CN111477975A - 带隔膜切断的卷针装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种带隔膜切断的卷针装置，涉及电池生产技术领域。带隔膜切断的卷针装置包括：卷针模块和压切模块。卷针模块包括卷针和卷针座，压切模块包括固定座、驱动机构、压辊组和切断部件，固定座连接于卷针座，压辊组包括成对的第一压辊和第二压辊，第一压辊与第二压辊之间构造成料带通道，料带通道处于卷针的下游，驱动机构用于驱动压辊组和切断部件工作，切断部件布置在料带通道和卷针之间对隔膜进行裁切。带隔膜切断的卷针装置能够实现对压切断隔膜，该机构采用追切隔膜的方式，对压切断隔膜时，隔膜无需停顿，有效节省前一个卷芯完成到下一个卷芯卷绕开始的动作占用所需的辅助时间，提升了生产效率。同时减少张力波动，提升卷芯的质量。

Description

带隔膜切断的卷针装置

技术领域

本申请涉及电池生产技术领域，具体而言，涉及一种带隔膜切断的卷针装置。

背景技术

为了满足市场对锂离子电池的大量需求，生产厂商需要提高电池生产设备的生产效率。在卷芯卷绕时，前一个卷芯卷绕结束和下一个卷芯卷绕开始的衔接过程中，需要停下来切断隔膜，然后对前一个卷芯进行收尾和下一个卷芯起卷，由于电芯卷绕的速度很快，很难再提高，卷芯卷绕的辅助时间占卷芯制备时间的一半左右，这就需要提高切断隔膜的效率，从而缩短相邻两次卷芯卷绕之间的辅助时间，以提高电芯的生产效率。

现有的卷绕机大部分都采用转盘换位方式，卷针穿针后，首先压住隔膜再进行切断的方式，现有的此种方式会产生问题，例如压隔膜，切隔膜等辅助动作需要等到大盘换完工位后才能动作，占用较长的辅助时间。

发明内容

本申请的目的在于提供一种带隔膜切断的卷针装置，其能够改善现有的卷绕机切隔膜的辅助时间较长的问题。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请的实施例提供了一种带隔膜切断的卷针装置，包括：卷针模块和压切模块；

所述卷针模块包括卷针和卷针座，所述压切模块包括固定座、驱动机构、压辊组和切断部件，所述固定座连接于所述卷针座，所述压辊组包括成对的第一压辊和第二压辊，所述第一压辊与所述第二压辊之间构造成料带通道，所述料带通道处于所述卷针的下游，所述驱动机构用于驱动所述压辊组和所述切断部件工作，所述切断部件布置在所述料带通道和所述卷针之间对隔膜进行裁切。

带隔膜切断的卷针装置的压切模块集成在卷针模块上，当卷针的夹针夹住隔膜前，驱动机构会同步驱动压辊组，在极短的时间内通过切断部件将隔膜切断，此时卷针的夹针也完成了对隔膜的夹持，在此过程中，该带隔膜切断的卷针装置先跟随隔膜移动，与隔膜同步时再切断隔膜，隔膜切断过程中，隔膜没有停歇。无需先停机后再压住隔膜，然后再切断隔膜，节省了大量的辅助时间，并且由于隔膜没有停歇，不容易产生张力波动，可以更好地保障卷芯质量。

另外，根据本申请的实施例提供的带隔膜切断的卷针装置，还可以具有如下附加的技术特征：

在本申请的可选实施例中，所述驱动机构通过传动机构与所述压辊组的支撑座传动连接，所述传动机构包括导向槽体、连接体，所述连接体的一端与所述支撑座连接，所述连接体的相对的另一端可滑动地嵌设于所述导向槽体的导向滑道内，所述导向槽体与所述驱动机构连接。

在本申请的可选实施例中，所述压切模块还包括第一导向杆、第二导向杆，所述第一导向杆可滑动地穿设于所述固定座，所述第一导向杆的一端与所述第一压辊的所述支撑座连接；所述第二导向杆可滑动地穿设于所述固定座，所述第二导向杆的一端与所述第二压辊的所述支撑座连接。

