CN101350423A - 电池卷芯卷绕机的卷针组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池卷芯卷绕机的卷针组件，包括上、下两卷针(10、11)、旋转座体(30)和卷绕电机(50)，该卷绕电机(50)驱动旋转座体(30)转动；上卷针(10)直接固定在旋转座体(30)的前端；下卷针(11)固定在下卷针安装板(32)的前端；下卷针安装板(32)放置旋转座体(30)的长方体空腔(31)内，且其宽度小于所述空腔(31)的宽度，该空腔(31)内装有至少一条与宽度方向平行的直线导轨(311)，下卷针安装板(32)的下表面开有导槽(321)；还包括能够驱动下卷针安装板在空腔(31)内能沿直线导轨(311)来回移动的驱动机构；下卷针(11)所处的平面与下卷针安装板(32)所处的平面成一锐角交角β。本发明具有体积小巧，结构简单，成本低廉等优点。

Description

电池卷芯卷绕机的卷针组件
技术领域
发明涉及制造二次电池的设备，特别是涉及锂电池卷芯卷绕机的卷针组件。
背景技术
现有技术的锂电池卷芯卷绕机的卷针组件主要有两种：一种是一块卷针固定而另一块卷针可以相对活动，其穿针和抽针的过程如图1所示，卷针2固定而卷针3活动，在固定好的卷针2上绕上隔膜1时，卷针3是拿开的以方便隔膜固定，绕上隔膜1后再合上另一片卷针3使两卷针夹紧，进行卷绕，卷绕完后手工抽出卷针3后，然后将卷好的电池卷芯包扎好再从卷针2上取下。整个过程中卷针3的装卸都是手工的方式，生产效率低下，且卷针3是相对卷针2上下垂直运动，所需空间大，因此卷针组件的体积也大。
另一种是两卷针都可以独立运动，其穿针和抽针的过程如图2所示，卷针2作水平方向移动，卷针3作竖直方向运动。卷绕过程中的控制如下：处于图2A中位置时卷针2与卷针3的间隙最大，也最利于隔膜被穿针，穿针后，卷针2水平向右移动，卷针3竖直向下运动从而夹紧隔膜，参照图2B；进行卷绕成型包扎后，卷针1水平向左移动，卷针2竖直向上运动，两卷针的处于图2C所示位置后抽针，完成卷绕。此种方式适合于自动和半自动控制，但为实现卷绕，卷针2和卷针3均需以同一个回转中心运动，由于卷针2和卷针3均独立运动，实现这样功能机构比较复杂，需要两套驱动机构，成本高且体积比较大，同时转动惯量也比较大，控制难度高。
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锂电池卷芯卷绕机的卷针组件，该卷针组件结构简单、体积小巧，只需一套驱动机构即可实现穿针和抽针的精确控制，成本低廉，能适应于半自动或全自动卷绕设备。
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：
提出一种电池卷芯卷绕机的卷针组件，包括上、下两卷针、旋转座体和卷绕电机，该卷绕电机借助齿轮驱动所述旋转座体转动；所述上卷针直接固定在旋转座体的前端；所述下卷针固定在下卷针安装板的前端；该下卷针安装板呈扁平长方体，所述旋转座体的中段有一长方体空腔；所述下卷针安装板放置在长方体空腔内，下卷针安装板的宽度小于所述空腔的宽度，该空腔内装有至少一条与宽度方向平行的直线导轨，所述下卷针安装板的下表面开有与所述直线导轨相适配的导槽；还包括下卷针安装板的驱动机构，该驱动机构能够驱动下卷针安装板在所述空腔内能沿直线导轨来回移动；所述下卷针所处的平面与下卷针安装板所处的平面成一锐角交角β。
所述驱动机构包括驱动气缸和滑动推杆，该气缸位于旋转座体的后侧，气缸轴前端固定有连接件，该连接件的前端与滑动推杆的后端连接固定；所述下卷针安装板的上表面开有一条长滑槽，所述滑动推杆放置在该长滑槽内而与其精密配合；所述长滑槽与下卷针安装板的长度方向呈小于45度的夹角α。
