CN116598565A - 一种二工位电芯连续卷绕设备和电芯卷绕方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二工位电芯连续卷绕设备和电芯卷绕方法，包括：卷绕机构的转盘上间隔设置有第一工位和第二工位，所述第一工位和所述第二工位上设有可伸缩的卷针，所述卷针上均设有通槽结构，用于将第一极片、第二极片、上隔膜、下隔膜并膜穿针后卷绕，卷绕成电芯后切断；在现有的卷绕机的结构基础上增加了阳极或者阴极拉断贴胶，齐切时能直接齐切到极片的胶带中心，防止切断时起毛刺，不平整的问题；增加极片缓存机构增长第一极片的长度可以不影响第一工位的电芯卷绕，同时又能给第一极片进行拉断贴胶，并通过两个工位完成卷电芯和收尾贴胶，第一工位与第二工位之间实现隔膜和极片齐切，简化工序，提高效率。

Description

一种二工位电芯连续卷绕设备和电芯卷绕方法

技术领域

本发明涉及电芯卷绕设备技术领域，尤其涉及一种二工位电芯连续卷绕设备和电芯卷绕方法。

背景技术

目前的裸电芯卷绕设备的结构布局如图1所示，包括两侧的阳极放料机构和阴极放料机构，上隔膜放卷机构和下隔膜放卷机构，具备放卷，张力控制，极片隔膜计长，极片隔膜纠偏，极片入料，极片切断，自动卷绕，换工位，隔膜切断，贴收尾胶，下料等工序组成。其卷绕逻辑为：上下隔膜穿过卷针，阴极片和阳极片夹持入料辊将阴阳极片各自夹持到滚动入料辊上，滚动入料辊将极片送入卷针后开始卷绕过程，电芯卷绕即将完成时，降低卷绕速度夹持入料位开始夹住极片，阴阳极片依次切断，卷针换工位a到工位b，下隔膜并膜后，工位a卷针伸出夹持隔膜，然后热切断隔膜，同时在工位a上时，下隔膜并膜退开让阳极利用滚动入料辊滚入到工位a卷针上，同时阴极也利用滚动入料辊滚入到工位a卷针上，后下隔膜并膜，工位a卷针后进行电芯卷绕在工位b上先进行极片收尾贴胶后卸料工序，在收尾贴胶卸料的过程中，工位a进行下一个电芯卷绕，重复以上的动作。现有卷绕机的工艺逻辑存在以下问题：阴阳极片各处切断后，再夹持入料到滚动入料辊上，再由滚动入料到卷针上后才开始卷电芯下隔膜并膜,卷针穿针，下隔膜并膜退开，阴阳极片滚动入料到卷针，后才开始卷电芯,动作过多并且有严格的先后顺序,效率低下。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种二工位电芯连续卷绕设备和电芯卷绕方法，用于提高电芯卷绕的效率。

鉴于此，提供一种二工位电芯连续卷绕设备，包括：卷绕机构，包括间隔设置在转盘上的第一工位和第二工位，所述第一工位和所述第二工位上设有可伸缩的卷针，所述卷针上均设有通槽结构，用于将第一极片、第二极片、上隔膜、下隔膜并膜卷绕后切断；

第一极片放卷机构和第二极片放卷机构，用于将第一极片和第二极片进行放卷并输送到所述卷针的所述通槽结构中；

极片缓存机构，设置在所述第一极片放卷机构或者第二极片放卷机构的一侧，用于缓存所述第一极片或者所述第二极片；

上隔膜供料机构，用于将上隔膜输送到所述卷绕机构中；下隔膜供料机构，用于将下隔膜输送到所述卷绕机构中；

上裁切机构，位于所述第一极片放卷机构和所述第二极片放卷机构的外侧，用于裁切所述第一极片或者所述第二极片；

下裁切机构，位于所述第一工位和所述第二工位的卷针之间，用于齐切所述第一极片、所述上隔膜和所述下隔膜；在和所述下裁切机构相对的另一侧设置有贴胶机构。

进一步的，所述第一极片的长度比所述第二极片长度长一个卷径。

进一步的，所述第一极片放卷机构和所述第二极片放卷机构均包括若干个间隔设置并呈波形设置的辊轴和驱动所述滚轴转动的驱动装置。

进一步的，所述极片缓存机构包括若干个上导向辊轮和若干个下导向辊轮，所述上导向辊轮的安装位置高于所述下导向辊轮的安装位置；

所述上导向辊轮与所述下导向辊轮在同一水平线上的投影位置呈左右交错方式分布；所述第一极片或者第二极片依次穿过各所述上导向辊轮和各所述下导向辊轮，形成沿水平方向传播的波形；所述缓存机构还包括极片拉断贴胶装置。

