專利名稱：一種疊片機及電芯疊片機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及電池制造領域，尤其涉及一種疊片機及電芯疊片機構。
背景技術：
大型鋰離子動力電池制造過程中，通常采用疊片機將正負極片間隔疊置形成電池電芯。常用的鋰離子電池電芯疊片機中，首先利用吸盤從料盒中吸取正極片或負極片，并搬動至相應的定位臺(通常成為二次定位臺)，需要疊置該極片時再次利用吸盤從定位臺吸取該極片，并搬動至疊片臺完成疊片。整個疊片過程中，正極片與負極片的操作分別采用不同的動力源和驅動機構控制，例如分別采用不同的伺服電機驅動滾珠絲杠副控制機械手實現左右方向的直線往復運動，并利用汽缸或伺服電機驅動機械手實現上下方向的直線往復運動。然而，正極片和負極片的操作分別采用獨立的動力源進行控制，一方面，實現極片吸取、搬動和疊片等各種動作之間需要相互配合、相互依賴，采用獨立動力源控制的方式在一定程度上會影響各中動作的響應速度，降低疊片效率，另一方面，較多的動力源顯然增加了設備成本。
發明內容
本發明要解決的主要技術問題是，提供一種提高疊片效率并降低設備成本的疊片機和電芯疊片機構。為解決上述技術問題，本發明提供一種疊片機，包括第一料盒、第二料盒、第一定位臺、第二定位臺和具有至少一個疊片位的疊片臺，還包括用于將所述第一料盒的第一料片搬動至第一定位臺的第一取料機械手，用于將所述第二料盒的第二料片搬動至第二定位臺的第二取料機械手，用于將所述第一定位臺的第一料片、和/或第二定位臺的第二料片搬運至所述疊片位的疊片機械手，以及用于驅動所述第一取料機械手、第二取料機械手和疊片機械手的疊片驅動組件。進一步地，所述疊片驅動組件包括主軸和用于驅動所述主軸的電機，所述第一取料機械手、第二取料機械手和疊片機械手都與所述主軸相連。—種實施例中，所述第一取料機械手包括驅動器和第一取料臂，所述驅動器包括輸入軸和輸出軸，所述第一取料臂包括連接端和帶有取料件的取料端；所述驅動器的輸入軸與所述主軸連接，輸出軸與所述第一取料臂的連接端相連。一種實施例中，所述第二取料機械手包括驅動器和第二取料臂，所述驅動器包括輸入軸和輸出軸，所述第二取料臂包括連接端和帶有取料件的取料端；所述驅動器的輸入軸與所述主軸連接，輸出軸與所述第二取料臂的連接端相連。一種實施例中，所述疊片機械手包括驅動器和疊片臂，所述驅動器包括輸入軸和輸出軸，所述疊片臂包括連接端和至少一個帶有取料件的取料端；所述驅動器的輸入軸與所述主軸連接，輸出軸與所述疊片臂的連接端相連。
優選地，所述疊片臂包括自所述連接端延伸出的兩個支臂，所述兩個支臂形成叉形，每個支臂與所述連接端相對的一端為所述取料端。一種實施例中，所述疊片臺包括驅動器和換位板，所述驅動器包括輸入軸和輸出軸，所述換位板上設有至少兩個所述疊片位；所述驅動器的輸入軸與所述主軸連接，輸出軸驅動所述換位板。以上所述驅動器為凸輪分割器。以上所述取料件為真空吸盤。本發明還保護了一種電芯疊片機構，包括以上所述的疊片機，所述第一料片和第二料片分別為正極片和負極片。本發明的有益效果是本實施例的疊片機采用具有同一動力源的疊片驅動組件驅動第一取料機械手、第二取料機械手和疊片機械手實現取料、搬動和疊片等操作，相互配合的各種動作之間的響應時間顯著減少，更加容易實現動作之間的連貫配合，因此有效提高了疊片效率和工藝質量。同時，由于減少了動力源的數量，不僅顯著降低了設備成本，而且有效簡化了工藝，在一定程度上降低了多種運動同時進行而發生運動干涉或者配合不暢的問題。優選地，取料過程中的上下運動、搬動過程中的位置轉換動作、疊片過程中的換位均采用凸輪分割器控制，不僅運動的穩定性高、可靠性好，而且簡化了傳統的疊片工藝，進
一步改善了工藝質量。
圖1為本發明一種實施例的疊片機立體圖；圖2為本發明一種實施例的第一取料機械手立體圖；圖3為本發明一種實施例的第二取料機械手立體圖；圖4為本發明一種實施例的疊片機械手立體圖；圖5為本發明一種實施例的疊片臺立體圖。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
