CN101267049B - 电池卷芯半自动卷绕机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池卷芯半自动卷绕机，包括两极片送料机构(10、11)、两隔膜送料机构(20、21)、卷绕换位机构(30)、卷针(40)和卷绕电动机(50)以及隔膜切刀(60)和在穿针前用于夹紧隔膜的上、下两压块(70、71)，该隔膜切刀(60)和上、下两压块(70、71)均由各自的驱动机构驱动，卷绕电动机(50)经减速机构(51)输出端与卷针(40)连接；卷绕换位机构(30)包括本体(31)、横向驱动机构(32)和纵向驱动机构(33)，卷绕电动机(50)和减速机构(51)安装在本体(31)上，横向驱动机构(32)与本体(31)的一边侧连接固定，纵向驱动机构(33)与本体(31)的内端固定。本发明具有结构简单，设备成本低但精度高，以及加工时节省隔膜而降低电池成本等优点。

Description

电池卷芯半自动卷绕机
技术领域 本发明涉及制造二次电池的设备，特别是涉及卷绕电池卷芯的机器。
背景技术 锂离子电池的卷芯质量直接影响锂离子电池的安全性、一致性以及使用寿命，因而锂离子电池卷绕机在保证电池质量方面起着非常重要的作用。现有技术之电池卷芯卷绕机包括：手动卷绕机、全自动卷绕机和半自动卷绕机。手动卷绕机除卷绕采用电动机驱动外，其余工序如上隔膜、上极片和贴终止胶带等都基本由人工完成。手动卷绕机虽然设备投入成本低，但卷绕效率低，卷绕精度受人为因素影响大。全自动卷绕机的卷绕过程如上隔膜、上极片和贴终止胶带均为连续成卷上料，该设备效率高，但成本也高，且对极片的要求也非常高。而半自动卷绕机的极片由人工放入，隔膜装在放卷装置上自动连续送入，半自动卷绕机相对全自动卷绕机，成本大为降低，相对手动卷绕机，卷绕精度和卷绕效率也大大提高，如CN1874045所公开的电池卷芯半自动卷绕设备。该设备采用两套卷针结构，通过旋转回转方式将卷绕机构从穿针位换到抽针位，以保证隔膜连续。该半自动卷绕机卷绕换位机构由于采用回转方式，结构仍然较复杂，设备成本也较高，可靠性欠佳。
发明内容 本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种结构简单、设备成本低和可靠性高的电池卷芯半自动卷绕机。
本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：
设计、使用一种电池卷芯半自动卷绕机，包括两极片送料机构、两隔膜送料机构、卷绕换位机构、卷针和卷绕电动机以及隔膜切刀和在穿针前用于夹紧隔膜的上、下两压块，该隔膜切刀和上、下两压块均由各自的驱动机构驱动，所述卷绕电动机经减速机构输出端与所述卷针连接；所述卷绕换位机构包括本体、带动所述卷针左右平移的横向驱动机构和带动所述卷针前后伸缩的纵向驱动机构，所述卷绕电动机和减速机构均安装在所述本体上，所述横向驱动机构与所述本体的一边连接固定，所述纵向驱动机构与本体的后端固定。
作为本发明电池卷芯半自动卷绕机的进一步改进，还包括包扎胶带送料机构和胶带切刀，该胶带送料机构和和胶带切刀均由各自的驱动机构驱动。
作为本发明电池卷芯半自动卷绕机的又进一步改进，所述两隔膜送料机构的送出端与上、下两压块之间，还包括上、下两导辊，该两导辊分别由各自的驱动机构驱动。
本发明电池卷芯半自动卷绕机在卷好一个电池卷芯后，切断隔膜之前，能将作为下一卷芯的两条隔膜的起点采用超声波焊接或热烫方式粘接在一起，这样可使卷针穿入后隔膜便可直接受力，再插入电极片后便可进行卷绕，因此，节省了现有技术中在插入第一电极片之前已经卷绕在卷针上的至少两层隔膜；具体结构改进的措施为如下两种方式的任意一种。一、所述隔膜切刀连接有加热装置，该加热装置给隔膜切刀加热，并控制隔膜切刀的温度在150℃至250℃之间，即采取热烫方式将两隔膜粘接在一起。二、所述上、下两压块之任一个被设计成超声波焊接头；即采用超声波焊接方式将两隔膜粘接在一起。
本发明电池卷芯半自动卷绕机中，所述各驱动机构均为气压驱动机构。
