CN104009249B - 一种卷绕机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷绕机，包括机架组件、放卷机构、卷绕机构、下料机构、贴胶装置和张力控制机构，所述张力控制机构包括在所述放卷机构与所述卷绕机构之间设置的极片纠偏装置和驱动装置，所述卷绕机构的卷针做凸轮运动，所述驱动装置驱动极片与做凸轮运动的所述卷针对极片的牵引同步，同时隔断极片放卷及纠偏操作对极片张力的影响。本发明的卷绕机能够有效实现平稳的张力控制。

Description

一种卷绕机

技术领域

本发明涉及电池电芯制作设备，具体是一种卷绕机。

背景技术

卷绕设备中，张力的控制一直都是重要部分，张力的控制对卷绕装置的工作有重大影响。中国专利申请201210446469.9中提供一种卷绕机，采用一张力辊固定，与其相对设置的两张力辊可移动，极片以S形相对穿过三个张力辊，驱动与其相对设置的两张力辊移动，来张紧或松开极片，以控制极片的张力，但此方法对张力的控制不够平稳。

发明内容

为解决上述问题，实现平稳的张力控制，本发明提供一种卷绕机，包括机架组件、放卷机构、卷绕机构、下料机构、贴胶装置和张力控制机构；所述张力控制机构包括在所述放卷机构与所述卷绕机构之间设置的极片纠偏装置和驱动装置，所述卷绕机构的卷针做凸轮运动，所述驱动装置驱动极片与做凸轮运动的卷针对极片的牵引同步，同时隔断了极片放卷及纠偏操作对极片张力的影响。

优选地，所述驱动装置包括驱动辊、压辊、压紧气缸、电机、驱动座、驱动压轮座、驱动压座、驱动底板和气缸力臂，所述驱动辊固定在所述驱动座，所述压辊固定在所述驱动压轮座，所述驱动压座通过滑轨与所述驱动压轮座相连，所述驱动座和所述驱动压轮座固定在所述驱动底板，所述气缸力臂将所述压紧气缸固定在所述驱动压轮座，所述压紧气缸驱动所述压辊向所述驱动辊移动，与所述驱动辊上的极片产生摩擦力以带动极片前进，所述电机驱动所述驱动辊与做凸轮运动的卷针同步运动。

优选地，所述极片纠偏装置包括纠偏缓存机构、极片辊组、电机组和纠偏机构，所述极片辊组与所述纠偏缓存机构连接，所述纠偏缓存机构连接所述纠偏机构，所述纠偏机构连接所述电机组，所述纠偏机构在其出口处设有感应装置，用于检测极片是否发生偏离，所述纠偏机构根据所述感应装置的检测情况，使极片沿着与极片偏离方向相反的方向移动以进行纠偏。

纠偏缓存机构与纠偏机构之间优选采用连接头连接，使极片辊组倾斜来实现极片位置调整。

优选地，所述纠偏缓存机构包括传动轮组、纠偏座、缓存气缸、缓存板、张力活动板、转轴和皮带,所述传动轮组固定在所述纠偏座上,所述转轴固定在所述缓存板的同时，两端各固定在两缓存支撑座上，使所述转轴带着所述缓存板及极片辊可相对所述两缓存支撑座转动，所述纠偏座上固定有一竖向导轨，所述竖向导轨上的滑块上固定所述张力活动板,所述缓存板上固定有缓存座和一横向导轨,所述极片辊组固定在缓存板上,当极片张力减小时，在所述缓存气缸作用下，所述张力活动板带动固定在所述缓存座上的所述皮带沿着所述竖向导轨向所述缓存气缸的方向移动，所述横向导轨上的所述滑块沿着所述横向导轨向所述固定皮带的一端移动，固定在所述缓存座上的所述极片辊随着所述缓存座移动,当极片张力变大时，固定在所述缓存座上的所述皮带带动所述张力活动板沿着所述竖向导轨向远离所述缓存气缸的方向移动。

优选地，所述纠偏机构包括纠偏座、连接头、连接轴、纠偏推块、螺母连接块、丝杆和丝杆螺母，所述纠偏座上固定有一竖向导轨，其滑块上面固定所述纠偏推块，所述竖向导轨一侧固定有位置传感器，所述纠偏推块与缓存板之间通过所述连接头和连接轴连接，极片依次相对间隔地从极片辊组呈S形穿过，所述纠偏机构出口处设置的感应装置检测极片是否偏离，当极片位置发生偏离时，电机带动丝杆转动，丝杆上的丝杆螺母带动纠偏推块形成传动配合，通过连接轴和连接头带动缓存板上端面以转轴为中心线倾斜，使极片沿着与极片偏离方向相反的方向移动，位置传感器用于对螺母连接块的位置进行监测。

