CN109802185A - 一种具有直驱卷针组件的卷绕装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂电池自动化卷绕设备技术领域，尤其是一种具有直驱卷针组件的卷绕装置，其由卷绕装置本体、卷针组件、第一随动盘以及第二随动盘等几部分构成，其中，卷针组件由电机进行驱动发生旋转运动，且其相对于电机不发生轴向位移。在第二随动盘开设有穿越孔，以供卷针组件穿过，且在往复动力源的作用下上述电机以及卷针组件相对于卷绕装置本体作同步轴向往复运动。这样一来，从而取消了传统上使得卷针相对于电机进行轴向往复运动的花键、键槽间隙配合形式，另外，电机相对于随动盘可沿其轴向方向进行自由运动，且通过往复动力源直接驱动电机以及卷针组件作同步轴向往复运动，进而提高了卷针组件自身运动的平稳性及旋转精度。

Description

一种具有直驱卷针组件的卷绕装置

技术领域

本发明涉及锂电池自动化卷绕设备技术领域，尤其是一种具有直驱卷针组件的卷绕装置。

背景技术

在锂电池电芯的制作过程中，通过卷针的旋转运动卷绕料带以形成电芯。为了提高卷绕效率，出现了双针或三针卷绕结构形式。以三针卷绕装置为例，其上装有三对卷针，正负极片和隔离膜由机械手送到卷针上，一工位实现卷绕，二工位贴终止防松胶带，三工位自动拔针下料，三根卷针分别在三个工位中循环，分别实现卷绕，贴终止防松胶带，拔针下料，循环工作，以实现功能。

授权公开号为CN 208014837U的中国发明专利公开了一种具有抽离功能的直驱卷绕装置(如图1中所示)，其包括卷针、驱动轴以及为该驱动轴提供动力的直驱电机；直驱电机与随动盘固定连接，且其具有中孔结构，且上述驱动轴穿设于该中孔内。驱动轴设置为花键轴，相应地，设置有与上述花键轴相咬合、且由直驱电机进行驱动的咬合轴套；为了使得卷针相对于直驱电机具有轴向运动量，以便于进行电芯抽离，从而将上述花键轴上的花键与设置于咬合轴套上的键槽之间的配合设置为间隙配合形式，以利于两者发生相对滑动。从而，在实际工作过程中，花键相对于键槽发生相对滑动时不可避免地发生“憋力”现象，进而影响抽芯的准确性，另外，花键与键槽之间的配合间隙会对直驱电机的传动精度及平稳性造成影响。因而，亟待技术人员解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构设计简单，整体体积小，传动精度及平稳性较高的具有直驱卷针组件的卷绕装置。

为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种具有直驱卷针组件的卷绕装置，其包括：

卷针组件，通过其自身的旋转运动来卷绕电池料带以形成电芯；

卷绕装置本体；

相对于上述卷绕装置本体作旋转运动、且运动同步的第一随动盘以及第二随动盘，其分别设置于卷绕装置本体的两端部；

卷针组件由电机进行驱动发生旋转运动，且其相对于电机不发生轴向位移；在第二随动盘开设有穿越孔，以供卷针组件穿过，且在往复动力源的作用下上述电机以及卷针组件相对于卷绕装置本体作同步轴向往复运动，进而完成电芯的下料。

进一步的，卷针组件包括卷针、对该卷针进行固定的卷针座以及为上述卷针座提供旋转动力的过渡传力轴。过渡传力轴由电机转子进行驱动。

更进一步的，上述卷针组件还包括锁紧套。在过渡传力轴上设置有轴肩和位于其尾端的、用来适配该锁紧套的螺纹段。锁紧套相对于轴肩发生相向运动，直至过渡传力轴与转子锁紧，进行同步旋转。