在本申请的可选实施例中，所述压切模块还包括弹性件，所述弹性件设置于所述固定座与所述第二压辊的所述支撑座之间，所述弹性件的回复力方向与所述第二导向杆的轴向相同。

通过设置弹性件，可以保障在切断隔膜的过程中，压辊对于隔膜有个稳定的抵持，避免隔膜波动。

在本申请的可选实施例中，所述切断部件为切刀，所述切刀设置于所述第一压辊的所述支撑座上。

在本申请的可选实施例中，导向杆以及所述连接体均通过转接板与所述支撑座连接。

转接板作为中间连接结构，可以方便单独加工出合适的连接位置，然后再与导向杆以及连接体连接即可，无需在支撑座上进行较多加工，并且通过转接板，可以与不同尺寸型号的支撑座连接，兼容性佳。并且也是可以通过转接板，将连接体、导向杆传来的作用力更均匀地传递给支撑座，使得支撑座的运动更为平稳可靠。

在本申请的可选实施例中，所述驱动机构包括直线驱动装置、直线运动导轨和安装块，所述直线驱动装置的输出端与所述安装块连接，所述安装块可滑动地安装于所述直线运动导轨，所述导向槽体固定于所述安装块。

在本申请的可选实施例中，所述直线驱动装置为气缸，所述气缸的输出端的伸缩方向与所述压辊组的轴线方向平行，或者是，所述气缸的输出端的伸缩方向与所述压辊组的轴线方向成夹角。

气缸的运动简单而可靠，并且将之平行布置于压辊组，可以一定程度减少对安装空间的占用。

在本申请的可选实施例中，所述导向滑道的长度方向为第一方向，所述第一压辊与所述第二压辊相对运动的方向为第二方向，所述第一方向与所述第二方向之间具有夹角。

通过对导向滑道的方向进行设计，使得连接体能够在导向槽体运动的过程中，被沿着导向滑道驱动，实现对于压辊的驱动。

在本申请的可选实施例中，所述压辊组与所述卷针之间的间距L，所述卷针的卷绕半径为R，L＜R。

通过控制压辊组与卷针之间的间距，可以在切断隔膜后，卷针所卷绕的隔膜不会有较长的余量，避免卷绕成型后的卷芯的中间有较长的冗余的隔膜，避免卷芯的质量受影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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为本申请的实施例提供的带隔膜切断的卷针装置的示意图；

图2为图1的另一个视角的示意图；

图3为带隔膜切断的卷针装置处于工作位置时的示意图；

图4为图3的A部分的局部放大图。

图标：10-卷针；20-卷针座；30-固定座；41-直线驱动装置；42-直线运动导轨；43-安装块；44-滑块；51-第一压辊；52-第二压辊；60-切断部件；71-导向槽体；72-连接体；73-第一导向杆；74-第二导向杆；75-弹簧；76-第一压辊的支撑座；77-第二压辊的支撑座；80-转接板；81-轴承。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，或者是该产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例

请参照图1至图4，本申请的实施例提供了一种带隔膜切断的卷针装置，包括：卷针模块和压切模块；

卷针模块包括卷针10和卷针座20，压切模块包括固定座30、驱动机构、压辊组和切断部件60，固定座30连接于卷针座20，压辊组包括成对的第一压辊51和第二压辊52，第一压辊51与第二压辊52之间构造成料带通道，料带通道处于卷针10的下游，驱动机构用于驱动压辊组和切断部件60工作，切断部件60布置在料带通道和卷针10之间对隔膜进行裁切。

具体的，驱动机构通过传动机构与压辊组的支撑座传动连接。在本实施例中，传动机构包括导向槽体71、连接体72，连接体72的一端与支撑座连接，连接体72的相对的另一端可滑动地嵌设于导向槽体71的导向滑道内，导向槽体71与驱动机构连接。

