CN108808116B - 一种方形电芯卷绕装置以及方形电芯卷绕设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种方形电芯卷绕装置，包括至少一方形卷针组件、出针机构、抽针机构、锁紧机构以及定型机构，该方形卷针组件包括转动安装在该机箱上的轴承、安装在该轴承上的内针组件、电芯规格组件以及定型组件，该内针组件包括第一卷针和第二卷针，该第一卷针和第二卷针之间形成卷绕间隙；该电芯规格组件包括套设在该第一卷针和第二卷针外部的卷针套以及卷针规格件；该定型组件包括转动设置在该卷针套以及该卷针规格件之间的凸轮件以及转动该凸轮件的撑开机构；卷绕时，该撑开机构转动该凸轮件以撑开该卷针规格件进行电芯卷绕；电芯卷绕完成时，该撑开机构使该凸轮件转动收拢该卷针规格件。本发明可实现不同规格方形电池的高质量卷绕。

Description

一种方形电芯卷绕装置以及方形电芯卷绕设备

技术领域

本发明涉及电芯生产辅助设备技术领域，特别涉及一种方形电芯卷绕装置以及方形电芯卷绕设备。

背景技术

方形锂电池作为一种存储电荷的器件广泛应用于各类电器设备中。随着方形电池的普及和近年汽车动力电池的兴起，续航能力与电池容量之间的矛盾日渐突显。因为方形电池的结构较为简单，整体附件重量要轻，相对能量密度较高，市场需求很大。

随着市场需求越来越大，方形电芯的规格也越来越多，型号也越来越多，使得方形电芯的卷绕工艺也越来越复杂。在现有方形锂电池电芯生产过程中，电芯卷绕头的结构一般对应不同的方形电芯规格而固定下来。因此一台方形电池卷绕设备只能卷绕一种规格的电芯。或者单台方形电芯卷绕设备配备多套可替换的卷针组件。

同时，因为方形电芯的形状特异，而卷绕机输送料带和旋转的力矩是不变的，使得方形电芯在卷绕时两端部受力较大，平整部分受力较小，因此两端部容易产生挤压变形，影响电芯卷绕质量。

因此，现有的电芯卷绕设备的卷绕技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明针对以上存在的技术问题，提供一种可高品质卷绕不同规格方形电芯的方形电芯卷绕装置以及卷绕设备。

为实现上述目的，第一方面，本发明提出一种方形电芯卷绕装置，包括机箱、控制器、以及与该控制器电连接的卷绕机构，该卷绕机构包括至少一方形卷针组件、出针机构、抽针机构、锁紧机构以及定型机构，该方形卷针组件包括转动安装在该机箱上的轴承、安装在该轴承上的内针组件、电芯规格组件以及定型组件，

该内针组件包括第一卷针和第二卷针，该第一卷针和第二卷针之间形成卷绕间隙；该电芯规格组件包括套设在该第一卷针和第二卷针外部的卷针套以及卷针规格件；该定型组件包括转动设置在该卷针套以及该卷针规格件之间的凸轮件以及转动该凸轮件的撑开机构；

卷绕时，该方形卷针组件由该出针机构推出使该料带进入该卷绕间隙，并使该第一卷针和第二卷针锁紧至该锁紧机构上，同时，该撑开机构转动该凸轮件以撑开该卷针规格件进行电芯卷绕；

电芯卷绕完成时，该锁紧机构解锁，该撑开机构使该凸轮件转动收拢该卷针规格件，再由该抽针机构抽回该方形卷针组件。

该电芯规格组件包括一对卷针规格件，分别安装在该卷针套的两侧；该定型组件包括转动设置在该卷针套以及该一对卷针规格件之间的两凸轮件，每一凸轮件一侧通过铆钉转动连至该卷针套上，另一侧通过铆钉转动连接至相邻的卷针规格件。

该撑开机构包括对位气缸、拨块、以及撑开气缸，该轴承内设置连接卷针套的内轴，该内轴一端设置配合该拨块的对位轴，卷绕时，该对位气缸驱动该拨块卡住该对位轴，该撑开气缸驱动该内轴在该轴承中伸缩以使连接至该卷针套的两凸轮件转动。

