CN104300178A - 双驱动三卷针卷绕机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的双驱动三卷针卷绕机构，包括卷绕主、副支架，卷绕主、副支架上分别设置有主换向回转体、第一副换向回转体、第二副换向回转体，在主换向回转体与第一副换向回转体之间设置有与所有换向回转体同轴心且带动所有换向回转体运动的翻转换向齿轮；主换向回转体和翻转换向齿轮周向穿设有第一、第二、第三主卷针轴，第一、第二、第三主卷针轴分别连接有随各轴公转及自转的第一、第二、第三主卷针；第一、第二副换向回转体对应的穿设有与主卷针轴同步自转及公转的第一、第二、第三副卷针轴和第一、第二、第三副卷针；卷绕主、副支架后侧设有驱动翻转换向齿轮带动所有换向回转体在卷绕、贴胶、下料工位间切换的三组卷针轴翻转驱动组件。

Description

双驱动三卷针卷绕机构
【技术领域】
本发明涉及锂电池生产技术，具体涉及锂电池电芯卷绕的双驱动三卷针卷绕机构。
【背景技术】
目前，锂电池电芯的制作过程中，通常应用的卷绕设备的卷绕头，大多采用单针卷绕机构、双针卷绕机构或三针卷绕机构，且卷绕过程中卷针的动力源均是采用单驱动机构；这种采用一个卷绕头完成电池电芯的卷制，一般只适用于小型电池电芯的制作，对于大电池电芯的制作，因为电池电芯的外径值、高度尺寸大，如果也采用单端动力驱动卷绕头进行卷绕，易造成电芯卷绕不齐、稳定性差等系列问题。
【发明内容】
本发明提供一种适用于外径值大、高度尺寸长的大电池电芯制作，采用双端同时驱动卷绕头的三组卷针在不同的工步进行不同的工位电芯卷绕，节省卷制时间、提高工作效率，并且卷绕的电芯整齐、卷制过程稳定可靠的双驱动三卷针卷绕机构。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
双驱动三卷针卷绕机构，应用于锂电池电芯的卷制中，它包括卷绕主、副支架，所述卷绕主、副支架上设置有在其上同轴心回转运动的主换向回转体、第一副换向回转体和第二副换向回转体，主换向回转体设置于卷绕主支架上，第一、第二副换向回转体设置于卷绕副支架上，在主换向回转体与第一副换向回转体之间设置有与所有换向回转体同轴心且带动所有换向回转体同轴心回转运动的翻转换向齿轮；
所述主换向回转体和翻转换向齿轮的周向等角度间隔的穿设有三组分别围绕在主换向回转体和翻转换向齿轮轴向中心的第一、第二、第三主卷针轴，第一、第二、第三主卷针轴的轴向顶端分别连接有伸出翻转换向齿轮并随各自主卷针轴公转及自转用于卷绕电池电芯的第一、第二、第三主卷针；
对应主换向回转体和翻转换向齿轮上的第一、第二、第三主卷针轴和第一、第二、第三主卷针，所述第一、第二副换向回转体的周向等角度间隔的穿设有三组分别围绕在第一、第二副换向回转体轴向中心且分别与第一、第二、第三主卷针轴同步自转的第一、第二、第三副卷针轴，第一、第二、第三副卷针轴的轴向顶端分别连接有伸出第一副换向回转体与第一、第二、第三主卷针分别轴向对应设置并随各自副卷针轴公转及自转用于辅助支撑卷绕电池电芯的第一、第二、第三副卷针；
所述卷绕主、副支架后侧设有驱动翻转换向齿轮带动主换向回转体、第一副换向回转体、第二副换向回转体同时公转的三组卷针轴翻转驱动组件，三组卷针轴翻转驱动组件同时控制相对应的第一主卷针轴与第一副卷针轴、第二主卷针轴与第二副卷针轴、第三主卷针轴与第三副卷针轴分别在卷绕工位、贴胶工位及下料工位间切换；
