一种切刀旋转定位纠偏机构、纠偏系统及纠偏方法

摘要

本发明涉及一种切刀旋转定位纠偏机构、纠偏系统及纠偏方法，纠偏机构包括：切刀模具，用于对物料进行裁切；切刀旋转座，包括固定安装切刀模具的切刀安装座和切刀旋转底座，切刀安装座与切刀旋转底座通过旋转组件连接，切刀模具可随切刀安装座绕旋转组件旋转；第一纠偏机构，设于切刀旋转底座上、与切刀安装座连接，以驱动所述切刀安装座旋转。本发明通过设置第一纠偏机构，实现驱动切刀旋转座绕中心轴旋转，从而对切刀模具的裁切角度进行调整，以提高极片切除后的角度尺寸精度；通过设置的切刀底座实现对切刀模具在直线上的位置调整，进一步提高极片切除后的宽度尺寸精度，保证了极片尺寸和电芯性能的一致性，提升了产品的良品率。

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池生产设备技术领域，更具体地，涉及一种切刀旋转定位纠偏机构、纠偏系统及纠偏方法。

背景技术

目前，锂离子电芯极片在成型裁断时，由于其通用裁断刀未对刀具刃口与切刀边夹角进行检测补偿，导致切断后极片的裁断边与邻边的垂直度无量化标准，不可控，而垂直度偏差导致极片边缘在充放电时基材损耗不一致，就可能导致局部锂晶枝过度生长，导致电芯寿命降低。充放电过程中正极脱出的锂离子游离在电解液中，析出的锂晶枝刺穿隔膜，造成短路。

同时，补偿后的裁断刀的刀具刃口与切刀边夹角在长时间使用后，还是会出现微小差别，故此，需要对极片裁切边和邻边垂直度进行实时监测补偿，以控制极片裁切过程中的微小差别，从而以提高极片尺寸一致性，提升产品的良品率。

发明内容

本发明为克服现有的锂离子电芯极片在成型裁断时未控制裁断边与邻边的垂直度，垂直度偏差导致极片边缘在充放电时基材损耗不一致，影响电芯寿命，同时，还存在充放电过程中正极脱出的锂离子游离在电解液中，析出的锂晶枝刺穿隔膜，造成短路，以及补偿后的裁断刀的刀具刃口与切刀边夹角在长时间使用后，还是会出现微小差别的问题，提供一种切刀旋转定位纠偏机构、纠偏系统及纠偏方法。实现对极片裁切边和邻边垂直度进行实时监测补偿，以控制极片裁切过程中的微小差别，从而以提高极片尺寸一致性，提升产品的良品率。

一种切刀旋转定位纠偏机构，包括：

切刀模具，用于对物料进行裁切；

切刀旋转座，包括固定安装切刀模具的切刀安装座和切刀旋转底座，所述切刀安装座与所述切刀旋转底座通过旋转组件连接，所述切刀模具可随所述切刀安装座绕所述旋转组件旋转；

第一纠偏机构，设于所述切刀旋转底座上、与所述切刀安装座连接，以驱动所述切刀安装座旋转。

进一步的，作为优选技术方案，还包括安装所述切刀旋转座的切刀底座，在所述切刀底座上设有第二纠偏机构，所述第二纠偏机构与所述切刀旋转底座连接，驱动所述切刀旋转底座沿所述切刀底座运动。

进一步的，作为优选技术方案，所述旋转组件包括旋转轴、旋转轴承座和推力轴承，所述旋转轴与所述切刀安装座固定连接，所述旋转轴承座与所述切刀旋转底座固定连接，所述推力轴承套设在所述旋转轴上，所述旋转轴嵌入安装在所述旋转轴承座中，并通过所述推力轴承与所述旋转轴承座旋转连接。

