CN114284573B - 一种卷针机构及锂电池卷绕设备 - Google Patents

Abstract

一种卷针机构及锂电池卷绕设备，其中，卷针机构包括卷针绕组和控制组件，卷绕针组包括两个辅助卷针和两个夹料卷针，控制组件分别连接辅助卷针和夹料卷针；控制组件被配置成驱使两个辅助卷针相背远离和驱使两个夹料卷针相向靠近，以使卷绕针组变形为圆柱状；控制组件还被配置为驱使两个辅助卷针相背远离和驱使两个夹料卷针相向靠近，以使卷绕针组变形为椭圆柱状。利用控制组件对四个两两相对的卷针的运动形式及停留位置进行调控，可使卷绕针组的整体轮廓在圆柱状和椭圆柱状之间进行转换变形，从而既可以将电芯料带卷绕成型为圆形电芯，又可以将成型的圆形电芯拉伸为方形电芯；如此，不但能够大幅提高电芯的成型效率，又能够增强卷针机构的通用性。

Description

一种卷针机构及锂电池卷绕设备

技术领域

本发明涉及电池生产设备领域，具体涉及一种卷针机构及锂电池卷绕设备。

背景技术

随着新能源技术的快速发展，锂电池的应用也越来越广泛。就锂电池的电芯而言，其通常是由正极箔纸、负极箔纸、隔膜纸等以特定的层序卷绕组合成型的；而根据电池形状的不同，电芯则有圆形电芯和方形电芯之分。

目前，业内大多采用圆柱状的圆形卷针对圆形电芯进行卷绕成型，采用椭圆柱状的方形卷针对方形电芯进行卷绕成型。一方面，由于方形卷针在卷绕过程中线速度变化较大，使得加速度变化较大，而过大的加速度则很容易对卷绕的驱动器件造成冲击，因此方形卷针是无法实现高速卷绕的，这也就严重制约了方形电芯的卷绕成型效率。另一方面，就圆形电芯和方形电芯而言，由于两者所配套的卷针无法进行互换使用，不具有通用性，不但会增加电芯卷绕设备的配置成本，也在一定程度上降低了设备的卷绕效率。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种卷针机构以及应用了该卷针机构的锂电池卷绕设备，能够大幅提高电芯的成型效率。

根据第一方面，一种实施例中提供一种卷针机构，包括：

卷绕针组，包括沿第一方向相对布置的两个辅助卷针和沿第二方向相对布置的两个夹料卷针，两个所述辅助卷针与两个夹料卷针绕第三方向间隔交错排布；其中，所述第一方向、第二方向和第三方向相互正交；

卷绕针座，沿第三方向布置于所述卷绕针组的一端；以及

控制组件，装设于所述卷绕针座，所述辅助卷针和夹料卷针分别连接控制组件；

所述控制组件被配置成驱使两个辅助卷针相背远离移动，和驱使两个所述夹料卷针相向靠近移动，以能够使所述卷绕针组变形为整体轮廓呈圆柱状；

所述控制组件还被配置成驱使两个辅助卷针相向靠近移动，和驱使两个所述夹料卷针相背远离移动，以能够使所述卷绕针组变形为整体轮廓呈椭圆柱状。

一个实施例中，所述控制组件包括两个辅助控制件和两个夹料控制件，两个所述辅助控制件分别固定连接一个辅助卷针，两个所述夹料控制件分别固定连接一个夹料卷针；其中：

两个所述辅助控制件以能够沿第一方向相对错位移动的方式弹性地装设于卷绕针座，且所述辅助控制件沿第一方向背向对应的辅助卷针的一侧设有辅助作用部；所述辅助控制件被配置成在辅助作用部受到外部作用力时，带动对应的所述辅助卷针沿第一方向远离另一个辅助卷针移动；所述辅助控制件还被配置成受弹性势能释放作用而带动对应的辅助卷针沿第一方向靠近另一个辅助卷针移动；

两个所述夹料控制件以能够沿第二方向相向或相背移动的方式弹性地装设于卷绕针座，且两个所述夹料控制件在第二方向上彼此相背的一侧设有夹料作用部；所述夹料控制件被配置成在夹料作用部受到外部作用力时，带动对应的所述夹料卷针沿第二方向靠近另一个夹料卷针移动；所述夹料控制件还被配置成受弹性势能释放作用而带动对应的夹料卷针沿第二方向远离另一个夹料卷针移动。

一个实施例中，所述辅助作用部和夹料作用部在第三方向上的同一侧设有受力结构，所述受力结构用于接收和传导沿第三方向施加的外部作用力。

一个实施例中，所述辅助控制件包括辅助移动件和辅助弹性件，所述辅助移动件以可沿第一方向移动的方式装设于卷绕针座，所述辅助移动件具有沿第一方向相背的第一侧和第二侧，所述辅助作用部设置于辅助移动件的第一侧，所述辅助卷针与辅助移动件的第二侧固定；所述辅助弹性件布置于辅助移动件的第二侧，且所述辅助弹性件的两端分别连接辅助移动件和卷绕针座；

所述夹料控制件包括夹料移动件和夹料弹性件，所述夹料移动件以可沿第二方向移动的方式装设于卷绕针座，所述夹料移动件具有沿第二方向相背的第三侧和第四侧，所述夹料作用部设置于夹料移动件的第三侧，所述夹料卷针与夹料移动件固定；所述夹料弹性件布置于夹料移动件的第四侧，且所述夹料弹性件的两端分别连接夹料移动件和卷绕针座。

