一种极片模切分切一体机

技术领域

本发明涉及极片切割技术领域，特别涉及一种极片模切分切一体机。

背景技术

极耳是将正负极从电池电芯中引出来的金属导电体，是电池进行充放电时的接触点，是电池与外界能量传递的载体，是影响电池充放电性能的重要部件。目前，极耳的成型大多采用单激光切割工艺或模具压切工艺，通过模切设备以规则的间隔对极片料带进行切割后，可使得极片料带按照设计尺寸要求形成极耳。但是现有的模切设备存在一定的问题，不足以满足生产需求。

首先，在切割之前，极片料带通常以料卷形式装入模切设备，随后逐步展出进行加工、检测，直至最终重新收卷下料，整个走带过程经过多次过辊，极片料带的行径容易发生偏移，产生误差，影响极耳切割精度与良率。

其次，控制极片料带张力也是影响极耳成型良品率的关键因素之一。对此，现有的模切设备通常会在放卷时检测极片料带张力，在检测到极片料带张力过小时降低放卷速度，在张力过大时加速放卷，进而对张力大小进行控制，避免因张力过大，拉伸极片料带导致应力变化而产生极片料带翘曲，同时防止断带。但通过调节放卷速度控制张力需要一定的反应时间，使得张力变换明显，整体流程不稳定。

另外，极耳成型后，通常还需对极片料带进行分切，需要具备分切功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种极片模切分切一体机，以精准切割极耳、分切极片料带，提高极耳切割良率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种极片模切分切一体机，包括放卷模块、极耳成型组件、分切组件及收卷模块；所述放卷模块用于输出极片料带，放卷模块的输出端处设置有放卷纠偏机构，所述放卷纠偏机构用于对自所述放卷模块输出的极片料带的行径进行纠正；所述极耳成型组件包括激光切割装置与模切纠偏机构，所述激光切割装置用于在极片料带上切割成型极耳，所述模切纠偏机构用于对输入激光切割装置的极片料带的行径进行纠正；所述分切组件包括分切模块与分切纠偏机构，所述分切模块用于沿极片料带长度方向分切极片料带，所述分切纠偏机构用于对输入分切模块的极片料带的行径进行纠正；所述收卷模块用于收卷极片料带；所述放卷模块、极耳成型组件、分切组件及收卷模块依次设置。

进一步的，所述放卷纠偏机构包括纠偏架体、展平辊与推动器，所述纠偏架体限位极片料带的两侧边，所述展平辊上转动连接纠偏架体并展平极片料带，所述推动器驱动连接纠偏架体，且驱动方向平行于展平辊旋转轴线。

进一步的，所述展平辊垂直于自身旋转轴线方向的截面形状呈椭圆形；所述纠偏架体相对设置有两个，两个纠偏架体所连接的展平辊相互平行设置。

进一步的，所述放卷模块与所述模切纠偏机构之间设置有放卷张力模块，所述放卷张力模块包括调节架体、导辊以及用于驱使调节架体摆动的第一驱动组件，所述导辊设置有两根，并且分别转动架设在调节架体上，所述导辊的旋转轴线与所述调节架体摆动的轴线相互平行。

进一步的，所述极耳成型组件还包括主牵引机构、加强筋模块与高速风刀；所述主牵引机构用于牵引极片料带；所述加强筋模块用于在激光切割装置切割之前辊压极片料带，进而在极片料带上辊压出加强筋；所述高速风刀出风的位置处正对所述极耳。

进一步的，所述激光切割装置包括切割框架、吸料机构、负压输送机构、第一负压风管、第二负压风管以及用于发射激光的激光器；所述切割框架内部设置有切割腔体，所述切割框架上开设有供极片料带出入切割腔体的进片口与出片口，还开设有供激光射入切割腔体切割极片料带的进光口，所述第一负压风管连通所述切割腔体。

所述吸料机构位于所述进光口靠近进片口的一侧，用于吸附极片料带；所述负压输送机构位于所述进光口靠近出片口的一侧，负压输送机构包括负压输送框架、第二驱动组件以及多条圆皮带；所述负压输送框架内部设置有吸料腔体，所述负压输送框架上开设有若干个贯通吸料腔体的吸附通孔，所述第二负压风管连通所述吸料腔体；所述圆皮带环绕所述负压输送框架设置，且位于所述吸附通孔外侧，所述第二驱动组件用于驱动所述圆皮带输送极片料带。