其中，导向滑道的长度方向为第一方向，第一压辊51与第二压辊52相对运动的方向为第二方向，第一方向与第二方向之间具有夹角。通过对导向滑道的方向进行设计，使得连接体72能够在导向槽体71运动的过程中，被沿着导向滑道驱动，实现对于压辊的驱动。在本实施例中，导向滑道是一条直道，连接体72上有轴承81，轴承81与导向滑道的槽壁接触。当导向槽体71运动时，轴承81沿着导向滑道移动，由于具有夹角，可以使得连接体72朝另一个方向运动。结合一定的导向结构，则可以进一步限定连接体72的运动方向的稳定性。此外，由于轴承81自身会发生转动，可以避免导向槽体71与轴承81之间磨损过快，也避免滑动摩擦阻碍连接体72与导向槽体71之间发生相对运动。

进一步的，压切模块还包括第一导向杆73、第二导向杆74，第一导向杆73可滑动地穿设于固定座30，第一导向杆73的一端与第一压辊的支撑座76连接；第二导向杆74可滑动地穿设于固定座30，第二导向杆74的一端与第二压辊的支撑座77连接。

更进一步的，本实施例的压切模块还包括弹性件，弹性件设置于固定座30与第二压辊的支撑座77之间，弹性件的回复力方向与第二导向杆74的轴向相同。其中，本实施例所用的弹性件为弹簧75，弹簧75套设于第二导向杆74且能够被压缩于固定座30与下文中的转接板80之间。通过设置弹性件，可以保障在切断隔膜的过程中，压辊对于隔膜有个稳定的抵持，避免隔膜波动。

详细的，在本实施例中，导向杆以及连接体72均通过转接板80与支撑座连接。转接板80作为中间连接结构，可以方便单独加工出合适的连接位置，然后再与导向杆以及连接体72连接即可，无需在支撑座上进行较多加工，并且通过转接板80，可以与不同尺寸型号的支撑座连接，兼容性佳。并且也是可以通过转接板80，将连接体72、导向杆传来的作用力更均匀地传递给支撑座，使得支撑座的运动更为平稳可靠。

在本实施例中，切断部件60为切刀，切刀设置于第一压辊的支撑座76上。可以理解的是，本申请中所用的切刀只是一种举例，其属于一种隔膜冷切方式，本领域人员也可以采用隔膜热切所用的装置来作为切断部件60，以便于对隔膜进行切断作业。

此外，本申请的切刀是跟随第一压辊的支撑座76一同运动，在其他一些可以选择的实施例中，也可以是单独设置一个切刀的驱动装置，然后设置成与第一压辊51的运动同步的形式，以保障能够同步完成压切。

具体的，在本实施例中，驱动机构包括直线驱动装置41、直线运动导轨42和安装块43，直线驱动装置41的输出端与安装块43连接，安装块43可滑动地安装于直线运动导轨42，导向槽体71固定于安装块43。

在本实施例中，安装块43是固定在滑块44上，滑块44与直线运动导轨42形成了直线导轨副。可以理解的是，也可以考虑将安装块43直接设计成能够与直线运动导轨42配合的结构，直接与直线运动导轨42形成直线导轨副。

在本实施例中，直线驱动装置41为气缸，气缸的输出端的伸缩方向与压辊组的轴线方向平行。气缸的运动简单而可靠，并且将之平行布置于压辊组，可以一定程度减少对安装空间的占用。详细的，以图1视角为例，气缸的伸缩方向是左右横向，可以借助导向槽体71来改变驱动方向，使得第一压辊51和第二压辊52在上下方向发生相向或者相离的运动。相较于直接将气缸设置成竖向驱动的形式而言，可以减少整个带隔膜切断的卷针装置在竖向的尺寸，当带隔膜切断的卷针装置整体被移动时，所需要的腾挪空间也会更小，有利于在卷绕机上进行运用。

