叠片设备的制作方法

1.本发明涉及锂电池设备技术领域，特别涉及一种叠片设备。


背景技术：

2.制备锂电池的电芯需要将正极片、负极片交替堆叠，并在正极片与负极片之间以隔膜隔开。z型叠片工艺是将裁切好的极片依次放在叠片台上，且每放入一片极片隔膜就折叠覆盖一层，使隔膜形成z字型。z型叠片工艺中使用的隔膜是连续的，当一个电芯堆叠完成之后，需要将隔膜进行裁断。隔膜裁断之后，得到的电芯将被转移至下一个工序处理，而裁断的隔膜需要再次牵引至叠片台上以进行下一个电芯的堆叠。
3.但是，隔膜在切断之后将形成一段长度较长的自由段，该自由段处于自由下垂的状态。为了使下垂的自由段能够再次落在叠片台上，现有的叠片设备一般采用对隔膜吹气的方式将自由段吹送至叠片台的表面。但是，吹送的过程随机性较大，容易导致隔膜出现褶皱、偏移、翻边等异常现象，进而影响电芯的品质。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够改善叠片所得到的电芯品质的叠片设备。
5.一种叠片设备，包括：
6.叠片机构，包括叠片台，所述叠片台具有承载面；
7.位于所述承载面上方的走带机构，放卷的隔膜能够绕经所述走带机构并由所述走带机构的输出端输出，所述走带机构的输出端设有夹持组件，所述夹持组件能够夹紧或释放隔膜；
8.取片机构，用于将极片放置于所述承载面；及
9.裁切机构，能够将所述走带机构的输出端与所述叠片台之间的隔膜切断；
10.其中，叠片过程中所述叠片台及所述走带机构能够沿预设方向相对往复移动，所述夹持组件释放隔膜，所述取片机构将极片依次放置于隔膜，以使由所述走带机构输出的隔膜在所述承载面上进行z型铺设；叠片完成后所述夹持组件夹紧隔膜，并由所述裁切机构将隔膜切断。
11.在其中一个实施例中，所述叠片机构还包括压紧组件，所述压紧组件包括能够将极片及隔膜压持于所述承载面的压紧状态及对所述承载面形成避位的避位状态。
12.在其中一个实施例中，所述叠片机构还包括吸板，所述吸板位于所述叠片台所述预设方向的一侧，且所述吸板具有能够吸附隔膜的吸附面。
13.在其中一个实施例中，所述吸板上开设有能够在所述吸附面产生负压的吸附孔，所述吸附孔分布于所述吸板靠近所述叠片台一侧的边缘。
14.在其中一个实施例中，所述叠片机构还包括纠偏驱动组件，所述纠偏驱动组件与所述吸板传动连接，并能够带动所述吸板沿平行于所述承载面的方向移动。
15.在其中一个实施例中，所述承载面上开设有多个供搬运夹爪伸入的避位口。
16.在其中一个实施例中，所述叠片机构还包括补齐组件，所述补齐组件包括补齐板及补齐驱动件，多个所述补齐板与多个所述避位口一一对应，所述补齐驱动件能够带动多个所述补齐板进入对应的所述避位口内并与所述承载面处于同一平面，并能够带动多个所述补齐板暴露出所述避位口。
17.在其中一个实施例中，还包括顶升机构，所述叠片机构设于所述顶升机构的驱动端，所述顶升机构能够驱动所述叠片机构沿上下方向移动。
18.在其中一个实施例中，所述夹持组件包括可转动地的第一输送辊及第二输送辊，所述第一输送辊及所述第二输送辊的旋转轴线平行，隔膜能够穿过所述第一输送辊与所述第二输送辊之间，且所述第一输送辊及所述第二输送辊之间的距离可调，以夹紧或释放隔膜。
19.在其中一个实施例中，所述走带机构包括支架，所述夹持组件还包括夹紧驱动件及安装板，所述安装板设于所述夹紧驱动件的驱动端，所述第一输送辊可转动地安装于所述支架，所述第二输送辊可转动地安装于所述安装板，所述夹紧驱动件能够驱动所述安装板移动，以调节所述第一输送辊与所述第二输送辊之间的距离。
20.在其中一个实施例中，所述裁切机构的切断位置位于隔膜靠近所述走带机构的输出端的一端。
21.上述叠片设备，在一个电芯堆叠完成后，夹持组件夹紧隔膜以保持张力，裁切机构则将走带机构的输出端与叠片台之间的隔膜切断。由于夹持组件设于走带机构的输出端，故隔膜切断后形成的自由段的长度较小。进行下一个电芯的叠片时，叠片台先相对于走带机构沿预设方向移动，隔膜的自由段便可划过承载面。随着叠片台继续移动，夹持组件释放隔膜，隔膜便可逐渐平铺于承载面。可见，在将隔膜再次引入叠片台时，无需设置反吹机构进行吹气，隔膜能够保持较高的平整度，从而能够改善电芯的品质。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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获得其他的附图。
23.图1为本发明较佳实施例中叠片设备的主视图；
24.图2为图1所示叠片设备中叠片机构的主视图；
25.图3为图2所示叠片机构中包含叠片台的局部俯视图；