进一步的，所述切割框架内部设置有过滤网，所述过滤网遮盖所述第一负压风管，并可抽离所述切割框架；所述圆皮带输出端处设置有废料斗，所述废料斗连通有第三负压风管。

进一步的，还包括第一视觉检测装置与第二视觉检测装置；所述第一视觉检测装置包括第一挡光板、第二挡光板、检测光源与线扫相机；所述第一挡光板与所述第二挡光板平行且相对设置，两者之间留有供极片料带通过的过片间隙，所述第一挡光板与所述第二挡光板上相对开设有贯通过片间隙的检测窗口，所述检测窗口呈长条状，且长度方向垂直于极片料带出入过片间隙的方向；所述检测光源与所述线扫相机相对设置在第一挡光板与第二挡光板的两侧，且位置正对所述检测窗口，所述线扫相机用于对极耳进行缺陷检测；所述第二视觉检测装置用于对极片料带的正面和反面进行缺陷检测。

进一步的，所述分切组件与所述收卷模块之间设置有毛刷除尘模块与除铁模块，所述毛刷除尘模块与所述除铁模块用于清理极片料带表面。

进一步的，还包括压辊模块，所述压辊模块包括压卷摆臂、摆臂转轴、压辊支架、压辊与第三驱动组件；所述压卷摆臂一端固定连接所述摆臂转轴，另一端连接所述压辊支架；所述压辊支架包括第一架杆与两第二架杆，两所述第二架杆相对设置，并且分别连接第一架杆，其中至少有一根所述第二架杆与所述第一架杆之间设置有微调结构，并通过所述微调结构可拆卸连接。

所述微调结构包括调节通孔、锁紧螺孔与紧固螺栓，所述调节通孔为椭圆孔或条形孔，所述调节通孔与所述锁紧螺孔的位置相对，且分别开设在第一架杆侧壁面与第二架杆侧壁面上，所述紧固螺栓末端穿过所述调节通孔并连接所述锁紧螺孔；所述压辊转动架设在两第二架杆之间，并压住被收卷在收卷模块上的极片料带；所述第三驱动组件用于驱使摆臂转轴转动；所述摆臂转轴的轴线方向与所述压辊的轴线方向相互平行。

本发明具有如下有益效果：

本发明集模切与分切为一体，可切割极片料带成型极耳，并在极耳成型之后分切极片料带，减少模切分条所需用时间，节省模切分切工序间转移所耗人力物力；同时，本发明设有放卷纠偏机构、模切纠偏机构、分切纠偏机构三级纠偏，可在分别放卷时、模切前、分切前对行径产生偏移的极片料带进行纠正，从而精准走带，避免极片料带行径偏移影响极耳切割精度与分切精度，确保极耳切割良率，保障极片的生产质量。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明放卷模块及放卷纠偏机构示意图。