进一步的，在所述第一极片和所述第二极片的运输路径上由上到下依次分别设置有夹持入料装置、所述上裁切机构和滚动入料纠偏装置。

进一步的，所述夹持入料装置包括夹持板和夹持驱动机构。

进一步的，所述滚动入料纠偏装置包括夹持辊、夹持辊驱动电机、纠偏电机、纠偏连接块和纠偏丝杆，所述滚动入料纠偏装置用于将所述第一极片和所述第二极片送入所述卷针中。

进一步的，所述贴胶机构包括贴胶辊和贴胶驱动组件，用于将胶带贴到电芯上；所述上裁切机构和所述下裁切机构均包括切刀和驱动所述切刀裁切的驱动电机。

另外，提供一种电芯卷绕方法，使用所述的二工位电芯连续卷绕设备，包括以下步骤：

控制第一极片放卷机构和上隔膜供料机构分别将第一极片和上隔膜输送至第一工位的卷针中，第二极片放卷机构将第二极片往下输送和下隔膜并膜滚动入料到卷针中；

控制卷针夹紧第一极片、第二极片、上隔膜和下隔膜进行卷电芯；

当第一工位卷电芯卷完时，驱动卷针从第一工位转动到第二工位，期间，第一极片不切断，检测第二极片达到预设长度时驱动上裁切机构进行第二极片的切断；

控制下裁切机构进行第一极片、上隔膜和下隔膜齐切；

控制贴胶机构对位于第二工位上的卷绕齐切后的电芯进行贴胶卸料。

进一步的，当第一工位卷电芯卷完时，驱动卷针从第一工位转动到第二工位之后，下一段的下隔膜和下一段的第二极片进行并膜进入第一工位的卷针中，重复电芯卷绕工序。

本发明的有益效果：本发明实施例提供一种二工位电芯连续卷绕设备和电芯卷绕方法，包括：卷绕机构的转盘上间隔设置有第一工位和第二工位，所述第一工位和所述第二工位上设有可伸缩的卷针，所述卷针上均设有通槽结构，用于将第一极片、第二极片、上隔膜、下隔膜并膜穿针后卷绕，卷绕成电芯后切断；另外，设置第一极片放卷机构和第二极片放卷机构，极片缓存机构，上隔膜供料机构，下隔膜供料机构，上裁切机构，下裁切机构和贴胶机构，在现有的卷绕机的结构基础上增加了阳极或者阴极拉断贴胶，齐切时能直接齐切到极片的胶带中心，防止切断时起毛刺，不平整的问题；增加极片缓存机构增长第一极片的长度可以不影响第一工位的电芯卷绕，同时又能给第一极片进行拉断贴胶，并通过两个工位完成卷电芯和收尾贴胶，第一工位与第二工位之间实现隔膜和极片齐切，简化工序，提高效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有技术中的电芯卷绕设备的结构示意图；

图2为本发明实施例中的一种二工位电芯连续卷绕设备的结构示意图；

图3为本发明实施例中的一种二工位电芯连续卷绕设备的整体平面示意图；

图4为本发明实施例中的一种二工位电芯连续卷绕设备中的卷绕机构及夹持入料装置、滚动入料纠偏装置、上裁切机构、下裁切机构和贴胶机构的结构示意图。

图5为本发明实施例中的一种二工位电芯卷绕方法的步骤流程图。

图中：1、卷绕机构；10、第一工位；11、第二工位；100、卷针；101、通槽结构；200、第一极片；300、第二极片；400、上隔膜；500、下隔膜；

12、贴胶机构；13、夹持入料装置；14、滚动入料纠偏装置；

2、第一极片放卷机构；3、第二极片放卷机构；4、极片缓存机构；40、上导向辊轮；41、下导向辊轮；42、极片拉断贴胶装置；5、上隔膜供料机构；6、下隔膜供料机构；7、上裁切机构；8、下裁切机构；9、辊轴。

具体实施方式

本发明实施例提供一种二工位电芯连续卷绕设备和电芯卷绕方法，用于提高电芯卷绕的效率。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一：

图1为一种二工位电芯连续卷绕设备，包括：

卷绕机构1，包括间隔设置在转盘上的第一工位10和第二工位11，所述第一工位10和所述第二工位11上设有可伸缩的卷针100，所述卷针100上均设有通槽结构101，用于将第一极片200、第二极片300、上隔膜400、下隔膜500并膜卷绕后切断；

