CN101276930A - 氢镍电池卷绕机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于氢镍动力圆柱电池卷绕的恒力卷绕机，包括机架及设备基板，设备基板上设有电池极板座、隔膜座、极板导向机构、卷针机构，该设备采用隔膜张力控制器控制磁粉制动器，实现隔膜恒张力控制；采用PLC控制卷绕压紧机构，实现恒压力卷绕；采用可伸缩极板导向机构，保证卷绕电芯端面的平整度；设置隔膜抓取机构，实现了正、负隔膜的自动送进。该恒力卷绕机在卷绕过程中，在卷绕电芯直径从小到大的情况下，卷绕电芯内外松紧度一致，且端面平整，自动化程度高，操作人员的劳动强度低，产品质量温度。

Description

氢镍电池卷绕机

技术领域

本发明涉及一种电池制造设备，尤其涉及一种氢镍动力圆柱电池的卷绕机。

背景技术

传统的氢镍电池卷绕机，包括机架及固定在机架上的设备基板，设备基板上设有电池极板座、隔膜座、隔膜轴、极板导向机构及卷针机构，隔膜轴从隔膜座的中心孔中穿出，隔膜套在隔膜座上，卷绕过程中，卷绕电芯的内外松紧度不一致，后期电池电液分布不匀，电芯端面不平整，产品质量直接受人为因素影响大。目前市场上的锂离子电池卷绕机，虽然有隔膜张力机构，但隔膜张力不匀，且没有卷绕压紧机构、隔膜抓取机构及可伸缩的极板导向机构，由于氢镍电池极板、隔膜较厚，电芯卷绕时必须在一定的压力下才能完成，因此目前的锂离子电池卷绕机不适合氢镍动力电池卷绕。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能保持卷绕电芯的内外松紧度一致，自动化程度高的氢镍电池卷绕机。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种氢镍电池卷绕机，包括机架及固定在机架上的设备基板，设备基板上设有电池极板座、隔膜座、隔膜轴、极板导向机构、主副卷针机构、隔膜恒张力控制机构、卷绕恒压力控制机构及隔膜抓取机构，隔膜轴从隔膜座的中心孔中穿出，隔膜套在隔膜座上，隔膜座与隔膜之间设有隔膜张紧套，隔膜张紧套外壁设有弹性圈。

该氢镍电池卷绕机在卷绕过程中，在卷绕电芯直径从小到大的情况下，可以使隔膜保持同样的张力，且能使正、负隔膜自动送进，提高设备的自动化程度，降低操作人员的劳动强度，提高劳动效率。

隔膜恒张力控制机构可以包括磁粉制动器、联轴节、锥形螺母及提供磁粉制动器信号的隔膜张力控制器，磁粉制动器通过联轴节与隔膜轴的一端相连，锥形螺母设在隔膜座与隔膜张紧套之间。

卷绕恒压力控制机构可以包括卷绕上下压紧机构、卷绕上下压辊及PLC，卷绕上下压紧机构包括依次气路连接的气动三联体、上下压紧气缸换向阀、卷绕上下压力控制阀及卷绕上下压紧气缸，卷绕上下压紧气缸分别与卷绕上下压辊相连，PLC的输出信号端与卷绕上下压力控制阀电气连接。

隔膜抓取机构可以包括抓隔膜第一气缸、抓隔膜第二气缸、抓隔膜爪及控制抓隔膜爪开合的隔膜爪气缸，隔膜爪气缸的缸体与抓隔膜第一气缸的活塞杆相连，抓隔膜第一气缸的缸体与抓隔膜第二气缸活塞杆相连，抓隔膜第二气缸的缸体固定在设备基板上。

作为本发明的改进，设备基板上还设有极板导向机构直线移动气缸、极板导向微调机构及极板导向机构直线移动装置，极板导向机构直线移动气缸的缸体与设备基板固定连接，活塞杆与极板导向机构相连，极板导向机构直线移动装置与设备基板固定连接，并通过极板导向微调机构与极板导向机构相连。极板导向机构可以在极板导向机构直线移动气缸的作用下，沿极板导向机构直线移动装置伸缩，使正、负极板在卷绕时尽可能靠近卷绕电芯，保证卷绕电芯端面平整度要求，极板导向微调机构能进一步地保证极板导向机构的正确导向。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步详细说明。

