CN101567468B - 一种电池卷绕系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种电池卷绕系统，包括：设置于以主轴(900)为圆心转动的工作转盘(910)上，并由驱动电机(100)分别带动的第一卷绕头(210)、第二卷绕头(220)和第三卷绕头(230)；以及，对应所述第一卷绕头(210)、第二卷绕头(220)和第三卷绕头(230)相应的位置，分别固定设置的用于配合所述卷绕头卷绕电极的电极卷绕工作位、用于配合所述卷绕头封装胶带的胶带工作位，以及，用于配合所述卷绕头取下相应的成品电池的取料工作位。与现有技术相比本发明的优点在于，提供了效率更高，而且更加安全可靠的电池卷绕系统及其方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池卷绕系统及其方法，尤其涉及一种锂离子电池卷绕系统及其方法。
背景技术
目前的圆形电池卷绕设备中，主要有单头半自动卷绕机，以及双头半自动卷绕机。
其中，单工位半自动卷绕机是使用汽缸带动卷绕电机平移，穿针，等动作。该机构简单，由于是使用在单工位半自动卷绕机上，整体效率低。
半自动双头卷绕机是将以上工序分成两个工位完成，一个工位实现穿针到极片切断，另一工位实现隔离膜切断到拔针下料，该机构的效率优于单工位半自动卷绕机。但是，由于该机构采用电机跟随转动，电源通过导电滑环传递，由于这种机构存在导电滑环的磨损，导电滑环的接触电阻等问题，存在不稳定因素比较多，不可靠。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种效率更高，而且更加安全可靠的电池卷绕系统及其方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种电池卷绕系统，包括：设置于以主轴为圆心转动的工作转盘上，并由驱动电机分别带动的第一卷绕头、第二卷绕头和第三卷绕头；以及，对应所述第一卷绕头、第二卷绕头和第三卷绕头相应的位置，分别固定设置的用于配合所述卷绕头卷绕电极的电极卷绕工作位、用于配合所述卷绕头封装胶带的胶带工作位，以及，用于配合所述卷绕头取下相应的成品电池的取料工作位。
采用上述技术方案，电池卷绕系统采用了三个工作位和三个卷绕头，三个卷绕头虽然通过同一个驱动电机带动，但是他们之间的工作室相互独立的，因此，效率更高。而且，由于无需让驱动电机跟随工作转盘转动，因此不存在导电环接触等问题，工作也更加稳定，安全可靠。
其中，成品电池是指隔离膜和正、负电池极片卷绕在一起，且外部贴了胶带进行固定的电池。
进一步而言，所述第一卷绕头、第二卷绕头和第三卷绕头的中心位置在以所述主轴为圆心的圆周上，且相互之间分别对于所述主轴所成张角为120度。
采用上述技术措施，不同卷绕头之间相互弧度距离相等，当第一卷绕头在电极卷绕工作位处，进行卷绕电极的时候，则，第二卷绕头在取料工作位，在取下相应的成品电池；第三卷绕头在胶带工作位处，对卷绕在一起的隔离膜和正、负电池极片的外部卷贴上胶带。而当该工序进行完毕后，工作转盘转动，第一卷绕头对准胶带工作位处，对卷绕在一起的隔离膜和正、负电池极片的外部卷贴上胶带的时候，则能够保证第二卷绕头对准电极卷绕工作位，以进行卷绕电极，而第三卷绕头对准取料工作位，以取下相应的成品电池。这样能够最大限度的提高整个系统的工作效率。
进一步而言，所述主轴由所述主轴电机通过主轴传动装置转动带动。
优选的，所述主轴传动装置包括：由所述主轴电机带动的齿轮，以及，由所述齿轮带动并带动所述主轴转动的交叉滚子轴承。
进一步而言，所述第一卷绕头、第二卷绕头或第三卷绕头分别包括：卷绕装置，以及，用于将所述驱动电机的运动传递给所述卷绕装置的驱动传动装置。
采用上述技术措施，第一卷绕头、第二卷绕头或第三卷绕头的结构是大致相同的。
进一步而言，所述卷绕装置包括：滚珠花键，以及，固定于所述滚珠花键，用于夹住被卷绕的物体的凸轮随动装置。
采用上述技术措施，主要的目的包括，以夹住送入的隔离膜。
进一步而言，所述驱动传动装置包括：由所述驱动电机带动的皮带轮、由所述皮带轮带动的第一同心轴带轮、由所述第一同心轴带轮通过同心轴带动的第二同心轴带轮，以及，与所述滚珠花键固定连接，并由所述第二同心轴带轮带动的带轮。
