CN210607510U - 一种针式锂电池制片卷绕一体设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种针式锂电池制片卷绕一体设备,包括送极片模块、送隔膜模块及卷绕模块;送极片模块包括正极片送片模块和负极片送片模块,正极片送片模块和负极片送片模块均包括极片放卷机构、第一极片张力机构、极耳焊接机构、保护胶带粘贴机构、第二极片张力机构、极片测长机构及极片纠偏送片机构;送隔膜模块包括隔膜放卷机构、隔膜张力机构及隔膜下拉机构;卷绕模块包括卷绕头机构、极片切刀机构、终止贴胶机构、隔膜切断收尾机构及下料机构;隔膜下拉机构将隔膜下拉至穿过卷绕头机构,正、负极片分别***至卷绕头机构且位于隔膜的两侧。该设备中多个功能模块集于一体以自动完成电芯卷绕制备,大大提高了电芯的制备效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂电池制备技术领域,特别涉及一种针式锂电池制片卷绕一体设备。
背景技术
锂离子电池以其特有的性能优势已得到普遍应用,如笔记本电脑、摄像机、移动通讯、电动车等。同时,大容量锂离子电池也已在电动汽车中开始试行,预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一,并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。
面对市场巨大的需求量,锂电行业技术需要不断地提升,制造锂电池的设备需要具备性能稳定、效率提升以及多种功能集一体的特性。拥有这样的制造锂电池的设备的企业才具备市场竞争力。
针对针式锂电池的制备,目前国内还没有出现针式电芯全自动卷绕设备。针式锂电池因体形较小,卷针较细,卷绕过程中容易对卷针造成反作用力从而导致卷针崩断;因电池较小,对极片隔膜的对齐精度控制需更为精准。目前市场上无成熟的针式锂电池制片卷绕一体设备。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种针式锂电池制片卷绕一体设备,该设备可实现针式锂电池的一体制片卷绕。
为解决上述技术问题所采用的技术方案:一种针式锂电池制片卷绕一体设备,包括送极片模块、送隔膜模块以及卷绕模块;
所述送极片模块包括正极片送片模块和负极片送片模块,所述正极片送片模块和所述负极片送片模块均包括极片放卷机构、第一极片张力机构、极耳焊接机构、保护胶带粘贴机构、第二极片张力机构、极片测长机构以及极片纠偏送片机构;
所述送隔膜模块包括隔膜放卷机构、隔膜张力机构以及隔膜下拉机构;
所述卷绕模块包括卷绕头机构、极片切刀机构、终止贴胶机构、隔膜切断收尾机构以及下料机构;
所述隔膜放卷机构位于所述卷绕头机构的上方,所述隔膜下拉机构位于所述卷绕头机构的下方,所述隔膜下拉机构将隔膜下拉至穿过卷绕头机构,经正极片送片模块的极片纠偏送片机构输出的正极片***至卷绕头机构一侧,经负极片送片模块的极片纠偏送片机构输出的负极片***至卷绕头机构另一侧,正极片和负极片分别位于隔膜的两侧以备卷绕。
作为上述方案的改进,所述第一极片张力机构和所述极耳焊接机构之间还安装有极片除尘机构。
作为上述方案的改进,所述保护胶带粘贴机构和所述第二极片张力机构之间还安装有CCD极片检测机构。
作为上述方案的改进,还包括电芯输送机构,所述电芯输送机构安装在所述下料机构的下方。
作为上述方案的改进,还包括设备密封除尘***,所述设备密封除尘***围绕设备密封安装,所述设备密封除尘***包括设置在设备顶部的风机以及设置在设备底部的集尘装置。
作为上述方案的改进,还包括整机控制***,所述整机控制***包括控制主机,所述控制主机设置在所述设备密封除尘***的外部。
作为上述方案的改进,所述极片纠偏送片机构包括夹片机构、纠偏驱动机构、送片驱动机构以及纠偏检测器,所述夹片机构用于夹紧或松开穿过其内部的极片,所述纠偏驱动机构的驱动端与所述夹片机构联动,所述纠偏驱动机构驱动所述夹片机构在纠偏方向上往复移动,所述送片驱动机构的驱动端与所述夹片机构联动,所述送片驱动机构驱动所述夹片机构在极片输送方向上往复移动,所述纠偏检测器用以检测极片的偏移量。
作为上述方案的改进,所述夹片机构包括上夹片、下夹片以及夹片驱动机构,所述夹片驱动机构驱动所述上夹片在极片上下表面的垂直方向上移动,使得两个夹片做相对或背对运动;所述上夹片上转动设置有第一压轮,所述下夹片上转动设置第二压轮,所述第一压轮和第二压轮呈上下正对设置;所述第二压轮为单向转动,转动的方向与极片的输送方向一致。
作为上述方案的改进,所述第一压轮和所述第二压轮分别设置在上夹片以及下夹片的前端部;所述纠偏检测器的检测位置靠近第一压轮和第二压轮设置,且位于第一压轮和第二压轮的后方。
作为上述方案的改进,所述纠偏驱动机构包括第一电机、带传动机构以及第一丝杠组件,所述第一丝杠组件包括第一丝杠和套装在第一丝杠上的第一轴承座,所述第一电机驱动所述第一丝杠正转和反转,所述第一轴承座沿着纠偏方向往复移动,所述夹片机构通过第一刚性连接件与所述第一轴承座固定连接以实现同步移动;所述送片驱动机构安装于机架上,所述送片驱动机构包括第二电机和第二丝杠组件,所述第二丝杠组件包括第二丝杠和套装在第二丝杠上的第二轴承座,所述第二电机驱动所述第二丝杠正转和反转,所述第二轴承座沿着极片输送方向往复移动,所述纠偏驱动机构通过第二刚性连接件与所述第二轴承座固定连接以实现同步移动。
作为上述方案的改进,所述卷绕头机构包括第一卷轴轴套、第二卷轴轴套、第一卷针轴以及第二卷针轴,所述第一卷轴轴套和所述第二卷轴轴套连接有驱动模块,所述第一卷轴轴套和所述第二卷轴轴套同步转动,所述第一卷针轴与第一卷轴轴套相互套接并同步转动,所述第二卷针轴与第二卷轴轴套相互套接并同步转动;
所述第一卷针轴连接有第一送针机构以驱动第一卷针轴沿着第一卷轴轴套的轴线往复移动;所述第二卷针轴连接有第二送针机构以驱动第二卷针轴沿着第二卷轴轴套的轴线往复移动;
所述第一卷针轴上固定设置有第一卷针,所述第二卷针轴上固定设置有第二卷针,所述第一卷针和所述第二卷针的针尖呈相对设置,所述第一卷针和所述第二卷针的旋转中心线重合。
作为上述方案的改进,所述驱动模块包括第一电机、带传动机构以及传动轴,所述带传动机构包括第一同步带轮、第二同步带轮、第三同步带轮、第四同步带轮、第五同步带轮以及第六同步带轮,所述第一同步带轮设置在第一电机的输出端,所述第二同步带轮和第三同步带轮均设置在第一卷轴轴套上,所述第四同步带轮和第五同步带轮均设置在传动轴上,所述第六同步带轮设置在第二卷轴轴套上,所述第一同步带轮和第二同步带轮之间通过第一同步带连接,所述第三同步带轮和第四同步带轮之间通过第二同步带连接,所述第五同步带轮和第六同步带轮之间通过第三同步带连接,所述第三同步带轮和第四同步带轮的传动比为1:1,所述第五同步带轮和第六同步带轮为的传动比为1:1。