本发明半自动卷绕机的卷绕换位机构从穿针位到抽针位采用平移方式，且只需一套卷针，同现有技术中的半自动卷绕机相比较，本发明的技术效果在于：结构简单，设备成本低；卷绕张力恒定，卷绕精度高，用所卷绕的电池卷芯制作的电池一致性好；生产效率大约提高了3～4倍。
附图说明
图1是本发明电池卷芯半自动卷绕机整体结构的主视示意图；
图2是所述半自动卷绕机的卷绕换位机构的俯视示意图；
图3是所述卷绕换位机构的主视示意图；
图4是本发明卷绕机在穿针时的工作示意图；
图5是本发明卷绕机在导入第一极片时的工作示意图；
图6是本发明卷绕机在导入第二极片时的工作示意图；
图7是本发明卷绕机在变换工位时的工作示意图。
具体实施方式 以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。
本发明电池卷芯半自动卷绕机，如图1至图3所示，包括两极片送料机构10、11、两隔膜送料机构20、21、卷绕换位机构30、卷针40和卷绕电动机50以及隔膜切刀60和在穿针前用于夹紧隔膜的上、下两压块70、71，该隔膜切刀60和上、下两压块70、71均由各自的驱动机构驱动，所述卷绕电动机50经减速机构51输出端与所述卷针40连接；所述卷绕换位机构30包括本体31、带动所述卷针40左右平移的横向驱动机构32和带动所述卷针40前后伸缩的纵向驱动机构33，所述卷绕电动机50和减速机构51均安装在所述本体31上，所述横向驱动机构32与所述本体31的一边连接固定，所述纵向驱动机构33与本体31的后端固定。
本发明电池卷芯半自动卷绕机，如图1所示，还包括包扎胶带送料机构80和胶带切刀81，该胶带送料机构80和和胶带切刀81均由各自的驱动机构驱动，当卷芯卷绕完之后，驱动胶带送料机构80送进胶带以封住极片和隔膜的终止处，再驱动胶带切刀81自动将胶带切断，然后胶带送料机构80退出，如此往复。
本发明电池卷芯半自动卷绕机中，如图1和图4至图7所示，所述两隔膜送料机构20、21的送出端与上、下两压块70、71之间，还包括上、下两导辊90、91，该两导辊90、91分别由各自的驱动机构驱动。这样上、下导辊90、91和上、下两压块70、71一起作用于隔膜以加大隔膜张力，使隔膜保持稳定状态而不会漂移浮动，从而保证被卷针夹持住的可靠性。
本发明电池卷芯半自动卷绕机在卷好一个电池卷芯后，切断隔膜之前，能将作为下一卷芯的两条隔膜的起点采用超声波焊接或热烫方式粘接在一起，这样可使卷针穿入后隔膜便可直接受力，再插入电极片后便可进行卷绕，因此，节省了现有技术中在插入第一电极片之前已经卷绕在卷针上的至少两层隔膜；具体结构改进的措施为如下两种方式的任意一种。一、所述隔膜切刀60连接有加热装置，该加热装置给隔膜切刀60加热，并控制隔膜切刀60的温度在150℃至250℃之间，即采取热烫方式将两隔膜粘接在一起。二、所述上、下两压块70、71中的任一个设计成超声波焊接头；即采用超声波焊接方式将两隔膜粘接在一起。超声波焊接和热烫的具体实施均属现有技术，此处不再赘述。
本发明电池卷芯半自动卷绕机中，各驱动机构均为气压驱动机构，也可以是电机驱动机构，它们的控制属现有技术，此处不再赘述。
本发明电池卷芯半自动卷绕机的两隔膜送料机构是放卷装置，隔膜自动连续导入，而正、负极片(即第一极片和第二极片)由人工放入。下面结合图2至图7详细说明采用本发明电池卷芯半自动卷绕机卷绕一个电池卷芯的工作过程：
一.隔膜放卷、穿针：
如图4所示，第一条隔膜1和第二条隔膜2分别由各自的隔膜送料机构20、21同时放卷，开始卷绕第一个产品前，先令两条隔膜的源头粘接在一起送入卷绕机的上压块70和下压块71之间被夹紧，此时，第一条隔膜1与第二条隔膜2于源头处相交成一夹角α；
此步骤中，使两隔膜粘接在一起可以采用两种方式：一是超声波焊接方式，即将所述上压块70和下压块71之任一个做成超声波焊接头。二是热烫方式，具体是，加热所述隔膜切刀60，使其温度足以将所述两隔膜热烫在一起，采用热烫方式时一般采用电阻加热，隔膜切刀60的温度控制在摄氏150度至250度之间，即只要隔膜切刀60的温度保证能使隔膜熔融即可。超声波焊接和热烫的具体实施属现有技术，此处不再赘述；
