CN110434189A - 圆卷针下料装置 - Google Patents

Abstract

一种圆卷针下料装置包括卷针及张紧机构。卷针用于卷绕电芯；张紧机构包括位移组件及两个张紧组件，两个张紧组件间隔设置于位移组件上，且两个张紧组件均朝向卷针设置，位移组件向靠近或者远离卷针的方向平移，且位移组件用于驱使两个张紧组件相互靠近或者相互远离；其中，在一个张紧组件中，张紧组件包括内压件及外托件，内压件用于与电芯的内壁抵持，外托件用于与电芯的外壁抵持。张紧机构与卷针结构紧凑，电芯下料效率高，张紧机构取下卷针上的电芯时保持电芯为张紧状态，避免交接过程中电芯内部因失去支撑发生塌陷、错位或抽芯等问题，并由张紧机构将电芯拉扁，避免电芯成型后出现褶皱，进而提高电芯的加工品质。

Description

圆卷针下料装置

技术领域

本发明涉及电池加工领域，特别是涉及一种圆卷针下料装置。

背景技术

锂电池的电芯包括隔膜和极片，隔膜和极片通过卷针卷绕成捆，并在压持工位处压扁形成电芯。而在此过程中，需要将卷绕在卷针外壁上的电芯取下，才能对电芯进行压持，使电芯成型。电芯从卷针上取下时，电芯中心失去卷针的支撑容易发生塌陷，这样电芯压扁成型后其内层会产生褶皱，导致电芯的制作品质下降，甚至产生不良品。因此，如何使电芯在转移过程中保持形状，减小不良品出现概率是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种圆卷针下料装置，用于对卷针上卷制成型的电芯进行下料，通过保持电芯的形状减少不良品的产量。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种圆卷针下料装置包括：卷针及张紧机构；

所述卷针用于卷绕电芯；

所述张紧机构包括位移组件及两个张紧组件，两个所述张紧组件间隔设置于所述位移组件上，且两个所述张紧组件均朝向所述卷针设置，所述位移组件向靠近或者远离所述卷针的方向平移，且所述位移组件用于驱使两个所述张紧组件相互靠近或者相互远离；

其中，在一个所述张紧组件中，所述张紧组件包括内压件及外托件，所述内压件用于与电芯的内壁抵持，所述外托件用于与电芯的外壁抵持。

在其中一个实施例中，所述卷针上开设有避位槽，所述内压件收容于所述避位槽内。

在其中一个实施例中，所述位移组件包括横向平移模组、纵向平移模组及支撑架，所述横向平移模组设置于所述支撑架内，所述纵向平移模组设置于所述横向平移模组上，两个所述张紧组件间隔设置于所述纵向平移模组上，所述纵向平移模组用于驱动两个所述张紧组件向靠近或者远离所述卷针的方向平移，所述横向平移模组用于驱动两个所述张紧组件相互靠近或者相互远离。

在其中一个实施例中，所述纵向平移模组包括两个伸缩件，两个所述伸缩件间隔设置于所述横向平移模组上，且两个所述张紧组件一一对应安装于两个所述伸缩件上，每一所述伸缩件均用于驱动与之对应的一个所述张紧组件向靠近或者远离所述卷针的方向平移。

在其中一个实施例中，所述横向平移模组包括双螺纹丝杆及电机，所述双螺纹丝杆安装于所述支撑架内，所述电机驱动所述双螺纹丝杆旋转用于带动两个所述张紧组件相互靠近或者相互远离。

在其中一个实施例中，所述双螺纹丝杆旋包括左旋丝杆、右旋丝杆及联轴器，所述左旋丝杆及所述右旋丝杆均安装于所述支撑架，所述联轴器的两端分别与所述左旋丝杆及所述右旋丝杆相连接，所述电机用于驱动所述左旋丝杆及所述右旋丝杆同时旋转。

在其中一个实施例中，所述外托件包括圆弧托板及夹持气缸，所述夹持气缸安装于所述支撑架上，所述圆弧托板安装于所述夹持气缸上，所述夹持气缸用于驱动所述圆弧托板向靠近或者远离所述卷针的中心轴线的位置平移。

在其中一个实施例中，所述圆弧托板靠近卷针的侧面设置有承托弧面，所述承托弧面用于与电芯的外壁贴合。

在其中一个实施例中，还包括下料组件，所述下料组件包括压板及传输带，所述压板及所述传输带分别设置于所述卷针相对的两侧，且所述压板位于所述传输带的正上方。

在其中一个实施例中，所述下料组件还包括升降台，所述传输带安装于所述升降台上，所述升降台用于驱动所述传输带向靠近或者远离所述卷针的方向移动。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

