專利名稱：動(dòng)力電池極片激光切割裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光切割裝置，具體說(shuō)涉及一種用于汽車動(dòng)力電池極片的光纖激
光切割裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)動(dòng)力電池極片的切割方法是將正負(fù)極材料分別均勻地涂覆在銅箔(負(fù)極)和 鋁箔(正極)的兩側(cè)，然后通過(guò)切割設(shè)備將極片切割成特定的形狀。目前，國(guó)內(nèi)一些電池 生產(chǎn)企業(yè)和電動(dòng)汽車生產(chǎn)企業(yè)的中試線上所采用的動(dòng)力電池極片的切割設(shè)備多為沖切和 滾切設(shè)備，采用沖切和滾切設(shè)備切割電池極片時(shí)，切出來(lái)的極片毛剌比較多(特別是負(fù)極 片)、精度差、切邊掉粉嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了動(dòng)力電池極片的應(yīng)用。另外，這兩種切割設(shè)備中的 刀模需要頻繁更換，不利于大規(guī)模連接化生產(chǎn)，同時(shí)也增加了后期的維護(hù)成本。這些缺點(diǎn)限 制了汽車動(dòng)力電池的生產(chǎn)和應(yīng)用，需要一種新的切割設(shè)備來(lái)替代它。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種動(dòng)力電池極片激光切割裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，切割 精度高。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案包括工作臺(tái)，工作臺(tái)上依次布置有 放置電池極片的放料機(jī)構(gòu)、用于傳送電池極片的傳送機(jī)構(gòu)以及對(duì)電池極片進(jìn)行切割的切割 機(jī)構(gòu)，所述的切割機(jī)構(gòu)的切割頭為光纖激光切割頭。 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明采用光纖激光對(duì)電池極片進(jìn)行切割，利用激光接近 衍射極限的光束質(zhì)量、高能量的轉(zhuǎn)換效率和高穩(wěn)定性來(lái)對(duì)電池極片進(jìn)行精細(xì)切割，切割出 來(lái)的極片切縫窄，切邊光滑，精度高，很好的提高了電池極片的性能，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)切割方法 的不足。


圖l為本發(fā)明的主視圖； 圖2為圖1除去外殼罩后的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖2的俯視圖； 圖4為圖2的立體示意圖； 圖5為本發(fā)明中收料輥的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為放料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明 如圖1、圖2、圖4所示，一種動(dòng)力電池極片激光切割裝置，包括工作臺(tái)IO，工作臺(tái) 10上依次布置有放置電池極片20的放料機(jī)構(gòu)30、用于傳送電池極片20的傳送機(jī)構(gòu)50以及對(duì)電池極片20進(jìn)行切割的切割機(jī)構(gòu)60，所述的切割機(jī)構(gòu)60的切割頭為光纖激光切割頭 61，所述的放料機(jī)構(gòu)30與傳送機(jī)構(gòu)50之間設(shè)有張緊機(jī)構(gòu)40，電池極片20由放料機(jī)構(gòu)30經(jīng) 張緊機(jī)構(gòu)40和傳送機(jī)構(gòu)50送至切割機(jī)構(gòu)60。 