一种极耳激光切割平台轮换及除尘装置

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111014991A(43)申请公布日2020.04.17(21)申请号202010011738.3(22)申请日2020.01.07(71)申请人深圳市兴禾自动化有限公司地址518000广东省深圳市宝安区沙井街道马安山社区南环路科技园工业园内38栋一层东、四层、五层东；沙井街道共和第三工业区D区3栋2楼(72)发明人劳世敏　(51)Int.Cl.B23K26/70(2014.01)B23K26/142(2014.01)B23K26/38(2014.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种极耳激光切割平台轮换及除尘装置(57)摘要本发明公开了一种极耳激光切割平台轮换及除尘装置，包括轮盘、支台、裁切槽、过渡斜面、裁切除尘组件及清洁除尘组件，轮盘为圆盘状结构，轮盘沿竖直方向设置；支台包括四个，支台沿轮盘的圆周方向均匀间隔设置；裁切槽开设在支台上，裁切槽为X型槽状结构；过渡斜面设置在支台的外侧；裁切除尘组件设置于裁切工作位下方；清洁除尘组件设置在轮盘侧部的支台侧方，清洁除尘组件将从裁切工作位旋转轮换至轮盘侧部的支台清洁。本发明通过旋转轮换实现裁切工作位与待料位切换；采用X型槽体及隔柱结构，适用于极片前后侧极耳裁切，且裁切时支撑极耳，防止极耳抖动，保证极耳裁切平面度；具备裁切除尘及清洁除尘功能，有效保证裁切质量。CN111014991ACN111014991A权　利　要　求　书1/2页1.一种极耳激光切割平台轮换及除尘装置，其特征在于：包括轮盘（1）、支台（2）、裁切槽、过渡斜面（10）、裁切除尘组件及清洁除尘组件，其中，上述轮盘（1）为圆盘状结构，轮盘（1）沿竖直方向设置；上述支台（2）包括四个，支台（2）沿轮盘（1）的圆周方向均匀间隔设置，并沿平面方向水平延伸至轮盘（1）的一侧，位于水平方向的支台（2）为裁切工作位；上述裁切槽开设在支台（2）上，并贯通支台（2），裁切槽为X型槽状结构；上述过渡斜面（10）设置在支台（2）的外侧，并倾斜向下延伸；带状的极片水平经过裁切工作位处的支台（2）时，激光器从从上方沿着裁切槽在极片一侧裁切出极耳；上述裁切除尘组件设置于裁切工作位下方，以便将极耳裁切过程中产生的粉尘及废料向外吸出；上述清洁除尘组件设置在轮盘（1）侧部的支台（2）侧方，清洁除尘组件将从裁切工作位旋转轮换至轮盘（1）侧部的支台（2）清洁，并将清洁过程中产生的粉尘和杂物吸出。2.根据权利要求1所述的一种极耳激光切割平台轮换及除尘装置，其特征在于：所述的裁切槽包括第一斜槽（3）及第二斜槽（4），上述第一斜槽（3）及第二斜槽（4）为条状槽体，第一斜槽（3）及第二斜槽（4）相互交叉开设于支台（2）上，在支台（2）上形成X状槽体结构。3.根据权利要求2所述的一种极耳激光切割平台轮换及除尘装置，其特征在于：所述的第一斜槽（3）及第二斜槽（4）交叉连接处的两侧间隔对应地设置有两隔柱（5），以便支撑极耳，隔柱（5）的内侧为斜面部，该斜面部的倾斜角度与第一斜槽（3）及第二斜槽（4）的倾斜方向相同。4.