1、张紧机构取下卷针上的电芯时保持电芯为张紧状态，避免电芯内部因失去支撑发生塌陷、错位或抽芯等现象。

2、由紧机构将电芯拉扁，防止电芯成型后出现褶皱，提高电芯的加工品质。

3、张紧机构与卷针结构紧凑，电芯下料效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明一实施例中的圆卷针下料装置的结构示意图；

图2为图1所示的圆卷针下料装置处于张紧状态下的结构示意图；

图3为图2所示的圆卷针下料装置另一视角的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式中，一种圆卷针下料装置包括：卷针及张紧机构；卷针用于卷绕电芯；张紧机构包括位移组件及两个张紧组件，两个张紧组件间隔设置于位移组件上，且两个张紧组件均朝向卷针设置，位移组件向靠近或者远离卷针的方向平移，且位移组件用于驱使两个张紧组件相互靠近或者相互远离；其中，在一个张紧组件中，张紧组件包括内压件及外托件，内压件用于与电芯的内壁抵持，外托件用于与电芯的外壁抵持。

为了更好地对上述圆卷针下料装置进行说明，以更好地理解上述圆卷针下料装置的构思。请参阅图1，一种圆卷针下料装置10包括：卷针100及张紧机构200。卷针100用于卷绕电芯20，张紧机构200对电芯20进行下料操作时，先拉伸电芯20使之保持张紧状态，接着，卷针100在设备驱动下向远离张紧机构200的方向移动将电芯20留在张紧机构200上，下料过程电芯20保持张紧状态，避免电芯20脱离卷针100时内部发生塌陷或者错位现象，进而提高电芯20的加工品质。

卷针100用于卷绕电芯20，其中电芯20由正极片、隔膜、负极片交替层叠的电极片卷绕而成，卷针100对电极片进行夹持，并且在自转过程中将电极片缠绕在卷针100的外壁上，在卷针100的外壁上形成圆环状的电芯20。

请参阅图1，具体的，所述卷针100包括内芯110及整形件120，所述内芯110包括第一夹持片111及第二夹持片112，所述第一夹持片111及所述第二夹持片112之间设置有夹持区113，所述第一夹持片111及所述第二夹持片112相互靠近或者远离，第一夹持片111及所述第二夹持片112相互靠近用于夹持电极片，第一夹持片111及所述第二夹持片112相互远离则松开电极片，卷针100启动前，电极片先进入夹持区113，第一夹持片111及第二夹持片112相互靠近以夹持电极片，接着卷针100启动，自转过程中将电极片卷绕在整形片120上形成圆形的电芯20，然后，张紧机构200插入卷绕完毕的圆形电芯2020中，并对圆形电芯20提供张紧力，此时第一夹持片111及第二夹持片112相互远离松开电极片，且在设备驱动下卷针100向远离张紧机构200的方向移动，即将卷针100抽离圆形电芯20，将卷绕完成的电芯20从卷针100上取下后，张紧机构200将圆形电芯20拉扁成型。

请参阅图1，整形件120包括第一整形片121及第二整形片122，所述第一整形片121及所述第二整形片122分别设置于所述第一夹持片111及所述第二夹持片112的两侧，亦即所述第一整形片121和所述第二整形片122分别位于所述内芯110相对的两侧，且所述第一整形片121及所述第二整形片122的截面均呈半圆形，所述第一整形片121及所述第二整形片122组成一完整的圆柱体结构，卷针100卷绕电芯20时，电极片被缠绕在由第一整形片121及所述第二整形片122共同组成的圆柱体的外壁上。如此，卷针100卷绕电芯20时，先将电极片伸入夹持区113内，第一夹持片111及所述第二夹持片112相互靠近夹持电极片，接着卷针100开始旋转，旋转过程中，电极片被缠绕在第一整形片121及第二整形片122的外壁上形成圆形电芯20，再由张紧机构200将圆形电芯20从整形件120上取出，将其拉扁成型。

请参阅图1及图3，张紧机构200包括位移组件210及两个张紧组件220，两个张紧组件220间隔设置于位移组件210上，且两个张紧组件220均朝向卷针100设置，位移组件210向靠近或者远离卷针100的方向平移，且位移组件210用于驱使两个张紧组件220相互靠近或者相互远离。张紧组件220用于夹持电芯20，两个张紧组件220同时夹持电芯20，并且在位移组件210驱动下远离卷针100，两个张紧组件200夹持，防止电芯20在离开卷针100过程中位于内层的电极片因摩擦力发生偏移，保证正常电芯20下料，并且当电芯20离开卷针100后，位移组件210驱动两个张紧组件220相互远离，此过程中圆形电芯20被拉成椭圆状，即被两个张紧组件220拉扁，在下料过程中始终保持电芯20的形状，避免电芯20内部塌陷或者发生其他不利形变，减少不良品的产生。

