放卷装置及叠片机的制作方法

本实用新型涉及锂电池制造装备的技术领域，尤其是涉及一种放卷装置及叠片机。

背景技术：

锂电池叠片技术，是使用隔膜将正、负极片进行隔离，依次叠加使之构成电池电芯的技术。锂电池的叠片方式一般有两种，一种是在正极极片和负极极片之间插入隔膜，以正极极片－隔膜－负极极片－隔膜－正极极片的交叠方式叠加形成电池电芯；另一种是Z型叠片，是通过连续的隔膜来回移动叠片，将正、负极片交替放在Z型隔膜间，构成电池电芯。

在Z型叠片技术中，隔膜收卷在放卷机构中，经由放卷机构放出后，通过叠片台来回移动，实现隔膜的Z型折叠，再通过机械手将正、负极片交替放在折叠的隔膜间。

在隔膜走带过程中，要保持隔膜张力，以确保隔膜时刻处于张紧状态，料卷才能持续供料。在隔膜Z型折叠过程中，隔膜需要左右往复移动、折叠，以隔开极片。当隔膜从一侧移动到另一侧时，运动过程中由于隔膜位置在左右变化，隔膜会出现冗余或者短缺，导致隔膜间的张力不断变化。尤其是在左右极限位置换向的瞬间，隔膜由张紧状态瞬间脱力，如果不能及时控制张力，将会影响叠片的工作效率。

基于以上问题，提出一种具有调节隔膜上张力功能的放卷装置显得尤为重要。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种放卷装置及叠片机，以缓解现有技术中隔膜张力控制不当而影响叠片效率的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采取的技术手段为：

