技术领域
[0001] 本
发明涉及一种轧制机器，具体的说是一种用于电池极片轧制生产的机器。
背景技术
[0002] 锂电池由电芯、
电解液、保护
电路及
外壳部分组成，电芯包括正极、负极以及隔膜。正极和负极均称为电池极片，为了提高电池极片表面材料的
密度及厚度的一致性，正负极片在涂布工序之后须进行滚压，此工序称为电池极片的轧制。电池极片轧制的过程是电池极片由
轧辊与电池极片间产生的
摩擦力拉进旋转的轧辊之间，电池极片受压
变形的过程。
[0003] 锂电池极片
轧机简称轧机，是电池极片生产线的主要设备之一，提高轧机的轧制速度可以提高生产效率，但也对轧机本身提出了更高的要求，目前市面上轧机的轧制速度最高约30m/min，少数国外厂商速度最高能达到60m/min，当轧机的速度太快时，电池极片的轧制厚度受到影响，
精度难以保证。在轧制过程中，涉及到需要更换电池极片带卷时，还需要将生产线停机，换卷接带完成后重新启动运行，这种生产方式降低了生产效率，并且高速生产线频繁的进行急停、停止、启动也容易对机器造成不良影响，缩短了使用寿命，提高生产成本。
发明内容
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种用于高速轧制电池极片的装置，保证轧制精度，在轧制过程中不用停机，自动完成换卷、接带，实现自动化生产。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0006] 用于高速轧制电池极片的装置，包括控制系统、双工位自动收放卷机、接带装置、蓄片机构和辊压机构，所述双工位自动收放卷机设置两套，分别放置在初始端和末端，接带装置放置在初始端的双工位自动收放卷机的电池极片带卷的输出端侧面，接带装置的输出端之后依次设置蓄片机构和辊压机构，辊压机构的输出端与末端设置的双工位自动收放卷机相接，所述自动换卷接带机构、蓄片机构和辊压机构均与控制系统相连。
[0007] 上述用于高速轧制电池极片的装置，所述双工位自动收放卷机包括
定位装置、
主轴和气涨轴，所述主轴的一端与驱动主轴旋转的主
电机相连接；主轴的中部固定设置与同步旋转的回转箱，所述回转箱的外侧以主轴为中心对称设置两根与主轴平行布置的气涨轴，所述气涨轴的两端分别通过一
气缸顶紧装置与回转箱相连；主轴的另一端通过
轴承套设空
心轴，所述空心轴靠近回转箱的一端分别通过传动带与两根气涨轴相连接；空心轴的另一端分别通过传动带与两个
伺服电机相连接，所述定位装置、气缸顶紧装置、主电机和伺服电机分别与控制系统相连接。
[0008] 上述用于高速轧制电池极片的装置，所述气缸顶紧装置包括包括套接在气涨轴上的卡头，所述卡头的外端固定连接套设在气涨轴端部的
花键轴，所述花键轴的外端通过传动带与空心轴相连，花键轴的末端顶接设置气缸。
[0009] 上述用于高速轧制电池极片的装置，所述定位装置包括用于设定控制主轴的
水平度的旋转
编码器和用于实现电池极片带卷转动过程中的准确定位的接近
开关，所述
旋转编码器固定安装在主轴的一端，所述
接近开关安装在花键轴上与旋转编码器最接近一侧的末端，接近开关的关联点设置在与花键轴相对应的卡头上。
[0010] 上述用于高速轧制电池极片的装置，所述接带装置包括相互平行布置的胶压辊和切刀，所述胶压辊和切刀均与带卷平行设置，胶压辊的辊身通过
支架固定连接大气缸的
活塞杆，所述大气缸与大气缸的中心线与胶压辊的中心轴线相垂直，所述切刀的刀背固定连接小气缸的
活塞杆，所述小气缸的缸体通过连接架固定设置在大气缸的活塞杆上，所述大气缸和小气缸均与控制系统相连接。所述接带装置还包括用于测量线速度和带卷直径的
传感器，所述传感器与控制系统相连接。
[0011] 上述用于高速轧制电池极片的装置，所述蓄片机构包括