该卷绕机构包括三角卷绕头以及三组方形卷针组件，该三角卷绕头包括卷绕支架，该卷绕支架设有卷绕工位、贴胶工位及卸料工位，三组该方形卷针组件安装在该三角卷绕头上，三组该方形卷针组件可随该卷绕支架转动以分别在该卷绕工位、贴胶工位及卸料工位之间切换，该出针机构设置于该卷绕工位，用于使该卷绕工位的方形卷针组件伸出，该抽针机构设置于该卸料工位，用于使该卸料工位的方形卷针组件缩回，该锁紧机构临近该三组方形卷针组件，用于使该卷绕工位上的内针组件夹住料带，并使该卸料工位上的内针组件松开料带。

具体实施时，该方形电芯卷绕装置的三组该方形卷针组件上分别设有拨针凸块；

该出针机构包括出针机构安装座、出针驱动装置、第一曲柄滑块机构、第一拨针驱动装置、第一拨针块固定座及第一拨针块，该出针机构安装座固定在该机箱上，该出针驱动装置固定在该出针机构安装座上，该出针驱动装置的输出端与该第一曲柄滑块机构的输入端固定连接，该第一拨针块固定座与该第一曲柄滑块机构的输出端固定连接，该第一拨针驱动装置固定连接在该第一拨针块固定座上，该第一拨针驱动装置的输出端与该第一拨针块固定连接，该第一拨针块与该第一拨针块固定座滑动连接，该第一拨针驱动装置可驱动该第一拨针块与该卷绕工位的拨针凸块卡接。

该抽针机构包括抽针机构安装座、抽针驱动装置、第二曲柄滑块机构、第二拨针驱动装置、第二拨针块固定座及第二拨针块，该抽针机构安装座固定在该机箱上，该抽针驱动装置固定在该抽针机构安装座上，该抽针驱动装置的输出端与该第二曲柄滑块机构的输入端固定连接，该第二拨针块固定座与该第二曲柄滑块机构的输出端固定连接，该第二拨针驱动装置固定连接在该第二拨针块固定座上，该第二拨针驱动装置的输出端与该第二拨针块固定连接，该第二拨针块与该第二拨针块固定座滑动连接，该第二拨针驱动装置可驱动该第二拨针块与该卸料工位的拨针凸块卡接。

该第一曲柄滑块机构包括出针底板、第一主动转杆、第一从动连接杆及第一滑块，该出针底板固定在该出针机构安装座上，该第一主动转杆的输入端与该出针驱动装置的输出端固定连接，该第一主动转杆的输出端与该第一从动连接杆的输入端转动连接，该第一从动连接杆的输出端与该第一滑块转动连接，该第一滑块与该出针底板滑动连接。

该第二曲柄滑块机构包括抽针底板、第二主动转杆、第二从动连接杆及第二滑块，该抽针底板固定在该抽针机构安装座上，该第二主动转杆的输入端与该抽针驱动装置的输出端固定连接，该第二主动转杆的输出端与该第二从动连接杆的输入端转动连接，该第二从动连接杆的输出端与该第二滑块转动连接，该第二滑块与该抽针底板滑动连接。

该锁紧机构包括凸轮安装轴、外顶底座及设置于该外顶底座上的三组顶针组件，该凸轮安装轴通过连接件固定在该机箱上，该外顶底座与该凸轮安装轴转动连接；

其中，该外顶底座设有分别对应该三角卷绕头的卷绕工位、贴胶工位及卸料工位的锁紧工位、保持工位及解锁工位，三组该顶针组件可随该外顶底座转动以分别在该锁紧工位、保持工位及解锁工位间切换，该凸轮安装轴上固定设置有开针凸轮及解锁凸轮，该开针凸轮包括沿该凸轮安装轴的径向延伸的开针凸缘，该解锁凸轮包括沿该凸轮安装轴的轴向延伸的解锁凸缘；

