CN208478501U - 废片剔除装置及卷绕设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种废片剔除装置，包括极片质量检测传感器，用于检测极片是废片还是良片；夹持机构，用于夹住并拉直一段废片；单卷机构，用于卷绕废片；切片机构，用于切断极片；所述单卷机构包括第一驱动装置、第二驱动装置和叉形卷针，所述第一驱动装置能够驱动叉形卷针进给到工作位置叉住拉直的废片，所述第二驱动装置能够驱动叉形卷针卷绕废片。此外，还公开了一种卷绕设备。本实用新型的有益效果为：采用叉形卷针进给到工作位置叉住拉直的废片，叉形卷针主动叉取废片，叉取成功率高，提高了废片卷绕成功率和卷绕效率。

Description

废片剔除装置及卷绕设备

技术领域

本实用新型涉及锂电池自动化设备技术领域，具体是涉及废片剔除装置及卷绕设备。

背景技术

在锂电池的生产制造过程中，需要将隔膜和极片一起卷绕以制备电芯，卷绕完成后发现极片为废片(不合格极片)，需要丢弃掉整个电芯，导致昂贵的隔膜一起被浪费丢弃。现有技术采用极片单卷机构可以预先剔除废片，节省隔膜。但是发明人发现废片剔除的过程中至少还存在以下问题：

1.插片机构将废片***卷绕废片的卷针(废片卷针)中，会因为废片头部弯曲等原因导致无法***废片卷针，进而导致废片卷绕失败。采用导向装置和吹气入料，仍然无法完全解决废片插针失败的问题。

2.废片卷针外部设置有卷针筒，导致插片机构将废片***废片卷针中容易出现插片失败的情况。另一方面，卷针筒影响废片卷针的卷绕容量，如果废片较多，必须卸除废片后再进行卷绕。

3.废片卷绕完成后，采用手工下料或者采用拨杆***废片卷针的进行下料，费时费力，效率太低。

4.卷绕完成后切刀切断极片，导致极片与切刀之间干涉。

5.正极极片和负极极片的单卷机构同步工作，导致一侧的单卷机构经常空转，效率低下，浪费电力资源。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种废片剔除装置及卷绕设备，夹住并拉直一段废片后采用叉形卷针叉住拉直的废片，叉住废片的准确性好、可靠性高，进而使得废片卷绕成功率高。

为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案具体如下。

一种废片剔除装置，其特征在于，包括

极片质量检测传感器，用于检测极片是废片还是良片；

夹持机构，用于夹住并拉直一段废片；

单卷机构，用于卷绕废片；

切片机构，用于切断极片；

所述单卷机构包括第一驱动装置、第二驱动装置和叉形卷针，所述第一驱动装置能够驱动叉形卷针进给到工作位置叉住拉直的废片，所述第二驱动装置能够驱动叉形卷针卷绕废片。

进一步地，所述夹持机构包括第一夹持机构和第二夹持机构，所述第一夹持机构和第二夹持机构能够夹持一段废片的两端并拉直废片。

进一步地，所述第一夹持机构为插片机构，所述第二夹持机构为并膜夹辊。

进一步地，所述叉形卷针包括间隙设置的第一针片、第二针片以及将第一针片和第二针片的一端固定在一起的固定连接块，所述第一针片和第二针片之间的间隙构成叉形卷针的叉口。

进一步地，所述叉形卷针包括内卷针和外卷针，所述内卷针包括间隙设置的内卷针上片和内卷针下片，所述外卷针包覆在内卷针外部，所述外卷针包括外卷针上片和外卷针下片，所述内卷针上片和外卷针下片连接于卷针滑块，所述内卷针下片和外卷针上片连接于卷针固定块。

进一步地，所述单卷机构还包括第三驱动装置、连接轴和套筒，所述叉形卷针固定连接于连接轴，所述连接轴通过滑键或者花键连接于套筒，所述第二驱动装置能够驱动叉形卷针、连接轴和套筒一起转动，所述第三驱动装置的驱动端连接于连接轴，能够驱动叉形卷针伸出或者缩回套筒。