机架、由多个定导辊并列布置组成的固定设置在机架底部的定导辊组和设置在机架上的驱动装置，所述驱动装置通过链条与上下移动的动导辊组相连接，动导辊组的上端固定连接在链条的一端，链条的另一端经过驱动装置后固定连接在动导辊组的下端。
[0012] 上述用于高速轧制电池极片的装置，所述机架为方形
框架结构，机架的内部竖直固定设置导向杆，导向杆的上端与机架顶端固定连接；导向杆的下端与机架底端固定连接，所述动导辊组穿装套设在导向杆上，所述导向杆靠近机架内侧的上、下两端分别固定套设一用于限定动导辊组上下滑动的极限
位置的限位
块。
[0013] 上述用于高速轧制电池极片的装置，在与动导辊组相对的链条上还固定设置用于平衡动导辊组重力的
平衡块，所述平衡块、驱动装置和动导辊组通过链条顺次相连接，平衡块和动导辊组分别设置在驱动装置的两侧。
[0014] 上述用于高速轧制电池极片的装置，所述辊压机构包括
驱动电机、预加热装置和轧制装置，所述预加热装置包括用于绕置由蓄片机构输出的电池极片的四个加热辊，所述轧制装置包括上轧辊和下轧辊，上轧辊和下轧辊之间设置有用于通过由加热辊加热后的电池极片的空隙；各个加热辊、上轧辊和下轧辊的辊身分别与外置加热器相连接，所述驱动电机与控制系统相连接。
[0015] 上述用于高速轧制电池极片的装置，辊压机构的输出端与末端的双工位自动收放卷机之间还连接有接带装置。
[0016] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
[0017] 本发明提高了生产率，轧制电池极片时的正常生产的速度为100m/min，最高速度达到120m/min；是普通生产线的3-4倍。双工位自动收放卷机的两个工位都可以放置带卷，当一个工位执行收放卷工序时，另一个工位可独立完成带卷的安装和等待，工位位置在需要时可以互换。双工位自动收放卷机和接带装置配合使用后，节省了换卷和接带时间，极大提高了生产效率。蓄片机构设置在辊压机构前，当辊压机构调整速度时，蓄片机构存储电池极片，在辊压机构恢复运行速度后放出电池极片，使得局部速度与整条生产线的速度不一致时有一段延时等待的时间，不用整体停机，实现了连续生产。
[0018] 双工位自动收放卷机的两根气涨轴均用于承载放置电池极片带卷，当其中一根气涨轴上的电池极片带卷放完或收完时，主电机带动主轴旋转，同时固定在主轴上的回转箱整体绕主轴转动，此时位于另一侧的另一根气涨轴旋转至工作位置，接着进行放卷或收卷工序，实现双工位生产，不用停机即可自动完成的换卷，减少了换卷时间，提高了生产效率。气涨轴通过伺服电机带动旋转完成绕卷过程。
[0019] 气缸顶紧装置通过气缸带动花键轴及卡头沿气涨轴实现往复直线运动实现顶紧与松开气涨轴，完成电池极片带卷的自动装料与自动卸料。空心轴的内
键槽与外键槽通过传动带分别与两根气涨轴相连，由对应的伺服电机驱动旋转，实现电池极片带卷的放卷或收卷。
[0020] 定位装置实现了对电池极片带卷的准确定位。通过设定旋转编码器控制主轴的水平度，实现电池极片带卷水平方向准确定位；通过设定卡头上的一点与接近开关相关联，实现带卷转动过程中的准确定位。
[0021] 接带装置的胶压辊与新带卷的侧面相顶接，使得原带卷的电池极片与新带卷的初始端设置的粘结条相粘结。之后小气缸活塞杆外伸，带动切刀移动，由刀刃切断电池极片，完成原带卷切断，胶压辊能够实现新带卷电池极片的接带，实现了在进行生产时不停机自动接带，提高了生产效率，实现了生产自动化，减轻了操作人员的劳动强度，降低了生产成本。传感器用于测量带卷的电池极片的线速度和带卷的直径，将数据传至控制系统后控制大气缸和小气缸的动作，实现自动化。
[0022] 蓄片机构通过驱动装置带动动导辊组在导向杆中向上滑动存储电池极片，在设备恢复运行速度后动导辊组向下滑动放出电池极片，使得局部速度与整条生产线的速度不一致时有一段延时等待的时间，不用整体停机，提高了生产效率，保证电池极片的生产
质量，降低了生产成本。