图1为本氢镍电池卷绕机的主视图。

图2为本氢镍电池卷绕机的左视图。

图3为本氢镍电池卷绕机的张力机构结构图。

图4为本氢镍电池卷绕机的卷绕压力控制原理图。

图5为本氢镍电池卷绕机可伸缩极板导向机构结构图。

图6为本氢镍电池卷绕机隔膜抓取机构图。

图中：1可调地脚、2负隔膜卷、3极板导向机构、4极板导向机构直线移动气缸、5正隔膜卷、8操作控制盒、9上压隔膜机构、10卷绕上压紧机构、11胶带裁切机构、12胶带卷、13隔膜张力控制器、15设备基板、16卷绕下压紧机构、17隔膜裁切机构、18下压隔膜机构、19机架、20主卷针机构、21副卷针机构、22贴胶带机构、23磁粉制动器、24联轴节、25隔膜轴、26复位弹簧、27隔膜座、28隔膜张紧套、29锥形螺母、30位置调整螺母、31弹性圈、32气动三联体、33卷绕下压紧气缸、34卷绕下压辊、35卷绕电芯、36卷绕上压辊、37卷绕上压紧气缸、38卷绕上压力控制阀、39 PLC、40卷绕下压力控制阀、41下压紧气缸换向阀、42上压紧气缸换向阀、43极板导向机构直线移动装置、45极板导向微调机构、46抓隔膜第二气缸、47抓隔膜第一气缸、48隔膜爪气缸、49抓隔膜爪、50压膜裁切位、51卷绕位。

具体实施方式

如图1及图2所示，本发明的氢镍电池卷绕机，包括机架19及固定在机架19上的设备基板15，机架19的底座上设有可调地脚1以调整设备的水平状态。设备基板15上设有电池极板座、隔膜座27、极板导向机构3、卷针机构、隔膜恒张力控制机构、卷绕恒压力控制机构、隔膜抓取机构。

卷绕上压紧机构10、卷绕下压紧机构16、主卷针机构20、副卷针机构21将正、负极板和正、负隔膜按电池工艺要求卷绕成卷绕电芯35；负隔膜卷2、正隔膜卷5、上压隔膜机构9、下压隔膜机构18、隔膜裁切机构17完成正、负隔膜的压紧以及裁断；胶带卷12、贴胶带机构22、胶带裁切机构11完成电池卷绕电芯35的贴胶带、胶带裁切工作。

图3所示为隔膜恒张力控制机构，隔膜轴25从隔膜座27的中心孔中穿出，正、负隔膜卷分别安放在各自的隔膜座27上，隔膜卷位置通过位置调整螺母30和复位弹簧26来调整；隔膜座27与隔膜卷之间设有隔膜张紧套28，隔膜张紧套28的外壁设有弹性圈31，磁粉制动器23通过联轴节24与隔膜轴25的一端相连，锥形螺母29设在隔膜座27与隔膜张紧套28之间，旋进锥形螺母29就可以实现隔膜卷的锁紧；隔膜的张力由磁粉制动器23通过联轴节24、隔膜轴25传递给隔膜卷，隔膜张力控制器13输出信号给磁粉制动器23，调节张力控制器输出信号即可实现正、负隔膜的张力控制。

卷绕恒压力控制机构包括卷绕上压紧机构10、卷绕下压紧机构16、卷绕上压辊36、卷绕下压辊34及PLC39，如图4所示，卷绕上、下压紧机构包括依次气路连接的气动三联体32、上压紧气缸换向阀42、下压紧气缸换向阀41、卷绕上压力控制阀38、卷绕下压力控制阀40、卷绕上压紧气缸37及卷绕下压紧气缸33，卷绕上压紧气缸37与卷绕上压辊36相连，卷绕下压紧气缸33与卷绕下压辊34相连，PLC39的输出信号端与卷绕上下压力控制阀电气连接。气动三联体32输出的压缩空气通过下压紧气缸换向阀41、上压紧气缸换向阀42驱动卷绕下压紧气缸33、卷绕上压紧气缸37，进而驱动卷绕下压辊34及卷绕上压辊36压紧或松开卷绕电芯35。卷绕时随卷绕电芯35直径的增大，PLC39输出信号控制卷绕上压力控制阀38和卷绕下压力控制阀40的气压线性减小，从而使上下压紧气缸的压力线性减小，实现卷绕电芯35内外松紧度一致。

