一种叠片装置及方法

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，特别是涉及一种叠片装置及方法。

背景技术

极片是锂电池的重要组成部分，在锂电池的生产中，需要将正极片与负极片交错间隔堆叠形成极组，极组中，相邻的正极片与负极片之间隔有隔膜，为了方便生产，使用卷装隔膜进行连续地隔膜供料，如图1所示，隔膜在叠片平台上呈Z字形堆叠，相邻两层隔膜之间设置极片，如图2(a)所示，堆叠完成后，利用切割单元将隔膜切断，切断后，从卷装隔膜延展出来的隔膜的端部处于自由状态，为了使该自由端能够附着到叠片平台上，如图2(b)所示，现有技术中的普遍做法是采用气流将隔膜的自由端吹到叠片平台的边缘，采用这种方式，隔膜的端部容易产生褶皱，不确定性高，影响所形成的极组的质量。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能够对隔膜端部进行有效管理、减少不确定性与隔膜褶皱的叠片装置及方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的叠片装置，其包括叠片平台、隔膜供料装置以及切割装置；所述隔膜供料装置包括能够在所述叠片平台上方往复移动的导引机构，隔膜穿过导引机构，导引机构往复运动，可使隔膜一层层铺到叠片平台上，每铺一层隔膜，在叠片平台上放置一块极片，如此可使每两层隔膜之间均夹有一块极片，实现叠片；

所述叠片装置还包括转移手爪，转移手爪安装在叠片平台上方的第一侧，导引机构在第一侧与第二侧之间往复运动，第二侧为第一侧的对置侧；所述转移手爪具有能够夹持隔膜的夹持部；所述夹持部能够在高、低两个位置之间切换；当所述夹持部处于低位时，所述夹持部位于所述叠片平台的边缘旁，使得其所夹持的隔膜的端部低于叠片平台的上端面；当所述夹持部处于高位时，所述夹持部位于所述切割装置旁，夹持部的夹持位置高于叠片平台的上端面。

采用上述结构，完成一组极片的叠片作业后，需要将隔膜切断，将叠片平台上的物料取走，在切割装置切断隔膜之前，夹持部处于高位并将隔膜夹持，切割装置执行切割作业时，切割装置的刀刃靠近夹持部，如此可保证切割过程顺畅，使得切割后隔膜的端部平整；将隔膜切断后，夹持部夹持着料源提供的隔膜的端部运动至低位，将隔膜的端部贴靠至叠片平台的边缘，再进行下一轮叠片作业。上述过程中，由于夹持部将隔膜端部送至低位，可有效保持隔膜的平整度，隔膜铺放至叠片平台上不会产生褶皱，可保证叠片作业的完成质量。

进一步地，所述夹持部沿固定轴旋转以在高位与低位之间切换位置。夹持部处于高位时比其处于低位时，其夹持位置距离叠片平台边缘的横向距离更大。如此，夹持部沿着固定轴旋转由高位旋转至低位过程中，夹持部的夹持位置逐渐由高于叠片平台上端面的位置运动至低于叠片平台上端面的位置，且在平向上夹持位置同时向叠片平台边缘更靠近，如此通过一个动力源以较小的运动幅度将隔膜的边缘搭接至叠片平台的边缘，且隔膜的边缘搭接至叠片平台的边缘后，隔膜上伸在叠片平台之外的部分的长度较短。

进一步地，所述转移手爪包括第一座体；所述夹持部包括夹持条、手爪部以及推动部；所述手爪部能够相对于所述第一座体活动，以进入或离开隔膜的宽度范围；所述推动部能够推动所述夹持条相对于所述第一座体运动。所述推动部为气囊或斜楔机构，优选为气囊。

进一步地，所述手爪部相对于所述第一座体滑动安装，其滑动由平移驱动模组驱动，平移驱动模组为电动推杆、气缸等形式。

采用上述结构的夹持部，当需要对隔膜进行夹持时，手爪部进入隔膜的宽度范围(平移驱动模组驱动手爪部滑动或旋转驱动模组驱动手爪部转动)而后，气囊膨胀以将隔膜夹在手爪部与夹持条之间。