26.图4为图1所示叠片设备中走带机构的左视图；
27.图5为图4所示走带机构的仰视图；
28.图6至图9为图1所示叠片设备在叠片过程中的状态变化示意图。
具体实施方式
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发
明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
30.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”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
31.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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
32.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
33.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
35.请参阅图1，本发明较佳实施例中的叠片设备10包括叠片机构100、走带机构200、取片机构(图未示)及裁切机构300。
36.叠片机构100能够上能够实现极片及隔膜的堆叠。具体的，极片包括正极极片及负极极片，正极极片及负极极片能够在叠片机构100上交替堆叠，隔膜则设置于相邻的正极极片与负极极片之间。
37.请一并参阅图2，叠片机构100包括叠片台110及吸板120。叠片台110一般是由金属等具有较高机械强度的材料成型的板状结构，可以呈矩形。叠片台110具有承载面，承载面用于承载极片及隔膜。具体使用时，叠片台110的承载面朝上，取片机构能够获取极片，并将极片放置于承载面上。
38.吸板120分布于叠片台110预设方向的一侧，该预设方向指的是图2所示的左右方向。吸板120具有吸附面，吸附面能够吸附隔膜。其中，吸附面与承载面的朝向一致，并与承载面大致平齐。吸附面可以通过真空吸附或者静电吸附的方式对隔膜进行吸附。
39.如图3所示，具体在本实施例中，吸板120的吸附面上开设有吸附孔121，吸附孔121
能够在吸附面产生负压，从而通过真空吸附作用吸附隔膜。
40.走带机构200位于叠片台110的承载面的上方，放卷的隔膜11能够绕经走带机构200并由走带机构200的输出端输出。走带机构200一般沿上下方向延伸，其输入端位于上端而输出端位于下端。具体的，叠片设备10还包括放卷机构400，放卷机构400可以采用涨紧轴。成卷的隔膜11可预先绕设于放卷机构400，并由放卷机构400向走带机构200进行连续放卷。此外，在其他实施例中，隔膜11也可由上一道工序输出并直接进入走带机构200内。
41.走带机构200一般用于对隔膜11的料带进行张力控制并调整走向。而且，由走带机构200输出的隔膜11能够铺设于叠片台110的承载面，便将相邻的两个极片隔开。具体的，叠片台110及走带机构200能够沿预设方向相对往复移动，配合取片机构依次在隔膜表面放置极片，可使由走带机构200输出的隔膜11在承载面上进行z型铺设，并完成电芯的堆叠。
42.进一步的，走带机构200的输出端设有夹持组件210，夹持组件210能够夹紧或释放隔膜11。夹持组件210夹紧隔膜11时，可将隔膜11在走带机构200的输出端隔断。夹持组件210释放隔膜11时，隔膜11则能够顺利从走带机构200的输出端输出。
43.叠片过程中，叠片台110可以保持静止而使走带机构200沿预设方向往复移动，夹持组件210释放隔膜11，故走带机构200拉动隔膜11铺设在叠片台110的承载面上。具体的，取片机构将正极极片以及负极极片交替放置于叠片台110的隔膜11上，且每放置一个极片，走带机构200便动作一次并拉动隔膜11覆盖在极片上，从而使得相邻的隔膜11之间设有极片；重复上述操作，直至堆叠的极片达到所需层数便可完成一个电芯的制备，而铺设于叠片台110的隔膜11则折叠成“z”字型。叠片完成后，夹持组件210夹紧隔膜11。
44.显然，在叠片过程中，也可以是走带机构200保持不动而叠片台110沿预设方向往复移动。
45.请一并参阅图4及图5，在本实施例中，夹持组件210包括可转动地的第一输送辊211及第二输送辊212，第一输送辊211及第二输送辊212的旋转轴线平行，隔膜11能够穿过第一输送辊211与第二输送辊212之间，且第一输送辊211及第二输送辊212之间的距离可调，以夹紧或释放隔膜11。
