CN107195981A - 三卷针卷绕机构 - Google Patents

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袁树信
王俊涛
黄梅宝
阳如坤
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Abstract

本申请公开了一种三卷针卷绕机构，包括机架、呈等边三角形分布且相互平行的三根卷针，还包括：转盘，连接于机架上并能够绕该转盘中轴线作枢转运动；卷盘驱动电机，与转盘传动连接、以带动转盘绕转盘中轴线作枢转运动；三个转针齿轮，以转盘中轴线为对称中心呈等边三角形对称连接于转盘上，每个转针齿轮均能够绕自身轴线作枢转运动，三根卷针分别同轴固定于这三个转针齿轮上；三个转针驱动电机；三个转针传动齿轮，均分别通过齿轮分合组件与三个转针驱动电机相连，借助齿轮分合组件的动作，而能够选择性地使转针传动齿轮与转针齿轮相互啮合/相互分离。本申请这种三卷针卷绕机构，可消除三个卷针传动差异，提高可靠性。

Description

三卷针卷绕机构
技术领域
本申请涉及一种三卷针卷绕机构，主要用于锂电池的生产加工。
背景技术
现有大方型三卷针卷绕机构基本都是采用三个电机分别通过嵌套式空心轴、两级同步带传动的方式驱动卷针实现卷绕运动，此种方式要求零件加工精度及装配精度很高，所用零件较多，装配较为复杂；三个卷针传动有差异,可靠性低；整体转动惯量大、加减速慢，卷绕效率低，造价昂贵。
发明内容
本申请的目的是：针对上述问题，提供一种新型结构的三卷针卷绕机构，以消除三个卷针传动差异，提高可靠性。
为了达到上述目的，本申请的技术方案是：
一种三卷针卷绕机构，包括机架、呈等边三角形分布且相互平行的三根卷针，还包括：
转盘，其连接于所述机架上并能够绕该转盘中轴线作枢转运动；
卷盘驱动电机，其固定于所述机架上，且该卷盘驱动电机与所述转盘传动连接、以带动所述转盘绕转盘中轴线作枢转运动；
三个转针齿轮，这三个转针齿轮以所述转盘中轴线为对称中心呈等边三角形对称连接于所述转盘上，每个转针齿轮均能够绕自身轴线作枢转运动，所述三根卷针分别同轴固定于这三个转针齿轮上；
三个转针驱动电机，这三个转针驱动电机均固定于所述机架上；以及
三个转针传动齿轮，这三个转针传动齿轮均分别通过齿轮分合组件与所述三个转针驱动电机相连，借助所述齿轮分合组件的动作，而能够选择性地使所述转针传动齿轮与所述转针齿轮相互啮合/相互分离。
本申请在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：
所述转盘上还设置有与所述转针齿轮相配合的转针齿轮制动组件，借助该转针齿轮制动组件的动作，而能够选择性地阻止/允许所述转针齿轮绕自身轴线作枢转运动。
所述转针齿轮制动组件包括：
花键螺母，其与所述转盘同轴固定；
花键轴，其可轴向移动地穿设于所述花键螺母中，而且该花键轴与所述花键螺母周向固定；
弹簧座，其固定于所述花键轴上；
弹簧，其套设于所述花键轴外且夹设在所述花键螺母和所述弹簧座之间；
三颗定位销钉，这三颗定位销钉以所述转盘中轴线为对称中心呈等边三角形固定于所述弹簧座上；
顶头，其与所述花键轴同轴布置；以及
顶头气缸，其气缸轴与所述顶头同轴固定，以带动所述顶头抵压/松开所述花键轴。
所述齿轮分合组件包括：
第二花键轴，其与所述转针驱动电机的电机轴同轴固定；
滑套，其可轴向滑动地套设于所述第二花键轴上，并且该滑套与所述第二花键轴周向固定，所述转针传动齿轮与该滑套固定；
转针传动齿轮拨移气缸，其固定于所述机架上；以及