根据权利要求3所述的一种极耳激光切割平台轮换及除尘装置，其特征在于：所述的第一斜槽（3）及第二斜槽（4）的内侧设有斜导板（6），斜导板（6）伸入至第一斜槽（3）及第二斜槽（4）内，且侧面分别设有第一斜面（7）及第二斜面（8），第一斜面（7）及第二斜面（8）的倾斜方向与第一斜槽（3）及第二斜槽（4）的方向相同。5.根据权利要求4所述的一种极耳激光切割平台轮换及除尘装置，其特征在于：所述的斜导板（6）的两侧分别设有向下凹陷的避空槽（9），两避空槽（9）沿斜导板（6）侧边方向向外延伸，极片及其极耳沿斜导板（6）侧边方向向外直线移动时，通过避空槽（9）进行避空，防止移动中的极片和极耳被阻挡碰撞而折弯。6.根据权利要求5所述的一种极耳激光切割平台轮换及除尘装置，其特征在于：所述的过渡斜面（10）连接于斜导板（6）与避空槽（9）的外侧，并向外倾斜向下延伸；过渡斜面（10）上设有吸孔部（11），吸孔部（11）处布设有至少二个吸孔。7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种极耳激光切割平台轮换及除尘装置，其特征在于：所述的轮盘（1）的另一侧设有支架（12），支架（12）靠近轮盘（1）一侧设有升降气缸（13），升降气缸（13）的输出端上连接有升降座（14）。8.根据权利要求7所述的一种极耳激光切割平台轮换及除尘装置，其特征在于：所述的升降座（14）上水平设置有旋转电机（15），旋转电机（15）的输出端与轮盘（1）的侧壁连接，以便驱动轮盘（1）旋转运动。9.根据权利要求8所述的一种极耳激光切割平台轮换及除尘装置，其特征在于：所述的裁切除尘组件包括支板（16）及第一除尘管（17），其中，上述支板（16）连接在升降座（14）上，并水平延伸至轮盘（1）下部；上述第一除尘管（17）设置在支板（16）上，第一除尘管（17）的上端口延伸至裁切工作位处的支台（2）下方，裁切过程中产生的粉尘和废料经第一除尘管（17）产生的向下的吸力沿着过渡斜面（10）及吸孔部（11）被吸出。2CN111014991A权　利　要　求　书2/2页10.根据权利要求9所述的一种极耳激光切割平台轮换及除尘装置，其特征在于：所述的清洁除尘组件包括第二除尘管（18）及气嘴（19），其中，上述第二除尘管（18）设置在支板（16）上，第二除尘管（18）的上端口位于轮盘（1）侧部的支台（2）处；上述气嘴（19）设置在轮盘（1）侧部的支台（2）外侧，并对准支台（2），气嘴（19）吹出高压气体清洁支台（2），清洁产生的粉尘和杂物经第二除尘管（18）吸出。3CN111014991A说　明　书1/5页一种极耳激光切割平台轮换及除尘装置技术领域[0001]本发明涉及锂电池领域，特别指一种极耳激光切割平台轮换及除尘装置。背景技术[0002]当前,全球锂电池企业主要聚集在韩国、中国和日本。日本在21世纪之前垄断了全球的裡电池产业,其主要产品是二次锂电池。后来,随着韩国和中国对锂电池生产技术的研究和开发而逐渐地在全球占据了一定的市场。国外著名的锂电池生产厂家有三洋、博世、三星、松下、索尼、丰田、东芝、福特、通用、奔驰等。这些厂家一般都有一整套完善的锂电池生产线，其中包含锂电池卷绕设备和极耳焊接设备，这些设备一般由专门的设备生产商提供。调查统计，2016年中国锂电池电芯设备规模为75亿元，同比增长超过100%。其中国产设备占55亿元，预计未来国产比例将提升。