具体的，第一工位10和第二工位11呈上下错位间隔设置，在转盘后方连接有电机驱动机构，可以将第一工位10和第二工位11的卷针100进行转动换位，另外，卷针100为圆柱形结构，其中间位置设置有通槽结构101，用于将第一极片200、第二极片300、上隔膜400、下隔膜500并膜卷绕后切断。

通过第一极片放卷机构2和第二极片放卷机构3将第一极片200和第二极片300进行放卷并输送到所述卷针100的所述通槽结构101中；

极片缓存机构4，设置在所述第一极片放卷机构2或者第二极片放卷机构3的一侧，用于缓存所述第一极片200或者所述第二极片300；

具体的，增加极片缓存机构4缓存其中一种极片，是为了不影响第一工位电芯卷绕，同时给该极片进行拉断贴胶，达到同步进行，不会影响工作效率。

通过上隔膜供料机构5，用于将上隔膜400输送到所述卷绕机构1中；通过下隔膜供料机构6，用于将下隔膜500输送到所述卷绕机构1中；

通过上裁切机构7，位于所述第一极片放卷机构2或者所述第二极片放卷机构3的外侧，用于裁切所述第一极片200或者所述第二极片300；具体的，在卷电芯的时候，第一极片200或者第二极片300其中一种会由上裁切机构7在达到预定长度后裁切，另一种极片在第一工位10卷绕电芯的时候不进行裁切，卷完之后，在第二工位11和隔膜一起被下裁切机构8齐切。

下裁切机构8，位于所述第一工位10和所述第二工位11的卷针100之间，用于齐切所述第一极片200、所述上隔膜400和所述下隔膜500；所述下裁切机构8相对的另一侧设置有贴胶机构12。

当在第二工位11完成电芯卷绕之后，通过贴胶机构12进行胶带贴附，之后通过下裁切机构8进行裁切卸料。

工作流程：第一工位10的卷针100上阴阳极片与上下隔膜一齐穿入卷针中间位置的通槽结构101内部，其中一种极片的长度比另一种极片的长度要长一个卷径，卷针100夹紧第一极片200、第二极片300和上隔膜400，然后下隔膜500并膜被夹紧后就可以卷电芯，当第一工位10上卷电芯卷完时，卷针从第一工位10转动到第二工位11的过程中，其中一中极片不切断，同时另一种极片按规定的长度开始切断，电芯卷绕到第二工位11上时，下隔膜500开始并膜和第二极片300从上方滚动入料到隔膜之间到位，第一工位10的卷针100开始穿过阴阳极与上下隔膜后夹持住，同时下裁切结构8的切刀进入第一工位10与第二工位11之间进行极片和隔膜齐切，之后，第一工位10上的电芯又重复上一个动作可以马上进行下一个高速卷电芯，位于第二工位11的上一个电芯可以进行收尾贴胶和完成电芯卸料。之后，前面的第一工位10和第二工位11上卷针100重复以上的动作，从而实现电芯在卷绕过程中仅隔膜切断时加减速各一次，比原来减少了好几个动作，省略了现有技术中需要的：下隔膜并膜,卷针穿针，下隔膜并膜退开，阴阳极片滚动入料到卷针，后才开始卷电芯等工序，从而大大提高卷绕效率。

进一步的，所述第一极片200的长度比所述第二极片300长度长一个卷径。具体的，第一极片200可以是阳极极片也可以是阴极极片，第二极片300是和第一极片不同种类的极片，如果第一极片200是阴极极片，那么，第二极片300则是阳极极片，将第一极片200的长度比所述第二极片300长度长一个卷径是因为第一工位卷绕电芯时，第一极片200是不切断的，因此需要的长度要长，可以不影响工位1时卷电芯绕电芯，同时给该第一极片200进行拉断贴胶，可以不影响工作效率，达到同步进行。

进一步的，所述第一极片放卷机构2和所述第二极片放卷机构3均包括若干个间隔设置并呈波形设置的辊轴9和驱动所述滚轴9转动的驱动装置。

具体的，通过若干个间隔设置的滚轴9和驱动装置，将第一极片200和第二极片300进行滚动上料。

进一步的，所述极片缓存机构4包括若干个上导向辊轮40和若干个下导向辊轮41，所述上导向辊轮40的安装位置高于所述下导向辊轮41的安装位置；所述上导向辊轮40与所述下导向辊轮41在同一水平线上的投影位置呈左右交错方式分布；所述第一极片200或者第二极片300依次穿过各所述上导向辊轮40和各所述下导向辊轮41，形成沿水平方向传播的波形；所述缓存机构4还包括极片拉断贴胶装置42。

