CN103762389A - 一种电池卷绕机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池卷绕机，包括套电池壳机构、夹电芯移位机构、卷绕机构、极片夹送机构和隔膜纸拉送机构。本发明的有益效果在于，此设备可以完全替代之前的人工操作，全程自动化作业，大大提高了效率，而且各机构布局合理，极大节约了空间。

Description

一种电池卷绕机

技术领域

本发明涉及一种镍氢电池卷绕机。

背景技术

一般的镍氢电池，其结构包括一个圆筒形的电池外壳，外壳内装填有电池芯，电池芯又由正负极片组成，正负极片之间用隔膜纸隔离开，卷绕成圆柱状塞入电池壳内。目前，在装填电池芯时，大多还是采用人工操作，效率低下，且质量难以保障。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提出一种电池卷绕机。

本发明采用的技术方案如下：

一种电池卷绕机，包括套电池壳机构、夹电芯移位机构、卷绕机构、极片夹送机构和隔膜纸拉送机构。

套电池壳机构包括电池壳输送带，电池壳输送带尽头上方设有电池壳夹放机构，电池壳夹放机构包括一支架，支架中部通过转轴连接夹放机械臂，支架顶部设有驱动夹放机械臂在竖直平面内绕转轴旋转的顶端旋转电机，夹放机械臂前端设有一对可开合的夹钳，夹放机械臂后端设有驱动夹钳绕夹放机械臂中轴线旋转的后端旋转电机；在夹放机械臂正下方，设有与电池壳输送带垂直的电池输送带；

在夹放机械臂正前方，设有夹电芯移位机构，包括两对平行的竖直支架,每对支架之间在顶部设有连接杆,连接杆上设有可沿连接杆移动的移位座,移位座上设有可在与连接杆垂直的方向上往复运动的垂直移位座,垂直移位座下端设有可上下移动的夹电芯机构,夹电芯机构包括两个相对设置且可互相靠拢的L形抓手,L形抓手底部横杆末端设有缺口。

在夹电芯移位机构正下方，设有卷绕机构，卷绕机构包括卷绕底座,卷绕底座上设有卷绕机构座,卷绕机构座后方设有驱动卷绕机构座在卷绕底座上前后运动的驱动装置;卷绕机构座包括竖板,竖板上下方各设有一横板,上方横板向下设有可上下运动的上滚筒座,下方横板向上设有可上下运动的下滚筒座,上滚筒座和下滚筒座上均设有滚筒;竖板中央设有可旋转且可前后运动的卷针筒,卷针筒前端设有卷针。

隔膜纸拉送机构包括送纸机构和拉纸机构,分别位于卷绕机构的两侧,送纸机构包括送纸机构座,送纸机构座顶端设有隔膜纸卷筒,隔膜纸卷筒下方设有若干送纸滚轮,送纸机构座边缘设有送纸槽。

拉纸机构包括拉纸机构底座,拉纸机构底座上设有拉纸滑动座,拉纸滑动座上设有滑动气缸,滑动气缸前端设有拉纸机械手,拉纸机械手前端设有一对可合拢或分离的拉纸钳；送纸滚轮包括位于隔膜纸卷筒正下方的第一送纸滚轮、位于第一送纸滚轮右上方的第二送纸滚轮，以及位于第二送纸滚轮右侧的第三送纸滚轮和第四送纸滚轮，第三送纸滚轮和第四送纸滚轮间留有缝隙，隔膜纸通过此缝隙进入送纸槽；

在送纸机构与卷绕机构之间，还设有裁断装置，包括一裁断装置底座，设于送纸槽出口的下方，裁断装置底座上设有可弹起的刀片。

极片夹送机构为两个，对称设于电池卷绕机卷绕机构的两侧，位于电池卷绕机卷绕机构的侧后方；

每个极片夹送机构包括夹送机构底座，夹送机构底座上设有极片输送槽，极片输送槽中间为仅供极片竖直放置的窄缝，窄缝底部为传送带；极片输送槽的起始端设有送极片箱，极片输送槽末端设有一对摩擦轮，摩擦轮间留有大小约为极片厚度的缝隙，缝隙正对窄缝；