该顶针组件包括顶针组件安装座、外顶锁、径向顶块、外顶针轮及外锁套，该顶针组件安装座固定在该外顶底座上，该顶针组件安装座上滑动穿设有导柱，该导柱的一端与该径向顶块固连，该导柱的另一端与该外顶锁固连，该外顶锁通过拉簧与该顶针组件安装座连接，该外顶针轮与该外锁套转动连接，该外顶锁上设有凸缘，该外锁套上设有凹槽，该连接件上对应该锁紧工位处固定有顶针驱动装置，该顶针驱动装置用于驱动该锁紧工位上的该外锁套及外顶针轮靠近该三角卷绕头。

第二方面，本发明还提供一种方形电芯卷绕设备，包括送料机构以及卷绕机构，该卷绕机构包括至少一前述的方形卷针组件。

本实施例的方形电芯卷绕装置，在第一卷针和第二卷针外围套设对应不同方形电芯设计的可拆卸替换的卷针规格件，从而实现仅更换轻便的卷针规格件即可实现不同方形电芯的卷绕。同时，本实施例的方形电芯卷绕装置在卷针规格件与卷绕内针，亦即第一卷针和第二卷针，之间设置定型组件，使得方形电芯在卷绕过程中不受本身产品形状带来的受力问题困扰，使得方形电芯的每个卷绕面都均匀张紧和卷绕，提高电芯卷绕品质。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明方形电芯卷绕装置的整体结构示意图；

图2为本发明方形电芯卷绕装置的另一视角结构示意图；

图3为本发明方形电芯卷绕装置的方形卷针组件的立体分解示意图；

图4为本发明方形电芯卷绕装置的撑开机构的立体结构示意图；

图5为本发明方形电芯卷绕装置的第一卷针的立体结构示意图；

图6为本发明方形电芯卷绕装置的第二卷针的立体结构示意图；

图7为本发明方形电芯卷绕装置的锁紧机构的第一方向结构示意图；

图8为本发明方形电芯卷绕装置的锁紧机构的第二方向结构示意图；

图9为本发明方形电芯卷绕装置的锁紧机构的立体结构示意图。

附图标号说明：

2、卷绕机构；

21、三角卷绕头；211、方形卷针组件；212、拨针凸块；

2111、第一卷针；2112、第二卷针；2113、第一卷针套；2114、第二卷针套；2115、第一卷针规格件；2116、第二卷针规格件；2117、轴承；

22、出针机构；221、出针机构安装座；222、出针驱动装置；223、第一曲柄滑块机构；2231、出针底板；2232、第一主动转杆；2233、第一从动连接杆；2234、第一滑块；224、第一拨针驱动装置；225、第一拨针块固定座；226、第一拨针块；

23、抽针机构；231、抽针机构安装座；232、抽针驱动装置；233、第二曲柄滑块机构；2331、抽针底板；2333、第二从动连接杆；2334、第二滑块；234、第二拨针驱动装置；235、第二拨针块固定座；236、第二拨针块；

24、锁紧机构；

241、凸轮安装轴；2411、开针凸轮；24111、开针凸缘；2412、解锁凸轮；24121、解锁凸缘；

242、外顶底座；243、连接件；244、顶针组件；2441、顶针组件安装座；2442、外顶锁；24421、凸缘；2443、径向顶块；2444、外顶针轮；2445、外锁套；24451、凹槽；2446、导柱；2447、拉簧；

25、定型机构；251、撑开机构；257、固定板4；253、对位气缸；252、拨块；254、撑开气缸。

32、凸轮；321、第一凸轮；322、第二凸轮；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

为了提高方形电芯卷绕装置的卷绕质量效率，本发明提出一种新的方形电芯卷绕装置，请参照图1以及图2，图1和图2示出了本实施例的方形电芯卷绕装置一实施例的两个不同观察方向的结构示意图。

本发明的方形电芯卷绕装置应用在方形电芯卷绕设备上。该方形电芯卷绕设备包括送料机构以及卷绕机构。该卷绕机构包括至少一前述的方形卷针组件211。

如图1所示，本实施例的方形电芯卷绕装置，包括机箱、控制器(图未示)、以及与该控制器电连接的卷绕机构，该卷绕机构包括至少一方形卷针组件211、出针机构22、抽针机构23、锁紧机构24以及定型机构25。该方形卷针组件211包括转动安装在该机箱上的轴承2117、安装在该轴承2117上的内针组件、电芯规格组件以及定型组件。

