CN106099208B - 电芯卷针自转和公转装置 - Google Patents

电芯卷针自转和公转装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电芯卷针自转和公转装置,其特征在于:包括卷针公转机构和卷针自转机构;卷针公转机构中,转塔通过轴承支承装配在转塔座内,公转从动齿轮固定安装在转塔后端,公转转盘通过轴承支承装配在转盘座内,公转连接轴两端分别与公转从动齿轮和公转转盘固定连接,公转从动齿轮、公转连接轴和公转转盘共轴线;公转驱动部件安装于公转电机架上,公转驱动部件的输出端固定安装公转驱动齿轮,公转驱动齿轮与公转从动齿轮啮合;卷针自转机构包括至少一个卷针和驱动卷针自转的自转驱动机构,卷针通过轴承支撑装配在转塔内。本发明结构巧妙,设计合理,能够实现多个卷针并行卷绕电芯,有效提高锂电池电芯卷绕的效率。

Description

电芯卷针自转和公转装置
技术领域
本发明涉及一种电芯卷针自转和公转装置,属于锂电池电芯生产制造领域。
背景技术
锂电池圆形卷绕电芯生产制造过程中,要求卷绕设备的各工位卷针能够按照需要进行工位切换,切换工位通过转塔的公转实现;同时在卷绕工位要可以实现卷针自转,进行电芯的卷绕。
现有技术多为三个同轴的齿轮直接传递扭矩到卷针轴端部的齿轮,转塔的装置比较复杂,转动惯量大,公转驱动部件制动时所需的制动力较大,对公转驱动部件的要求较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足,提供一种电芯卷针自转和公转装置,其结构巧妙,设计合理,能够实现多个卷针并行卷绕电芯,有效提高锂电池电芯卷绕的效率。
按照本发明提供的技术方案:电芯卷针自转和公转装置,其特征在于:包括卷针公转机构和卷针自转机构;
所述卷针公转机构包括转塔、转塔座、公转驱动齿轮、公转从动齿轮、公转电机架、公转驱动部件、公转连接轴、公转转盘和转盘座,所述转塔通过轴承支承装配在转塔座内,所述公转从动齿轮固定安装在转塔后端,所述公转转盘通过轴承支承装配在转盘座内,公转连接轴两端分别与公转从动齿轮和公转转盘固定连接,公转从动齿轮、公转连接轴和公转转盘共轴线;所述公转驱动部件安装于公转电机架上,公转驱动部件的输出端固定安装公转驱动齿轮,公转驱动齿轮与公转从动齿轮啮合;
所述卷针自转机构包括至少一个卷针和驱动卷针自转的自转驱动机构,所述卷针通过轴承支撑装配在转塔内;所述自转驱动机构包括一级从动齿轮、齿轮传动轴、二级主动齿轮、二级从动齿轮和自转驱动单元;所述齿轮传动轴的数量与卷针自转机构中的卷针数量相同,齿轮传动轴平行于公转连接轴设置,齿轮传动轴前端通过轴承支承装配在公转从动齿轮上,齿轮传动轴后端通过轴承支承装配在公转转盘上;在齿轮传动轴后端固定安装有一级从动齿轮,所述一级从动齿轮与自转驱动单元连接,接入驱动力;在齿轮传动轴前端固定安装有二级主动齿轮,在每个卷针的后端均安装有二级从动齿轮,所述二级从动齿轮与二级主动齿轮一一对应啮合。
作为本发明的进一步改进,当所述卷针自转机构仅有一个卷针时,所述自转驱动单元包括前转轴支撑、后转轴支撑、转轴、自转驱动部件、主动带轮、同步带、从动带轮和一级主动齿轮;所述前转轴支撑固定安装于公转转盘的端面,所述后转轴支撑设置在公转转盘后方,所述转轴前、后端分别通过轴承支承装配在前转轴支撑、后转轴支撑内,所述从动带轮固定安装于转轴后端,所述自转驱动部件固定安装于后转轴支撑上,所述自转驱动部件的输出端安装主动带轮,所述主动带轮与从动带轮之间通过同步带连接传动;所述一级主动齿轮固定安装于转轴前端,一级主动齿轮与齿轮传动轴后端的一级从动齿轮啮合。