进一步的，作为优选技术方案，所述第一纠偏机构包括第一丝杆组件和第一驱动部，所述第一驱动部与所述第一丝杆组件连接，所述第一丝杆组件与所述切刀安装座连接，所述第一驱动部驱动所述第一丝杆组件延长度方向运动，从而带动所述切刀安装座旋转。

进一步的，作为优选技术方案，所述切刀旋转座还包括旋转支撑组件，所述旋转支撑组件设置在所述旋转组件的两侧；所述旋转支撑组件包括滚动组件和旋转支撑座，所述滚动组件和旋转支撑座连接，并可相对所述旋转支撑座旋转，所述旋转支撑座与所述切刀安装座固定连接，所述滚动组件与所述切刀旋转底座抵接，在所述旋转支撑座旋转过程中，所述滚动组件在所述切刀旋转底座上滚动。

进一步的，作为优选技术方案，所述切刀旋转座还包括旋转纠偏导向组件，所述旋转纠偏导向组件与所述第一纠偏机构平行设置，所述旋转纠偏导向组件包括相匹配的纠偏滑轨和纠偏滑块，所述纠偏滑轨与所述切刀旋转底座固定连接，所述纠偏滑块与所述切刀安装座或者第一纠偏机构固定连接。

进一步的，作为优选技术方案，所述切刀底座包括安装底板、相匹配的直线滑轨和直线滑块，所述直线滑轨固定安装在所述安装底板上且与所述第二纠偏机构平行，所述直线滑块与所述切刀旋转底座固定连接，所述切刀旋转座在所述第二纠偏机构的驱动下沿所述直线滑轨运动。

进一步的，作为优选技术方案，所述第二纠偏机构包括第二丝杆组件和第二驱动部，所述第二驱动部与所述第二丝杆组件连接，所述第二丝杆组件与所述切刀旋转底座连接，所述第二驱动部驱动所述第二丝杆组件延长度方向运动，从而带动所述切刀旋转底座运动。

一种切刀旋转定位纠偏系统，包括上述一种切刀旋转定位纠偏机构、检测机构和控制系统，所述控制系统分别与所述纠偏机构和检测机构连接；

所述检测机构用于实时检测经过纠偏机构的切刀模具裁切后的极片尺寸数据，计算得到极片裁断边与邻边夹角以及极片裁切宽度，并发送至控制系统；

所述控制系统用于根据极片裁断边与邻边夹角计算角度偏差值，发送角度补偿信号至第一纠偏机构，第一纠偏机构根据接收到的角度补偿信号驱动所述切刀模具旋转，实现对切刀模具进行角度补偿；然后，根据极片裁切宽度计算宽度偏差值，发送宽度补偿信号至第二纠偏机构，第二纠偏机构根据接收到的宽度补偿信号驱动所述切刀模具前进或后退，实现对切刀模具的中心点进行进退补偿。

一种切刀旋转定位纠偏方法，基于一种切刀旋转定位纠偏系统，所述纠偏方法包括以下步骤：

S10.检测机构实时获取经过纠偏机构的切刀模具裁切后的极片尺寸数据，计算得到极片裁断边与邻边夹角以及极片裁切宽度，并发送至控制系统；

S20.控制系统将接收到的极片裁断边与邻边夹角与预设夹角进行比较，得到角度偏差值，发送角度补偿信号至第一纠偏机构，第一纠偏机构根据接收到的角度补偿信号驱动所述切刀模具旋转，实现对切刀模具进行角度补偿；

S30.控制系统将接收到的极片裁切宽度与预设宽度进行比较，得到宽度偏差值，发动宽度补偿信号至第二纠偏机构，第二纠偏机构根据接收到的宽度补偿信号驱动所述切刀模具前进或后退，实现对切刀模具的中心点进行进退补偿。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明的纠偏机构，通过设置的切刀旋转座配合第一纠偏机构，实现驱动切刀旋转座绕旋转组件中心轴旋转，从而对切刀模具的裁切角度进行调整，以提高极片切除后的角度尺寸精度；同时，通过设置的切刀底座实现对切刀模具在直线上的位置调整，进一步提高极片切除后的宽度尺寸精度，保证了极片尺寸的一致性，以及电芯性能的一致性，提升了产品的良品率。