所述连接件的前端是借助一轴承与滑动推杆的后端连接固定，所述轴承固定在旋转座体的后壁上。
所述直线导轨有两条。
所述夹角α的取值范围为5°～45°。
所述交角β的取值范围为5°～45°。
同现有技术相比较，本发明电池卷芯卷绕机的卷针组件的技术效果在于：体积小巧，结构简单，只需一套驱动机构即可实现穿针和抽针的精确控制，成本低廉，能适应于半自动或全自动卷绕设备。
附图说明
图1是现有技术中一种卷针组件穿针及抽针过程示意图，包括图1A至图1C；
图2是现有技术中另一种卷针组件穿针及抽针过程示意图，包括图2A至图2C；
图3是本发明电池卷芯卷绕机的卷针组件的穿针及抽针过程示意图，包括图3A至图3C；
图4是本发明卷针组件的俯视示意图(为了明了起见，图中省略了旋转座体的外轮)；
图5是本发明卷针组件的左视示意图；
图6是图4中D-D向剖视示意图；
图7是本发明卷针组件的下卷针11与下卷针安装板32连接固定时的结构示意图，包括立体示意图7A和左视示意图7B。
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。
本发明电池卷芯卷绕机的卷针组件，如图4至图7所示，包括上、下两卷针10、11、旋转座体30和卷绕电机50，该卷绕电机50借助齿轮传动驱动所述旋转座体30转动；所述上卷针10直接固定在旋转座体30的前端；所述下卷针11固定在下卷针安装板32的前端；该下卷针安装板32呈扁平长方体，所述旋转座体30的中段有一长方体空腔31；所述下卷针安装板32放置在长方体空腔31内，下卷针安装板32的宽度小于所述空腔31的宽度，该空腔31内装有两条与宽度方向平行的直线导轨311，所述下卷针安装板32的下表面开有与所述直线导轨311相适配的导槽321；还包括下卷针驱动气缸80，该气缸80位于旋转座体30的后侧，气缸轴81前端固定有连接件70，该连接件70的前端借助轴承71与一滑动推杆60的后端连接固定，所述轴承71固定在旋转座体30的后壁上；所述下卷针安装板32的上表面开有一条长滑槽322，所述滑动推杆60放置在该长滑槽322内而与其精密配合；所述长滑槽322与下卷针安装板32的长度方向呈小于45度的夹角α，该夹角α的取值范围为5°～45°；所述下卷针11所处的平面与下卷针安装板32所处的平面成一锐角交角β，该交角β的取值范围为5°～45°(参见图8)。
下面结合图4至图7和图3所示，详细说明本发明电池卷芯卷绕机的卷针组件的穿针和抽针的原理及过程。
首先说明，采用本发明电池卷芯卷绕机的卷针组件的电池卷芯卷绕机，在穿针和抽针过程中，所述上下两卷针相对闭合夹紧隔膜及松开隔膜的瞬间，所述上卷针10是相对静止的，只有下卷针11相对上卷针10运动而闭合和分开以实现穿针和抽针。而卷绕时，两卷针10、11由卷绕电机50驱动，通过两相啮合的齿轮90、91传动而实现翻转，如图4和图5所示，所述齿轮90与卷绕电机50的输出轴连接，所述齿轮91与旋转座体30连接。
穿针时，须使上、下两卷针10、11相对分开而有一定空隙，结合图4和图3所示，此时，令气缸80动作使气缸轴81伸出，通过连接件70传递推动滑动推杆60向左运动(按图4中的方向标准)；由于滑动推杆60相对于在下卷针安装板32时斜向设置并在长滑槽322内滑动，所以可带动下卷针安装板32并下卷针11按图4中向下箭头方向移动(水平移动)，这样完成了运动方向的变换。又由于所述下卷针11所处的平面与下卷针安装板32所处的平面成一锐角交角β，下卷针安装板32的水平移动而带动的下卷针11运动则为下卷针11相对于上卷针10斜向下运动(按图3B中箭头所指方向)，这个斜向下运动一分解，就成了两个相互垂直方向的运动(如图5中箭头所示)，而上卷针11是固定在旋转座体30上，因此气缸轴81伸出将最终带动下卷针11相对上卷针10运动，这个运动的最终体现是两卷针的错针宽度A值变小而间隙B值增大，从而顺利实现穿针(此时对应图3C的状态)。