作为本发明的进一步改进,当所述卷针自转机构包括两个卷针时,所述自转驱动单元还包括第一外套转轴、第一自转驱动部件、第一主动带轮、第一同步带、第一从动带轮和第一一级主动齿轮,所述第一外套转轴同轴套装在所述转轴上,第一外套转轴前、后端分别通过轴承支承装配在一级主动齿轮、从动带轮上;所述第一自转驱动部件的输出端安装第一主动带轮,所述第一主动带轮与第一从动带轮之间通过第一同步带连接传动;所述第一一级主动齿轮固定安装于第一外套转轴前端,第一一级主动齿轮与另一个齿轮传动轴后端的一级从动齿轮啮合。
作为本发明的进一步改进,当所述卷针自转机构包括两个卷针时,所述自转驱动单元还包括中间转轴支撑,所述第一外套转轴中部通过轴承支承装配在中间转轴支撑上。
作为本发明的进一步改进,当所述卷针自转机构包括三个卷针时,所述自转驱动单元还包括第二外套转轴、第二自转驱动部件、第二主动带轮、第二同步带、第二从动带轮和第二一级主动齿轮,所述第二外套转轴同轴套装在所述第一外套转轴上,第二外套转轴前、后端分别通过轴承支承装配在第一一级主动齿轮、第一从动带轮上;所述第二自转驱动部件的输出端安装第二主动带轮,所述第二主动带轮与第二从动带轮之间通过第二同步带连接传动;所述第二一级主动齿轮固定安装于第二外套转轴前端,第二一级主动齿轮与第三个齿轮传动轴后端的一级从动齿轮啮合。
作为本发明的进一步改进,当所述卷针自转机构包括三个卷针时,所述自转驱动单元还包括中间转轴支撑,所述第二外套转轴中部通过轴承支承装配在中间转轴支撑上。
作为本发明的进一步改进,所述公转驱动部件是由伺服电机配减速器组成。
作为本发明的进一步改进,所述自转驱动部件、第一自转驱动部件和第二自转驱动部件均为伺服电机。
本发明与现有技术相比,具有如下优点:
1)、本发明结构紧凑,卷针自转采用伺服电机驱动同轴轮系,并将扭矩分别传递给齿轮传动轴,齿轮传动轴另一端的二级主动齿轮与卷针后端的二级从动齿轮啮合,驱动卷针旋转,自转卷绕电芯。所述装置结构上各位紧凑、可靠。
2)、本发明的卷针自转采用两级齿轮传动,设计时具有减速功能,减少了自转驱动部件中减速器的使用;同时两级齿轮传动实现大扭矩传递,保证了卷针卷绕电芯的稳定性和可靠性。
3)本发明中转塔的转动惯量减小,对公转驱动部件的驱动和制动要求降低。
附图说明
图1为本发明实施例的结构主视图。
图2为图1中自转机构的传动示意图。
附图标记说明:1-转塔、2-转塔座、3-公转驱动齿轮、4-公转从动齿轮、5-公转电机架、6-公转驱动部件、7-公转连接轴、8-公转转盘、9-转盘座、10-前转轴支撑、11-中间转轴支撑、12-后转轴支撑、13-卷针、14-二级从动齿轮、15-二级主动齿轮、16-齿轮传动轴、17-一级从动齿轮、200-转轴、201-自转驱动部件、202-主动带轮、203-同步带、204-从动带轮、205-一级主动齿轮、300-第一外套转轴、301-第一自转驱动部件、302-第一主动带轮、303-第一同步带、304-第一从动带轮、305-第一一级主动齿轮、400-第二外套转轴、404-第二从动带轮。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图所示:实施例中的电芯卷针自转和公转装置主要由卷针公转机构和卷针自转机构两部分组成。