本发明的纠偏系统和纠偏方法，通过检测机构实时检测经过纠偏机构的切刀模具裁切后的极片尺寸数据，计算得到极片裁断边与邻边夹角以及极片裁切宽度，并发送至控制系统，控制系统根据接收到的极片裁断边与邻边夹角以及极片裁切宽度计算角度偏差值和宽度偏差值，根据角度偏差值发送角度补偿信号至第一纠偏机构，第一纠偏机构根据接收到的角度补偿信号驱动所述切刀模具旋转，实现对切刀模具进行角度补偿；然后，根据宽度偏差值发送宽度补偿信号至第二纠偏机构，第二纠偏机构根据接收到的宽度补偿信号驱动切刀模具前进或后退，实现对切刀模具的中心点进行进退补偿，进而实现对切刀位置进行调整纠正，从而改善极片裁切尺寸的精度，保证了极片尺寸的一致性，提升了产品的良品率。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明结构示意图。

图3为本发明剖视图。

图4为本发明右视图。

图5为本发明切刀旋转座结构示意图。

图6为本发明切刀旋转座俯视图。

图7为本发明切刀旋转座侧视图。

图8为本发明切刀旋转座剖视图。

图9为本发明爆炸图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

此外，若有“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分具体的种类和构造可能相同也可能不同，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

实施例1

本实施例公开了一种切刀旋转定位纠偏机构，如图1-2所示，包括：对物料进行裁切进行裁断的切刀模具1、安装切刀模具1的切刀旋转座2、第一纠偏机构3和安装切刀旋转座2的切刀底座4，该切刀模具1安装在切刀旋转座2上，该切刀旋转座2包括固定安装切刀模具1的切刀安装座21和切刀旋转底座22，切刀安装座21与切刀旋转底座22通过旋转组件23连接；切刀模具1固定安装在切刀旋转座2的切刀安装座21上，切刀模具1可随切刀安装座21绕旋转组件23旋转；第一纠偏机构3设置在切刀旋转座2上的切刀安装座21上，并与切刀安装座21连接，驱动切刀安装座21通过旋转组件23沿切刀旋转底座22旋转，从而带动切刀模具1沿切刀旋转底座22旋转；在切刀底座4上设有第二纠偏机构5，该第二纠偏机构5固定安装在切刀底座4上，同时，该第二纠偏机构5与切刀旋转座2的切刀旋转底座22连接，驱动切刀旋转座2带动切刀模具1沿切刀底座4直线运动。

在本实施例中，该切刀模具1通过切刀安装板11固定安装在切刀安装座21上，同时，在切刀安装板11和切刀模具1的连接侧壁设有侧锁紧块12，以防止切刀模具1与切刀安装板11发生偏移；另外，在该切刀模具1的切刀底部设有吸尘盒8，以吸走切刀切断极片时产生的粉尘废料。而该切刀模具1为现有技术，在此不对其进行具体阐述。

在本实施例中，该第一纠偏机构3和第二纠偏机构5均与极片分切机的控制系统连接，裁断后的极片经过极片分切机的CCD视觉检测，得到极片裁断边与邻边垂直度，通过控制系统比对给出第一纠偏机构3角度补偿信号，使得第一纠偏机构3驱动切刀旋转座2旋转，实现切刀旋转纠偏；同时，在极片前进方向给出旋转后切刀中心点进退补偿，使得第二纠偏机构5驱动切刀旋转座2直线运动，进而提升极片切除后宽度尺寸精度和角度尺寸精度，保证极片的一致性。