该三卷针卷绕机构还包括控制第一主卷针轴与第一副卷针轴、第二主卷针轴与第二副卷针轴、第三主卷针轴与第三副卷针轴分别自转的三组卷针轴自转驱动组件，所述三组卷针轴自转驱动组件包括第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、中心轴、第一内套筒、第一外套筒、第一主齿轮组、第二主齿轮组、第三主齿轮组、第四齿轮组、第二内套筒、第五齿轮组、第二外套筒、第一副齿轮组、第二副齿轮组和第三副齿轮组，所述中心轴安装于主换向回转体、翻转换向齿轮、第一副换向回转体和第二副换向回转体的转轴中心并支撑其同轴心的转动，所述第一外套筒套设于第一内套筒外侧并且两者同轴心的套设于中心轴右侧，所述第一主齿轮组、第二主齿轮组、第三主齿轮组、第四齿轮组和第五齿轮组设置于主换向回转体与翻转换向齿轮之间的主卷针轴、中心轴及内外套筒上；所述第二外套筒套设于第二内套筒外侧并且两者同轴心的套设于中心轴左侧，所述第二内、外套筒还轴向穿过翻转换向齿轮、第一副换向回转体轴心设置，所述第一、第二、第三副齿轮组设置于第一、第二副换向回转体之间的副卷针轴、中心轴及内外套筒上；
所述第一驱动电机通过齿形带及带轮驱动第一外套筒自转，第一外套筒通过第一主齿轮组驱动第一主卷针轴及第一主卷针自转，所述第一主卷针轴还通过第四齿轮组同步驱动第二内套筒自转，第二内套筒通过第二副齿轮组驱动第一副卷针轴及第一副卷针同步自转；
对应的所述第二驱动电机通过齿形带及带轮驱动第一内套筒自转，第一内套筒通过第二主齿轮组驱动第二主卷针轴及第二主卷针自转，所述第二主卷针轴还通过第五齿轮组同步驱动第二外套筒自转，第二外套筒通过第一副齿轮组驱动第二副卷针轴及第二副卷针同步自转；
对应的所述第三驱动电机通过齿形带及带轮驱动中心轴自转，中心轴通过第三主齿轮组驱动第三主卷针轴及第三主卷针自转，同时中心轴还通过第三副齿轮组同步驱动第三副卷针轴及第三副卷针同步自转。
优选地，所述第一、第二、第三主卷针和第一、第二、第三副卷针的芯轴段均采用防止电芯相对芯轴周向滑动的棱形柱状结构。
优选地，所述三组卷针轴翻转驱动组件设有与翻转换向齿轮配合的换向齿轮，换向齿轮通过翻转换向齿轮带动主换向回转体、第一副换向回转体和第二副换向回转体同时公转并控制其上的三组主、副卷针轴分别在卷绕工位、贴胶工位及下料工位间切换。
优选地，所述主换向回转体外侧还设有分别与第一、第二、第三主卷针轴后端配合用于分别推动第一、第二、第三主卷针端部抵接或退离第一、第二、第三副卷针端部的主出针组件和主退针组件。
优选地，所述第二副换向回转体外侧还设有分别与第一、第二、第三副卷针轴后端配合用于分别推动第一、第二、第三副卷针端部抵接或退离第一、第二、第三主卷针端部的副出针组件和副退针组件。
本发明的有益效果是：
本发明的三组卷针机构与现有的双卷针或单卷针机构相比，根据电池电芯的卷制工艺，用三组卷针将不同的工步进行不同工位的电芯卷绕，节省卷制时间，可以大大提高工作效率。特别是对外径值大、高度尺寸长的大电池电芯制作时，采用双端同时驱动主、副卷针轴转动，共同驱动主、副卷针同时卷绕电池电芯的芯棒，可以有效地使卷绕电芯的整齐，卷制过程稳定可靠；另外，主、副卷针的芯轴段均采用棱形柱状结构，将电池电芯的芯棒套装在卷针芯轴上，当把隔膜、极片按照顺序重叠卷绕成电芯时，可以有效防止池电芯的芯棒相对于卷针的芯轴转动。
【附图说明】
图1是本发明的左视立体结构示意图；
图2是本发明的右视立体结构示意图；
图3是本发明的主视结构示意图；
图4是本发明的旋转剖视结构示意图；
图5是本发明的主、副卷针放大结构示意图。
【具体实施方式】