具体的，该极片缓存机构4通过若干个上导向辊轮40和若干个下导向辊轮41来输送极片，形成沿水平方向传播的波形；另外，通过极片拉断贴胶装置42给经过缓存的第一极片200进行拉断贴胶，使得齐切时可以直接齐切到极片的胶带中心，防止切断时极片裁切不好，起毛刺，不平整，影响电芯的质量。

进一步的，在所述第一极片200和所述第二极片300的运输路径上由上到下依次分别设置有夹持入料装置13、所述上裁切机构7和滚动入料纠偏装置14。

另外，通过夹持入料装置13将极片进行稳定输送，所述夹持入料装置13包括夹持板和夹持驱动机构

进一步的，所述滚动入料纠偏装置14包括夹持辊、夹持辊驱动电机、纠偏电机、纠偏连接块和纠偏丝杆，通过所述滚动入料纠偏装置14将所述第一极片200和所述第二极片300送入所述卷针100中。

进一步的，所述贴胶机构12包括贴胶辊和贴胶驱动组件，用于将胶带贴到电芯上；所述上裁切机构7和所述下裁切机构8均包括切刀和驱动所述切刀裁切的驱动电机。

具体的，通过贴胶机构12对卷绕后形成的电芯进行贴胶带，通过两个裁切机构分别对极片进行裁切，以及对极片和隔膜齐切，改变原来的旧工序，提高效率。

实施例二：

如图5所示，提供一种电芯卷绕方法，使用所述的二工位电芯连续卷绕设备，包括以下步骤：

步骤S10：控制第一极片放卷机构2和上隔膜供料机构5分别将第一极片200和上隔膜400输送至第一工位10的卷针100中，第二极片放卷机构3将第二极片300往下输送和下隔膜500并膜滚动入料到卷针100中；具体的，同时将第一极片200、第二极片300、上隔膜400和下隔膜500并膜滚动入料到卷针100中，同时进行卷电芯，简化工序，提高效率。

步骤S20：控制卷针100夹紧第一极片200、第二极片300、上隔膜400和下隔膜500进行卷电芯；

步骤S30：当第一工位10卷电芯卷完时，驱动卷针100从第一工位10转动到第二工位11，期间，第一极片200不切断，同时检测第二极片300达到预设长度时驱动上裁切机构7进行第二极片300的切断；

具体的，当第一工位10卷电芯卷完时，驱动卷针100从第一工位10转动到第二工位11进行齐切和贴胶。期间，第一极片200不切断是可以进行下一个电芯的卷绕，提高效率。

步骤S40：控制下裁切机构8进行第一极片200、上隔膜400和下隔膜500齐切；具体的，当一个电芯卷绕完成，则转动到第二工位11，这时控制下裁切机构8进行第一极片200、上隔膜400和下隔膜500齐切。

步骤S50：控制贴胶机构14对位于第二工位11上的卷绕齐切后的电芯进行贴胶卸料。

进一步的，当第一工位10卷电芯卷完时，驱动卷针100从第一工位10转动到第二工位11之后，下一段的下隔膜500和下一段的第二极片300进行并膜进入第一工位10的卷针100中，重复电芯卷绕工序。

综上所述，本发明实施例提供一种二工位电芯连续卷绕设备和电芯卷绕方法，包括：卷绕机构的转盘上间隔设置有第一工位和第二工位，所述第一工位和所述第二工位上设有可伸缩的卷针，所述卷针上均设有通槽结构，用于将第一极片、第二极片、上隔膜、下隔膜并膜穿针后卷绕，卷绕成电芯后切断；另外，设置第一极片放卷机构和第二极片放卷机构，极片缓存机构，上隔膜供料机构，下隔膜供料机构，上裁切机构，下裁切机构和贴胶机构，在现有的卷绕机的结构基础上增加了阳极或者阴极拉断贴胶，齐切时能直接齐切到极片的胶带中心，防止切断时起毛刺，不平整的问题；增加极片缓存机构增长第一极片的长度可以不影响第一工位的电芯卷绕，同时又能给第一极片进行拉断贴胶，并通过两个工位完成卷电芯和收尾贴胶，第一工位与第二工位之间实现隔膜和极片齐切，简化工序，提高效率。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种二工位电芯连续卷绕设备，其特征在于，包括：

卷绕机构(1)，包括间隔设置在转盘上的第一工位(10)和第二工位(11)，所述第一工位(10)和所述第二工位(11)上设有可伸缩的卷针(100)，所述卷针(100)上均设有通槽结构(101)，用于将第一极片(200)、第二极片(300)、上隔膜(400)、下隔膜(500)并膜卷绕后切断；

