CN113241464A - 一种外周长可调节卷针、卷绕机及卷针外周长调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种外周长可调节卷针、卷绕机及卷针外周长调节方法，其中卷针包括：卷针组件，包括相对设置的第一针体和第二针体；驱动组件，与卷针组件连接，用于驱动第一针体或第二针体沿所述卷针组件的轴向移动；变径滑块，设于卷针组件，并能够沿卷针组件的径向滑动，变径滑块设有斜面体，斜面体形成有在卷针组件的轴向上呈一角度的斜面；以及驱动斜面，与斜面体相对设置，并相匹配；所述驱动组件驱动所述第一针体或第二针体沿卷针组件的轴向移动，使得所述斜面体沿驱动斜面滑动，进而带动所述变径滑块沿卷针组件的径向滑动。本发明能够实现卷针外周长的自动连续调整，保证电芯卷绕尺寸的一致性，提高极片的对齐度，进而提高产品质量。

Description

一种外周长可调节卷针、卷绕机及卷针外周长调节方法

技术领域

本发明涉及电池制造设备技术领域，具体而言，涉及一种外周长可调节卷针、卷绕机及卷针外周长调节方法。

背景技术

锂电池的电芯由隔膜和正、负极片组成，通常采用卷绕机的卷针将卷料卷绕成电芯，再进行后续加工。卷针是卷绕工序的核心部分，在卷绕生产时，由于卷料的批次不同，其厚度存在公差，现有卷针的外周长一般不能自动进行调整，通常是利用人工将铁氟龙贴在卷针外侧改变卷针外周长，此技术人工维护成本高，且容易导致产品外径一致性差。另外，电芯的外径随着卷绕逐渐增加，若卷针的外周长无法调整，容易造成极片对齐度低，影响产品的质量，现有的技术中，通常是通过改变卷针结构，将圆形卷针通过机械结构改变为椭圆卷针，以达到卷针外周长改变，此方法存在电芯下料装置需跟随卷针变化而变化，导致调试时间长，设备产能降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外周长可调节卷针、卷绕机及卷针外周长调节方法，能够实现卷针外周长的自动连续调整。

一种外周长可调节卷针，包括：

卷针组件，包括相对设置的第一针体和第二针体；

驱动组件，与所述卷针组件连接，用于驱动所述第一针体或第二针体沿所述卷针组件的轴向移动；

变径滑块，设于所述卷针组件，并能够沿所述卷针组件的径向滑动，所述变径滑块设有斜面体，所述斜面体形成有在所述卷针组件的轴向上呈一角度的斜面；以及

驱动斜面，与所述斜面体相对设置，并相匹配；

所述驱动组件驱动所述第一针体或第二针体沿卷针组件的轴向移动，使得所述斜面体沿驱动斜面滑动，进而带动所述变径滑块沿卷针组件的径向滑动。

通过驱动组件驱动卷针组件沿轴向移动，进而通过斜面体带动变径滑块沿卷针组件的径向向外或向内移动，达到改变卷针外周长的目的，与现有技术中的人工贴铁氟龙的方法相比，能够实现外周长的自动连续调整，有效提高调整的精度和灵活度；利用变径滑块改变卷针外周长，能够在不改变卷针主体结构的前提下，实现卷针外周长的调整，与现有技术中改变卷针机械结构的方式相比，无需对电芯下料装置进行相应调整，节省了调试时间，提高了设备的效率。

作为一种实施方式，所述变径滑块设于第一针体，所述驱动斜面设于第二针体，所述驱动斜面与所述斜面体相抵。驱动斜面设于第二针体并与斜面体相抵，当第一针体与第二针体产生相对位移，即可实现变径滑块向外或向内滑动，结构简单，外周长调整快捷方便。斜面驱动的方式能够通过斜面体与驱动斜面之间的相互作用，实现变径滑块的自锁，使得卷针外周长的调节更准确和稳定。