本实用新型提供的一种放卷装置，包括：放卷机构，用于释放料卷中的隔膜；

张力控制机构，用于调节走带隔膜上的张力大小；

缓存机构，用于缓存走带隔膜；

若干过辊，用于导向、支撑及张紧走带隔膜；

由所述放卷机构释放的隔膜绕经所述过辊、所述张力控制机构和缓存机构进入叠片机构，并由所述叠片机构驱动隔膜往复移动以实现Z型叠片。

作为一种进一步的技术方案，所述张力控制机构包括安装座、第一驱动组件、摆臂和摆辊；

所述摆臂可转动地设置在所述安装座上，所述摆辊设置在所述摆臂上，所述第一驱动组件的主体与所述安装座连接，输出端与所述摆臂连接；

所述第一驱动组件能够驱动所述摆臂相对于所述安装座转动，并由所述摆臂带动所述摆辊运动，以调节绕经所述摆辊的隔膜上的张力大小。

作为一种进一步的技术方案，所述第一驱动组件包括驱动气缸和摆杆；

所述摆杆的一端与所述摆臂传动连接，另一端与所述驱动气缸的活塞杆连接；

所述驱动气缸能够通过所述摆杆驱动所述摆臂相对于所述安装座转动。

作为一种进一步的技术方案，所述缓存机构包括第一导向组件、第一移动组件和第二驱动组件；

所述第一移动组件与所述第一导向组件滑动连接，所述第二驱动组件的输出端与所述第一移动组件连接；

所述第二驱动组件能够驱动所述第一移动组件相对于所述第一导向组件滑动，以将绕经第一移动组件的冗余隔膜回收或者释放。

作为一种进一步的技术方案，所述第一移动组件包括第一滑座和缓存辊；

所述缓存辊设置在所述第一滑座上，所述第一滑座与所述第一导向组件滑动连接，且所述第一滑座与所述第二驱动组件的输出端连接。

作为一种进一步的技术方案，所述第二驱动组件采用直线电机；

所述直线电机的定子设置在所述第一导向组件上，所述直线电机的动子与所述第一移动组件连接。

作为一种进一步的技术方案，所述第一导向组件上沿所述第一移动组件的移动方向设置有标尺光栅，相应的，所述第一移动组件上设置有与所述标尺光栅配合使用的读数头。

作为一种进一步的技术方案，所述缓存机构还包括用于限制所述第一移动组件移动范围的第一限位构件；

所述第一限位构件采用机械限位构件和/或电气限位构件。

作为一种进一步的技术方案，所述叠片机构包括第二导向组件、第二移动组件和第三驱动组件；

所述第二移动组件与所述第二导向组件滑动连接，所述第三驱动组件的输出端与所述第二移动组件连接；

所述第三驱动组件能够驱动所述第二移动组件相对于所述第二导向组件滑动，并带动绕经所述第二移动组件的隔膜往复移动，以实现Z型叠片。

本实用新型提供的一种叠片机包括所述的放卷装置。

与现有技术相比，本实用新型提供的放卷装置及叠片机所具有的技术优势为：

本实用新型提供的一种放卷装置，包括放卷机构、张力控制机构、缓存机构和若干过辊，其中，初始情况下，隔膜料卷安装在放卷机构上，启动放卷机构后，隔膜通过放卷机构旋转放卷，然后经过张力控制机构，张力控制机构能够对隔膜输出持续的作用力，以对隔膜走带提供稳定的张力；接着，隔膜经过缓存机构，缓存机构能够对走带的隔膜进行回收或释放，以保持走带的隔膜上张力恒定；并且，在整个放卷过程中的不同位置设置若干过辊，通过这些过辊能够对隔膜进行导向、支撑及张紧，以保证隔膜能够按照预设轨迹走带，且保持隔膜上具有一定的张力。经过放卷、张力控制、缓存过后的隔膜进入叠片机构，通过叠片机构能够带动隔膜在叠片台上方往复移动，从而能够使隔膜反复折叠，进而实现隔膜的Z型折叠。

本实用新型提供的放卷装置，能够通过张力控制机构使隔膜走带时的张力大小始终保持在阈值范围内，通过缓存机构与叠片机构的配合运动，能够回收冗余隔膜，还能够在需要时将冗余隔膜释放，从而使隔膜张力基本保持恒定，进而提高了叠片效率。

优选地，张力控制机构以驱动气缸作为动力源，以摆杆为连接件，使得摆臂能够受到恒定的作用力，从而能够为绕经摆臂上摆辊的隔膜提供持续的恒定张力。

优选地，通过标尺光栅与读数头的配合使用，提高了第一移动组件的位移精度，进一步保证隔膜张力恒定。

优选地，通过限位构件能够限制第一移动组件的移动范围，保证了缓存机构的使用安全。

本实用新型提供的一种叠片机，包括上述放卷装置，由此，该叠片机所达到的技术优势及效果包括上述放卷装置所达到的技术优势及效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的叠片机的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的张力控制机构的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的缓存机构的第一示意图；

图4为本实用新型实施例提供的缓存机构的第二示意图；

图5为本实用新型实施例提供的叠片机构的第一示意图；

图6为本实用新型实施例提供的叠片机构的第二示意图。

图标：

100－放卷机构；

200－张力控制机构；210－安装座；220－第一驱动组件；221－驱动气缸；222－摆杆；230－摆臂；240－摆辊；

300－缓存机构；310－第一导向组件；320－第一移动组件；321－第一滑座；322－缓存辊；330－第二驱动组件；341－标尺光栅；342－读数头；350－限位构件；

400－过辊；

500－叠片机构；510－第二导向组件；520－第二移动组件；521－第二滑座；522－叠片辊；530－第三驱动组件；

600－叠片台；710－第一纠偏机构；720－第二纠偏机构；800－静电消除机构。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

具体结构如图1－图6所示。本实施例中，以图1中的上下为上下，左右为左右，垂直纸面向里为前，垂直纸面向外为后。

本实施例提供的一种放卷装置，包括放卷机构100、张力控制机构200、缓存机构300和若干过辊400，其中，初始情况下，隔膜料卷安装在放卷机构100上，启动放卷机构100后，隔膜通过放卷机构100旋转放卷，优选的，料卷轴为气胀轴，而放卷驱动力来自于减速电机，在放卷过程中，隔膜通过张力控制机构200，张力控制机构200能够对隔膜输出持续的作用力，以对隔膜走带提供稳定的张力；接着，隔膜绕经缓存机构300，缓存机构300能够对走带的隔膜进行回收或释放，以保持走带的隔膜上张力恒定；并且，在整个放卷过程中的不同位置设置若干过辊400，通过这些过辊400能够对隔膜进行导向、支撑及张紧，以保证隔膜能够按照预设轨迹走带，且保持隔膜上具有一定的张力。经过放卷、张力控制、缓存过后的隔膜进入叠片机构500，通过叠片机构500能够带动隔膜在叠片台600上方往复移动，从而能够使隔膜反复折叠，进而实现隔膜的Z型折叠。

本实施例提供的放卷装置，能够通过张力控制机构200使隔膜走带时的张力大小始终保持在阈值范围内，通过缓存机构300与叠片机构500的配合运动，能够回收冗余隔膜，还能够在需要时将冗余隔膜释放，从而使隔膜张力基本保持恒定，进而提高了叠片效率。