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，采用光纖激光器作為光源，激光器輸出激光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直、擴(kuò) 束和聚焦之后，將光斑直徑聚焦到數(shù)十個(gè)微米甚至幾個(gè)微米，采用非接觸式切割方式，切縫 窄、熱影響區(qū)小、切邊光滑、切割速度快，解決了以往傳統(tǒng)模切和滾切設(shè)備的不足，精度得到 很大地提高。 如圖6所示，所述的放料機(jī)構(gòu)30包括放料軸31，電池極片20的料巻套設(shè)在放料軸 31上，放料軸31與電機(jī)32相連，所述的放料軸31為氣脹軸，其兩端設(shè)有手柄33，放料軸31 上設(shè)有與氣源相連的氣嘴。 由于電池極片20的料巻為了便于裝拆，跟放料軸31之間通常為間隙配合，作為本 發(fā)明的優(yōu)選方案，選擇放料軸31為氣脹軸，這樣料巻在套設(shè)在放料軸31上后，通過(guò)外接氣 源給氣脹軸充氣，氣脹軸表面的鍵條突起，這樣使動(dòng)力電池極片20與氣脹軸緊固在一起， 當(dāng)需要拆下料巻時(shí)，氣源斷氣，氣脹軸表面的鍵條縮回，可以方便取下料巻。設(shè)置氣脹軸可 以很方便的裝拆料巻，同時(shí)又能對(duì)料巻與放料軸31起到一個(gè)很好地固定作用，使電池極片 20在傳送過(guò)程中不容易跑偏。 如圖3、圖4所示，所述的張緊機(jī)構(gòu)40包括與放料軸31平行且依次布置的第一、第 二、第三張緊軸41、42、43，第二張緊軸42位于第一、第三張緊軸41、43的中間且與第一、第 三張緊軸41、43之間的間距可調(diào)，電池極片20經(jīng)過(guò)第一、第二、第三張緊軸41、42、43的軌 跡為波浪形。具體說(shuō)就是第二張緊軸(42)位于第一、第三張緊軸41、43的中間且處于第一、 第三張緊軸41、43的下方，電池極片20經(jīng)第一張緊軸41的上方、第二張緊軸42的下方、第 三張緊軸43的上方進(jìn)入傳送機(jī)構(gòu)50。 如圖2、圖4所示，工作臺(tái)10的下方設(shè)有支架11，支架11與工作臺(tái)IO之間設(shè)有鉛 垂方向布置的、相互平行的第一、第二桿44、45，第二張緊軸42水平夾持在第一、第二桿44、 45之間且軸長(zhǎng)方向與第一、第二桿44、45的桿長(zhǎng)方向相垂直，第二張緊軸42的兩端設(shè)有連 接件421，連接件421分別與第一、第二桿44、45滑動(dòng)配合，第一、第二桿44、45分別以連接 件421為界分為上、下桿身，上、下桿身上分別套設(shè)有彈簧46，上、下桿身上套設(shè)的彈簧46的 彈性系數(shù)相異，第一桿44或第二桿45的桿身上部設(shè)有上限開(kāi)關(guān)47，第一桿44或第二桿45 的桿身下部設(shè)有下限開(kāi)關(guān)48。 第一、第二桿44、45可以圓形光桿也可以為方形桿或其它形狀的桿，只需要保證 桿與連接件421之間的配合即可，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，選擇第一、第二桿44、45為圓形 光桿，這樣加工起來(lái)方便，且滑動(dòng)時(shí)摩擦相對(duì)較小。 由于電池極片20的料巻不斷被切割，因此料巻的直徑越來(lái)越小，所以放完一巻的 周長(zhǎng)越來(lái)越小，所以如果不設(shè)置張緊機(jī)構(gòu)40來(lái)對(duì)極片20進(jìn)行張緊，極片會(huì)出現(xiàn)拉扯甚至扯 斷現(xiàn)象。當(dāng)極片繞過(guò)第二張緊軸42時(shí)，通過(guò)連接件421與第一、第二桿44、45的上、下滑動(dòng) 來(lái)保證極片的張緊度，同時(shí)配以彈簧的彈性支撐，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)電池極片20的松緊度。