結合附圖對本發明作進一步詳細說明。實施例一請參考圖1，本實施例的疊片機包括第一料盒7、第二料盒10、第一定位臺8、第二定位臺9、具有至少一個疊片位41的疊片臺4，第一取料機械手1、第二取料機械手3、疊片機械手2和疊片驅動組件，還可包括用于支撐和固定以上各部件的底座5。第一料盒7和第二料盒10分別用于提供待疊片的不同類型的料片，例如動力鋰電池電芯的疊片工藝中，第一料盒7提供正極片，第二料盒10提供負極片，兩個料盒可分別設置在固定的位置，也可設置在傳送機構中以便從上一工位及時運送料片。第一取料機械手1 用于從第一料盒7中取出第一料片，并搬動至第一定位臺8，第二取料機械手3用于從第二料盒10中取出第二料片，并搬動至第二定位臺9，第一定位臺8和第二定位臺9分別用于臨時放置即將疊片的第一料片和第二料片，實現料片的二次定位。疊片機械手2用于將第一定位臺8上的第一料片或第二定位臺9的第二料片搬動至疊片臺4上的疊片位41實現疊片，優選地，同一疊片機械手2還可將第一定位臺8上的第一料片以及第二定位臺9的第二料片相繼搬運至疊片位41實現疊片。疊片驅動組件用于驅動第一取料機械手1、第二取料機械手3和疊片機械手2完成相應的操作，本實施例中，疊片驅動組件包括主軸6和用于驅動主軸的電機61，第一取料機械手1、第二取料機械手3和疊片機械手2都與主軸6相連。本實施例的疊片機采用具有同一動力源的疊片驅動組件驅動第一取料機械手1、 第二取料機械手3和疊片機械手2實現取料、搬動和疊片等操作，與現有技術中采用不同的動力源分別控制第一料片和第二料片進行相應操作的方式相比，相互配合的各種動作之間的響應時間顯著減少，更加容易實現動作之間的連貫配合，因此有效提高了疊片效率和工藝質量。同時，由于減少了動力源的數量，不僅顯著降低了設備成本，而且有效簡化了工藝， 在一定程度上降低了多種運動同時進行而發生運動干涉或者配合不暢的問題。具體地，如圖2所示，本實施例的第一取料機械手1包括驅動器11和第一取料臂 12，驅動器11包括輸入軸111和輸出軸112，第一取料臂12包括連接端121和帶有取料件的取料端122，驅動器11的輸入軸111與主軸6連接，輸出軸112與第一取料臂12的連接端121相連。驅動器11優選采用凸輪分割器，取料件設置在取料端122的自由端下方，可采用具有真空吸附功能的真空吸盤、卡爪等能夠實現取料或放料功能的部件。凸輪分割器是一種典型的間歇式傳動機構，具有良好的精確度、可靠性和穩定性，可將連續的輸入運動轉化為間歇式分度運動，運動原理是輸入軸上的弧面(平面)共軛凸輪與輸出軸上的分度輪無間隙垂直(平行)嚙合，弧面(平面)凸輪廓面的曲線段驅使分度輪轉位，直線段驅使分度輪靜止，該機構還具有定位自鎖功能。凸輪分割器能夠在轉軸6的驅動下控制取料和放料動作中第一取料臂12的上升或回降運動、以及料片搬動動作中第一取料臂12圍繞輸出軸112在一定范圍內的旋轉運動。如圖3所示，第二取料機械手3的結構與第一取料機械手1相同，包括驅動器31 和第二取料臂32，驅動器31包括輸入軸311和輸出軸312，第二取料臂32包括連接端321 和帶有取料件的取料端322，驅動器31的輸入軸311與主軸6連接，輸出軸312與第二取料臂32的連接端322相連。第二取料機械手3的驅動器31優選采用與第一取料機械手1相同型號的凸輪分割器，取料件優選采用便于吸取電池極片等料片的真空吸盤。如圖4所示，疊片機械手2包括驅動器21和疊片臂22，驅動器21包括輸入軸211 和輸出軸212，疊片臂22包括連接端221和至少一個帶有取料件的取料端，驅動器21的輸入軸211與主軸6連接，輸出軸212與疊片臂22的連接端221相連。一種實施方式中，疊片機可包括兩個甚至多個疊片機械手2，每個疊片機械手2僅帶有一個呈直線型延伸的疊片臂22，不同的疊片機械手2用于搬動不同類型的料片至疊片位。本實施方式的疊片機包括一個疊片機械手2，該疊片機械手2的疊片臂22包括自連接端221延伸出的兩個支臂，分別為第一支臂222和第二支臂223，兩個支臂形成叉形，每個支臂與連接端221相對的一端為取料端，支臂之間的夾角大小可根據具體工藝需要而設定。