作为一种实施方式，所述变径滑块包括分别设于第一针体和第二针体的第一变径滑块和第二变径滑块，所述斜面体和驱动斜面分别设于第一变径滑块和第二变径滑块，所述斜面体与驱动斜面相抵。第一变径滑块和第二变径滑块通过斜面体和驱动斜面相互作用，当第一针体和第二针体相对移动时，两个变径滑块同时动作，实现了变径滑块的双向伸出或缩入，使外周长调节更精确。斜面驱动的方式能够通过斜面体与驱动斜面之间的相互作用，实现变径滑块的自锁，使得卷针外周长的调节更准确和稳定。

作为一种实施方式，所述驱动组件包括第一推杆和第二推杆，所述第一推杆和第二推杆分别与所述第一针体和第二针体连接。第一推杆和第二推杆分别驱动第一针体和第二针体移动，使得第一针体和第二针体的移动更加灵活，进而提高外周长调整的灵活性。

作为一种实施方式，所述驱动组件还包括安装座，所述第一推杆和第二推杆穿设于所述安装座。安装座具有固定第一推杆和第二推杆的作用，并为第一推杆和第二推杆沿卷针组件的轴向移动提供动力。

作为一种实施方式，所述变径滑块设有至少一个锁定槽，所述锁定槽内设有锁定块。锁定块能够固定变径滑块的位置，并保证其滑动方向与卷针组件的径向相同。

作为一种实施方式，所述变径滑块与所述卷针组件之间设有弹性件。弹性件能够对变径滑块产生推力，使斜面体与驱动斜面紧密抵持。

作为一种实施方式，所述斜面体为两个，两个所述斜面体分别设于所述变径滑块的两端。斜面体设于变径滑块的两端能够提高变径滑块移动的稳定性。

一种卷绕机，包括上述的外周长可调节卷针，还包括放卷装置、卷绕装置及电芯下料装置，所述外周长可调节卷针设于所述卷绕装置，所述放卷装置用于将电芯卷料上料至所述卷绕装置，所述卷绕装置用于卷绕电芯，所述电芯下料装置用于将成型的电芯从卷绕装置移出下料。该卷绕机能够实现电芯卷料的自动上料、卷绕、以及电芯下料的功能，其中卷绕装置采用外周长可调节卷针，能够在卷绕过程中自动实时地进行外周长调整，保证电芯卷绕尺寸的一致性，提高极片的对齐度，进而提高产品质量。

一种卷针外周长调节方法，包括步骤：

步骤1：通过检测装置，检测极耳错位量，获得调整卷针的外周长调整数据；

步骤2：根据外周长调整数据，利用驱动组件驱动第一针体或第二针体沿卷针组件的轴向移动，变径滑块随第一针体或第二针体移动，使得斜面体沿驱动斜面滑动，进而带动变径滑块沿卷针组件的径向滑动。

通过检测装置检测极耳错位量，获得外周长调整数据，并根据外周长调整数据调节下个电芯卷绕，从而实现卷针外周长的自动调整，并形成闭环控制，降低人工维护成本。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在卷针组件设置变径滑块，变径滑块设有斜面体，通过驱动组件驱动卷针组件的第一针体或第二针体沿卷针组件的轴向移动，进而通过斜面体带动变径滑块沿卷针组件的径向向外或向内移动，使得卷针组件的外周长相应地增大或减小，达到改变卷针外周长的目的。通过斜面体带动变径滑块移动，能够实现卷针外周长连续地、无级地调整，有效提高调整的灵活度和精度。本发明能够在卷绕过程中自动实时地进行外周长调整，保证电芯卷绕尺寸的一致性，提高极片的对齐度，进而提高产品质量。