可以理解的是，气缸的输出端的伸缩方向与压辊组的轴线方向也可以成夹角。比如成锐角关系，本领域技术人员能够适应性地对导向槽体71的导向滑道的方向可以进行调整，如此也能够满足布设需求，并且一定程度减少对安装空间的占用。

可以选择的是，也可以采用滑台、电机等类型的机构，配合相应的传动结构，来驱动第一、第二压辊互相运动。

请结合图4，具体的，在本实施例中，压辊组与卷针10之间的间距L，卷针10的卷绕半径为R，L＜R。通过控制压辊组与卷针10之间的间距，可以在切断隔膜后，卷针10所卷绕的隔膜不会有较长的余量，避免卷绕成型后的卷芯的中间有较长的冗余的隔膜，避免卷芯的质量受影响。

可以理解的是，当安装空间并不受限时，可以考虑只将切刀与卷针10之间的距离控制在小于卷绕半径的程度。只要能够保障切断之后，余下的隔膜不会过量，从而保障卷芯的卷绕质量。

本实施例的原理是：

请结合图3，卷绕机上具有穿针卷绕位W1，移动贴胶位W2以及卷芯下料位W3。图3中W1、W2、W3均采用了本实施例中的带隔膜切断的卷针装置，其中，W2、W3的带隔膜切断的卷针装置仅是以椭圆代替，简单示意。

将隔膜进行穿料，依次穿过各个带隔膜切断的卷针装置的卷针10。穿好的同时，W1处的第一压辊51、第二压辊52将隔膜对压，然后W2的带隔膜切断的卷针装置进行卷绕，并开始进行第一次的极片送料。

当W2的带隔膜切断的卷针装置卷绕的量达到预设量时，W1的带隔膜切断的卷针装置的卷针10的夹针夹住隔膜，由于第二导向杆74上有弹簧75，第一压辊51在气缸的驱动下能够进一步下压，使得切刀将隔膜切断。隔膜被切断的瞬间也是夹针夹住隔膜的瞬间，这样可以避免隔膜停顿，避免隔膜的张力波动而影响卷芯的质量。

当隔膜切断后，W2的带隔膜切断的卷针装置继续卷绕直至完成卷芯的卷绕以及贴胶，最后移动到W3处进行下料。需要注意的是，W2的带隔膜切断的卷针装置在开始收尾的卷绕作业时，W1处的第一压辊51、第二压辊52的回退动作是同时发生的，无需如现有技术一般，需要等隔膜解除对压才能进行收尾。这样也能够减少回退动作带来的隔膜的张力波动。

而在切断隔膜后，W1处的带隔膜切断的卷针装置直接进行预卷绕，并进行极片的第二次送料，当W1的带隔膜切断的卷针装置完成卷绕后将极片切断即可。这样就一次完成了两卷卷芯的卷绕工作。

W3处的带隔膜切断的卷针装置下料完成后，可以通过卷绕机的移动换位台在直线方向上直接移动到W1处，然后再次重复穿隔膜的工作，并由第一压辊51、第二压辊52直接压住隔膜。而现有技术中，比如圆盘式卷绕头，就必须等到换位结束后，由压隔膜机构进行压隔膜，由于行程较远，需要的时间也更长。这就使得本实施例中的带隔膜切断的卷针装置能够将压隔膜动作与换位动作做到同步，进一步在换位的过程中节省辅助时间，减少生产过程中的动作停顿次数与停顿时间。

带隔膜切断的卷针装置的压切模块集成在卷针模块上，保持了对隔膜的对压，当卷针10的夹针夹住隔膜前，在极短的时间内通过切断部件60将隔膜切断，此时卷针10的夹针也完成了对隔膜的夹持，在此过程中，该带隔膜切断的卷针装置先跟随隔膜移动，与隔膜同步时再切断隔膜，隔膜切断过程中，隔膜没有停歇。无需先停机后再另外依靠额外的机构压住隔膜，然后再切断隔膜，节省了大量的辅助时间，并且由于隔膜没有停歇，不容易产生张力波动，可以更好地保障卷芯质量。