采用上述技术措施，主要的目的包括，不同的第一卷绕头、第二卷绕头或第三卷绕头具有不同的驱动传动装置，这样能够保证相互之间动作的独立性。
相应的，本发明还提供一种采用所述的电池卷绕系统的电池卷绕方法，包括如下步骤：
穿针步骤：第一卷绕头在电极卷绕工作位处，将隔离膜卷在所述第一卷绕头上；
卷绕步骤：所述第一卷绕头在驱动电机带动下转动，将隔离膜和正、负电池极片卷在一起；
工作位转移步骤：所述工作转盘转动，所述第一卷绕头由所述电极卷绕工作位转动到所述胶带工作位；
补偿步骤：所述驱动电机带动所述第一卷绕头转动一定的角度，以补偿所述工作转盘的公转的引起的所述第一卷绕头自转的角度；
贴胶带步骤：在相应的位置切断卷绕在所述第一卷绕头上的隔离膜，所述第一卷绕头由所述驱动电机带动转动，以在其上卷绕的隔离膜和正、负电池极片的外部卷绕贴上胶带；
工作位转移步骤：所述工作转盘转动，所述第一卷绕头由所述胶带工作位转动到取料工作位；
取料步骤：取下相应的成品电池。
进一步而言，所述取料工作位处设置有下料气缸，所述下料气缸动作则可以取下在所述取料工作位处的卷绕头上卷绕的成品电池。
与现有技术相比本发明的优点在于，电机不随卷绕头换位，节省掉导电滑环，因此机构简单，安全可靠，且有效的降低了成本，同时，生产效率也大大的得到了提高。
附图说明
图1是本发明实施例的电池卷绕系统的纵向剖面结构示意图；
图2是图1的b-b剖面示意图；
图3是本发明实施例的电池卷绕系统的部分纵向剖面结构示意图；
图4是图3的B-B剖面示意图；
图5是图3的A-A剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示的电池卷绕系统包括：设置于以主轴900为圆心转动的工作转盘910上，并由驱动电机100分别带动的第一卷绕头210、第二卷绕头220和第三卷绕头230；以及，对应所述第一卷绕头210、第二卷绕头220和第三卷绕头230相应的位置，分别固定设置的用于配合所述卷绕头卷绕电极的电极卷绕工作位、用于配合所述卷绕头封装胶带的胶带工作位，以及，用于配合所述卷绕头取下相应的成品电池的取料工作位。
其中，所述第一卷绕头210、第二卷绕头220和第三卷绕头230的中心位置在以所述主轴900为圆心的圆周上，且相互之间分别对于所述主轴900所成张角为120度。
所述主轴900由所述主轴电机400通过主轴传动装置转动带动。
所述主轴传动装置包括：由所述主轴电机400带动的齿轮410，以及，由所述齿轮410带动并带动所述主轴900转动的交叉滚子轴承420。
所述第一卷绕头210、第二卷绕头220或第三卷绕头230分别包括：卷绕装置，以及，用于将所述驱动电机100的运动传递给所述卷绕装置的驱动传动装置。
所述卷绕装置包括：滚珠花键310，以及，固定于所述滚珠花键310，用于夹住被卷绕的物体的凸轮随动装置。
所述驱动传动装置包括：由所述驱动电机100带动的皮带轮510、由所述皮带轮510带动的第一同心轴带轮520、由所述第一同心轴带轮520通过同心轴530带动的第二同心轴带轮540，以及，与所述滚珠花键310固定连接，并由所述第二同心轴带轮540带动的带轮550。
如图3至图5所示，其中图4进一步明确了各个卷绕头与工作位之间的关系，而图5则进一步明确了各个卷绕头的驱动传动装置之间的关系。
其工作步骤如下：
穿针步骤，第一卷绕头210在电极卷绕工作位处，气缸推动第一卷绕头210的滚珠花键310上的凸轮随动装置将卷针穿针，并夹住隔离膜。驱动电机100启动，通过皮带轮510传递给第一同心轴带轮520，同心轴530，第二同心轴带轮540一起转动，并带动带轮550转动。带轮550固定在滚珠花键310套上，带动滚珠花键310转动，实现卷针的转动360度，将隔离膜卷在卷针上。
卷绕步骤：正、负极片送入后，驱动电机100启动，通过皮带轮510传递给第一同心轴带轮520，同心轴530，第二同心轴带轮540一起转动，并带动带轮550转动。带轮550固定在滚珠花键310套上，带动滚珠花键310转动，将隔离膜和正、负极片卷在一起。
工作位转移步骤：主轴电机400转动，以通过齿轮410驱动交叉滚子轴承420转动。工作转盘910以主轴900为轴旋转120度。其中，工作转盘910的转动称为公转，而卷绕头在驱动电机100的带动下转动称为自转。
