CN101478060B - 方型锂离子电池卷绕机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方型锂离子电池卷绕机，包括卷绕机构和工位转换机构，所述工位转换机构包括卷芯压轮和凸轮驱动装置，所述凸轮驱动装置的动力输出端耦合到所述卷芯压轮，所述卷芯压轮压在卷芯上，所述凸轮驱动装置与卷针相配合地同步转动以使所述卷芯压轮对卷针上的卷芯施加稳定压力。本发明这种结构可以实现凸轮驱动装置与卷针同步转动，从而驱使卷芯压轮对卷针上的卷芯施加稳定压力。本发明通过对卷芯压轮运作的控制，保证了卷芯质量，实现高效稳定生产。

Description

方型锂离子电池卷绕机

技术领域

本发明涉及电池卷绕机，尤其是一种方型动力锂离子电池卷绕机。

背景技术

随着电动交通工具研发的加速，大容量功率方型动力电池也随之被越来越多的电池生产厂家所研制生产，由于近几年锂离子电池关键材料技术以及电池技术进展迅速，锂离子动力电池的研究逐渐成为主流研究方向。目前，大部分锂离子动力电池厂家以手工卷绕为主，卷绕速度慢且不易保证其一致性，给生产厂家大大的降低了效率及提高了生产成本。

发明内容

本发明的主要要解决的技术问题就是针对现有技术的不足，提供一种方型锂离子电池卷绕机，能够自动、有效地控制压轮对卷芯压力，从而保证了卷芯质量，实现高效稳定生产。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种方型锂离子电池卷绕机，包括卷绕机构和工位转换机构，所述卷绕机构包括卷绕部和卷绕驱动装置，所述卷绕驱动装置驱动所述卷绕部转动，在所述卷绕部上卷绕正、负极片和隔膜以形成卷芯，其特征在于，所述工位转换机构包括卷芯压轮装置和凸轮驱动装置，所述凸轮驱动装置包括凸轮原点检测装置、电机、驱动轴以及凸轮，所述卷芯压轮装置包括压轮和垂直于所述卷绕部的轴向设置的第二直线滑轨，所述第二直线滑轨上安装有滑块和与所述滑块相连的气缸，所述压轮安装在所述气缸靠近所述卷芯的一端，所述凸轮原点检测装置检测所述凸轮驱动装置的凸轮原点位置，所述凸轮驱动装置根据检测结果相应调整所述电机输出，所述电机通过所述驱动轴带动所述凸轮，使其与所述卷绕部相配合地同步转动，所述凸轮通过与所述滑块相耦合的支点带动所述第二直线滑轨往复运动，进而带动所述压轮相对于所述卷芯的中心往复运动以对所述卷芯施加稳定压力。

所述凸轮原点检测装置包括第三光电传感器和第三光码盘，所述第三光码盘以随所述凸轮同轴旋转的方式设置，所述第三光电传感器配合所述第三光码盘设置。

所述卷绕结构包括以可控制合离的方式设置的第一卷针、第二卷针以及卷绕驱动装置，所述第一卷针和所述第二卷针中至少一者耦合到所述卷绕驱动装置，所述卷绕结构还包括卷针角度原点检测装置，所述卷针角度原点检测装置分别耦合到所述第一和\或第二卷针和所述卷绕驱动装置，用于检测所述第一和\或第二卷针是否处于原点位置，并根据检测结果控制所述卷绕驱动装置调整所述第一和\或第二卷针的旋转位置以使得二者在穿针和抽针时顺利配合。

所述卷针角度原点检测装置包括第一光电传感器、第一光码盘、第二光电传感器以及第二光码盘，所述第一光码盘以随所述第一卷针同轴旋转的方式设置，所述第一光电传感器配合所述第一光码盘设置，用于通过所述第一光码盘检测所述第一卷针是否处于原点位置；所述第二光码盘以随所述第二卷针同轴旋转的方式设置，所述第二光电传感器配合所述第二光码盘设置，用于通过所述第二光码盘检测所述第二卷针是否处于原点位置。

