一种叠片装置及叠片机的制作方法

1.本发明涉及锂电池制造设备技术领域，具体涉及一种叠片装置及叠片机。


背景技术：

2.叠片技术是锂离子电池制造技术之一，叠片技术的快慢和精度直接决定了锂离子生产线的产能与电芯制造成本。电芯制备过程中需要正负极片交替叠放，同时正负极片间需有隔膜隔离极片，现有的叠片装置大都采用一个叠片台配套一套正、负极纠偏结构，正、负极纠偏结构分布于叠片台两侧，通过上方的机械手直线往复运动将极片从正、负极片制片物流转运到正、负极片纠偏结构纠偏，最后再转运至叠片台上进行叠片。叠片过程中机械手运动行程较大，因此，一般采用多动子直线电机搬运，能耗高，并且难以提升叠片效率。


技术实现要素：

3.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的叠片装置能耗高，且叠片效率低的缺陷，从而提供一种叠片装置及叠片机。
4.为了解决上述问题，本发明提供了一种叠片装置，包括：叠台机构，沿周向间隔设置有若干个；纠偏机构，沿周向间隔设置有若干个，每个所述纠偏机构位于相邻两个所述叠台机构之间，所述纠偏机构上适于放置极片单元或复合单元；上料机构，可转动地设置于所述叠台机构的上方，所述上料机构包括沿周向设置的若干个取料结构，若干个取料结构的旋转中心、若干个所述纠偏机构的中心以及若干个所述叠台机构的中心共心设置，每个所述取料结构能够在相邻的所述纠偏机构和所述叠台机构之间转换。
5.可选地，所述叠台机构和所述纠偏机构数量相同，所述取料结构的数量是所述叠台机构数量的2倍，每相邻的所述叠台机构和所述纠偏机构之间的圆心角均相同，并且与相邻两个所述取料结构之间的圆心角相同。
6.可选地，所述叠台机构设置有两个，所述纠偏机构设置有两个，所述取料结构设置有四个，相邻所述叠台机构和所述纠偏机构之间的圆心角以及相邻两个所述取料结构之间的圆心角均为90
°
7.可选地，所述上料机构还包括升降结构，所述升降结构适于驱动若干个所述取料结构沿竖向同时移动。
8.可选地，所述叠片装置还包括摆动放料机构，所述摆动放料机构设置有若干个，若干个所述摆动放料机构对应若干个所述叠台机构设置，所述摆动放料机构能够带动所述复合料带往复移动，若干个所述纠偏机构上均适于放置极片单元。
9.可选地，每个所述叠台机构包括一个叠片台，每个所述叠片台上沿第一方向排列设置有若干个叠片位置；每个所述纠偏机构包括一个纠偏台，所述纠偏台上沿第二方向排列设置有若干个纠偏位置，若干个所述纠偏位置和若干个所述叠片位置对应设置；所述取料结构适于同时将若干个所述纠偏位置处的极片单元或复合单元转运至若干个所述叠片位置。
10.可选地，每个所述叠台机构包括若干个叠片台，若干个所述叠片台沿第一方向排列设置，每个所述纠偏机构包括若干个纠偏台，若干个所述纠偏台沿第二方向排列设置，若干个所述叠片台与若干个所述纠偏台对应设置，所述取料结构适于同时将若干个所述纠偏台上的极片单元或复合单元转运至若干个所述叠片台上。
11.可选地，所述取料结构为吸附结构。
12.本发明还提供了一种叠片机，包括上述的叠片装置。
13.可选地，所述叠片机还包括热复合机构，所述热复合机构适于将隔膜和极片单元热复合形成复合料带。
14.可选地，所述热复合机构包括依次设置的极片单元制片机构、隔膜放卷结构和热复合结构，所述隔膜放卷结构至少设置有一个，以在极片单元的一侧或者是两侧设置隔膜。
15.可选地，所述极片单元制片机构设置有两个，其中一个所述极片单元制片机构设置于两个所述隔膜放卷结构之间，另一个所述极片单元制片机构设置于所述隔膜放卷结构的外侧。
16.可选地，所述叠片机还包括裁切机构，所述裁切机构设置于所述热复合机构的下游，所述裁切机构适于将复合料带裁切形成复合单元。
17.可选地，所述极片单元制片机构包括依次设置的极片卷放卷结构、制极耳结构和极片裁切结构。
18.可选地，所述极片单元制片机构还包括极片单元输送结构，所述极片单元输送结构设置于所述极片裁切结构的下游。
19.可选地，所述叠片机还包括转运机构，所述转运机构适于将极片单元或复合单元上料至所述纠偏机构。
20.本发明具有以下优点：