拨叉，其一端的拨叉爪通过凸轮轴承随动器与所述滑套接触连接，另一端通过依次连接的肘节接头和浮动接头与所述转针传动齿轮拨移气缸的气缸轴相连，并且该拨叉的中部通过转轴与所述机架枢转连接。
所述齿轮分合组件还包括固定于所述机架上的轴承座，所述第二花键轴旋转支撑于该轴承座中。
所述第二花键轴是通过联轴器与所述转针驱动电机的电机轴同轴固定连接的。
所述转盘为圆盘结构，其上成型有一圈与转盘同轴布置的圆形齿圈，所述卷盘驱动电机是通过与所述圆形齿圈啮合连接的转盘传动齿轮传动连接的。
所述卷盘驱动电机和所述转针驱动电机均为伺服电机。
所述转针齿轮为消隙齿轮，其由两个同轴布置的齿轮单体构成。
所述转针传动齿轮齿形端面制有倒角。
本申请的优势在于：
⑴消除三个卷针传动差异，提高可靠性。
⑵简化卷绕头结构，提高装配工艺性和便于维护。
⑶降低转动惯量，提高卷绕效率、精准度及稳定性。
附图说明
图1为本申请实施中三卷针卷绕机构的立体结构示意图；
图2为本申请实施例中转针齿轮制动组件的结构示意图；
图3为本申请实施例中齿轮分合组件的结构示意图；
图4为本申请实施中三卷针卷绕机构的主视图；
图5为本申请实施中三卷针卷绕机构的局部结构示意图。
其中：1-机架，2-卷针，3-转盘，3a-圆形齿圈，4-卷盘驱动电机，5-转针齿轮，6-转针驱动电机，7-转针传动齿轮，8-花键螺母，9-花键轴，10-弹簧座，11-弹簧，12-定位销钉，13-第二花键轴，14-滑套，15-转针传动齿轮拨移气缸，16-拨叉，17-肘节接头，18-浮动接头，19-转轴，20-轴承座，21-联轴器，22-转盘传动齿轮，23-顶头，24-顶头气缸。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。
然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。
此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
图1至图5示出了本申请这种三卷针卷绕机构的一个优选实施例，与传统三卷针卷绕机构相同的是，该机构也包括机架1以及相互平行布置的三根卷针2，并且这三根卷针2呈等边三角形分布。
本实施例的关键改进在于，还机构还包括：转盘3，卷盘驱动电机4，三个转针齿轮5，三个转针驱动电机6和三个转针传动齿轮7。其中：
转盘3连接于机架1上并能够绕该转盘中轴线作枢转运动。
卷盘驱动电机4固定于机架1上，并且该卷盘驱动电机与转盘3传动连接、以带动转盘3绕转盘中轴线作枢转运动。具体地，卷盘驱动电机4是通过这种结构形式与转盘3传动连接的：所述转盘3为圆盘结构，其上成型有一圈与转盘同轴布置的圆形齿圈3a，卷盘驱动电机4的电机轴上同轴固定一转盘传动齿轮22，而且该转盘传动齿轮22与圆形齿圈3a啮合连接。
三个转针齿轮5以转盘中轴线为对称中心呈等边三角形对称连接于转盘3上。每个转针齿轮5均能够绕自身轴线作枢转运动，上述三根卷针2分别同轴固定于这三个转针齿轮5上。
三个转针驱动电机6均固定于机架1上，为卷针2的转动作卷绕动作提供动力源。
三个转针传动齿轮7均分别通过齿轮分合组件与三个转针驱动电机6相连，借助齿轮分合组件的动作，而能够选择性地使转针传动齿轮7与转针齿轮5相互啮合/相互分离。
为了保证转针传动齿轮7与转针齿轮5间的传动平顺度。本实施例中的转针齿轮5采用消隙齿轮，其由两个同轴布置的齿轮单体构成。
而且，转针传动齿轮7齿形端面制有倒角，与转针齿轮5齿数比为1:3，以便于两者啮合。
在本实施例中，上述齿轮分合组件主要由第二花键轴13、滑套14、转针传动齿轮拨移气缸15和拨叉16构成。其中：