图3为本发明模切纠偏机构示意图。

图4为本发明放卷张力模块结构示意图。

图5a-5c为本发明激光切割装置立体结构示意图。

图6为本发明激光切割装置正视结构示意图。

图7为本发明激光切割装置部分正视结构示意图。

图8为本发明负压输送机构示意图。

图9为本发明负压输送机构部分结构示意图。

图10a、10b为本发明第一视觉检测装置立体结构示意图。

图11为本发明第一挡光板与第二挡光板结构示意图。

图12为本发明压辊模块结构示意图。

图13a、13b为本发明压辊模块位于安装面前侧部分结构示意图。

图14为本发明压辊支架与压辊连接结构示意图。

图15为本发明工作流程图。

主要组件符号说明：1、放卷模块；2、第一气胀轴；3、放卷纠偏机构；4、纠偏架体；5、展平辊；6、推动器；7、接带平台；8、放卷张力模块；9、调节架体；10、导辊；11、第一驱动组件；12、电机；13、气缸；14、电空变换器；15、减压阀；16、极耳成型组件；17、加强筋模块；18、模切纠偏机构；19、光电传感器；20、超声波传感器；21、激光切割装置；22、切割框架；23、切割腔体；24、进片口；25、出片口；26、进光口；27、过滤网；28、第一负压风管；29、吸料机构；30、负压输送机构；31、负压输送框架；32、吸料腔体；33、吸附通孔；34、第二驱动组件；35、第二负压风管；36、圆皮带；37、废料斗；38、激光器；39、CCD测长模块；40、主牵引机构；41、高速风刀；42、第一视觉检测装置；43、第一挡光板；44、第二挡光板；45、过片间隙；46、检测窗口；47、检测光源；48、线扫相机；49、散热风扇；50、分切组件；51、分切纠偏机构；52、分切模块；53、第二视觉检测装置；54、毛刷除尘模块；55、收卷张力模块；56、张力辊；57、除铁模块；58、压带模块；59、压辊模块；60、压卷摆臂；61、摆臂转轴；62、压辊支架；63、第一架杆；64、第二架杆；65、微调结构；66、调节通孔；67、锁紧螺孔；68、紧固螺栓；69、压辊；70、第三驱动组件；71、收卷模块；72、安装面；73、极片料卷；74、极片料带。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明公开了一种极片模切分切一体机，包括放卷模块1、极耳成型组件16、分切组件50及收卷模块71。其中，放卷模块1包括转动设置的第一气胀轴2，用于输出极片料带74。待加工的极片料带74呈收卷状态，并可固定套设在第一气胀轴2外侧，随第一气胀轴2转动逐步向外展出。放卷模块1的输出端处设置有接带平台7与放卷纠偏机构3，接带平台7用于在换卷时进行人工接带，放卷纠偏机构3设置在接带平台7上游，用于对自放卷模块1输出的极片料带74的行径进行纠正，此处即为第一级纠偏。

极耳成型组件16包括激光切割装置21与模切纠偏机构18，激光切割装置21用于在极片料带74上切割成型极耳。模切纠偏机构18设置在激光切割装置21上游，用于对输入激光切割装置21的极片料带74的行径进行纠正，此处即为第二级纠偏。分切组件50包括分切模块52与分切纠偏机构51，分切模块52用于沿极片料带74长度方向分切极片料带74。分切纠偏机构51位于分切模块52上游，用于对输入分切模块52的极片料带74的行径进行纠正，此处即为第三级纠偏。收卷模块71包括转动设置的第二气胀轴，用于收卷极片料带74。放卷模块1、极耳成型组件16、分切组件50及收卷模块71依次设置，极片料带74加工时自放卷模块1第一气胀轴2处展出，经过极耳成型组件16与分切组件50切割后，最终收卷于第二气胀轴。

如图2所示，放卷纠偏机构3包括纠偏架体4、展平辊5与推动器6。纠偏架体4整体呈u字形，用于限位极片料带74的两侧边。展平辊5转动连接在纠偏架体4的两末端之间，并配合纠偏架体4展平极片料带74，展平辊5的旋转轴线方向与第一气胀轴2轴线方向一致。展平辊5上垂直于自身旋转轴线方向的截面形状呈近圆的椭圆形，展平效果更好。推动器6驱动连接纠偏架体4，且驱动方向平行于展平辊5旋转轴线，在极片料带74行径发生偏移时，可推动纠偏架体4连同其上的展平辊5，进而限位极片料带74，对极片料带74的行径进行纠正。放卷纠偏机构3中还设有传感器对极片料带74的行径进行实时监测。本实施例中，放卷模块1设有两组，相对应的，纠偏架体4相对设置有两个，两个纠偏架体4所连接的展平辊5相互平行设置并分别展平自两放卷模块1上展出的极片料带74。推动器6驱动连接其中一个纠偏架体4，通过调节单个展平辊5的位置，可使得两个展平辊5有位差，从而进行纠偏。如图3所示，模切纠偏机构18与分切纠偏机构51采用行进式纠偏器，结合光电传感器19与超声波传感器20，可对即将送入激光切割装置21及分切模块52的极片料带74进行精确纠偏，以保证激光切割精度与分切精度。