一个实施例中，所述卷绕针座包括接合端座和定位围壁，所述定位围壁沿第三方向设置于接合端座面向卷绕针组的一侧，以与所述接合端座围合形成装配腔室；其中：

所述辅助移动件和夹料移动件可移动地装设于装配腔室内，且所述辅助移动件和夹料移动件沿第三方向背向接合端座的一端自装配腔室伸出，以分别连接对应的所述辅助卷针和夹料卷针；

所述辅助弹性件连接于定位围壁与辅助移动件之间，所述夹料弹性件连接于定位围壁与夹料移动件之间；所述辅助作用部和夹料作用部以外露于装配腔室的形式贯穿定位围壁设置。

一个实施例中，所述卷绕针座还包括：

辅助导向件，用于引导所述辅助移动件沿第一方向移动，所述辅助导向件沿第一方向延伸设置于装配腔室，所述辅助移动件滑动连接辅助导向件；以及

夹料导向件，用于引导所述夹料移动件沿第二方向移动，所述夹料导向件沿第二方向延伸设置于装配腔室，所述夹料移动件滑动连接夹料导向件。

一个实施例中，所述辅助移动件设有避让结构，所述避让结构用于在辅助移动件移动时，避让所述夹料导向件。

一个实施例中，所述卷绕针座还包括：

辅助限位件，可拆卸地设置于所述定位围壁在第一方向上的两侧，所述辅助弹性件位于装配腔室的一端连接辅助移动件、另一端贯穿定位围壁后与对应侧的辅助限位件连接；以及

夹料限位件，可拆卸地设置于所述定位围壁在第二方向上的两侧，所述夹料弹性件位于装配腔室的一端连接夹料移动件、另一端贯穿定位围壁后与对应侧的夹料限位件连接。

一个实施例中，两个所述夹料卷针中的一者具有第一夹紧结构、另一者具有第二夹紧结构，所述第一夹紧结构与第二夹紧结构沿第二方向彼此倾斜面对，以在两者之间形成夹持间隙。

根据第二方面，一种锂电池卷绕设备，包括：

卷针机构，采用第一方面所述的卷针机构；

驱动机构，用于驱使所述卷针机构以卷绕针组的轴心线为轴心旋转，所述驱动机构的动力输出端耦合至卷绕针座；以及

随动机构，与所述控制组件配合设置，所述随动机构用于驱使卷绕针组变形，直至所述卷绕针组能够保持整体轮廓呈圆柱状。

依据上述实施例的卷针机构，包括卷针绕组和控制组件，卷绕针组包括两个辅助卷针和两个夹料卷针，控制组件分别连接辅助卷针和夹料卷针；控制组件被配置成驱使两个辅助卷针相背远离和驱使两个夹料卷针相向靠近，以使卷绕针组变形为圆柱状；控制组件还被配置为驱使两个辅助卷针相背远离和驱使两个夹料卷针相向靠近，以使卷绕针组变形为椭圆柱状。利用控制组件对四个两两相对的卷针进行位置调控，可将卷绕针组的整体轮廓在圆柱状和椭圆柱状之间进行自由转换，使得卷绕针组形成近似于圆形卷针或方形卷针的结构构造；借助卷绕针组不但能够将电芯料带卷绕成型为圆形电芯，也可以将成型的圆形电芯等周长地拉伸变形为方形电芯，从而根据需要实现圆形电芯或方形电芯的成型制作。不但可以大幅提高电芯的成型效率，确保电芯质量，而且具有很强的通用性，能够为降低卷绕设备的配置及使用成本创造条件。

附图说明

图1为一种实施例的卷针机构的结构装配示意图。

图2为一种实施例的卷针机构中卷绕针组变形为圆柱状时的平面示意图。

图3为一种实施例的卷针机构中卷绕针组变形为椭圆柱状时的平面示意图。

图4为一种实施例的卷针机构的结构分解示意图。

图5为一种实施例的卷针机构在分解状态下的局部结构示意图。

图6为一种实施例的卷针机构在上料状态下的平面结构示意图。

图7为一种实施例的卷针机构在卷绕成型圆形电芯时的平面结构示意图。

图8为一种实施例的卷针机构在拉伸成型方形电芯时的平面结构示意图。

图中：

10、卷绕针组；11、第一卷针；12、第二卷针；13、第三卷针；13a、夹持面；13b、限位面；14、第四卷针；15、第一夹紧结构；16、第二夹紧结构；

20、卷绕针座；21、第一导向件；22、第二导向件；23、第三导向件；24、第四导向件；25、接合端座；26、定位围壁；26a、第一限位件；26c、第三限位件；26d、第四限位件；

30、控制组件；30a、避让结构；30b、受力结构；31、第一控制件；31a、第一作用部；31b、第一移动件；31c、第一弹性件；32、第二控制件；32a、第二作用部；32b、第二移动件；32c、第二弹性件；33、第三控制件；33a、第三作用部；33b、第三移动件；33c、第三弹性件；34、第四控制件；34a、第四作用部；34b、第四移动件；34c、第四弹性件；