附图说明

图1为本发明第一实施例的外周长可调节卷针的结构示意图。

图2为本发明第一实施例的外周长可调节卷针的剖面结构示意图。

图3为本发明第一实施例的外周长可调节卷针的变径滑块的结构示意图。

图4为本发明第一实施例的外周长可调节卷针的第二针体的结构示意图。

图5为本发明第二实施例的外周长可调节卷针的结构示意图。

附图标号说明：

卷针组件1、第一针体11、第二针体12、弹性件13；

驱动组件2、安装座21、第一推杆22、第二推杆23；

变径滑块3、斜面体31、锁定槽32、锁定块33、第一变径滑块34、第二变径滑块35；

驱动斜面4、销针5。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

第一实施例：

请参考图1至图4，本发明的外周长可调节卷针具有外周长可连续调节的特点，其主要应用于电芯卷绕机上。

第一实施例中，外周长可调节卷针主要包括卷针组件1、驱动组件2、以及变径滑块3。卷针组件1用于卷绕电芯，其配置为可旋转，以将电芯的正负极片和隔膜卷绕在其外周。驱动组件2与卷针组件1连接，用于驱动卷针组件1旋转及沿轴向移动。变径滑块3设于卷针组件1，其配置为可沿卷针组件1的径向滑动，用于调整卷针组件1的外周长。

具体的，卷针组件1呈圆柱形，其包括第一针体11和第二针体12，本实施例中，第一针体11、第二针体12为相互独立的半圆柱形，第一针体11和第二针体12能够在驱动组件2的驱动下分别沿卷针组件1的轴向相对移动。

驱动组件2包括安装座21、第一推杆22、以及第二推杆23，第一推杆22与第二推杆23的端部设于安装座21，安装座21可固定第一推杆22和第二推杆23，并为第一推杆22和第二推杆23沿卷针组件1的轴向移动提供动力。安装座21的一侧设有未图示的驱动电机，驱动电机与第一推杆22和第二推杆23连接，用于驱动卷针组件1旋转。第一推杆22和第二推杆23与卷针组件1的轴向平行，并分别与第一针体11和第二针体12连接，第一推杆22和第二推杆23配置为可伸缩，从而驱动第一针体11和第二针体12沿卷针组件1的轴向移动。本实施例中，通过两条推杆分别驱动第一针体11和第二针体12移动，可使得两者的移动更加灵活，进而提高外周长调整的灵活性。需要说明的是，在其他实施例中，推杆可设置为一条，其与第一针体11和第二针体12中的其中一个连接，只需要能够驱动第一针体11与第二针体12之间产生相对位移即可。

变径滑块3设于卷针组件1，卷针组件1的外周对应变径滑块3设有避让孔，变径滑块3可沿卷针组件1的径向滑动，从而使变径滑块3的部分从避让孔伸出或缩入卷针组件1的外周面，以实现调整外周长的目的。本实施例中，变径滑块3设于第一针体11，变径滑块3朝向第一针体11的外侧设有支撑面，支撑面沿卷针组件1的轴向延伸，且支撑面形成为与第一针体11外周面相匹配的弧面。当变径滑块3沿卷针组件1的径向移动，支撑面可伸出卷针组件1的外周面并与电芯卷料相抵形成支撑，从而改变卷针组件的外周长，而弧形的支撑面与电芯的形状相匹配，可保证电芯在卷绕时不变形。

变径滑块3设有斜面体31，斜面体31形成有与卷针组件1的轴向呈一角度的斜面，第二针体12对应斜面体31设有驱动斜面4，驱动斜面4与斜面体31相匹配，且两者紧密抵接。

本实施例中，变径滑块3设有至少一个锁定槽32，锁定槽32内设有锁定块33。具体的，锁定槽32形成为长方形，其具有与卷针组件1径向方向相同的边，锁定块33与锁定槽32的形状尺寸相匹配，锁定块33能够固定变径滑块3的位置，使变径滑块3在卷针组件1的轴向方向的位置保持相对固定，并通过与卷针组件1径向方向相同的边，保证变径滑块3的滑动方向与卷针组件1的径向相同。

本实施例中，变径滑块3与卷针组件1之间设有弹性件13，弹性件13可采用弹簧，但不限于此，弹性件13可对变径滑块3产生一回复力，使斜面体31与驱动斜面4紧密抵持，从而保证变径滑块3稳定滑动。

本实施例总，斜面体31为两个，两个斜面体31分别设于变径滑块3的两端。两个斜面体31分别设于变径滑块3的两端能够增加与驱动斜面4的接触面积，使变径滑块3整体受力均匀，提高变径滑块3移动的稳定性。