本实施例的可选技术方案中，张力控制机构200包括安装座210、第一驱动组件220、摆臂230和摆辊240；摆臂230可转动地设置在安装座210上，摆辊240设置在摆臂230上，第一驱动组件220的主体与安装座210连接，输出端与摆臂230连接；第一驱动组件220能够驱动摆臂230相对于安装座210转动，并由摆臂230带动摆辊240运动，以调节绕经摆辊240的隔膜上的张力大小。

本实施例的可选技术方案中，第一驱动组件220包括驱动气缸221和摆杆222；摆杆222的一端与摆臂230传动连接，另一端与驱动气缸221的活塞杆连接；驱动气缸221能够通过摆杆222驱动摆臂230相对于安装座210转动。

考虑到隔膜上的张力变动会影响叠片效率，本实施例中增设了张力控制机构200，具体为，该张力控制机构200主要包括安装座210，第一驱动组件220、摆臂230和摆辊240，其中，摆臂230通过转轴与安装座210转动连接，而第一驱动组件220的输出端则与转轴连接，以通过转轴带动摆臂230转动；另外，在摆臂230的两端间隔设置两组摆辊240，隔膜则顺次绕经两组摆辊240，且隔膜走带时，通过摆辊240能够对隔膜进行支撑和导向。由此一来，当隔膜张力变化时，隔膜张力传递到摆辊240上，摆臂230带动两组摆辊240通过角度变化与第一驱动组件220建立新的平衡，此时第一驱动组件220相当于弹簧，在第一驱动组件220的驱动作用下，能够保持隔膜张力恒定。此处需要说明的是，随着隔膜的放卷以及被使用，其上的张力会发生变化，本实施例中，通过摆臂230上的两组摆辊240的来回摆动，能够调节隔膜上的张力，从而控制隔膜张力平衡，以便于隔膜走带。例如，检测经过张力控制机构200之后的隔膜上的张力，当张力过大时，张力控制机构200中的第一驱动组件220则驱动摆臂230及其上的摆辊240进行摆动，以使该处的张力减小，最终使位于张力控制机构200前后两侧的隔膜上的张力平衡。

进一步的，第一驱动组件220包括驱动气缸221和摆杆222，驱动气缸221的缸体与安装座210固定连接，活塞杆端部与摆杆222的一端转动连接，而摆杆222的另一端与摆臂230的转轴传动连接，由此，当驱动气缸221伸缩时，能够通过摆杆222驱动转轴旋转，并由转轴带动摆臂230及其上的摆辊240围绕转轴转动一定角度，以此调节绕经摆辊240的隔膜上的张力。在实际过程中，由外部供气装置持续对驱动气缸221通气，使驱动气缸221输出恒定的推力，以使得张力控制机构200能够对隔膜走带提供持续的恒定张力，也就是说，摆臂230同时受到驱动气缸221的输出力、以及两组摆辊240上隔膜的张力，由此，隔膜张力变化时，由于摆臂230上受到的力不平衡，摆臂230会带动摆辊240摆动，某一端的摆辊240受到的力较大，便朝向该端倾斜，以此调节摆臂230两端的张力，保持隔膜走带张力的稳定性。

此处需要说明的是，可以采用张力检测元件对隔膜张力进行实时检测，一般情况下，张力检测元件采用张力传感器，该张力传感器安装在一过辊400上，该过辊400一般设于张力控制机构200后方，即，隔膜先绕经张力控制机构200，再绕经该过辊400，并保证该根过辊400上隔膜的包角不变。张力传感器检测张力，反馈给控制装置，若张力传感器检测到该过辊400上隔膜的张力超过设定的阈值，则说明张力控制机构200已经无法有效调控张力，则由控制装置调控放卷机构100的放卷速度，从而调整走带张力。当然，关于张力检测元件如何检测隔膜张力大小，控制装置的控制原理均可以参考现有技术，此处不做详细阐述。

本实施例的可选技术方案中，缓存机构300包括第一导向组件310、第一移动组件320和第二驱动组件330；第一移动组件320与第一导向组件310滑动连接，第二驱动组件330的输出端与第一移动组件320连接；第二驱动组件330能够驱动第一移动组件320相对于第一导向组件310移动，以将绕经第一移动组件320的冗余隔膜(缓存的隔膜，例如，图3中缓存辊322与左侧两个过辊400之间的隔膜)回收或者释放。

本实施例的可选技术方案中，第一移动组件320包括第一滑座321和缓存辊322；缓存辊322设置在第一滑座321上，第一滑座321与第一导向组件310滑动连接，且第一滑座321与第二驱动组件330的输出端连接。