所述卷绕机构还包括定位盘和定位销，所述定位盘以固定的方式与所述第二卷针耦合，所述定位销以与所述定位盘可控相接或相离的方式设置，所述定位销与所述定位盘相接时，固定住所述定位盘并进而阻止所述第二卷针转动。

所述定位销以可驱使作直线往复运动的方式设置，所述定位盘具有与定位销的前端相匹配的缺口，当所述第一卷针与所述第二卷绕分离时，所述定位销卡于所述缺口内。

还包括：用于向所述卷绕机构放卷隔膜的隔膜放卷机构、用于导出正、负极片至所述卷绕机构的极片导向机构、用于对卷好的卷芯贴终止胶的贴终止胶机构以及将卷好的卷芯卸下的下料机构。

本发明有益的技术效果是：

根据本发明的方型锂离子电池卷绕机，工位转换机构包括卷芯压轮装置和凸轮驱动装置，凸轮驱动装置与卷绕部同步转动，使得卷芯压轮装置在凸轮驱动装置的驱动下对卷芯施加的压力稳定，从而保证了卷芯质量，实现高效稳定生产。

附图说明

图1为本发明方型锂离子电池卷绕机的卷绕机构示意图；

图2为本发明方型锂离子电池卷绕机的主视图。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

具体实施方式

请参考图1至图2，根据本发明的实施例，方型锂离子电池卷绕机包括卷绕机构、工位转换机构、贴终止胶机构、隔膜放卷机构、极片导向机构、下料机构、机架(未图示)以及控制装置(未图示)。

卷绕机构包括第一卷针、第二卷针以及卷绕驱动装置，第一、二卷针可控制合离的方式设置，第一卷针耦合到卷绕驱动装置，还进一步设置有卷针角度原点检测装置，卷针角度原点检测装置分别耦合到第一、第二卷针以及卷绕驱动装置。在穿针和抽针时，卷针角度原点检测装置检测第一、第二卷针是否处于原点位置，并根据检测结果控制卷绕驱动装置调整第一、第二卷针的旋转位置。优选的实施例中，卷绕机构通过光电传感器感测相对应的光码盘上固定的位置来实现卷针的适当定位。

如图1所示，优选的实施例中，卷绕机构包括电机113、第一联轴器114、第一光电传感器115、第一光码盘116、第一针柄118、第一销钉119、第一卷针120、第二卷针121、第二销钉122、第二针柄123、第二光电传感器125以及第二光码盘126。其中，电机113充当卷绕驱动装置，联轴器114一端与电机113连接，一端与第一针柄118连接，第一卷针120通过第一销针119固定在第一针柄118上，电机113可通过联轴器114驱动第一针柄118，进而带动第一卷针120作旋转运动；第一光码盘116固定在第一针柄118上，其上具有用于光电感应的缺口，第一光电传感器115设置于第一光码盘116上方，通过第一光电传感器115感应第一光码盘116上的缺口，可使得第一卷针120定位于零点位置，即第一光码盘116的缺口朝上时的位置。类似的，第二卷针121通过第二销钉122固定在第二针柄123上，第二光码盘126固定在第二针柄123上，并通过第二光电传感器125感应到第二光码盘126上的缺口将第二卷针121定位于零点位置上。

优选的实施例中，第一针柄118和第二针柄123均固定于安装在第一直线滑轨131、132上的两个滑座133、134上，并通过驱动装置(未图示)例如气缸驱动两个滑座133、134在第一直线滑轨131、132上作直线往复运动，使第一卷针120和第二卷针121合拢成一个卷针整体或由一个卷针整体分离开来，以实现整个卷绕机构的穿针、抽针动作。通过控制和调整第一、第二卷针至适当的旋转位置，则可使得第一卷针和第二卷针在穿针和抽针时能顺利配合，从而保证穿针和抽针的良好进行。

更优选地，卷绕机构还包括定位盘127、定位销128、导套129和气缸130。其中，导套129安装在第一气缸130上，定位销128固定在导套129上，定位盘127安装于针柄123的尾部，定位盘127具有与定位销128的相匹配的缺口。第一气缸130可驱动导套129携定位销128作前后往复运动，当第二卷绕121抽针时，第一气缸130驱动定位销128快速向前运动，并将定位销128卡住于定位盘127的缺口内，使第二卷针121在抽针过程中不能作旋转运动，保证抽针的良好进行。