更进一步的，上述卷针组件还包括套设于过渡传力轴、且间隔设置的第一轴承组和第二轴承组以及对上述第一轴承组和第二轴承组进行支撑的第一支撑座和第二支撑座。第一支撑座以及第二支撑座分别固定于电机本体的端部。

进一步的，在卷针座上开设有通孔，用来穿插周向限位销。在卷针座上设置有缩颈部，用来供锁紧螺栓顶靠，相应地，在过渡传力轴上开设有用来适配周向限位销的U形开口，且再其上开设有与锁紧螺栓相适配的螺纹孔。

更进一步的，缩颈部的底面倾斜设置，且沿着卷针的卷绕功能部至卷针座的方向其截面面积逐渐增大。

进一步的，上述具有直驱卷针组件的卷绕装置还包括夹持部，其驱与电机相固定，相应在，往复动力源包括与夹持部相适配的、沿着轴向方向进行往复运动的夹紧装置。

更进一步的，夹紧装置包括夹紧固定部、夹紧活动部以及驱动该夹紧活动部进行转动的气缸，进而带动电机以及卷针组件整体进行轴向运动。

更进一步的，卷绕装置还包括导向柱。导向柱的两端部分别与第一随动盘和所述第二随动盘相固定。在电机本体的两侧设置有与上述导向柱相适配的导向套。

相较于传统设计方案，通过采用上述技术方案进行设置使得卷针组件与电机进行直连，取消了使得卷针相对于电机进行轴向往复运动的花键、键槽间隙配合形式，另外，电机相对于随动盘可沿其轴向方向进行自由运动，且通过往复动力源直接驱动电机以及卷针组件作同步轴向往复运动。这样一来，大大简化了卷绕装置的结构设计形式，降低了制造成本，且提高了卷针组件自身运动的平稳性及旋转精度，进而提高了卷芯质量及抽芯精度。

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获得其他的附图。

图1是现有技术中直驱卷绕装置的结构示意图。

图2是本发明中具有直驱卷针组件的卷绕装置的结构示意图。

图3是本发明具有直驱卷针组件的卷绕装置中卷绕装置本体与第一随动盘以及第二随动盘的装配示意图。

图4是本发明具有直驱卷针组件的卷绕装置中卷针组件与电机的装配示意图。

图5是本发明具有直驱卷针组件的卷绕装置中卷针组件的装配示意图。

图6是本发明卷针组件中卷针座的结构示意图。

图7是本发明卷针组件中过渡传力轴的结构示意图。

图8是本发明具有直驱卷针组件的卷绕装置中过渡传力轴与电机的装配示意图。

图9是本发明卷针组件中电机的轴向运动导向示意图。

图10是本发明卷针组件中往复动力源的结构示意图。

图11是本发明卷针组件中往复动力源驱动电机及卷针组件整体进行运动的示意图。

1-卷绕装置本体；2-第一随动盘；3-第二随动盘；31-穿越孔；4-卷针组件；41-卷针；42-卷针座；421-通孔；422-缩颈部；43-过渡传力轴；431-轴肩；432-螺纹段；433-U形开口；434-螺纹孔；5-电机；51-电机本体；52-电机转子；53-电机定子；6-往复动力源；61-夹紧装置；611-夹紧固定部；612-夹紧活动部；613-气缸；7-锁紧套；8-第一轴承组；9-第二轴承组；10-第一支撑座；11-第二支撑座；12-夹持部；13-导向柱；14-导向套。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明作出详细的说明，图2示出了本发明中具有直驱卷针组件的卷绕装置的结构示意图，其由卷绕装置本体1、第一随动盘2、第二随动盘3、卷针组件4、电机5、往复动力源6等几部分构成，其中，卷绕装置本体1包括左底板、右底板以及设置于两者之间，起支撑作用的支撑柱(如图3中所示)。第一随动盘2和第二随动盘3进行同步转动，且分别通过轴承可自由转动地与上述左底板、右底板进行装配。在电机5的驱动下，卷针组件1通过其自身的旋转运动来卷绕电池料带以形成电芯。在第二随动盘3开设有穿越孔31，以供卷针组件4穿越，且在往复动力源6的作用下上述电机5以及卷针组件4相对于卷绕装置本体1作同步轴向往复运动，从而完成电芯的下料，进而在实际卷芯过程中，卷针组件4始终未越过第一随动盘2(即无须在第一随动盘2开设穿越孔)，这样一来，大大简化了卷绕装置的结构设计形式，降低了制造成本。另外，相较于传统设计方案，通过采用上述技术方案进行设置使得卷针组件1与电机5进行直连，取消了使得卷针相对于电机5进行轴向往复运动的花键、键槽间隙配合形式，另外，电机5相对于第二随动盘3可沿其轴向方向进行自由运动，且通过往复动力源6直接驱动电机5以及卷针组件4整体作同步轴向往复运动，提高了卷针组件4自身运动的平稳性及旋转精度，进而提高了卷芯质量及抽芯精度。