请参阅图1及图3，其中，在一个张紧组件220中，张紧组件220包括内压件221及外托件222，内压件221用于与电芯20的内壁抵持，外托件222用于与电芯20的外壁抵持。

请参阅图1及图3，内压件221及外托件222组成夹爪分别对电芯20的内壁及外壁进行夹持。进一步的，由于内压件221用于与电芯20的内侧壁抵持，因此张紧组件220对电芯20进行下料时，需要使内压件221进入电芯20内侧，即需要内压件221插入卷针100，因此，卷针100上开设有避位槽130，内压件221收容于避位槽130内，具体的，避位槽130设置有两个，且两个避位槽130分别位于第一整形片121及第二整形片122上，对电芯20进行下料时，两个内压件221分别插入与之对应的一个避位槽130内。其中，内压件221可以设置为圆形、棱形或者矩形的针状结构，优选的为了减小内压件221为圆形的针状结构。

上述圆卷针下料装置10对电芯20的加工下料操作包括以下状态：

初始状态，卷针100伸出、张紧组件220缩回，两个张紧组件220为相互靠近，内芯110位于避位槽130外，第一夹持片111及第二夹持片112相互远离，且卷针100静止；

卷绕状态，卷针100伸出、张紧组件220缩回，两个张紧组件220为相互靠近，内芯110位于避位槽130外，第一夹持片111及第二夹持片112相互靠近，且卷针100自转；

张紧状态，卷针100伸出、张紧组件220伸出，两个张紧组件220为相互靠近，内芯110位于避位槽130内，第一夹持片111及第二夹持片112相互远离，且卷针100静止；

下料状态，卷针100缩回、张紧组件220伸出，两个张紧组件220为相互远离，内芯110位于避位槽130外，第一夹持片111及第二夹持片112相互远离。

下面对上述圆卷针下料装置10的工作原理进行介绍：

卷针100处于初始状态，第一夹持片111及所述第二夹持片112相互远离，且电极片的一端位于夹持区113内。

启动圆卷针下料装置10时，第一夹持片111及所述第二夹持片112相互靠近，夹住位于夹持区113内的电极片。

接着，卷针100开始自转，在自转过程中，电极片不断被卷绕到由第一整形片121及第二整形片122所围成的圆柱体结构的外壁上，卷绕完成后由设备上的裁剪机构对电极片进行裁剪，卷针100形成圆形电芯20，完成电芯20的卷绕操作。

此时，位移组件210驱动两个张紧组件220靠近卷针100，并且使内压件221插入避位槽130内，此时内压件221位于圆形电芯20的内侧，外托件222位于圆形电芯20的外侧，内压件221与外托件222相互靠近对电芯20进行夹持，两个张紧组件220均夹持电芯20后，设备驱动卷针100离开张紧机构200，将包覆在卷针100外壁上的圆形电芯20留在张紧机构200上，即圆形电芯20由卷针100转移到张紧机构200上。

最后，位移组件210驱动两个张紧组件220相互远离，并且张紧组件220相互远离过程中将圆形的电芯20拉扁，位移组件210缩回两个张紧组件220均离开被拉扁的电芯20。

一实施例中，请参阅图2及图3，为了提高位移组件210的运行精度，位移组件210包括横向平移模组211、纵向平移模组212及支撑架213，横向平移模组211设置于支撑架213内，纵向平移模组212设置于横向平移模组211上，两个张紧组件220间隔设置于纵向平移模组212上，纵向平移模组212用于驱动两个张紧组件220向靠近或者远离卷针100的方向平移，内压件221及外托件222插入或者抽离卷针100的动作由纵向平移模组212提供动力；横向平移模组211用于驱动两个张紧组件220相互靠近或者相互远离，即对圆形电芯2020提供张紧力及将圆形电芯20压成椭圆状的动作由横向平移模组211提供动力。

具体的，纵向平移模组212包括两个伸缩件，两个伸缩件间隔设置于横向平移模组211上，且两个张紧组件220一一对应安装于两个伸缩件上，每一伸缩件均用于驱动与之对应的一个张紧组件220向靠近或者远离卷针100的方向平移。张紧组件220设置在伸缩件的输出端，一个伸缩件对应驱动一个张紧组件220沿卷针的轴线方向往复运动。其中，伸缩件为具有可伸缩功能的部件，可以为气缸、直线电机或者由电机与丝杆配合组成的其他传动机构。