如图5和图6所示，该内针组件包括第一卷针2111以及固定在该第一卷针2111的第二卷针2112。该第一卷针2111和第二卷针2112之间形成卷绕间隙。该第一卷针2111一端设置固定部21111另一端形成第一锁针端21112。该第二卷针2112一端设置固定片21121，另一端形成第二锁针端21122。该固定部21111安装在该固定片21121上，从而将连接该第一卷针2111和第二卷针2112，同时该第一卷针2111和第二卷针2112之间形成卷绕间隙。

如图3所示，该电芯规格组件包括套设在该第一卷针2111和第二卷针2112外部的卷针套以及卷针规格件。该卷针套包括第一卷针套2113以及第二卷针套2114。该第一卷针套2113包围该该第一卷针2111，该第二卷针套2114包围该第二卷针2112。该第一卷针套2113和第二卷针套2114配合定型机构一起将该电芯规格组件撑开。

该电芯规格组件包括一对卷针规格件，亦即第一卷针规格件2115与第二卷针规格件2116。该第一卷针规格件2115固定在轴承2117上并包围该第一卷针2111。同时，该第一卷针规格件2115与第二卷针规格件2116分别位于卷着那套的两侧。该第二卷针规格件2116固定在轴承2117上并包围该第二卷针2112。该第一卷针规格件2115与该第一卷针2111一起运动伸出卷绕电芯，以及退出卸下卷绕好的电芯。该第二卷针规格件2116与该第二卷针2112一起运动伸出卷绕电芯，以及退出卸下卷绕好的电芯。

安装完成后，该第一卷针规格件2115从外部包围该第一卷针套2113，从而在该第一卷针规格件2115和该第一卷针套2113之间形成第一工作腔。该第二卷针规格件2116从外部包围该第二卷针套2114，从而在该第二卷针规格件2116和该第一卷针套2114之间形成第二工作腔。

每一凸轮件一侧通过铆钉转动连至该卷针套上，另一侧通过铆钉转动连接至相邻的卷针规格件。该定型组件包括转动设置在该卷针套以及该一对卷针规格件之间的两凸轮件，亦即，该第一凸轮件321、第二凸轮件322。该第一凸轮件321根据方形电池规格，通过铆钉一边缘转动连接至第一卷针套2113，另一边缘转动连接至第一卷针规格件2115，以使第一凸轮321旋转后第一凸轮321外侧到卷针组件中心的距离为方形电芯尺寸的一半。该第二凸轮件322根据方形电池规格，通过铆钉一边缘转动连接至第二卷针套2114，另一边缘转动连接至第二卷针规格件2116，以使第二凸轮322旋转后第二凸轮322外侧到卷针组件中心的距离为方形电芯尺寸的一半。

该定型组件还包括转动该凸轮件的撑开机构251。

如图4所示，该撑开机构251通过固定板257包括对位气缸253、拨块252、以及撑开气缸254。该轴承2117内设置连接卷针套的内轴(图未示)，该内轴在远离该卷针套一端设置配合该拨块252的对位轴341。卷绕时，该对位气缸253驱动该拨块252卡住该对位轴341，该撑开气缸254驱动该内轴在该轴承2117中伸缩以使连接至该卷针套的两凸轮件，亦即，该第一凸轮件321、第二凸轮件322转动。

卷绕时，该方形卷针组件211由该出针机构推出使该料带进入该卷绕间隙，并使该第一卷针2111和第二卷针2112锁紧至该锁紧机构上，同时，该撑开机构251转动该凸轮件以撑开该卷针规格件进行电芯卷绕。