A、电芯料带；B、圆形电芯；C、方形电芯。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

本文中所用术语“第一方向”、“第二方向”和“第三方向”是基于卷针机构的结构构造以及运动原理所定义的相互正交的三个方向，用于区分所描述对象之间的结构及配合关系；其中，“第三方向”可以理解为是卷针机构的旋转轴心所在或所延伸的方向，即：卷针机构的轴向；“第一方向”和“第二方向”可以理解为是与“第一方向”相互正交的两个径向方向。在一些实施例中，若“第一方向”指代上下方向，那么“第二方向”可以指代左右方向。

请参阅图1至图8，一种实施例提供了一种卷针机构，主要用于锂电池生产过程中，对电芯进行成型处理。该卷针机构包括卷绕针组10、卷绕针座20和控制组件30，下面分别说明。

请参阅图1至图8，卷绕针组10整体采用柱状结构，并且其整体轮廓可在圆柱状形态或椭圆柱状形态之间进行转换变形，主要用于将电芯料带A（通常，该电芯带料是由正极箔纸、负极箔纸、隔膜纸等材料以特定层序排布组合而成的）卷绕成型为圆形电芯B，或者将卷绕成型的圆形电芯B沿其径向进行拉伸，以变形为方形电芯C。

一个实施例中，请参阅图1至图8，卷绕针组10包括在第三方向上具有预设长度的两个辅助卷针和两个夹料卷针，两个辅助卷针沿第一方向呈上下相对布置，两个夹料卷针沿第二方向呈左右相对布置，并且两个辅助卷针和两个夹料卷针绕第三方向（或者卷绕针组10自身所具有的轴心线）呈间隔交错排布。通过对两个辅助卷针和两个夹料卷针的运动形式以及相互间的相对位置的控制，可在辅助卷针与夹料卷针的配合下，形成整体轮廓大致呈圆柱状或椭圆柱状的卷绕针组10。借助卷绕针组10的圆柱状结构形态，可以以圆形卷针的方式将电芯料带A卷绕成型为圆形电芯B，借助卷绕针组10可自圆柱状形态转换变形为椭圆柱状形态的特点，则可将圆形电芯B拉伸成型为方形电芯C。

请参阅图1、图4和图5，卷绕针座20沿第三方向布置于卷绕针组10的一端，主要作为卷绕针组10和控制组件30的结构装配载体使用；借助卷绕针座20可将卷针机构整体安装在锂电池卷绕设备上或者其他相配合的旋转动力设备上，以使得卷针机构整体能够以卷绕针组10的轴心线为轴心进行旋转，从而利用卷绕针组10将电芯料带A卷绕成型为圆形电芯B。

请参阅图1至图8，控制组件30装设于卷绕针座20，并分别与两个辅助卷针和两个夹料卷针在第三方向上朝向卷绕针座20的一端固定连接；该控制组件30主要用于调控两个辅助卷针和两个夹料卷针的运动形式以及相互间的相对位置，以使卷绕针组10的整体轮廓在圆柱状和椭圆柱状之间进行转换变形，从而实现圆形电芯B的卷绕成型以及方形电芯C的拉伸成型。

一个实施例中，请参阅图2至图5，控制组件30包括两个辅助控制件和两个夹料控制件，两个辅助控制件与两个辅助卷针一一固定，两个夹料控制件与两个夹料卷针一一固定。为便于区分和描述，将位于上方的辅助卷针定义为第一卷针11、将与第一卷针11固定连接的辅助控制件定义为第一控制件31，将位于下方侧的辅助卷针定义为第二卷针12、将与第二卷针12固定连接的辅助控制件定义为第二控制件32，将位于左侧的夹料卷针定义为第三卷针13、将与第三卷针13固定连接的夹料控制件定义为第三控制件33，将位于右侧的夹料卷针定义为第四卷针14、将与第四卷针14固定连接的夹料控制件定义为第四控制件34。

第一控制件31和第二控制件32以能够沿第一方向（即：上下方向）相对错位移动的方式弹性地装设于卷绕针座20；其中，第一卷针11的端部与第一控制件31的上端侧固定，第二卷针12的端部与第二控制件32的下端侧固定；同时，在第一控制件31的下端侧和第二控制件32的上端侧均设置有辅助作用部，为便于区分，将第一控制件31的辅助作用部定义为第一作用部31a，将第二控制件32的辅助作用部定义为第二作用部32a；可以理解的是，第一作用部31a和第二作用部32a是沿第一方向呈彼此相背布置的，并且每个辅助控制件所对应的作用部和卷针是位于彼此相对的一侧。

就第一控制件31和第二控制件32之间的结构关系和运动配合关系而言，通过向第一作用部31a施加沿第一方向向上的作用力，可促使第一控制件31同步带动第一卷针11相对卷绕针座20向上移动；反之，在撤销外部作用力时，则可利用第一控制件31与卷绕针座20之间的弹性连接关系，使得第一控制件31在弹性势能释放作用下，同步带动第一卷针11相对卷绕针座20沿第一方向向下移动。基于同理，通过向第二作用部32a施加沿第一方向向下的作用力，可促使第二控制件32同步带动第二卷针12向下移动；反之，第一控制件31则可在弹性势能释放作用下，同步带动第二卷针12沿第一方向向上移动。

第三控制件33和第四控制件34以能够沿第二方向（即：左右方向）相向或相背移动的方式弹性地装设于卷绕针座20，其中，在第三控制件33的左侧和第四控制件34的右侧均设置有夹料作用部，为便于区分，将第三控制件33上的夹料作用部定义为第三作用部33a，将第四控制件34上的夹料作用部定义为第四作用部34a；亦可理解为，第三作用部33a和第四作用部34a是沿第二方向呈彼此相背布置的，并且每个夹料控制件所对应的卷针和作用部是位于同一侧的。

