一种极耳激光切割及吸尘装置的制作方法

本实用新型涉及锂电池领域，特别指一种极耳激光切割及吸尘装置。

背景技术：

当前,全球锂电池企业主要聚集在韩国、中国和日本。日本在21世纪之前垄断了全球的锂电池产业,其主要产品是二次锂电池。后来,随着韩国和中国对锂电池生产技术的研究和开发而逐渐地在全球占据了一定的市场。国外著名的锂电池生产厂家有三洋、博世、三星、松下、索尼、丰田、东芝、福特、通用、奔驰等。这些厂家一般都有一整套完善的锂电池生产线，其中包含锂电池卷绕设备和极耳焊接设备，这些设备一般由专门的设备生产商提供。调查统计，2016年中国锂电池电芯设备规模为75亿元，同比增长超过100%。其中国产设备占55亿元，预计未来国产比例将提升。目前动力电池的产能和性能，远不能满足终端电动车及储能市场的新增需求，未来3-5年将是锂电设备高速增长期。受动力电池大规模扩张影响，单体动力电池容量较大，用叠片工艺生产效率和性能更优异。许多国内领先电芯制造商都有方形铝壳电池扩产规划，2016年以来对叠片工艺设备需求随之增多。我国锂电池叠片机设备行业，由过去格林晟一家独大，到现在群雄割据的局面。由于动力电池性能要求较高，对设备稳定性、精细度、高速性等要求严格，因此企业在采购中会优先考虑高性能设备，这将加速设备市场向实力型设备企业集中化，同时也倒逼低端市场设备企业竞争加大，小企业为了生存迫使下降价格走薄利多销道路。动力锂电池主要由隔离膜、阴极、阳极、电解液四部分组成，按成型工艺主要分为三种：切片锂电池、叠片锂电池和卷绕锂电池。切片锂电池，由于隔离膜非常柔软，在加工过程中难以保证隔离膜的对齐度，使电池质量下降，因此，在工业中很少使用该方案。叠片锂电池，从结构上看叠片工艺比切片工艺的锂电池加工工艺简单，因为隔离膜在整块锂电池当中为连续的，而且其性能与切片锂电池几乎一样，在工业中常用叠片锂电池替代切片锂电池。方形卷绕锂电池，在整个电池中只有一张阴极极片和一张阳极极片，其加工工艺更为简单，因此卷绕锂电池目前被广泛应用。

在没有出现叠片锂电池之前几乎都是用方形卷绕锂电池，但随着行业内的不断研究，随着电池能量密度要求逐步提高，电芯企业有将电池越做越大的趋势，单电芯做大最主要存在问题在于安全性、生产效率、极片与隔膜卷绕或对叠的控制、产线集体效率等问题。叠片锂电池的优越性能慢慢呈现，叠片锂电池的普及是将来的一大趋势，而解决叠片锂电池的加工效率问题是推广叠片锂电池的必须途径，且随着国内叠片装备企业的不断革新进步，以及大型锂电装备企业的横向延伸，叠片工艺仍会是主流趋势。高工产研锂电研究所ggii数据显示，2019年1-10月我国软包电池装机量约3.99gwh，同比下降10%，仅占总装机量8.6%去年占总装机量13.4%。方形电池，装机量约39.12gwh，同比增长49%，占总装机量84.35%。

叠片工艺是软包电池制造过程中的关键工艺，在进行叠片之前需要将来料的带状极片的侧边处裁切出极片的极耳，同时还需将间隔裁切极耳后的带状极片裁切成为单片状的极片。在对上述工艺自动化设计过程中存在以下技术难点需要解决：1、带状极片裁切前需要在其一侧边裁切出极耳形状，因此需要设计一种极耳自动裁切机构，为保证裁切产能需要带状极片保持高速持续不停止运动。2、极耳激光高速裁切过程中产生废料和粉尘会掉落至极片表面，因此需要在极耳裁切的同时进行废料和粉尘的吸出。3、极耳裁切时需要通过支台将极片保持在水平状态，同样的，由于极耳激光裁切产生的废料和粉尘会掉落至支台上，极片后部经过支台时废料和粉尘会粘粘至极片上，因此需要支台进行轮换清洁吸尘。4、实际生产过程中，根据极片来料方式及后续工艺加工方式，存在需要在带状极片的不同侧裁切极耳的情况。5、带状极片在传送和裁切时其表面会粘附粉尘和杂物，为保证后续质量，需要在极片传送过程中对带状极片表面进行除尘。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种实现了极耳高速自动裁切、有效地进行轮换清洁和裁切吸尘，保证了裁切良品率的极耳激光切割及吸尘装置。