为了使第一条隔膜1的状态更加稳定而便于被卷针40准确可靠地夹持，当所述两隔膜粘接在一起的源头被上压块70和下压块71夹紧后，驱动一上导辊90下移压住第一条隔膜1以加大上导辊90与压块之间的隔膜张力；这样使第一条隔膜1得以绷紧而不会漂移，方便被卷针40准确地夹持住，提高设备的加工精度和生产效率；
如图2所示，纵向驱动机构33气缸的活塞杆伸出，驱动卷针40伸出将所述第一条隔膜1夹紧，使下半卷针穿在两条隔膜之间，而上半卷针位于第一条隔膜1的上面，再使所述上压块70和下压块71相对分离而松开所述两条隔膜粘接在一起的源头。
二、导入第一极片和第二极片：
如图5所示，将第一电极片3沿极片送料机构10由人工导入，插入到下半卷针的下表面与第二条隔膜2之间，驱动卷针40翻转而使卷针与所述第一条隔膜1形成一夹角β，然后将第二电极片3沿极片送料机构11由人工导入而插入到卷针与第一条隔膜1之间(参见图6所示)；
本步骤中，在插入第二电极片3之前，包括一步骤：驱动下导辊91上移顶上第二条隔膜2以使其与第一条隔膜1贴合，所述上导辊90也同步向上移动；而且，所述第一电极片3和第二电极片4在插入之前均预先按要求切断成给定的长度，该给定的长度即为刚好能卷绕成一个电池卷芯的长度。
三、卷绕成卷芯：
参见图7，由卷绕电动机50驱动卷针40连续翻转而使两隔膜和两电极片卷绕在两卷针上成为卷芯雏形，横向驱动机构32的气缸轴缩紧，带动卷针40并卷芯雏形移至上压块30和下压块31的外侧(沿图2中箭头B的指向)；所述包扎胶带送料机构80的驱动气缸动作使包扎胶带5送出以封住极片和隔膜的卷绕终止处，然后胶带切刀81的驱动气缸动作，驱动胶带切刀81将包扎胶带5切断，电池卷芯卷绕完成被送入收料斗；
四、卷针换位：
卷芯卷绕完成后，纵向驱动机构33的气缸缩回将卷针4抽出(沿图2中箭头A的指向)，横向驱动机构32的气缸同时动作，气缸轴伸出带动卷针4水平移回(沿图2中箭头B指向相反的方向)至穿针工位继续下一卷芯的卷绕工序，如此往复。

Claims (6)

1.一种电池卷芯半自动卷绕机，包括两极片送料机构(10、11)、两隔膜送料机构(20、21)、卷绕换位机构(30)、卷针(40)和卷绕电动机(50)以及隔膜切刀(60)和在穿针前用于夹紧隔膜的上、下两压块(70、71)，该隔膜切刀(60)和上、下两压块(70、71)均由各自的驱动机构驱动，其特征在于：
所述卷绕电动机(50)经减速机构(51)输出端与所述卷针(40)连接；所述卷绕换位机构(30)包括本体(31)、带动所述卷针(40)左右平移的横向驱动机构(32)和带动所述卷针(40)前后伸缩的纵向驱动机构(33)，所述卷绕电动机(50)和减速机构(51)均安装在所述本体(31)上，所述横向驱动机构(32)与所述本体(31)的一边连接固定，所述纵向驱动机构(33)与本体(31)的后端固定；所述半自动卷绕机在卷好一个电池卷芯后，切断隔膜之前，能将作为下一卷芯的两条隔膜的起点采用超声波焊接或热烫方式粘接在一起。
2.如权利要求1所述的电池卷芯半自动卷绕机，其特征在于：还包括包扎胶带送料机构(80)和胶带切刀(81)，该胶带送料机构(80)和胶带切刀(81)均由各自的驱动机构驱动。
3.如权利要求1所述的电池卷芯半自动卷绕机，其特征在于：所述两隔膜送料机构(20、21)的送出端与上、下两压块(70、71)之间，还包括上、下两导辊(90、91)，该两导辊(90、91)分别由各自的驱动机构驱动。
4.如权利要求1所述的电池卷芯半自动卷绕机，其特征在于：将作为下一卷芯的两条隔膜的起点粘接在一起采用的是热烫方式，具体是：所述隔膜切刀(60)连接有加热装置，该加热装置给隔膜切刀(60)加热，并控制隔膜切刀(60)的温度在150℃至250℃之间。
5.如权利要求1所述的电池卷芯半自动卷绕机，其特征在于：将作为下一卷芯的两条隔膜的起点粘接在一起采用的是超声波焊接方式，具体是：所述上、下两压块(70、71)之任一个被设计成超声波焊接头。
6.如权利要求1至3之任一项所述的电池卷芯半自动卷绕机，其特征在于：所述各驱动机构均为气压驱动机构。 
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