第二花键轴13通过联轴器21与转针驱动电机6的电机轴同轴固定连接。
滑套14可轴向滑动地套设于第二花键轴13上，并且该滑套与第二花键轴13周向固定，即第二花键轴13能够相对于滑套14轴向移动而不能周向转动。上述转针传动齿轮7与该滑套14固定连接。
转针传动齿轮拨移气缸15通过支架固定于转盘3上，其为转针传动齿轮7与转针齿轮5分合动作提供动力源。
拨叉16具有两端，其中一端(图3中的下端)为拨叉爪，而且该拨叉16的拨叉爪通过凸轮轴承随动器与滑套14接触连接，另一端(图3中的上端)通过依次连接的肘节接头17和浮动接头18与转针传动齿轮拨移气缸15的气缸轴相连，并且该拨叉16的中部通过转轴19与机架1枢转连接。
在图3中，当转针传动齿轮拨移气缸15推动/拉动拨叉16而带动拨叉16绕转轴19作逆时针/顺时针转动时，拨叉16下端的拨叉爪便会拨动滑套14以及固定在滑套上的转针传动齿轮7沿第二花键轴13轴向移动，进而实现转针传动齿轮7与转针齿轮5的啮合/分离。
为了保证第二花键轴13的结构稳定性，本实施例还设置有固定于机架1上的轴承座20，第二花键轴13旋转支撑于该轴承座20中。
工作时，通过传动齿轮拨移气缸15的动作，而使转针传动齿轮7与转针齿轮5处于啮合状态，转针驱动电机6带动转针传动齿轮7转动，转针传动齿轮7带动转针齿轮5转动，进而带动卷针2转动，而使得三根卷针2转动，分别实现卷绕、首尾、贴胶、下料寻位等运动。
若需要转换三根卷针2的位置，则通过传动齿轮拨移气缸15的反响动作带动转针传动齿轮7与转针齿轮5分离。然后通过卷盘驱动电机4带动转盘3转动所需角度，而实现三根卷针2的换位。
考虑到在对三根卷针2进行换位时，转针齿轮5处于可自由旋转的自由状态，转针2在换位过程中很可能受外力而发生自转，进而影响卷针2上工料的定位加工。本实施例在转盘3上还设置有与转针齿轮5相配合的转针齿轮制动组件，借助该转针齿轮制动组件的动作，而能够选择性地阻止/允许转针齿轮5绕自身轴线作枢转运动。
上述转针齿轮制动组件主要由花键螺母8、花键轴9、弹簧座10、弹簧11、三颗定位销钉12、顶头23和顶头气缸24构成。其中：
花键螺母8与转盘3同轴固定。
花键轴9可轴向移动地穿设于花键螺母8中，而且该花键轴与花键螺母8周向固定。
弹簧座10固定于花键轴9上。
弹簧11套设在花键轴9外，并且该弹簧11夹设在花键螺母8和弹簧座10之间。
三颗定位销钉12固定于弹簧座10上，并且这三颗定位销钉12以转盘中轴线为对称中心呈等边三角形布置。
顶头23与花键轴9同轴布置。
顶头气缸24的气缸轴与顶头23同轴固定(顶头气缸24通过支架与转盘3固定)，以带动顶头23抵压/松开花键轴9。
在图2中，当顶头气缸24带动顶头23向右移动而使顶头23与花键轴9分离后，在弹簧11弹力作用下，花键轴9向右移动，进而使得三颗定位销钉12向右移动(即在图1向远离转盘的方向移动)，而使得这三颗定位销钉12分别插入到三个转针齿轮5各自相邻两齿的间隙中，从而阻止转针齿轮5随转动盘公转时自转。当顶头气缸24带动顶头23向左移动而使顶头23抵触花键轴9向左移动时(弹簧11受压缩短)，这三颗定位销钉12便靠近转盘移动，而脱离三个转针齿轮5各自相邻两齿的间隙，转针齿轮5可自转。
本实施例中，上述卷盘驱动电机4和转针驱动电机6均为伺服电机。
以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种三卷针卷绕机构，包括机架(1)、呈等边三角形分布且相互平行的三根卷针(2)，其特征在于，还包括：
转盘(3)，其连接于所述机架(1)上并能够绕该转盘中轴线作枢转运动；