[0023] 在导向杆上、下两端分别设置限位块，通过机械方式对动导辊组的滑动位置进行了限定，在机架内侧设置的传感器通过电气方式对极限位置进行了限定，防止动导辊组与机架发生激烈碰撞，保护缠绕在动导辊组上的电池极片。
[0024] 设置平衡块有利于调整电池极片的
张力，保证动导辊组的平衡，防止动导辊组坠落。
[0025] 辊压机构采用四辊预加热，增加了极片卷绕的加热面积，加热时间，上轧辊和下轧辊通过外置加热器加热辊身，充分保证极片
热压。
附图说明
[0026] 图1是本发明的结构示意图；
[0027] 图2、图3是双工位自动收放卷机的结构示意图；
[0028] 图4是接带装置的结构示意图；
[0029] 图5、图6是蓄片机构的结构示意图。
[0030] 图中，1、双工位自动收放卷机，1-1、
旋转接头，1-2、连接盘，1-3、主电机，1-4、导辊支架，1-5、
铝导辊，1-6、第一同步轮，1-7、
联轴器，1-8、伺服电机，1-9、第二同步轮，1-10、气缸，1-11、卡头，1-12、气涨轴，1-13、花键轴，1-14、回转箱，1-15、主轴，1-16、空心轴，1-17、
同步带，1-18、旋转编码器，1-19、接近开关，2、接带装置，2-1、胶压辊，2-2、切刀，2-3、小气缸，2-4、大气缸，2-5、传感器，2-6、侧板，2-7、导辊，3、蓄片机构，3-1、驱动装置，3-2、机架，3-3、动导辊组，3-4、链条，3-5、定导辊组，3-6、电池极片，3-7、导向杆，3-8、限位块，3-9、传感器，3-10、平衡块，4、辊压机构，4-1、加热辊，4-2上轧辊，4-3、下轧辊，4-4、液压装置。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
[0032] 如图1所示，用于高速轧制电池极片的装置包括控制系统、双工位自动收放卷机1、接带装置2、蓄片机构3和辊压机构4，所述双工位自动收放卷机1设置两套，分别放置在初始端和末端，接带装置2放置在初始端的双工位自动收放卷机1的电池极片带卷的输出端侧面，接带装置2的输出端之后依次设置蓄片机构3和辊压机构4，辊压机构4的输出端与末端设置的双工位自动收放卷机1相接，所述自动换卷接带机构、蓄片机构3和辊压机构
4均与控制系统相连。
[0033] 所述双工位自动收放卷机1结构如图2所示，包括主电机1-3、主轴1-15、回转箱1-14、气涨轴1-12、伺服电机1-8、空心轴1-16、气缸顶紧装置和定位装置。
[0034] 所述主轴1-15的一端与主电机1-3的输出端相连接，通过主电机1-3驱动主轴1-15绕中心轴线旋转。所述主电机1-3的输出端还通过连接盘1-2固定连接一旋转接头
1-1，所述旋转接头1-1为气电混合式旋转接头，用于同时布置气管和电线，实现气路与电线双路分布，节约空间。
[0035] 主轴1-15的中部固定穿装设置回转箱1-14，所述回转箱1-14为一方形的框架结构，当主轴旋转时，带动回转箱以主轴为中心同步旋转。所述气涨轴1-12对应双工位，共设置两根，以主轴1-15为中心对称设置在回转箱1-14的外侧，气涨轴1-12的两端分别通过一气缸顶紧装置穿装在框架结构中，与主轴1-15平行布置，当回转箱1-14旋转时，两根气涨轴绕主轴转动。
[0036] 所述气缸顶紧装置共设置四套，分别套装在两根气涨轴1-12的两端。气缸顶紧装置包括卡头1-11、花键轴1-13和气缸1-10。所述卡头1-11套接在气涨轴1-12上，卡头1-11的外端固定连接套设在气涨轴1-12端部的花键轴1-13，所述花键轴1-13的末端顶接设置气缸1-10。通过气缸带动花键轴及卡头在气涨轴上实现往复直线运动完成顶紧与松开气涨轴，从而进行电池极片带卷的自动装料与自动卸料。
[0037] 如图3所示，在主轴1-15的中部还固定设置导辊支架1-4，所述导辊支架1-4的外端以主轴1-15为中心固定设置相互对称的两个铝导辊1-5，铝导辊1-5与气涨轴1-12相互平行布置，并且两个铝导辊1-5的