作为上述方案的改进,所述第一送针机构和所述第二送针机构均为丝杠模组,所述丝杠模组安装于机架上,所述丝杠模组包括第二电机、丝杠、第一轴承座以及第二轴承座,所述第二电机的输出端与丝杠同轴连接,所述第一轴承座的内圈套装于丝杠上,所述第二轴承座的内圈分别固定套装在第一卷针轴上以及第二卷针轴上,所述第一轴承座的外圈与第二轴承座的外圈通过第一刚性块连接。
作为上述方案的改进,所述第一卷针和第二卷针均包括固定部以及卷绕部,所述卷绕部为阶梯结构且由尖部到根部包括第一阶梯结构和第二阶梯结构,所述第一阶梯结构包括第一阶梯面,所述第二阶梯结构包括第二阶梯面,两个所述第一阶梯面之间相互平行且存在间隙,所述第一卷针的第二阶梯面与第二卷针的第一阶梯面之间相互平行且可贴合,所述第一卷针的第一阶梯面与第二卷针的第二阶梯面之间相互平行且可贴合,两组第二阶梯面与第一阶梯面实现贴合后两个第一阶梯面之间形成夹持腔。
作为上述方案的改进,所述第一卷针和所述第二卷针的结构相同,所述第一阶梯结构的末端形成尖角结构。
作为上述方案的改进,所述隔膜下拉机构包括:
夹爪,用于夹取隔膜;
第一滑块,所述夹爪设置于第一滑块上;
推进气缸,所述推进气缸包括气缸本体以及可相对气缸本体伸缩的推进杆,所述推进杆的末端与所述第一滑块连接,所述推进气缸连接有比例阀;
第二滑块,所述气缸本体固定设置在第二滑块上;
驱动机构,所述驱动机构与第二滑块连接且驱动第二滑块往复移动。
作为上述方案的改进,所述夹爪包括夹片、撑杆、驱动连杆、横向驱动轴以及驱动气缸,所述夹片的数量为两个且所述夹片包括用于夹紧隔膜的夹持端以及与夹持端相对的驱动端;所述撑杆的一端与其中一个夹片的中部转动连接,所述撑杆的另一端与另外一个夹片的中部转动连接;所述驱动连杆的数量为两个且均包括第一端和第二端,两个所述驱动连杆的第一端分别转动连接在对应夹片的驱动端上,所述横向驱动轴垂直于两个驱动连杆,两个驱动连杆的第二端共同转动设置在所述横向驱动轴上;所述驱动气缸包括可往复移动的气缸杆,所述气缸杆的末端与横向驱动轴连接;所述气缸杆驱动横向驱动轴移动时,两个夹片的夹持端之间的间距发生变化。
作为上述方案的改进,所述夹片的厚度由中间部分至夹持端逐渐减小,两个所述夹持端在相对的夹持面上均向上凸起形成施压部,其中一个所述施压部与夹片制作成一体,另外一个所述施压部为嵌设于夹持面上的软胶,所述夹持端的中部设置有开口,所述施压部位于所述开口的两侧。
作为上述方案的改进,所述夹持端至夹片中部转动点的距离大于所述驱动端至夹片中部转动点的距离。
作为上述方案的改进,所述极片切刀机构包括进退驱动机构、第一切刀驱动机构、第二切刀驱动机构、第一切刀结构以及第二切刀结构;所述进退驱动机构的驱动端连接有水平滑动块,所述水平滑动块在进退驱动机构的驱动下水平往复移动,所述第一切刀驱动机构和所述第二切刀驱动机构均安装于所述水平滑动块上,所述第一切刀结构和第二切刀结构均包括第一刀片和第二刀片,所述第一刀片和所述第二刀片在根部铰接,所述第一刀片固定安装在水平滑动块上,两个所述第二刀片的根部分别与第一切刀驱动机构以及第二切刀驱动机构的驱动端连接,所述第一切刀驱动机构以及第二切刀驱动机构分别驱动第二刀片相对第一刀片转动。
作为上述方案的改进,所述第一切刀驱动机构和所述第二切刀驱动机构的驱动端均连接有压杆,所述压杆上设置滑槽,所述第二刀片的侧面设置有驱动轴承,所述驱动轴承嵌入至滑槽内,所述压杆上下移动时可驱动所述驱动轴承在滑槽内滑动,所述水平滑动块上设置有两个导向槽块,所述压杆呈L形,所述压杆的竖向部分***至导向槽块内,所述滑槽设置在压杆横向部分的侧面。
作为上述方案的改进,所述第一刀片和所述第二刀片之间设置有弹性连接件,所述弹性连接件位于铰接处的后方,所述弹性连接件包括固定部、活动部以及弹性单元,所述固定部设置在第一刀片上,所述固定部的顶部下凹形成一个容纳腔,所述容纳腔的开口朝向所述第二刀片,所述活动部和弹性单元均位于容纳腔内,所述活动部在弹性单元的弹力作用下部分突出于容纳腔的开口,所述活动部与第二刀片抵接。
作为上述方案的改进,所述活动部为球形钢珠,所述球形钢珠的直径大于所述容纳腔的开口直径,所述弹性单元为压缩弹簧。
本实用新型的有益效果是:该设备集成了送极片模块、送隔膜模块以及卷绕模块三大模块,多个功能模块集成于该制片卷绕设备,以便自动完成针式锂电池的电芯卷绕制备。通过该设备制备电芯,可大大提高电芯的制备效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明:
图1为一种针式锂电池制片卷绕一体设备的平面结构示意图;
图2为极片纠偏送片机构的整体结构示意图;
图3为第一压轮和第二压轮夹紧极片的结构示意图;
图4为纠偏驱动机构的结构示意图;
图5为卷绕头机构的整体结构示意图;
图6为第一卷针和第二卷针的配合示意图;
图7为隔膜下拉机构的整体结构示意图;
图8为极片切刀机构的整体结构示意图;
图9为第一切刀结构或第二切刀结构的立体结构示意图;
图10为弹性连接件的结构示意图。
具体实施方式
参照图1至图10,本实用新型实施例提供一种针式锂电池制片卷绕一体设备,该设备主要包括送极片模块、送隔膜模块以及卷绕模块三大模块。其中送极片模块包括正极片送片模块和负极片送片模块,分别用来完成正极片的极耳焊接和极片输送以及负极片的极耳焊接和极片输送。经送极片模块输送的极片***至卷绕模块,同时送隔膜模块也将隔膜输送至卷绕模块,整个设备的三大模块可完成自动控制,极片和隔膜在卷绕模块的卷绕作用下自动完成电芯的制作。
具体地,正极片送片模块和负极片送片模块均包括极片放卷机构10、第一极片张力机构20、极耳焊接机构40、保护胶带粘贴机构50、第二极片张力机构70、极片测长机构80以及极片纠偏送片机构90。其中正极片卷和负极片卷分别挂在极片放卷机构10的挂轴上,第一极片张力机构20安装在极片放卷机构10的后端,经极片放卷机构10引出的极片通过第一极片张力机构20,第一极片张力机构20提供放卷动力,使得极片可源源不断的经极片放卷机构10输出。极片经过第一极片张力机构20后输入至极耳焊接机构40,被裁断的极耳通过极耳焊接机构40时,经超声波焊接在极片上。
为了保证极片的清洁卫生,第一极片张力机构20和极耳焊接机构40之间还安装有极片除尘机构30。
当极片完成极耳焊接后,为了避免极耳的边缘刺破隔膜,通过保护胶带粘贴机构50可实现对极耳以及涂覆层区域的贴胶,以遮蔽住凸起的边缘。第二极片张力机构70安装在保护胶带粘贴机构50的后端,极片在第二极片张力机构70提供的动力作用下继续向前输送。
同时,为了判定贴胶的效果,在保护胶带粘贴机构50和第二极片张力机构70之间还安装有CCD极片检测机构60。具体地,CCD极片检测机构60可对贴胶之后的极片进行检测,通过CCD对极片的正反面进行拍照和测量,通过测量得到的数据剔除贴胶不合格的产品。