电芯卷绕完成时，该锁紧机构解锁，该撑开机构251使该凸轮件转动收拢该卷针规格件，再由该抽针机构抽回该方形卷针组件211。

如图1至图2所示，该卷绕机构2包括三角卷绕头21、出针机构22、抽针机构23及锁紧机构24，三角卷绕头21包括卷绕支架及设置于卷绕支架上的三组方形卷针组件211，卷绕支架设有卷绕工位、贴胶工位及卸料工位，三组方形卷针组件211可随卷绕支架转动以分别在卷绕工位、贴胶工位及卸料工位之间切换，出针机构22设置于卷绕工位的外周，用于使卷绕工位的方形卷针组件211伸出，抽针机构23设置于卸料工位的外周，用于使卸料工位的方形卷针组件211缩回，锁紧机构24设置于机箱1上，用于使卷绕工位上的方形卷针组件211夹住料带，并使卸料工位上的方形卷针组件211松开料带；卷前纠偏机构3用于对卷绕工位的极片进行纠偏；收尾导向机构4及终止贴胶机构5设置于贴胶工位的外周，收尾导向机构4用于对贴胶工位上的料带进行导向，终止贴胶机构5用于对贴胶工位上完成卷绕的电芯贴胶。

在一实施例中，如图2所示，三组方形卷针组件211上安装在卷绕头上，分别设有拨针凸块212；该实施例卷绕机构的出针机构22包括出针机构安装座221、出针驱动装置222、第一曲柄滑块机构223、第一拨针驱动装置224、第一拨针块固定座225及第一拨针块226，出针机构安装座221固定在机箱1上，出针驱动装置222固定在出针机构安装座221上，出针驱动装置222的输出端与第一曲柄滑块机构223的输入端固定连接，第一拨针块固定座225与第一曲柄滑块机构223的输出端固定连接，第一拨针驱动装置224固定连接在第一拨针块固定座225上，第一拨针驱动装置224的活塞杆与第一拨针块226固定连接，第一拨针块226与第一拨针块固定座225滑动连接，第一拨针驱动装置224可驱动第一拨针块226与卷绕工位的拨针凸块212卡接。

抽针机构23包括抽针机构安装座231、抽针驱动装置232、第二曲柄滑块机构233、第二拨针驱动装置234、第二拨针块固定座235及第二拨针块236，抽针机构安装座231固定在机箱1上，抽针驱动装置232固定在抽针机构安装座231上，抽针驱动装置232的输出端与第二曲柄滑块机构233的输入端固定连接，第二拨针块固定座235与第二曲柄滑块机构233的输出端固定连接，第二拨针驱动装置234固定连接在第二拨针块固定座235上，第二拨针驱动装置234的活塞杆与第二拨针块236固定连接，第二拨针块236与第二拨针块固定座235滑动连接，第二拨针驱动装置234可驱动第二拨针块236与卸料工位的拨针凸块212卡接。

在本实施例中，出针驱动装置222及抽针驱动装置232均为电机，第一拨针驱动装置224及第二拨针驱动装置234均为气缸。具体的，第一拨针块226与卷绕工位的拨针凸块212卡接后，出针驱动装置222通过第一曲柄滑块机构223驱动方形卷针组件211伸出以卷绕电芯。第二拨针块236与卸料工位的拨针凸块212卡接后，抽针驱动装置232通过第二曲柄滑块机构233驱动方形卷针组件211缩回以将完成卷绕的电芯与方形卷针组件211分离。可以理解的，出针驱动装置222的运动方向与抽针驱动装置232的运动方向相反。

在一实施例中，如图2所示，第一曲柄滑块机构223包括出针底板2231、第一主动转杆2232、第一从动连接杆2233及第一滑块2234，出针底板2231固定在出针机构安装座221上，第一主动转杆2232的输入端与出针驱动装置222的输出端固定连接，第一主动转杆2232的输出端与第一从动连接杆2233的输入端转动连接，第一从动连接杆2233的输出端与第一滑块2234转动连接，第一滑块2234与出针底板2231滑动连接；第二曲柄滑块机构233包括抽针底板2331、第二主动转杆、第二从动连接杆2333及第二滑块2334，抽针底板2331固定在抽针机构安装座231上，第二主动转杆的输入端与抽针驱动装置232的输出端固定连接，第二主动转杆的输出端与第二从动连接杆2333的输入端转动连接，第二从动连接杆2333的输出端与第二滑块2334转动连接，第二滑块2334与抽针底板2331滑动连接。