优选地，所述张力控制机构还包括设在驱动装置与卷绕机构的入片装置之间的平衡张力机构，所述平衡张力机构包括极片辊固定板，所述极片辊固定板上相对地固定两极片辊，其与驱动装置竖向平行地固定在机架上，在所述极片辊固定板的两侧各有极片辊，优选与固定板上的极片辊呈倒三角设置，且其中一个与其平行设置。极片纠偏装置、平衡张力机构和驱动装置三个装置一起起平衡张力作用。

优选地，所述放卷机构根据卷径变化变速放卷，其中根据极片穿过的长度计算出放卷直径来控制放卷速度以使得放卷平稳。

优选地，所述卷绕机构包括卷绕头、入片装置、预卷组件、切隔膜收尾组件。

优选地，在所述放卷机构处设有除尘、刷粉装置；

优选地，在卷绕机构前设有断带保护装置，断带保护装置通过对张力的判断压紧极片。

本发明的有益效果：

卷针做凸轮运动，驱动装置牵引极片与卷针的凸轮运动同步，减少张力的抖动，驱动装置使极片张力平衡，且驱动装置隔断了放卷、刷粉及纠偏对极片张力的影响，使极片张力更平稳。在优选的实施例中，驱动装置、极片纠偏装置、平衡张力机构组成一个张力平衡系统，很小的驱动力就能带动极片，驱动高速时也不会打滑。在优选的实施例中，针对卷径的变化采用变速放卷，根据极片穿过的长度计算出放卷直径来控制放卷速度，使得放卷平稳。在优选的实施例中，设置断带自动保护装置，当断带或料带快完时，断带自动保护装置通过对张力的判断，压紧料带，使其不必重新穿带，提高了制作效率。

附图说明

图1为本发明实施例的一种卷绕机的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种卷绕机的驱动装置的俯视图；

图3为本发明实施例的一种卷绕机的入片装置的俯视图；

图4为本发明实施例的一种卷绕机的入片装置的正视图；

图5为本发明实施例的一种卷绕机的入片装置的左视图；

图6为本发明实施例的一种卷绕机的纠偏装置的俯视图；

图7为本发明实施例的一种卷绕机的纠偏装置的左视图；

图8为本发明实施例的一种卷绕机的下料机构的齿轮传动结构示意图；

图9为本发明实施例的一种卷绕机的下料机构结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

参阅图1，根据本发明的优选实施例，卷绕机包括机架组件1、放卷机构2、卷绕机构3、下料机构4、贴胶装置5、短路检测装置6、次品剔除装置7和张力控制机构8，放卷机构进行正、负极片放卷和隔膜放卷，在放卷机构处设控制单元，通过对卷径的计算来控制放卷速度；卷绕机构包括卷绕头31、入片装置32、预卷组件33、切隔膜收尾组件34；在张力控制机构中设置纠偏装置81和驱动装置82；在放卷处、纠偏装置处设有相应的感应装置。张力控制机构8优选还包括平衡张力机构9，纠偏装置、驱动装置、平衡张力机构组成的张力平衡系统。

如图2所示，在优选的实施例中，驱动装置82包括驱动辊821、压辊822、压紧气缸823、电机824、固定驱动辊的驱动座825、固定压辊的驱动压轮座826、通过滑轨与驱动压轮座相连的驱动压座827、固定驱动座和驱动压轮座的驱动底板825、以及将压紧气缸固定在驱动压轮座上的气缸力臂826。工作时，压紧气缸823驱动压辊822向驱动辊821移动与驱动辊821上的极片产生摩擦力带动极片前进，同时，电机824驱动驱动辊821与做凸轮运动的卷针同步运动，减少了张力的抖动，同时隔断了放卷，刷粉及纠偏对极片张力的影响。