还包括设于摩擦轮出口上方的夹送机械手，夹送机械手后端设有驱动其前后运动及上下运动的推动气缸，夹送机械手前端为一连接轴，连接轴前端设有垂直于连接轴且可以连接轴为轴心旋转的夹送臂，夹送臂末端为一对可开合的夹片。

本发明的有益效果在于，此设备可以完全替代之前的人工操作，全程自动化作业，大大提高了效率，而且各机构布局合理，极大节约了空间。

附图说明

图1为套电池壳机构的结构侧面视图。

图2为套电池壳机构的结构另一侧面视图。

图3为夹电芯移位机构的结构正面视图。

图4为夹电芯移位机构的结构俯视图。

图5为卷绕机构的结构示意图。

图6为卷针卷绕开始前与隔膜纸、极片的位置关系示意图。

图7为卷针卷绕示意图。

图8为极片夹送机构送极片状态下的结构俯视图。

图9为送纸机构结构示意图。

图10为拉纸机构结构示意图。

图11为设备各机构的布局平面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步的说明。

电池卷绕机，包括套电池壳机构6、夹电芯移位机构5、卷绕机构1、极片夹送机构4和隔膜纸拉送机构。

电池卷绕机的套电池壳机构6，包括电池壳输送带601，电池壳输送带由电机驱动，装载输送空的电池壳，尽头上方设有电池壳夹放机构602，电池壳夹放机构包括一支架603，支架中部通过转轴604连接夹放机械臂605，支架顶部设有驱动夹放机械臂在竖直平面内绕转轴旋转的顶端旋转电机606，夹放机械臂前端设有一对可开合的夹钳607，夹放机械臂后端设有驱动夹钳绕夹放机械臂中轴线旋转的后端旋转电机608；在夹放机械臂正下方，设有与电池壳输送带垂直的电池输送带609；

在夹放机械臂正前方，设有电池卷绕机的夹电芯移位机构5,位于电池卷绕机的卷绕机构上方,包括两对平行的竖直支架501、502,每对支架之间在顶部设有连接杆503、504,连接杆上设有可沿连接杆移动的移位座505、506,移位座上设有可在与连接杆垂直的方向上往复运动的垂直移位座507、508,在这个方向上运动主要是为了两个夹电芯移位机构交替工作时能够避开对方不碰在一起。垂直移位座下端设有可上下移动的夹电芯机构509、510,夹电芯机构包括两个相对设置且可互相靠拢的L形抓手511、512,L形抓手底部横杆末端设有缺口513。两对支架上的垂直移位座均设于靠近另一对支架的一侧。

电池卷绕机的卷绕机构1,包括卷绕底座101,卷绕底座上设有卷绕机构座102,卷绕机构座后方设有驱动卷绕机构座在卷绕底座上前后运动的驱动装置103;卷绕机构座包括竖板104,竖板上下方各设有一横板105,106,上方横板105向下设有可上下运动的上滚筒座107,下方横板106向上设有可上下运动的下滚筒座108，上滚筒座和下滚筒座上分别设有驱动电机驱动其运动。上滚筒座和下滚筒座上均设有滚筒109;竖板中央设有可旋转且可前后运动的卷针筒110,卷针筒通过其后端的旋转电机驱动它旋转，后端还设有气缸推动它前后运动，卷针筒前端设有卷针111。

卷绕机构座伸至最前方的位置时，卷针位于两对支架中间的下方。

在卷绕底座前端设有挡板112。

上滚筒座上并排设有两个滚筒，利于卷绕时使隔膜纸张紧。

电池卷绕机的隔膜纸拉送机构,包括送纸机构2和拉纸机构3,分别位于电池卷绕机卷绕机构1的两侧,送纸机构包括送纸机构座201,送纸机构座顶端设有隔膜纸卷筒202,隔膜纸卷筒下方设有若干送纸滚轮,送纸机构座边缘设有送纸槽203;

