CN111969255B - 一种双工位抽针卷筒及其卷绕机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双工位抽针卷筒，包括卷筒壳体、卷针和用于推动卷针抽动的卷针轴，所述卷针包括第一卷针和第二卷针，所述卷针轴包括第一卷轴和第二卷轴，所述第一卷轴和第二卷轴分别在卷筒壳体内滑动设置。通过两根并列设置的卷针同时对电芯隔膜进行卷绕，两根卷针分别通过两个花键轴进行连接，使两根卷针能够单独在卷筒内滑动，实现了两根卷针的分别运动。卷绕完成后利用抽针装置前后对两根卷针进行抽动，在抽动的过程中同时对电芯进行固定，使隔膜不被带出，保证了电芯品质，提高了产品的合格率，同时增加了生产电芯产品的规格。

Description

一种双工位抽针卷筒及其卷绕机构

技术领域

本发明涉及一种锂电池的电芯卷针机构，尤其是一种双工位抽针卷筒及其卷绕机构。

背景技术

锂电池是通过卷绕机将贴有正负极片的隔膜卷绕在一起，形成电芯。目前市场上锂电池EV卷绕机上通用的卷针卸料结构采用双片卷针单边抽针的方式，此种方式对锂电池进行抽芯时，由于卷针和陶瓷隔膜之间摩擦力较大，陶瓷隔膜和电芯较高的电池极容易抽芯，造成半成品报废，直接影响了产品的合格率，降低了生产效率，还浪费了大量的生产成本。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种一套卷绕轴里含有两套花键轴分别带动两个卷针，进行先后抽针，减少电池电芯出现抽芯现象的双工位抽针卷筒及其卷绕机构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种双工位抽针卷筒，包括：

卷筒壳体；

卷针，所述卷针包括第一卷针和第二卷针，所述第一卷针的至少部分能够运动地设置于所述卷筒壳体内，所述第二卷针的至少部分能够运动地设置于所述卷筒壳体内；

卷针轴，所述卷针轴包括第一卷轴和第二卷轴，所述第一卷针连接所述第一卷轴，所述第二卷针连接所述第二卷轴，所述第一卷轴的至少部分能够运动地设置于所述卷筒壳体内，所述第二卷轴的至少部分能够运动地设置于所述所述卷筒壳体内，所述第一卷轴用于推动所述第一卷针进行抽针或插针，所述第二卷轴用于推动所述第二卷针进行抽针或插针。

作为上述技术方案的改进，所述卷针和卷针轴之间还设有连接组件，所述连接组件分别用于连接第一卷针和第一卷针轴、第二卷针和第二卷针轴，所述第一卷针和第二卷针并列设置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述连接组件包括调节座和连接头，所述调节座通过轴锁止固定在卷针轴上，所述连接头用于连接调节座和卷针；和/或者，

所述卷针轴上还套接有限位套，所述限位套的一个侧边还设有限位销，所述卷筒壳体的内壁上对应限位销还设有限位孔，所述限位销与限位孔配合，用于限制第一卷轴和第二卷轴推动卷针伸出的位置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一卷轴和第二卷轴均为花键轴，所述花键轴通过两个花键螺母在卷筒壳体内滑动设置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述花键轴的外端部还设有限位座和推块，所述限位座和推块均设置在卷筒壳体外，所述限位座用于限制两根花键轴的滑动距离，所述推块用于辅助推动花键轴运动，所述推块包括活动推块和固定推块，所述推块呈半圆形设置，两个半圆形的滑块相互对应。

一种双工位抽针卷绕机构，包括上述的双工位抽针卷筒，所述卷筒壳体的外侧还设有支撑架、卷绕装置和抽针装置，所述抽针装置设置在支撑架上，包括主抽针装置和侧抽针装置，所述主抽针装置用于驱动抽针卷筒和卷针的整体进行抽针和插针，所述侧抽针装置用于驱动两个卷针分别进行前后抽针。