经第二极片张力机构70带动输出的极片通过极片测长机构80实现测长,同时极片纠偏送片机构90安装在极片测长机构80后端,极片纠偏送片机构90实现了极片进入卷绕模块前的纠偏,确保极片卷绕后的齐整度。
送隔膜模块包括隔膜放卷机构100、隔膜张力机构110以及隔膜下拉机构120。隔膜卷放置在隔膜放卷机构100的挂轴上,隔膜张力机构110安装在隔膜放卷机构100的后端,隔膜穿过隔膜张力机构110后指向卷绕模块。并且,隔膜下拉机构120可在隔膜卷绕的过程中牵引住隔膜,提供拉力以保证隔膜处于拉紧状态下实现卷绕,确保了卷绕的效果。
同时,卷绕模块包括卷绕头机构150、极片切刀机构160、终止贴胶机构以及下料机构130。正极片、负极片以及隔膜均***至卷绕头机构150并实现卷绕,极片切刀机构160用以裁剪极片,下料机构130用以转移完成卷绕的电芯成品,隔膜切断收尾机构170包括隔膜切刀和收尾压轮,隔膜切刀用于裁剪隔膜,收尾压轮用于隔膜切断后防止隔膜松散。
该设备中,隔膜放卷机构100位于卷绕头机构150的上方,隔膜下拉机构120位于卷绕头机构150的下方,正极片送片模块设置在卷绕头机构150的右侧,负极片送片模块设置在卷绕头机构150的左侧。隔膜下拉机构120将隔膜下拉至穿过卷绕头机构150,经正极片送片模块的极片纠偏送片机构90输出的正极片***至卷绕头机构150一侧,经负极片送片模块的极片纠偏送片机构90输出的负极片***至卷绕头机构150另一侧,正极片和负极片分别位于隔膜的两侧以备卷绕。
该设备集成了送极片模块、送隔膜模块以及卷绕模块三大模块,多个功能模块集成于该制片卷绕设备,以便自动完成针式锂电池的电芯卷绕制备。通过该设备制备电芯,可大大提高电芯的制备效率。
作为优选,该设备还包括电芯输送机构140,电芯输送机构140安装在下料机构130的下方。经终止贴胶机构对完成卷绕的电芯进行贴胶后,下料机构130进一步将电芯转移至电芯输送机构140,以将电芯输送至下一个工序。
为了使整个设备内部保持无尘的环境,该设备内还配置有设备密封除尘***。此设备密封除尘***具体包括密封框架、密封门、风机以及集尘装置。其中密封门搭建在密封框架上,实现在整个设备的密封,以隔绝外界的环境。设备顶部的安装有风机,风机由上至下吹风,设备底部安装有集尘装置,密封门内的灰尘在风机的引导下被收集至集尘装置内。
同时,为了方便对整机实现操控,该设备还配置了整机控制***,整机控制***主要包括一台控制主机,控制主机上设置各种按钮以及一个显示屏,控制主机通过支撑杆与设备连接成一体。控制主机设置在设备密封除尘***的外部,方便操作人员操控。
作为本实用新型的优选实施例之一,该设备中的极片纠偏送片机构90主要由夹片机构91、纠偏驱动机构92、送片驱动机构93以及纠偏检测器组成。极片穿过夹片机构91且伸向至卷绕模块。
纠偏驱动机构92的驱动端与夹片机构91联动,启动纠偏驱动机构92,即可驱动夹片机构91在纠偏方向上往复移动;送片驱动机构93的驱动端与夹片机构91联动,启动送片驱动机构93,即可驱动夹片机构91在极片输送方向上往复移动。
上述联动为动力的连接,纠偏驱动机构92可提供指向纠偏方向的动力源,送片驱动机构93可提供指向送片方向的动力源。夹片机构91用于夹紧或松开穿过其内部的极片。夹片机构91可以通过纠偏驱动机构92以及送片驱动机构93的动力实现极片纠偏功能以及极片送片功能。纠偏检测器用以检测极片的偏移量。该偏移量的大小等于纠偏驱动机构92驱动夹片机构91在纠偏方向上的位移大小。
本极片纠偏送片机构90实现了极片送片与纠偏的功能合并,通过纠偏驱动机构92驱动夹片机构91在纠偏方向上往复移动就可以实现极片的纠偏;同时,通过送片驱动机构93驱动夹片机构91在极片输送方向上往复移动可以实现极片的输送。纠偏驱动机构92跟随极片一同前移,最大程度上使纠偏位接近卷绕工位,纠偏效果显著。
具体地,夹片机构91包括上夹片、下夹片以及夹片驱动机构,夹片驱动机构可以驱动上夹片在极片上下表面的垂直方向上移动,使得两个夹片做相对或背对运动。本实施例中夹片驱动为驱动气缸,驱动气缸的气缸杆与下夹片固定安装,驱动气缸的缸体与上夹片固定安装,通过气缸杆的伸缩,即可实现上夹片和下夹片之间的靠近与远离,以便完成极片的夹紧与松开。同时,驱动气缸与上夹片以及下夹片的安装方式可以对调,原理相同。驱动气缸还可以安装在机架上,气缸杆与其中一个夹片固定连接,驱动气缸驱动该夹片上下移动。
优选地,上夹片上转动设置有第一压轮911,下夹片上转动设置第二压轮912,第一压轮911和第二压轮912呈上下正对设置。第一压轮911和第二压轮912相对移动至分别抵压在极片的上下表面,位于第一压轮911和第二压轮912之间的极片被夹紧,确保了极片可以稳定的输送至卷绕工位。
同时,为了避免在输送极片的过程中极片发生回退,第二压轮912设置成单向转动,第二压轮912的转动的方向与极片的输送方向一致。极片在卷绕的过程中由于受到了一定程度的张力而发生轻微的形变,进而使得极片自身具有恢复形变的趋势。当极片被裁剪后,极片本身的回缩可能导致第一压轮911和第二压轮912的反向转动,进而反向带动极片,使得极片的端部脱离第一压轮911和第二压轮912之间的缝隙,导致该装置无法进行后续动作。一旦第二压轮912设置成单向转动,就可以避免回转的情形发生,确保了整个装置的稳定性。
优选地,第一压轮911和第二压轮912分别设置在上夹片以及下夹片的前端部。纠偏检测器的检测位置靠近第一压轮911和第二压轮912设置,且位于第一压轮911和第二压轮912的后方。该纠偏检测器可以是安装在机架上的纠偏光纤。在送片过程中,纠偏光纤检测极片的偏移量。该偏移量可以反馈至纠偏驱动机构92,通过纠偏驱动机构92带动夹片机构91在纠偏方向上移动,进而确保极片在第一压轮911和第二压轮912的夹紧下沿正确方向输送至卷绕工位。
同时,上夹片的前端安装有指向极片输送方向的上压块,下夹片的前端安装有指向极片输送方向的下压块,上压块和下压块之前形成供极片穿过的缝隙。极片通过第一压轮911和第二压轮912之间后再经缝隙穿出。该缝隙形成了一段刚性的夹片通道,相较于极片经第一压轮911和第二压轮912之间直接穿出,可以避免极片在第一压轮911和第二压轮912的夹持处发生较大幅度的晃动,确保了夹持的稳定性。
具体地,该装置中的纠偏驱动机构92由第一电机、带传动机构921以及第一丝杠组件922组成。其中第一丝杠组件922包括第一丝杠和套装在第一丝杠上的第一轴承座,第一电机驱动第一丝杠正转和反转,第一轴承座沿着纠偏方向往复移动,夹片机构91通过第一刚性连接件与第一轴承座固定连接以实现同步移动。送片驱动机构93安装于机架上,送片驱动机构93包括第二电机和第二丝杠组件931,第二丝杠组件931包括第二丝杠和套装在第二丝杠上的第二轴承座,第二电机驱动第二丝杠正转和反转,第二轴承座沿着极片输送方向往复移动,纠偏驱动机构92通过第二刚性连接件与第二轴承座固定连接以实现同步移动。