疊片機械手2的驅動器21同樣優選采用與第一取料機械手1相同型號的凸輪分割器，取料件優選采用便于吸取電池極片等料片的真空吸盤。疊片臺4上可包括一個或多個疊片位。一種優選的實施方式如圖5所示，為了提高疊片效率，疊片臺4包括驅動器41和換位板42，換位板42上設有至少兩個疊片位，分別為第一疊片位43和第二疊片位44，兩個疊片位能夠在驅動器41的驅動下移動，以便一個疊片位43已經完成疊片后，立即替換另一個疊片位43開始疊片，能夠顯著提高工藝效率。 本實施例中，驅動器41也可采用凸輪分割器，包括輸入軸411和輸出軸，輸出軸驅動換位板 42實現兩個疊片位的換位運動，輸入軸411可與獨立的電機45相連，也可與主軸6連接并在主軸6的驅動下換位，后一種方式能夠進一步減少疊片機的動力源。疊片機可通過PLC(可編程控制器)控制電機61的開啟、停止和轉速。各個機械手的取料件采用真空吸盤時，可采用電磁閥控制真空吸盤的啟動或破真空，從而實現吸料或放料的動作。第一定位臺8或第二定位臺9本身可在伺服電機的驅動下實現平移或轉動， 為了使料片平整地實現疊置，還可利用校位裝置實現料片的位置校正。一種采用光檢測技術的校正方式中，采用CCD(電荷藕合器件)測出料片的位置誤差，并根據該位置誤差控制第一定位臺8或第二定位臺9運動從而補償校正。另一種機械校正方式中，第一定位臺8 或第二定位臺9由機械式的定位裝置組成，通過推動料片的邊緣來定位料片以達到精確定位的目的。本實施例疊片機的疊片工藝包括以下流程初始狀態下，第一取料機械手1準備在第一定位臺8放料，第二取料機械手3準備從第二料盒10中吸取一張第二料片，疊片機械手2準備在第一疊片位上放下一張第一料片，并從第二定位臺9上吸取一張第二料片，同時。如圖1所示，第一取料機械手1上的真空吸盤位于第一定位臺8上方；第二取料機械手3上的真空吸盤位于第二料盒10上方；疊片機械手2中第一支臂222上的真空吸盤位于疊片臺4的第一疊片位43上方，第二支臂223 上的真空吸盤位于第二定位臺9上方。主軸6在電機61的驅動下開始旋轉，從而驅動第一取料機械手1、第一取料機械手 3和疊片機械手2中的三臺凸輪分割器同時運動。在凸輪分割器的驅動下，第一取料機械手 1上的真空吸盤通過破真空，將一張第一料片放在第一定位臺8并上升至一定的高度；第二取料機械手3上的真空吸盤從第二料盒10中吸取一張第二極片并上升至一定的高度；疊片機械手2中第一支臂222上的真空吸盤通過破真空，將一張第一料片放在第一疊片位43實現上一次疊片，第二支臂223上的真空吸盤從第二定位臺9上吸取一張第二極片，接著疊片臂22帶動兩個真空吸盤同時上升至一定的高度。主軸6繼續旋轉，驅動三臺凸輪分割器同時運動，第一取料機械手1上的真空吸盤轉動至第一料盒7上方并回降至一定的高度；第二取料機械手3上的真空吸盤轉動至第二定位臺9上方并回降至一定的高度；疊片機械手2中第一支臂222上的真空吸盤轉動至第一定位臺8上方，第二支臂223上的真空吸盤轉動至第一疊片位43上方，接著疊片臂22帶動兩個真空吸盤同時回降至一定的高度。接著，第一取料機械手1的真空吸盤從第一料盒7中吸取一張第一料片并上升至一定的高度；第二取料機械手3的真空吸盤通過破真空，將一張第一料片放在第二定位臺 9上；疊片機械手2的第一支臂222上的真空吸盤從第一定位臺8上吸取一張第一極片，第二支臂223上的真空吸盤通過破真空，將一張第二料片放在第一疊片位43上實現下一次疊片，接著疊片臂22帶動兩個真空吸盤同時上升至一定的高度。最后，第一取料機械手1的真空吸盤轉動至第一定位臺8上方并回降至一定的高度；第二取料機械手3上的真空吸盤轉動至第二料盒10上方并回降至一定的高度；疊片機械手2的第一支臂222上的真空吸盤轉動至第一疊片位43上方，第二支臂223上的真空吸盤轉動至第二疊片位9上方，接著疊片臂22帶動兩個真空吸盤同時回降一定的高度。通過該步驟的運動，疊片機回到前述的初始狀態。