本实施例的外周长可调节卷针的外周长调节原理如下：驱动组件2通过第一推杆22或第二推杆23驱动第一针体11或第二针体12沿卷针组件1的轴向移动，使得第一针体11与第二针体12之间产生相对位移，此时斜面体31在推力作用下沿驱动斜面4滑动，进而带动变径滑块3沿卷针组件1的径向滑动，变径滑块3的部分伸出或缩入第一针体11的外周面，使得卷针组件1的外周长相应地增大或减小，达到改变卷针外周长的目的。

例如，请参考图2，第一推杆22可推动第一针体11朝远离驱动组件2的方向移动，第二针体12保持位置固定，此时斜面体31沿驱动斜面4滑动，并带动变径滑块3沿卷针组件1的径向向外滑动，使得变径滑块3的部分伸出第一针体11的外周面，从而增加卷针组件1的外周长。反之，当第一推杆22推动第一针体11朝驱动组件2的方向移动，斜面体31沿驱动斜面4滑动并带动变径滑块3沿卷针组件1的径向向内滑动，使得变径滑块3的部分缩入第一针体11的外周面，从而减小卷针组件1的外周长。

需要说明的是，本实施例中，变径滑块3的数量为一个，但不限于此，其他实施例中，变径滑块3可设置为多个，在此不作限定。

第二实施例：

第二实施例与第一实施例相比的主要区别在于变径滑块3为成对设置，包括第一变径滑块34和第二变径滑块35，第一变径滑块34和第二变径滑块35分别设于第一针体11和第二针体12，第一变径滑块34和第二变径滑块35均可沿卷针组件1的径向滑动，且两者的滑动方向相反。其中，第一变径滑块34设有斜面体31，第二变径滑块35对应斜面体31的位置设有驱动斜面4，斜面体31与驱动斜面4相抵。

本实施例的外周长可调节卷针的外周长调节原理如下：驱动组件2通过第一推杆22或第二推杆23驱动第一针体11或第二针体12沿卷针组件1的轴向移动，使得第一针体11与第二针体12之间产生相对位移，此时第一变径滑块34与第二变径滑块35相互挤压，斜面体31在推力作用下沿驱动斜面4滑动，使得第一变径滑块34和第二变径滑块35同时沿卷针组件1的径向方向反向滑动，第一变径滑块34和第二变径滑块35同时伸出或缩入卷针组件1的外周面，使得卷针组件1的外周长相应地增大或减小，达到改变卷针外周长的目的。本实施例实现了变径滑块3的双向伸出或缩入，使外周长调节更精确。

需要说明的是，为了保证本实施例中的第二变径滑块35平稳滑动，第二变径滑块35设有至少一个锁定槽32，锁定槽32内设有锁定块33，且第二变径滑块35与第二针体12之间设有弹性件13。

本发明还公开了一种卷绕机，其包括上述实施例的外周长可调节卷针，还包括放卷装置、卷绕装置及电芯下料装置。放卷装置用于将电芯卷料上料至卷绕装置，外周长可调节卷针设于卷绕装置，通过卷绕装置卷绕电芯，再通过电芯下料装置将成型的电芯从卷绕装置移出下料。该卷绕机能够实现电芯卷料的自动上料、卷绕、以及电芯下料等功能，其中卷绕装置采用外周长可调节卷针，能够在卷绕过程中自动实时地进行外周长调整，保证电芯卷绕尺寸的一致性，提高极片的对齐度，进而提高产品质量。

本发明还公开一种卷针外周长调节方法，包括以下步骤：

步骤1：通过检测装置，检测极耳错位量，获得调整卷针的外周长调整数据；

步骤2：根据外周长调整数据，利用驱动组件2驱动第一针体11或第二针体12沿卷针组件1的轴向移动，变径滑块3随第一针体11或第二针体12移动，使得斜面体31沿驱动斜面4滑动，进而带动变径滑块3沿卷针组件1的径向滑动。