上述过程中，利用气囊膨胀完成最终的夹持，其夹持较柔和，不会使隔膜上被夹持部位损坏，也能尽量减少隔膜上被夹持部位产生褶皱。

进一步地，所述导引机构包括导引架与两个导引轮，隔膜穿过两个导引轮之间。

一种叠片方法，其基于上述的叠片装置，所述方法包括如下步骤S1-S6：

步骤S1：控制所述夹持部在高位对该位置的隔膜进行夹持；

步骤S2：控制所述切割装置将所述隔膜切断；

步骤S3：控制所述夹持部运动至低位，使隔膜的端部搭接至所述叠片平台的边缘；

步骤S4：执行叠片作业；

步骤S5：控制所述夹持部将所述隔膜的端部释放；

步骤S6：控制所述夹持部运动至高位，回到步骤S1。

进一步地，所述转移手爪包括第一座体；所述夹持部包括夹持条、手爪部以及推动部；所述手爪部能够相对于所述第一座体活动，以进入或离开隔膜的宽度范围；所述推动部能够推动所述夹持条相对于所述第一座体运动；

所述步骤S5包括如下步骤S51-步骤S52：

步骤S51：控制所述推动部运转以使所述夹持条与所述手爪部脱离；

步骤S52：控制所述手爪部离开隔膜的宽度范围；

所述步骤S1包括如下步骤S11-S12：

步骤S11：控制所述手爪部进入隔膜的宽度范围；

步骤S12：控制所述推动部运转以将隔膜夹在所述夹持条与所述手爪部之间。

进一步地，所述步骤S4具体包括：

控制所述导引机构在第一侧与第二侧之间往复运动，导引机构每运动到一侧，向叠片平台上最上层隔膜的上方放置一块极片。

进一步地，所述叠片装置还包括极片运送装置，所述极片运送装置用于向所述叠片平台上放置极片。

有益效果：本发明的叠片装置及方法具有如下有益效果：

(1)采用夹持部在高位辅助切割装置切割隔膜，并将隔膜的自由端送至叠片平台的边缘，使得隔膜铺在叠片平台上后平整无褶皱，可提升叠片作业后所形成的级组的质量；

(2)夹持部的设计合理，使用手爪部配合推动部对隔膜进行夹持，且最终的夹持作业由推动部膨胀完成，其夹持较柔和，不会使隔膜上被夹持部位损坏，也能尽量减少隔膜上被夹持部位产生褶皱。

附图说明

图1为极片与隔膜的组合状态图；

图2(a)为现有技术中隔膜切断前叠片装置的示意图；

图2(b)为隔膜切断后隔膜端部的处理方式示意图；

图3(a)为本发明之叠片装置的第一状态示意图；

图3(b)为本发明之叠片装置的第二状态示意图；

图3(c)为本发明之叠片装置的第三状态示意图；

图4(a)为第一实施例中转移手爪的第一状态图；

图4(b)为第一实施例中转移手爪的第二状态图；

图4(c)为第一实施例中转移手爪的第三状态图；

图5为第二实施例中转移手爪的结构图；

图6为图3(b)中A部分的放大剖视结构图。

图中：1-叠片平台；11-圆角部；12-吸孔；2-隔膜供料装置；21-导引机构；211-导引架；212-导引轮；3-切割装置；4-转移手爪；41-夹持部；411-夹持条；412-手爪部；413-推动部；414-平移驱动模组；415-旋转驱动模组；42-第一座体；a-移动轨迹；b-第一侧；c-第二侧；d-旋转中心。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图3(a)所示的叠片装置，其包括叠片平台1、隔膜供料装置2以及切割装置3；所述隔膜供料装置2包括能够在所述叠片平台1上方往复移动的导引机构21，隔膜穿过导引机构21，导引机构21沿着轨迹a往复运动，可使隔膜一层层铺到叠片平台1上，每铺一层隔膜，在叠片平台1上放置一块极片，如此可使每两层隔膜之间均夹有一块极片，实现叠片。

所述叠片装置还包括转移手爪4，转移手爪4安装在叠片平台1上方的第一侧，导引机构21在第一侧b与第二侧c之间往复运动，第二侧c为第一侧b的对置侧；所述转移手爪4具有能够夹持隔膜的夹持部41；所述夹持部41能够在高、低两个位置之间切换；当所述夹持部41处于低位时，所述夹持部41位于所述叠片平台1的边缘旁；当所述夹持部41处于高位时，所述夹持部41位于所述切割装置3旁。

采用上述结构，完成一组极片的叠片作业后，需要将隔膜切断，将叠片平台1上的物料取走，在切割装置3切断隔膜之前，如图3(a)所示，夹持部41处于高位并将隔膜夹持，切割装置3执行切割作业时，切割装置3的刀刃靠近夹持部41，如此可保证切割过程顺畅，使得切割后隔膜的端部平整；如图3(b)所示，将隔膜切断后，夹持部41夹持着隔膜料源的隔膜的端部运动至低位，将隔膜的端部贴靠至叠片平台1的边缘，再进行下一轮叠片作业，如图3(c)所示。上述过程中，由于夹持部41将隔膜端部送至低位，并辅助隔膜的端部搭接至叠片平台1的边缘，可有效保持隔膜端部的平整度，隔膜铺放至叠片平台1上不会产生褶皱，可保证叠片作业的完成质量。