目前动力电池的产能和性能，远不能满足终端电动车及储能市场的新增需求，未来3-5年将是锂电设备高速增长期。受动力电池大规模扩张影响，单体动力电池容量较大，用叠片工艺生产效率和性能更优异。许多国内领先电芯制造商都有方形铝壳电池扩产规划，2016年以来对叠片工艺设备需求随之增多。我国锂电池叠片机设备行业，由过去格林晟一家独大，到现在群雄割据的局面。由于动力电池性能要求较高，对设备稳定性、精细度、高速性等要求严格，因此企业在采购中会优先考虑高性能设备，这将加速设备市场向实力型设备企业集中化，同时也倒逼低端市场设备企业竞争加大，小企业为了生存迫使下降价格走薄利多销道路。动力锂电池主要由隔离膜、阴极、阳极、电解液四部分组成，按成型工艺主要分为三种：切片锂电池、叠片锂电池和卷绕锂电池。切片锂电池，由于隔离膜非常柔软，在加工过程中难以保证隔离膜的对齐度，使电池质量下降，因此，在工业中很少使用该方案。叠片锂电池，从结构上看叠片工艺比切片工艺的锂电池加工工艺简单，因为隔离膜在整块锂电池当中为连续的，而且其性能与切片锂电池几乎一样，在工业中常用叠片锂电池替代切片锂电池。方形卷绕锂电池，在整个电池中只有一张阴极极片和一张阳极极片，其加工工艺更为简单，因此卷绕锂电池目前被广泛应用。[0003]在没有出现叠片锂电池之前几乎都是用方形卷绕锂电池，但随着行业内的不断研究，随着电池能量密度要求逐步提高，电芯企业有将电池越做越大的趋势，单电芯做大最主要存在问题在于安全性、生产效率、极片与隔膜卷绕或对叠的控制、产线集体效率等问题。叠片锂电池的优越性能慢慢呈现，叠片锂电池的普及是将来的一大趋势，而解决叠片锂电池的加工效率问题是推广叠片锂电池的必须途径，且随着国内叠片装备企业的不断革新进步，以及大型锂电装备企业的横向延伸，叠片工艺仍会是主流趋势。高工产研锂电研究所GGII数据显示，2019年1-10月我国软包电池装机量约3.99GWh，同比下降10%，仅占总装机量8.6%去年占总装机量13.4%。方形电池，装机量约39.12GWh，同比增长49%，占总装机量84.35%。[0004]叠片工艺是软包电池制造过程中的关键工艺，在进行叠片之前需要将来料的带状极片的侧边处裁切出极片的极耳，同时还需将间隔裁切极耳后的带状极片裁切成为单片状的极片。在对上述工艺自动化设计过程中存在以下技术难点需要解决：1、带状极片裁切前4CN111014991A说　明　书2/5页需要在其一侧边裁切出极耳形状。2、极耳激光高速裁切过程中产生废料和粉尘会掉落至极片表面，因此需要在极耳裁切的同时进行废料和粉尘的吸出。3、极耳裁切时需要通过支台将极片保持在水平状态，同样的，由于极耳激光裁切产生的废料和粉尘会掉落至支台上，极片后部经过支台时废料和粉尘会粘粘至极片上，因此需要支台进行轮换清洁吸尘。4、实际生产过程中，根据极片来料方式及后续工艺加工方式，存在需要在带状极片的不同侧裁切极耳的情况。发明内容[0005]本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种采用轮盘轮换设计，通过旋转轮换实现裁切工作位与待料位切换；采用X型槽体及隔柱结构，适用于极片前后侧极耳裁切，且裁切时支撑极耳，防止极耳抖动，保证极耳裁切平面度；具备裁切除尘及清洁除尘功能，有效保证裁切质量的极耳激光切割平台轮换及除尘装置。