本实施例还进一步公开了切刀旋转座2的具体结构，如图1和3所示：该切刀旋转座2还包括旋转支撑组件24和旋转纠偏导向组件25，该旋转支撑组件24设置在旋转组件23的两侧，分别与切刀安装座21和切刀旋转底座22连接，在第一纠偏机构3的驱动下辅助切刀安装座21通过旋转组件23沿切刀旋转底座22旋转；同样的旋转纠偏导向组件25与第一纠偏机构3平行设置，该旋转纠偏导向组件25安装在切刀旋转底座22上并与切刀安装座21或者第一纠偏机构3连接，在第一纠偏机构3的驱动下辅助切刀安装座21通过旋转组件23沿切刀旋转底座22旋转。

而在本实施例中，如图5-8所示：

该旋转组件23包括旋转轴231、旋转轴承座232和推力轴承233，旋转轴231与切刀安装座21固定连接，旋转轴承座232与切刀旋转底座22固定连接，推力轴承233套设在旋转轴231上，旋转轴231嵌入安装在旋转轴承座232中，并通过推力轴承233与旋转轴承座232旋转连接；同时，在旋转轴承座的上下两端还设有防尘罩234，以对旋转组件23进行防尘保护，旋转轴231与旋转轴承座232的底端采用固定件235锁紧。

在本实施例中，旋转组件23设置在切刀安装座21和切刀旋转底座22的中心轴线上，即旋转组件23的旋转轴与切刀安装座21和切刀旋转底座22的中心轴线重合。

旋转支撑组件24包括滚动组件241和旋转支撑座242，滚动组件241和旋转支撑座242连接，并可相对旋转支撑座242旋转，旋转支撑座242与切刀安装座21固定连接，滚动组件241与切刀旋转底座22抵接，在旋转支撑座242旋转过程中，滚动组件241在切刀旋转底座22上滚动。

该旋转支撑组件24对称设置在旋转组件23的两侧。

旋转纠偏导向组件25包括相匹配的纠偏滑轨251和纠偏滑块252，纠偏滑轨251与切刀旋转底座22固定连接，纠偏滑块252与切刀安装座21或者第一纠偏机构3固定连接，实现在第一纠偏机构3的驱动下辅助切刀安装座21通过旋转组件23沿切刀旋转底座22旋转的功能。

实施例2

本实施例公开了一种切刀旋转定位纠偏机构，其在实施例1的基础上具体公开了驱动切刀旋转座2以对对切刀模具1的中心点进行角度补偿的第一纠偏机构3的具体机构。

如图4、6和9所示，该第一纠偏机构3包括第一丝杆组件31、第一驱动部32和防护罩33，第一驱动部32与第一丝杆组件31连接以驱动第一丝杆组件31旋转实现直线运动，第一丝杆组件31安装在切刀旋转底座22上，并与切刀安装座21连接，在直线运动的过程中带动切刀安装座21运动，使得该切刀安装座21通过旋转组件23沿切刀旋转底座22旋转；而该防护罩33套设在第一丝杆组件31和第一驱动部32上，防护罩33固定安装在切刀旋转底座22上。

作为优选实施例，第一驱动部32采用电机，第一丝杆组件31采用滚珠丝杆，电机的旋转运动转换为高精密滚珠丝杆的直线运动，通过滚珠丝杆直线运动与旋转纠偏导向组件25配合驱动切刀安装座21运动，从而实现切刀旋转纠偏，提高了切刀旋转定位精度，进而提升了极片切除后角度尺寸精度。

本实施例中，切刀旋转座2通过电机配合滚珠丝杆驱动，与电机直接驱动相比，该结构稳定性更好，刚性精度更高，输出调节精度远超DD马达，同时具有体积小，成本低的优点。

在一些实施例中，第一纠偏机构3为第一驱动气缸，第一驱动气缸的驱动端与切刀安装座21连接，以驱动切刀安装座21沿切刀旋转底座22旋转；采用第一驱动气缸时，需要配合滑轨组件，即，滑轨组件安装在切刀旋转底座22上，切刀安装座21与滑轨组件滑动连接。

