CN201307622Y - 圆形锂电池双工位全自动卷绕机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种圆形锂电池双工位全自动卷绕机，包括正负极片及隔膜放卷机构、卷绕机构、贴胶机构和下料机构，正负片及隔膜放卷机构的带料传送端分别耦合至卷绕机构的带料接收端，卷绕机构的电芯输出端分别耦合至贴胶机构和下料机构，卷绕机构包括卷绕换位中心，卷绕换位中心具有主轴和安装在主轴上的至少一个第一卷针和至少一个第二卷针，第一、二卷针随主轴的旋转而循环换位于带料接收端和电芯输出端。本实用新型通过卷针在双工位轮换的设计，实现入料、卷绕、贴终止胶带和下料工艺的全自动化，改善加工工艺性能，且方便调试，调试精度高，易于维护方便，通用性好。

Description

圆形锂电池双工位全自动卷绕机

技术领域

本实用新型涉及锂电池制作设备，具体涉及一种圆形锂电池双工位全自动卷绕机。

背景技术

目前广泛应用在笔记本电脑和电动工具上的圆形锂电池，其结构是由正负两片极片和两层极片之间的隔离膜卷绕成圆形裸电芯，注入电解液，外加金属外壳封闭而成。其中，卷绕是其主要的生产工艺流程。这个过程不能用手工完成，必须借助机器。目前锂电行业主要应用的机器有国产的单工位半自动卷绕机和进口的三工位全自动卷绕机。单工位半自动卷绕机正负极片由人工送入卷针，卷针带动完成卷绕后，贴终止防松胶带拔针下料。三工位全自动卷绕机是卷绕机上装有三对卷针，正负极片和隔离膜由机械手送到卷针上，一工位实现卷绕，二工位贴终止防松胶带，三工位自动拔针下料，三根卷针分别在三个工位中循环，分别实现卷绕，贴终止防松胶带，拔针下料，循环工作，以实现功能。单工位半自动卷绕机正负极片由人工送入卷针，入卷的位置精度由操作者的熟练程度和操作技巧决定，所以片料入卷精度存在不稳定性；卷绕过程张力由人工操作决定，这需要较高的操作技巧，造成了卷绕张力的不稳定。极片在卷绕过程中由人手扶正，因而产品的一致性也较差。进口的三工位全自动卷绕机入料，卷绕，贴终止胶带，下料，过程张力等实现了全自动化，不需要人工干预，因而产品的稳定性和一致性较好，但是机构非常复杂，对工件加工精度要求高，不容易调整和维护，机器的通用性也较差。目前国内不少厂家购买了进口的全自动卷绕机，设备利用率都不高。一是机构通用性不好，当产品型号规格稍有更改，机器的调整非常复杂。二是当机器需要维护维修时很困难，国内的技术人员难以胜任。

发明内容

本实用新型的主要目的就是解决现有技术中的问题，提供一种新型的圆形锂电池双工位全自动卷绕机，实现入料、卷绕、贴终止胶带和下料工艺的全自动化，改善加工工艺性能，且方便调试，调试精度高，易于维护方便，通用性好。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种圆形锂电池双工位全自动卷绕机，包括正负极片及隔膜放卷机构、卷绕机构、贴胶机构和下料机构，所述正负片及隔膜放卷机构的带料传送端分别耦合至所述卷绕机构的带料接收端，所述卷绕机构的电芯输出端分别耦合至所述贴胶机构和所述下料机构，其特征在于，所述卷绕机构包括卷绕换位中心，所述卷绕换位中心具有主轴和安装在所述主轴上的至少一个第一卷针和至少一个第二卷针，所述第一、二卷针随所述主轴的旋转而循环换位于所述带料接收端和所述电芯输出端。

优选地：

所述第一、二卷针各包括两个半针，所述两个半针以可控制离合的方式设置。

所述两个半针为对称的半圆柱形。

所述卷绕换位中心还包括分别对应于所述第一、二卷针的导轨，所述导轨上分别设置有承载所述两个半针的两个抽针滑座，所述抽针滑座在受驱动相互靠近时可使所述两个半针合为一个卷针，在受驱动相互分离时使所述两个半针相抽离。