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，上、下桿身上套設(shè)的彈簧46的直徑、線徑和長(zhǎng)度不相同， 這是通過(guò)第二張緊軸42的重量、送料軸電機(jī)32的轉(zhuǎn)速、送料輥的轉(zhuǎn)速、限位開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)壓 力范圍等因素計(jì)算得出的，這樣得出的彈簧參數(shù)能夠達(dá)到最佳調(diào)節(jié)電池極片20松弛度的效果，不至于使電池極片拉斷或出現(xiàn)過(guò)長(zhǎng)的冗余。 設(shè)置上限開(kāi)關(guān)47或下限開(kāi)關(guān)48是為對(duì)電池極片20運(yùn)行過(guò)程的松緊度進(jìn)行判斷， 并通過(guò)控制前后電機(jī)(這里指與放料軸31相連的電機(jī)32和與送料輥相連的電機(jī)53)的轉(zhuǎn) 停而來(lái)調(diào)節(jié)電池極片20的松緊，也就是當(dāng)?shù)诙埦o軸42到達(dá)設(shè)置上限開(kāi)關(guān)47或下限開(kāi)關(guān) 48時(shí)，這時(shí)控制電機(jī)32和電機(jī)53的轉(zhuǎn)停使電池極片的張緊度保持一致，避免發(fā)生拉扯和斷 裂現(xiàn)象。 如圖3、圖4、圖5所示，所述的傳送機(jī)構(gòu)50包括與放料軸31平行布置的送料輥和 收料輥，送料輥與收料輥分別均勻布置在切割機(jī)構(gòu)60的兩側(cè)，且分別與電機(jī)53、54相連，送 料輥與收料輥分別由在鉛垂方向平行布置的第一、第二送料對(duì)輥511、512和第一、第二收 料對(duì)輥521、522構(gòu)成，第一、第二送料對(duì)輥511、512和第一、第二收料對(duì)輥521、522之間的 間距可調(diào)節(jié)。 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，將第一、第二送料對(duì)輥511、512和第一、第二收料對(duì)輥 521、522之間的間距設(shè)置成可調(diào)的，是為了適用各種不同厚度材料的極片。電池極片20經(jīng) 過(guò)第一、第二送料對(duì)輥511、512之間時(shí)，靠電機(jī)53的驅(qū)動(dòng)力和摩擦力來(lái)驅(qū)動(dòng)電池極片20的 運(yùn)動(dòng)。 收料輥后方設(shè)有卸料板55，極片20由放料輥和收料輥傳送，經(jīng)卸料板55進(jìn)入廢料 收集裝置，卸料板55整體呈下坡?tīng)?，其表面為圓弧狀的光滑曲面。 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，將卸料板55設(shè)置成下坡?tīng)睿唧w說(shuō)就是與收料輥相近的 一端高，遠(yuǎn)離收料輥的一端低，這樣切割后的電池極片20通過(guò)放料輥和收料輥的牽引可以 自動(dòng)無(wú)阻力從卸料板55上平滑順利的滑下，進(jìn)入廢料收集裝置。 如圖3、圖4所示，所述的切割機(jī)構(gòu)60包括設(shè)置在工作臺(tái)10上的切割臺(tái)62，切割 臺(tái)62上設(shè)有吸附板63，送料軸和收料軸分別布置在吸附板63的兩側(cè)，吸附板63與真空發(fā) 生器64相連，吸附板63上均勻設(shè)有若干洞槽631，圖3、圖4中為了便于看到吸附板63和 洞槽631的結(jié)構(gòu)，把極片20隱去，實(shí)際工作時(shí)，極片20應(yīng)位于吸附板63的上方。切割臺(tái)62 上平行設(shè)有兩組滑軌65，滑軌65的設(shè)置方向與電池極片20的走向一致，裝有切割頭61的 支架跨設(shè)在兩組滑軌65上，且與滑軌65構(gòu)成滑動(dòng)配合，切割頭61在切割臺(tái)62上的走向由 運(yùn)動(dòng)模組控制。 所述的運(yùn)動(dòng)模組包括使切割頭61分別沿X軸、Y軸方向運(yùn)動(dòng)的X軸模組661和Y 軸模組662， X軸模組661和Y軸模組662為絲桿螺母機(jī)構(gòu)，構(gòu)成X軸模組661的絲桿的桿 長(zhǎng)方向與滑軌65的設(shè)置方向吻合，構(gòu)成Y軸模組662的絲桿的桿長(zhǎng)方向與X軸模組661絲 桿的桿長(zhǎng)方向相垂直。 