通过采用曲柄滑块机构，使得出针机构22及抽针机构23在方形卷针组件211轴向的尺寸较小，便于卷绕机的整体布置，同时可以缩小整机尺寸。

在一实施例中，如图7至图9所示，锁紧机构24包括凸轮安装轴241、外顶底座242及设置于外顶底座242上的三组顶针组件244，凸轮安装轴241通过连接件243固定在机箱1上，外顶底座242与凸轮安装轴241转动连接。

外顶底座242设有分别对应三角卷绕头21的卷绕工位、贴胶工位及卸料工位的锁紧工位、保持工位及解锁工位，三组顶针组件244可随外顶底座242转动以分别在锁紧工位、保持工位及解锁工位间切换，凸轮安装轴241上固定设置有开针凸轮2411及解锁凸轮2412，开针凸轮2411包括沿凸轮安装轴241的径向延伸的开针凸缘24111，解锁凸轮2412包括沿凸轮安装轴241的轴向延伸的解锁凸缘24121。

顶针组件244包括顶针组件安装座2441、外顶锁2442、径向顶块2443、外顶针轮2444及外锁套2445，顶针组件安装座2441固定在外顶底座242上，顶针组件安装座2441上滑动穿设有导柱2446，导柱2446的一端与径向顶块2443固连，导柱2446的另一端与外顶锁2442固连，外顶锁2442通过拉簧2447与顶针组件安装座2441连接，外顶针轮2444与外锁套2445转动连接，外顶锁2442上设有凸缘24421，外锁套2445上设有凹槽24451，连接件243上对应锁紧工位处固定有顶针驱动装置，该顶针驱动装置用于驱动该锁紧工位上的该外锁套2445及外顶针轮2444靠近该三角卷绕头21。

每一外顶针轮2444包括锁针工位24441，在卷绕工位，该第一卷针2111的第一锁针端21112以及该第二卷针2112的第二锁针端21122在出针机构22的作用下伸出并使该料带进入该卷绕间隙，接着，该第一锁针端21112以及该第二锁针端2112伸入对应锁针工位24441，从而将方形卷针组件211锁紧至该锁紧机构24上。

在卸料工位，解锁凸轮2412的解锁凸缘24121旋转至最高位，解锁凸缘24121通过外锁套2445驱动外顶针轮2444远离卸料工位的方形卷针组件211。同时，该开针凸轮2411的开针凸缘24111通过径向顶块2443驱动凸缘24421远离凹槽24451以解除外顶锁2442对外锁套2445的限制，从而该方形卷针组件211可抽针机构23被抽回。

综上，出针机构22带动轴承往前推方形卷针组件211时，该内针组件夹在外顶针轮2444的锁针工位24441锁紧，同时撑开气缸拉住轴承2117的内轴使该第一凸轮件321、第二凸轮件322旋转，使该第一卷针规格件2115与第二卷针规格件2116朝外撑开该方形卷针组件211。抽针机构23带动轴承往后拉动该方形卷针组件211时，该内针组件被锁紧机构24解锁和推出，该方形卷针组件211回缩时，撑开气缸顶住轴承2117的内轴使该第一凸轮件321、第二凸轮件322反向旋转，使该第一卷针规格件2115与第二卷针规格件2116朝内收拢，以便于卸下卷绕好的方形电芯。

具体地，当卷绕工位上的方形卷针组件211伸出后，顶针驱动装置驱动外锁套2445挤压外顶锁2442上的凸缘24421，使得外锁套2445向外顶底座242的外周运动。当外锁套2445运动至其凹槽24451与外顶锁2442上的凸缘24421平齐的位置时，外顶针轮2444套在卷绕工位的方形卷针组件211上，顶针驱动装置复位。同时，通过拉簧2447的复位作用，凸缘24421插入凹槽24451中，使得顶针轮在顶针驱动装置复位后始终与方形卷针组件211保持接触。可以理解的，在卷绕支架将电芯旋转至贴胶工位时，外顶针轮2444仍然与方形卷针组件211接触以使方形卷针组件211夹紧料带。