如图3至图5所示，在优选的实施例中，入片装置32包括切刀组件321、入片组件322和驱动组件323，切刀组件包括上切刀安装座的切刀主架3211、固定在上切刀上的切刀吸尘装置3212、与切刀相连并驱动切刀的切刀气缸3213、固定在切刀主架上的极片导向板3214、极耳导向板3215、固定上切刀的上切刀安装座3216、连接切刀组件和入片组件的切刀支架3217；入片组件包括两压膜辊3221、固定在活动压板上的驱动辊3222、固定在支撑固定板上且与压紧气缸相连的压辊3223、与活动压板相连的夹紧底板3224、分别与活动压板和支撑固定板连接的两夹板3225、固定切刀支架且与入片组件通过滑轨连接且相对滑动块滑动的安装座3226、检测滑动块位置的控制单元3227，在驱动组件323加设螺旋同心差速机构3231，带动整体转动来调整入片角度。

如图6-图7所示，在优选的实施例中，纠偏装置包括纠偏缓存机构811、极片辊组812、电机组813、纠偏机构814、控制单元8115；极片辊组812与纠偏缓存机构811连接，纠偏缓存机构811连接纠偏机构，纠偏机构连接电机组，控制单元分别与电机8131，位置传感器8147电性连接。在纠偏机构出口处，竖直穿过极片辊8125的极片两侧各设有一个感应装置(未在图中示出)，用于检测极片是否发生偏离。

纠偏缓存机构811可以包括传动轮组8111、纠偏座8112、缓存气缸8113、缓存板8114、张力活动板8117、皮带81112和转轴8119,传动轮组呈两排间隔固定在纠偏座上；转轴8119固定在缓存板8114的同时，两端各固定在两缓存支撑座8118上，使转轴带着缓存板及极片辊可相对两缓存支撑座转动，纠偏座上固定一竖向导轨81110，其滑块上固定张力活动板8117；缓存板上固定有极片辊组，缓存座81113和横向导轨8116。可包括一过渡块8115固定在纠偏座上，其上端面固定一与其他传动轮组上表面对齐的传动轮。纠偏机构可以包括纠偏座、连接头8142、连接轴8143、纠偏推块8144、螺母连接块8145、丝杆8149和丝杆螺母8146；纠偏座上固定有竖向导轨，其滑块上面固定纠偏推块；竖向导轨一侧固定有两个位置传感器8147；纠偏推块与缓存板之间通过连接头和连接轴连接；电机组包括电机和电机座；极片辊组呈两排间隔固定在缓存板上。

纠偏时，极片依次相对间隔地从极片辊8121，8122，8123,8124,8125呈S形穿过，纠偏机构出口处设置的两感应装置检测极片是否偏离，极片未发生偏离时，感应装置不发送信号，电机8131不动作；当极片位置发生偏离时，电机8131动作，带动丝杆8149转动，丝杆上的丝杆螺母8146带动纠偏推块8144形成传动配合，通过连接轴8143和连接头8142带动缓存板上端面以转轴8119为中心线倾斜，使极片沿着与极片偏离方向相反的方向移动，极片回到适当位置，同时两位置传感器8147对螺母连接块8145的位置进行控制，防止其移动量超过极片偏离量。

采用纠偏缓存机构，可将气缸移动的距离与气缸带动极片移动的距离比例放大，使纠偏更灵敏、精准。在极片纠偏过程中，纠偏缓存机构811对极片的张力进行控制，当极片张力减小时，在气缸8113作用下，张力活动板8117带动固定在缓存座上的皮带81112沿着导轨81110向气缸8113的方向移动，横向导轨8116上的滑块沿着横向导轨8116向固定皮带的一端移动，固定在缓存座上的极片辊随着缓存座81113移动，极片张力恢复；如果张力变大，则固定在缓存座上的皮带带动张力活动板8117沿着导轨81110向远离气缸的方向移动，实现对极片张力的控制。

另一实施例中，纠偏缓存机构与纠偏机构位置可转换。

如图8-图9所示，在优选的实施例中，下料机构在卷绕位置与下料位置之间设有同步下料齿轮，包括转换工位齿轮机构41、下料齿轮机构42、下料装置43，转换工位齿轮机构41包括卷绕齿轮411、带动卷绕齿轮411转换工位的转换齿轮412和从动齿轮413；下料齿轮机构42包括从动齿轮421，与从动齿轮同轴的同步下料齿轮422，同步下料齿轮422带动下料的下料齿轮423，下料装置43包括下料气缸431、机械手432、机械手气缸433、与下料气缸相连的气缸臂435、内轴436、外轴437、内轴固定板438以及机械手固定板439。