双驱动三卷针卷绕机构，如图1和图2所示，应用于锂电池电芯的卷制中，它包括卷绕主、副支架(1a、1b)，在卷绕主、副支架(1a、1b)上设置有在其上同轴心回转运动的主换向回转体2、第一副换向回转体4和第二副换向回转体5，主换向回转体2设置于卷绕主支架1a上，第一、第二副换向回转体(4、5)设置于卷绕副支架1b上，在主换向回转体2、第一副换向回转体4之间设置有与所有换向回转体同轴心且带动所有换向回转体同轴心回转运动的翻转换向齿轮3；在主换向回转体2、翻转换向齿轮3的周向等角度间隔的穿设有三组分别围绕在主换向回转体2和翻转换向齿轮3轴向中心的第一、第二、第三主卷针轴(6、7、8)，第一、第二、第三主卷针轴(6、7、8)的轴向顶端分别连接有伸出翻转换向齿轮3并随各自主卷针轴公转及自转用于卷绕电池电芯的第一、第二、第三主卷针(9、10、11)。
继续如图1和图2所示，对应主换向回转体2和翻转换向齿轮3上的第一、第二、第三主卷针轴(6、7、8)和第一、第二、第三主卷针(9、10、11)，所述第一、第二副换向回转体(4、5)的周向等角度间隔的穿设有三组分别围绕在第一、第二副换向回转体(4、5)轴向中心且分别与第一、第二、第三主卷针轴(6、7、8)同步自转的第一、第二、第三副卷针轴(12、13、14)，第一、第二、第三副卷针轴(12、13、14)的轴向顶端分别连接有伸出第一副换向回转体4与第一、第二、第三主卷针(9、10、11)分别轴向对应设置并随各自副卷针轴公转及自转用于辅助支撑卷绕电池电芯的第一、第二、第三副卷针(15、16、17)。
继续如图1和图2所示，在卷绕主、副支架(1a、1b)后侧设有驱动翻转换向齿轮3带动主换向回转体2、第一换向回转体4和第二副换向回转体5同时公转的三组卷针轴翻转驱动组件18，三组卷针轴翻转驱动组件同时控制相对应的第一主卷针轴6与第一副卷针轴12、第二主卷针轴7与第二副卷针轴13、第三主卷针轴8与第三副卷针轴14分别在卷绕工位、贴胶工位及下料工位间切换；三组卷针轴翻转驱动组件18上设有与翻转换向齿轮3配合的换向齿轮180，换向齿轮180通过翻转换向齿轮3带动主换向回转体2、第一换向回转体4和第二副换向回转体5同时公转并控制其上的三组主、副卷针轴分别在卷绕工位、贴胶工位及下料工位间切换。其中，主换向回转体2外侧还设有分别与第一、第二、第三主卷针轴(6、7、8)后端配合用于分别推动第一、第二、第三主卷针(9、10、11)端部抵接或退离第一、第二、第三副卷针(15、16、17)端部的主出针组件(图中未示)和主退针组件(图中未示)；所述第二副换向回转体5外侧也设有分别与第一、第二、第三副卷针轴(12、13、14)后端配合用于分别推动第一、第二、第三副卷针(15、16、17)端部抵接或退离第一、第二、第三主卷针(9、10、11)端部的副出针组件(图中未示)和副退针组件(图中未示)。
如图1至图4所示，该三卷针卷绕机构还包括控制第一主卷针轴6与第一副卷针轴12、第二主卷针轴7与第二副卷针轴13、第三主卷针轴8与第三副卷针轴14分别自转的三组卷针轴自转驱动组件，所述三组卷针轴自转驱动组件包括第一驱动电机19、第二驱动电机20、第三驱动电机21、中心轴22、第一内套筒23、第一外套筒24、第一主齿轮组25、第二主齿轮组26、第三主齿轮组27、第四齿轮组28、第二内套筒29、第五齿轮组30、第二外套筒31、第一副齿轮组32、第二副齿轮组33和第三副齿轮组34，中心轴22安装于主换向回转体2、翻转换向齿轮3、第一副换向回转体4、第二副换向回转体5的转轴中心并支撑其同轴心的转动，第一外套筒24套设于第一内套筒23外侧并且两者同轴心的套设于中心轴22右侧，所述第一主齿轮组25、第二主齿轮组26、第三主齿轮组27、第四齿轮组28和第五齿轮组30分别设置于主换向回转体2与翻转换向齿轮3之间的主卷针轴、中心轴及内外套筒上。继续如图1至图4所示，第二外套筒31套设于第二内套筒29外侧并且两者同轴心的套设于中心轴22左侧，所述第二内、外套筒(29、31)还轴向穿过翻转换向齿轮3和第一副换向回转体4轴心设置，其中，第一、第二、第三副齿轮组(32、33、34)分别设置于第一、第二副换向回转体(4、5)之间的副卷针轴、中心轴及内外套筒上。
