工位上继续完成卷绕。

现有技术中，极片送料装置包括可往复运动的夹料机构及位置固定的剪刀机构，夹料机构将极片料带送入卷绕机构后，剪刀机构在固定位置将极片料带剪断。这样，当正、负极片需要的尾卷长度(即剪断极片料带后，卷绕机构的第一工位上未卷绕的极片长度)不同时，通常采用间断切断的方式。即，当需要负极片的尾卷长度大于正极片的尾卷长度时，先控制正极片送料装置的剪刀机构将正极片料带剪断，然后再控制负极片送料装置的剪刀机构将负极片料带剪断。但是，正、负极片料带的剪断时间间隔会使得卷绕机的生产效率降低。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提出一种极片送料装置及卷绕机，使正、负极片送料装置的剪刀机构同时将正、负极片料带分别剪断后，正、负极片的尾卷长度不一致。

为实现上述目的，本发明提出一种极片送料装置，设置于卷绕机的机架面板上，包括夹料机构、剪刀机构、夹料移送装置、测长装置、剪刀移送装置及控制器。夹料机构滑动设置在所述机架面板上，用于在卷绕机中将极片料带传送到卷绕机构；剪刀机构设置于所述机架面板上，用于剪断极片料带；夹料移送装置用于驱动所述夹料机构在所述机架面板上滑动，所述夹料机构夹紧极片时，所述夹料移送装置驱动所述夹料机构将极片料带送入卷绕机构，所述夹料机构松开极片料带时，所述夹料移送装置驱动所述夹料机构复位；测长装置用于测量进入卷绕机构的极片料带的长度；剪刀移送装置驱动所述剪刀机构运动；控制器与所述测长装置、夹料移送装置以及剪刀移送装置电连接，当所述测长装置检测到进入卷绕机构的极片料带的长度达到预定值时，所述控制器控制所述剪刀移送装置驱动所述剪刀机构在预定位置将极片剪断，以调整尾卷极片的长度。

优选地，所述剪刀移送装置设置于所述机架面板上，所述剪刀移送装置的移动端与送料底座连接，所述剪刀移送装置可驱动所述送料底座在所述机架面板上滑动设定距离；

所述夹料机构、夹料移送装置及剪刀机构设置于所述送料底座上，所述夹料移送装置可驱动所述夹料机构在所述送料底座上滑动送料。

优选地，所述剪刀移送装置包括剪刀移送电机及第一滚珠丝杠机构，所述剪刀移送电机固定在所述机架面板上，所述第一滚珠丝杠机构包括第一丝杠及第一丝杠螺母，所述第一丝杠设置于所述机架面板上，所述第一丝杠螺母与所述送料底座连接，所述剪刀移送电机与所述第一丝杠的输入端通过联轴器连接，所述剪刀移送电机可通过所述第一滚珠丝杠机构驱动所述送料底座沿极片传送路径移动。

优选地，夹料移送装置包括夹料移送电机及第二滚珠丝杠机构，所述第二滚珠丝杠机构包括第二丝杠及第二丝杠螺母，所述第二丝杠设置于所述送料底座上，所述第二丝杠螺母与所述夹料机构连接，所述夹料移送电机与所述第二滚珠丝杠的输入端通过同步轮及同步带连接，所述夹料移送电机可通过所述第二滚珠丝杠机构驱动所述夹料机构沿极片传送路径移动。

优选地，所述剪刀机构包括剪刀驱动装置及剪刀组件，所述剪刀驱动装置为气缸，所述剪刀组件包括剪刀前座及剪刀后座，所述剪刀前座滑动连接在所述送料底座上，所述剪刀后座固定连接在所述送料底座上，所述剪刀前座上固定有剪刀前块，所述剪刀后座上固定有剪刀后块，所述剪刀驱动装置可驱动所述剪刀前座向所述剪刀后座运动，以使所述剪刀前块与剪刀后块将位于所述剪刀前座与剪刀后座之间的极片切断。

优选地，所述剪刀机构还包括固定在所述剪刀后座上的剪刀弹片及缓冲杆，所述剪刀驱动装置驱动所述剪刀前座向所述剪刀后座运动时，所述剪刀弹片及缓冲杆在剪切时起缓冲作用。

优选地，所述夹料机构包括夹料组件及夹料驱动装置，所述夹料组件包括夹料前座及夹料后座，所述夹料前座上设有第一夹料胶轮及第一引导片，所述夹料后座上设有第二夹料胶轮及第二引导片，且所述第一夹料胶轮为单向轮，所述夹料驱动装置驱动所述夹料前座向夹料后座运动时，所述第一夹料胶轮与第二夹料胶轮、以及所述第一引导片与第二引导片将极片夹紧。