如图2所示，工位转换机构设置在卷绕机构卷绕部的上、下方，包含上下相对设置的隔膜夹轮、隔膜压块以及隔膜切刀和卷芯压轮，其整体能够移动位置，可实现隔膜换针。

优选的实施例中，工位转换机构包括第二气缸103、第一隔膜夹轮104、第三气缸105、第一隔膜压块106、第四气缸107、第二隔膜夹轮108、第五气缸109、第二隔膜压块110、第六气缸111和热切刀112。第二、四气缸103、107可驱动第一、二隔膜夹轮104、108作垂直往复运动，第三、五气缸105、109可驱动第一、二隔膜压块106、110作垂直往复运动，第六气缸111可驱动热切刀112作垂直往复运动。工作时，第一、二隔膜夹轮104、108夹住隔膜的前端，第一、二隔膜压块106、110压住隔膜的尾部；卷芯压轮317可压住隔膜的尾端，为贴终止胶带作准备；直线滑轨在气缸的驱动下带动卷绕机构向贴胶机构移动；热切刀112切断隔膜并对隔膜实行隔胶热焊接；下料夹夹住卷芯以便于卷针的抽出；直线滑轨再次在气缸的驱动下带动卷绕机构回到卷绕位，穿针并转动，将隔膜前端包裹在卷针表面，为下一次卷绕提供条件。

如图1-2所示，工位转换机构还包括凸轮驱动装置，优选的实施例中，凸轮驱动装置包括第二电机309、第二联轴器310、驱动轴313、凸轮314和支点315，卷芯压轮装置包括压轮317、第二直线滑轨316，第二直线滑轨316上安装有气缸319，其中，第二联轴器310一端与第二电机309的动力轴连接，另一端与驱动轴313的一端连接；驱动轴313的另一端固定在凸轮314上，第二电机309可通过驱动轴313驱使凸轮314作旋转运动，支点315通过滑块318固定在第二直线滑轨316上，压轮317安装在气缸319靠近卷芯的一端，并整体安装在第二直线滑轨316上。凸轮驱动装置优选还包括凸轮角度原点检测装置，凸轮角度原点检测装置优选包括第三光码盘312和第三光电传感器311，第三光码盘312固定在驱动轴313上，并通过第三光电传感器311感应到第三光码盘312上的缺口位置控制凸轮314的原点。工作时，凸轮驱动装置与卷针相配合地同步转动，通过凸轮314的不规则运动，带动支点315作垂直往复运动，而通过支点315的垂直运动带动第二直线滑轨316作垂直运动，气缸319及压轮317同时作垂直运动，从而便于卷芯400处于不同位置时使压轮317能灵活运作，不至于将卷芯400压变形。

如图2所示，贴终止胶机构由第七气缸301、贴胶轮302等组成，胶带吸附在贴胶轮302上，通过第七气缸301驱动贴胶轮302向下运动，与卷芯400接触，并通过卷针120、121带动卷芯400转动并使贴胶轮302转动，从而使胶带准确的贴在卷芯400上。

如图2所示，隔膜放卷机构包括第一隔膜料卷201、第二隔膜料卷204以及多个过渡轮202、203、205、206。

如图2所示，下料机构包括上料夹401、下料夹402、固定板403、气缸404、电机406、皮带407等组成；下料夹402固定在固定板403上，固定板403固定在直线滑轨405上，并通过气缸404驱动固定板403在直线滑轨405上作直线往复运动；气缸404驱动下料夹402作夹紧或松开动作；下料时，气缸404驱动固定板403将上料夹401、下料夹402送至卷芯400上，夹住卷芯400；返回原位时，下料夹402松开，将卷芯400放至皮带407上，电机406驱动皮带407运动，将卷芯运走。

