CN108612814B - 一种变速机构及其卷绕装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变速机构及其卷绕装置，包括底座、椭圆齿轮组、扇形齿轮组以及转动安装在底座上的输入轴和输出轴，输入轴通过椭圆齿轮组和扇形齿轮组与输出轴传动连接，当所述输入轴匀角速度转动时，所述输出轴变角速度转动。使用时，将卷针与输出轴同轴连接，输出轴带动椭圆形或菱形卷针做变角速度转动，使卷针的线速度为匀速，大大降低卷绕过程中极片的张力波动，提高卷绕速度的同时还能提升产品质量和加工效率。

Description

一种变速机构及其卷绕装置
技术领域
本发明涉及电芯加工技术领域，特别是一种变速机构及其卷绕装置。
背景技术
由于电芯最终的成品形状为方形的，为满足这一要求，现阶段国内卷绕机的生产厂家的卷针一般设计为椭圆型或者菱形，然而椭圆型或菱形会导致卷针线速度突变引起极片张力波动过大，张力控制困难，设备的生产性能较低的问题。
如图1所示，卷绕装置包括卷针1和电机2以及变速箱3，卷针1是扁的接近椭圆形状，现有的电机2和变速箱3输出的是均匀角速度，那么卷针1主轴也是匀角速度的，即卷针1是在做凸轮运动。卷针1的入卷线速度就是周期性的变线速度，张力也会产生周期性变化。张力的变化直接影响电池的卷绕质量，如何控制张力波动，提高卷绕机的卷绕质量和速度一直是困扰大方型卷绕机的一个难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种变速机构及其卷绕装置，旨在解决现有卷绕装置的卷针线速度突变引起极片张力波动过大，张力控制困难，影响电池的卷绕质量的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种变速机构，包括底座、椭圆齿轮组、扇形齿轮组以及转动安装在底座上的输入轴和输出轴，所述输入轴通过椭圆齿轮组和扇形齿轮组与输出轴传动连接，当所述输入轴匀角速度转动时，所述输出轴变角速度转动。
进一步地，所述椭圆齿轮组包括相互啮合的第一椭圆齿轮和第二椭圆齿轮，所述扇形齿轮组包括相互啮合的第一扇形齿轮和第二扇形齿轮，所述变速机构还中间轴，所述输入轴、输出轴、中间轴平行间隔设置并分别转动的安装在底座上，所述第一椭圆齿轮套设在输入轴上，所述第二椭圆齿轮套设在中间轴上，所述第一扇形齿轮亦套设在中间轴上，所述第二扇形齿轮套设在输入轴上。
进一步地，所述输入轴、输出轴、中间轴均通过滚动轴承安装在底座上。
进一步地，所述第一椭圆齿轮的几何中心与输入轴同轴，所述第二椭圆齿轮的几何中心与中间轴同轴。
进一步地，所述第一扇形齿轮和第二扇形齿轮的外轮廓均呈螺旋形。
进一步地，所述底座上开设有凹槽，所述椭圆齿轮组和扇形齿轮组均设于凹槽内。
进一步地，所述凹槽的截面呈圆角三角形。
进一步地，所述变速机构还包括盖板，所述盖板安装在底座上并覆盖所述凹槽，所述盖板上开设有供输入轴穿过的第一通孔、供中间轴穿过的第二通孔以及供输出轴穿过的第三通孔。
本发明还提供一种卷绕装置，包括用于卷绕电芯极片的卷针、动力部以及如上所述的变速机构，所述动力部与变速机构的输入轴传动连接，所述卷针与变速机构的输出轴传动连接，所述动力部驱动输入轴匀角速度转动，所述输出轴变角速度转动，带动卷针匀线速度转动。
进一步地，所述卷针呈椭圆形或菱形。
相对于现有技术，本发明提供的一种变速机构及其卷绕装置，输入轴通过椭圆齿轮组和扇形齿轮组与输出轴传动连接，当所述输入轴匀角速度转动时，所述输出轴变角速度转动。使用时，将卷针与输出轴同轴连接，输出轴带动椭圆形或菱形卷针做变角速度转动，使卷针的线速度为匀速，大大降低卷绕过程中极片的张力波动，提高卷绕速度的同时还能提升产品质量和加工效率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有技术提供的卷绕装置的结构示意图；
图2是本发明的变速机构的结构示意图；
图3是图2中变速机构的结构分解示意图；
图4是图2中椭圆齿轮组的结构示意图；
图5是图2中扇形齿轮组的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图2所示，本发明提供一种变速机构100，包括底座10、椭圆齿轮组20、扇形齿轮组30以及转动安装在底座10上的输入轴40和输出轴50。输入轴40通过椭圆齿轮组20和扇形齿轮组30与输出轴50传动连接，当输入轴40匀角速度转动时，输出轴50变角速度转动。使用时，将卷针与输出轴50同轴连接，输出轴50带动椭圆形或菱形卷针做变角速度转动，使卷针的线速度为匀速，大大降低卷绕过程中极片的张力波动，提高卷绕速度的同时还能提升产品质量和加工效率。