继续如图1至图4所示，第一驱动电机19通过齿形带及带轮驱动第一外套筒24自转，第一外套筒24通过第一主齿轮组25驱动第一主卷针轴6及第一主卷针9自转，所述第一主卷针轴6还通过第四齿轮组28同步驱动第二内套筒29自转，第二内套筒29通过第二副齿轮组33驱动第一副卷针轴12及第一副卷针15同步自转。
继续如图1至图4所示，对应的所述第二驱动电机20通过齿形带及带轮驱动第一内套筒23自转，第一内套筒23通过第二主齿轮组26驱动第二主卷针轴7及第二主卷针10自转，所述第二主卷针轴7还通过第五齿轮组30同步驱动第二外套筒31自转，第二外套筒31通过第一副齿轮组32驱动第二副卷针轴13及第二副卷针16同步自转。
继续如图1至图4所示，对应的所述第三驱动电机21通过齿形带及带轮驱动中心轴22自转，中心轴22通过第三主齿轮组27驱动第三主卷针轴8及第三主卷针11自转，同时中心轴22还通过第三副齿轮组34同步驱动第三副卷针轴14及第三副卷针17同步自转。
如图5所示，第一、第二、第三主卷针(9、10、11)和第一、第二、第三副卷针(15、16、17)的芯轴段均采用防止电芯相对芯轴周向滑动的棱形柱状结构，将电池电芯的芯棒套装在卷针芯轴上，当把隔膜、极片按照顺序重叠卷绕成电芯时，可以有效防止池电芯的芯棒相对于卷针的芯轴转动。
该双驱动三卷针卷绕机构通过三组电机分别驱动中心轴22和套筒自转，进一步通过齿轮组带动每组卷针自转，并通过中间的传动轴和套筒，将主卷针一侧的转动传送至卷绕头另一端，并通过齿轮组一起带动副卷针同步自转，实现卷绕头两端对应的卷针支撑着电池电芯的芯棒同步卷绕。
与现有的双卷针或单卷针机构相比，根据电池电芯的卷制工艺，用三组卷针将不同的工步进行不同工位的电芯卷绕，节省卷制时间，可以大大提高工作效率。特别是对外径值大、高度尺寸长的大电池电芯制作时，采用双端同时驱动主、副卷针轴转动，共同驱动主、副卷针同时卷绕电池电芯的芯棒，可以有效地使卷绕电芯的整齐，卷制过程稳定可靠。
以上所述实施例只是为本发明的较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，凡依本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.双驱动三卷针卷绕机构，应用于锂电池电芯的卷制中，它包括卷绕主、副支架，其特征在于：
所述卷绕主、副支架上设置有在其上同轴心回转运动的主换向回转体、第一副换向回转体和第二副换向回转体，主换向回转体设置于卷绕主支架上，第一、第二副换向回转体设置于卷绕副支架上，在主换向回转体与第一副换向回转体之间设置有与所有换向回转体同轴心且带动所有换向回转体同轴心回转运动的翻转换向齿轮；
所述主换向回转体和翻转换向齿轮的周向等角度间隔的穿设有三组分别围绕在主换向回转体和翻转换向齿轮轴向中心的第一、第二、第三主卷针轴，第一、第二、第三主卷针轴的轴向顶端分别连接有伸出翻转换向齿轮并随各自主卷针轴公转及自转用于卷绕电池电芯的第一、第二、第三主卷针；
对应主换向回转体和翻转换向齿轮上的第一、第二、第三主卷针轴和第一、第二、第三主卷针，所述第一、第二副换向回转体的周向等角度间隔的穿设有三组分别围绕在第一、第二副换向回转体轴向中心且分别与第一、第二、第三主卷针轴同步自转的第一、第二、第三副卷针轴，第一、第二、第三副卷针轴的轴向顶端分别连接有伸出第一副换向回转体与第一、第二、第三主卷针分别轴向对应设置并随各自副卷针轴公转及自转用于辅助支撑卷绕电池电芯的第一、第二、第三副卷针；