本实施例的可选技术方案中，第二驱动组件330采用直线电机；直线电机的定子设置在第一导向组件310上，直线电机的动子与第一移动组件320连接。

在Z型叠片过程中，叠片机构500带动隔膜往复移动，这就使得隔膜会出现时而松弛时而张紧的现象，由此，为解决该问题，本实施例增设了缓存机构300，具体为：隔膜绕经缓存辊322，缓存辊322设置在第一滑座321上，第一滑座321与第一导向组件310中的导轨滑动连接，由此，缓存辊322会随着第一滑座321沿着导轨滑动，从而能够回收冗余的隔膜或者将冗余的隔膜进行释放，以供叠片机构500使用。进一步的，第二驱动组件330采用直线电机，直线电机的动子与第一滑座321连接，以为第一滑座321及缓存辊322的往复移动提供动力。

本实施例的可选技术方案中，第一导向组件310上沿第一移动组件320的移动方向设置有标尺光栅341，相应的，第一移动组件320上设置有与标尺光栅341配合使用的读数头342。

考虑到第一移动组件320的移动位移精度问题，本实施例中增设了光栅尺，即，一种位移测量传感器，具体的，光栅尺包括标尺光栅341和读数头342，其中，标尺光栅341设置在第一导向组件310的导向基板上，且标尺光栅341的延伸方向与第一移动组件320的移动方向平行(与导轨延伸方向平行)，而读数头342设置在第一移动组件320中的第一滑座321上，这样一来，随着第一滑座321的移动，读数头342与标尺光栅341配合使用能够对第一滑座321的位移进行测量，且光栅尺直接与直线电机的控制装置连接，用于检测直线电机的位置，检测直线电机是否运动到准确位置，并且，光栅尺还能够与直线电机构成闭环控制。此处需要说明的是，关于光栅尺的具体工作原理可以参考现有技术，此处不做详细阐述。

本实施例的可选技术方案中，缓存机构300还包括用于限制第一移动组件320移动范围的限位构件350；限位构件350采用机械限位构件和/或电气限位构件。

为保证缓存机构300的使用安全性，本实施例中增设了限位构件350，可以单独使用机械限位构件、单独使用电气限位构件，或者机械限位构件和电气限位构件同时使用。具体方案如下：

第一种方式：机械限位构件包括限位块，该限位块分别设置在第一导向组件310中导轨的两端处，或者标尺光栅341的两端处，这样一来，当第一滑座321沿着导轨滑动到两端的极限位置时，会被两端的限位块阻挡，从而限定了第一滑座321的滑动范围，以此保证缓存机构300的使用安全。

第二种方式：电气限位构件包括光电传感器和感应片，其中，感应片设置在第一滑座321上，而光电传感器则分别设置在靠近导轨两端处，或者设置在靠近标尺光栅341两端处，当第一滑座321沿着导轨滑动到两端的极限位置时，感应片会与光电传感器相互作用，并将该信号发送至叠片机的控制装置，由控制装置控制直线电机停止工作，从而使得第一滑座321不会超出两端的极限位置，以此保证缓存机构300的使用安全。此处需要说明的是，关于感应片及光电传感器的工作原理可以参考现有技术，此处不做详细阐述。

第三种方式，综合上述第一种方式和第二种方式，同时应用限位块和配合使用的光电传感器及感应片，从而能够保证缓存机构300的使用安全。

本实施例的可选技术方案中，叠片机构500包括第二导向组件510、第二移动组件520和第三驱动组件530；第二移动组件520与第二导向组件510滑动连接，第三驱动组件530的输出端与第二移动组件520连接；第三驱动组件530能够驱动第二移动组件520相对于第二导向组件510移动，并带动绕经第二移动组件520的隔膜往复移动，以实现Z型叠片。

具体的，本实施例中的叠片机构500包括第二导向组件510、第二移动组件520和第三驱动组件530，其中，第二移动组件520包括第二滑座521和设置在第二滑座521上的叠片辊522(优选地，叠片辊522包括辊轴和辊筒，辊轴设置在第二滑座521上，辊筒能够相对于辊轴旋转)，叠片辊522上绕有隔膜，第二滑座521与第二导向组件510中的导轨滑动连接；第三驱动组件530采用直线电机，该直线电机的动子与第二滑座521连接，由此，直线电机能够驱动第二滑座521及其上的叠片辊522沿导轨往复移动，进而能够将隔膜折叠在叠片台600上，以实现Z型叠片。

进一步的，为了使第二移动组件520能够驱使隔膜往复移动，本实施例中在第二滑座521上增设了两组靠辊，两组靠辊之间留有用于穿过隔膜的间隙，这样一来，随着第二滑座521移动，两组靠辊会同步带动隔膜在叠片台600上方沿左右方向往复移动，以实现Z型叠片。