请参阅图1及图3，横向平移模组211包括双螺纹丝杆211a及电机211b，双螺纹丝杆211a安装于支撑架213内，电机211b驱动双螺纹丝杆211a旋转用于带动两个张紧组件220相互靠近或者相互远离。双螺纹丝杆211a设置在支撑架213内，电机211b与双螺纹丝杆211a驱动连接，电机211b用于驱动双螺纹丝杆211a旋转；两个伸缩件分别设置在双螺纹丝杆211a相对的两端，电机211b驱动双螺纹丝杆211a正转时带动两个伸缩件相互靠近，电机211b驱动双螺纹丝杆211a反转时，电机211b驱动双螺纹丝杆211a正转时带动两个伸缩件相互远离。

一实施例中，请参阅图3，双螺纹丝杆211a的两端分别设置有左旋螺纹及右旋螺纹，且双螺纹丝杆211a的中间位置处设置有无螺纹的过渡段，左旋螺纹及右旋螺纹分别位于过渡段的两侧，由此实现电机旋转时，两个伸缩件相互靠近或者相互远离。另一实施例中，双螺纹丝杆211a旋包括左旋丝杆、右旋丝杆及联轴器，左旋丝杆及右旋丝杆均安装于支撑架213，联轴器的两端分别与左旋丝杆及右旋丝杆相连接，电机211b用于驱动左旋丝杆及右旋丝杆同时旋转。即左旋丝杆与右旋丝杆通过联轴器相连，而两个伸缩件分别设置在左旋丝杆与右旋丝杆上，由于左旋丝杆和右旋丝杆的螺纹的旋向相反，电机211b驱动双螺纹丝杆211a旋转时，实现左旋丝杆和右旋丝杆上的两个伸缩件相互靠近或者相互远离。

请参阅图3，横向平移模组211与纵向平移模组212之间还设置有活动板214，活动板214与双螺纹丝杆211a连接，双螺纹丝杆211a旋转时可带动活动板214沿双螺纹丝杆211a轴线方向平移，纵向平移模组212安装于活动板214上，为了提高内压件221进入避位槽130时的平稳度及精确度，活动板214上还设置有导轨215，导轨215与内压件221连接，导轨215用于引导内压件221进入避位槽130。

一实施例中，请参阅图2及图3，电芯20需要再进行压扁，防止电芯20失去张紧机构200支撑后回弹，需要在抽离张紧机构200前对电芯20进行压持动作，圆卷针下料装置10还包括下料组件300，下料组件300包括压板310及传输带320，压板310及传输带320分别设置于卷针100相对的两侧，且压板310位于传输带320的正上方。

请参阅图2及图3，圆卷针下料装置10处于张紧状态时，电芯20位于张紧机构200上，且此时电芯20被拉伸成椭圆状，此时电芯20位于压板310及传输带320之间，压板310在设备上的驱动器的带动下向靠近传输带320的方向下压，将电芯20压持在传输带320上，此时伸缩件驱动设置于其上的内压件221缩回，使张紧机构200离开电芯20，压板310上升后，被压扁的电芯由传输带320输送到下一加工工位处。

请参阅图2及图3，基于上述下料组件300，为了提高圆卷针下料装置10的空间利用率，外托件222包括圆弧托板222a及夹持气缸222b，夹持气缸222b安装于支撑架213上，圆弧托板222a安装于夹持气缸222b上，夹持气缸222b用于驱动圆弧托板222a向靠近或者远离卷针100的中心轴线的位置平移。圆弧托板222a靠近卷针100的侧面设置有承托弧面222c，承托弧面222c用于与电芯20的外壁贴合。

当圆卷针下料装置10完成电芯20的卷绕操作后，纵向平移模组212启动并且使内压件221伸入避位槽130内，夹持气缸222b驱使圆弧托板222a与电芯20的外壁贴合，此时内压件221与的内壁贴合，且圆弧托板222a托住电芯20的外壁，内压件221与圆弧托板222a配合对电芯20进行夹持，接着的第一夹持片111及第二夹持片112相互远离松开电极片，且卷针100在设备带动下抽离电芯20，其中圆弧托板222a的承托弧面222c的弧度与电芯20的外壁弧度相同，即承托弧面222c与电芯20的外壁为面接触，圆弧托板222与内压件221配合用于固定此时电芯20的形状，防止电芯20在张紧前发生不良变形。