综上所述，本申请的带隔膜切断的卷针装置能够在穿隔膜阶段直接通过第一压辊51、第二压辊52进行压隔膜，无需等待额外的机构进行压隔膜作业，运用在卷绕机之后，能够在换位与穿隔膜阶段节省一定的辅助时间。当隔膜卷绕到预设量之后，在不停机的情况下，可以由驱动机构进一步驱动压辊组，使得切断部件60将隔膜切断，并能够在收尾时同步退回压辊组。采用追切隔膜的方式，对压切断隔膜时，隔膜无需停顿，不用等待专门的压隔膜机构进行压隔膜再切断，有效节省了前一个卷芯完成到下一个卷芯卷绕开始的动作占用所需的辅助时间，提升了生产效率。同时还能够减少张力波动，提升卷芯的质量。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带隔膜切断的卷针装置，其特征在于，包括：卷针模块和压切模块；

所述卷针模块包括卷针和卷针座，所述压切模块包括固定座、驱动机构、压辊组和切断部件，所述固定座连接于所述卷针座，所述压辊组包括成对的第一压辊和第二压辊，所述第一压辊与所述第二压辊之间构造成料带通道，所述料带通道处于所述卷针的下游，所述驱动机构用于驱动所述压辊组和所述切断部件工作，所述切断部件布置在所述料带通道和所述卷针之间对隔膜进行裁切。

2.根据权利要求1所述的带隔膜切断的卷针装置，其特征在于，所述驱动机构通过传动机构与所述压辊组的支撑座传动连接，所述传动机构包括导向槽体、连接体，所述连接体的一端与所述支撑座连接，所述连接体的相对的另一端可滑动地嵌设于所述导向槽体的导向滑道内，所述导向槽体与所述驱动机构连接。

3.根据权利要求2所述的带隔膜切断的卷针装置，其特征在于，所述压切模块还包括第一导向杆、第二导向杆，所述第一导向杆可滑动地穿设于所述固定座，所述第一导向杆的一端与所述第一压辊的所述支撑座连接；所述第二导向杆可滑动地穿设于所述固定座，所述第二导向杆的一端与所述第二压辊的所述支撑座连接。

4.根据权利要求3所述的带隔膜切断的卷针装置，其特征在于，所述压切模块还包括弹性件，所述弹性件设置于所述固定座与所述第二压辊的所述支撑座之间，所述弹性件的回复力方向与所述第二导向杆的轴向相同。

5.根据权利要求4所述的带隔膜切断的卷针装置，其特征在于，所述切断部件为切刀，所述切刀设置于所述第一压辊的所述支撑座上。

6.根据权利要求3所述的带隔膜切断的卷针装置，其特征在于，导向杆以及所述连接体均通过转接板与所述支撑座连接。

7.根据权利要求2所述的带隔膜切断的卷针装置，其特征在于，所述驱动机构包括直线驱动装置、直线运动导轨和安装块，所述直线驱动装置的输出端与所述安装块连接，所述安装块可滑动地安装于所述直线运动导轨，所述导向槽体固定于所述安装块。

8.根据权利要求7所述的带隔膜切断的卷针装置，其特征在于，所述直线驱动装置为气缸，所述气缸的输出端的伸缩方向与所述压辊组的轴线方向平行，或者是，所述气缸的输出端的伸缩方向与所述压辊组的轴线方向成夹角。

9.根据权利要求2所述的带隔膜切断的卷针装置，其特征在于，所述导向滑道的长度方向为第一方向，所述第一压辊与所述第二压辊相对运动的方向为第二方向，所述第一方向与所述第二方向之间具有夹角。

10.根据权利要求1所述的带隔膜切断的卷针装置，其特征在于，所述压辊组与所述卷针之间的间距L，所述卷针的卷绕半径为R，L＜R。

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