补偿步骤：由于工作转盘910公转会引起卷绕头的自转角度发生变化，驱动电机100转动相应的角度，补偿由于公转引起的自转角度。
贴胶带步骤：第三卷绕头230换位到电极卷绕工作位处，进行上述步骤，而第一卷绕头210换位到胶带工作位，进行隔离膜切断，并进行转动以贴上胶带。
第一卷绕头210贴胶带步骤完成后，主轴电机400转动，以通过齿轮410驱动交叉滚子轴承420转动。工作转盘910以主轴900为轴旋转120度。第一卷绕头210换位到取料工作位，下料气缸动作将成品电池取下。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电池卷绕系统，其特征在于，包括：设置于以主轴(900)为圆心转动的工作转盘(910)上，并由驱动电机(100)分别带动的第一卷绕头(210)、第二卷绕头(220)和第三卷绕头(230)；以及，对应所述第一卷绕头(210)、第二卷绕头(220)和第三卷绕头(230)相应的位置，分别固定设置的用于配合所述卷绕头卷绕电极的电极卷绕工作位、用于配合所述卷绕头封装胶带的胶带工作位，以及，用于配合所述卷绕头取下相应的成品电池的取料工作位。
2.如权利要求1所述的电池卷绕系统，其特征在于，所述第一卷绕头(210)、第二卷绕头(220)和第三卷绕头(230)的中心位置在以所述主轴(900)为圆心的圆周上，且相互之间分别对于所述主轴(900)所成张角为120度。
3.如权利要求2所述的电池卷绕系统，其特征在于，所述主轴(900)由所述主轴电机(400)通过主轴传动装置转动带动。
4.如权利要求3所述的电池卷绕系统，其特征在于，所述主轴传动装置包括：由所述主轴电机(400)带动的齿轮(410)，以及，由所述齿轮(410)带动并带动所述主轴(900)转动的交叉滚子轴承(420)。
5.如权利要求1、2、3或4所述的电池卷绕系统，其特征在于，所述第一卷绕头(210)、第二卷绕头(220)和第三卷绕头(230)分别包括：卷绕装置，以及，用于将所述驱动电机(100)的运动传递给所述卷绕装置的驱动传动装置。
6.如权利要求5所述的电池卷绕系统，其特征在于，所述卷绕装置包括：滚珠花键(310)，以及，固定于所述滚珠花键(310)，用于夹住被卷绕的物体的凸轮随动装置。
7.如权利要求6所述的电池卷绕系统，其特征在于，所述驱动传动装置包括：由所述驱动电机(100)带动的皮带轮(510)、由所述皮带轮(510)带动的第一同心轴带轮(520)、由所述第一同心轴带轮(520)通过同心轴(530)带动的第二同心轴带轮(540)，以及，与所述滚珠花键(310)固定连接，并由所述第二同心轴带轮(540)带动的带轮(550)。
8.采用如权利要求1所述的电池卷绕系统的电池卷绕方法，其特征在于，包括如下步骤：
穿针步骤：第一卷绕头(210)在电极卷绕工作位处，将隔离膜卷在所述第一卷绕头(210)上；
卷绕步骤：所述第一卷绕头(210)在驱动电机(100)带动下转动，将隔离膜和正、负电池极片卷在一起；
工作位转移步骤：所述工作转盘(910)转动，所述第一卷绕头(210)由所述电极卷绕工作位转动到所述胶带工作位；
补偿步骤：所述驱动电机(100)带动所述第一卷绕头(210)转动一定的角度，以补偿所述工作转盘(910)的公转引起的所述第一卷绕头(210)自转的角度；
贴胶带步骤：在相应的位置切断卷绕在所述第一卷绕头(210)上的隔离膜，所述第一卷绕头(210)由所述驱动电机(100)带动转动，以在其上卷绕的隔离膜和正、负电池极片的外部卷绕贴上胶带；
工作位转移步骤：所述工作转盘(910)转动，所述第一卷绕头(210)由所述胶带工作位转动到取料工作位；
取料步骤：取下相应的成品电池。
9.如权利要求8所述的电池卷绕系统的电池卷绕方法，其特征在于，所述第一卷绕头(210)、第二卷绕头(220)和第三卷绕头(230)的中心位置在以所述主轴(900)为圆心的圆周上，且相互之间分别对于所述主轴(900)所成张角为120度。
10.如权利要求8或9所述的电池卷绕系统的电池卷绕方法，其特征在于，所述取料工作位处设置有下料气缸，所述下料气缸动作则可以取下在所述取料工作位处的卷绕头上卷绕的成品电池。
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