就第三控制件33和第四控制件34之间的结构关系和运动配合关系而言，通过向第三作用部33a施加沿第二方向向右的作用力，可促使第三控制件33同步带动第三卷针13相对卷绕针座20向右移动；反之，在撤销外部作用力时，则可利用第三控制件33与卷绕针座20之间的弹性连接关系，使第三控制件33在弹性势能释放作用下，同步带动第三卷针13相对卷绕针座20沿第二方向向左移动。基于同理，通过向第四作用部34a施加沿第二方向向左的作用力时，可促使第四控制件34同步带动第四卷针14向左移动；反之，第四控制件34则可在弹性势能释放作用下，同步带动第四卷针14向右移动。

基于控制组件30的控制件及卷绕针组10的各卷针之间的结构配合关系，以方形电芯C的成型处理为例，可依序完成上料、卷绕、成型等操作。

一、请参阅图2和图6，借助作用力施加装置（如凸轮随动器等）同时向第一作用部31a、第二作用部32a、第三作用部33a和第四作用部34a沿对应方向施加作用力，从而促使第一卷针11和第二卷针12沿第一方向相背远离移动，促使第三卷针13和第四卷针14沿第二方向相向靠近移动；当各卷针移动至各自对应的预设位置（为便于区分，可将该预设位置定义为第一预设位置）时，四个卷针即可共同组成一大致的圆柱状轮廓（即：卷绕针组10近似于现有的圆形卷针）；与此同时，可预先将电芯料带A的端部自相邻两个卷针之间的间隙引入第三卷针13与第四卷针14之间，利用第三卷针13与第四卷针14相向靠近的特点，使两者能够夹紧固定电芯料带A的端部；以此，完成上料操作。

需要说明的是：卷绕针组10的整体轮廓大致呈圆柱状，指的是卷绕针组10的整体外周轮廓线（亦可理解为是各卷针的外周轮廓线）处于或基本处于同一圆形轨迹上；相适应地，第一预设位置指的是各卷针的外周轮廓线处于或基本处于同一圆形轨迹上时，各卷针所停留或保持的位置。

二、请参阅图2和图7，当卷绕针组10在外部作用力下保持圆柱状形态的前提下，借助旋转驱动设备驱使卷针机构整体以卷绕针组10的轴心线为轴心进行旋转，以将电芯料带A逐层地卷绕在卷绕针组10上，从而最终卷绕成型圆形电芯B。

三、请参阅图3和图8，同时撤销施加在各作用部上的作用力，利用各控制件与卷绕针座20之间的弹性连接关系，使第一卷针11和第二卷针12在弹性势能释放作用下沿第一方向相向靠近移动，使第三卷针13和第四卷针14在弹性势能释放作用下沿第二方向相背远离移动，直至各卷针停留在预设位置（为便于区分，将该预设位置定义为第二预设位置）；以此，在各卷针执行相应移动的过程中，一方面使得卷绕针组10整体轮廓自圆柱状逐渐变形为椭圆柱状，从而形成近似于方形卷针构造的卷绕针组10；另一方面，利用第三卷针13和第四卷针14相背远离移动的特点，沿第二方向撑开圆形电芯B，最终将圆形电芯B拉伸成型为方形电芯C；在此过程中，由于第一卷针11和第二卷针12是沿第一方向相向靠近移动的，故不会对圆形电芯B的变形造成干扰，使得圆形电芯B被等周长地拉伸为方形电芯C。

需要说明的是：卷绕针组10的整体轮廓大致呈椭圆柱状，指的是卷绕针组10的整体外周轮廓线（亦可理解为是各卷针的外周轮廓线）处于或基本处于同一椭圆形轨迹上，即：第一卷针11与第二卷针12相当在处于卷绕针组10的短轴两端，第三卷针13与第四卷针14相当于处在卷绕针组10的长轴两端；相适应地，第二预设位置则是指各卷针的外周轮廓线处于或基本处于同一椭圆形轨迹上时，各卷针所停留或保持的位置。

综上所述，其一，能够规避现有技术中采用方形卷针直接卷绕成型方形电芯所产生的系列弊端，充分圆形卷针所具有的线速度高（通常可以达到3.5m/s左右）、卷绕平稳的特点，首先卷绕成型圆形电芯，再将圆形电芯自然变形为方形电芯，从而能够大幅提高方形电芯的成型效率。其二，由于卷绕针组10整体轮廓能够在圆柱状与椭圆柱状之间进行自由转换变形，有效地提高了卷针机构的通用性，使其既可以适用于圆形电芯的卷绕成型，也能够适用于方形电芯的成型处理，为降低卷绕设备的配置及使用成本创造了有利条件。其三，通过对各卷针之间运动形式以及停留位置的选择配置，能够以等周长的形式将圆形电芯变形为方形电芯，避免电芯在变形过程中发生损伤，确保了电芯的质量。

需要指出的是：图1中带箭头的粗实线表示施加于控制件上的外部作用力的方向，图2中带箭头的实线表示各控制件的移动方向，图2、图3、图6和图8中带箭头的虚线表示各卷针的移动方向，图2和图3中以虚线示出的圆形和椭圆形表示卷绕针组10的外周轮廓线。

