一种锂离子电芯半自动叠片设备的制作方法

本发明创造属于电池电芯装配制造设备领域，尤其是涉及一种锂离子电芯半自动叠片设备。

背景技术：

目前市场对锂离子电池的需求日益增强，对电池的性能要求亦越来越高。对于研发型电池企业，由于开发电芯品种多、型号杂，而部分企业的研发线动力电芯试样产品多为手动叠片方式，由于人员操作熟练度、精准度等因素影响，最终导致产品一致性差、作业效率低，无形的增加了生产成本。因此，发明一种适用于制作小批量试样产品的半自动或自动叠片装置就显得尤为重要。

现有自动叠片机多用于制造线量产使用，其体积一般较大。而企业研发线动力电芯试样产品多为手动叠片方式，由于人员操作熟练度、精准度等因素影响，最终导致产品一致性差、作业效率低，无形的增加了生产成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种适用于制作小批量试样产品的半自动叠片设备，提高产品一致性、合格率及作业效率，节约生产成本。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种适用于制作小批量试样产品的半自动叠片设备，包括装置控制箱、隔膜放卷装置、摆隔膜装置、取极片装置、压片装置和叠片主体安装架；

所述隔膜放卷装置包括位于设备上部的固定于叠片主体安装架之上的隔膜放卷安装架和安装于隔膜放卷安装架上的隔膜上料轴；

所述摆隔膜装置包括隔膜气缸、隔膜摆辊；所述隔膜气缸水平安装于叠片主体安装架前侧面；所述隔膜摆辊安装于隔膜气缸自由端上；隔膜摆辊位于隔膜上料轴的下方且两者平行；

所述压片装置位于摆隔膜装置下方以及摆隔膜装置与取极片装置之间；

所述取极片装置位于所述压片装置前方，其包括上料盒机构和转运机构；所述上料盒机构包括正极上料盒和负极上料盒；所述转运机构包括带有水平转臂的两组旋转气缸：即与正极上料盒匹配并临近的正极旋转气缸、与负极上料盒匹配并临近的负极旋转气缸，正极上料盒和负极上料盒分别安装于转运机构的正极旋转气缸和负极旋转气缸的两侧；

每组旋转气缸的水平转臂的自由端下方设有真空吸盘组和用于控制所属真空吸盘组升降的吸盘升降气缸；正、负极旋转气缸控制各自的水平转臂做水平面上的往复转动，能将所属的真空吸盘组在对应的正、负极上料盒上方与所述压片装置上方之间做往复移动。

进一步，所述压片装置包括叠片平台和压片机构；所述压片机构包括四组压片单元，四组压片单元分布于叠片平台四角；每组压片单元包括横向运动总成、纵向运动总成；所述横向运功总成包括横向运动气缸、直线导轨，横向运动气缸带动纵向运动总成沿直线导轨横向远离或靠近叠片平台；进一步，所述横向运功总成还包括横向缓冲器，横向缓冲器则设置于纵向运动总成的横向远离运动线路上，起停止其时的缓冲作用。

所述纵向运动总成包括纵向运动气缸、压板，纵向运动气缸带动所属的压板纵向运动压紧或松开叠片平台上的极片和隔膜。

进一步，所述隔膜放卷装置还包括隔膜张力控制机构，所述隔膜张力控制机构安装于隔膜上料轴后部，采用阻尼机构消除摆隔膜装置摆动隔膜时所带来的惯性。

进一步，所述隔膜张力控制机构包括固定套装于隔膜上料轴后部的带轮，分别位于带轮下方两侧且安装于隔膜放卷安装架的两个张力调节单元，缠绕于带轮之上且两头分别与对应的张力调节单元连接的橡胶带，由张力调节单元锁定橡胶带的张力状态。

进一步，所述隔膜上料轴优选使用气涨轴。

进一步，所述隔膜气缸优选采用无杆气缸。

进一步，所述真空吸盘组还设有吸盘缓冲单元。

进一步，所述取极片装置的真空吸盘机构还装设有用于检测其真空度以判定极片是否被吸起的压力开关。

进一步，所述装置控制箱包括PLC、触摸屏、继电器、开关器件。

相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：现有自动叠片机多用于制造线量产使用，其体积一般较大，而企业研发线动力电芯试样产品多为手动叠片方式，由于人员操作熟练度、精准度等因素影响，最终导致产品一致性差、作业效率低问题，本发明装置体积小、成本费用较低，能够提高产品一致性、合格率及作业效率，节约生产成本。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1是本发明创造整体结构立体示意图；

图2是本发明创造的侧视图；

图3是隔膜放卷装置示意图；

图4是隔膜放卷装置的隔膜张力控制机构的结构示意图；

图5是摆隔膜装置结构示意图；

图6是取极片装置结构示意图；

图7是压片装置结果示意图；

主要附图标记说明：

1、隔膜放卷装置；2、摆隔膜装置；3、取极片装置；4、压片装置；5、叠片主体安装架；6、叠片装置底板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明创造和简化描述，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创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

本发明创造的锂离子电芯半自动叠片设备适用于制作小批量试样产品，如图1所示，包括装置控制箱、隔膜放卷装置1、摆隔膜装置2、取极片装置3和压片装置4。

所述装置控制箱安装有PLC、触摸屏、继电器、开关等元器件，是控制该设备启动、停止的控制单元。

如图3所示，所述隔膜放卷装置1安装于叠片主体安装架5之上，包括隔膜放卷安装架11、隔膜上料轴12和隔膜张力控制机构。所述隔膜放卷安装架11用于安装隔膜上料轴12和隔膜张力控制机构，并通过隔膜放卷安装架11与叠片主体安装架5相连接固定。所述隔膜上料轴12优选的使用气涨轴，用于隔膜上料、涨紧。所述隔膜张力控制机构安装于隔膜上料轴后部121，采用阻尼机构消除摆隔膜装置2摆动隔膜时所带来的惯性；