中轴线所在的平面与两根气涨轴1-12的中轴线所在的平面相互垂直布置，所述铝导辊1-5用于导向和搭载电池极片带卷。
[0038] 在主轴1-15的另一端通过轴承套设空心轴1-16，所述空心轴1-16靠近回转箱1-14的一端的内键槽与外键槽分别通过传动带与两根花键轴1-13的外端相连接；内键槽与外键槽的另一端分别通过同步带1-17与两个伺服电机1-8相连接，也可选用其它传动带，如皮带、链条等。空心轴的内键槽与外键槽分别由对应的伺服电机驱动旋转，带动与花键轴相配装的两根气涨轴绕各自的中轴线旋转，实现电池极片带卷的放卷或收卷。
[0039] 所述定位装置用于实现电池极片带卷的准确定位，定位装置包括旋转编码器1-18和接近开关1-19，所述旋转编码器1-18固定安装在主轴的一端，本
实施例中旋转编码器1-18固定安装在主轴1-15设置空心轴1-16一侧的末端，通过对旋转编码器1-18的设定控制主轴1-15的水平度，实现带卷水平方向准确定位。所述接近开关1-19用于实现电池极片带卷转动过程中的准确定位，接近开关1-19安装在花键轴1-13上与旋转编码器1-18最接近一侧的末端，本实施例中的接近开关1-19安装在靠近空心轴1-16一侧的花键轴的末端，接近开关1-19的关联点设置在与花键轴1-13相配装的对应的卡头1-11上。
[0040] 所述接带装置2结构如图4所示，包括侧板2-6，所述侧板2-6上设置有传感器2-5、大气缸2-4、小气缸2-3、胶压辊2-1和切刀2-2。所述传感器2-5用于测量新带卷的电池极片的线速度，同时还能测量原带卷或新带卷的直径。所述自动接带装置还设置有控制系统，所述传感器2-5、大气缸2-4和小气缸2-3均与控制系统相连接，所述控制系统用于控制自动接带装置的整体运作。在侧板2-6上还设置有多个导辊2-7，所述导辊2-7用于牵引电池极片运动的。
[0041] 所述胶压辊2-1和切刀2-2相互平行布置，设置在新带卷的输出端，分别与新带卷平行。胶压辊2-1的辊身通过支架固定连接在大气缸2-4的活塞杆上，大气缸2-4的中心线与胶压辊2-1的中心轴线相垂直，通过大气缸2-4活塞杆的推拉实现上下运动。本实施例中，所述大气缸2-4设置在新带卷的的侧下方，大气缸2-4倾斜设置，大气缸2-4的中心线、胶压辊2-1的中心轴线与新带卷的中心轴线位于同一平面内。
[0042] 所述切刀2-2与胶压辊2-1平行布置，切刀2-2的刀刃靠近新带卷的侧面，为保证快速顺利的切断电池极片，所述切刀的刀刃可设计为锯齿状或波浪形状。切刀2-2的刀背固定连接在小气缸2-3的活塞杆上，切刀2-2通过小气缸2-3的活塞杆的推拉实现上下运动。在大气缸2-4的活塞杆上，位于胶压辊2-1的下方垂直活塞杆固定设置一连接架，所述小气缸2-3的缸体固定设置在连接架上，小气缸2-3与大气缸2-4相互平行，小气缸2-3在大气缸2-4的活塞杆推拉作用下实现整体运动。
[0043] 所述蓄片机构3的结构如图5、图6所示，包括驱动装置3-1、机架3-2、定导辊组3-5和动导辊组3-3。所述驱动装置3-1与控制系统相连，驱动装置3-1配有
磁粉离合器与其它设备的测速装置连接。所述驱动装置3-1、定导辊组3-5和动导辊组3-3通过链条3-4相互连接起来。
[0044] 所述机架3-2为一方形框架结构，在机架3-2顶端的一侧固定设置驱动装置3-1，驱动装置3-1可以选用电机或者是通过外力带动旋转的
转轴等。机架3-2的底部固定设置定导辊组3-5，所述定导辊组3-5包括多个并列布置在机架上的定导辊，本实施例中共选用七个定导辊，七个定导辊均固定设置在机架的底部，水平排列成一排。