如图2所示，极片导向机构优选包括第一导向板101和第二导向板102，第一、二导向板前端设置有很多吸气孔，托付并吸附极片，将极片导入卷绕部。优选地，第一、二导向板两侧各设置有侧板(未图示)，用以引正极片的导入方向。调节侧板位置，即可适应不同宽度的极片。

机架可由型钢焊接，并采用墙板安装方式，以保证整体的刚性及稳定性。

控制***可采用可编程逻辑控制器(PLC)，并可通过人机界面对卷绕参数进行调整。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。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，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种方型锂离子电池卷绕机，包括卷绕机构和工位转换机构，所述卷绕机构包括卷绕部和卷绕驱动装置，所述卷绕驱动装置驱动所述卷绕部转动，在所述卷绕部上卷绕正、负极片和隔膜以形成卷芯，其特征在于，所述工位转换机构包括卷芯压轮装置和凸轮驱动装置，所述凸轮驱动装置包括凸轮原点检测装置、电机、驱动轴以及凸轮，所述卷芯压轮装置包括压轮和垂直于所述卷绕部的轴向设置的第二直线滑轨，所述第二直线滑轨上安装有滑块和与所述滑块相连的气缸，所述压轮安装在所述气缸靠近所述卷芯的一端，所述凸轮原点检测装置检测所述凸轮驱动装置的凸轮原点位置，所述凸轮驱动装置根据检测结果相应调整所述电机输出，所述电机通过所述驱动轴带动所述凸轮，使其与所述卷绕部相配合地同步转动，所述凸轮通过与所述滑块相耦合的支点带动所述第二直线滑轨往复运动，进而带动所述压轮相对于所述卷芯的中心往复运动以对所述卷芯施加稳定压力。

2.如权利要求1所述的方型锂离子电池卷绕机，其特征在于，所述凸轮原点检测装置包括第三光电传感器和第三光码盘，所述第三光码盘以随所述凸轮同轴旋转的方式设置，所述第三光电传感器配合所述第三光码盘设置。

3.如权利要求1或2所述的方型锂离子电池卷绕机，其特征在于，所述卷绕部包括以可控制合离的方式设置的第一卷针、第二卷针，所述第一卷针和所述第二卷针中至少一者耦合到所述卷绕驱动装置，所述卷绕结构还包括卷针角度原点检测装置，所述卷针角度原点检测装置分别耦合到所述第一和\或第二卷针和所述卷绕驱动装置，用于检测所述第一和\或第二卷针是否处于原点位置，并根据检测结果控制所述卷绕驱动装置调整所述第一和\或第二卷针的旋转位置以使得二者在穿针和抽针时顺利配合。

4.如权利要求3所述的方型锂离子电池卷绕机，其特征在于，所述卷针角度原点检测装置包括第一光电传感器、第一光码盘、第二光电传感器以及第二光码盘，所述第一光码盘以随所述第一卷针同轴旋转的方式设置，所述第一光电传感器配合所述第一光码盘设置，用于通过所述第一光码盘检测所述第一卷针是否处于原点位置；所述第二光码盘以随所述第二卷针同轴旋转的方式设置，所述第二光电传感器配合所述第二光码盘设置，用于通过所述第二光码盘检测所述第二卷针是否处于原点位置。

5.如权利要求3所述的方型锂离子电池卷绕机，其特征在于，所述卷绕机构还包括定位盘和定位销，所述定位盘以固定的方式与所述第二卷针耦合，所述定位销以与所述定位盘可控相接或相离的方式设置，所述定位销与所述定位盘相接时，固定住所述定位盘并进而阻止所述第二卷针转动。

6.如权利要求5所述的方型锂离子电池卷绕机，其特征在于，所述定位销以可驱使作直线往复运动的方式设置，所述定位盘具有与定位销的前端相匹配的缺口，当所述第一卷针与所述第二卷绕分离时，所述定位销卡于所述缺口内。

7.如权利要求1或2所述的方型锂离子电池卷绕机，其特征在于，还包括：用于向所述卷绕机构放卷隔膜的隔膜放卷机构、用于导出正、负极片至所述卷绕机构的极片导向机构、用于对卷好的卷芯贴终止胶的贴终止胶机构以及将卷好的卷芯卸下的下料机构。

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