作为上述技术方案的改进，所述支撑架的上方还设置有支撑板，所述主抽针装置包括固定座、主驱动气缸和设置在主驱动气缸周边的连接杆，所述主驱动气缸固定设置在固定座上，所述主驱动气缸的气杆设置在支撑板上，所述卷针轴通过连接杆与支撑板固定连接；和/或，

所述卷筒壳体的外周还设有用于安装卷筒壳体的轴承、用于锁紧轴承的锁紧螺母以及用于连接卷绕装置的齿轮，所述卷绕装置通过驱动设置在卷筒壳体外周的齿轮对卷筒壳体和设置在内部的卷针同时驱动。

作为上述技术方案的进一步改进，所述侧抽针装置包括横向驱动组件和竖向驱动组件，所述横向驱动组件包括横向气缸、横向滑轨、横向滑块以及用于驱动横向滑块在横向滑轨上运动的丝杆机构，所述横向滑轨通过横向支架固定在支撑架上，所述横向滑轨和丝杆机构的运动方向与卷针抽针方向一致。

作为上述技术方案的进一步改进，所述竖向驱动组件与横向驱动组件垂直设置，所述竖向驱动组件包括竖向气缸、竖向滑轨、竖向滑块以及用于安装竖向滑轨的竖向安装块，所述竖向安装块固定在横向滑块上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述竖向滑块上还设置有用于推动花键轴的夹紧块，所述夹紧块的底部设置有夹紧轮，所述夹紧轮设有两个，两个夹紧轮之间的距离与推块的厚度一致。

本发明的有益效果是：本发明的双工位抽针卷筒及其卷绕机构通过两根并列设置的卷针同时对电芯隔膜进行卷绕，两根卷针分别通过两个花键卷针轴进行连接，使两根卷针能够单独在卷筒内滑动，实现了两根卷针的分别运动。卷绕完成后利用抽针装置前后对两根卷针进行抽动，在抽动的过程中同时对电芯进行固定，使隔膜不被带出，保证了电芯品质，提高了产品的合格率，同时增加了生产电芯产品的规格。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明抽针卷筒和抽针装置装配示意图；

图2是本发明抽针卷筒装配示意图；

图3是本发明抽针结构示意图；

图4是本发明抽针卷筒剖面示意图；

图5是本发明侧抽针装置结构示意图；

图6是本发明抽针装置结构装配示意图。

1、卷筒壳体；11、限位座；12、推块；13、花键螺母；2、连接组件；21、调节座；22、连接头；23、轴锁止；3、限位套；31、限位销；32、限位孔；4、第一卷针；41、第一卷轴；5、第二卷针；51、第二卷轴；6、主抽针装置；61、连接杆；62、支撑架；63、支撑板；64、固定座；7、横向驱动组件；71、横向气缸；72、横向滑轨；73、丝杆机构；8、竖向驱动组件；81、竖向气缸；82、竖向滑轨；83、竖向安装块；84、夹紧块；85、夹紧轮；9、卷绕装置；91、轴承；92、齿轮；93、锁紧螺母。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参照图1、图2，一种双工位抽针卷筒，包括卷筒壳体1以及设置在卷筒壳体1内的卷针和卷针轴，所述卷针包括第一卷针4和第二卷针5，所述第一卷针4和第二卷针5并列设置；所述卷针轴包括第一卷轴41和第二卷轴51，所述第一卷针4的至少部分能够运动地设置于所述卷筒壳体1内，所述第二卷针5的至少部分能够运动地设置于所述卷筒壳体1内；所述第一卷针4连接所述第一卷轴41，所述第二卷针5连接所述第二卷轴51，所述第一卷轴41的至少部分能够运动地设置于所述卷筒壳体1内，所述第二卷轴51的至少部分能够运动地设置于所述所述卷筒壳体1内，所述第一卷轴41用于推动所述第一卷针4进行抽针或插针，所述第二卷轴51用于推动所述第二卷针5进行抽针或插针。