第二丝杠通过联轴器同步转动安装在第二电机驱动的输出轴上,同时第二丝杠通过轴承转动安装在机架上。机架上安装有一对直线滑轨,第二刚性连接件为板状,可以是钢板,该钢板的底面与第二轴承座固定安装,同时钢板的两侧部与直线滑轨滑动连接。直线滑轨提供支撑和导向,使得第二刚性连接件可顺畅的跟随第二轴承座往复移动。
纠偏驱动机构92固定安装在第二刚性连接件上,整体可以跟随第二刚性连接件往复移动。具体地,第一电机固定安装在第二刚性连接件上,第一丝杠通过轴承转动安装在第二刚性连接件上。第一电机启动时,可通过有带传动机构921驱动第一丝杠转动,进而驱动第一轴承座在纠偏方向上往复移动。第一刚性连接件为板状,也可以是钢板,该钢板的底面与第一轴承座固定安装,第一刚性连接件跟随第一轴承座往复移动。具体地,可在第一刚性连接件上设置导向轴,导向轴贯穿夹片机构91中的下夹片,整个夹片机构91可以沿着导向轴往复移动。
作为优选,第二刚性连接件上设置有跟随第二刚性连接件在极片输送方向上往复移动的限位挡板,机架沿极片输送方向上设置有一组限位开关,两个限位开关分别位于限位挡板的前方和后方,以限制第二刚性连接件的移动行程。限位开关可以是行程开关,当限位挡板与行程开关抵接时,行程开关将电信号输送至第二电机,第二电机停止转动。
以下为该极片纠偏送片机构90各个阶段及其工作原理:
1、初始状态,上夹片和下夹片处于分离状态,第二刚性连接件在第二轴承座的带动下,整***于初始位置。
2、夹紧极片,在驱动气缸的驱动下,上夹片和下夹片相对移动至夹紧极片。
3、送片动作,在第二电机的驱动下,第二轴承座带动第二刚性连接件前移,进而使得夹片机构91前移,实现极片输送。
4、松开极片,驱动气缸复位,上夹片和下夹片背向移动至相互分离,极片松开。
5、回退至初始位置,在第二电机的驱动下,第二轴承座带动第二刚性连接件后移,夹片机构91和纠偏机构后移,直至回到初始位置。
在上述送片动作中,纠偏机构处于工作状态,第一电机根据纠偏检测器反馈的信息执行相应的纠偏动作,纠偏动作跟随送片动作同步进行。
同时,该极片纠偏送片机构90设计成集成一体安装,稳定性高且方便调试。
作为本实用新型的优选实施例之一,该设备中的卷绕头机构150整体安装在机架上,且位于卷绕工位,用于实现隔膜的卷绕。具体地,该卷绕头机构150主要由第一卷轴轴套1501、第二卷轴轴套1503、第一卷针轴1502、第二卷针轴1504、第一卷针1505、第二卷针1506、第一送针机构、第二送针机构以及驱动模块等组成。其工作方式为前后对抽针式。
具体地,第一卷轴轴套1501和第二卷轴轴套1503连接有驱动模块,驱动模块可以驱动第一卷轴轴套1501和第二卷轴轴套1503转动。其中,第一卷轴轴套1501和第二卷轴轴套1503为同步转动,即两者的转动速度和转动方向保持一致。第一卷针轴1502与第一卷轴轴套1501相互套接并同步转动,第二卷针轴1504与第二卷轴轴套1503相互套接并同步转动。具体可通过键连接的方式实现卷针轴和轴套的套接,卷针轴上设置条形键,轴套内设置供条形键嵌入的条形槽,条形键与条形槽配合卡接,同时满足条形键可在条形槽内往复移动。
第一卷针轴1502连接有第一送针机构以驱动第一卷针轴1502沿着第一卷轴轴套1501的轴线往复移动;第二卷针轴1504连接有第二送针机构以驱动第二卷针轴1504沿着第二卷轴轴套1503的轴线往复移动;第一卷针轴1502上固定设置有第一卷针1505,第二卷针轴1504上固定设置有第二卷针1506,第一卷针1505和第二卷针1506的针尖呈相对设置,第一卷针1505和第二卷针1506的旋转中心线重合。第一送针机构和第二送针机构同时提供动力以实现进针和抽针。
具体工作步骤如下:
1、第一送针机构驱动第一卷针轴1502沿着第一卷轴轴套1501轴向向前移动,直至第一卷针1505到达卷绕工位并位于隔膜的一侧;第二送针机构驱动第二卷针轴1504沿着第二卷轴轴套1503轴向向前移动,直至第二卷针1506到达卷绕工位并位于隔膜的另一侧;第一卷针1505和第二卷针1506形成夹持住隔膜的状态。
2、驱动机构驱动第一卷轴轴套1501和第二卷轴轴套1503实现同步转动,此时,第一卷针1505和第二卷针1506跟随同步转动,进而实现了隔膜的卷绕。
3、完成卷绕后,第一送针机构驱动第一卷针轴1502沿着第一卷轴轴套1501轴向向后移动,直至第一卷针1505完全抽出电芯;第二送针机构驱动第二卷针轴1504沿着第二卷轴轴套1503轴向向后移动,直至第二卷针1506完全抽出电芯。
该卷绕头机构150中,第一卷针1505和第二卷针1506设置成针尖相对的形式,使用该卷绕头机构150完成电芯制作后,通过第一送针机构以及第二送针机构的驱动即可实现第一卷针1505和第二卷针1506的反方向退针。位于电芯的内层隔膜两侧分别受到相反方向的摩擦力,摩擦力之间相互抵消,确保内层隔膜受力平衡,避免了隔膜因受力不均而发生的电芯抽芯现象,进而保证了电芯的制作质量。
作为优选,驱动第一卷轴轴套1501和第二卷轴轴套1503实现同步转动的动力源为同一个驱动模块。具体地,该驱动模块包括第一电机、带传动机构921以及传动轴,带传动机构921包括第一同步带轮、第二同步带轮、第三同步带轮、第四同步带轮、第五同步带轮以及第六同步带轮。其中,第一电机固定安装在机架上,第一同步带轮安装在第一电机的输出端;第一卷轴轴套1501通过轴承安装座安装在机架上,第二同步带轮安装在第一卷轴轴套1501的端部,第一同步带轮和第二同步带轮之间通过第一同步带连接。第三同步带轮安装在第一卷轴轴套1501的另一端。传动轴转动设置在机架上且位于第一卷轴轴套1501和第二卷轴轴套1503的正上方,第四同步带轮和第五同步带分别安装在传动轴的两端部,第三同步带轮和第四同步带轮之间通过第二同步带连接。第二卷轴轴套1503通过轴承安装座安装在机架上,第六同步带轮固定安装在第二卷轴轴套1503上,第五同步带轮和第六同步带轮之间通过第三同步带连接。
第三同步带轮和第四同步带轮的传动比设置成1:1,第五同步带轮和第六同步带轮为的传动比设置成1:1。进而确保第一卷针1505和第二卷针1506同步转动,以顺利完成隔膜卷绕。
优选地,可在传动轴上套装有固定轴套1507,传动轴相对于固定轴套1507自由转动,通过设置固定轴套1507可以增加传动轴的刚性,确保动力传动的稳定性。同时,固定轴套1507与第二卷轴轴套1503之间设置有第二刚性块。通过第二刚性块的限定,确保了整个带传动机构921的稳定性。