通過(guò)設(shè)置分別控制X軸、Y軸方向的模組，使切割頭61可以分別沿X軸和Y軸兩 個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，通過(guò)結(jié)合X和Y兩個(gè)方向中的運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行復(fù)雜的軌跡切割，而且能夠使切割頭 61快速均勻的按預(yù)先設(shè)定的軌跡動(dòng)行，不會(huì)因?yàn)槭芰Σ痪纫蛩囟a(chǎn)生切割的極片尺寸形 狀和精度有偏差。 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，吸附板63與真空發(fā)生器64相連，這樣利用抽真空產(chǎn)生負(fù) 壓的原理將電池極片20吸附在吸附板63上，這樣在切割時(shí)，極片20不會(huì)產(chǎn)生蹺曲或塌陷 的情況，可以很好的吸附住極片20從而進(jìn)行高精度的切割。在吸附板63上設(shè)有若干均勻 布置的洞槽631，這樣，在激光切割時(shí)，激光的光束切割不到真空吸附板63上，并可以將激
6光切割時(shí)的粉塵從洞槽中散出去，有效地解決了傳統(tǒng)切割中電池極片20被粉塵附著使其 損傷的問(wèn)題。 作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，送料輥與收料輥的高度與吸附板63的板面高度相平齊， 電池極片20在切割時(shí)主要依靠的是吸附板的吸附力，但為了避免送料輥與吸附板63的落 差較大，對(duì)電池極片20有所損傷，優(yōu)選方案是將送料輥與收料輥的高度設(shè)置成與吸附板63 的板面高度相平齊，避免這種損傷。第一、第三張緊軸41、43的高度與切割臺(tái)62的高度相 吻合，所述的吸附板63為鋁制吸附板，第一、第二、第三張緊軸41、42、43為鋁制軸，采用鋁 制最主要優(yōu)點(diǎn)是重量輕，易加工。第一、第二、第三張緊軸41、42、43的表面粗糙度一般為 0. 8，不能低于1. 6，對(duì)張緊軸粗糙度有一定的要求是因?yàn)槿绻姵貥O片20上涂覆有原材料 粉末，而張緊軸表面粗糙度達(dá)不到要求，可能會(huì)磨掉電池極片20上的粉，另外，如果表面粗 糙度大的話就會(huì)增加摩擦力，但摩擦力過(guò)大不利于傳送。 切割機(jī)構(gòu)60與傳送機(jī)構(gòu)50上設(shè)有外殼罩70，外殼罩70由上、下殼體71、72組成， 上殼體71上可開(kāi)啟的操作門711，操作門711上設(shè)有防輻射玻璃712和開(kāi)啟手柄713，下殼 體72固定在切割臺(tái)62上，其上設(shè)有操作面板721。 設(shè)置外殼罩70是為了防止激光切割時(shí)由于誤操作等因素而引起的安全事故，操
作門711在關(guān)閉時(shí)可以防止激光對(duì)操作者的傷害，打開(kāi)時(shí)可以用吸盤或手動(dòng)進(jìn)行電池極片
20的取料，上殼體71上設(shè)置的防輻射玻璃712可以可以防止激光在切割動(dòng)力電池極片20
時(shí)所反射的有害光線，另外整個(gè)裝置的操作控制按鈕都集中在下殼體72的操作面板721
上，使整個(gè)設(shè)備操作簡(jiǎn)單方便，結(jié)構(gòu)緊湊。另外在工作臺(tái)IO的臺(tái)面和支架之間還設(shè)置了門
柜，里面放置了進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制所需的工控機(jī)、產(chǎn)生激光的激光發(fā)生器、產(chǎn)生真空的真空發(fā)生
器、手動(dòng)取極片的吸盤以及所有電子元器件的安裝板，有效地利用了空間。 本發(fā)明中所提及的電機(jī)均為減速電機(jī)，減速電機(jī)在低速條件下可以輸出較大的扭