进一步的，考虑到第二移动组件520的移动精度问题，本实施例中在叠片机构500中也增设了光栅尺，即，一种位移测量传感器，具体的，标尺光栅341设置在第二导向组件510的导向基板上，且标尺光栅341的延伸方向与第二移动组件520的移动方向平行(与导轨延伸方向平行)，而读数头342设置在第二移动组件520上的第二滑座521上，这样一来，随着第二滑座521的移动，读数头342与标尺光栅341配合使用能够对第二滑座521的位移进行测量，且光栅尺直接与直线电机的控制装置连接，用于检测直线电机的位置，检测直线电机是否运动到准确位置，并且，光栅尺还能够与直线电机构成闭环控制。此处需要说明的是，关于光栅尺的具体工作原理可以参考现有技术，此处不做详细阐述。

另外，考虑到叠片机构500的安全性因素，本实施例中在叠片机构500中也增设了限位构件350，通过限位构件350能够限制第二滑座521的移动范围，以保证叠片机构500的使用安全。需要说明的是，该具体方案可以参考上述缓存机构300中的限位构件350方案，此处不再赘述。

考虑到隔膜的位置精度问题，本实施例中还增设了第一纠偏机构710和第二纠偏机构720，具体的，第一纠偏机构710的输出端与放卷机构100连接，并能够驱动放卷机构100整体沿着隔膜料卷的轴向(隔膜的宽度方向)移动，以实现对隔膜宽度方向上位置的调节，实现纠偏。第一纠偏机构710可以包括动力源和滑动支撑座，放卷机构100整体设置在滑动支撑座上，在动力源的驱动作用下，滑动支撑座连同其上的放卷机构100(包括隔膜料卷)沿隔膜料卷的轴向(隔膜宽度方向)移动，从而实现对隔膜位置的调节，以实现第一次纠偏。需要说明的是，第一纠偏机构710还可以是其他结构方式，也可以参考现有技术，只要能够实现对隔膜料卷的纠偏效果即可，具体方式不受限制。

另外，第二纠偏机构720设置在叠片机构500的第二滑座521上，并能够随着第二滑座521往复移动，第二纠偏机构720能够驱使其所夹持的隔膜沿隔膜宽度方向移动一定距离，以实现对隔膜位置的调节，实现纠偏。具体的，第二纠偏机构720包括基座、两组纠偏辊和动力源，两组纠偏辊间隔设置在基座上，两组纠偏辊位于叠片台600的上方，并且，两组纠偏辊与叠片台600之间的距离不至于过大，以保证经过第二纠偏机构720纠偏后的隔膜能够直接落在叠片台600上，进而保证隔膜的位置精度；进一步的，隔膜能够被夹持在两组纠偏辊之间的间隔中，且纠偏辊能够沿其轴向相对于基座移动，动力源的输出端与两组纠偏辊传动连接，由此，在动力源的驱动作用下，两组纠偏辊连带两者之间夹持的隔膜能够沿着纠偏辊的轴向(隔膜宽度方向)移动，以实现对隔膜的第二次纠偏。此处需要说明的是，第二纠偏机构720还可以是其他结构方式，也可以参考现有技术，只要能够实现对隔膜纠偏效果即可，具体方式不受限制。

除上述方案以外，还在叠片机构500之前设置静电消除机构800，以消除由于隔膜与各个辊子之间摩擦而产生的静电，从而避免由于静电而影响叠片的问题发生。

本实施例中，叠片过程具体为，在叠片台600上，一层隔膜铺好后，放置极片；在放置极片的同时，缓存机构300将放卷机构100释放出的一段隔膜缓存好(缓存辊322从左往右)；极片放好后叠片机构500带着隔膜转向，铺新的一层；开始时，由于叠片辊522会稍微远离叠片台600，以保证极片能够放置进去，由此，会冗余一段隔膜，这段冗余的隔膜会首先被缓存机构300回收(缓存辊322从左往右)，当叠片辊522靠近叠片台600隔膜开始铺新的一层时，缓存机构300释放出缓存好的隔膜(缓存辊322从右往左)，方便叠片机构500把释放出的这段隔膜铺到极片上；新的一层隔膜铺好后，放置新的极片，与此同时，缓存机构300再次将放卷机构100释放出的一段隔膜缓存好(缓存辊322从左往右)，以此类推，最终实现Z型叠片。

本实施例提供的一种叠片机，包括上述放卷装置，由此，该叠片机所达到的技术优势及效果包括上述放卷装置所达到的技术优势及效果，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。