如图4所示，本申请提供了隔膜张力控制机构的一种简易的结构示例：其包括固定套装于隔膜上料轴后部121的带轮13，分别位于带轮13下方两侧且安装于隔膜放卷安装架11的两个张力调节单元15，缠绕于带轮13之上且两头分别与对应的张力调节单元15连接的橡胶带14，由张力调节单元15锁定橡胶带14的张力状态。

如图5所示，所述摆隔膜装置2包括隔膜气缸21、隔膜摆辊22；所述隔膜气缸21水平安装于叠片主体安装架5前侧面，所述隔膜气缸21优选的采用无杆气缸；所述隔膜摆辊22通过摆辊连接块23安装于隔膜气缸21自由端上；隔膜摆辊22位于隔膜上料轴12的下方且两者平行。所述摆隔膜装置2的作用为在叠片作业时隔膜通过该装置横向左右摆动与极片交替叠放，形成Z字叠片效果。

如图6所示，所述取极片装置3安装于叠片装置底板6上，且置于所述压片装置4前方，其包括

上料盒机构、转运机构；

所述上料盒机构包括正极上料盒311和负极上料盒312，其作用为分别存放待叠片的正极极片和负极极片；

所述转运机构包括带有水平转臂(3131、3141)的两组旋转气缸(313、314)：即与正极上料盒311匹配并临近的正极旋转气缸(313)、与负极上料盒312匹配并临近的负极旋转气缸(314)，正极上料盒311和负极上料盒312分别安装于转运机构的正极旋转气缸(313)和负极旋转气缸(314)的两侧，旋转气缸通过旋转气缸连接块315安装于叠片装置底板6上；

每组旋转气缸的水平转臂(3131、3141)的自由端下方设有真空吸盘组(3132、3142)(优选的，还包括有吸盘缓冲单元)和用于控制所属真空吸盘组(3132、3142)升降的吸盘升降气缸(3133、3143)；正、负极旋转气缸(313、314)控制各自的水平转臂(3131、3141)做水平往复转动，能将所属的真空吸盘组(3132、3142)在对应的正、负极上料盒(311、312)上方与所述压片装置4的叠片平台41上方之间做往复移动。

所述取极片装置作用为把极片从对应的上料盒中取出并转运放置于压片装置4的叠片平台上。

取极片装置3优选的可在真空吸盘机构上装设压力开关。压力开关用于检测其真空度，以此判定极片是否被吸起，如检测真空度低于设定值，说明极片吸附失败，旋转气缸将不再进行下一步动作，这样可减少废品率。

如图7、图1和图2所示，所述压片装置4安装在叠片装置底板6上，位于摆隔膜装置2下方以及摆隔膜装置2与取极片装置3之间；

所述压片装置4包括叠片平台41和压片机构。

所述叠片平台41安装于叠片装置底板6上，其为本设备的叠片工位，用于正极片、负极片和隔膜在此叠片平台41上交替叠放。

所述压片机构包括四组压片单元，每组压片单元包括横向运动总成、纵向运动总成。四组压片单元安装于叠片装置底板6上，分布于叠片平台41四角，其作用是在叠片作业时固定极片和隔膜，防止极片和隔膜发生位移。所述横向运功总成包括横向运动气缸421、直线导轨422和横向缓冲器423，其作用是带动纵向运动总成沿直线导轨422横向远离或靠近叠片平台41，横向缓冲器423则设置于纵向运动总成的横向远离运动线路上，起停止其时的缓冲作用。所述纵向运动总成包括纵向运动气缸431、压板432和纵向缓冲器433，纵向运动气缸431带动所属的压板432纵向运动压紧或松开叠片平台41上的极片和隔膜。

本装置的工作原理如下：

工作前准备：把待叠片正极片、负极片分别放入正极上料盒和负极上料盒内。把隔膜卷安装在隔膜放卷装置上，拉隔膜一侧经过隔膜摆辊到叠片工位压紧，并把隔膜张力控制机构调整到适当张力。并通过程序设定好叠片层数。

启动设备开始叠片，摆隔膜装置通过隔膜气缸21带动隔膜摆辊22做水平移动使穿过隔膜摆辊22的隔膜平铺在叠片平台41上，此时隔膜摆辊22停靠在摆隔膜装置一侧，设备检测到隔膜到位后，负极取片装置通过吸盘升降气缸控制真空吸盘组吸取一片负极片，并在旋转气缸作用下把负极片放置在叠片平台41上，随后旋转气缸314控制其水平摆臂3141回到原位。

(四个压片机构分为负极压片装置和正极压片装置两组)负极压片装置在横向运动气缸和纵向运动气缸431作用下把负极片和隔膜固定、压紧在叠片平台41上。

随后，摆隔膜装置通过隔膜气缸21带动隔膜摆辊摆动到另一侧，并把隔膜同样平铺在叠片平台41上，设备检测到隔膜到位后，正极片取片装置通过吸盘升降气缸控制真空吸盘吸取一片正极片，并在旋转气缸作用下把正极片放置在叠片平台41上，随后旋转气缸回到原位。随后正极压片装置在横向运动气缸和纵向运动气缸431作用下把正极片和隔膜固定、压紧在叠片平台41上。

如此循环进行叠片，直至叠至所需要的叠片层数。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。