所述两个半针中的至少一者与驱动装置耦合。

所述两个半针中的一者与驱动装置耦合，所述卷绕换位中心还包括用于限制所述两个半针中的另一者在与所述一者分离时自由转动的锁针构件。

还包括设置于所述放卷机构的带料传输线上的纠偏机构和张力控制机构，所述纠偏机构用于检测带料是否有偏移并根据检测结果纠正所述偏移，所述张力控制机构用于使带料在行进间保持一定的张力。

还包括靠近所述卷绕机构的带料接收端设置的送料机械手，其包括丝杆、滑轨和装在所述滑轨上的带料夹，所述带料夹夹住带料的一端，所述丝杆受驱转动时带动所述带料夹以将带料送给卷针。

还包括靠近所述下料机构设置的传送带，所述下料机构包括下料夹，所述下料夹用于夹住抽针后的电芯并放到传送带上。

还包括沿所述传送带设置的测短路机构，所述测短路机构包括两个电极，其在所述电芯通过时分别接到所述电芯的正负极以检测所述电芯有无短路。

本实用新型有益的技术效果是：

本实用新型的双工位全自动卷绕机包括正负极片及隔膜放卷机构、卷绕机构、贴胶机构和下料机构，卷绕机构包括卷绕换位中心，其具有主轴和安装在主轴上的至少一个第一卷针和至少一个第二卷针，第一、二卷针随主轴的旋转而循环换位于带料接收端和电芯输出端，由此，第一/二卷针在转至带料接收端时卷绕带料，同时第二/一卷针则处在电芯输出端，贴终止胶带并下料，实现入料、卷绕、贴终止胶带和下料等工艺的全自动化，相对于以往的单工位半自动卷绕机，本实用新型的双工位对称结构改善了加工工艺性能，也便于操作人员调试，能获得很高的调试精度，因而能提高电池产品的质量、一致性和可靠性，同时，相对于以往的三工位全自动卷绕机，本实用新型结构更简单，易于维护和维修，设备通用性好。

附图说明

图1为本实用新型双工位全自动卷绕机一种实施例的结构示意图；

图2为图1中的卷绕换位中心的侧视图；

图3为两个半针结合成一个圆柱形卷针的分解示意图；

图4为卷针随主轴的旋转而循环换位的示意图。

本实用新型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

如图1所示，双工位全自动卷绕机主要包括正负极片及隔膜放卷机构、卷绕机构、贴胶机构600和下料机构700。

正负片及隔膜放卷机构包括用于放卷正极片的第一放卷构件101、用于放卷负极片的第二放卷构件102、用于放卷第一隔膜的第三放卷构件103以及用于放卷第二隔膜的第四放卷构件104。放卷机构优选包括一根由电机驱动的胀轴，胀轴可为汽动胀轴或手动胀轴，带料卷装在胀轴上，采用汽动或手动胀紧，由电机带动胀轴转动卷放出带料。第一至四放卷构件的带料传送端分别耦合至卷绕机构的带料接收端，而卷绕机构的电芯输出端分别耦合至贴胶机构和下料机构。

优选的实施例中，还包括设置于正极片带料传输线上的第一纠偏机构201和设置于负极片带料传输线上的第二纠偏机构202。第一、二纠偏机构201、202起纠正带料位置的作用，其上分别装有检测带料位置的传感器，纠偏机构根据检测到的位置信号使带料沿轴向方向前后进行移动或摆动，使带料始终保持在正确的位置。

优选的实施例中，还包括设置于正极片带料传输线上的第一张力控制机构301、设置于负极片带料传输线上的第二张力控制机构302、设置于第一隔膜带料传输线上的第三张力控制机构303以及设置于第二隔膜带料传输线上的第四张力控制机构304。张力控制机构优选包括一根可以摆动的杆，通过汽缸或弹簧带动，从而可使带料在行进间保持一定的张力。