本实用新型采用的技术方案如下：一种极耳激光切割及吸尘装置，包括极耳裁切平台及极耳裁切激光器，其中，上述极耳裁切平台水平设置于极片裁切机的机架的前侧，极耳裁切激光器设置于极耳裁切平台的上方；极耳裁切平台包括导膜组件、直线驱动模组、极耳裁切组件及吸尘和清洁组件，上述直线驱动模组设置于机架的侧壁上，导膜组件设置在直线驱动模组上方；上述极耳裁切组件包括二套，两套极耳裁切组件分别连接在直线驱动模组的输出端上，经直线驱动模组调整直线位置，以便选择在带状极片的不同侧边处裁切极耳，带状极片经导膜组件水平延伸至极耳裁切组件上方；极耳裁切组件包括至少二个裁切支撑面，极耳裁切组件驱动各裁切支撑面沿竖直平面旋转运动以便进行轮换；上述吸尘和清洁组件设置在水平的裁切支撑面及侧部的裁切支撑面处，吸尘和清洁组件在水平的裁切支撑面处吸出极耳裁切过程中掉落的废料，并在侧部的裁切支撑面处对裁切支撑面进行吹洗和吸尘清洁。

优选地，所述的导膜组件包括导膜支架、第一导膜辊及第二导膜辊，其中，上述导膜支架设置于直线驱动模组的上方，第一导膜辊可转动地设置在导膜支架的下部，并与导膜支架之间留有间隙；上述第二导膜辊可转动地设置在第一导膜辊的侧部；带状极片穿过导膜支架与第一导膜辊之间的间隙经第二导膜辊水平支撑，并延伸至极耳裁切组件上方。

优选地，所述的极耳裁切组件包括极耳裁切滑座、裁切升降气缸、裁切升降座、裁切旋转气缸及轮换架，其中，上述极耳裁切滑座连接在直线驱动模组的输出端上；上述裁切升降气缸连接在极耳裁切滑座的侧壁上，且输出端朝上设置；上述裁切升降座连接在裁切升降气缸的输出端上，并经裁切升降气缸驱动而升降运动；上述裁切旋转气缸设置在裁切升降座上，且输出端穿过裁切升降座。

优选地，所述的轮换架连接在裁切旋转气缸的输出端上，经裁切旋转气缸驱动而旋转运动；上述轮换架包括轮盘部及裁切支撑部，轮盘部为圆状盘体结构，轮盘部竖直连接在裁切旋转气缸的输出端上，并经裁切旋转气缸驱动而旋转运动；上述裁切支撑部包括至少二个，裁切支撑部沿轮盘部的圆周方向均匀间隔地连接在轮盘部的边沿，并延伸形成裁切支撑面，其中水平设置的裁切支撑部为裁切工作平面。

优选地，所述的裁切支撑面上开设有x型结构的激光裁切槽，以便极耳裁切激光器在运动中的带状极片的一侧处裁切出极耳。

优选地，所述的吸尘和清洁组件包括吸尘清洁支板、第一吸尘管、清洁气嘴及第二吸尘管，其中，上述吸尘清洁支板连接在裁切升降座的下部，并水平延伸；上述第一吸尘管及第二吸尘管分别设置在吸尘清洁支板上；上述第一吸尘管的吸入管口延伸至水平的裁切支撑部下方，以便吸出在该裁切支撑部处裁切时产生的费料。

优选地，所述的清洁气嘴竖直延伸至轮换架一侧的裁切支撑部上，并朝裁切支撑部的激光裁切槽设置，清洁气嘴导出高压气体清洁轮换后的激光裁切槽；上述第二吸尘管的吸入管口延伸至轮换架一侧的裁切支撑部处，以便将清洁气嘴清洁激光裁切槽时产生的残余物吸出。

优选地，所述的极耳裁切激光器包括极耳激光器支架、极耳激光器模组、极耳激光器滑座、极耳激光器及极耳激光器调节杆，其中，上述极耳激光器支架设置在机架上，极耳激光器支架上开设有二个避空槽；上述极耳激光器模组水平设置在极耳激光器支架的下部；上述极耳激光器滑座包括二个，两极耳激光器滑座分别连接在极耳激光器模组的输出端上。