具体地,第一送针机构和第二送针机构均为丝杠模组,丝杠模组安装于机架上,丝杠模组包括第二电机、丝杠、第一轴承座以及第二轴承座,第二电机的输出端通过联轴器与丝杠同轴连接,第一轴承座的内圈套装于丝杠上,第二轴承座的内圈分别固定套装在第一卷针轴1502上以及第二卷针轴1504上,第一轴承座的外圈与第二轴承座的外圈通过第一刚性块连接。丝杠在第二电机的驱动下可以正转和反转,进而带动第一轴承座往复移动。第一轴承座、第二轴承座以及第一刚性块连接成一体,第一轴承座往复移动的同时带动第二轴承座跟随移动。由于第二轴承座分别固定套装在第一卷针轴1502上以及第二卷针轴1504上,具体可通过球轴承实现第二轴承座与第一卷针轴1502以及第二卷针轴1504的套装。第一卷针轴1502以及第二卷针轴1504可相对第二轴承座转动,第二轴承座移动时,即可带动第一卷针轴1502或第二卷针轴1504往复移动,以实现进针和出针的动作。
机架上设置有线性滑轨,第一刚性块安装于线性滑轨上。第一刚性块在线性滑轨的导向下往复移动,一方面增加了直线移动的精准度;另一方面线性滑轨还起到了支撑第一刚性块的作用,使得整个送针机构的稳定性更高。
为了实现进针和出针的行程控制,在第一轴承座的外圈设置有感应片结构,机架上设置有限位开关。限位开关可以是红外感应器或者激光感应器,当感应片结构触发限位开关时,第二电机立即停止转动。
同时,第一卷轴轴套1501的端部设置有光码盘,光码盘配置有用以计数的电眼。通过光码盘可以实现转角大小的调整。
作为优选,第一卷针1505和第二卷针1506均包括固定部16056以及卷绕部,固定部16056设置有安装孔,第一卷针1505和第二卷针1506分别通过螺钉固定安装在第一卷针轴1502以及第二卷针轴1504上。同时,卷绕部为阶梯结构,该阶梯结构由卷针的尖部到根部包括第一阶梯结构和第二阶梯结构,第一阶梯结构包括第一阶梯面,第二阶梯结构包括第二阶梯面。第一卷针1505和第二卷针1506经过初步角度调整后,两个第一阶梯面之间相互平行且存在间隙,第一卷针1505的第二阶梯面与第二卷针1506的第一阶梯面之间相互平行,第一卷针1505的第一阶梯面与第二卷针1506的第二阶梯面之间相互平行。当第一卷针1505和第二卷针1506相对移动至完全处于出针状态时,两组第二阶梯面与第一阶梯面相互贴合。进而增加了第一卷针1505和第二卷针1506相互配合之后的刚性,保证了隔膜卷绕的效果。两个第一阶梯面之间形成夹持腔,隔膜位于夹持腔内以待卷绕。
为了方便制造,第一卷针1505和第二卷针1506设计成相同的结构。第一阶梯结构和第二阶梯结构为圆弧形结构,两个卷针相互匹配后,第一阶梯结构和第二阶梯结构相互贴且形成一个完整的圆形结构。
为了避免第一卷针1505和第二卷针1506在对接的过程中相互干渉,第一阶梯结构的末端形成尖角结构。
作为本实用新型的优选实施例之一,该设备中的隔膜下拉机构120主要由夹爪1201、第一滑块、第二滑块、推进气缸1202、驱动机构以及机架组成。
其中夹爪1201可以实现打开与夹紧,用于夹取隔膜,夹爪1201整体安装在第一滑块上,与第一滑块实现同步的前移以及后退。
推进气缸1202由气缸本体以及可相对气缸本体伸缩的推进杆组成。其中,气缸本体固定安装在第二滑块上,与第二滑块实现同步的前移以及后退。第一滑块与第二滑块之间安装有线性滑轨,使得第一滑块可相对第二滑块前后移动。推进杆的末端与第一滑块固定连接成一体,当推进杆往复移动时,第一滑块跟随往复移动。
驱动机构固定安装在机架上,同时驱动机构的驱动部分与第二滑块连接成一体,进而使得第二滑块可在驱动机构的驱动下实现往复移动。
同时,推进气缸1202连接有比例阀,比例阀可以远距离的控制推进气缸1202的推进压力。
驱动机构驱动第二滑块前移,进而整体带动推进气缸1202以及夹爪1201前移;同时推进气缸1202还可以推动第一滑块前移,及单独控制夹爪1201前移。夹爪1201在驱动机构和推进气缸1202的驱动叠加作用下共同实现隔膜的前移输送。隔膜在卷绕机构的卷绕下保持张力状态。由于,推进气缸1202连接有比例阀,比例阀一般都具有压力补偿性能,输出压力可以不受负载变化的影响。通过比例阀的控制可以实现对隔膜自身张力的变化补偿,使得隔膜能够维持稳定的张力来完成整个卷绕过程,隔膜卷绕松紧程度基本一致,进而确保了电芯的质量。
本实施例中,驱动机构具体为丝杠机构1203,套装在丝杠上的移动块与第二滑块安装成一体,伺服电机驱动丝杠正转和反转,进而带动第二滑块前移和后移。
夹爪1201主要由夹片、撑杆、驱动连杆、横向驱动轴以及驱动气缸等组成。其中,夹片的数量为两个且呈上下对称布置,夹片包括用于夹紧隔膜的夹持端以及与夹持端相对的驱动端。撑杆的一端与其中一个夹片的中部转动连接,撑杆的另一端与另外一个夹片的中部转动连接,两个夹片均可绕着撑杆的端部做顺时针转动或者逆时针转动。撑杆的数量可是一个或者多个,当撑杆的数量为一个时,撑杆分别穿插在两个夹片的中部且与夹片铰接;当撑杆的数量为两个时,撑杆分别位于夹片的两侧且端部与夹片铰接。
同时,驱动连杆的数量为两个。具体地驱动连杆包括第一端和第二端,两个驱动连杆的第一端分别转动连接在对应夹片的驱动端上;两个驱动连杆的第二端通过横向驱动轴连接,横向驱动轴垂直于两个驱动连杆,两个驱动连杆的第二端均可绕横向驱动轴转动。
驱动气缸上伸出有气缸杆,驱动气缸可驱动气缸杆往复移动,气缸杆的末端与横向驱动轴连接成一体。其中,可在气缸杆的末端形成套装孔,横向驱动轴***至套装孔内。横向驱动轴与套装孔最好采用间隙配合,使得横向驱动轴可相对气缸杆转动,方便实现横向驱动轴同时安装于驱动连杆的第二端以及气缸杆内。
当驱动气缸启动工作时,气缸杆前移,横向驱动轴被水平推进,两个驱动连杆绕横向驱动轴反向转动,两个驱动连杆的第一端之间逐渐远离,两个夹片的夹持端分别绕撑杆相对转动,直至夹持端抵接,提供夹紧力。此时气缸杆前移至最大行程。
气缸杆后移,各零部件反向运动至实现夹爪1201的打开,直至气缸杆回复至原位。该夹爪1201可通过气缸杆驱动横向驱动轴前后移动,进而实现两个夹片的夹持端之间的间距发生变化,以此来完成夹紧和打开动作。采用此结构的夹爪1201对驱动气缸的行程要求不高,连杆机构实现了行程的放大。因此,该夹爪1201的夹紧动作可以更加迅速,耗时更短,效率更高。
作为优选,夹片的厚度由中间部分至夹持端逐渐减小。一方面减轻了夹片的重量,减少了驱动气缸的负荷。另一方面,在夹爪1201呈打开状时,两个夹持端相对的夹持面相互呈V形,V形的夹角等于夹爪1201实现夹紧所需转动的夹角。当夹片逐渐转动至夹爪1201呈夹紧状时,两个夹持面基本贴合,有效避免了夹紧过程中两个夹片之间发生干涉。
进一步地,两个夹持端在相对的夹持面上均向上凸起形成施压部,通过施压部对隔膜实现夹紧,效果更佳。其中一个施压部与夹片制作成一体,另外一个施压部为嵌设于夹持面上的软胶。软胶是用塑料通过注塑形成,具有一定的软度。通过一个软的施压部以及一个硬的施压部对隔膜施加夹紧力,较好的避免了隔膜在卷绕过程中发生滑动,确保了夹爪1201的稳定性。
同时,夹持端的中部设置有开口,施压部位于开口的两侧。开口将施压部分隔开来,实现隔膜的多处间隔夹紧,其夹紧效果相比较于整块夹持更优。