另外，在本实施了中，为了限制第一纠偏机构3或切刀安装座21运动的极限，还设置了第一纠偏传感器6，该第一纠偏传感器6固定安装在切刀旋转底座22上，位于第一纠偏机构3一侧。

实施例3

本实施例公开一种切刀旋转定位纠偏机构，其在实施例1的基础上具体公开了对切刀模具1的中心点进行进退补偿的切刀底座4的具体机构。

如图9所示：切刀底座4包括安装底板41、相匹配的直线滑轨42和直线滑块43，直线滑轨42固定安装在安装底板41上且与第二纠偏机构5平行，直线滑块43与切刀旋转座2的切刀旋转底座22固定连接，切刀旋转座2在第二纠偏机构5的驱动下沿直线滑轨42运动。

第二纠偏机构5包括第二丝杆组件51和第二驱动部52，第二驱动部52与第二丝杆组件51连接以驱动第二丝杆组件51旋转实现直线运动，第二丝杆组件51与切刀旋转底座22连接，第二驱动部52驱动第二丝杆组件51延长度方向运动，从而带动切刀旋转底座22运动。

在本实施例中，该第二纠偏机构5固定安装在切刀底座4上，同时，该第二纠偏机构5与切刀旋转座2的切刀旋转底座22连接，驱动切刀旋转座2带动切刀模具1沿切刀底座4直线运动。

作为优选实施例，第二驱动部52采用电机，第二丝杆组件51采用滚珠丝杆，实现将回转运动转为直线运动，从而实现驱动切刀旋转底座22运动，实现切刀直线纠偏，进而实现在极片前进方向给出旋转后切刀中心点进退补偿，进一步提升了极片切除后宽度尺寸精度，保证了极片的一致性。

在一些实施例中，第二纠偏机构5包括第二驱动气缸，第二驱动气缸的驱动端与切刀旋转底座22连接，以驱动切刀旋转底座22沿切刀底座4直线运动。

另外，在本实施了中，为了限制第二纠偏机构5或切刀旋转座2运动的极限直线运动的极限，还设置了第二纠偏传感器7，该第二纠偏传感器7固定安装在安装底板41上，第二纠偏传感器7位于直线滑轨一侧。

实施例4

本实施例公开一种切刀旋转定位纠偏系统，其在实施例1-3任一实施例的基础上，进一步公开了基于一种切刀旋转定位纠偏机构的纠偏系统。

本实施例还包括检测机构和控制系统，纠偏机构、检测机构分别与控制系统连接。

在本实施例中，检测机构包括CCD视觉检测，其用于实时检测经过纠偏机构的切刀模具1裁切后的极片尺寸数据，然后根据检测到的极片尺寸数据计算得到极片裁断边与邻边夹角以及极片裁切宽度，将计算的极片裁断边与邻边夹角以及极片裁切宽度发送至控制系统。

控制系统用于根据极片裁断边与邻边夹角计算角度偏差值，发送角度补偿信号至第一纠偏机构3，第一纠偏机构3根据接收到的角度补偿信号驱动切刀模具1旋转，实现对切刀模具1进行角度补偿；然后，根据极片裁切宽度计算宽度偏差值，发送宽度补偿信号至第二纠偏机构5，第二纠偏机构5根据接收到的宽度补偿信号驱动切刀模具1前进或后退，实现对切刀模具1的中心点进行进退补偿。