所述卷绕主、副支架后侧设有驱动翻转换向齿轮带动主换向回转体、第一副换向回转体、第二副换向回转体同时公转的三组卷针轴翻转驱动组件，三组卷针轴翻转驱动组件同时控制相对应的第一主卷针轴与第一副卷针轴、第二主卷针轴与第二副卷针轴、第三主卷针轴与第三副卷针轴分别在卷绕工位、贴胶工位及下料工位间切换；
该三卷针卷绕机构还包括控制第一主卷针轴与第一副卷针轴、第二主卷针轴与第二副卷针轴、第三主卷针轴与第三副卷针轴分别自转的三组卷针轴自转驱动组件，所述三组卷针轴自转驱动组件包括第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、中心轴、第一内套筒、第一外套筒、第一主齿轮组、第二主齿轮组、第三主齿轮组、第四齿轮组、第二内套筒、第五齿轮组、第二外套筒、第一副齿轮组、第二副齿轮组和第三副齿轮组，所述中心轴安装于主换向回转体、翻转换向齿轮、第一副换向回转体和第二副换向回转体的转轴中心并支撑其同轴心的转动，所述第一外套筒套设于第一内套筒外侧并且两者同轴心的套设于中心轴右侧，所述第一主齿轮组、第二主齿轮组、第三主齿轮组、第四齿轮组和第五齿轮组设置于主换向回转体与翻转换向齿轮之间的主卷针轴、中心轴及内外套筒上；所述第二外套筒套设于第二内套筒外侧并且两者同轴心的套设于中心轴左侧，所述第二内、外套筒还轴向穿过翻转换向齿轮、第一副换向回转体轴心设置，所述第一、第二、第三副齿轮组设置于第一、第二副换向回转体之间的副卷针轴、中心轴及内外套筒上；
所述第一驱动电机通过齿形带及带轮驱动第一外套筒自转，第一外套筒通过第一主齿轮组驱动第一主卷针轴及第一主卷针自转，所述第一主卷针轴还通过第四齿轮组同步驱动第二内套筒自转，第二内套筒通过第二副齿轮组驱动第一副卷针轴及第一副卷针同步自转；
对应的所述第二驱动电机通过齿形带及带轮驱动第一内套筒自转，第一内套筒通过第二主齿轮组驱动第二主卷针轴及第二主卷针自转，所述第二主卷针轴还通过第五齿轮组同步驱动第二外套筒自转，第二外套筒通过第一副齿轮组驱动第二副卷针轴及第二副卷针同步自转；
对应的所述第三驱动电机通过齿形带及带轮驱动中心轴自转，中心轴通过第三主齿轮组驱动第三主卷针轴及第三主卷针自转，同时中心轴还通过第三副齿轮组同步驱动第三副卷针轴及第三副卷针同步自转。
2.根据权利要求1所述的双驱动三卷针卷绕机构，其特征在于，所述第一、第二、第三主卷针和第一、第二、第三副卷针的芯轴段均采用防止电芯相对芯轴周向滑动的棱形柱状结构。
3.根据权利要求1所述的双驱动三卷针卷绕机构，其特征在于，所述三组卷针轴翻转驱动组件设有与翻转换向齿轮配合的换向齿轮，换向齿轮通过翻转换向齿轮带动主换向回转体、第一副换向回转体和第二副换向回转体同时公转并控制其上的三组主、副卷针轴分别在卷绕工位、贴胶工位及下料工位间切换。
4.根据权利要求1所述的双驱动三卷针卷绕机构，其特征在于，所述主换向回转体外侧还设有分别与第一、第二、第三主卷针轴后端配合用于分别推动第一、第二、第三主卷针端部抵接或退离第一、第二、第三副卷针端部的主出针组件和主退针组件。
5.根据权利要求1所述的双驱动三卷针卷绕机构，其特征在于，所述第二副换向回转体外侧还设有分别与第一、第二、第三副卷针轴后端配合用于分别推动第一、第二、第三副卷针端部抵接或退离第一、第二、第三主卷针端部的副出针组件和副退针组件。
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