驱动气缸固定安装在第一滑块上,气缸杆上设置有导向块,该导向块可以与气缸杆制作成一体,也可以是固定安装于气缸杆上。导向块配置有固定设置有限位槽,限位槽固定安装在第一滑块上,限位槽限制导向块在一个方向上滑动,限位槽限制导向块的滑动方向与气缸杆的移动方向相一致。通过设置限位槽,一方面实现气缸杆的导向,另一方面增强了整个驱动装置的刚性,确保气缸杆可实现精准的前后移动。
本实施例中,撑杆的数量为两个且分别设置于夹片的两侧,两个夹片呈上下对称布置,气缸杆的中心轴线位于两个夹片的对称平面上。气缸杆往复移动,上下两个夹片同步反向转动,实现夹紧和打开动作。夹持端至夹片中部转动点的距离大于驱动端至夹片中部转动点的距离,此设计使得较小的行程就可以实现夹爪1201的大开大合。
夹取机构处于初始状态时,夹爪1201处于打开状态,夹爪1201整体后移至原点位置。夹取机构处于隔膜夹取的状态时,夹爪1201在驱动机构的驱动作用下前移至隔膜夹取工位,驱动气缸驱动夹爪1201实现隔膜的夹紧。
夹取机构后移可实现隔膜下拉,夹爪1201在驱动机构的驱动作用下后移,进而实现隔膜的下拉,具体后移的形成大小,取决于隔膜所需卷绕的长度。夹取机构前移可实现隔膜卷绕,卷针通过转动以不断的卷绕隔膜,夹爪1201在驱动机构的驱动作用下前移,以配合实现隔膜输送;同时,推进气缸1202也推进第一滑块前移,推进气缸1202的推进力大小由比例阀控制,确保隔膜在卷绕过程在保持恒定的张力,避免隔膜因发生较大变形而影响到电芯的质量。
作为本实用新型的优选实施例之一,该设备的极片切刀机构160运用于圆柱形锂离子电池制片卷绕一体机的极片裁切工位。
具体地,一种极片切刀机构160,主要由进退驱动机构1601、第一切刀驱动机构1603、第二切刀驱动机构1604、第一切刀结构1605、第二切刀结构1606以及水平滑动块1602等组成。
其中,进退驱动机构1601、第一切刀驱动机构1603以及第二切刀驱动机构1604可以是驱动气缸,驱动气缸的气缸杆为其驱动端。本实施例中,进退驱动机构1601采用第一驱动气缸,第一切刀驱动机构1603采用第二驱动气缸,第二切刀驱动机构1604采用第三驱动气缸。
第一驱动气缸的气缸杆连接有水平滑动块1602,气缸杆在第一驱动气缸内往复移动的同时可以带动水平滑动块1602跟随移动。第一驱动气缸的缸体上安装有导向杆,水平滑动块1602与导向杆滑动连接。通过导向杆增加了该进退驱动机构1601整体的刚性,确保水平滑动块1602可以顺畅稳定的往复移动。
第二驱动气缸的缸体和第三驱动气缸的缸体分别安装在水平滑动块1602的左右两侧且气缸杆指向下方。同时该气缸杆可在竖向平面内往复移动。
第二驱动气缸和第三驱动气缸的气缸杆上均固定安装有压杆1607,该压杆1607呈L形,压杆1607的竖向部分与气缸杆固定连接,压杆1607的横向部分指向分别第一切刀结构1605和第二切刀结构1606。
第一切刀结构1605和第二切刀结构1606均包括相互铰接的第一刀片16051和第二刀片16052。第一刀片16051和第二刀片16052具体在根部铰接;第一刀片16051固定安装在水平滑动块1602上,两个第二刀片16052的根部分别与压杆1607的横向部分连接。具体地,压杆1607的横向部分设置滑槽,滑槽位于横向部分的侧面,第二刀片16052的侧面安装有驱动轴承16055,驱动轴承16055可以嵌入至滑槽内,压杆1607在第二驱动气缸以及第三驱动气缸的驱动下做上下往复移动时,可带动驱动轴承16055在滑槽内滑动。压杆1607下压时,驱动轴承16055表面受力,进而驱动第二刀片16052转动。单个刀片转动,简化了驱动机构,提高了裁剪极片的稳定性。
为了保证压杆1607在上下移动的过程中不会偏离轨迹,可在水平滑动块1602上设置两个导向槽块,压杆1607的竖向部分可***至导向槽块内。如此一来,在导向槽块的限定下压杆1607可以稳定在在竖直方向上往复移动,确保了裁剪的稳定性。
该极片切刀机构160呈立体化设置,方便实现空间结构的优化。其中的切刀采用剪刀裁剪的原理,两个刀片铰接,只需通过相对转动即可实现裁剪,该裁剪原理可利用力臂的放大,减小驱动机构所需的移动行程,即减小了为保证该机构可正常工作所需的最小空间,进而使得该机构可以在更狭隘的空间内作业。
第一切刀结构1605和第二切刀结构1606为相同的切刀结构,该切刀结构适用于薄片的裁切,在对薄片进行裁切时,可以保证刀片之间相互紧贴,确保顺利裁切。
具体地,该切刀结构主要第一刀片16051、第二刀片16052以及弹性连接件16054组成。其中,第一刀片16051和第二刀片16052的前段部分均设有刀刃,刀刃相对设置,以便实现极片的裁剪。同时,第一刀片16051和第二刀片16052在根部铰接,当第一刀片16051和第二刀片16052相对转动时,刀刃之间逐渐咬合,即可实现极片的裁剪。
弹性连接件16054安装在铰接处的后方。此处的后方主要是相对于刀刃而言,以铰接处为中心,刀刃位于铰接处的前方,弹性连接件16054位于铰接处的后方,确保弹性连接件16054提供的弹性力可以使得刀刃保持紧贴。
具体地,弹性连接件16054包括固定部16056、活动部16057以及弹性单元,固定部16056安装在第一刀片16051上,固定部16056的顶部下凹形成一个容纳腔,容纳腔的开口朝向第二刀片16052。活动部16057和弹性单元均位于容纳腔内,活动部16057和弹性单元放入至容置腔后,容置腔的开口收缩,使得活动部16057和弹性单元被限制于容置腔内。弹性单元的一端抵接在容置腔的底部,另一端抵接在活动部16057的下部,活动部16057在弹性单元的弹力作用下部分突出于容纳腔的开口,活动部16057的顶部与第二刀片16052抵接。
弹性单元的底部通过固定部16056向第一刀片16051施加弹力,弹性单元的顶部通过活动部16057向第二刀片16052施加反向的弹力。两个反向弹力作用在第一刀片16051和第二刀片16052铰接处的后方,进而使得第一刀片16051和第二刀片16052前段部分的刀刃受到一对相对的推力,第一刀片16051和第二刀片16052的前段部分在推力下保持紧贴,有效确保了该切刀结构的切片效果。弹性连接件16054可持续提供弹力,弹力作用在第一刀片16051和第二刀片16052铰接处的后方,相当于在第一刀片16051和第二刀片16052的根部后方反向施加一对力,进而使得第一刀片16051和第二刀片16052前段部分的刀刃可以保持紧贴。
具体地,第一刀片16051上设置有螺纹孔,固定部16056呈圆柱状且外周设置有螺纹,固定部16056安装于螺纹孔内。活动部16057为球形钢珠,球形钢珠的直径大于容纳腔的开口直径。弹性单元为压缩弹簧。固定部16056的底部内凹形成正六边形。
球形钢珠与第二刀片16052实现点面接触,大大减小摩擦力。固定部16056通过螺纹实现可拆卸安装,便于调节第一刀片16051和第二刀片16052之间的弹力大小,固定部16056拧入的越深,压缩弹簧变性越大,进而提供的弹力越大。固定部16056底部设置的正六边形便于通过内六角工具对固定部16056进行安装与拆卸。