送纸滚轮包括位于隔膜纸卷筒正下方的第一送纸滚轮204、位于第一送纸滚轮右上方的第二送纸滚轮205，以及位于第二送纸滚轮右侧的第三送纸滚轮206和第四送纸滚轮207，第三送纸滚轮和第四送纸滚轮间留有缝隙，隔膜纸通过此缝隙进入送纸槽。隔膜纸滚轮的设置，可以使得隔膜纸在拉送时保持张紧状态。

拉纸机构包括拉纸机构底座301,拉纸机构底座上设有可与拉纸机构底座相对滑动的拉纸滑动座302,拉纸滑动座上设有滑动气缸303,滑动气缸前端设有可收滑动气缸驱动前后运动的拉纸机械手304,拉纸机械手前端设有一对可合拢或张开的拉纸钳305，拉纸钳的接触面上设有锯齿，使得拉纸时可以增大摩擦。

在送纸机构与卷绕机构之间，还设有裁断装置，包括一裁断装置底座，设于送纸槽出口的下方，裁断装置底座上设有可弹起的刀片。

隔膜纸卷筒外侧设有隔膜纸挡板208。

电池卷绕机的极片夹送机构4,包括夹送机构底座401，夹送机构底座上设有极片输送槽402，极片输送槽中间为仅供极片竖直放置的窄缝403，窄缝底部为传送带；极片输送槽的起始端设有送极片箱，极片输送槽末端设有一对摩擦轮404，摩擦轮间留有大小约为极片厚度的缝隙，缝隙正对窄缝；

还包括设于摩擦轮出口上方的夹送机械手405，夹送机械手后端设有驱动其前后运动及上下运动的推动气缸，夹送机械手前端为一连接轴406，连接轴前端设有垂直于连接轴且可以连接轴为轴心旋转的夹送臂407，夹送臂末端为一对可开合的夹片408。

所述极片夹送机构为两个，分别夹送正负极片，对称设于电池卷绕机卷绕机构的两侧，位于电池卷绕机卷绕机构的侧后方。

本发明的套电池壳机构，由电池壳夹放机构将电池壳输送带、夹电芯移位机构和电池输送带衔接为一体。电池夹放机构的夹放机械臂，先是转到靠近电池壳输送带的位置，夹取一个空的电池壳，然后再转到夹电芯移位机构这一侧，此时夹电芯移位机构上的一个夹电芯机构也从卷绕机构上夹取了一个卷好的电芯，并移动至夹放机械臂面前，电芯正对空电池壳的开口处，而后夹放机械臂继续转动，直至电芯塞入电池壳中。塞入的过程中，两个夹钳也同时交替做顺时针或逆时针的旋转，以保证塞入过程的顺畅。塞入到位后，夹电芯机构上L形抓手松开，夹放机械臂继续住已经塞好电芯的电池壳，往回转动，转至电池输送带上方，松开，使电池落到电池输送带上，由输送带带走，经过检测工序后，送出设备。

本发明的夹电芯移位机构,设置了两个夹电芯机构,是由于单独一个机构的话,速率无法跟上其他机构工作的速率。工作时，一个夹电芯机构在中央卷针位置夹取卷绕好的电芯，另一个则将电芯夹取至连接杆一侧，配合套电池壳机构将电芯塞入电池壳中，然后再交替工作。首先，夹电芯机构位于连接杆中间卷针上方的位置，然后向下靠近卷针，两个分开的L形抓手合拢，利用底部横杆末端的缺口夹紧卷绕好的电芯。而后夹电芯机构上升，同时向连接杆侧边移动，移动到位后固定不动，由套电池壳机构将空的电池壳开孔对准电芯，将电芯往电池壳里塞。塞进去以后，L形抓手松开，套电池壳机构将塞入电芯的电池壳取走，夹电芯机构继续往回移动至开始的位置继续夹取电芯。