卷盘驱动电机(4)，其固定于所述机架(1)上，且该卷盘驱动电机与所述转盘(3)传动连接、以带动所述转盘(3)绕转盘中轴线作枢转运动；
三个转针齿轮(5)，这三个转针齿轮(5)以所述转盘中轴线为对称中心呈等边三角形对称连接于所述转盘(3)上，每个转针齿轮(5)均能够绕自身轴线作枢转运动，所述三根卷针(2)分别同轴固定于这三个转针齿轮(5)上；
三个转针驱动电机(6)，这三个转针驱动电机(6)均固定于所述机架(1)上；以及
三个转针传动齿轮(7)，这三个转针传动齿轮(7)均分别通过齿轮分合组件与所述三个转针驱动电机(6)相连，借助所述齿轮分合组件的动作，而能够选择性地使所述转针传动齿轮(7)与所述转针齿轮(5)相互啮合/相互分离。
2.根据权利要求1所述的三卷针卷绕机构，其特征在于，所述转盘(3)上还设置有与所述转针齿轮(5)相配合的转针齿轮制动组件，借助该转针齿轮制动组件的动作，而能够选择性地阻止/允许所述转针齿轮(5)绕自身轴线作枢转运动。
3.根据权利要求2所述的三卷针卷绕机构，其特征在于，所述转针齿轮制动组件包括：
花键螺母(8)，其与所述转盘(3)同轴固定；
花键轴(9)，其可轴向移动地穿设于所述花键螺母(8)中，而且该花键轴与所述花键螺母(8)周向固定；
弹簧座(10)，其固定于所述花键轴(9)上；
弹簧(11)，其套设于所述花键轴(9)外且夹设在所述花键螺母(8)和所述弹簧座(10)之间；
三颗定位销钉(12)，这三颗定位销钉以所述转盘中轴线为对称中心呈等边三角形固定于所述弹簧座(10)上；
顶头(23)，其与所述花键轴(9)同轴布置；以及
顶头气缸(22)，其气缸轴与所述顶头(23)同轴固定，以带动所述顶头(23)抵压/松开所述花键轴(9)。
4.根据权利要求1所述的三卷针卷绕机构，其特征在于，所述齿轮分合组件包括：
第二花键轴(13)，其与所述转针驱动电机(6)的电机轴同轴固定；
滑套(14)，其可轴向滑动地套设于所述第二花键轴(13)上，并且该滑套与所述第二花键轴(13)周向固定，所述转针传动齿轮(7)与该滑套(14)固定；
转针传动齿轮拨移气缸(15)，其固定于所述转盘(3)上；以及
拨叉(16)，其一端的拨叉爪通过凸轮轴承随动器与所述滑套(14)接触连接，另一端通过依次连接的肘节接头(17)和浮动接头(18)与所述转针传动齿轮拨移气缸(15)的气缸轴相连，并且该拨叉(16)的中部通过转轴(19)与所述机架(1)枢转连接。
5.根据权利要求4所述的三卷针卷绕机构，其特征在于，所述齿轮分合组件还包括固定于所述机架(1)上的轴承座(20)，所述第二花键轴(13)旋转支撑于该轴承座(20)中。
6.根据权利要求4所述的三卷针卷绕机构，其特征在于，所述第二花键轴(13)是通过联轴器(21)与所述转针驱动电机(6)的电机轴同轴固定连接的。
7.根据权利要求1所述的三卷针卷绕机构，其特征在于，所述转盘(3)为圆盘结构，其上成型有一圈与转盘同轴布置的圆形齿圈(3a)，所述卷盘驱动电机(4)是通过与所述圆形齿圈(3a)啮合连接的转盘传动齿轮(22)传动连接的。
8.根据权利要求1所述的三卷针卷绕机构，其特征在于，所述卷盘驱动电机(4)和所述转针驱动电机(6)均为伺服电机。
9.根据权利要求1所述的三卷针卷绕机构，其特征在于：所述转针齿轮(5)为消隙齿轮，其由两个同轴布置的齿轮单体构成。
10.根据权利要求9所述的三卷针卷绕机构，其特征在于：所述转针传动齿轮(7)齿形端面制有倒角。
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