为保证极片料带74张力大小处于规定范围内，放卷模块1处设置有张力传感器对其进行实时监测。同时，如图4所示，在放卷模块1与模切纠偏机构18之间设置放卷张力模块8，放卷张力模块8包括调节架体9、导辊10以及用于驱使调节架体9摆动的第一驱动组件11，导辊10设置有两根，并且分别转动架设在调节架体9上，导辊10的旋转轴线与调节架体9摆动的轴线相互平行，第一驱动组件11主要包括电机12、依次连接的精密电空变换器14、精密减压阀15及低摩擦气缸13。当张力传感器感应到张力过大时，可驱使调节架体9带动导辊10向回摆动，减小对极片料带74的拉力，从而减小极片料带74张力；反之，则驱使导辊10向外摆动，增大对极片料带74的拉力，从而增大极片料带74张力。通过该放卷张力模块8可将极片料带74张力大小控制在适宜范围内，有效避免极片料带74出现翘曲、断带现象，调节时响应速度快，且整体流程稳定。此外，收卷模块71前段设置有收卷张力模块55，收卷张力模块55包括三组张力辊56，与放卷张力模块8两相配合，可确保极片料带74全程张力适宜。

用于成型极耳的极耳成型组件16除模切纠偏机构18与激光切割装置21之外，还包括主牵引机构40、加强筋模块17与高速风。其中，主牵引机构40用于牵引极片料带74；加强筋模块17用于在激光切割装置21切割之前辊压极片料带74，进而在极片料带74上辊压出加强筋，避免后续切割成型的极耳翻折；高速风刀41出风的位置处正对极耳，通过释放压缩气体，可对极片料带74进行非接触式除尘。该加强筋模块17、模切纠偏机构18、激光切割装置21、主牵引机构40、高速风刀41依次设置，高速风刀41后段设置有第一视觉检测装置42，激光切割装置21后段还设有CCD测长模块39。

如图5a-图9所示，激光切割装置21包括切割框架22、吸料机构29、负压输送机构30、第一负压风管28、第二负压风管35以及用于发射激光的激光器38；切割框架22内部设置有切割腔体23，切割框架22上开设有供极片料带74出入切割腔体23的进片口24与出片口25，还开设有供激光射入切割腔体23切割极片料带74的进光口26，第一负压风管28连通切割腔体23。

吸料机构29位于进光口26靠近进片口24的一侧，用于吸附极片料带74；负压输送机构30位于进光口26靠近出片口25的一侧，负压输送机构30包括负压输送框架31、第二驱动组件34以及多条圆皮带36；负压输送框架31内部设置有吸料腔体32，负压输送框架31上开设有若干个贯通吸料腔体32的吸附通孔33，第二负压风管35连通吸料腔体32；圆皮带36环绕负压输送框架31设置，且位于吸附通孔33外侧，第二驱动组件34用于驱动圆皮带36输送极片料带74。

切割框架22内部设置有过滤网27，过滤网27遮盖第一负压风管28，并可抽离切割框架22；圆皮带36输出端处设置有废料斗37，废料斗37连通有第三负压风管。

当极片料带74进入切割腔体23内，激光器38按照预设路径行进，并朝进光口26处发射激光，可切割极片料带74形成极耳。切割时，由吸料机构29与负压输送机构30同时吸附固定极片料带74，切割平稳，同时，切割的位置位于切割腔体23内部，可避免切割产生的粉尘、碎屑扩散、逸出切割腔体23，经由第一负压风管28吸取后可去除大部分切割粉尘，避免切割粉尘滞留在切割腔体23内粘附极片料带74，给电池安全留下隐患，吸附时设有过滤网27过滤，可避免误吸极片料带74。

切割完成后的极片料带74连同切割产生的废料可由负压输送机构30同步送离切割内腔。负压输送机构30兼具吸附与输送功能，在第二负压风管35的吸附作用下，可通过负压输送框架31上的吸附通孔33吸附极片料带74与废料，在切割时起到固定极片料带74作用，在极片料带74切割完成后起到进一步吸除残余的切割粉尘碎屑的作用，而通过圆皮带36可对极片料带74与废料进行输送转移。经由负压输送机构30同步送出的切割废料可进入废料斗37中，由第三负压风管吸附收集至固定位置，方便集中处理。