其他实施例中，控制组件30也可采用能够输出驱动力的驱动部件组成，如气缸、电机及相配套的关联部件等，各卷针分别与对应的驱动部件进行连接，通过对驱动部件的协调控制，实现如前述各卷针的运动形式以及相对位置关系的调节；该类实施例下，虽然会增加卷针机构的结构构造以及控制策略的复杂性，但可以满足特定的应用需求。

另外，在不考虑电芯变形过程中可能会产生电芯容易受损的情况下，卷绕针组10也可仅由两个夹料卷针或者两个辅助卷针组合搭建而成，在两个卷针相向靠近并停留在一定位置时，使卷绕针组10形成近似于圆柱状的圆形卷针构造，在两个卷针相背远离并停留在某一位置时，使卷绕针组10形成近似于椭圆柱状的方形卷针构造；凡此种种，在此不作赘述。

一个实施例中，请参阅图1至图5，辅助控制件包括辅助移动件和辅助弹性件，夹料控制件包括夹料移动件和夹料弹性件；为便于区分和描述，将第一控制件31对应的辅助移动件和辅助弹性件分别定义为第一移动件31b和第一弹性件31c、将第二控制件32对应的辅助移动件和辅助弹性件分别定义为第二移动件32b和第二弹性件32c；相适应地，将第三控制件33对应的夹料移动件和夹料弹性件分别定义为第三移动件33b和第三弹性件33c、将第四控制件34对应的夹料移动件和夹料弹性件分别定义为第四移动件34b和第四弹性件34c；下面具体说明。

第一移动件31b和第二移动件32b的结构构造大致相同，两者以结构互补的方式沿第二方向呈左右并行排布，并且两者均以可沿第一方向相对卷绕针座20移动的方式装设于卷绕针座20。以第一移动件31b为例，其具有沿第一方向相背的第一侧和第二侧；其中，第一移动件31b的第一侧可以理解为是其下方侧、第二侧可以理解为是其上方侧，第一卷针11的端部与第一移动件31b的第二侧固定，而第一作用部31a则设置在第一移动件31b的第一侧（即：沿第一方向设置于第一移动件31b的上方）；第一弹性件31c布置于第一移动件31b的上方侧，其采用在第一方向上具有一定长度的弹簧，该弹簧的一端连接第一移动件31b、另一端与卷绕针座20的对应侧连接。

如此，可借助第一弹性件31c所产生的弹性作用，向下抵压压紧第一移动件31b，以在第一作用部31a上的作用力撤销时，促使第一移动件31b带动第一卷针11向下移动。基于第一控制件31和第二控制件32的结构配合关系，第二弹性件32c与第一弹性件31c沿第一方向呈反向布置，即：在第二作用部32a上的作用力撤销时，第二弹性件32c所产生的弹性作用力，可促使第二移动件32b带动第二卷针12向上移动，从而使得第一移动件31b和第二移动件32b在各自的弹性件的弹性势能释放作用下，能够带动对应的卷针沿第一方向相向靠近移动。

第三移动件33b和第四移动件34b的结构构造大致相同，两者以沿第二方向相对的形式布置分别在辅助控制件的左右两侧，并且两者均以可沿第二方向相对卷绕针座20移动的方式装设于卷绕针座20。以第三移动件33b为例，其具有沿第二方向相背的第三侧和第四侧；其中，第三移动件33b的第三侧可理解为使其左侧、第四侧可理解为是其右侧，第三卷针13的端部固定连接第三移动件33b，第三作用部33a设置在第三移动件33b的左侧（即：第三侧），而第三弹性件33c则布置于第三移动件33b的右侧，其采用与第一弹性件33c类似的弹簧构件，该弹簧的一端连接第三移动件33b、另一端连接卷绕针座20的对应侧（即：沿第二方向面向第三移动件33b的第四侧的一侧，或者第四移动件34b所在侧）。

以此，借助第三弹性件33c所产生的弹性作用力，向左抵压压紧第三移动件33b，以在第三作用部33a上的作用力撤销时，促使第三移动件33b带动第三卷针13向左移动。基于第三控制件33和第四控制件34的结构配合关系，第四弹性件34c与第三弹性件33c沿第二方向呈反向布置，从而可使得第三移动件33b和第四移动件34b在各自的弹性件的弹性势能释放作用下，能够带动对应的卷针沿第二方向相背远离移动。

具体实施时，第一弹性件31c、第二弹性件32c、第三弹性件33c和第四弹性件34c的数量可配置为多个，如两个或者其他更多数量，以确保各自对应的移动件能够平稳地沿对应的方向进行移动，进而保证卷绕针组10能够稳定地变形或者保持预期的形态。

其他实施例中，前述各弹性件也可根据实际需求（如卷绕针座20的具体结构形态、对应移动件的移动行程、卷绕针组10轮廓形态保持的稳定性等）采用弹性柱、弹性片等合适的弹性构件。

一个实施例中，请参阅图1、图4和图5，卷绕针座20大致为一中空且单端开口的套筒状结构，包括接合端座25和定位围壁26；其中，接合端座25主要用于与旋转驱动器件等进行结构组合装配，以便旋转驱动器件能够驱使卷针机构整体进行旋转，实现将电芯料带A卷绕成型为圆形电芯B；定位围壁26则沿第三方向设置于接合端座25面向卷绕针组10的一侧，以与接合端座25共同围合形成可用于容纳控制组件30的装配腔室。具体实施时，定位围壁26可由多个围板组合搭建而成，以便对控制组件30和卷绕针组10进行组装或者拆解。