卷绕机构在工作时，初始状态下，卷绕机构座退至机构后端，上滚筒座和下滚筒座分别位于最上端和最下端。隔膜纸拉送机构将隔膜纸从卷绕机构的一侧拉伸至另一侧，此时卷绕机构座向前，卷针伸出，贴住隔膜纸的上表面。两侧的极片夹送机构分别将正负极片从两侧送至卷针与隔膜纸的接触处。左侧的极片从卷针的左上方贴着隔膜纸的下表面向右运动，右侧的极片从卷针的右下方贴着隔膜纸的上表面向左运动，最终将隔膜纸变为Z形结构，卷针位于中心，两侧的极片隔着隔膜纸上下排列。而后，上滚筒座和下滚筒座从上下端向中间运动，将隔膜纸压紧，两侧的裁断装置将隔膜纸裁断，卷针开始旋转，带动上下的滚筒一起转动，将包裹着隔膜纸的正负极片卷绕成团。卷绕完毕后，上下滚筒座退开，由夹电芯移位机构的机械手将卷针上的电芯取下，塞入电池壳中。卷绕机构退回原位，重复下一个步骤。

隔膜纸拉送机构工作时，先将成卷的隔膜纸套在隔膜纸卷筒上，然后将隔膜纸从下端拉出，从底部绕过第一送纸滑轮，从顶部绕过第二送纸滑轮，再通过第三送纸滑轮和第四送纸滑轮之间的缝隙，由送纸槽出口送出。拉纸时，另一侧的拉纸机构首先由气缸驱动拉纸滑动座沿拉纸机构底座向前滑动到尽头，而后拉纸机械手在滑动气缸驱动下继续向前移动至送纸槽出口位置，拉纸机械手的两个拉纸钳合拢，夹住隔膜纸。然后先是机械手后退，然后是拉纸滑动座后退，退至初始位置，就这样将隔膜纸从卷绕机构的一侧拉至另一侧，而后再进行卷绕的工序。

极片夹送机构工作时，首先从送极片箱中倒出裁剪好的极片，倒入极片输送槽中，由于极片输送槽中间的窄缝极窄，极片只能以直立状态随着窄缝底部的传送带一起向前输送，穿过摩擦轮间的缝隙时，由于缝隙的宽度，以及两边摩擦轮不断转动施加的力，使得极片在送出摩擦轮间缝隙时保证完全的竖直状态。此时，上方的夹送机械手上的夹片正处于摩擦轮缝隙出口的上方，夹片张开，而后夹紧极片，推动气缸驱动夹送机械手先上升，而后向前，靠近卷绕机构。而后夹送臂绕连接轴旋转90°，使得被夹持的极片由竖直状态变为水平状态，且正处于卷绕机构卷针处。卷绕机构开始卷绕电芯时，夹片同时松开，返回原位，开始下一次夹送。

本发明的电池卷绕机，其工作的大概过程如下：

初始状态下，卷绕机构座退至卷绕机构后端，上滚筒座和下滚筒座分别位于最上端和最下端。隔膜纸拉送机构将一段隔膜纸从卷绕机构的一侧拉伸至另一侧，此时卷绕机构座向前，卷针伸出，贴住隔膜纸的上表面。此时，两侧的极片夹送机构分别将正负极片从两侧送至卷针与隔膜纸的接触处。左侧的极片从卷针的左上方贴着隔膜纸的下表面向右运动，右侧的极片从卷针的右下方贴着隔膜纸的上表面向左运动，最终将隔膜纸变为Z形结构，卷针位于中心，两侧的极片隔着隔膜纸上下排列。而后，上滚筒座和下滚筒座从上下端向中间运动，将隔膜纸压紧，两侧的裁断装置将隔膜纸裁断，卷针开始旋转，带动上下的滚筒一起转动，将包裹着隔膜纸的正负极片卷绕成团，同时隔膜纸拉送机构和极片夹送机构松开隔膜纸和极片。卷绕完毕后，上下滚筒座退开，由夹电芯移位机构的夹电芯机构将卷针上的电芯取下，移动至套电池壳机构的夹放机械臂前方。

此时，套电池壳机构的夹放机械臂夹取一个空的电池壳，送至夹电芯移位机构前方，电芯正对空电池壳的开口处，而后夹放机械臂继续转动，直至电芯塞入电池壳中。塞入到位后，夹电芯机构上L形抓手松开，夹放机械臂继续住已经塞好电芯的电池壳，往回转动，转至电池输送带上方，松开，使电池落到电池输送带上，由输送带带走，经过检测工序后，送出设备。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电池卷绕机，其特征在于，包括套电池壳机构、夹电芯移位机构、卷绕机构、极片夹送机构和隔膜纸拉送机构。