[0006]本发明采用的技术方案如下：一种极耳激光切割平台轮换及除尘装置，包括轮盘、支台、裁切槽、过渡斜面、裁切除尘组件及清洁除尘组件，其中，上述轮盘为圆盘状结构，轮盘沿竖直方向设置；上述支台包括四个，支台沿轮盘的圆周方向均匀间隔设置，并沿平面方向水平延伸至轮盘的一侧，位于水平方向的支台为裁切工作位；上述裁切槽开设在支台上，并贯通支台，裁切槽为X型槽状结构；上述过渡斜面设置在支台的外侧，并倾斜向下延伸；带状的极片水平经过裁切工作位处的支台时，激光器从从上方沿着裁切槽在极片一侧裁切出极耳；上述裁切除尘组件设置于裁切工作位下方，以便将极耳裁切过程中产生的粉尘及废料向外吸出；上述清洁除尘组件设置在轮盘侧部的支台侧方，清洁除尘组件将从裁切工作位旋转轮换至轮盘侧部的支台清洁，并将清洁过程中产生的粉尘和杂物吸出。[0007]优选地，所述的裁切槽包括第一斜槽及第二斜槽，上述第一斜槽及第二斜槽为条状槽体，第一斜槽及第二斜槽相互交叉开设于支台上，在支台上形成X状槽体结构。[0008]优选地，所述的第一斜槽及第二斜槽交叉连接处的两侧间隔对应地设置有两隔柱，以便支撑极耳，隔柱的内侧为斜面部，该斜面部的倾斜角度与第一斜槽及第二斜槽的倾斜方向相同。[0009]优选地，所述的第一斜槽及第二斜槽的内侧设有斜导板，斜导板伸入至第一斜槽及第二斜槽内，且侧面分别设有第一斜面及第二斜面，第一斜面及第二斜面的倾斜方向与第一斜槽及第二斜槽的方向相同。[0010]优选地，所述的斜导板的两侧分别设有向下凹陷的避空槽，两避空槽沿斜导板侧边方向向外延伸，极片及其极耳沿斜导板侧边方向向外直线移动时，通过避空槽进行避空，防止移动中的极片和极耳被阻挡碰撞而折弯。[0011]优选地，所述的过渡斜面连接于斜导板与避空槽的外侧，并向外倾斜向下延伸；过渡斜面上设有吸孔部，吸孔部处布设有至少二个吸孔。[0012]优选地，所述的轮盘的另一侧设有支架，支架靠近轮盘一侧设有升降气缸，升降气缸的输出端上连接有升降座。[0013]优选地，所述的升降座上水平设置有旋转电机，旋转电机的输出端与轮盘的侧壁连接，以便驱动轮盘旋转运动。[0014]优选地，所述的裁切除尘组件包括支板及第一除尘管，其中，上述支板连接在升降5CN111014991A说　明　书3/5页座上，并水平延伸至轮盘下部；上述第一除尘管设置在支板上，第一除尘管的上端口延伸至裁切工作位处的支台下方，裁切过程中产生的粉尘和废料经第一除尘管产生的向下的吸力沿着过渡斜面及吸孔部被吸出。[0015]优选地，所述的清洁除尘组件包括第二除尘管及气嘴，其中，上述第二除尘管设置在支板上，第二除尘管的上端口位于轮盘侧部的支台处；上述气嘴设置在轮盘侧部的支台外侧，并对准支台，气嘴吹出高压气体清洁支台，清洁产生的粉尘和杂物经第二除尘管吸出。[0016]本发明的有益效果在于：本发明针对现有技术存在的缺陷和不足自主研发设计了一种采用轮盘轮换设计，通过旋转轮换实现裁切工作位与待料位切换；采用X型槽体及隔柱结构，适用于极片前后侧极耳裁切，且裁切时支撑极耳，防止极耳抖动，保证极耳裁切平面度；具备裁切除尘及清洁除尘功能，有效保证裁切质量的极耳激光切割平台轮换及除尘装置。本发明独创性地采用竖向设置的轮盘作为主要承载结构，通过沿轮盘圆周方向均匀间隔设置的四个支台作为极耳裁切时的承载平面，其中位于水平面的支台为裁切工作位，其他支台为待料位。