同时,第一刀片16051和第二刀片16052通过定位销铰接。
虽然本申请中并未对极片放卷机构10、第一极片张力机构20、极耳焊接机构40、保护胶带粘贴机构50、第二极片张力机构70、极片测长机构80、隔膜放卷机构100、隔膜张力机构110、终止贴胶机构、下料机构130、极片除尘机构30、CCD极片检测机构60、电芯输送机构140、隔膜切刀和收尾压轮等进行详细的结构和原理描述,但这并不妨碍本领域技术人员对本申请技术方案的理解和实施。上述机构均为本领域的现有机构,此处不再赘述。同时,风机和集尘装置也是现有常见的型号,整机控制***也是现有的控制***,其控制线路的连接以及控制原理无需赘述。
上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明,但是本实用新型不限于上述实施方式,在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (23)
1.一种针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:包括送极片模块、送隔膜模块以及卷绕模块;
所述送极片模块包括正极片送片模块和负极片送片模块,所述正极片送片模块和所述负极片送片模块均包括极片放卷机构、第一极片张力机构、极耳焊接机构、保护胶带粘贴机构、第二极片张力机构、极片测长机构以及极片纠偏送片机构;
所述送隔膜模块包括隔膜放卷机构、隔膜张力机构以及隔膜下拉机构;
所述卷绕模块包括卷绕头机构、极片切刀机构、终止贴胶机构、隔膜切断收尾机构以及下料机构;
所述隔膜放卷机构位于所述卷绕头机构的上方,所述隔膜下拉机构位于所述卷绕头机构的下方,所述隔膜下拉机构将隔膜下拉至穿过卷绕头机构,经正极片送片模块的极片纠偏送片机构输出的正极片***至卷绕头机构一侧,经负极片送片模块的极片纠偏送片机构输出的负极片***至卷绕头机构另一侧,正极片和负极片分别位于隔膜的两侧以备卷绕。
2.根据权利要求1所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述第一极片张力机构和所述极耳焊接机构之间还安装有极片除尘机构。
3.根据权利要求2所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述保护胶带粘贴机构和所述第二极片张力机构之间还安装有CCD极片检测机构。
4.根据权利要求3所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:还包括电芯输送机构,所述电芯输送机构安装在所述下料机构的下方。
5.根据权利要求4所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:还包括设备密封除尘***,所述设备密封除尘***围绕设备密封安装,所述设备密封除尘***包括设置在设备顶部的风机以及设置在设备底部的集尘装置。
6.根据权利要求5所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:还包括整机控制***,所述整机控制***包括控制主机,所述控制主机设置在所述设备密封除尘***的外部。
7.根据权利要求1至6任一项所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述极片纠偏送片机构包括夹片机构、纠偏驱动机构、送片驱动机构以及纠偏检测器,所述夹片机构用于夹紧或松开穿过其内部的极片,所述纠偏驱动机构的驱动端与所述夹片机构联动,所述纠偏驱动机构驱动所述夹片机构在纠偏方向上往复移动,所述送片驱动机构的驱动端与所述夹片机构联动,所述送片驱动机构驱动所述夹片机构在极片输送方向上往复移动,所述纠偏检测器用以检测极片的偏移量。
8.根据权利要求7所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述夹片机构包括上夹片、下夹片以及夹片驱动机构,所述夹片驱动机构驱动所述上夹片在极片上下表面的垂直方向上移动,使得两个夹片做相对或背对运动;所述上夹片上转动设置有第一压轮,所述下夹片上转动设置第二压轮,所述第一压轮和第二压轮呈上下正对设置;所述第二压轮为单向转动,转动的方向与极片的输送方向一致。
9.根据权利要求8所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述第一压轮和所述第二压轮分别设置在上夹片以及下夹片的前端部;所述纠偏检测器的检测位置靠近第一压轮和第二压轮设置,且位于第一压轮和第二压轮的后方。
10.根据权利要求7所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述纠偏驱动机构包括第一电机、带传动机构以及第一丝杠组件,所述第一丝杠组件包括第一丝杠和套装在第一丝杠上的第一轴承座,所述第一电机驱动所述第一丝杠正转和反转,所述第一轴承座沿着纠偏方向往复移动,所述夹片机构通过第一刚性连接件与所述第一轴承座固定连接以实现同步移动;所述送片驱动机构安装于机架上,所述送片驱动机构包括第二电机和第二丝杠组件,所述第二丝杠组件包括第二丝杠和套装在第二丝杠上的第二轴承座,所述第二电机驱动所述第二丝杠正转和反转,所述第二轴承座沿着极片输送方向往复移动,所述纠偏驱动机构通过第二刚性连接件与所述第二轴承座固定连接以实现同步移动。
11.根据权利要求1至6任一项所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述卷绕头机构包括第一卷轴轴套、第二卷轴轴套、第一卷针轴以及第二卷针轴,所述第一卷轴轴套和所述第二卷轴轴套连接有驱动模块,所述第一卷轴轴套和所述第二卷轴轴套同步转动,所述第一卷针轴与第一卷轴轴套相互套接并同步转动,所述第二卷针轴与第二卷轴轴套相互套接并同步转动;
所述第一卷针轴连接有第一送针机构以驱动第一卷针轴沿着第一卷轴轴套的轴线往复移动;所述第二卷针轴连接有第二送针机构以驱动第二卷针轴沿着第二卷轴轴套的轴线往复移动;
所述第一卷针轴上固定设置有第一卷针,所述第二卷针轴上固定设置有第二卷针,所述第一卷针和所述第二卷针的针尖呈相对设置,所述第一卷针和所述第二卷针的旋转中心线重合。
12.根据权利要求11所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述驱动模块包括第一电机、带传动机构以及传动轴,所述带传动机构包括第一同步带轮、第二同步带轮、第三同步带轮、第四同步带轮、第五同步带轮以及第六同步带轮,所述第一同步带轮设置在第一电机的输出端,所述第二同步带轮和第三同步带轮均设置在第一卷轴轴套上,所述第四同步带轮和第五同步带轮均设置在传动轴上,所述第六同步带轮设置在第二卷轴轴套上,所述第一同步带轮和第二同步带轮之间通过第一同步带连接,所述第三同步带轮和第四同步带轮之间通过第二同步带连接,所述第五同步带轮和第六同步带轮之间通过第三同步带连接,所述第三同步带轮和第四同步带轮的传动比为1:1,所述第五同步带轮和第六同步带轮为的传动比为1:1。