卷绕时，须上下两卷针闭合，此时令气缸80动作使气缸轴81缩进，通过传递和运动方向的变换，最终使两卷针的错针宽度A值增大而间隙B值变小(此时对应图3B的状态)。卷绕完需要抽针时，同样令气缸80动作使气缸轴81伸出即可达到调节目的。因此，本发明可通过气缸轴的伸出与缩进从而达到了卷绕穿针(要求B值最大)，卷绕过程(要求B值最小)及抽针(要求B值最大)所需要的两卷针的分开或闭合状态。
很明显，所述错针宽度A值和间隙B值大小的调节，由所述夹角α和交角β的值、以及汽缸轴的行程来决定，因此，可以根据需要来设计α和β的角度大小以及调节汽缸轴的行程，从而调节两卷针之间的间隙值以满足穿针和抽针的需要。这些都可以根据简单的数学运算而得出结果，此处就不在赘述。一般，错针宽度A值的调节范围为1-5毫米，两卷针之间的间隙B值的调节范围为0-5毫米(即卷绕时两卷针为夹紧状态，之间的间隙几乎为零)。
本发明中，下卷针11所处的平面与下卷针安装板32所处的平面成一锐角交角β是实现发明目的关键所在，这样使得下卷针单独运动而能实现相当于现有技术两卷针同时运动的效果，从而只须一套驱动机构，使产品结构简单、成本低。而驱动下卷针安装板移动的驱动机构还可以采用现有技术中的其他技术，如用电机配合丝杆传动方式等，此处就不再赘述。
当然，本发明中，也可以采用下卷针相对固定，而上卷针相对运动的形式。

Claims (6)

1.一种电池卷芯卷绕机的卷针组件，包括上、下两卷针(10、11)、旋转座体(30)和卷绕电机(50)，该卷绕电机(50)借助齿轮驱动所述旋转座体(30)转动；其特征在于：
所述上卷针(10)直接固定在旋转座体(30)的前端；所述下卷针(11)固定在下卷针安装板(32)的前端；该下卷针安装板(32)呈扁平长方体，所述旋转座体(30)的中段有一长方体空腔(31)；
所述下卷针安装板(32)放置在长方体空腔(31)内，下卷针安装板(32)的宽度小于所述空腔(31)的宽度，该空腔(31)内装有至少一条与宽度方向平行的直线导轨(311)，所述下卷针安装板(32)的下表面开有与所述直线导轨(311)相适配的导槽(321)；
还包括下卷针安装板的驱动机构，该驱动机构能够驱动下卷针安装板在所述空腔(31)内能沿直线导轨(311)来回移动；
所述下卷针(11)所处的平面与下卷针安装板(32)所处的平面成一锐角交角β。
2.如权利要求1所述的电池卷芯卷绕机的卷针组件，其特征在于：所述驱动机构包括驱动气缸(80)和滑动推杆(60)，该气缸(80)位于旋转座体(30)的后侧，气缸轴(81)前端固定有连接件(70)，该连接件(70)的前端与滑动推杆(60)的后端连接固定；所述下卷针安装板(32)的上表面开有一条长滑槽(322)，所述滑动推杆(60)放置在该长滑槽(322)内而与其精密配合；所述长滑槽(322)与下卷针安装板(32)的长度方向呈小于45度的夹角α。
3.如权利要求2所述的电池卷芯卷绕机的卷针组件，其特征在于：所述连接件(70)的前端是借助一轴承(71)与滑动推杆(60)的后端连接固定，所述轴承(71)固定在旋转座体(30)的后壁上。
4.如权利要求2或3所述的电池卷芯卷绕机的卷针组件，其特征在于：所述直线导轨(311)有两条。
5.如权利要求3所述的电池卷芯卷绕机的卷针组件，其特征在于：所述夹角α的取值范围为5°～45°。
6.如权利要求4所述的电池卷芯卷绕机的卷针组件，其特征在于：所述交角β的取值范围为5°～45°。
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