上述往复动力源6可以优选由电机进行驱动的螺杆传动机构，当然也可选用直线电机或气压缸等。

上述电机可以优选直驱电机，其由电机本体51、电机转子52以及电机定子53等几部分构成。当然，也可以选择其他不同类型的电机，如伺服电机等。

作为上述具有直驱卷针组件的卷绕装置的进一步优化，卷针组件4由卷针41、卷针座42以及过渡传力轴43等几部分构成(如图4中所示)，其中，过渡传力轴43由电机转子52进行驱动，进而驱动卷针座42作旋转运动。过渡传力轴43与卷针座42的装配可以参照如下方式进行：在过渡传力轴43上开设有用来适配周向限位销的U形开口433，相应地，在卷针座42上开设有通孔421，通过插入限位销实现过渡传力轴43与卷针座42的周向限位；相距上述U形开口433一定距离，在过渡传力轴43上开设螺纹孔，相应地，在卷针座42上设置有缩颈部422，螺栓旋入上述螺纹孔，且该螺栓的端部顶紧缩颈部422，从而实现卷针座42相对于过渡传力轴43的轴向限位(如图5中所示)。

需要特别说明的是，在实际装配过程中，需根据工艺精度要求适当选配限位销与U形开口433之间的单边间隙，以防止周向可活动量超差。缩颈部422的底面倾斜设置，且沿着卷针41的卷绕功能部至卷针座42的方向其截面面积逐渐增大，从而使得缩颈部422相对于螺栓具有自锁紧作用，进而保证卷针座42相对于过渡传力轴43具有可靠的轴向定位。根据具体实施结果可知，上述缩颈部422的底面倾斜度不小于1∶10。

再者，为了实现过渡传力轴43与电机转子52的运动同步性，可以参照如下方式进行设置：如图6、图7中所示，在过渡传力轴43上设置有轴肩431，用来顶靠电子转子52的左端面；在过渡传力轴43的尾部设置有螺纹段432，锁紧套7套设于该螺纹段432，通过旋紧锁紧套7来实现过渡传力轴43的可靠固定(如图8中所示)。更进一步的，为了提高过渡传力轴43旋转的平衡性，防止偏摆现象发生，在靠近过渡传力轴43左、右端部的位置均设置有轴承组，为了便于进行区分，分别命名为第一轴承组8和第二轴承组9。第一轴承组8由设置于电机本体51左侧的第一支撑座10进行支撑，第二轴承9组由设置于电机本体51右侧的第二支撑座11进行支撑。

再者，为了便于抽芯操作，还在电机5上固定有驱使其以及卷针组件4整体进行轴向运动的夹持部12，相应在，在往复动力源6上设置有与上述夹持部12相适配的夹紧装置61。夹紧装置61包括夹紧固定部611、夹紧活动部612，其中夹紧活动部612由气缸613进行驱动(如图10、图11中所示)。