所述第一卷针4在第一卷轴41的端部设置，所述第二卷针5在第二卷轴51的端部设置，所述第一卷轴41和第二卷轴51分别在卷筒壳体1内滑动设置，并推动第一卷针4和第二卷针5在卷筒壳体1的端部进行抽针和插针。两根并列的卷针分别通过两根卷针轴连接，并列的卷针使得两根卷针可以同时进行转动，对锂电池电芯进行卷绕，两根卷针通过两根卷针轴分别拉动卷针运动使得两根卷针在抽针时能够分别进行抽动。所述卷筒壳体1的外侧还设有支撑架62、卷绕装置9和抽针装置，所述抽针装置设置在支撑架62上，包括主抽针装置6和侧抽针装置，所述主抽针装置6用于驱动抽针卷筒和卷针的整体抽针和插针，所述侧抽针装置用于驱动两个卷针分别进行前后抽针。

锂电池电芯通常是利用卷针的转动将长条状的陶瓷隔膜卷绕在一起，当卷绕完成后再将卷针从隔膜的内部抽出。由于电芯的卷绕往往比较紧致，在抽出卷针时(即抽针)，卷针与陶瓷隔膜之间的摩擦力会使得在抽出卷针的过程中将与卷针接触的隔膜部分带出，造成电芯卷的散开，使卷绕出的电芯质量受损或直接无法使用。因此在对电芯进行卷绕时同时采用两根并列的卷针同时进行卷绕，卷绕完成后，先利用侧抽针装置将第二卷针5抽出，第二卷针5抽出时，第一卷针4对电芯内部形成固定，使得第二卷针5在抽出的过程中不易将隔膜带出。当第二卷针5抽出后，利用卷绕机构转动抽针卷筒的位置，使第一卷针4与侧抽针装置对应，此时电芯内部的空间变大，第一卷针4便能轻易的抽出，不会带出电芯隔膜，保证了锂电池电芯的生产质量。

参照图3、图4，所述卷针和卷针轴之间还设有连接组件2，所述连接组件2分别用于连接第一卷针4和第一卷轴41、第二卷针5和第二卷轴51。所述连接组件2包括调节座21和连接头22，所述调节座21通过轴锁止23固定在卷针轴上，所述连接头22用于连接调节座21和卷针。卷针在对电芯进行卷绕时要尽量减少卷绕时所占的空间，同时保证卷针运动的稳定性，因此需要设置一个限制卷针在卷筒壳体1内运动方向的辅助卷针轴。卷针轴与卷针连接，通过自身运动带动卷针抽动。限制了卷针在卷针筒内的活动范围，保证了电池电芯卷绕和抽针过程的稳定性。

所述第一卷轴41和第二卷轴51均为花键轴，所述花键轴通过两个花键螺母13在卷筒壳体1内滑动设置。将卷针轴设置成花键轴并通过花键螺母13在卷筒壳体1内水平滑动，花键设置的卷针轴限制了卷针轴和卷针的单独转动，保证了卷针和卷针轴在转动和抽动过程中的稳定性。所述卷针轴上还套接有限位套3，所述限位套3的一个侧边还设有限位销31，所述卷筒壳体1的内壁上对应限位销31还设有限位孔32，所述限位销31与限位孔32配合，用于限制第一卷轴41和第二卷轴51推动卷针伸出的位置。当卷针在卷筒壳体1的头部伸出适合卷绕的长度后，设置在卷针轴端部的限位套3上的限位销31刚好插入卷筒壳体1端部设置的限位孔32内，在阻挡卷针继续运动的同时还限制了单个卷针和卷针轴的转动，保证了卷针抽针、插针过程的精确度。

所述花键轴的外端部还设有限位座11和推块12，所述限位座11和推块12均设置在卷筒壳体1外，所述限位座11用于限制两根花键轴的滑动距离，所述推块12用于辅助推动花键轴运动，所述推块12包括活动推块12和固定推块12，所述推块12呈半圆形设置，两个半圆形的滑块相互对应。限位块在花键轴靠近尾部的位置，当卷针轴推动卷针到达合适的位置后，需要保证卷针不再向前运动，因此，卷针轴的尾端设置的限位座11在卷针到达合适的位置后抵挡在卷筒壳体1的末端的卷针轴入口处，阻止卷针轴继续向前。限制了卷针轴的运动距离，进一步保证了卷针抽针、插针过程的精确度。