第一极片放卷机构(2)和第二极片放卷机构(3)，用于将第一极片(200)和第二极片(300)进行放卷并输送到所述卷针(100)的所述通槽结构(101)中；

极片缓存机构(4)，设置在所述第一极片放卷机构(2)或者第二极片放卷机构(3)的一侧，用于缓存所述第一极片(200)或者所述第二极片(300)；

上隔膜供料机构(5)，用于将上隔膜(400)输送到所述卷绕机构(1)中；下隔膜供料机构(6)，用于将所述下隔膜(500)输送到所述卷绕机构(1)中；

上裁切机构(7)，位于所述第一极片放卷机构(2)和所述第二极片放卷机构(3)的外侧，用于裁切所述第一极片(200)或者所述第二极片(300)；

下裁切机构(8)，位于所述第一工位(10)和所述第二工位(11)的卷针(100)之间，用于齐切所述第一极片(200)、所述上隔膜(400)和所述下隔膜(500)；在和所述下裁切机构(8)相对的另一侧设置有贴胶机构(12)。

2.根据权利要求1所述的二工位电芯连续卷绕设备，其特征在于，所述第一极片(200)的长度比所述第二极片(300)长度长一个卷径。

3.根据权利要求1所述的一种二工位电芯连续卷绕设备，其特征在于，所述第一极片放卷机构(2)和所述第二极片放卷机构(3)均包括若干个间隔设置并呈波形设置的辊轴(9)和驱动所述滚轴(9)转动的驱动装置。

4.根据权利要求1所述的一种二工位电芯连续卷绕设备，其特征在于，所述极片缓存机构(4)包括若干个上导向辊轮(40)和若干个下导向辊轮(41)，所述上导向辊轮(40)的安装位置高于所述下导向辊轮(41)的安装位置；

所述上导向辊轮(40)与所述下导向辊轮(41)在同一水平线上的投影位置呈左右交错方式分布；所述第一极片(200)或者第二极片(300)依次穿过各所述上导向辊轮(40)和各所述下导向辊轮(41)，形成沿水平方向传播的波形；所述缓存机构(4)还包括极片拉断贴胶装置(42)。

5.根据权利要求1所述的二工位电芯连续卷绕设备，其特征在于，在所述第一极片(200)和所述第二极片(300)的运输路径上由上到下依次分别设置有夹持入料装置(13)、所述上裁切机构(7)和滚动入料纠偏装置(14)。

6.根据权利要求5所述的二工位电芯连续卷绕设备，其特征在于，所述夹持入料装置(13)包括夹持板和夹持驱动机构。

7.根据权利要求5所述的二工位电芯连续卷绕设备，其特征在于，所述滚动入料纠偏装置(14)包括夹持辊、夹持辊驱动电机、纠偏电机、纠偏连接块和纠偏丝杆，所述滚动入料纠偏装置(14)用于将所述第一极片(200)和所述第二极片(300)送入所述卷针(100)中。

8.根据权利要求1所述的二工位电芯连续卷绕设备，其特征在于，所述贴胶机构(12)包括贴胶辊和贴胶驱动组件，用于将胶带贴到电芯上；所述上裁切机构(7)和所述下裁切机构(8)均包括切刀和驱动所述切刀裁切的驱动电机。

9.一种电芯卷绕方法，其特征在于，使用如权利要求1-9任一项所述的二工位电芯连续卷绕设备，包括以下步骤：

控制第一极片放卷机构(2)和上隔膜供料机构(5)分别将第一极片(200)和上隔膜(400)输送至第一工位(10)的卷针(100)中，第二极片放卷机构(3)将第二极片(300)往下输送和下隔膜(500)并膜滚动入料到卷针(100)中；

控制卷针(100)夹紧第一极片(200)、第二极片(300)、上隔膜(400)和下隔膜(500)进行卷电芯；

当第一工位(10)卷电芯卷完时，驱动卷针(100)从第一工位(10)转动到第二工位(11)，期间，第一极片(200)不切断，检测第二极片(300)达到预设长度时驱动上裁切机构(7)进行第二极片(300)的切断；

控制下裁切机构(8)进行第一极片(200)、上隔膜(400)和下隔膜(500)齐切；

控制贴胶机构(14)对位于第二工位(11)上的卷绕齐切后的电芯进行贴胶卸料。

10.根据权利要求9所述的一种电芯卷绕方法，其特征在于，当第一工位(10)卷电芯卷完时，驱动卷针(100)从第一工位(10)转动到第二工位(11)之后，下一段的下隔膜(500)和下一段的第二极片(300)进行并膜进入第一工位(10)的卷针(100)中，重复电芯卷绕工序。