切割装置3在进行叠片作业时避让开，不会影响装置作业，直至一组极片的叠片作业完成后，切割装置3伸出并作用于隔膜。

优选地，所述夹持部41沿固定轴旋转以在高位与低位之间切换位置，本实施例中，夹持部41沿旋转中心d旋转。

优选地，所述转移手爪4包括第一座体42；所述夹持部41包括夹持条411、手爪部412以及推动部413；所述手爪部412能够相对于所述第一座体42活动，以进入或离开隔膜的宽度范围，手爪部412进入隔膜的宽度范围后，夹持条411能够作靠近、远离手爪部412的运动以使得夹持条411相对于手爪部412闭合或脱离；所述推动部413能够推动所述夹持条411相对于所述第一座体42运动。所述推动部为如图4(a)-4(c)所示的气囊或如图5所示的斜楔机构，优选为气囊。推动部413为斜楔机构时，其包括两个斜面相互贴合的斜楔，其中一个斜楔相对于夹持条411固定，驱动另一个斜楔运动即可推动夹持条411运动。

优选地，如图6所示，叠片平台1上靠近转移手爪4的边缘具有圆角部11，且该边缘位置设置有至少一排吸孔12，吸孔12连接气源。完成一组极片的叠片作业，且切割装置3切断隔膜后，夹持部41夹持着隔膜料源的隔膜的端部运动至低位，将隔膜的端部贴靠至叠片平台1的边缘，此时吸孔12吸住隔膜的边缘，而后夹持部41降低对隔膜的夹持力度，导引机构21移动可将隔膜从夹持部41抽出，此过程中由于有吸孔12的吸附作用，抽出过程中隔膜能够保持平整状态，不会产出褶皱，最终只留一小段隔膜置于叠片平台1之外，可减少隔膜伸出叠片平台1的部分的长度，避免后续需要切除多余的隔膜而增加工序。

优选地，所述手爪部412相对于所述第一座体42滑动安装，其滑动由平移驱动模组414驱动，平移驱动模组414为电动推杆、气缸等形式。

采用上述结构的夹持部41，如图4(a)所示，初始时手爪部412不在隔膜的宽度范围内，当需要对隔膜进行夹持时，如图4(b)所示，手爪部412进入隔膜的宽度范围(平移驱动模组414驱动手爪部412滑动)，而后，如图4(c)所示，气囊膨胀以将隔膜夹在手爪部412与夹持条411之间。

上述过程中，利用推动部413膨胀完成最终的夹持，其夹持较柔和，不会使隔膜上被夹持部位损坏，也能尽量减少隔膜上被夹持部位产生褶皱。

优选地，所述导引机构21包括导引架211与两个导引轮212，隔膜穿过两个导引轮212之间。

一种叠片方法，其基于上述的叠片装置，所述方法包括如下步骤S1-S6：

步骤S1：控制所述夹持部41在高位对该位置的隔膜进行夹持；

步骤S2：控制所述切割装置3将所述隔膜切断；

步骤S3：控制所述夹持部41运动至低位，使隔膜的端部搭接至所述叠片平台1的边缘；

步骤S4：执行叠片作业；

步骤S5：控制所述夹持部41将所述隔膜的端部释放；

步骤S6：控制所述夹持部41运动至高位，回到步骤S1。

需要说明的是，以上步骤序号不用于对步骤的顺序进行限制，部分步骤可以同步执行或调转顺序实施，比如步骤S5可以在步骤S4执行的过程中实施。

以推动部413为气囊为例，所述步骤S5包括如下步骤S51-步骤S52：

步骤S51：控制所述气囊收缩以使所述夹持条411与所述手爪部412脱离；

步骤S52：控制所述手爪部412离开隔膜的宽度范围；

所述步骤S1包括如下步骤S11-S12：

步骤S11：控制所述手爪部412进入隔膜的宽度范围；

步骤S12：控制所述气囊膨胀以将隔膜夹在所述夹持条411与所述手爪部412之间。

优选地，所述步骤S4具体包括：

控制所述导引机构21在第一侧与第二侧之间往复运动，导引机构21每运动到一侧，向叠片平台1上最上层隔膜的上方放置一块极片。

优选地，所述叠片装置还包括极片运送装置，所述极片运送装置用于向所述叠片平台1上放置极片。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。