当顶针组件244旋转至解锁工位时，开针凸缘24111通过径向顶块2443驱动凸缘24421远离凹槽24451以解除外顶锁2442对外锁套2445的限制。同时，解锁凸缘24121通过外锁套2445驱动外顶针轮2444远离卸料工位的方形卷针组件211，使得方形卷针组件211张开，然后抽针机构23将方形卷针组件211从卸料工位上的电芯中抽出。

本实施例的方形电芯卷绕装置，在第一卷针2111和第二卷针2112外围套设对应不同方形电芯设计的可拆卸替换的卷针规格件，从而实现仅更换轻便的卷针规格件即可实现不同方形电芯的卷绕。同时，本实施例的方形电芯卷绕装置在卷针规格件与卷绕内针，亦即第一卷针2111和第二卷针2112，之间设置定型组件，使得方形电芯在卷绕过程中不受本身产品形状带来的受力问题困扰，使得方形电芯的每个卷绕面都均匀张紧和卷绕，提高电芯卷绕品质。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种方形电芯卷绕装置，包括机箱、控制器、以及与所述控制器电连接的卷绕机构，其特征在于，所述卷绕机构包括至少一方形卷针组件、出针机构、抽针机构、锁紧机构以及定型机构，所述方形卷针组件包括转动安装在所述机箱上的轴承、安装在所述轴承上的内针组件、电芯规格组件以及定型组件，

所述内针组件包括第一卷针和第二卷针，所述第一卷针和第二卷针之间形成卷绕间隙；所述电芯规格组件包括套设在所述第一卷针和第二卷针外部的卷针套以及卷针规格件；所述定型组件包括转动设置在所述卷针套以及所述卷针规格件之间的凸轮件以及转动所述凸轮件的撑开机构；

卷绕时，所述方形卷针组件由所述出针机构推出使料带进入所述卷绕间隙，并使所述第一卷针和第二卷针锁紧至所述锁紧机构上，同时，所述撑开机构转动所述凸轮件以撑开所述卷针规格件进行电芯卷绕；

电芯卷绕完成时，所述锁紧机构解锁，所述撑开机构使所述凸轮件转动收拢所述卷针规格件，再由所述抽针机构抽回所述方形卷针组件；

所述电芯规格组件包括一对卷针规格件，分别安装在所述卷针套的两侧；所述定型组件包括转动设置在所述卷针套以及所述一对卷针规格件之间的两凸轮件，每一凸轮件一侧通过铆钉转动连至所述卷针套上，另一侧通过铆钉转动连接至相邻的卷针规格件；

所述撑开机构包括对位气缸、拨块、以及撑开气缸，所述轴承内设置连接卷针套的内轴，所述内轴一端设置配合所述拨块的对位轴，卷绕时，所述对位气缸驱动所述拨块卡住所述对位轴，所述撑开气缸驱动所述内轴在所述轴承中伸缩以使连接至所述卷针套的两凸轮件转动。

2.如权利要求1所述的方形电芯卷绕装置，其特征在于，所述卷绕机构包括三角卷绕头以及三组方形卷针组件，所述三角卷绕头包括卷绕支架，所述卷绕支架设有卷绕工位、贴胶工位及卸料工位，三组所述方形卷针组件安装在所述三角卷绕头上，三组所述方形卷针组件可随所述卷绕支架转动以分别在所述卷绕工位、贴胶工位及卸料工位之间切换，所述出针机构设置于所述卷绕工位，用于使所述卷绕工位的方形卷针组件伸出，所述抽针机构设置于所述卸料工位，用于使所述卸料工位的方形卷针组件缩回，所述锁紧机构临近所述三组方形卷针组件，用于使所述卷绕工位上的内针组件夹住料带，并使所述卸料工位上的内针组件松开料带。