就控制组件30而言，各移动件均以可沿对应方向移动的方式装设于装配腔室内，并且各移动件沿第三方向背向接合端座25的一端自装配腔室内伸出，以分别连接对应的卷针；其中，第一作用部31a贯穿定位围壁26的下侧壁设置、第二作用部32a贯穿定位围壁26的上侧壁设置、第三作用部33a贯穿定位围壁26的左侧壁设置、第四作用部34a贯穿定位围壁26的右侧壁设置，从而使得各作用部均外露于装配腔室，以便各作用部能够接收并传导外部作用力；而各弹性件对应于定位围壁26的一端则可根据需要，采用以抵持定位围壁26的内壁的方式设置，也可以采用贯穿定位围壁26的方式布置并借助其他部件进行固定。

以此，借助卷绕针座20的结构构造，可将控制组件30的组成部分进行封装组合，从而有利于提升卷针机构外轮廓的完整性，便于对卷针机构整体进行装配应用或者拆解维护。

一个实施例中，请参阅图4和图5，卷绕针座20还包括起到导向作用的辅助导向件和夹料导向件，辅助导向件主要用于引导辅助移动件沿第一方向作直线移动，夹料导向件则主要用于引导夹料移动件沿第二方向作直线移动，以保证卷绕针组10在变形过程中各卷针运动的稳定性，避免因各卷针发生位置偏移而影响卷绕针组10最终的轮廓形态。

为便于区分和描述，将第一移动件31b对应的辅助导向件定义为第一导向件21、将第二移动件32b对应的辅助导向件定义为第二导向件22、将第三移动件33b对应的夹料导向件定义为第三导向件23，将第四移动件34b对应的夹料导向件定义为第四导向件24；下面具体说明。

第一导向件21和第二导向件22采用在第一方向上具有一定长度的轴杆结构，两者均装设于装配腔室内；其中，第一移动件31b可滑动地套置于第一导向件21上，第二移动件32b可滑动地套置于第二导向件22上；具体实施时，第一导向件21和第二导向件22均可设置为多个，如两个或其他更多数量，以保证对应的移动件能够平稳地进行定向移动；基于相同的需求，第三导向件23和第四导向件24采用沿第二方向延伸设置于装配腔室内的轴杆结构，第三移动件33b可滑动地套置于第三导向件23上，而第四移动件34b则可滑动地套置于第四导向件24。

其他实施例中，各导向件也可根据卷绕针座20或者控制组件30的具体结构采用滑轨结构或者其他形式的导向结构，要点在于：确保对应的移动件能够平稳地在装配腔室内作定向直线移动。

一个实施例中，请参阅图4和图5，在辅助移动件（即：第一移动件31b和第二移动件32b）上设置有避让结构30a，该避让结构30a主要用于在辅助移动件沿第一方向移动时避让夹料导向件（即：第三导向件23和第四导向件24）；本实施例中，避让结构为沿第二方向贯通辅助移动件的条形通孔，并且该条形通孔沿第一方向延伸有一定的距离，以与辅助移动件的移动行程相匹配；而第三导向件23和第四导向件24则贯穿条形通孔设置，从而可避免夹料导向件对辅助移动件的移动造成干涉。其他实施例中，也可通过对辅助移动件的整体轮廓构造的选择配置，自然形成避让结构30a，如缺口结构等。

一个实施例中，请参阅图1、图4和图5，卷绕针座20还包括辅助限位件和夹料限位件；其中，辅助限位件主要用于抵压阻挡辅助弹性件，而夹料限位件则主要用于抵压阻挡夹料弹性件，以为辅助弹性件和夹料弹性件在定位围壁26上的拆装提供便利；为便于区分和描述，将第一弹性件31c对应的辅助限位件定义为第一限位件26a、将第二弹性件32c对应的辅助限位件定义为第二限位件（图中未示出）、将第三弹性件33c对应的辅助限位件定义为第三限位件26c、将第四弹性件34c对应的辅助限位件定义为第四限位件26d。

以第一弹性件31c与第一限位件26a之间的结构配合关系为例，第一限位件26a则可采用板状结构，并以可拆卸的方式叠置固定于定位围壁26的上侧壁外侧；而第一弹性件31c远离第一移动件31b的一端则自定位围壁26的上侧壁穿出，并抵持于第一限位件26a；从而利用第一限位件26a将第一弹性件31c抵压在第一移动件31b上，实现第一弹性件31c的定位装配。其他弹性件与对应的限位件之间的装配关系参考第一弹性件31c与第一限位件26a设置，在此不作过多描述。

一个实施例中，请参阅图1、图4和图5，各辅助作用部（包括第一作用部31a和第二作用部32a）以及各夹料作用部（包括第三作用部33a和第四作用部34a）在第三方向的同一侧均设置有受力结构30b，主要用于接收和传导沿第三方向施加于对应作用部或移动件上的外部作用力，以促使对应的移动件能够带动卷针沿对应的方向进行移动。