下料时，当极片卷绕抽芯完成后，转换工位电机驱动转换工位，同时机械手气缸433驱动机械手夹紧电芯，转换齿轮412带动从动齿轮413，从动齿轮413带动卷绕齿轮411，卷绕齿轮411带动从动齿轮421，与从动齿轮421同轴的同步下料齿轮422转动带动下料齿轮423，与下料齿轮相连的内轴旋转使两机械手翻转转换位置，同时，下料气缸驱动与其相连的气缸臂推动内轴和与内轴相连的内轴固定板及固定在内轴固定板上的机械手向远离下料气缸的方向移动，将电芯送至冷压制电芯平台时，机械手气缸驱动机械手张开，返回原位，同时另一端的机械手已经夹好电芯，同步下料齿轮驱动两机械手翻转转换位置，如此往复动作下料。

根据实施例，卷绕机工作时经过以下步骤：放卷牵引，卷绕和下料，在放卷处，加设控制单元，通过对卷径的计算来控制放卷速度；在除尘、刷粉与入片之间加设纠偏和驱动，调节极片的位置和控制张力。

放卷牵引：工作时，极片和隔膜经放卷机构放卷，极片经刷粉、除尘时，极片刷粉后，两刷粉刷自动分离，然后进行除尘，以避免刷粉刷重新对除尘后的极片再次刷粉，放卷处的控制单元通过对卷径计算控制放卷速度，当纠偏感应装置感应到极片发生偏离时，纠偏机构对极片进行纠偏，对极片进行纠偏缓存，驱动装置，极片穿过驱动辊时，压紧气缸驱动压辊压紧极片来控制极片的张力与卷针的牵引张力同步，同时隔断了放卷、刷粉和纠偏对极片的张力的影响，极片入片前对极片进行纠偏，如果极片突然断带，设在纠偏处的断带自动保护装置收到张力感应器的信号，通过对张力的判断，在压紧气缸驱动下，自动压紧断带，以免重新穿带。

卷绕：极片入片时，极片经过两压膜辊时，将极片导入驱动辊和压辊之间，压紧气缸驱动压辊向驱动辊移动并压紧极片，驱动组件驱动切刀组件和入片组件同时向预卷装置移动，到设定距离时，切刀组件停止移动，入片组件继续移动，将极片端送入预卷装置并夹紧后，压紧气缸驱动压辊远离驱动辊，松开极片，极片由预卷装置带动传动，驱动组件驱动入片组件和切刀组件向反方向移动，移动到设定距离时，切刀组件停止移动，压紧气缸驱动压辊远向驱动辊移动并夹紧极片，入片组件夹紧极片继续移动到设定距离时，切刀气缸驱动切刀切断极片，同时对极片除尘，极片经预卷装置后进入卷绕装置，极片卷绕时，首先进入第一卷绕头，卷绕形成电芯卷绕雏形，转换工位同时，入片装置重复上述入片过程，与转换公位同步运动，第二卷绕头卷绕，两隔膜切断、收尾装置同时切断第一卷绕头处的两隔膜，同时贴胶装置中的备胶组件提前备好胶带，贴胶组件对电芯进行贴胶，转换工位，入片装置入片，第三卷绕头卷绕，两隔膜切断、收尾装置同时切断第二卷绕头处的两隔膜，备胶、贴胶，同时第一卷绕头处的电芯同步下料。

下料：下料机构将电芯送至冷压测短路装置制成电芯机短路检测下料后，次品剔除装置将短路检测不合格的电芯剔除，后送至输送平台。

在进一步的实施例，可按照如下设计获得相应的优点。中机架、大板材料可采用经过热处理的Q420，抗压强，且不易变形，大板采用挂式，减小应力，使其不容易变形。放卷机构可采用变速放卷，可设置极片摩擦系数的检测装置来控制张力。机械手与换工位同步运动，可以减少堵料，机械手将切刀组件和入片组件集成，实现入片的同时追切极片，提高了工作效率，且在驱动组件上加设了螺旋差速机构来调整入片角度，使得入片更精准、快速。贴胶与备胶分工位进行，可提前备胶，减少贴胶等待时间。卷绕完成换工位与下料同步，可操作简便，结构简单，减少卷针损伤。切隔膜与收尾集成，可减少推膜辊与收尾胶辊的移动距离。纠偏装置和驱动装置的数量和位置可根据实际情况变动。