旋转电机通过驱动轮盘旋转运动，实现了裁切工作位于待料位之间的轮换，极片在裁切工作位处进行极耳裁切，在待料位处通过气嘴吹出高压气体清洁支台及其裁切槽，清洁产生的粉尘和杂物经第二除尘管向外吸出。同时，在裁切工位处还设有第一除尘管，极耳裁切过程中产生的粉尘和废料在第一除尘管向下的吸力作用下沿着支台外侧的过渡斜面和过渡斜面上的吸孔部滑入第一除尘管内，经第一除尘管吸出，从而避免了粉尘和废料掉落在极片表面。另外，本发明的支台上通过第一斜槽和第二斜槽的交叉设置，形成X状槽体结构，该X状槽体的前后两侧结构对称，使得支台上的极片根据实际需求，在前后两侧均可进行极耳裁切。同时，第一斜槽及第二斜槽交叉连接处的两侧分别设置两隔柱，隔柱内侧的斜面部与第一斜槽和第二斜槽的倾斜方向相同，在保持斜槽方向的同时，隔柱可支撑裁切时的极耳部，防止极耳抖动，保证极耳裁切平面度，有效提升极耳裁切质量。另外，本发明在第一斜槽和第二斜槽的侧部设有斜导板，斜导板的前后两侧设有避空槽，斜导板可支撑直线移动时的极片，同时通过避空槽有效地规避了极片带动极耳移动时被阻挡和碰撞的情况，防止极片和极耳因阻挡或碰撞折弯情况。附图说明[0017]图1为本发明极耳裁切机构的立体结构示意图之一。[0018]图2为本发明极耳裁切机构的立体结构示意图之二。[0019]图3为本发明极耳裁切机构的立体结构示意图之三。[0020]图4为本发明极耳裁切平台的立体结构示意图之一。具体实施方式[0021]下面将结合附图对本发明作进一步描述：如图1至图4所示，本发明采取的技术方案如下：一种极耳激光切割平台轮换及除尘装置，包括轮盘1、支台2、裁切槽、过渡斜面10、裁切除尘组件及清洁除尘组件，其中，上述轮盘1为圆盘状结构，轮盘1沿竖直方向设置；上述支台2包括四个，支台2沿轮盘1的圆周方向均6CN111014991A说　明　书4/5页匀间隔设置，并沿平面方向水平延伸至轮盘1的一侧，位于水平方向的支台2为裁切工作位；上述裁切槽开设在支台2上，并贯通支台2，裁切槽为X型槽状结构；上述过渡斜面10设置在支台2的外侧，并倾斜向下延伸；带状的极片水平经过裁切工作位处的支台2时，激光器从从上方沿着裁切槽在极片一侧裁切出极耳；上述裁切除尘组件设置于裁切工作位下方，以便将极耳裁切过程中产生的粉尘及废料向外吸出；上述清洁除尘组件设置在轮盘1侧部的支台2侧方，清洁除尘组件将从裁切工作位旋转轮换至轮盘1侧部的支台2清洁，并将清洁过程中产生的粉尘和杂物吸出。[0022]裁切槽包括第一斜槽3及第二斜槽4，上述第一斜槽3及第二斜槽4为条状槽体，第一斜槽3及第二斜槽4相互交叉开设于支台2上，在支台2上形成X状槽体结构。[0023]第一斜槽3及第二斜槽4交叉连接处的两侧间隔对应地设置有两隔柱5，以便支撑极耳，隔柱5的内侧为斜面部，该斜面部的倾斜角度与第一斜槽3及第二斜槽4的倾斜方向相同。[0024]第一斜槽3及第二斜槽4的内侧设有斜导板6，斜导板6伸入至第一斜槽3及第二斜槽4内，且侧面分别设有第一斜面7及第二斜面8，第一斜面7及第二斜面8的倾斜方向与第一斜槽3及第二斜槽4的方向相同。[0025]斜导板6的两侧分别设有向下凹陷的避空槽9，两避空槽9沿斜导板6侧边方向向外延伸，极片及其极耳沿斜导板6侧边方向向外直线移动时，通过避空槽9进行避空，防止移动中的极片和极耳被阻挡碰撞而折弯。