21.1.本发明提供的一种叠片装置，在若干个取料结构旋转过程中实现对若干个叠台机构的上料，上料行程短，并且，通过设置一套纠偏机构，可以在两个叠台机构上同时进行叠片，叠片效率高，进一步的，利用极片单元和复合料带、或者是极片单元和复合单元、或者是正极复合单元和负极复合单元进行叠片，提高了叠片效率。
22.2.本发明提供的一种叠片装置，将取料结构设置为四个，在其中两个取料结构分别与两个纠偏机构对应取料时，另外两个取料结构分别与两个叠台机构对应设置进行叠片，上料机构一次旋转过程即可同时实现取料与叠片，上料机构无空行程，提高上料效率。
23.3.本发明提供的一种叠片装置，通过设置摆动放料机构以对复合料带进行放料，并且在两个纠偏机构上设置极性相同的极片单元，复合料带和极片单元的极性相反，因此，实现了复合料带和极片单元的z型叠片，并且将复合料带直接用于叠片，在一次摆动放料过程中即可实现极片与隔膜的同时叠放，提高了叠片效率。
24.4.本发明提供的一种叠片装置，通过在一个纠偏台上设置若干个纠偏位置，在一个叠片台上设置若干个叠片位置，在一次叠片过程中，在一个叠片台上即可同时进行若干个电芯的叠片，即同时生产若干个电芯，提高了生产效率。
25.5.本发明提供的一种叠片装置，通过将纠偏台和叠片台均设置为若干个，可以满足同时进行若干个电芯的叠片，即同时生产若干个电芯，提高了生产效率。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施方式，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。
27.图1示出了本发明实施例提供的叠片装置的结构示意图；
28.图2示出了本发明实施例提供的摆动放料机构和叠台机构的结构示意图；
29.图3示出了本发明实施例提供的摆动放料机构、叠台机构和上料机构的结构示意图；
30.图4示出了本发明实施例提供的热复合机构的结构示意图；
31.图5示出了本发明实施例提供的叠片机的结构示意图。
32.附图标记说明：
33.10、叠台机构；11、叠片台；20、纠偏机构；21、纠偏台；30、上料机构；31、取料结构；40、摆动放料机构；50、热复合机构；51、隔膜放卷结构；52、热复合结构；53、收卷结构；54、接带结构；55、纠偏辊；60、裁切机构；61、复合单元输送结构；70、转运机构；80、极片单元制片机构；81、极片卷放卷结构；82、制极耳结构；83、极片裁切结构；84、极片单元输送结构。
具体实施方式
34.下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
35.在本发明的描述中，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。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。
36.在本发明的描述中，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
38.实施例1
39.如图1所示的叠片装置的一种具体实施方式，包括：叠台机构10、纠偏机构20和上料机构30。叠台机构10沿周向间隔设置有若干个，纠偏机构20也沿周向间隔设置有若干个，每个纠偏机构20位于相邻两个叠台机构10之间。上料机构30可转动地设置于叠台机构10的上方，上料机构30包括沿周向设置的若干个取料结构31，若干个取料结构31的旋转中心、若干个纠偏机构20的中心以及若干个叠台机构10的中心共心设置。在上料机构30旋转过程
中，取料结构31在相邻的纠偏机构20和叠台机构10之间转换。纠偏机构20上用于放置极片单元或者是复合单元。
40.需要说明的是，上述的“共心设置”是指，若干个取料结构31的旋转中心、若干个纠偏机构20的中心以及若干个叠台机构10的中心位于同一竖直线上。
41.在若干个取料结构31旋转过程中实现对若干个叠台机构10的上料，上料行程短，并且，通过设置一套纠偏机构20，可以在两个叠台机构10上同时进行叠片，进一步的，利用极片单元和复合料带、或者是极片单元和复合单元、或者是正极复合单元和负极复合单元进行叠片，提高了叠片效率。