优选的实施例中，还包括靠近卷绕机构的带料接收端设置的送料机械手第一送料机械手401和第二送料机械手402，第一送料机械手401设置于正极片带料传输线上，第二送料机械手402设置于负极片带料传输线上。送料机械手优选包括丝杆、滑轨和装在滑轨上的带料夹，带料夹夹住带料的一端，丝杆受驱转动时带动带料夹沿滑轨移动，以将带料送给卷针。

卷绕机构包括卷绕换位中心500，卷绕换位中心500具有主轴1和安装在主轴1上的至少一个第一卷针51和至少一个第二卷针52，第一、二卷针51、52优选相对地设置于主轴1的同一径向上，从而可随主轴1的旋转而循环换位于卷绕机构的带料接收端和电芯输出端。

如图2和图3所示，优选的实施例中，第一卷针51和第二卷针52分别由一对半圆柱形的半针501、502组成，通过两对半针分别在第一工位上实施卷绕，在第二工位上实施贴胶带、下料。具体而言，主轴1安装在一轴承上，可通过电机驱动主轴1从而带动卷绕换位中心整体旋转。主轴1的上下对称设置有两个加工平面，位于上方的加工平面对应第一工位，位于下方的加工平面对应第二工位。上下两面各相向安装有一对导轨2、6，上下各一对抽针滑座4、7分别安装在上下的一对导轨上，抽针滑座可在汽缸8的带动下在导轨上滑动。每对抽针滑座4、7上分别通过轴承安装有一对半针501、502，半针501、502能各随抽针滑座4、7滑动。半针501、502优选为对称的半圆柱形。每对半针501、502中的一者与电机相耦合，从而该半针可受驱动而转动。卷针和电机之间可采用例如行星方式或离合方式连接。优选还安装有锁针汽缸3，在两个滑座4、7分开时，不希望未与电机相连的半针自由转动，通过锁针汽缸3可限制其自由转动。同一加工平面上的两个抽针滑座4、7各携半针在导轨上滑动时，在两者最为靠近的情形下，两个半圆柱形半针相合形成一个圆形卷针，其中一个半针由电机带动时驱使另一个半针一同转动，从而使圆形卷针卷绕带料，形成电池电芯。而当两个抽针滑座分开时，两个卷针即彼此抽离开。

贴胶机构600对完成卷绕的电芯贴上胶带，接着分开两个滑座使卷针从电芯中抽出，下料机构拾取裸电芯，以实现下料。

优选的实施例中，贴胶机构600包括一个胶带的安装盘和一系列引导胶带走向的棍子，靠近卷针的一端还设置有汽缸驱动的切刀601，用于在贴完胶带后切断胶带。

优选的实施例中，下料机构700包括一个下料夹701，用于前后卷针拔针时夹住电芯。靠近下料机构设置有传动带800，下料夹701可将夹取电芯放到传送带上。

优选的实施例中，还包括沿传动带800设置的烫孔机构850，烫孔机构850优选为一根加热到100～130摄氏度左右的圆棒，圆棒可由汽缸驱动***电芯中部，以在圆形电芯中间形成一个圆孔。该圆孔为电池的一个工艺孔，用于后续工艺中将裸电芯的负极与外壳底部焊接时方便圆形的铜焊针的***。