进一步地，所述叉形卷针的叉口中设置有下料杆。

进一步地，所述叉形卷针上套设有固定连接于套筒的下料环，所述叉形卷针的叉口中设置有固定连接于下料环的下料杆。

进一步地，还包括第四驱动装置和上部开口的废料箱，所述废料箱设置在除尘挡板的下方，所述第四驱动装置能够驱动除尘挡板伸出或缩回以盖住或打开废料箱。

进一步地，废片剔除装置还包括设置在叉形卷针下方的除尘挡板，所述除尘挡板上贴设有除尘贴，用于粘附卷绕过程中落下的杂质和废屑。

进一步地，靠近叉形卷针表面的位置设置有抚平件，优选为抚平板或者抚平辊，在卷绕过程中对废片进行整形，便于废片整齐卷绕，防止卡片。

进一步地，废片剔除装置还设置有拨片件，优选为拨片杆或者拨片辊，用于切割废片时挑起废片，便于切刀切割。

进一步地，所述废片剔除装置在卷针的两侧成对设置。

进一步地，所述卷针两侧成对设置的废片剔除装置可以同步工作，也可以单独工作。

另一方面，本实用新型还提供一种采用上述废片剔除装置的卷绕设备，所述卷绕设备其他部件均为现有技术，此处不再赘述。

本实用新型的废片剔除装置及卷绕设备的有益效果在于：

(1)采用叉形卷针进给到工作位置叉住拉直的废片，叉形卷针主动叉取废片，叉取成功率高，提高了废片卷绕成功率和卷绕效率。

(2)叉形卷针外部不设置卷针筒，提高了单次卷绕废片的容量，提高了废片卷绕效率。

(3)夹持机构采用的插片机构和并膜夹辊均为现有机构，因此不用改动或者增加机构，结构简单，与现有卷绕设备兼容性好。

(4)叉形卷针采用组装结构，刚性好，不易折损。

(5)叉形卷针完成卷绕后或者完成废卷下料后，叉形卷针回转到初始位置，使得叉形卷针再次伸出可以精准叉住废片。

(6)在叉形卷针的叉口中设置下料杆，能够阻止废卷跟随叉形卷针运动，使得废卷顺利下料，精准落入废料箱中。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1是本实用新型废片剔除装置实施例的布局示意图。

图2是本实用新型实施例中单卷机构的主视示意图。

图3是本实用新型实施例中单卷机构的俯视示意图。

图4是本实用新型实施例中单卷机构卷绕部分的主视示意图。

图5是本实用新型实施例中叉形卷针的主视示意图。

图6是本实用新型实施例中单卷机构下料部分的右视示意图。

图7是本实用新型实施例中叉形卷针另一种设置方式的停机状态示意图。

图8是本实用新型实施例中叉形卷针另一种设置方式的工作状态示意图。

以上附图的附图标记为：第一框形支架110，第二框形支架120，第二框形支架底板121，第二驱动装置131，皮带传动装置132，叉形卷针141，第一针片1411，第二针片1412，间隙1413，固定连接块1414，连接轴142，花键配合槽142a，套筒143，滑键144，下料环145，下料杆146，第三驱动装置151，连接轴轴承152，轴承连接板153，第一驱动装置160，第四驱动装置171，除尘挡板172，滑块导轨结构173，辅件连接杆181，拨片件182，抚平件183，插片机构200，并膜夹辊300，入卷夹棍400，主卷针500，切片机构600，废片700。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种废片剔除装置，包括：

极片质量检测传感器，用于检测极片是废片700还是良片；

夹持机构，用于夹住并拉直一段废片700；

单卷机构，用于卷绕废片700；

切片机构600，用于切断极片；

所述单卷机构包括第一驱动装置160、第二驱动装置131和叉形卷针141，所述第一驱动装置160能够驱动叉形卷针141进给到工作位置叉住拉直的废片700，所述第二驱动装置131能够驱动叉形卷针141卷绕废片700。完成卷绕后，第一驱动装置160能够驱动叉形卷针141退回到初始位置。