参照图1、图5，所述支撑架62的上方还设有支撑板63，主抽针装置6包括固定座64、主驱动气缸和设置在主驱动气缸周边的连接杆61，所述主驱动气缸固定设置在固定座64上，所述主驱动气缸的气杆设置在支撑板63上，所述卷针轴通过连接杆61与支撑板63固定连接。当卷针完成一次卷绕和抽针完成后再次进行卷绕之前需要将两根卷针同时向前伸出，此时，主驱动气缸启动带动支撑板63向前运动，同时与支撑板63固定连接的连接杆61带动连接杆61与卷针轴同时固定的连接板向前运动，进而推动卷针轴向前运动，将卷针推至卷绕的合适位置。

具体的插针过程为：首先启动主驱动气缸，由于主驱动气缸固定设置在一个辅助的支撑座和支撑板63之间，当主驱动气缸启动时，设置在支撑板63上的主驱动气缸的气缸轴伸出，推动支撑板63向电芯卷绕的方向运动。在支撑板63运动的同时，通过连接杆61与支撑板连接的固定座64随气缸杆的伸出向电芯卷绕的方向运动，此时，固定设置在固定座64上的卷筒支架带动设置在卷筒上支架上的两个卷轴同时推动两个卷针向电芯卷绕的方向移动，直至两根卷轴同时推动两根卷针到达电芯的卷绕位置，进行电芯的卷绕。利用一个主抽针装置6同时推动两根卷针，保证了在卷绕时两根卷针之间的平衡和稳定。

所述卷筒壳体1的外周还设有用于安装卷筒壳体1的轴承91、用于锁紧轴承91的锁紧螺母93以及用于连接卷绕装置9的齿轮92，所述卷绕装置9通过驱动设置在卷筒壳体1外周的齿轮92对卷筒壳体1和设置在内部的卷针同时驱动。

参照图6，所述侧抽针装置包括横向驱动组件7和竖向驱动组件8，所述横向驱动组件7包括横向气缸71、横向滑轨72、横向滑块以及用于驱动横向滑块在横向滑轨72上运动的丝杆机构73，所述横向滑轨72通过横向支架固定在支撑架62上，所述横向滑轨72和丝杆机构73的运动方向与卷针抽针方向一致。所述竖向驱动组件8与横向驱动组件7垂直设置，所述竖向驱动组件8包括竖向气缸81、竖向滑轨82、竖向滑块以及用于安装竖向滑轨82的竖向安装块83，所述竖向安装块83固定在横向滑块上。所述竖向滑块上还设置有用于推动花键轴的夹紧块84，所述夹紧块84的底部设置有夹紧轮85，所述夹紧轮85设有两个，两个夹紧轮85之间的距离与推块12的厚度一致。

侧抽针装置推动卷针轴抽针的过程为：首先启动竖向驱动组件8，竖向气缸81驱动竖向滑块沿竖向滑轨82向卷针轴的方向运动，夹紧块84随竖向滑块移动运动，当设置在夹紧块84底部的夹紧轮85接触到设置在卷针轴上的推块12时，两个夹紧轮85在推块12两边将推块12夹紧。推块12被夹紧轮85夹紧后启动横向驱动组件7，横向驱动电机驱动横向滑块沿横向滑轨72运动，由于横向滑轨72与卷针的抽针方向一致，横向滑块运动时带动设置在横向滑块上的竖向驱动组件8运动，进而夹紧块84推动设置在卷针轴上的推块12移动，卷针轴随推块12一起移动，实现卷针的抽针过程。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种双工位抽针卷绕机构，其特征在于：包括双工位抽针卷筒，所述双工位抽针卷筒包括：