如图5所示，本氢镍电池卷绕机设有正、负极板可伸缩导向机构，极板导向机构直线移动气缸4的缸体与设备基板15固定连接，活塞杆与极板导向机构3相连，极板导向机构直线移动装置43与设备基板15固定连接，并通过极板导向微调机构45与极板导向机构3相连。极板导向机构3可以在极板导向机构直线移动气缸4的作用下，沿极板导向机构直线移动装置43伸缩，使正、负极板在卷绕时尽可能靠近卷绕电芯35，保证卷绕电芯35端面平整度要求，极板导向微调机构45能进一步地保证极板导向机构3的正确导向。

如图6所示，隔膜抓取机构采用气动机械手自动抓取隔膜，包括抓隔膜第一气缸47、抓隔膜第二气缸46、抓隔膜爪49及隔膜爪气缸48，隔膜爪气缸48控制抓隔膜爪49的开合，隔膜爪气缸48的缸体与抓隔膜第一气缸47的活塞杆相连，抓隔膜第一气缸47的缸体与抓隔膜第二气缸46的活塞杆相连，抓隔膜第二气缸46的缸体固定在设备基板15上。正隔膜卷5和负隔膜卷2在压膜裁切位50被压紧切断，抓隔膜爪49被抓隔膜第一气缸47和抓隔膜第二气缸46送到压膜裁切位50，隔膜爪气缸48使抓隔膜爪49抓住隔膜，然后抓隔膜第二气缸46退回，让抓隔膜爪49停在卷绕位51进行卷绕，同时抓隔膜爪49松开，抓隔膜第一气缸47退回。

本氢镍电池卷绕机在运转过程中，首先抓取正、负隔膜到卷绕处，卷绕隔膜半圈，然后正、负极板上料，按电池工艺要求卷绕正、负极板和隔膜到规定圈数，压紧并切断正、负隔膜后贴胶带，取卷绕电芯35，由操作控制盒8进行各项参数设定及控制开停机。

Claims (5)

1、一种氢镍电池卷绕机，包括机架及固定在机架上的设备基板，设备基板上设有电池极板座、隔膜座、隔膜轴、极板导向机构及主副卷针机构，隔膜轴从隔膜座的中心孔中穿出，隔膜套在隔膜座上，隔膜座与隔膜之间设有隔膜张紧套，隔膜张紧套外壁设有弹性圈，其特征在于所述设备基板上设有隔膜恒张力控制机构、卷绕恒压力控制机构及隔膜抓取机构。

2、根据权利要求1所述的氢镍电池卷绕机，其特征在于所述隔膜恒张力控制机构包括磁粉制动器、联轴节、锥型螺母及提供磁粉制动器信号的隔膜张力控制器，磁粉制动器通过联轴节与隔膜轴的一端相连，锥型螺母设在隔膜座与隔膜张紧套之间。

3、根据权利要求1所述的氢镍电池卷绕机，其特征在于所述卷绕恒压力控制机构包括卷绕上下压紧机构、卷绕上下压辊及PLC，卷绕上下压紧机构包括依次气路连接的气动三联体、上下压紧气缸换向阀、卷绕上下压力控制阀及卷绕上下压紧气缸，卷绕上下压紧气缸分别与卷绕上下压辊相连，PLC的输出信号端与卷绕上下压力控制阀电气连接。

4、根据权利要求1所述的氢镍电池卷绕机，其特征在于所述隔膜抓取机构包括抓隔膜第一气缸、抓隔膜第二气缸、抓隔膜爪及控制抓隔膜爪开合的隔膜爪气缸，隔膜爪气缸的缸体与抓隔膜第一气缸的活塞杆相连，抓隔膜第一气缸的缸体与抓隔膜第二气缸活塞杆相连，抓隔膜第二气缸的缸体固定在设备基板上。

5、根据权利要求1所述的氢镍电池卷绕机，其特征在于所述设备基板上还设有极板导向机构直线移动气缸、极板导向微调机构及极板导向机构直线移动装置，极板导向机构直线移动气缸的缸体与设备基板固定连接，活塞杆与极板导向机构相连，极板导向机构直线移动装置与设备基板固定连接，并通过极板导向微调机构与极板导向机构相连。

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