优选地，所述机架面板上设有通槽，所述剪刀驱动装置及夹料移送装置设置于所述机架面板的一侧表面，所述剪刀机构及夹料机构穿过所述通槽设置于所述机架面板的另一侧表面。

另外，为实现上述目的，本发明还提供一种卷绕机，包括两个如上述任意一项所述的极片送料装置，以及分别用于将第一隔膜与第二隔膜传送至所述卷绕机的卷绕机构的第一隔膜供料装置与第二隔膜供料装置，其中一个所述极片送料装置为用于将正极片传送至所述卷绕机的卷绕机构的正极片送料机构，另一个所述极片送料装置为用于将负极片传送至所述卷绕机的卷绕机构的负极片送料机构，所述第一隔膜供料装置、正极片送料装置、第二隔膜供料装置及负极片送料装置按顺时针方向顺次设置于所述卷绕机的机箱上。

优选地，所述测长机构检测到进入卷绕机构的极片料带的长度到达预定值时，所述负极片送料装置的剪刀机构向与极片传送方向相反的方向运动，以使负极片的尾卷长度大于正极片的尾卷长度。

本发明提供的极片送料装置，其夹料机构将极片料带送入卷绕机构后，剪刀驱动装置可根据实际需要调整剪刀机构剪断极片料带的位置，从而调整极片的尾卷长度。而且，由于其剪刀机构可在卷绕机构工作的同时向预定位置运动，使得正、负极片送料装置的剪刀机构可同时分别将正、负极片料带切断，保证了卷绕机的工作效率。因此，采用本发明的极片送料装置的卷绕机，在保证卷绕效率的同时，可以通过调整剪刀机构剪断极片料带的位置，以适应不同电芯卷绕对正、负极片的尾卷长度的要求，从而实现电芯的负极外包，以增加电芯负极与钢壳的接触面积，从而增加电芯负极的导电性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的极片送料装置的夹料机构位于初始位置时的轴测示意图；

图2为本发明一实施例提供的极片送料装置的前视图；

图3为本发明一实施例提供的极片送料装置的后视图；

图4为本发明一实施例提供的极片送料装置的剪刀机构的轴测示意图；

图5为本发明一实施例提供的极片送料装置的夹料机构的轴测示意图；

图6为本发明一实施例提供的极片送料装置的夹料机构运动至送料终点位置时的轴测示意图；

图7为本发明一实施例提供的极片送料装置的剪刀机构运动至剪断极片的位置时的轴测示意图；

图8为本发明一实施例提供的卷绕机的主视图。

附图标号说明：

10、极片送料装置；10a、正极片送料装置；10b、负极片送料装置；

1、机架面板；11、通槽；

2、夹料机构；21、夹料组件；211、夹料前座；2111、第一夹料胶轮；2112、第一引导片；212、夹料后座；2121、第二夹料胶轮；2122、第二引导片；22、夹料驱动装置；

3、剪刀机构；31、剪刀组件；311、剪刀前座；3111、剪刀前块；312、剪刀后座；3121、剪刀后块；3122、剪刀弹片；3123、缓冲杆；32、剪刀驱动装置；

4、夹料移送装置；41、夹料移送电机；42、第二滚珠丝杠机构；421、第二丝杠；422、第二丝杠螺母；43、同步轮；

5、送料底座；

6、剪刀移送装置；61、剪刀移送电机；62、第一滚珠丝杠机构；621、第一丝杠；622、第一丝杠螺母；63、联轴器；

20a、第一隔膜供料装置；20b、第二隔膜供料装置；

30、隔膜切断装置；

40、测长装置；

50、卷绕机构。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第二”、“第二”等的描述，则该“第二”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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“第二”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1至图8所示，本发明提供一种极片送料装置10，设置于卷绕机的机架面板1上，其包括夹料机构2、剪刀机构3、夹料移送装置4、测长装置40、剪刀移送装置6及控制器。夹料机构2滑动设置在机架面板1上，用于在卷绕机中将极片料带传送到卷绕机构50；剪刀机构3设置于机架面板1上，用于剪断极片料带；夹料移送装置4用于驱动夹料机构2在机架面板1上滑动，夹料机构2夹紧极片料带时，夹料移送装置4驱动夹料机构2将极片料带送入卷绕机构50，夹料机构2松开极片料带时，夹料移送装置4驱动夹料机构2复位；测长装置40用于测量进入卷绕机构50的极片料带的长度，并将测量信号发送至控制器；剪刀移送装置6用于驱动剪刀机构3运动；控制器(图中未示出)与测长装置40、夹料移送装置4以及剪刀移送装置6电连接，当测长装置40检测到进入卷绕机构50的极片料带达到预定值时，控制器控制剪刀移送装置6在预定位置将极片料带剪断。