如图1、图2所示,所述卷针公转机构主要由转塔1、转塔座2、公转驱动齿轮3、公转从动齿轮4、公转电机架5、公转驱动部件6、公转连接轴7、公转转盘8和转盘座9组成,所述转塔座2和转盘座9固定安装,所述公转电机架5固定安装;所述转塔1通过轴承支承装配在转塔座2内,所述公转从动齿轮4固定安装在转塔1后端,所述公转转盘8通过轴承支承装配在转盘座9内,公转连接轴7两端分别与公转从动齿轮4和公转转盘8固定连接,公转从动齿轮4、公转连接轴7和公转转盘8共轴线;所述公转驱动部件6安装于公转电机架5上,公转驱动部件6的输出端固定安装公转驱动齿轮3,公转驱动齿轮3与公转从动齿轮4啮合。
卷针公转机构的具体动作过程如下:公转驱动部件6驱动公转驱动齿轮3转动,公转驱动齿轮3带动与其啮合的公转从动齿轮4转动,由于公转从动齿轮4与转塔1固连,从而带动转塔1转动;由于公转转盘8与公转从动齿轮4通过公转连接轴7固连,所以公转转盘8与转塔1同步转动。
如图1、图2所示,所述卷针自转机构包括至少一个卷针13和驱动卷针13自转的自转驱动机构,所述卷针13通过轴承支撑装配在转塔1内;所述自转驱动机构包括一级从动齿轮17、齿轮传动轴16、二级主动齿轮15、二级从动齿轮14和自转驱动单元;所述齿轮传动轴16的数量与卷针自转机构中的卷针13数量相同,齿轮传动轴16平行于公转连接轴7设置,齿轮传动轴16前端通过轴承支承装配在公转从动齿轮4上,齿轮传动轴16后端通过轴承支承装配在公转转盘8上;在齿轮传动轴16后端固定安装有一级从动齿轮17,所述一级从动齿轮17与自转驱动单元连接,接入驱动力;在齿轮传动轴16前端固定安装有二级主动齿轮15,在每个卷针13的后端均安装有二级从动齿轮14,所述二级从动齿轮14与二级主动齿轮15一一对应啮合。
本发明中,当所述卷针自转机构仅有一个卷针13时,所述自转驱动单元可以仅包括前转轴支撑10、后转轴支撑12、转轴200、自转驱动部件201、主动带轮202、同步带203、从动带轮204和一级主动齿轮205;所述前转轴支撑10固定安装于公转转盘8的端面,所述后转轴支撑12设置在公转转盘8后方,所述转轴200前、后端分别通过轴承支承装配在前转轴支撑10、后转轴支撑12内,所述从动带轮204固定安装于转轴200后端,所述自转驱动部件201固定安装于后转轴支撑12上,所述自转驱动部件201的输出端安装主动带轮202,所述主动带轮202与从动带轮204之间通过同步带203连接传动;所述一级主动齿轮205固定安装于转轴200前端,一级主动齿轮205与齿轮传动轴16后端的一级从动齿轮17啮合。
工作时,自转驱动部件201驱动主动带轮202转动,主动带轮202通过同步带203带动从动带轮204同步转动,从动带轮204带动一级主动齿轮205同步转动,一级主动齿轮205带动一级从动齿轮17转动,二级主动齿轮15随一级从动齿轮17同步转动,二级主动齿轮15转动时带动二级从动齿轮14转动,由于二级从动齿轮14与卷针13固连,从而带动卷针13自转。
所述一级主动齿轮205、一级从动齿轮17、二级主动齿轮15和二级从动齿轮14构成了一个二级传动的减速器结构,在自转驱动部件201中,省去了减速器的使用。
当所述卷针自转机构包括两个卷针13时,多个卷针13的自转需要分别单独驱动。为此,所述自转驱动单元还需要增加第一外套转轴300、第一自转驱动部件301、第一主动带轮302、第一同步带303、第一从动带轮304、第一一级主动齿轮305和中间转轴支撑11,所述第一外套转轴300同轴套装在所述转轴200上,第一外套转轴300前、后端分别通过轴承支承装配在一级主动齿轮205、从动带轮204上,第一外套转轴300中部通过轴承支承装配在中间转轴支撑11上;所述第一自转驱动部件301的输出端安装第一主动带轮302,所述第一主动带轮302与第一从动带轮304之间通过第一同步带303连接传动;所述第一一级主动齿轮305固定安装于第一外套转轴300前端,第一一级主动齿轮305与另一个齿轮传动轴16后端的一级从动齿轮17啮合。