本实施例中，该受力结构30b为设置于各作用部在第三方向背向卷绕针座20（具体如接合端座25）一侧的斜楔面结构；具体实施时，可利用与四个作用部一一配合的四个凸轮随动器沿第三方向向受力结构30b施加推力，从而使对应的移动件能够沿垂直于第三方向的第二方向或者第一方向进行移动，并可通过凸轮随动器与受力结构30b之间的抵靠接触关系，最终使卷绕针组10保持为整体轮廓为圆柱状的圆形卷针形态；反之，在四个凸轮随动器远离各自对应的受力结构30b，则可撤销对移动件的推力，使各移动件能够在弹性势能的释放作用下移动，从而最终使卷绕针组10形成整体轮廓为椭圆柱状的方形卷针形态。

一个实施例中，请参阅图2至图8，辅助卷针（包括第一卷针11和第二卷针12）的主体部分在第一方向或者第二方向上的截面形状大致呈扇形或等腰梯形，并且辅助卷针在卷绕针组10的径向上的外周轮廓线为平滑的或者带有锯齿结构的弧线段；夹料卷针（包括第三卷针13和第四卷针14）与辅助卷针的截面形状大致相同，区别在于：第三卷针13面向或平行于第二卷针12的边面沿卷绕针组10的径向向内延伸一定距离，以形成第三卷针13的夹持面13a；第三卷针13面向或平行于第一卷针11的边面的内端则以平行于第一卷针11的内表面的方向向内延伸一定距离，以形成第三卷针13的限位面13b；而第四卷针14则与第三卷针13采用结构互补的方式布置。

如此，可在第三卷针13的夹持面13a上设置第一夹紧结构15，在第四卷针14的夹持面上设置第二夹紧结构16，使第一夹紧结构15与第二夹紧结构16呈现出彼此倾斜相对的排布形态，以在两者形成夹持间隙。

在具体实施时，请参阅图2和图6，可预先将电芯料带A的端部自第一卷针11与第四卷针14之间或者第三卷针13与第二卷针14之间引入至夹持间隙内；当第三卷针13和第四卷针14沿第二方向相向靠近移动，并直至卷绕针组10变形为圆柱状的圆形卷针时，即可利用两个夹紧结构夹紧固定电芯料带A的端部，从而为后续对电芯料带A进行顺畅地卷绕创造条件，避免电芯料带A滑脱或脱离卷绕针组10。

反之，请参阅图3和图8，在卷绕针组10变形为椭圆柱状的方形卷针过程中，则可利用第三卷针13的限位面13b和第四卷针14的限位面来分别抵持沿第一方向相向移动的第一卷针11的内表面和第二卷针12的内表面，从而对辅助卷针的移动行程进行限位，以有利于卷绕针组10保持预定大小的椭圆柱状轮廓。

本实施例中，第一夹紧结构15和第二夹紧结构16可以是可拆卸地装设于对应夹持面上的条板状构件，为增强对电芯料带A的夹紧效果，该条板状构件的表面可设置为锯齿面或者其他非光面形态；当然，也可直接将夹持面设置为锯齿面等，以起到夹紧结构所具备的功能作用。

请结合图1至图8，本申请实施例还提供了一种锂电池卷绕设备，该设备可以理解为是前述任一实施例的卷针机构的具体应用，该设备包括驱动机构、随动机构、前述任一实施例的卷针机构以及其他因应需要而存在的部件；其中，驱动机构可根据实际情况由电机等能够输出旋转动力的驱动器件组合搭建而成（如现有的卷绕设备中用于驱使卷针进行旋转的机构或器件），驱动机构的动力端耦合至卷绕针座20，主要用于驱使卷针机构整体以卷绕针组10的轴心线为轴心旋转，以便能够将电芯料带A卷绕成型为圆形电芯B。随动机构可采用前述实施例中所述及的凸轮随动器等配套部件，其与控制组件30（具体如各个作用部或者受力结构30b）配合设置，主要用于向控制组件30施加作用力（如沿第三方向施加平行于卷绕针组10的推力），以通过控制组件30控制卷绕针组10变形，直至卷绕针组10能够最终保持整体轮廓大致呈圆柱状的形态，并且能够确保此时的卷绕针组10能够在驱动机构的驱使下进行旋转。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (9)

1.一种卷针机构，其特征在于，包括：

卷绕针组，包括沿上下方向相对布置的两个辅助卷针和沿左右方向相对布置的两个夹料卷针，两个所述辅助卷针与两个夹料卷针绕第三方向间隔交错排布；其中，所述上下方向、左右方向和第三方向相互正交；

卷绕针座，沿第三方向布置于所述卷绕针组的一端，所述卷绕针座包括定位围壁；以及

控制组件，包括两个辅助控制件和两个夹料控制件，两个辅助控制件以能够沿上下方向相对错位移动的方式弹性地装设于卷绕针座，两个所述夹料控制件以能够沿左右方向相向或相背移动的方式弹性地装设于卷绕针座；

两个所述辅助控制件分别固定连接一个辅助卷针，两个所述辅助卷针中位于上方的一者为第一卷针，与所述第一卷针固定连接的辅助控制件为第一控制件，所述第一卷针的端部与第一控制件的上端侧固定；两个所述辅助卷针中位于下方的一者为第二卷针，与所述第二卷针固定连接的辅助控制件为第二控制件，所述第二卷针的端部与第二控制件的下端侧固定；所述第一控制件的下端侧和第二控制件的上端侧均设有辅助作用部；其中，所述第一控制件的辅助作用部贯穿定位围壁的下侧壁设置，所述第二控制件的辅助作用部贯穿定位围壁的上侧壁设置；