矩，各電機(jī)的傳送速度可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行匹配。 綜上所述，本發(fā)明的電池極片20通過(guò)氣脹軸固定并放料后，經(jīng)過(guò)張緊機(jī)構(gòu)40調(diào)整 并保證張緊度，再由傳送機(jī)構(gòu)50傳送并夾緊，使待切割極片20位于吸附板63上，并被吸附 板63牢靠的吸附，再由切割機(jī)構(gòu)60按預(yù)設(shè)軌跡進(jìn)行切割，切割完成后用吸盤或手動(dòng)進(jìn)行取 料，剩余的極片20由傳送機(jī)構(gòu)50繼續(xù)傳送并經(jīng)卸料板55進(jìn)入廢料收集裝置。本發(fā)明通過(guò) 采用光纖激光切割來(lái)避免以往切割裝置的不足，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，切割精度高。
權(quán)利要求
一種動(dòng)力電池極片激光切割裝置，其特征在于包括工作臺(tái)(10)，工作臺(tái)(10)上依次布置有放置電池極片(20)的放料機(jī)構(gòu)(30)、用于傳送電池極片(20)的傳送機(jī)構(gòu)(50)以及對(duì)電池極片(20)進(jìn)行切割的切割機(jī)構(gòu)(60)，所述的切割機(jī)構(gòu)(60)的切割頭為光纖激光切割頭(61)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光切割裝置，其特征在于所述的放料機(jī)構(gòu)(30)與傳送機(jī) 構(gòu)(50)之間設(shè)有張緊機(jī)構(gòu)(40)，電池極片(20)由放料機(jī)構(gòu)(30)經(jīng)張緊機(jī)構(gòu)(40)和傳送 機(jī)構(gòu)(50)送至切割機(jī)構(gòu)(60)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光切割裝置，其特征在于所述的放料機(jī)構(gòu)(30)包括放料 軸(31)，電池極片(20)的料巻套設(shè)在放料軸(31)上，放料軸(31)與電機(jī)(32)相連，所述 的放料軸(31)為氣脹軸，其兩端設(shè)有手柄(33)，放料軸(31)上設(shè)有與氣源相連的氣嘴。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光切割裝置，其特征在于所述的張緊機(jī)構(gòu)(40)包括與放 料軸(31)平行且依次布置的第一、第二、第三張緊軸(41、42、43)，第二張緊軸(42)位于第 一、第三張緊軸(41、43)的中間且與第一、第三張緊軸(41、43)之間的間距可調(diào)，電池極片 (20)經(jīng)過(guò)第一、第二、第三張緊軸(41、42、43)的軌跡為波浪形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的激光切割裝置，其特征在于工作臺(tái)(10)的下方設(shè)有 支架(ll)，支架(11)與工作臺(tái)(10)之間設(shè)有鉛垂方向布置的、相互平行的第一、第二桿 (44、45)，第二張緊軸(42)水平夾持在第一、第二桿(44、45)之間且軸長(zhǎng)方向與第一、第二 桿(44、45)的桿長(zhǎng)方向相垂直，第二張緊軸(42)的兩端設(shè)有連接件(421)，連接件(421) 分別與第一、第二桿(44、45)滑動(dòng)配合，第一、第二桿(44、45)分別以連接件(421)為界分 為上、下桿身，上、下桿身上分別套設(shè)有彈簧(46)，上、下桿身上套設(shè)的彈簧(46)的彈性系 數(shù)相異，第一桿(44)或第二桿(45)的桿身上部設(shè)有上限開(kāi)關(guān)(47)，第一桿(44)或第二桿 (45)的桿身下部設(shè)有下限開(kāi)關(guān)(48)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光切割裝置，其特征在于所述的傳送機(jī)構(gòu)(50)包括與放 料軸(31)平行布置的送料輥和收料輥，送料輥與收料輥分別均勻布置在切割機(jī)構(gòu)(60)的 