46.具体的，第一输送辊211及第二输送辊212的旋转轴线一般垂直于预设方向，并平行于叠片台110的承载面。第一输送辊211与第二输送辊212相互靠近将隔膜11夹紧，相互远离则将隔膜11释放。由于第一输送辊211与第二输送辊212与隔膜11的接触面为弧形面，故夹紧隔膜11时不易对隔膜11造成损伤。而且，隔膜11从走带机构200的输出端输出时，第一输送辊211及第二输送辊212均能够隔膜11转动，从而还能够减小对隔膜11的摩擦力。
47.进一步的，具体在本实施例中，走带机构200包括支架220，夹持组件210还包括夹紧驱动件213及安装板214，安装板214设于夹紧驱动件213的驱动端，第一输送辊211可转动地安装于支架220，第二输送辊212可转动地安装于安装板214，夹紧驱动件213能够驱动安装板214移动，以调节第一输送辊211与第二输送辊212之间的距离。
48.具体的，夹紧驱动件213可以是气缸，可通过气缸连接板(图未标)固定于支架220。因此，夹紧驱动件213能够通过安装板214驱动第二输送辊212移动，从而调节第一输送辊211与第二输送辊212之间的距离。如此，则方便对夹持组件210的状态实现自动调节。
49.为了使第二输送辊212在移动过程中更加平稳，支架220的沿第二输送辊212纵长方向的两端均设有一个安装板214，且两个安装板214分别与一个夹紧驱动件213的驱动端
连接。显然，在其他实施例中，夹持组件210还可采用夹板等形式。
50.此外，走带机构200还包括过辊230，过辊230位于走带机构200的输入端并可转动地安装于支架220。进入走带机构200的隔膜11先绕经过辊230，再经过夹持组件210。
51.裁切机构300能够将走带机构200的输出端与叠片台110之间的隔膜11切断。具体的，裁切机构300包括裁切驱动件310及切刀320，裁切驱动件310可以是气缸、电缸或与之匹配的传动结构，通过带动切刀320动作而对隔膜11执行切断操作。显然，裁切机构300也可采用热切及其他方式对隔膜11执行切断操作。
52.在一个电芯堆叠完成后，夹持组件210夹紧隔膜，裁切机构300便可将走带机构200的输出端与叠片台110之间的隔膜11切断，电芯便可顺利移动至下一道工序。
53.下面结合图6至图9，对叠片设备10进行叠片的过程中进行简要描述：
54.当一个电芯堆叠完成后，走带机构200移动至叠片台100的右侧(其他情况下也可以是左侧)，此时叠片设备10的状态如图6所示；夹紧组件210夹紧隔膜11，裁切机构300将隔膜11切断，此时叠片设备10的状态如图7所示。由于夹持组件210设于走带机构200的输出端，更靠近叠片台110，故可以看出隔膜11切断后形成的自由段的长度较小，仅伸出于夹持组件210极小一段；接着，走带机构200向左移动，隔膜11的自由段从吸板120上方划过并被吸附面吸附，此时叠片设备10的状态如图8所示；随着走带机构200继续向左移动，夹持组件121释放隔膜11，隔膜11拉出并逐渐平铺于承载面，此时叠片设备10的状态如图9所示。可见，切断后的隔膜11再次被牵引至叠片台110，可以准备进行下一个电芯的堆叠。在进行下一个电芯的堆叠时，夹持组件121释放隔膜11，以使隔膜11能够在承载面上进行z形铺设。
55.需要指出的是，在其他实施例中，吸板120可以省略，并利用隔膜11的重力以及与承载面之间的摩擦力将隔膜11从走带机构200的输出端拉出。
56.请再次参阅图1，在本实施例中，裁切机构300的切断位置位于隔膜靠近走带机构200的输出端的一端。
57.具体的，隔膜11未被切断时，由走带机构200的输出端延伸至叠片台110上。如此，走带机构200与叠片台110之间的隔膜11，可定义靠近走带机构200的第一端及靠近叠片台110的第二端。裁切机构300靠近走带机构200的输出端设置，可使裁切机构300的切断位置尽可能靠近隔膜11的第一端。如此，隔膜11切断后形成的自由段的长度将进一步的缩短。其中，裁切机构300可以贴近走带机构200的输出端设置，也可直接设于走带机构200的输出端。
58.为了吸附隔膜11，吸板120上的吸附孔121可以分布于整个吸附面，也可仅分布于吸附面的局部。请再次参阅图3，在本实施例中，吸附孔121分布于吸板靠近叠片台110一侧的边缘。譬如，对于叠片台110左侧的吸板120上，其上的吸附孔121分布于吸板120右侧的边缘，而对于叠片台110右侧的吸板120上，其上的吸附孔121则分布于吸板120左侧的边缘。
59.如此，在隔膜11被牵引至叠片台110的过程中，只有小部分隔膜11被吸附于吸板120上。因此，在保证电芯质量的前提下不会造成隔膜11的浪费。具体的，吸附孔121可以是多个独立的圆孔或方孔，且多个吸附孔121沿吸附板120的边缘间隔分布。此外，吸附孔121也可是沿吸附板120的边缘延伸的条形孔。