3.如权利要求2所述的方形电芯卷绕装置，其特征在于，三组所述方形卷针组件上分别设有拨针凸块；

所述出针机构包括出针机构安装座、出针驱动装置、第一曲柄滑块机构、第一拨针驱动装置、第一拨针块固定座及第一拨针块，所述出针机构安装座固定在所述机箱上，所述出针驱动装置固定在所述出针机构安装座上， 所述出针驱动装置的输出端与所述第一曲柄滑块机构的输入端固定连接，所述第一拨针块固定座与所述第一曲柄滑块机构的输出端固定连接，所述第一拨针驱动装置固定连接在所述第一拨针块固定座上，所述第一拨针驱动装置的输出端与所述第一拨针块固定连接，所述第一拨针块与所述第一拨针块固定座滑动连接，所述第一拨针驱动装置可驱动所述第一拨针块与所述卷绕工位的拨针凸块卡接。

4.如权利要求3所述的方形电芯卷绕装置，其特征在于，所述抽针机构包括抽针机构安装座、抽针驱动装置、第二曲柄滑块机构、第二拨针驱动装置、第二拨针块固定座及第二拨针块，所述抽针机构安装座固定在所述机箱上，所述抽针驱动装置固定在所述抽针机构安装座上， 所述抽针驱动装置的输出端与所述第二曲柄滑块机构的输入端固定连接，所述第二拨针块固定座与所述第二曲柄滑块机构的输出端固定连接，所述第二拨针驱动装置固定连接在所述第二拨针块固定座上，所述第二拨针驱动装置的输出端与所述第二拨针块固定连接，所述第二拨针块与所述第二拨针块固定座滑动连接，所述第二拨针驱动装置可驱动所述第二拨针块与所述卸料工位的拨针凸块卡接。

5.如权利要求3所述的方形电芯卷绕装置，其特征在于，所述第一曲柄滑块机构包括出针底板、第一主动转杆、第一从动连接杆及第一滑块，所述出针底板固定在所述出针机构安装座上，所述第一主动转杆的输入端与所述出针驱动装置的输出端固定连接，所述第一主动转杆的输出端与所述第一从动连接杆的输入端转动连接，所述第一从动连接杆的输出端与所述第一滑块转动连接，所述第一滑块与所述出针底板滑动连接。

6.如权利要求4所述的方形电芯卷绕装置，其特征在于，所述第二曲柄滑块机构包括抽针底板、第二主动转杆、第二从动连接杆及第二滑块，所述抽针底板固定在所述抽针机构安装座上，所述第二主动转杆的输入端与所述抽针驱动装置的输出端固定连接，所述第二主动转杆的输出端与所述第二从动连接杆的输入端转动连接，所述第二从动连接杆的输出端与所述第二滑块转动连接，所述第二滑块与所述抽针底板滑动连接。

7.如权利要求2所述的方形电芯卷绕装置，其特征在于，所述锁紧机构包括凸轮安装轴、外顶底座及设置于所述外顶底座上的三组顶针组件，所述凸轮安装轴通过连接件固定在所述机箱上，所述外顶底座与所述凸轮安装轴转动连接；

所述外顶底座设有分别对应所述三角卷绕头的卷绕工位、贴胶工位及卸料工位的锁紧工位、保持工位及解锁工位，三组所述顶针组件可随所述外顶底座转动以分别在所述锁紧工位、保持工位及解锁工位间切换，所述凸轮安装轴上固定设置有开针凸轮及解锁凸轮，所述开针凸轮包括沿所述凸轮安装轴的径向延伸的开针凸缘，所述解锁凸轮包括沿所述凸轮安装轴的轴向延伸的解锁凸缘；

所述顶针组件包括顶针组件安装座、外顶锁、径向顶块、外顶针轮及外锁套，所述顶针组件安装座固定在所述外顶底座上，所述顶针组件安装座上滑动穿设有导柱，所述导柱的一端与所述径向顶块固连，所述导柱的另一端与所述外顶锁固连，所述外顶锁通过拉簧与所述顶针组件安装座连接，所述外顶针轮与所述外锁套转动连接，所述外顶锁上设有凸缘，所述外锁套上设有凹槽，所述连接件上对应所述锁紧工位处固定有顶针驱动装置，所述顶针驱动装置用于驱动所述锁紧工位上的所述外锁套及外顶针轮靠近所述三角卷绕头。

8.一种方形电芯卷绕设备，包括送料机构以及卷绕机构，其特征在于，所述卷绕机构包括权利要求1-7任意一项所述的方形电芯卷绕装置。