另外,当所述卷针自转机构包括三个卷针13时,如图2所示,所述自转驱动单元还需要进一步增加第二外套转轴400、第二自转驱动部件、第二主动带轮、第二同步带、第二从动带轮404和第二一级主动齿轮405,所述第二外套转轴400同轴套装在所述第一外套转轴300上,第二外套转轴400前、后端分别通过轴承支承装配在第一一级主动齿轮305、第一从动带轮304上;所述第二自转驱动部件的输出端安装第二主动带轮,所述第二主动带轮与第二从动带轮404之间通过第二同步带连接传动;所述第二一级主动齿轮405固定安装于第二外套转轴400前端,第二一级主动齿轮405与第三个齿轮传动轴16后端的一级从动齿轮17啮合。
需要说明的是,图2中的自转驱动单元同样可以用来驱动只有一个卷针13或两个卷针13的卷针自转机构,只需要让其中的部分零件不工作即可。
本发明中,所述公转驱动部件6是由伺服电机配减速器组成,所述自转驱动部件201、第一自转驱动部件301和第二自转驱动部件均为伺服电机。
本发明的工作原理及工作过程如下:
在卷绕锂电池电芯时,公转驱动部件6带动转塔1转动,将卷针13转到卷针13换卷工位。卷针13卷绕极片时,自转驱动单元中相应的自转驱动部件201驱动卷针13自转,进行锂电池电芯的卷绕。由于各个卷针13的自转由相应的自转驱动部件201单独驱动,各个卷针13卷绕电芯是独立完成的,在实际应用中,可实现多个卷针13并行卷绕电芯,能够有效提高锂电池电芯卷绕的效率。

Claims (8)

1.电芯卷针自转和公转装置,其特征在于:包括卷针公转机构和卷针自转机构;
所述卷针公转机构包括转塔(1)、转塔座(2)、公转驱动齿轮(3)、公转从动齿轮(4)、公转电机架(5)、公转驱动部件(6)、公转连接轴(7)、公转转盘(8)和转盘座(9),所述转塔(1)通过轴承支承装配在转塔座(2)内,所述公转从动齿轮(4)固定安装在转塔(1)后端,所述公转转盘(8)通过轴承支承装配在转盘座(9)内,公转连接轴(7)两端分别与公转从动齿轮(4)和公转转盘(8)固定连接,公转从动齿轮(4)、公转连接轴(7)和公转转盘(8)共轴线;所述公转驱动部件(6)安装于公转电机架(5)上,公转驱动部件(6)的输出端固定安装公转驱动齿轮(3),公转驱动齿轮(3)与公转从动齿轮(4)啮合;
所述卷针自转机构包括至少一个卷针(13)和驱动卷针(13)自转的自转驱动机构,所述卷针(13)通过轴承支撑装配在转塔(1)内;所述自转驱动机构包括一级从动齿轮(17)、齿轮传动轴(16)、二级主动齿轮(15)、二级从动齿轮(14)和自转驱动单元;所述齿轮传动轴(16)的数量与卷针自转机构中的卷针(13)数量相同,齿轮传动轴(16)平行于公转连接轴(7)设置,齿轮传动轴(16)前端通过轴承支承装配在公转从动齿轮(4)上,齿轮传动轴(16)后端通过轴承支承装配在公转转盘(8)上;在齿轮传动轴(16)后端固定安装有一级从动齿轮(17),所述一级从动齿轮(17)与自转驱动单元连接,接入驱动力;在齿轮传动轴(16)前端固定安装有二级主动齿轮(15),在每个卷针(13)的后端均安装有二级从动齿轮(14),所述二级从动齿轮(14)与二级主动齿轮(15)一一对应啮合。