卷绕机工作之前，可以根据卷绕需要设定剪刀移送装置驱动剪刀机构运动的行程l。具体的，可以通过剪刀移送装置的工作时间或运动行程等来实现。例如，若剪刀移送装置为电机-丝杠机构时，可以控制电机的工作时间来控制剪刀机构运动的行程；若剪刀移送装置为气缸或油缸等，则可以通过控制气缸或油缸的运动行程来设定剪刀机构运动的行程。假设正极片送料装置的剪刀机构的运动行程为l1，负极片送料装置的剪刀机构的运动行程为l2，若正、负极片送料装置的剪刀机构同时开始同向运动，然后同时将极片料带剪断，那么，l1与l2的差值即为正、负极片的尾卷长度的差值。若要实现负极外包，可将l1设置为0，即正极片送料装置的剪刀机构的位置不变，然后负极片送料装置的剪刀机构向极片传送方向相反的方向逆向运动l2，那么，l2即为正、负极片的尾卷长度的差值。

下面以正极片送料装置的剪刀机构的位置保持不变，仅负极片送料装置的剪刀机构运动的情况为例，对本发明的极片送料装置的工作过程作进一步说明。应当说明的是，本工作过程说明并不对本发明作限制。实际工作过程中，正极片送料装置的剪刀机构也可以运动，l1与l2的具体数值根据实际工作需要设定即可。

当卷绕机开始工作时，夹料机构2将极片料带夹紧，夹料移送装置4驱动夹料机构2运动至如图6所示的位置，以将极片料带送入卷绕机的卷绕机构50的第一工位，极片料带与隔膜在第一工位上开始卷绕，在测长装置40检测到送入第一工位的极片料带的长度达到预定值(根据电芯需要的卷绕长度设定)时，控制器接收测长装置40发送的信号，控制负极片送料装置的剪刀移送装置6运动l2，在如图7所示的预定位置将极片料带剪断，以调整尾卷极片的长度，使得负极片的尾卷长度比正极片的尾卷长度长l2。可以理解的，为了使极片送料装置能实现持续送料，在剪刀机构3向上运动的同时，夹料移送装置4也可以驱动夹料机构2向上运动。以使得在剪刀机构3剪断极片料带时，剪刀机构3与夹料机构2之间的极片料带的长度与夹料机构2处于送料初始位置时二者之间的极片料带的长度相同。

优选地，如图1所示，剪刀移送装置6设置于机架面板1上，剪刀移送装置6的移动端与送料底座5连接，剪刀移送装置6可驱动送料底座5在机架面板1上滑动。夹料机构2、夹料移送装置4及剪刀机构3设置于送料底座5上，夹料移送装置4可驱动夹料机构2在送料底座5上滑动。

具体地，夹料机构2复位后，当测长装置40检测到进入到卷绕机构50的极片料带的长度到达预定值时，控制器控制剪刀移送装置6工作，以驱动送料底座5向上运动，使剪刀机构3在预定位置将极片料带剪断，以增加极片的尾卷长度。由于夹料机构2、夹料移送装置4及剪刀机构3均设置于送料底座5上，当剪刀机构3运动时，夹料机构2同步运动。剪断极片料带后，剪刀移送装置6驱动送料底座5向下运动，以将夹料机构2与剪刀机构3回复到送料的初始位置，从而进行下一次送料。

优选地，为加快效率，在剪刀机构3向下运动复位时，夹料驱动装置22同时驱动夹料机构2在送料底座5上滑动。这样，在剪刀机构3回复在初始位置时，夹料机构2也同时将极片送入到卷绕机构50，可以提高卷绕效率。

在一实施例中，如图1至图3所示，剪刀移送装置6包括剪刀移送电机61及第一滚珠丝杠机构62，剪刀移送电机61固定在机架面板1上，第一滚珠丝杠机构62包括第一丝杠621及第一丝杠螺母622，第一丝杠621设置于机架面板1上，第一丝杠螺母622与送料底座5连接，剪刀移送电机61与第一丝杠621的输入端通过联轴器63连接，剪刀移送电机61可通过第一滚珠丝杠机构62驱动送料底座5沿极片传送路径移动。

在一实施例中，如图1至图3所示，夹料移送装置4包括夹料移送电机41及第二滚珠丝杠机构42，第二滚珠丝杠机构42包括第二丝杠421及第二丝杠螺母422，第二丝杠421设置于送料底座5上，第二丝杠螺母422与夹料机构2连接，夹料移送电机41与第二滚珠丝杠的输入端通过同步轮43及同步带连接，夹料移送电机41可通过第二滚珠丝杠机构42驱动夹料机构2沿极片传送路径移动。