优选地，所述的极耳激光器包括二个，两极耳激光器分别设置在两极耳激光器滑座上，并经极耳激光器调节杆调节竖直方向上的高度。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型针对现有技术存在的缺陷和不足自主研发设计了一种实现了极耳高速自动裁切、有效地进行轮换清洁和裁切吸尘，保证了裁切良品率的极耳激光切割及吸尘装置。具体的：本实用新型针对高速运动的极片极耳裁切工艺要求，独创性地设计有极耳裁切机构，极耳裁切机构整体包括极耳裁切平台和极耳裁切激光器，极耳裁切激光器和极耳裁切平台上下间隔设置，极耳裁切激光器和极耳裁切平台前后两侧分别对应地设有二套极耳裁切组件和二个极耳激光器，并分别通过直线模组驱动调整间距，该种双套结构设计可适应不同的极片来料方向及后续极片不同的加工方向，通用性好。另外，本实用新型的极耳裁切平台包括导膜组件，导膜组件将来料的带状极片导入极耳裁切组件处，保证极耳裁切过程中的平面度，提升极耳裁切质量。特别地，本实用新型的极耳裁切组件以轮换架作为承载载体，轮换架包括轮盘部和裁切支撑部，轮盘部为圆状盘体结构，轮盘部竖直设置并经裁切旋转气缸驱动而旋转运动，裁切支撑部为平面结构，裁切支撑部包括四个，并沿轮盘部圆周方向均匀间隔设置，裁切旋转气缸驱动轮盘部以90°为旋转单元旋转运动，位于最上方的裁切支撑部处于水平面状态，并为裁切工作平面；带状极片运动至裁切工作平面处的裁切支撑部处时，极耳激光器通过斜向运动沿着裁切支撑部上的裁切支撑槽方向在运动中的带状极片一侧裁切出极耳形状。另外，本实用新型的裁切工作平面下部还设有第一吸尘管，第一吸尘管对准该处裁切支撑部的激光裁切槽设置，并通过向外抽气将裁切工作平面处裁切产生的极片废料和粉尘向外吸出。同时，本实用新型在位于侧部的裁切支撑部处还设有清洁气嘴及第二吸尘管，当裁切工作平面处的裁切支撑部裁切一段预定的时间后，轮盘部将该裁切工作平面处的裁切支撑部轮换至侧部，通过清洁气嘴吹出的高压气体将该裁切支撑部内的激光裁切槽进行清洁，以防止其上的粉尘杂物粘附在极片上；同时，通过第二吸尘管将清洁时产生的粉尘杂物向外吸出。如此不断循环轮换，有效地避免了极耳裁切过程中粉尘及废料残余粘附在极片表面，极大地提升了极片裁切良品率。

附图说明

图1为本实用新型极耳裁切机构的立体结构示意图之一。

图2为本实用新型极耳裁切机构的立体结构示意图之二。

图3为本实用新型极耳裁切机构的立体结构示意图之三。

图4为本实用新型极耳裁切平台的立体结构示意图之一。

图5为本实用新型极耳裁切平台的立体结构示意图之二。

图6为本实用新型极耳裁切平台的立体结构示意图之三。

图7为本实用新型极耳裁切平台隐藏部件的立体结构示意图之一。

图8为本实用新型极耳裁切平台隐藏部件的立体结构示意图之二。

图9为本实用新型极耳裁切平台隐藏部件的立体结构示意图之三。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步描述：

如图1至图9所示，本实用新型采取的技术方案如下：一种极耳激光切割及吸尘装置，包括极耳裁切平台5及极耳裁切激光器6，其中，上述极耳裁切平台5水平设置于极片裁切机的机架的前侧，极耳裁切激光器6设置于极耳裁切平台5的上方；极耳裁切平台5包括导膜组件、直线驱动模组54、极耳裁切组件及吸尘和清洁组件，上述直线驱动模组54设置于机架的侧壁上，导膜组件设置在直线驱动模组54上方；上述极耳裁切组件包括二套，两套极耳裁切组件分别连接在直线驱动模组54的输出端上，经直线驱动模组54调整直线位置，以便选择在带状极片的不同侧边处裁切极耳，带状极片经导膜组件水平延伸至极耳裁切组件上方；极耳裁切组件包括至少二个裁切支撑面，极耳裁切组件驱动各裁切支撑面沿竖直平面旋转运动以便进行轮换；上述吸尘和清洁组件设置在水平的裁切支撑面及侧部的裁切支撑面处，吸尘和清洁组件在水平的裁切支撑面处吸出极耳裁切过程中掉落的废料，并在侧部的裁切支撑面处对裁切支撑面进行吹洗和吸尘清洁。

导膜组件包括导膜支架51、第一导膜辊52及第二导膜辊53，其中，上述导膜支架51设置于直线驱动模组54的上方，第一导膜辊52可转动地设置在导膜支架51的下部，并与导膜支架51之间留有间隙；上述第二导膜辊53可转动地设置在第一导膜辊52的侧部；带状极片穿过导膜支架51与第一导膜辊52之间的间隙经第二导膜辊53水平支撑，并延伸至极耳裁切组件上方。

极耳裁切组件包括极耳裁切滑座55、裁切升降气缸56、裁切升降座57、裁切旋转气缸58及轮换架59，其中，上述极耳裁切滑座55连接在直线驱动模组54的输出端上；上述裁切升降气缸56连接在极耳裁切滑座55的侧壁上，且输出端朝上设置；上述裁切升降座57连接在裁切升降气缸56的输出端上，并经裁切升降气缸56驱动而升降运动；上述裁切旋转气缸58设置在裁切升降座57上，且输出端穿过裁切升降座57。