卷筒壳体；

卷针，所述卷针包括并列设置的第一卷针和第二卷针，所述第一卷针的至少部分能够运动地设置于所述卷筒壳体内，所述第二卷针的至少部分能够运动地设置于所述卷筒壳体内；

卷针轴，所述卷针轴包括并列设置的第一卷轴和第二卷轴，所述第一卷针连接所述第一卷轴，所述第二卷针连接所述第二卷轴，所述第一卷轴的至少部分能够运动地设置于所述卷筒壳体内，所述第二卷轴的至少部分能够运动地设置于所述卷筒壳体内，所述第一卷轴用于推动所述第一卷针进行抽针或插针，所述第二卷轴用于推动所述第二卷针进行抽针或插针，所述抽针卷筒和卷针的整体可进行抽针和插针，所述第一卷针和第二卷针可分别进行前后抽针；

所述卷筒壳体的外侧还设有支撑架、卷绕装置和抽针装置，所述抽针装置设置在支撑架上，包括主抽针装置和侧抽针装置，所述主抽针装置用于驱动双工位抽针卷筒和卷针的整体进行抽针和插针，所述侧抽针装置用于驱动第一卷针和第二卷针分别进行前后抽针。

2.根据权利要求1所述一种双工位抽针卷绕机构，其特征在于：所述卷针和卷针轴之间还设有连接组件，所述连接组件分别用于连接第一卷针和第一卷针轴、第二卷针和第二卷针轴。

3.根据权利要求2所述一种双工位抽针卷绕机构，其特征在于：所述连接组件包括调节座和连接头，所述调节座通过轴锁止固定在卷针轴上，所述连接头用于连接调节座和卷针；和/或者，

所述卷针轴上还套接有限位套，所述限位套的一个侧边还设有限位销，所述卷筒壳体的内壁上对应限位销还设有限位孔，所述限位销与限位孔配合，用于限制第一卷轴和第二卷轴推动卷针伸出的位置。

4.根据权利要求1所述一种双工位抽针卷绕机构，其特征在于：所述第一卷轴和第二卷轴均为花键轴，所述花键轴通过两个花键螺母在卷筒壳体内滑动设置。

5.根据权利要求4所述一种双工位抽针卷绕机构，其特征在于：所述花键轴的外端部还设有限位座和推块，所述限位座和推块均设置在卷筒壳体外，所述限位座用于限制两根花键轴的滑动距离，所述推块用于辅助推动花键轴运动，所述推块包括活动推块和固定推块，所述推块呈半圆形设置，两个半圆形的推块相互对应。

6.根据权利要求1所述一种双工位抽针卷绕机构，其特征在于：所述支撑架的上方还设置有支撑板，所述主抽针装置包括固定座、主驱动气缸和设置在主驱动气缸周边的连接杆，所述主驱动气缸固定设置在固定座上，所述主驱动气缸的气杆设置在支撑板上，所述卷针轴通过连接杆与支撑板固定连接；和/或，

所述卷筒壳体的外周还设有用于安装卷筒壳体的轴承、用于锁紧轴承的锁紧螺母以及用于连接卷绕装置的齿轮，所述卷绕装置通过驱动设置在卷筒壳体外周的齿轮对卷筒壳体和设置在内部的卷针同时驱动。

7.根据权利要求1所述一种双工位抽针卷绕机构，其特征在于：所述侧抽针装置包括横向驱动组件和竖向驱动组件，所述横向驱动组件包括横向气缸、横向滑轨、横向滑块以及用于驱动横向滑块在横向滑轨上运动的丝杆机构，所述横向滑轨通过横向支架固定在支撑架上，所述横向滑轨和丝杆机构的运动方向与卷针抽针方向一致。

8.根据权利要求7所述一种双工位抽针卷绕机构，其特征在于：所述竖向驱动组件与横向驱动组件垂直设置，所述竖向驱动组件包括竖向气缸、竖向滑轨、竖向滑块以及用于安装竖向滑轨的竖向安装块，所述竖向安装块固定在横向滑块上。

9.根据权利要求8所述一种双工位抽针卷绕机构，其特征在于：所述竖向滑块上还设置有用于推动花键轴的夹紧块，所述夹紧块的底部设置有夹紧轮，所述夹紧轮设有两个，两个夹紧轮之间的距离与推块的厚度一致。