通过检测装置检测极耳错位量，获得外周长调整数据，并根据外周长调整数据调节下个电芯卷绕，从而实现卷针外周长的自动调整，并形成闭环控制，降低人工维护成本。

综上所述，本发明的外周长可调节卷针在卷针组件1的外周设置变径滑块3，变径滑块3设有斜面体31，通过驱动组件2驱动卷针组件1的第一针体11或第二针体12沿卷针组件1的轴向移动，进而通过斜面体31带动变径滑块3沿卷针组件1的径向向外或向内移动，使得卷针组件1的外周长相应地增大或减小，达到改变卷针外周长的目的。通过斜面体31带动变径滑块3移动，能够实现卷针外周长连续地、无级地调整，有效提高调整的灵活度和精度。本发明能够在卷绕过程中自动实时地进行外周长调整，保证电芯卷绕尺寸的一致性，提高极片的对齐度，进而提高产品质量。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语诸如 “上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种外周长可调节卷针，其特征在于，包括：

卷针组件（1），包括相对设置的第一针体（11）和第二针体（12）；

驱动组件（2），与所述卷针组件（1）连接，用于驱动所述第一针体（11）或第二针体（12）沿所述卷针组件（1）的轴向移动；

变径滑块（3），设于所述卷针组件（1），并能够沿所述卷针组件（1）的径向滑动，所述变径滑块（3）设有斜面体（31），所述斜面体（31）形成有在所述卷针组件（1）的轴向上呈一角度的斜面；以及

驱动斜面（4），与所述斜面体（31）相对设置，并相匹配；

所述驱动组件（2）驱动所述第一针体（11）或第二针体（12）沿卷针组件（1）的轴向移动，使得所述斜面体（31）沿驱动斜面（4）滑动，进而带动所述变径滑块（3）沿卷针组件（1）的径向滑动。

2.根据权利要求1所述的外周长可调节卷针，其特征在于，所述变径滑块（3）设于第一针体（11），所述驱动斜面（4）设于第二针体（12），所述驱动斜面（4）与所述斜面体（31）相抵。

3.根据权利要求1所述的外周长可调节卷针，其特征在于，所述变径滑块（3）包括分别设于第一针体（11）和第二针体（12）的第一变径滑块（34）和第二变径滑块（35），所述斜面体（31）和驱动斜面（4）分别设于第一变径滑块（34）和第二变径滑块（35），所述斜面体（31）与驱动斜面（4）相抵。

4.根据权利要求1所述的外周长可调节卷针，其特征在于，所述驱动组件（2）包括第一推杆（22）和第二推杆（23），所述第一推杆（22）和第二推杆（23）分别与所述第一针体（11）和第二针体（12）连接。

5.根据权利要求4所述的外周长可调节卷针，其特征在于，所述驱动组件（2）还包括安装座（21），所述第一推杆（22）和第二推杆（23）穿设于所述安装座（21）。

6.根据权利要求1所述的外周长可调节卷针，其特征在于，所述变径滑块（3）设有至少一个锁定槽（32），所述锁定槽（32）内设有锁定块（33）。

7.根据权利要求1所述的外周长可调节卷针，其特征在于，所述变径滑块（3）与所述卷针组件（1）之间设有弹性件（13）。

8.根据权利要求1所述的外周长可调节卷针，其特征在于，所述斜面体（31）为两个，两个所述斜面体（31）分别设于所述变径滑块（3）的两端。

9.一种卷绕机，其特征在于，包括如权利要求1至8中任意一项所述的外周长可调节卷针，还包括放卷装置、卷绕装置及电芯下料装置，所述外周长可调节卷针设于所述卷绕装置，所述放卷装置用于将电芯卷料上料至所述卷绕装置，所述卷绕装置用于卷绕电芯，所述电芯下料装置用于将成型的电芯从卷绕装置移出下料。

10.一种卷针外周长调节方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1：通过检测装置，检测极耳错位量，获得调整卷针的外周长调整数据；

步骤2：根据外周长调整数据，利用驱动组件（2）驱动第一针体（11）或第二针体（12）沿卷针组件（1）的轴向移动，变径滑块（3）随第一针体（11）或第二针体（12）移动，使得斜面体（31）沿驱动斜面（4）滑动，进而带动变径滑块（3）沿卷针组件（1）的径向滑动。

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