轮换架59连接在裁切旋转气缸58的输出端上，经裁切旋转气缸58驱动而旋转运动；上述轮换架59包括轮盘部及裁切支撑部，轮盘部为圆状盘体结构，轮盘部竖直连接在裁切旋转气缸58的输出端上，并经裁切旋转气缸58驱动而旋转运动；上述裁切支撑部包括至少二个，裁切支撑部沿轮盘部的圆周方向均匀间隔地连接在轮盘部的边沿，并延伸形成裁切支撑面，其中水平设置的裁切支撑部为裁切工作平面。

裁切支撑面上开设有x型结构的激光裁切槽，以便极耳裁切激光器6在运动中的带状极片的一侧处裁切出极耳。

吸尘和清洁组件包括吸尘清洁支板510、第一吸尘管511、清洁气嘴512及第二吸尘管513，其中，上述吸尘清洁支板510连接在裁切升降座57的下部，并水平延伸；上述第一吸尘管511及第二吸尘管513分别设置在吸尘清洁支板510上；上述第一吸尘管511的吸入管口延伸至水平的裁切支撑部下方，以便吸出在该裁切支撑部处裁切时产生的费料。

清洁气嘴512竖直延伸至轮换架59一侧的裁切支撑部上，并朝裁切支撑部的激光裁切槽设置，清洁气嘴512导出高压气体清洁轮换后的激光裁切槽；上述第二吸尘管513的吸入管口延伸至轮换架59一侧的裁切支撑部处，以便将清洁气嘴512清洁激光裁切槽时产生的残余物吸出。

极耳裁切激光器6包括极耳激光器支架61、极耳激光器模组63、极耳激光器滑座64、极耳激光器65及极耳激光器调节杆66，其中，上述极耳激光器支架61设置在机架上，极耳激光器支架61上开设有二个避空槽62；上述极耳激光器模组63水平设置在极耳激光器支架61的下部；上述极耳激光器滑座64包括二个，两极耳激光器滑座64分别连接在极耳激光器模组63的输出端上。

极耳激光器65包括二个，两极耳激光器65分别设置在两极耳激光器滑座64上，并经极耳激光器调节杆66调节竖直方向上的高度。

进一步，本实用新型设计了一种实现了极耳高速自动裁切、有效地进行轮换清洁和裁切吸尘，保证了裁切良品率的极耳激光切割及吸尘装置。具体的：本实用新型针对高速运动的极片极耳裁切工艺要求，独创性地设计有极耳裁切机构，极耳裁切机构整体包括极耳裁切平台和极耳裁切激光器，极耳裁切激光器和极耳裁切平台上下间隔设置，极耳裁切激光器和极耳裁切平台前后两侧分别对应地设有二套极耳裁切组件和二个极耳激光器，并分别通过直线模组驱动调整间距，该种双套结构设计可适应不同的极片来料方向及后续极片不同的加工方向，通用性好。另外，本实用新型的极耳裁切平台包括导膜组件，导膜组件将来料的带状极片导入极耳裁切组件处，保证极耳裁切过程中的平面度，提升极耳裁切质量。特别地，本实用新型的极耳裁切组件以轮换架作为承载载体，轮换架包括轮盘部和裁切支撑部，轮盘部为圆状盘体结构，轮盘部竖直设置并经裁切旋转气缸驱动而旋转运动，裁切支撑部为平面结构，裁切支撑部包括四个，并沿轮盘部圆周方向均匀间隔设置，裁切旋转气缸驱动轮盘部以90°为旋转单元旋转运动，位于最上方的裁切支撑部处于水平面状态，并为裁切工作平面；带状极片运动至裁切工作平面处的裁切支撑部处时，极耳激光器通过斜向运动沿着裁切支撑部上的裁切支撑槽方向在运动中的带状极片一侧裁切出极耳形状。另外，本实用新型的裁切工作平面下部还设有第一吸尘管，第一吸尘管对准该处裁切支撑部的激光裁切槽设置，并通过向外抽气将裁切工作平面处裁切产生的极片废料和粉尘向外吸出。同时，本实用新型在位于侧部的裁切支撑部处还设有清洁气嘴及第二吸尘管，当裁切工作平面处的裁切支撑部裁切一段预定的时间后，轮盘部将该裁切工作平面处的裁切支撑部轮换至侧部，通过清洁气嘴吹出的高压气体将该裁切支撑部内的激光裁切槽进行清洁，以防止其上的粉尘杂物粘附在极片上；同时，通过第二吸尘管将清洁时产生的粉尘杂物向外吸出。如此不断循环轮换，有效地避免了极耳裁切过程中粉尘及废料残余粘附在极片表面，极大地提升了极片裁切良品率。

本实用新型的实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本实用新型专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本实用新型专利权利要求范围内。