优选地，所述第一驱动装置160为气缸或者直线电机。第二驱动装置131 优选为伺服电机。

上述的废片剔除装置采用叉形卷针141进给到工作位置叉住拉直的废片 700，叉形卷针141主动叉取废片700，叉取成功率高，提高了废片卷绕成功率和卷绕效率。叉形卷针141外部不设置卷针筒，提高了单次卷绕废片的容量，提高了废片卷绕效率。

需要说明的是，极片包括阴极极片和阳极极片，按照极片合格与否分为良片和废片700，良片为检测合格的极片，废片700为检测不合格的极片。

需要说明的是，单卷机构为卷绕废片700的机构，区别于将极片和隔膜合卷成电芯的主卷绕机构。工作位置位于极片的传送路径上，初始位置避开极片的传送路径，防止影响极片的正常传送和主卷针500卷绕电芯。

进一步地，可以在极片放卷之后废片卷绕之前依次设置第一检测传感器 (优选为CCD图像传感器)和第二检测传感器(优选为颜色传感器)，第一检测传感器检测极片质量，将结果传送给控制***，控制***处理后控制执行机构对废片首端和末端进行标记，第二检测传感器检测废片首端和末端的标记，将结果传送给控制***，控制***处理后控制叉形卷针141伸出进行卷绕和完成卷绕后退回。

进一步地，所述夹持机构包括第一夹持机构和第二夹持机构，所述第一夹持机构和第二夹持机构能够夹持一段废片700的两端并拉直废片700。

具体地，所述第一夹持机构为插片机构200，所述第二夹持机构为并膜夹辊300。优选地，插片机构200包括用于夹持极片的夹持板(图中未示) 和插片驱动装置(图中未示)，插片驱动装置进一步优选为伺服电机。

进一步地，叉形卷针141可以整体制造，然后在叉形卷针141上开槽形成叉口。而采用组装结构的叉形卷针141的刚性好，不易折损。

具体地，如图6所示，叉形卷针141包括间隙设置的第一针片1411、第二针片1412以及将第一针片1411和第二针片1412的一端固定在一起的固定连接块1414。第一针片1411和第二针片1412之间的间隙1413构成叉形卷针141的叉口。

具体地，如图8所示，叉形卷针141还可以设置成包括内卷针141b和外卷针141a，所述内卷针141b包括间隙设置的内卷针上片和内卷针下片，所述外卷针141a包覆在内卷针141b外部，所述外卷针141a包括外卷针上片和外卷针下片，所述内卷针上片和外卷针下片连接于卷针滑块141c，所述内卷针下片和外卷针上片连接于卷针固定块141d，这样使得叉形卷针141一端封闭，一端开口，构成叉形结构。当叉形卷针141工作时，卷针滑块141c带动内卷针上片和外卷针下片向下运动，使得内卷针上片和内卷针下片合拢夹住废片700，外卷针下片远离外卷针上片使得整个外卷针直径增大。完成废片 700卷绕后，卷针滑块141c带动内卷针上片和外卷针下片向上运动，使得内卷针上片远离内卷针下片松开废片700，外卷针下片靠近外卷针上片使得整个外卷针直径缩小。采用这种结构的优点是，在卷绕过程中可以紧紧夹住废片700，直径增大的外卷针141a便于绷紧卷绕的废片，防止废卷松散。卷绕结束后，外卷针141a直径缩小，便于废卷下料。