最后，为了实现第一随动盘2与第二随动盘3的旋转同步性，且使得卷针组件4及电机5具有稳定、可靠的轴向运动性，还可以通过以下方式进行实现：在第一随动盘2和第二随动盘3之间固定设置导向柱13，相应地，在电机本体51的两侧设置有与上述导向柱13相适配的导向套14(如图9中所示)。更进一步的，为了降低导向柱13与导向套14的相对磨损量，提高两者的使用寿命，可以在导向套14的侧壁上周向均匀镶嵌有多条石墨条(图中未示出)，且石墨条略微超出侧壁，控制在0.2mm以内为宜。另外，上述导向套14也可以根据实际情况使用直线轴承进行替换。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是需要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (9)

1.一种具有直驱卷针组件的卷绕装置，包括：

卷针组件，通过其自身的旋转运动来卷绕电池料带以形成电芯；

卷绕装置本体；

相对于所述卷绕装置本体作旋转运动、且运动同步的第一随动盘以及第二随动盘，其分别设置于所述卷绕装置本体的两端部；

其特征在于，所述卷针组件由电机进行驱动发生旋转运动，且其相对于所述电机不发生轴向位移；所述第二随动盘开设有穿越孔，以供所述卷针组件穿过，且在往复动力源的作用下所述电机以及所述卷针组件相对于所述卷绕装置本体作同步轴向往复运动，进而完成所述电芯的下料。

2.根据权利要求1所述的具有直驱卷针组件的卷绕装置，其特征在于，所述卷针组件包括卷针、对所述卷针进行固定的卷针座以及为所述卷针座提供旋转动力的过渡传力轴；所述过渡传力轴由所述电机转子进行驱动。

3.根据权利要求2所述的具有直驱卷针组件的卷绕装置，其特征在于，还包括锁紧套；在所述过渡传力轴上设置有轴肩和位于其尾端的、用来适配所述锁紧套的螺纹段；所述锁紧套相对于所述轴肩发生相向运动，直至所述过渡传力轴与所述转子锁紧，进行同步旋转。

4.根据权利要求3所述的具有直驱卷针组件的卷绕装置，其特征在于，还包括套设于所述过渡传力轴、且间隔设置的第一轴承组和第二轴承组以及对所述第一轴承组和所述第二轴承组进行支撑的第一支撑座和第二支撑座；所述第一支撑座以及第二支撑座分别固定于所述电机本体的两端部。

5.根据权利要求2所述的具有直驱卷针组件的卷绕装置，其特征在于，在所述卷针座上开设有通孔，用来穿插周向限位销；在所述卷针座上设置有缩颈部，用来供锁紧螺栓顶靠；相应地，在所述过渡传力轴上开设有用来适配所述周向限位销的U形开口，且在其上开设有与所述锁紧螺栓相适配的螺纹孔。

6.根据权利要求5所述的具有直驱卷针组件的卷绕装置，其特征在于，所述缩颈部的底面倾斜设置，且沿着所述卷针的卷绕功能部至所述卷针座的方向其截面面积逐渐增大。

7.根据权利要求1所述的具有直驱卷针组件的卷绕装置，其特征在于，还包括夹持部，其驱与所述电机相固定，相应在，所述往复动力源包括与所述夹持部相适配的、沿着轴向方向进行往复运动的夹紧装置。

8.根据权利要求7所述的具有直驱卷针组件的卷绕装置，其特征在于，所述夹紧装置包括夹紧固定部、夹紧活动部以及驱动所述夹紧活动部进行转动的气缸，进而带动所述电机以及卷针组件整体进行轴向运动。

9.根据权利要求8所述的具有直驱卷针组件的卷绕装置，其特征在于，所述卷绕装置还包括导向柱，所述导向柱的两端部分别与所述第一随动盘和所述第二随动盘相固定；在所述电机本体的两侧设置有与所述导向柱相适配的导向套。