一实施例中，请参阅图3，传输带320包括第一同步带321、第二同步带322及驱动电机323，所述第一同步带321及所述第二同步带322均安装于支撑架213上，驱动电机323用于驱动第一同步带321与第二同步带322同步运转，且第一同步带321与第二同步带322之间设置有间隔，两个外托件222均位于第一同步带321与第二同步带322之间，亦即圆弧托板222a位于第一同步带321与第二同步带322之间。进一步地，为了提高电芯20的压扁效果，下料组件300还包括升降台330，传输带320安装于升降台上，升降台330用于驱动传输带320向靠近或者远离卷针100的方向移动。在对电芯20进行压持动作时，传输带320在升降台330驱动下向电芯20所在方向移动，即压板310与传输带320同时靠近对电芯20进行压持。需要说明的是，升降台330将传输带320抬起后，传输带320的端面高于圆弧托板222的最高点，由此保证传输带320输送电芯20时，电芯20不会被圆弧托板222挡住。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

1、张紧机构200取下卷针100上的电芯时保持电芯为张紧状态，避免电芯内部因失去支撑发生塌陷、错位或者抽芯等现象。

2、由紧机构将电芯拉扁，防止电芯成型后出现褶皱。

3、张紧机构200与卷针100结构紧凑，电芯下料效率高。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种圆卷针下料装置，其特征在于，包括：

卷针，所述卷针用于卷绕电芯；

张紧机构，所述张紧机构包括位移组件及两个张紧组件，两个所述张紧组件间隔设置于所述位移组件上，且两个所述张紧组件均朝向所述卷针设置，所述位移组件向靠近或者远离所述卷针的方向平移，且所述位移组件用于驱使两个所述张紧组件相互靠近或者相互远离；

其中，在一个所述张紧组件中，所述张紧组件包括内压件及外托件，所述内压件用于与电芯的内壁抵持，所述外托件用于与电芯的外壁抵持。

2.根据权利要求1所述的圆卷针下料装置，其特征在于，所述卷针上开设有避位槽，所述内压件收容于所述避位槽内。

3.根据权利要求1所述的圆卷针下料装置，其特征在于，所述位移组件包括横向平移模组、纵向平移模组及支撑架，所述横向平移模组设置于所述支撑架内，所述纵向平移模组设置于所述横向平移模组上，两个所述张紧组件间隔设置于所述纵向平移模组上，所述纵向平移模组用于驱动两个所述张紧组件向靠近或者远离所述卷针的方向平移，所述横向平移模组用于驱动两个所述张紧组件相互靠近或者相互远离。

4.根据权利要求3所述的圆卷针下料装置，其特征在于，所述纵向平移模组包括两个伸缩件，两个所述伸缩件间隔设置于所述横向平移模组上，且两个所述张紧组件一一对应安装于两个所述伸缩件上，每一所述伸缩件均用于驱动与之对应的一个所述张紧组件向靠近或者远离所述卷针的方向平移。

5.根据权利要求3所述的圆卷针下料装置，其特征在于，所述横向平移模组包括双螺纹丝杆及电机，所述双螺纹丝杆安装于所述支撑架内，所述电机驱动所述双螺纹丝杆旋转用于带动两个所述张紧组件相互靠近或者相互远离。

6.根据权利要求5所述的圆卷针下料装置，其特征在于，所述双螺纹丝杆旋包括左旋丝杆、右旋丝杆及联轴器，所述左旋丝杆及所述右旋丝杆均安装于所述支撑架，所述联轴器的两端分别与所述左旋丝杆及所述右旋丝杆相连接，所述电机用于驱动所述左旋丝杆及所述右旋丝杆同时旋转。

7.根据权利要求3所述的圆卷针下料装置，其特征在于，所述外托件包括圆弧托板及夹持气缸，所述夹持气缸安装于所述支撑架上，所述圆弧托板安装于所述夹持气缸上，所述夹持气缸用于驱动所述圆弧托板向靠近或者远离所述卷针的中心轴线的位置平移。

8.根据权利要求1所述的圆卷针下料装置，其特征在于，所述圆弧托板靠近卷针的侧面设置有承托弧面，所述承托弧面用于与电芯的外壁贴合。

9.根据权利要求1所述的圆卷针下料装置，其特征在于，还包括下料组件，所述下料组件包括压板及传输带，所述压板及所述传输带分别设置于所述卷针相对的两侧，且所述压板位于所述传输带的正上方。

10.根据权利要求9所述的圆卷针下料装置，其特征在于，所述下料组件还包括升降台，所述传输带安装于所述升降台上，所述升降台用于驱动所述传输带向靠近或者远离所述卷针的方向移动。