[0045] 在机架3-2内还固定设置有若干导向杆3-7，所述导向杆3-7为一等径圆杆，本实施例中共设置四根，呈两行两列平行布置。导向杆3-7竖直固定设置在机架3-2内，导向杆3-7的顶端与机架3-2的顶端固定连接；导向杆3-7的底端与机架3-2的底端固定相连。
[0046] 所述动导辊组3-3包括连接板和固定在连接板上的多个导辊。所述连接板为水平布置的条形板，本实施例中设置两块平行布置，所述连接板的两端竖向开设通孔，在每个通孔中分别固定设置一直
线轴承，通过直线轴承穿装套设在导向杆3-7上，连接板可沿导向杆上下自由滑动。连接板的顶面和底面均与链条3-4相串接，所述链条3-4与各部件的串接路线为：链条的一端固定连接在连接板的顶面上，之后链条的另一端顺次绕过驱动装置的
旋转轴、第一个定导辊，固定连接在连接板的底面上。为防止动导辊组坠落，保证动导辊组的平衡，在驱动装置的旋转轴与第一个定导辊之间的链条上还固定连接有平衡块3-10。为保证连接板在导向杆中滑动稳定，在连接板的另一端设置第二链条，其中第二链条套设在机架顶端的同步导向轮上，同步导向轮与驱动装置的
输出轴通过同步带相连接，保证同步导向轮的旋转速度与驱动装置的输出轴相同，即第二链条的绕行速度和方向均与链条3-4相一致，第二链条与各部件的串接路线为：第二链条的一端固定连接在连接板的顶面上，之后链条的另一端顺次绕过同步轮、平衡块、第七个定导辊，固定连接在连接板的底面上。
[0047] 所述动导辊组的导辊成一排并列布置，设置在两块连接板之间，导辊的两端分别于两块连接板固定连接。导辊的数量与定导辊数量相对应，本实施例中导辊共有六个。电池极片在定导辊组合动导辊组的绕行方式为：首先经过第一个定导辊下方，牵引至第一个导辊处，从上方绕过后到第二个定导辊下方，依次间隔缠绕，最后由第七个定导辊下方绕出。
[0048] 为防止动导辊组与机架发生激烈碰撞，保护缠绕在动导辊组和定导辊组上的电池极片，在靠近机架顶端内侧表面的导向杆3-7的上部和靠近机架底端内侧表面的导向杆的下部分别固定设置一限位块3-8，所述限位块3-8为一尺寸大于导向杆直径的圆盘，所述圆盘套设固定在导向杆3-7上，用于限定动导辊组3-3上下滑动的极限位置。在机架3-2内侧还固定设置传感器3-9，所述传感器3-9用于感应动导辊组3-3极限位置。传感器3-9与控制系统相连接，将感应到的
信号传递至控制系统中。采用机械电气同时控
制动导辊组上下滑动的极限位置的方式，保证了可靠性。
[0049] 所述辊压机构4包括驱动电机、预加热装置、液压装置4-4和轧制装置。所述驱动电机、液压装置4-4和轧制装置均与控制系统相连接。
[0050] 所述预加热装置包括用于绕置由蓄片机构3输出的电池极片的四个加热辊4-1。所述轧制装置包括上轧辊4-2和下轧辊4-3，驱动上轧辊4-2和下轧辊4-3运动的采用大功率蜗轮
蜗杆减速机，既保证动力需求，又保证噪音要求。上轧辊和下轧辊之间设置有用于通过由加热辊加热后的电池极片的空隙；各个加热辊、上轧辊和下轧辊的辊身均设置有供加热油流动的通道，加热辊4-1、上轧辊4-2和下轧辊4-3分别与加热油和外置加热器相连接。
[0051] 所述液压装置4-4设置在下轧辊下方，液压装置包括隔断胶辊和顶压气缸。所述隔断胶辊设置在下轧辊的输入端的前方，顶压气缸与隔断胶辊相连。电池极片经过自动接带后，在接头处变厚，若直接进行轧制会损伤上轧辊和下轧辊，当接头处经过上轧辊和下轧辊前两轧辊分开，避开接头处后两轧辊再重新合上，继续进行轧制生产，即上轧辊和下轧辊需要短时分开又立即合上。使用液压装置快速响应，缩短开合时间。当隔断胶辊上顶，起张力隔断作用，蓄片机构开始蓄片，电池极片接头处通过上轧辊和下轧辊后，两轧辊合上，同时胶压辊分开，蓄片机构释放电池极片，整条生产线继续运行。
[0052] 上述描述为本发明可实施的技术方案，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出的简单推演或替换，均落在本发明的保护范围中。