如图3所示，椭圆齿轮组20包括相互啮合的第一椭圆齿轮21和第二椭圆齿轮22，扇形齿轮组30包括相互啮合的第一扇形齿轮31和第二扇形齿轮32。变速机构还中间轴60，输入轴40、输出轴50、中间轴60平行间隔设置并分别转动的安装在底座10上，第一椭圆齿轮套设在输入轴40上，第二椭圆齿轮套设在中间轴60上，第一扇形齿轮31亦套设在中间轴60上，第二扇形齿轮32套设在输入轴40上。具体地，上述齿轮跟轴之间的安装方式为键槽连接方式。
在本实施例中，输入轴40、输出轴50、中间轴60均通过滚动轴承80安装在底座10上，减小摩擦力，使旋转更加顺畅。第一椭圆齿轮21的几何中心与输入轴40同轴，第二椭圆齿轮22的几何中心与中间轴60同轴。如图4所示，当输入轴40均角速度转动时，第一椭圆齿轮21做匀角速度转动，但其线速度是变化的，其变化的规律由椭圆形的外轮廓决定，在椭圆的远端线速度最大，在椭圆形的近端线速度最小。由于第一椭圆齿轮21和第二椭圆齿轮22啮合，二者线速度相同相反，第二椭圆齿轮22带动中间轴60做变角速度旋转，进而带动第一扇形齿轮31座变角速度旋转。
一同参考如图5所示，第一扇形齿轮31和第二扇形齿轮32的外轮廓均呈螺旋形。由图可知螺旋线的起点与终点有一段高度差，该高度差刚好可以与卷针线速度的突变相抵消，第二扇形齿轮32带动输出轴50转动，该转动的角速度呈两快两慢的周期性变化，进而使卷针的角速度呈两快两慢的周期性变化，与卷针自身凸轮式运动相互抵消，实现卷针的线速度为匀速，大大降低卷绕过程中极片的张力波动。
请参考图3，底座10上开设有凹槽11，椭圆齿轮组20和扇形齿轮组30均设于凹槽11内，这样起到保护齿轮组的目的。在本实施例中，凹槽11的截面呈圆角三角形，这与三个轴相对应，使整体结构更紧凑。进一步地，变速机构100还包括盖板70，盖板70安装在底座10上并覆盖凹槽11，形状一个密闭的空间，避免灰尘杂物落入齿轮内影响转动。盖板70上开设有供输入轴40穿过的第一通孔71、供中间轴60穿过的第二通孔72以及供输出轴50穿过的第三通孔73，上述滚动轴承80分别安装在第一通孔71、第二通孔72、第三通孔73内(请参考图2)。
本发明还提供一种卷绕装置，包括用于卷绕电芯极片的卷针、动力部以及如上所述的变速机构100。动力部与变速机构的输入轴40传动连接，卷针与变速机构的输出轴50传动连接，动力部驱动输入轴40匀角速度转动，输出轴50变角速度转动，带动卷针匀线速度转动，大大降低卷绕过程中极片的张力波动，提高卷绕速度的同时还能提升产品质量和加工效率。其中，卷针呈椭圆形或菱形，动力部为电机。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种变速机构，其特征在于，包括底座、椭圆齿轮组、扇形齿轮组以及转动安装在底座上的输入轴和输出轴，所述输入轴通过椭圆齿轮组和扇形齿轮组与输出轴传动连接，当所述输入轴匀角速度转动时，所述输出轴变角速度转动；
所述椭圆齿轮组包括相互啮合的第一椭圆齿轮和第二椭圆齿轮，所述扇形齿轮组包括相互啮合的第一扇形齿轮和第二扇形齿轮，所述变速机构还中间轴，所述输入轴、输出轴、中间轴平行间隔设置并分别转动的安装在底座上，所述第一椭圆齿轮套设在输入轴上，所述第二椭圆齿轮套设在中间轴上，所述第一扇形齿轮亦套设在中间轴上，所述第二扇形齿轮套设在输入轴上；
所述第一椭圆齿轮的几何中心与输入轴同轴，所述第二椭圆齿轮的几何中心与中间轴同轴；所述第一扇形齿轮和第二扇形齿轮的外轮廓均呈螺旋形。
2.根据权利要求1所述的变速机构，其特征在于，所述输入轴、输出轴、中间轴均通过滚动轴承安装在底座上。
3.根据权利要求1或2所述的变速机构，其特征在于，所述底座上开设有凹槽，所述椭圆齿轮组和扇形齿轮组均设于凹槽内。
4.根据权利要求3所述的变速机构，其特征在于，所述凹槽的截面呈圆角三角形。
5.根据权利要求4所述的变速机构，其特征在于，所述变速机构还包括盖板，所述盖板安装在底座上并覆盖所述凹槽，所述盖板上开设有供输入轴穿过的第一通孔、供中间轴穿过的第二通孔以及供输出轴穿过的第三通孔。
6.一种卷绕装置，其特征在于，包括用于卷绕电芯极片的卷针、动力部以及如权利要求1至5中任意一项所述的变速机构，所述动力部与变速机构的输入轴传动连接，所述卷针与变速机构的输出轴传动连接，所述动力部驱动输入轴匀角速度转动，所述输出轴变角速度转动，带动卷针匀线速度转动。
7.根据权利要求6所述的卷绕装置，其特征在于，所述卷针呈椭圆形或菱形。
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