60.请再次参阅图1，在本实施例中，叠片机构100还包括纠偏驱动组件140纠偏驱动组件140与吸板120传动连接，并能够带动吸板120沿平行于承载面的方向移动。
61.纠偏驱动组件140能够驱动吸板120移动，从而调整吸板120所吸附的隔膜11与承载面的相对位置。譬如，纠偏驱动组件140可带动吸板120沿图3所示的左右方向移动。通过对隔膜11相对于承载面的位置进行调整，能够使得隔膜11能够平铺在叠片台110的中间位置，从而有助于进一步提升堆叠得到的电芯的品质。具体的，纠偏驱动组件140可以是气缸、电缸及与之配合的载台及传动结构。
62.请再次参阅图2，在本实施例中，叠片机构100还包括压紧组件130，压紧组件130包括能够将极片及隔膜压持于承载面的压紧状态及对承载面形成避位的避位状态。压紧组件130处于避位状态时，能够方便极片及隔膜11正常放置；压紧组件130处于压紧状态时，则能够避免已经堆叠的极片及隔膜11发生松动或偏移。
63.具体的，压紧组件130一般包括设置于叠片台110的边缘的压刀131及压紧驱动件132，压紧驱动件132能够驱动压刀131沿平行于承载面的方向及垂直于承载面的方向移动，以使压紧组件130在压紧状态及避位状态之间切换。对于矩形的叠片台110而言，压刀131优选分布于叠片台110的四个顶角。
64.在电芯堆叠完成后，一般还需要通过搬运夹爪(图未示)抓取承载面上的电芯并将其搬运至下一个工位进行其他工序。但是，搬运夹爪在抓取电芯的过程中容易将制作好的电芯夹散，甚至损坏电芯。
65.为了避免这一问题，请再次参阅图3，在本实施例中，承载面上开设有多个供搬运夹爪伸入的避位口111。
66.避位口111一般呈长条形，且避位口111至少一端延伸至叠片台110的侧面，从而方便搬运夹爪伸入。如此，搬运夹爪在抓取电芯时，可先由避位口111伸入至电芯的下侧，再沿上下两侧夹持电芯，便可减少对电芯造成的损害。
67.由于承载面上设置有多个避位口111，故导致承载面并不是一个完整的平面。因此，叠片过程中施加的压力可能会导致避位口111在最终得到电芯表面造成压痕，甚至直接将电芯压坏。
68.为了避免这一问题，在本实施例中，叠片机构100还包括补齐组件(图未标)，补齐组件包括补齐板151及补齐驱动件(图未示)，多个补齐板151与多个避位口111一一对应，补齐驱动件能够带动多个补齐板151进入对应的避位口111内并与承载面处于同一平面，并能够带动多个补齐板151暴露出避位口111。
69.每个补齐板151均呈长条形，并与避位口111的形状相匹配。多个补齐板151可由一个补齐驱动件驱动共同驱动，也可分别由多个补齐驱动件单独驱动。在电芯堆叠的过程中，补齐驱动件可先带动多补齐板151动作，并使多个补齐板151进入对应的避位口111内。由于补齐板151的表面与承载面处于同一平面，故补齐板151能够将避位口112补齐，从而与承载面配合形成一完整的平面。如此，则能够避免在制得的电芯表面造成压痕。
70.当电芯堆叠完成并需要由搬运夹爪对电芯进行转移时，补齐驱动件则带动补齐板151暴露出避位口112。此时，搬运夹爪便可顺利伸入避位口111内，以沿上下两侧夹持电芯。
71.请再次参阅图1及图2，在本实施例中，叠片设备10还包括顶升机构500，叠片机构100设于顶升机构500的驱动端，顶升机构500能够驱动叠片机构100沿上下方向移动。
72.顶升机构500可以是气缸或者电机螺纹丝杠副结构。由于不同型号的电芯具有不同的层数及厚度。因此，在堆叠不同型号的电芯时，可根据需求调整叠片机构100的整体高
度。
73.上述叠片设备10，在一个电芯堆叠完成后，夹持组件210夹紧隔膜11以保持张力，裁切机构300则将走带机构200的输出端与叠片台110之间的隔膜11切断。由于夹持组件210设于走带机构200的输出端，故隔膜11切断后形成的自由段的长度较小。进一下一个电芯的叠片时，叠片台110先相对于走带机构200沿预设方向移动，隔膜11的自由段便可划过承载面。随着叠片台110继续移动，夹持组件210释放隔膜11，隔膜11便可逐渐平铺于承载面。可见，在将隔膜11再次引入叠片台时，无需设置反吹机构进行吹气，隔膜11能够保持较高的平整度，从而能够改善电芯的品质。
74.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
75.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。