以上内容是结合具体/优选的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，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种卷绕机，包括机架组件、放卷机构、卷绕机构、下料机构、贴胶装置和张力控制机构，其特征在于，所述张力控制机构包括在所述放卷机构与所述卷绕机构之间设置的极片纠偏装置和驱动装置，所述卷绕机构的卷针做凸轮运动，所述驱动装置驱动极片与做凸轮运动的所述卷针对极片的牵引同步，同时隔断极片放卷及纠偏操作对极片张力的影响；所述驱动装置包括驱动辊、压辊、压紧气缸、电机、驱动座、驱动压轮座、驱动压座、驱动底板和气缸力臂，所述驱动辊固定在所述驱动座上，所述压辊固定在所述驱动压轮座上，所述驱动压座通过滑轨与所述驱动压轮座相连，所述驱动座和所述驱动压轮座固定在所述驱动底板上，所述气缸力臂将所述压紧气缸固定在所述驱动压轮座上，所述压紧气缸驱动所述压辊向所述驱动辊移动，与所述驱动辊上的极片产生摩擦力以带动极片前进，所述电机驱动所述驱动辊与做凸轮运动的卷针同步运动。

2.如权利要求1所述的卷绕机，其特征在于，所述极片纠偏装置包括纠偏缓存机构、极片辊组、电机组和纠偏机构，所述极片辊组与所述纠偏缓存机构连接，所述纠偏缓存机构连接所述纠偏机构，所述纠偏机构连接所述电机组，所述纠偏机构在其出口处设有感应装置，用于检测极片是否发生偏离，所述纠偏机构根据所述感应装置的检测情况，使极片沿着与极片偏离方向相反的方向移动以进行纠偏。

3.如权利要求2所述的卷绕机，其特征在于，所述纠偏缓存机构包括传动轮组、纠偏座、缓存气缸、缓存板、张力活动板、转轴和皮带,所述传动轮组固定在所述纠偏座上,所述转轴固定在所述缓存板的同时，两端各固定在两缓存支撑座上，使所述转轴带着所述缓存板及极片辊可相对所述两缓存支撑座转动，所述纠偏座上固定有一竖向导轨，所述竖向导轨上的滑块上固定所述张力活动板,所述缓存板上固定有缓存座和一横向导轨,所述极片辊组固定在缓存板上,当极片张力减小时，在所述缓存气缸作用下，所述张力活动板带动固定在所述缓存座上的所述皮带沿着所述竖向导轨向所述缓存气缸的方向移动，所述横向导轨上的所述滑块沿着所述横向导轨向所述固定皮带的一端移动，固定在所述缓存座上的所述极片辊随着所述缓存座移动,当极片张力变大时，固定在所述缓存座上的所述皮带带动所述张力活动板沿着所述竖向导轨向远离所述缓存气缸的方向移动。

4.如权利要求3所述的卷绕机，其特征在于，所述纠偏机构包括所述纠偏座、连接头、连接轴、纠偏推块、螺母连接块、丝杆和丝杆螺母， 所述竖向导轨上的所述滑块上固定所述纠偏推块，所述竖向导轨一侧固定有位置传感器，所述纠偏推块与所述缓存板之间通过所述连接头和所述连接轴连接，极片依次相对间隔地从极片辊组呈S形穿过，所述纠偏机构出口处设置的所述感应装置检测极片是否偏离，当极片位置发生偏离时，所述丝杆被驱动转动，所述丝杆上的丝杆螺母带动所述纠偏推块形成传动配合，通过所述连接轴和所述连接头带动所述缓存板上端面以一转轴为中心线倾斜，使极片沿着与极片偏离方向相反的方向移动，所述位置传感器用于对所述螺母连接块的位置进行监测。

5.如权利要求1至4任一项所述的卷绕机，其特征在于，所述张力控制机构还包括设在所述驱动装置与所述卷绕机构之间的平衡张力机构，所述平衡张力机构包括极片辊固定板，所述极片辊固定板上相对地固定两极片辊，其与所述驱动装置竖向平行地固定在机架上，在所述极片辊固定板的两侧各固定有极片辊。

6.如权利要求1至4任一项所述的卷绕机，其特征在于，所述放卷机构根据卷径变化变速放卷，其中根据极片穿过的长度计算出放卷直径来控制放卷速度以使得放卷平稳。

7.如权利要求1至4任一项所述的卷绕机，其特征在于，所述卷绕机构包括相配合设置的入片装置、预卷组件、卷绕头以及切隔膜收尾组件。

8.如权利要求1至4任一项所述的卷绕机，其特征在于，在所述放卷机构处设有除尘刷粉装置。

9.如权利要求1至4任一项所述的卷绕机，其特征在于，在所述卷绕机构前设断带保护装置，断带保护装置在检测到张力大小符合预定条件时压紧极片。