[0026]过渡斜面10连接于斜导板6与避空槽9的外侧，并向外倾斜向下延伸；过渡斜面10上设有吸孔部11，吸孔部11处布设有至少二个吸孔。[0027]轮盘1的另一侧设有支架12，支架12靠近轮盘1一侧设有升降气缸13，升降气缸13的输出端上连接有升降座14。[0028]升降座14上水平设置有旋转电机15，旋转电机15的输出端与轮盘1的侧壁连接，以便驱动轮盘1旋转运动。[0029]裁切除尘组件包括支板16及第一除尘管17，其中，上述支板16连接在升降座14上，并水平延伸至轮盘1下部；上述第一除尘管17设置在支板16上，第一除尘管17的上端口延伸至裁切工作位处的支台2下方，裁切过程中产生的粉尘和废料经第一除尘管17产生的向下的吸力沿着过渡斜面10及吸孔部11被吸出。[0030]清洁除尘组件包括第二除尘管18及气嘴19，其中，上述第二除尘管18设置在支板16上，第二除尘管18的上端口位于轮盘1侧部的支台2处；上述气嘴19设置在轮盘1侧部的支台2外侧，并对准支台2，气嘴19吹出高压气体清洁支台2，清洁产生的粉尘和杂物经第二除尘管18吸出。[0031]进一步，本发明设计了一种采用轮盘轮换设计，通过旋转轮换实现裁切工作位与待料位切换；采用X型槽体及隔柱结构，适用于极片前后侧极耳裁切，且裁切时支撑极耳，防止极耳抖动，保证极耳裁切平面度；具备裁切除尘及清洁除尘功能，有效保证裁切质量的极耳激光切割平台轮换及除尘装置。本发明独创性地采用竖向设置的轮盘作为主要承载结构，通过沿轮盘圆周方向均匀间隔设置的四个支台作为极耳裁切时的承载平面，其中位于水平面的支台为裁切工作位，其他支台为待料位。旋转电机通过驱动轮盘旋转运动，实现了裁切工作位于待料位之间的轮换，极片在裁切工作位处进行极耳裁切，在待料位处通过气7CN111014991A说　明　书5/5页嘴吹出高压气体清洁支台及其裁切槽，清洁产生的粉尘和杂物经第二除尘管向外吸出。同时，在裁切工位处还设有第一除尘管，极耳裁切过程中产生的粉尘和废料在第一除尘管向下的吸力作用下沿着支台外侧的过渡斜面和过渡斜面上的吸孔部滑入第一除尘管内，经第一除尘管吸出，从而避免了粉尘和废料掉落在极片表面。另外，本发明的支台上通过第一斜槽和第二斜槽的交叉设置，形成X状槽体结构，该X状槽体的前后两侧结构对称，使得支台上的极片根据实际需求，在前后两侧均可进行极耳裁切。同时，第一斜槽及第二斜槽交叉连接处的两侧分别设置两隔柱，隔柱内侧的斜面部与第一斜槽和第二斜槽的倾斜方向相同，在保持斜槽方向的同时，隔柱可支撑裁切时的极耳部，防止极耳抖动，保证极耳裁切平面度，有效提升极耳裁切质量。另外，本发明在第一斜槽和第二斜槽的侧部设有斜导板，斜导板的前后两侧设有避空槽，斜导板可支撑直线移动时的极片，同时通过避空槽有效地规避了极片带动极耳移动时被阻挡和碰撞的情况，防止极片和极耳因阻挡或碰撞折弯情况。[0032]本发明的实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本发明专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本发明专利权利要求范围内。8CN111014991A说　明　书　附　图1/2页图1图29CN111014991A说　明　书　附　图2/2页图3图410