2.如权利要求1所述的电池卷绕机，其特征在于，套电池壳机构包括电池壳输送带，电池壳输送带尽头上方设有电池壳夹放机构，电池壳夹放机构包括一支架，支架中部通过转轴连接夹放机械臂，支架顶部设有驱动夹放机械臂在竖直平面内绕转轴旋转的顶端旋转电机，夹放机械臂前端设有一对可开合的夹钳，夹放机械臂后端设有驱动夹钳绕夹放机械臂中轴线旋转的后端旋转电机；在夹放机械臂正下方，设有与电池壳输送带垂直的电池输送带；

在夹放机械臂正前方，设有夹电芯移位机构，包括两对平行的竖直支架,每对支架之间在顶部设有连接杆,连接杆上设有可沿连接杆移动的移位座,移位座上设有可在与连接杆垂直的方向上往复运动的垂直移位座,垂直移位座下端设有可上下移动的夹电芯机构,夹电芯机构包括两个相对设置且可互相靠拢的L形抓手, L形抓手底部横杆末端设有缺口。

3.如权利要求1所述的电池卷绕机，其特征在于，在夹电芯移位机构正下方，设有卷绕机构，卷绕机构包括卷绕底座,卷绕底座上设有卷绕机构座,卷绕机构座后方设有驱动卷绕机构座在卷绕底座上前后运动的驱动装置;卷绕机构座包括竖板,竖板上下方各设有一横板,上方横板向下设有可上下运动的上滚筒座,下方横板向上设有可上下运动的下滚筒座, 上滚筒座和下滚筒座上均设有滚筒;竖板中央设有可旋转且可前后运动的卷针筒,卷针筒前端设有卷针。

4.如权利要求1所述的电池卷绕机，其特征在于，隔膜纸拉送机构包括送纸机构和拉纸机构,分别位于卷绕机构的两侧,送纸机构包括送纸机构座,送纸机构座顶端设有隔膜纸卷筒,隔膜纸卷筒下方设有若干送纸滚轮,送纸机构座边缘设有送纸槽。

5.如权利要求1所述的电池卷绕机，其特征在于，拉纸机构包括拉纸机构底座,拉纸机构底座上设有拉纸滑动座,拉纸滑动座上设有滑动气缸,滑动气缸前端设有拉纸机械手,拉纸机械手前端设有一对可合拢或分离的拉纸钳；送纸滚轮包括位于隔膜纸卷筒正下方的第一送纸滚轮、位于第一送纸滚轮右上方的第二送纸滚轮，以及位于第二送纸滚轮右侧的第三送纸滚轮和第四送纸滚轮，第三送纸滚轮和第四送纸滚轮间留有缝隙，隔膜纸通过此缝隙进入送纸槽；

在送纸机构与卷绕机构之间，还设有裁断装置，包括一裁断装置底座，设于送纸槽出口的下方，裁断装置底座上设有可弹起的刀片。

6.如权利要求1所述的电池卷绕机，其特征在于，极片夹送机构为两个，对称设于电池卷绕机卷绕机构的两侧，位于电池卷绕机卷绕机构的侧后方；

每个极片夹送机构包括夹送机构底座，夹送机构底座上设有极片输送槽，极片输送槽中间为仅供极片竖直放置的窄缝，窄缝底部为传送带；极片输送槽的起始端设有送极片箱，极片输送槽末端设有一对摩擦轮，摩擦轮间留有大小约为极片厚度的缝隙，缝隙正对窄缝；

还包括设于摩擦轮出口上方的夹送机械手，夹送机械手后端设有驱动其前后运动及上下运动的推动气缸，夹送机械手前端为一连接轴，连接轴前端设有垂直于连接轴且可以连接轴为轴心旋转的夹送臂，夹送臂末端为一对可开合的夹片。

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