进一步地，靠近叉形卷针141表面的位置设置有抚平件183，优选为抚平板或者抚平辊，在卷绕过程中对废片700进行整形，便于废片700整齐卷绕，防止卡片。

进一步地，单卷机构上还设置有拨片件182，优选为拨片杆或者拨片辊，用于切割废片700时挑起废片700，便于切刀600切割。

进一步地，所述单卷机构还包括第三驱动装置151、连接轴142和套筒 143，所述叉形卷针141固定连接于连接轴142，所述连接轴142通过滑键144 或者花键连接于套筒143，所述第二驱动装置131能够驱动叉形卷针141、连接轴142和套筒143一起转动，所述第三驱动装置151的驱动端连接于连接轴142，能够驱动叉形卷针141伸出或者缩回套筒143。叉形卷针141伸出或者缩回套筒143可以实现废卷的自动下料。第三驱动装置151优选为气缸或者直线电机。

具体地，如图5所示，所述滑键144与套筒143固定连接，所述连接轴 142上设置有滑键槽142a，所述滑键144和滑键槽142a配合，可以使得连接轴142相对于套筒143轴向滑动。

具体地，如图3所示，连接轴142的一端固定连接于连接轴轴承152的内圈，轴承连接板153固定连接于连接轴轴承152的外圈，第三驱动装置151 的驱动端固定连接于轴承连接板153。

优选地，如图5和图7所示，所述叉形卷针141的叉口中设置有固定连接于套筒143的下料杆146。进一步优选地，所述叉形卷针141上套设有固定连接于套筒143的下料环145，所述叉形卷针141的叉口中设置有固定连接于下料环145的下料杆146。采用下料部件(下料环145或下料杆146) 可以阻止废片700跟随叉形卷针141运动。在叉形卷针141从废卷中抽出下料的过程中，叉形卷针141容易带动废卷一起运动，导致废卷下料位置改变甚至卡住叉形卷针141，因此采用下料部件阻止废片700跟随叉形卷针141 运动，使得废卷顺利下料，精准落入废料箱中。

进一步地，单卷机构还包括设置在叉形卷针141下方的除尘挡板172，所述除尘挡板172上贴设有除尘贴，用于粘附卷绕过程中落下的杂质和废屑，提高了设备的洁净度，有利于电芯质量的提升。

进一步地，单卷机构还包括第四驱动装置171和上部开口的废料箱(图中未示)，所述废料箱设置在除尘挡板172的下方，所述第四驱动装置171 能够驱动除尘挡板172伸出或缩回以盖住或打开废料箱。第四驱动装置171 优选为气缸或者直线电机。

进一步地，所述废片剔除装置在卷针500的两侧成对设置，分别对阴极废片和阳极废片进行剔除。

进一步地，所述卷针500两侧成对设置的废片剔除装置可以同步工作，也可以单独工作。

具体地，关于单卷机构的结构如图3、图4所示，所述第一驱动装置160 固设于设备连接板(图中未示)，单卷机构上的第一框形支架110滑动连接于设备连接板，第一驱动装置160的驱动端连接于第一框形支架110。第一框形支架110下端固设有第二框形支架120。套筒143转动连接于第二框形支架120。固设于第一框形支架110中的第二驱动装置131通过皮带传动装置 132驱动套筒143及连接于套筒143的连接轴142转动。第二框形支架120 包括第二框形支架底板121，除尘挡板172通过滑块导轨结构173滑动连接于第二框形支架底板121。第四驱动装置171固定连接于第二框形支架底板 121。

下面对废片剔除装置的工作过程进一步描述。

当极片质量检测传感器检测到极片是废片700，插片机构200夹持废片 700的一端靠近并膜夹辊300，并膜夹辊300夹住废片700的一端；然后插片机构200松开废片700的一端远离并膜夹辊300，到达设定位置后，插片机构200再次夹住废片700的另一端；插片机构200继续远离并膜夹辊300，拉直插片机构200和并膜夹辊300之间的废片700。

在第一驱动装置160的驱动下，整个单卷机构进给到工作位置，使得叉形卷针141进给到工作位置叉住拉直的废片700，插片机构200和并膜夹辊 300松开废片700后，第二驱动装置131驱动叉形卷针141卷绕废片700。在卷绕的过程中，抚平件183不断对废片700进行抚平整形，使得废片700整齐地卷绕于叉形卷针141。极片质量检测传感器检测到极片由废片700转为良片，拨片件182挑起废片700，切片机构600切断极片，叉形卷针141卷绕完切断的极片后停止转动。