42.在本实施例中，如图1所示，叠台机构10设置有两个，纠偏机构20设置有两个，取料结构31设置有四个，相邻叠台机构10和纠偏机构20之间的圆心角以及相邻两个取料结构31之间的圆心角均为90
°
。也即，上料机构30的往复转动角度为90
°
。请参阅图1，上料机构30沿逆时针旋转90
°
后再沿顺时针旋转90
°
，依次循环。
43.值得说明的是，当使用复合料带(双层隔膜)放卷与极片单元配合进行叠片，两个纠偏机构20上可以设置极性相同的极片单元，并且纠偏机构20上的极片单元与复合料带极性相反；或者是，将复合料带(双层隔膜)裁切形成复合单元，再配合极片单元进行叠片，此时，一个纠偏机构20上设置极片单元，另一个纠偏机构20上设置复合单元，极片单元与复合单元极性相反；或者是，将正极复合料带(单层隔膜)裁切形成正极复合单元，将负极复合料带(单层隔膜)裁切形成负极复合单元，在两个纠偏机构20上分别设置正极复合单元(单层隔膜)和负极复合单元(单层隔膜)进行叠片。
44.将取料结构31设置为四个，在其中两个取料结构31分别与两个纠偏机构20对应取料时，另外两个取料结构31分别与两个叠台机构10对应设置进行叠片，上料机构30一次旋转过程即可同时实现取料与叠片，上料机构30无空行程，提高上料效率。
45.值得说明的是，请参阅图1，两个叠台机构10和两个纠偏机构20呈十字形结构布置，两个叠台机构10之间的连线与两个纠偏机构20之间的连线的交叉点为上料机构30的旋转中心。
46.当然，两个叠台机构10之间的连线与两个纠偏机构20之间的连线可以呈其他角度设置，只需使上料机构30在转动过程中，使取料结构31与叠台机构10和纠偏机构20相配合即可。
47.需要进一步说明的是，在其他可替代的实施方式中，叠台机构10、纠偏机构20和取料结构31也可以设置为其他的数量，例如，叠台机构10设置为四个，纠偏机构20设置为四个，取料结构31设置为八个，那么，相邻叠台机构10和纠偏机构20之间的圆心角以及相邻两个取料结构31之间的圆心角均为45
°
。因此，将叠台机构10和纠偏机构20设置为相同数量，使取料结构31的数量是叠台机构10数量的2倍，并且，每相邻的叠台机构10和纠偏机构20之间的圆心角均相同，且与相邻两个取料结构31之间的圆心角相同即可。
48.值得说明的是，通常情况下，一个叠台机构10需配合设置两个纠偏机构20，在本实施例中，两个叠台机构10共用两个纠偏机构20，因此，一般将纠偏机构20的数量设置为偶数个。
49.在本实施例中，上料机构30为机械手，取料结构31为吸附结构，即在一个机械手上设置了四个吸附结构。
50.在本实施例中，上料机构30还包括升降结构，升降结构能够驱动四个取料结构31沿竖向同步移动。通过设置升降结构，使四个取料结构31在竖向上高于叠台机构10和纠偏机构20后，再进行转动，避免取料结构31与叠台机构10和纠偏机构20产生干涉。
51.在本实施例中，如图1所示，每个纠偏机构20包括一个纠偏台21，每个纠偏台21上设置有一个纠偏位置，每个叠台机构10包括一个叠片台11，每个叠片台11上设置有一个叠片位置，每个取料结构31每次从纠偏位置处取一个极片单元或复合单元放置于叠片位置处。因此，两个叠片台11可同时进行两个电芯的叠片。
52.在本实施例中，纠偏台21上设置有推动部，推动部可以朝向不同的方向推动极片单元或复合单元，使极片单元或复合单元移动至预定位置。
53.值得说明的是，在其他可替代的实施方式中，每个叠台机构10包括一个叠片台11，每个叠片台11上沿第一方向排列设置有若干个叠片位置，每个纠偏机构20包括一个纠偏台21，每个纠偏台21上沿第二方向排列设置有若干个纠偏位置，若干个纠偏位置与若干个叠片位置对应设置，取料结构31能够同时将若干个纠偏位置处的极片单元或复合单元转运至若干个叠片位置。或者是，每个叠台机构10包括若干个叠片台11，若干个叠片台11沿第一方向排列设置，每个叠片台11上设置有一个叠片位置，每个纠偏机构20包括若干个纠偏台21，若干个纠偏台21沿第二方向排列设置，每个纠偏台21上设置有一个纠偏位置，若干个叠片台11与若干个纠偏台21对应设置，取料结构31能够同时将若干个纠偏台21上的极片单元或复合单元转运至若干个叠片台11上。因此，通过以上两种方式，在一次叠片过程中，在一个叠台机构10上，可以同时进行若干个电芯的叠片，即同时生产若干个电芯，提高了生产效率。