由于本实施例是基于实施例1-3任一实施例所述的一种切刀旋转定位纠偏机构，故此，本实施例的具体实现过程具体如下：

CCD视觉检测实时获取经过纠偏机构的切刀模具1裁切后的极片尺寸数据，然后根据检测到的极片尺寸数据计算得到极片裁断边与邻边夹角以及极片裁切宽度，将计算的极片裁断边与邻边夹角以及极片裁切宽度发送至控制系统，控制系统将极片裁断边与邻边夹角与预设夹角进行比较，从而计算得到角度偏差值，根据角度偏差值发送角度补偿信号至第一纠偏机构3，第一纠偏机构3根据接收到的角度补偿信号驱动切刀安装座21带动切刀模具1旋转，实现对切刀模具1进行角度补偿；然后，控制系统将极片裁切宽度与预设宽度进行比较，从而计算得到宽度偏差值，根据宽度偏差值发送宽度补偿信号至第二纠偏机构5，第二纠偏机构5根据接收到的宽度补偿信号驱动切刀旋转底座22带动切刀模具1前进或后退，实现对切刀模具1的中心点进行进退补偿，进而实现对切刀位置进行调整纠正，从而改善极片裁切尺寸的精度，保证了极片尺寸的一致性，提升了产品的良品率。

在此过程中，CCD视觉检测实时获取经过纠偏机构的切刀模具1裁切后的极片尺寸数据，控制系统实时根据该CCD视觉检测获取的尺寸数据计算角度补偿数据和宽度补偿数据，然后通过第一纠偏机构3和第二纠偏机构5实现对切刀位置进行调整纠正，实现对极片裁切边和邻边垂直度以及极片裁切宽度进行实时监测补偿，从而提升极片切除后宽度尺寸精度和角度尺寸精度，保证了极片的一致性。

实施例5

本实施例公开一种切刀旋转定位纠偏方法，基于实施例4所述的一种切刀旋转定位纠偏系统，所述纠偏方法包括以下步骤：

S10.检测机构实时获取经过纠偏机构的切刀模具1裁切后的极片尺寸数据，并发送至控制系统。

在本步骤中，检测机构包括CCD视觉检测。

本步骤具体为：CCD视觉检测实时检测经过纠偏机构的切刀模具1裁切后的极片尺寸数据，然后根据检测到的极片尺寸数据计算得到极片裁断边与邻边夹角以及极片裁切宽度，将计算的极片裁断边与邻边夹角以及极片裁切宽度发送至控制系统。

S20.控制系统将接收到的极片裁断边与邻边夹角与预设夹角进行比较，得到角度偏差值，发送角度补偿信号至第一纠偏机构3，第一纠偏机构3根据接收到的角度补偿信号驱动所述切刀模具1旋转，实现对切刀模具1进行角度补偿。

本步骤具体为：

控制系统将极片裁断边与邻边夹角与预设夹角进行比较，从而计算得到角度偏差值，根据角度偏差值发送角度补偿信号至第一纠偏机构3，第一纠偏机构3根据接收到的角度补偿信号驱动切刀安装座21带动切刀模具1旋转，实现对切刀模具1进行角度补偿。

S30.控制系统将接收到的极片裁切宽度与预设宽度进行比较，得到宽度偏差值，发动宽度补偿信号至第二纠偏机构5，第二纠偏机构5根据接收到的宽度补偿信号驱动所述切刀模具1前进或后退，实现对切刀模具1的中心点进行进退补偿。

本步骤具体为：

控制系统将极片裁切宽度与预设宽度进行比较，从而计算得到宽度偏差值，根据宽度偏差值发送宽度补偿信号至第二纠偏机构5，第二纠偏机构5根据接收到的宽度补偿信号驱动切刀旋转底座22带动切刀模具1前进或后退，实现对切刀模具1的中心点进行进退补偿，进而实现对切刀位置进行调整纠正，从而改善极片裁切尺寸的精度，保证了极片尺寸的一致性，提升了产品的良品率。

在本实施例中，CCD视觉检测实时获取经过纠偏机构的切刀模具1裁切后的极片尺寸数据，控制系统实时根据该CCD视觉检测获取的尺寸数据计算角度补偿数据和宽度补偿数据，然后通过第一纠偏机构3和第二纠偏机构5实现对切刀位置进行调整纠正，实现对极片裁切边和邻边垂直度以及极片裁切宽度进行实时监测补偿，从而提升极片切除后宽度尺寸精度和角度尺寸精度，保证了极片的一致性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。