重復以上步驟直到第一疊片位43上的第一料片和第二料片達到一定的疊片層數即可完成一個產品的疊片，疊片臺4在凸輪分割器的驅動下將第二疊片位44換位移動至第一疊片位43實現疊片的位置，并按照以上動作流程開始下一個產品的的疊片動作。本實例的疊片機可廣泛應用于多種領域，根據不同的疊片產品，料片可為紙片、布片、金屬片等多種材料。例如用于動力電池的電芯疊片機構采用本實施例的疊片機時，第一料片和第二料片分別為正極片和負極片。本發明的疊片機和電芯疊片機構采用同一動力源對疊置過程中的多種操作進行統一控制，優選地，取料過程中的上下運動、搬動過程中的位置轉換動作、疊片過程中的換位均采用凸輪分割器控制，不僅運動的穩定性高、可靠性好，而且簡化了傳統的疊片工藝， 進一步改善了工藝質量。以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種疊片機，包括第一料盒、第二料盒、第一定位臺、第二定位臺和具有至少一個疊片位的疊片臺，其特征在于，還包括用于將所述第一料盒的第一料片搬動至第一定位臺的第一取料機械手，用于將所述第二料盒的第二料片搬動至第二定位臺的第二取料機械手， 用于將所述第一定位臺的第一料片、和/或第二定位臺的第二料片搬運至所述疊片位的疊片機械手，以及用于驅動所述第一取料機械手、第二取料機械手和疊片機械手的疊片驅動組件。
2.如權利要求1所述的疊片機，其特征在于，所述疊片驅動組件包括主軸和用于驅動所述主軸的電機，所述第一取料機械手、第二取料機械手和疊片機械手都與所述主軸相連。
3.如權利要求2所述的疊片機，其特征在于，所述第一取料機械手包括驅動器和第一取料臂，所述驅動器包括輸入軸和輸出軸，所述第一取料臂包括連接端和帶有取料件的取料端；所述驅動器的輸入軸與所述主軸連接，輸出軸與所述第一取料臂的連接端相連。
4.如權利要求2所述的疊片機，其特征在于，所述第二取料機械手包括驅動器和第二取料臂，所述驅動器包括輸入軸和輸出軸，所述第二取料臂包括連接端和帶有取料件的取料端；所述驅動器的輸入軸與所述主軸連接，輸出軸與所述第二取料臂的連接端相連。
5.如權利要求2所述的疊片機，其特征在于，所述疊片機械手包括驅動器和疊片臂，所述驅動器包括輸入軸和輸出軸，所述疊片臂包括連接端和至少一個帶有取料件的取料端； 所述驅動器的輸入軸與所述主軸連接，輸出軸與所述疊片臂的連接端相連。
6.如權利要求5所述的疊片機，其特征在于，所述疊片臂包括自所述連接端延伸出的兩個支臂，所述兩個支臂形成叉形，每個支臂與所述連接端相對的一端為所述取料端。
7.如權利要求2所述的疊片機，其特征在于，所述疊片臺包括驅動器和換位板，所述驅動器包括輸入軸和輸出軸，所述換位板上設有至少兩個所述疊片位；所述驅動器的輸入軸與所述主軸連接，輸出軸驅動所述換位板。
8.如權利要求3至7中任一項所述的疊片機，其特征在于，所述驅動器為凸輪分割器。
9.如權利要求3至7中任一項所述的疊片機，其特征在于，所述取料件為真空吸盤。
10.一種電芯疊片機構，其特征在于，包括權利要求1至7中任一項所述的疊片機，所述第一料片和第二料片分別為正極片和負極片。
全文摘要
本發明公開了一種疊片機及電芯疊片機構，疊片機包括第一料盒、第二料盒、第一定位臺、第二定位臺和具有至少一個疊片位的疊片臺，還包括用于將所述第一料盒的第一料片搬動至第一定位臺的第一取料機械手，用于將所述第二料盒的第二料片搬動至第二定位臺的第二取料機械手，用于將所述第一定位臺的第一料片、和/或第二定位臺的第二料片搬運至所述疊片位的疊片機械手，以及用于驅動所述第一取料機械手、第二取料機械手和疊片機械手的疊片驅動組件。本發明疊片機采用具有同一動力源的疊片驅動組件驅動第一取料機械手、第二取料機械手和疊片機械手實現取料、搬動和疊片等操作，有效提高了疊片效率和工藝質量，同時降低了設備成本，簡化了工藝。
文檔編號H01M10/058GK102412419SQ20101029062
公開日2012年4月11日 申請日期2010年9月25日 優先權日2010年9月25日
發明者范方才, 陽如坤, 駱承華 申請人:深圳市吉陽自動化科技有限公司