2.如权利要求1所述的电芯卷针自转和公转装置,其特征在于:当所述卷针自转机构仅有一个卷针(13)时,所述自转驱动单元包括前转轴支撑(10)、后转轴支撑(12)、转轴(200)、自转驱动部件(201)、主动带轮(202)、同步带(203)、从动带轮(204)和一级主动齿轮(205);所述前转轴支撑(10)固定安装于公转转盘(8)的端面,所述后转轴支撑(12)设置在公转转盘(8)后方,所述转轴(200)前、后端分别通过轴承支承装配在前转轴支撑(10)、后转轴支撑(12)内,所述从动带轮(204)固定安装于转轴(200)后端,所述自转驱动部件(201)固定安装于后转轴支撑(12)上,所述自转驱动部件(201)的输出端安装主动带轮(202),所述主动带轮(202)与从动带轮(204)之间通过同步带(203)连接传动;所述一级主动齿轮(205)固定安装于转轴(200)前端,一级主动齿轮(205)与齿轮传动轴(16)后端的一级从动齿轮(17)啮合。
3.如权利要求2所述的电芯卷针自转和公转装置,其特征在于:当所述卷针自转机构包括两个卷针(13)时,所述自转驱动单元还包括第一外套转轴(300)、第一自转驱动部件(301)、第一主动带轮(302)、第一同步带(303)、第一从动带轮(304)和第一一级主动齿轮(305),所述第一外套转轴(300)同轴套装在所述转轴(200)上,第一外套转轴(300)前、后端分别通过轴承支承装配在一级主动齿轮(205)、从动带轮(204)上;所述第一自转驱动部件(301)的输出端安装第一主动带轮(302),所述第一主动带轮(302)与第一从动带轮(304)之间通过第一同步带(303)连接传动;所述第一一级主动齿轮(305)固定安装于第一外套转轴(300)前端,第一一级主动齿轮(305)与另一个齿轮传动轴(16)后端的一级从动齿轮(17)啮合。
4.如权利要求3所述的电芯卷针自转和公转装置,其特征在于:所述自转驱动单元还包括中间转轴支撑(11),所述第一外套转轴(300)中部通过轴承支承装配在中间转轴支撑(11)上。
5.如权利要求3所述的电芯卷针自转和公转装置,其特征在于:当所述卷针自转机构包括三个卷针(13)时,所述自转驱动单元还包括第二外套转轴(400)、第二自转驱动部件、第二主动带轮、第二同步带、第二从动带轮(404)和第二一级主动齿轮(405),所述第二外套转轴(400)同轴套装在所述第一外套转轴(300)上,第二外套转轴(400)前、后端分别通过轴承支承装配在第一一级主动齿轮(305)、第一从动带轮(304)上;所述第二自转驱动部件的输出端安装第二主动带轮,所述第二主动带轮与第二从动带轮(404)之间通过第二同步带连接传动;所述第二一级主动齿轮(405)固定安装于第二外套转轴(400)前端,第二一级主动齿轮(405)与第三个齿轮传动轴(16)后端的一级从动齿轮(17)啮合。
6.如权利要求5所述的电芯卷针自转和公转装置,其特征在于:所述自转驱动单元还包括中间转轴支撑(11),所述第二外套转轴(400)中部通过轴承支承装配在中间转轴支撑(11)上。
7.如权利要求1所述的电芯卷针自转和公转装置,其特征在于:所述公转驱动部件(6)是由伺服电机配减速器组成。
8.如权利要求5所述的电芯卷针自转和公转装置,其特征在于:所述自转驱动部件(201)、第一自转驱动部件(301)和第二自转驱动部件均为伺服电机。
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