在其他实施例中，剪刀移送装置6和夹料移送装置4也可以为气缸驱动。

在一实施例中，如图1至图4所示，剪刀机构3包括剪刀驱动装置32及剪刀组件31，剪刀驱动装置32为气缸，剪刀组件31包括剪刀前座311及剪刀后座312，剪刀前座311滑动连接在送料底座5上，剪刀后座312固定连接在送料底座5上，剪刀前座311上固定有剪刀前块3111，剪刀后座312上固定有剪刀后块3121，剪刀驱动装置32可驱动剪刀前座311向剪刀后座312运动，以使剪刀前块3111与剪刀后块3121将位于剪刀前座311及剪刀后座312之间的极片切断。

在一实施例中，如图2所示，剪刀机构3还包括固定在剪刀后座312上的剪刀弹片3122及缓冲杆3123，剪刀驱动装置32驱动剪刀前座311向剪刀后座312运动时，剪刀弹片3122及缓冲杆3123起缓冲作用，可以防止剪刀前座311与剪刀后座312之间产生冲击力，从而延长剪刀机构3的寿命。

在一实施例中，如图1至图3，以及图5所示，夹料机构2包括夹料组件21及夹料驱动装置22，夹料组件21包括夹料前座211及夹料后座212，夹料前座211上设有第一夹料胶轮2111及第一引导片2112，夹料后座212上设有第二夹料胶轮2121及第二引导片2122，夹料驱动装置22驱动夹料前座211向夹料后座212运动时，第一夹料胶轮2111与第二夹料胶轮2121、以及第一引导片2112与第二引导片2122将极片夹紧。在本实施例中，第一夹料胶轮2111为单向轮，当夹料机构2夹紧极片运动时，第一夹料胶轮2111可防止极片后退。

在一实施例中，如图1至图3所示，机架面板1上设有通槽11，剪刀驱动装置32及夹料移送装置4设置于机架面板1的一侧表面，剪刀机构3及夹料机构2穿过通槽11设置于机架面板1的另一侧表面。这样，可以减少卷绕机构50附近的部件，使卷绕机整体布置更加简洁。

另外，如图8所示，本发明还提供一种卷绕机，包括上述任意一项的极片送料装置10，以及分别用于将第一隔膜与第二隔膜传送至卷绕机的卷绕机构50的第一隔膜供料装置20a与第二隔膜供料装置20b，其中一个极片送料装置10为用于将正极片传送至卷绕机的卷绕机构50的正极片送料机构，另一个极片送料装置10为用于将负极片传送至卷绕机的卷绕机构50的负极片送料机构，第一隔膜供料装置、正极片送料装置10a、第二隔膜供料装置20b及负极片送料装置10b按顺时针方向顺次设置于卷绕机的机箱上，使得卷绕机构50中的正极片位于第一隔膜与第二隔膜之间，第二隔膜位于正极片与负极片之间。

优选地，测长机构检测到进入卷绕机构50的极片料带的长度到达预定值时，负极片送料装置10b的剪刀机构3向与极片传送方向相反的方向运动，以使负极片的尾卷长度大于正极片的尾卷长度。

具体地，卷绕机构50包括第一工位与第二工位，第一工位与第二工位之间设有隔膜切断装置30。当测长装置40检测到进入第一工位的极片料带的长度到达预定值时，负极片送料装置10b的剪刀机构3向极片传送方向相反的方向逆向运动设定距离，以使得剪断极片料带后，第一工位上负极片的尾卷长度大于正极片的尾卷长度。然后，第一工位的电芯转入第二工位，隔膜切断装置30将第一工位与第二工位之间的隔膜切断，且第二工位上未卷绕的隔膜长度小于未卷绕的负极片的长度。最后，第二工位上的电芯继续卷绕，由于负极片的尾卷长度最长，完成卷绕后，负极片位于电芯的最外层，从而实现负极外包。

本发明提供的极片送料装置，其夹料机构将极片料带送入卷绕机构后，剪刀驱动装置可根据实际需要调整剪刀机构剪断极片料带的位置，从而调整极片的尾卷长度。而且，由于其剪刀机构可在卷绕机构工作的同时向预定位置运动，使得正、负极片送料装置的剪刀机构可同时分别将正、负极片料带切断，保证了卷绕机的工作效率。因此，采用本发明的极片送料装置的卷绕机，在保证卷绕效率的同时，可以通过调整剪刀机构剪断极片料带的位置，以适应不同电芯卷绕对正、负极片的尾卷长度的要求，从而实现电芯的负极外包，以增加电芯负极与钢壳的接触面积，从而增加电芯负极的导电性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。