在第一驱动装置160的驱动下，整个单卷机构退回到初始位置。第四驱动装置171驱动除尘挡板172缩回以打开废料箱。第三驱动装置151驱动叉形卷针141从废卷中抽出，废卷落入废料箱中。

当极片质量检测传感器检测到极片是良片，插片机构200夹持良片的一端靠近并膜夹辊300，并膜夹辊300夹住良片的一端后插片机构200松开良片，在极片导向装置(图中未示)的作用下，入卷夹棍400夹住良片和隔膜，此时主卷针500已经卷绕数圈隔膜，主卷针500继续卷绕，会将良片入卷，进而完成电芯卷绕。在电芯卷绕的过程中，单卷机构一直处于初始位置以避开良片的传送，避免影响正常卷绕。

另一方面，本实用新型还提供一种采用上述废片剔除装置的卷绕设备，所述卷绕设备其他部件均为现有技术，此处不再赘述。所述卷绕设备采用叉形卷针141主动叉取废片700，叉取成功率高，提高了废片卷绕成功率和卷绕效率。叉形卷针141外部不设置卷针筒，提高了单次卷绕废片的容量，提高了废片卷绕效率。

以上结合具体的实施方式对本实用新型进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本实用新型的精神和原理对本实用新型做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本实用新型的范围内。

Claims (9)

1.一种废片剔除装置，其特征在于，包括

极片质量检测传感器，用于检测极片是废片还是良片；

夹持机构，用于夹住并拉直一段废片；

单卷机构，用于卷绕废片；

切片机构，用于切断极片；

所述单卷机构包括第一驱动装置、第二驱动装置和叉形卷针，所述第一驱动装置能够驱动叉形卷针进给到工作位置叉住拉直的废片，所述第二驱动装置能够驱动叉形卷针卷绕废片；所述夹持机构包括第一夹持机构和第二夹持机构，所述第一夹持机构和第二夹持机构能够夹持一段废片的两端并拉直废片。

2.根据权利要求1所述的废片剔除装置，其特征在于，所述第一夹持机构为插片机构，所述第二夹持机构为并膜夹辊。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的废片剔除装置，其特征在于，所述叉形卷针包括间隙设置的第一针片、第二针片以及将第一针片和第二针片的一端固定在一起的固定连接块，所述第一针片和第二针片之间的间隙构成叉形卷针的叉口。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的废片剔除装置，其特征在于，所述叉形卷针包括内卷针和外卷针，所述内卷针包括间隙设置的内卷针上片和内卷针下片，所述外卷针包覆在内卷针外部，所述外卷针包括外卷针上片和外卷针下片，所述内卷针上片和外卷针下片连接于卷针滑块，所述内卷针下片和外卷针上片连接于卷针固定块。

5.根据权利要求3所述的废片剔除装置，其特征在于，所述单卷机构还包括第三驱动装置、连接轴和套筒，所述叉形卷针固定连接于连接轴，所述连接轴通过滑键或者花键连接于套筒，所述第二驱动装置能够驱动叉形卷针、连接轴和套筒一起转动，所述第三驱动装置的驱动端连接于连接轴，能够驱动叉形卷针伸出或者缩回套筒。

6.根据权利要求3所述的废片剔除装置，其特征在于，所述叉形卷针的叉口中设置有下料杆。

7.根据权利要求6所述的废片剔除装置，其特征在于，所述叉形卷针上套设有固定连接于套筒的下料环，所述叉形卷针的叉口中设置有固定连接于下料环的下料杆。

8.根据权利要求3所述的废片剔除装置，其特征在于，还包括第四驱动装置和上部开口的废料箱，所述废料箱设置在除尘挡板的下方，所述第四驱动装置能够驱动除尘挡板伸出或缩回以盖住或打开废料箱。

9.一种卷绕设备，其特征在于：包括权利要求1-8中任一项所述的废片剔除装置。