13.根据权利要求11所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述第一送针机构和所述第二送针机构均为丝杠模组,所述丝杠模组安装于机架上,所述丝杠模组包括第二电机、丝杠、第一轴承座以及第二轴承座,所述第二电机的输出端与丝杠同轴连接,所述第一轴承座的内圈套装于丝杠上,所述第二轴承座的内圈分别固定套装在第一卷针轴上以及第二卷针轴上,所述第一轴承座的外圈与第二轴承座的外圈通过第一刚性块连接。
14.根据权利要求11所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述第一卷针和第二卷针均包括固定部以及卷绕部,所述卷绕部为阶梯结构且由尖部到根部包括第一阶梯结构和第二阶梯结构,所述第一阶梯结构包括第一阶梯面,所述第二阶梯结构包括第二阶梯面,两个所述第一阶梯面之间相互平行且存在间隙,所述第一卷针的第二阶梯面与第二卷针的第一阶梯面之间相互平行且可贴合,所述第一卷针的第一阶梯面与第二卷针的第二阶梯面之间相互平行且可贴合,两组第二阶梯面与第一阶梯面实现贴合后两个第一阶梯面之间形成夹持腔。
15.根据权利要求14所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述第一卷针和所述第二卷针的结构相同,所述第一阶梯结构的末端形成尖角结构。
16.根据权利要求1至6任一项所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述隔膜下拉机构包括:
夹爪,用于夹取隔膜;
第一滑块,所述夹爪设置于第一滑块上;
推进气缸,所述推进气缸包括气缸本体以及可相对气缸本体伸缩的推进杆,所述推进杆的末端与所述第一滑块连接,所述推进气缸连接有比例阀;
第二滑块,所述气缸本体固定设置在第二滑块上;
驱动机构,所述驱动机构与第二滑块连接且驱动第二滑块往复移动。
17.根据权利要求16所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述夹爪包括夹片、撑杆、驱动连杆、横向驱动轴以及驱动气缸,所述夹片的数量为两个且所述夹片包括用于夹紧隔膜的夹持端以及与夹持端相对的驱动端;所述撑杆的一端与其中一个夹片的中部转动连接,所述撑杆的另一端与另外一个夹片的中部转动连接;所述驱动连杆的数量为两个且均包括第一端和第二端,两个所述驱动连杆的第一端分别转动连接在对应夹片的驱动端上,所述横向驱动轴垂直于两个驱动连杆,两个驱动连杆的第二端共同转动设置在所述横向驱动轴上;所述驱动气缸包括可往复移动的气缸杆,所述气缸杆的末端与横向驱动轴连接;所述气缸杆驱动横向驱动轴移动时,两个夹片的夹持端之间的间距发生变化。
18.根据权利要求17所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述夹片的厚度由中间部分至夹持端逐渐减小,两个所述夹持端在相对的夹持面上均向上凸起形成施压部,其中一个所述施压部与夹片制作成一体,另外一个所述施压部为嵌设于夹持面上的软胶,所述夹持端的中部设置有开口,所述施压部位于所述开口的两侧。
19.根据权利要求17所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述夹持端至夹片中部转动点的距离大于所述驱动端至夹片中部转动点的距离。
20.根据权利要求1至6任一项所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述极片切刀机构包括进退驱动机构、第一切刀驱动机构、第二切刀驱动机构、第一切刀结构以及第二切刀结构;所述进退驱动机构的驱动端连接有水平滑动块,所述水平滑动块在进退驱动机构的驱动下水平往复移动,所述第一切刀驱动机构和所述第二切刀驱动机构均安装于所述水平滑动块上,所述第一切刀结构和第二切刀结构均包括第一刀片和第二刀片,所述第一刀片和所述第二刀片在根部铰接,所述第一刀片固定安装在水平滑动块上,两个所述第二刀片的根部分别与第一切刀驱动机构以及第二切刀驱动机构的驱动端连接,所述第一切刀驱动机构以及第二切刀驱动机构分别驱动第二刀片相对第一刀片转动。
21.根据权利要求20所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述第一切刀驱动机构和所述第二切刀驱动机构的驱动端均连接有压杆,所述压杆上设置滑槽,所述第二刀片的侧面设置有驱动轴承,所述驱动轴承嵌入至滑槽内,所述压杆上下移动时可驱动所述驱动轴承在滑槽内滑动,所述水平滑动块上设置有两个导向槽块,所述压杆呈L形,所述压杆的竖向部分***至导向槽块内,所述滑槽设置在压杆横向部分的侧面。
22.根据权利要求20所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述第一刀片和所述第二刀片之间设置有弹性连接件,所述弹性连接件位于铰接处的后方,所述弹性连接件包括固定部、活动部以及弹性单元,所述固定部设置在第一刀片上,所述固定部的顶部下凹形成一个容纳腔,所述容纳腔的开口朝向所述第二刀片,所述活动部和弹性单元均位于容纳腔内,所述活动部在弹性单元的弹力作用下部分突出于容纳腔的开口,所述活动部与第二刀片抵接。
23.根据权利要求22所述的针式锂电池制片卷绕一体设备,其特征在于:所述活动部为球形钢珠,所述球形钢珠的直径大于所述容纳腔的开口直径,所述弹性单元为压缩弹簧。
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CN112615064A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-04-06 | 高德智能科技(河南)股份有限公司 | 一种锂电池卷绕机 |
CN114976478A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-08-30 | 湖北亿纬动力有限公司 | 单面涂胶隔膜制备乘用车电芯的参数设计方法和动力电池 |
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- 2019-09-06 CN CN201921485501.8U patent/CN210607510U/zh active Active
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