兩側(cè)，且分別與電機(jī)(53、54)相連，送料輥與收料輥分別由在鉛垂方向平行布置的第一、第 二送料對(duì)輥(511、512)和第一、第二收料對(duì)輥(521、522)構(gòu)成，第一、第二送料對(duì)輥(511、 512)和第一、第二收料對(duì)輥(521、522)之間的間距可調(diào)節(jié)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的激光切割裝置，其特征在于所述的切割機(jī)構(gòu)(60)包括 設(shè)置在工作臺(tái)(10)上的切割臺(tái)(62)，切割臺(tái)(62)上設(shè)有吸附板(63)，送料軸和收料軸分 別布置在吸附板(63)的兩側(cè)，吸附板(63)與真空發(fā)生器(64)相連，吸附板(63)上均勻設(shè) 有若干洞槽(631)，切割臺(tái)(62)上平行設(shè)有兩組滑軌(65)，滑軌(65)的設(shè)置方向與電池極 片(20)的走向一致，裝有切割頭(61)的支架跨設(shè)在兩組滑軌(65)上，且與滑軌(65)構(gòu)成 滑動(dòng)配合，切割頭(61)在切割臺(tái)(62)上的走向由運(yùn)動(dòng)模組控制。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光切割裝置，其特征在于所述的運(yùn)動(dòng)模組包括使切割頭 (61)分別沿X軸、Y軸方向運(yùn)動(dòng)的X軸模組(661)和Y軸模組(662) ， X軸模組(661)和Y 軸模組(662)為絲桿螺母機(jī)構(gòu)，構(gòu)成X軸模組(661)的絲桿的桿長(zhǎng)方向與滑軌(65)的設(shè)置 方向吻合，構(gòu)成Y軸模組(662)的絲桿的桿長(zhǎng)方向與X軸模組(661)絲桿的桿長(zhǎng)方向相垂 直。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光切割裝置，其特征在于切割機(jī)構(gòu)(60)與傳送機(jī)構(gòu)(50)上設(shè)有外殼罩(70)，外殼罩(70)由上、下殼體(71、72)組成，上殼體(71)上可開(kāi)啟的操作 門(711)，操作門(711)上設(shè)有防輻射玻璃(712)和開(kāi)啟手柄(713)，下殼體(72)固定在切 割臺(tái)(62)上，其上設(shè)有操作面板(721)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光切割裝置，其特征在于收料輥后方設(shè)有卸料板(55)， 極片(20)由放料輥和收料輥傳送，經(jīng)卸料板(55)進(jìn)入廢料收集裝置，卸料板(55)整體呈 下坡?tīng)?，其表面為圓弧狀的光滑曲面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光切割裝置，具體說(shuō)涉及一種用于汽車動(dòng)力電池極片的光纖激光切割裝置。包括工作臺(tái)，工作臺(tái)上依次布置有放置電池極片的放料機(jī)構(gòu)、用于傳送電池極片的傳送機(jī)構(gòu)以及對(duì)電池極片進(jìn)行切割的切割機(jī)構(gòu)，所述的切割機(jī)構(gòu)的切割頭為光纖激光切割頭。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明采用光纖激光對(duì)電池極片進(jìn)行切割，利用激光接近衍射極限的光束質(zhì)量、高能量的轉(zhuǎn)換效率和高穩(wěn)定性來(lái)對(duì)電池極片進(jìn)行精細(xì)切割，切割出來(lái)的極片切縫窄，切邊光滑，精度高，很好的提高了電池極片的性能，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)切割方法的不足。
文檔編號(hào)B23K26/42GK101777640SQ20101011362
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者郭言東 申請(qǐng)人:奇瑞汽車股份有限公司