54.需要进一步说明的是，若是一个叠台机构10包括n个叠片位置、一个纠偏机构20包括n个纠偏位置，则一个叠台机构10可以同时进行n个电芯的叠片，那么，因为该叠片装置包括两个叠台机构10，则叠片装置可以同时进行2n个电芯的叠片。
55.在本实施例中，请参阅图1，上述的第一方向为图1中的上下方向，上述的第二方向则为图1中的左右方向。
56.值得说明的是，第一方向应为垂直于两个叠台机构10连线的方向，第二方向为垂直于两个纠偏机构20连线的方向。
57.在使用本实施例的叠片装置对极片单元和复合单元进行叠片时，请参阅图1，极片单元为正极极片单元，正极极片单元放置于位于下侧的纠偏台21上，复合单元为负极复合单元，负极复合单元放置于位于上侧的纠偏台21上。在首次进行叠片时，以图1所示位置作为初始位置，首先，位于上侧的取料结构31吸取负极复合单元，位于下侧的取料结构31不吸取正极极片单元，四个取料结构31同步逆时针旋转90
°
，取料结构31将负极复合单元放置于位于左侧的叠片台11上，同时，此时与两个纠偏台21相对应的两个取料结构31分别吸取正极极片单元和负极复合单元；然后，四个取料结构31同步顺时针旋转90
°
，吸附有负极复合单元的取料结构31将负极复合单元放置于位于右侧的叠片台11上，吸附有正极极片单元的取料结构31将正极极片单元放置于位于左侧的叠片台11上；最后，重复以上步骤即可完成叠片。
58.实施例2
59.实施例2与实施例1的区别在于，在实施例2中，如图2和图3所示，叠片装置还包括
摆动放料机构40，摆动放料机构40设置有若干个，若干个摆动放料机构40对应若干个叠台机构10设置。通过设置摆动放料机构40以对复合料带进行放卷，并且在若干个纠偏机构20上设置极性相同的极片单元，复合料带和极片单元的极性相反，因此，实现了复合料带和极片单元的z型叠片，并且将复合料带直接用于叠片，在一次摆动放料过程中即可实现极片与隔膜的同时叠放，提高了叠片效率。
60.根据叠台机构10所包含的叠片台11的数量以及叠片台11上设置的叠片位置的数量，对摆动放料机构的设置情况进行具体说明：
61.当每个叠台机构10包括一个叠片台11时，每个摆动放料机构包括一个摆动放料组件，一个摆动放料组件与一个叠片台11对应设置，并且，不论该叠片台11上设置有一个叠片位置或者是多个叠片位置，可以仅使用一个摆动放料组件对一个叠片位置或者是多个叠片位置进行放料；
62.当每个叠台机构10包括多个叠片台11时，每个摆动放料机构包括多个摆动放料组件，多个摆动放料组件与多个叠片台11一一对应设置，并且，不论每个叠片台11上设置有一个叠片位置或者是多个叠片位置，可以仅使用一个摆动放料组件对一个叠片台11上的一个叠片位置或者是多个叠片位置进行放料。
63.也即，每个摆动放料机构中所包含的摆动放料组件的数量，是根据每个叠台机构10中所包含的叠片台11的数量进行对应设置的。
64.当使用本实施例的叠片装置对极片单元和复合料带进行叠片时，极片单元为正极极片单元，复合料带为负极复合料带，请参阅图1，在上下两侧的两个纠偏台21上均设置正极极片单元，使用两个摆动放料机构40对两个叠片台11分别进行负极复合料带的放料。首先，以图1所示位置作为初始位置，此时，位于上下两侧的两个取料结构31分别从两个纠偏台21上吸取正极极片单元，两个摆动放料机构40均进行放料，将负极复合料带铺设于两个叠片台11上，上料机构30逆时针旋转90
°
，与两个叠片台11对应的两个取料结构31将正极极片单元分别放置于两个叠片台11上，同时与两个纠偏台21对应的两个取料结构31分别吸取正极极片单元；然后，摆动放料机构40再次进行放料，将负极复合料带再次铺设于两个叠片台11上，上料机构30顺时针旋转90
°
，与两个叠片台11对应的两个取料结构31再次将正极极片单元分别放置于两个叠片台11上；最后，重复以上步骤完成叠片。