优选的实施例中，还包括沿传送带800设置的测短路机构900，测短路机900构包括两个电极，在电芯通过时分别接到电芯的正负极以检测电芯有无短路。

以下描述双工位全自动卷绕机一种优选实施例的基本工作原理。

工作时，两个隔膜分别从第三、第四放卷构件上的放卷出，经相应的张力控制机构控制卷绕张力，纠偏机构纠正带料位置误差，隔膜带料送达卷绕换位中心的第一工位即卷绕位置后，先在由一对半圆柱形的半针合成的圆形卷针上卷一到两圈，接着，正、负极片带料分别从第一、第二放卷构件上的放卷出，经相应的张力控制机构控制卷绕张力，纠偏机构纠正带料位置误差，由送料机械手夹住送到卷绕位置，通过圆形卷针转动带动四种带料一同卷绕。卷到适合尺寸时，设备夹住四种带料并切断。然后，卷绕换位中心旋转以将卷绕位置上的卷针与贴胶位置上的卷针换位，原卷绕位置上的卷好的卷针移至卷绕换位中心的第二工位即贴胶位置，将卷好的裸电芯贴上终止防松胶带后，驱使两个半针分离以从电芯中拔针，通过下料机构下料，并将脱针后的裸电芯置于传送带上，最后由传送带送往后级工位；与此同时，原贴胶位置上的空卷针则移至第一工位即卷绕位置，继续按前述方式卷绕裸电芯。卷绕换位中心上的两对卷针如是旋转循环转换，实现全自动的裸电芯卷绕、贴终止胶带及下料功能。

本实用新型弥补了现有半自动卷绕机和全自动卷绕机的不足，采用双工位对称结构，实现入料，卷绕，贴终止胶带，下料，过程张力等全自动化，提高产品的一致性，改善加工工艺性能，同时使之方便调试，可以获得很高的调试精度。因而提高产品的质量和可靠性，且设备维护方便，通用性好。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种圆形锂电池双工位全自动卷绕机，包括正负极片及隔膜放卷机构、卷绕机构、贴胶机构和下料机构，所述正负片及隔膜放卷机构的带料传送端分别耦合至所述卷绕机构的带料接收端，所述卷绕机构的电芯输出端分别耦合至所述贴胶机构和所述下料机构，其特征在于，所述卷绕机构包括卷绕换位中心，所述卷绕换位中心具有主轴和安装在所述主轴上的至少一个第一卷针和至少一个第二卷针，所述第一、二卷针随所述主轴的旋转而循环换位于所述带料接收端和所述电芯输出端。

2.如权利要求1所述的圆形锂电池双工位全自动卷绕机，其特征在于，所述第一、二卷针各包括两个半针，所述两个半针以可控制离合的方式设置。

3.如权利要求2所述的圆形锂电池双工位全自动卷绕机，其特征在于，所述两个半针为对称的半圆柱形。

4.如权利要求2所述的圆形锂电池双工位全自动卷绕机，其特征在于，所述卷绕换位中心还包括分别对应于所述第一、二卷针的导轨，所述导轨上分别设置有承载所述两个半针的两个抽针滑座，所述抽针滑座在受驱动相互靠近时可使所述两个半针合为一个卷针，在受驱动相互分离时使所述两个半针相抽离。

5.如权利要求2所述的圆形锂电池双工位全自动卷绕机，其特征在于，所述两个半针中的至少一者与驱动装置耦合。

6.如权利要求2所述的圆形锂电池双工位全自动卷绕机，其特征在于，所述两个半针中的一者与驱动装置耦合，所述卷绕换位中心还包括用于限制所述两个半针中的另一者在与所述一者分离时自由转动的锁针构件。

7.如权利要求1至6任意一项所述的圆形锂电池双工位全自动卷绕机，其特征在于，还包括设置于所述放卷机构的带料传输线上的纠偏机构和张力控制机构，所述纠偏机构用于检测带料是否有偏移并根据检测结果纠正所述偏移，所述张力控制机构用于使带料在行进间保持一定的张力。

8.如权利要求1至6任意一项所述的圆形锂电池双工位全自动卷绕机，其特征在于，还包括靠近所述卷绕机构的带料接收端设置的送料机械手，其包括丝杆、滑轨和装在所述滑轨上的带料夹，所述带料夹夹住带料的一端，所述丝杆受驱转动时带动所述带料夹以将带料送给卷针。

9.如权利要求1至6任意一项所述的圆形锂电池双工位全自动卷绕机，其特征在于，还包括靠近所述下料机构设置的传送带，所述下料机构包括下料夹，所述下料夹用于夹住抽针后的电芯并放到传送带上。

10.如权利要求1至6任意一项所述的圆形锂电池双工位全自动卷绕机，其特征在于，还包括沿所述传送带设置的测短路机构，所述测短路机构包括两个电极，其在所述电芯通过时分别接到所述电芯的正负极以检测所述电芯有无短路。

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