如图10a-图11所示，第一视觉检测装置42包括第一挡光板43、第二挡光板44、检测光源47与线扫相机48；第一挡光板43与第二挡光板44平行且相对设置，两者之间留有供极片料带74通过的过片间隙45，第一挡光板43与第二挡光板44上相对开设有贯通过片间隙45的检测窗口46，检测窗口46呈长条状，且长度方向垂直于极片料带74出入过片间隙45的方向；检测光源47与线扫相机48相对设置在第一挡光板43与第二挡光板44的两侧，且位置正对检测窗口46，线扫相机48用于对极耳进行缺陷检测。

通过该第一视觉检测装置42可对极片料带74上切割成型的极耳尺寸、毛刺等进行检测，检测时极片料带74可连续走带，无需停顿，而且可对检测位置之外的部分，即对极片料带74位于检测窗口46之外的部分位置进行遮光，摄取轮廓清晰的极片料带74图像，检测精准，效率高。

检测结束后，由分切纠偏机构51对极片料带74进行第三级纠偏后，由分切模块52将极片料带74分切成两条。分切模块52后段设置有第二视觉检测装置53，该第二视觉检测装置53用于对极片料带74的正面和反面进行缺陷检测。第一视觉检测装置42与第二视觉检测装置53检测出的存在缺陷的部分段极片料带74由打标机进行标记，方便后续处理。除第二视觉检测装置53之外，分切组件50与收卷模块71之间还设置有毛刷除尘模块54与除铁模块57，毛刷除尘模块54与除铁模块57用于清理极片料带74表面。经过分切、视觉检测与清理后的极片料带74最终收卷于收卷模块71。

收卷模块71侧边设置有压辊模块59，如图12-14所示，压辊模块59包括压卷摆臂60、摆臂转轴61、压辊支架62、压辊69与第三驱动组件70；压卷摆臂60一端固定连接摆臂转轴61，另一端连接压辊支架62；压辊支架62包括第一架杆63与两第二架杆64，两第二架杆64相对设置，并且分别连接第一架杆63，其中至少有一根第二架杆64与第一架杆63之间设置有微调结构65，并通过微调结构65可拆卸连接。

微调结构65包括调节通孔66、锁紧螺孔67与紧固螺栓68，调节通孔66为椭圆孔或条形孔，调节通孔66与锁紧螺孔67的位置相对，且分别开设在第一架杆63侧壁面与第二架杆64侧壁面上，紧固螺栓68末端穿过调节通孔66并连接锁紧螺孔67；压辊69转动架设在两第二架杆64之间，并压住被收卷在收卷模块71上的极片料带74；第三驱动组件70用于驱使摆臂转轴61转动；摆臂转轴61的轴线方向与压辊69的轴线方向相互平行。

在第二气胀轴位于安装面72前侧时，压辊模块59设有压辊69的部分位于安装面72前侧辅助收卷模块71进行收卷，通过该压辊模块59可抚平极片料带74，有效防止极片料带74收卷时出现鼓边、褶皱等情况，与极片料带74相互接触的压辊69安装在压辊支架62上，该压辊支架62设有微调结构65，不仅方便装卸压辊69，而且可沿着调节通孔66长轴方向对压辊69安装的位置进行微调，改善压辊69安装不到位的情况，抚平极片料带74更加顺畅。

为更清楚理解该模切分切一体机工作流程，如图15所示，待加工的极片料卷73放置于放卷模块1，由放卷模块1展出极片料带74，展出的极片料带74经过放卷纠偏机构3纠偏之后，由加强筋模块17辊压出加强筋，再次进行纠偏后送入激光切割装置21切割成型极耳。极耳成型之后，由第一视觉检测装置42对其进行缺陷检测，随后进行第三次纠偏送入分切模块52进行分切，分切后由第二视觉检测装置53对其进行缺陷检测，检测后依次经过除尘、除铁、打标后收卷于收卷模块71。整个过程极片料带74精准走带，行径不容易偏移，张力大小适宜，走带平稳。

总之，该模切分切一体机兼具模切分切功能，同时具备三级纠偏、张力调节、视觉检测等功能，运行稳定性好，加工精度与良品率高，加工质量所有保障。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。