两个所述夹料控制件分别固定连接一个夹料卷针，两个所述夹料卷针中位于左侧的一者为第三卷针，与所述第三卷针固定连接的夹料控制件为第三控制件；两个所述夹料卷针中位于右侧的一者为第四卷针，与所述第四卷针固定连接的夹料控制件为第四控制件，所述第三控制件的左侧和第四控制件的右侧均设有夹料作用部，所述第三控制件的夹料作用部贯穿定位围壁的左侧壁设置，所述第四控制件的夹料作用部贯穿定位围壁的右侧设置；

所述控制组件被配置成：所述辅助作用部和夹料作用部同时受到外部作用力时，所述辅助控制件带动对应的辅助卷针沿上下方向远离另一个辅助卷针移动，以驱使两个所述辅助卷针相背远离移动；所述夹料控制件带动对应的夹料卷针沿左右方向靠近另一个夹料卷针移动，以驱使两个所述夹料卷针相向靠近移动；从而能够使所述卷绕针组变形为整体轮廓呈圆柱状；

所述控制组件还被配置成：所述辅助作用部和夹料作用部同时撤销外部作用力时，所述辅助控制件受弹性势能释放作用而带动对应的辅助卷针沿上下方向靠近另一个辅助卷针移动，以驱使两个所述辅助卷针相向靠近移动；所述夹料控制件受弹性势能释放作用而带动对应的夹料卷针沿左右方向远离另一个夹料卷针移动，以驱使两个所述夹料卷针相背远离移动；从而能够使所述卷绕针组变形为整体轮廓呈椭圆柱状。

2.如权利要求1所述的卷针机构，其特征在于，所述辅助作用部和夹料作用部在第三方向上的同一侧设有受力结构，所述受力结构用于接收和传导沿第三方向施加的外部作用力。

3.如权利要求2所述的卷针机构，其特征在于，所述辅助控制件包括辅助移动件和辅助弹性件，所述辅助移动件以可沿上下方向移动的方式装设于卷绕针座，所述辅助移动件具有沿上下方向相背的第一侧和第二侧，所述辅助作用部设置于辅助移动件的第一侧，所述辅助卷针与辅助移动件的第二侧固定；所述辅助弹性件布置于辅助移动件的第二侧，且所述辅助弹性件的两端分别连接辅助移动件和卷绕针座；

所述夹料控制件包括夹料移动件和夹料弹性件，所述夹料移动件以可沿左右方向移动的方式装设于卷绕针座，所述夹料移动件具有沿左右方向相背的第三侧和第四侧，所述夹料作用部设置于夹料移动件的第三侧，所述夹料卷针与夹料移动件固定；所述夹料弹性件布置于夹料移动件的第四侧，且所述夹料弹性件的两端分别连接夹料移动件和卷绕针座。

4.如权利要求3所述的卷针机构，其特征在于，所述卷绕针座还包括接合端座，所述定位围壁沿第三方向设置于接合端座面向卷绕针组的一侧，以与所述接合端座围合形成装配腔室；其中：

所述辅助移动件和夹料移动件可移动地装设于装配腔室内，且所述辅助移动件和夹料移动件沿第三方向背向接合端座的一端自装配腔室伸出，以分别连接对应的所述辅助卷针和夹料卷针；

所述辅助弹性件连接于定位围壁与辅助移动件之间，所述夹料弹性件连接于定位围壁与夹料移动件之间。

5.如权利要求4所述的卷针机构，其特征在于，所述卷绕针座还包括：

辅助导向件，用于引导所述辅助移动件沿上下方向移动，所述辅助导向件沿上下方向延伸设置于装配腔室，所述辅助移动件滑动连接辅助导向件；以及

夹料导向件，用于引导所述夹料移动件沿左右方向移动，所述夹料导向件沿左右方向延伸设置于装配腔室，所述夹料移动件滑动连接夹料导向件。

6.如权利要求5所述的卷针机构，其特征在于，所述辅助移动件设有避让结构，所述避让结构用于在辅助移动件移动时，避让所述夹料导向件。

7.如权利要求4所述的卷针机构，其特征在于，所述卷绕针座还包括：

辅助限位件，可拆卸地设置于所述定位围壁在上下方向上的两侧，所述辅助弹性件位于装配腔室的一端连接辅助移动件、另一端贯穿定位围壁后与对应侧的辅助限位件连接；以及

夹料限位件，可拆卸地设置于所述定位围壁在左右方向上的两侧，所述夹料弹性件位于装配腔室的一端连接夹料移动件、另一端贯穿定位围壁后与对应侧的夹料限位件连接。

8.如权利要求1所述的卷针机构，其特征在于，两个所述夹料卷针中的一者具有第一夹紧结构、另一者具有第二夹紧结构，所述第一夹紧结构与第二夹紧结构沿左右方向彼此倾斜面对，以在两者之间形成夹持间隙。

9.一种锂电池卷绕设备，其特征在于，包括：

卷针机构，采用如权利要求1-8中任一项所述的卷针机构；

驱动机构，用于驱使所述卷针机构以卷绕针组的轴心线为轴心旋转，所述驱动机构的动力输出端耦合至卷绕针座；以及

随动机构，与所述控制组件配合设置，所述随动机构用于驱使卷绕针组变形，直至所述卷绕针组能够保持整体轮廓呈圆柱状。

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