65.需要说明的是，在叠片制造电芯的过程中，通常需要先叠放负极片，因此，在实施例1中，在两个叠片台11上均首先叠放负极复合单元，在实施例2中，在两个叠片台11上均首先铺设负极复合料带；并且，最后一次叠片也需要为负极片。
66.需要进一步说明的是，若是使用实施例2的叠片装置对正极复合料带和负极极片单元进行叠片，在两个叠片台11上均需首先放置负极极片单元，再依次向上叠放正极复合料带、负极极片单元，依次循环，并且，最后一次叠片也应为负极极片单元，因此在叠片完成后，还需要在位于最下层和最上层的负极极片单元的外侧分别叠加一片隔膜单片，以满足电芯结构设计要求。
67.实施例3
68.本实施例提供了叠片机的一种具体实施方式，包括实施例1或实施例2的叠片装置。
69.在本实施例中，如图4和图5所示，叠片机还包括热复合机构50，热复合机构50能够
将隔膜和极片单元热复合形成复合料带。具体的，如图4和图5所示，热复合机构50包括极片单元制片机构80、隔膜放卷结构51和热复合结构52，隔膜放卷结构51相对间隔设置有一对，以在极片单元的两侧均设置一层隔膜。
70.需要说明的是，经如图4和图5所示的热复合机构50复合形成的复合料带是在极片单元的两侧分别设置一层隔膜。在其他可替换的实施方式中，可以只设置有一个隔膜放卷结构51，利用该隔膜放卷结构51在极片单元的一侧设置一层隔膜，形成一层极片单元和一层隔膜复合的正极复合料带或负极复合料带。
71.需要进一步说明的是，在热复合机构50的另外一种实施方式中，热复合机构50可以包括两个极片单元制片机构80，隔膜放卷结构51也设置有两个，其中一个极片单元制片机构80设置于两个隔膜放卷结构51之间，另一个极片单元制片机构80设置于隔膜放卷结构51的外侧。具体的，位于两个隔膜放卷结构51之间的极片单元制片机构80用于将负极片料带加工形成负极片，位于隔膜放卷结构51一侧的极片单元制片机构80用于将正极片料带加工形成正极片，在热复合时，负极片位于双侧隔膜之间，正极片位于一侧隔膜的外侧，因此，热复合形成的复合料带可裁切形成双极片复合单元。该双极片复合单元和单极片复合单元(负极片和单侧隔膜)可分别放置于两个纠偏台21上，以在叠片时使用。
72.在本实施例中，如图4所示，为了将复合料带进行收卷，热复合结构52的下游还设有收卷结构53，收卷完成的复合料带卷可用于摆动放料机构40进行放卷。
73.在本实施例中，如图4所示，极片卷放卷结构81的下游设置有接带结构54，以便于当极片卷断带或者是换卷时将极片带之间进行连接。
74.在本实施例中，如图4所示，极片卷放卷结构81和接带结构54之间、热复合结构52和收卷结构53之间均设置有纠偏辊55。
75.当然，如图5所示，为了将复合料带裁切形成复合单元，热复合机构50的下游可设置有裁切机构60。
76.在本实施例中，如图5所示，裁切机构60的下游设置有复合单元输送结构61。
77.在本实施例中，如图4和图5所示，极片单元制片机构80包括极片卷放卷结构81、制极耳结构82和极片裁切结构83。
78.值得说明的是，如图5所示，极片单元制片机构80还包括极片单元输送结构84，极片单元输送结构84设置于极片裁切结构83的下游。
79.值得进一步说明的是，如图5所示，复合单元输送结构61的尾端和极片单元输送结构84的尾端分别与两个纠偏机构20对应设置。
80.在本实施例中，如图5所示，叠片机还包括转运机构70，通过转运机构70将复合单元输送结构61上的复合单元和极片单元输送结构84上的极片单元分别上料至两个纠偏机构20。
81.在本实施例中，转运机构70包括两个下料机械手，两个下料机械手分别设置于复合单元输送结构61和其中一个纠偏机构20之间以及极片单元输送结构84和另一个纠偏机构20之间，下料机械手可移动设置。
82.根据上述描述，本专利申请具有以下优点：
83.1.通过设置一套纠偏机构，可以在两个叠台机构上同时进行叠片，提高了叠片效率；
84.2.利用极片单元和复合料带、或者是极片单元和复合单元进行叠片，提高了叠片效率；
85.3.利用四个取料结构往复转动进行取料与上料，上料机构一次旋转过程即可同时实现取料与叠片，上料机构无空行程，提高上料效率。
86.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。