CN118270581B - 一种锂电池隔膜的张紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于隔膜卷绕领域，具体公开了一种锂电池隔膜的张紧装置，包括张紧感应机构、转速控制机构、卷绕机构和主体底板，所述张紧感应机构设于主体底板上，所述转速控制机构设于主体底板上，所述卷绕机构设于主体底板上。本方案公开了能够通过感应张紧力实现转速调节的负反馈机构。通过张紧感应机构对隔膜卷本体的张紧力进行感应，并通过张紧力的大小实时影响阻力辊本体的旋转阻力，进而通过阻力辊本体的旋转阻力控制卷绕主轴的转速或者转动阻力。

Description

一种锂电池隔膜的张紧装置

技术领域

本发明属于隔膜卷绕技术领域，具体是指一种锂电池隔膜的张紧装置。

背景技术

锂电池隔膜生产完成后需要收纳成卷，使用时还需要对卷装的隔膜进行释放；在此过程中，均需要隔膜平整展开并保持一定的张紧力，张紧力过大则容易将隔膜拉变形，张紧力过小或者横向偏移则容易产生褶皱。

由于卷绕轴是通过电机驱动的，一般来讲卷绕轴的转速稳定，但是随着隔膜的收卷或释放，卷装隔膜的外径实际上是在变化的，这就会导致隔膜运动的线速度实际上也在持续变化，而直接控制线速度难度则较高。

同时生产端的供料速度和使用端的取料速度也有可能产生小幅度的波动，因此想要将隔膜张紧力维持在一个合适的区间，需要较为合理的负反馈调节装置。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种能够自动调节卷绕轴旋转速度，以保持隔膜运动线速度稳定的装置。基于隔膜需要保持张紧这一功能需求，结合卷绕轴转速与张紧力之间存在对应关系这一客观现象，本发明公开了能够通过感应张紧力实现转速调节的负反馈机构。通过张紧感应机构对隔膜卷本体的张紧力进行感应，并通过张紧力的大小实时影响阻力辊本体的旋转阻力，进而通过阻力辊本体的旋转阻力控制卷绕主轴的转速或者转动阻力。

本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种锂电池隔膜的张紧装置，包括张紧感应机构、转速控制机构、卷绕机构和主体底板，所述张紧感应机构设于主体底板上，所述转速控制机构设于主体底板上，所述卷绕机构设于主体底板上。

通过张紧感应机构能够感应隔膜卷本体的张紧力大小，并且能够随着张紧力的大小变化使得弹簧呈现出不同压缩量，进而通过张紧力的变化对卷绕机构的旋转速度进行自适应地负反馈调节。

进一步地，所述张紧感应机构包括预紧对抗组件、预紧力感应组件、阻力传递组件和阻力调控组件，所述预紧对抗组件对称设于主体底板上，所述预紧力感应组件滑动设于预紧对抗组件中，所述阻力传递组件设于主体底板上，所述阻力调控组件设于预紧对抗组件和阻力传递组件上。

作为优选地，所述预紧对抗组件包括纵向滑轨、对抗滑板、上弹簧和下弹簧，所述纵向滑轨对称设于主体底板上，所述纵向滑轨和主体底板固接，所述对抗滑板卡合滑动设于纵向滑轨中，所述上弹簧设于对抗滑板上，所述下弹簧设于主体底板和对抗滑板之间。

张紧辊子能够在上弹簧和下弹簧的弹力作用下使隔膜卷本体张紧，上弹簧和下弹簧的压缩量越大，表示隔膜卷本体的张紧力越大，上弹簧和下弹簧的压缩量越小，表示隔膜卷本体的张紧力越小，因此通过对抗滑板的上下滑动，能够在隔膜卷本体的张紧力发生变化时对阻力传递组件的旋转阻力进行调节。

作为本发明的进一步优选，所述预紧力感应组件包括升降滑块、张紧辊轴承和张紧辊子，所述升降滑块卡合滑动设于纵向滑轨中，所述上弹簧设于对抗滑板和升降滑块之间，所述张紧辊轴承卡合设于升降滑块中，所述张紧辊子的中间设有张紧轴，所述张紧轴卡合设于张紧辊轴承中。

作为本发明的进一步优选，所述阻力传递组件包括阻力辊支架、阻力辊本体、同步带一和阻力辊轴，所述阻力辊支架设于主体底板上，所述阻力辊轴转动设于阻力辊支架中，所述阻力辊本体卡合设于阻力辊轴上，所述同步带一设于阻力辊本体上。

阻力辊本体的旋转阻力直接影响行星减速器的传动比，因此通过摩擦轮和摩擦架之间摩擦阻力的变化，能够对行星减速器的传动比进行调节，从而使得隔膜卷本体的张紧力保持在一个相对稳定的范围。

进一步地，所述转速控制机构包括驱动支撑组件和行星减速器，所述驱动支撑组件设于主体底板上，所述行星减速器转动设于驱动支撑组件上。

作为优选地，所述驱动支撑组件包括驱动电机和减速器支撑架，所述减速器支撑架设于主体底板上，所述驱动电机设于主体底板上。

通过行星减速器的传动比变化，能够在驱动电机转速稳定的情况下，自动调节卷绕主轴的旋转速度，从而使得隔膜卷本体的张紧力保持在一个相对稳定的范围。

作为本发明的进一步优选，所述行星减速器包括太阳轮轴、行星轮、行星架和齿圈，所述齿圈转动设于行星架上，所述太阳轮轴转动设于行星架中，所述行星轮环形均布设有若干组，所述行星轮同时与太阳轮轴和齿圈啮合，所述行星轮能够在行星架的支撑下旋转，所述行星架的末端设有输出轴，所述阻力辊本体和齿圈之间通过同步带一传动，所述驱动电机的输出轴与太阳轮轴连接。

行星减速器的太阳轮轴为输出轴，通过改变齿圈的旋转阻力的方式，能够改变实际驱动过程中齿圈的旋转速度，从而改变行星架的旋转速度，进而调节太阳轮轴和行星架之间的传动比，以实现对卷绕机构的自适应转速控制。

进一步地，所述卷绕机构包括卷绕组件和同步组件，所述卷绕组件设于主体底板上，所述同步组件设于卷绕组件和行星减速器之间。

作为优选地，所述卷绕组件包括卷绕支架、卷绕主轴和隔膜卷本体，所述卷绕支架设于主体底板上，所述卷绕主轴转动设于卷绕支架中，所述隔膜卷本体缠绕设于卷绕主轴上，所述隔膜卷本体的展开部与张紧辊子滚动接触。

在收卷过程中，卷绕主轴作为主动轴，在隔膜卷本体的张紧力变小时应当适当提高收卷速度，在隔膜卷本体的张紧力变大时应当适当降低收卷速度；在释放过程中卷绕主轴作为从动轴，在隔膜卷本体的张紧力变小时应当适当增大释放阻力、降低释放速度，在隔膜卷本体的张紧力变大时应当适当减小释放阻力、提高释放速度。

作为本发明的进一步优选，所述同步组件包括同步轮一、同步带二和同步轮轴，所述同步轮一设于输出轴上，所述同步轮轴设于卷绕主轴上，所述同步轮一和同步轮轴之间通过同步带二传动。

采用上述结构本发明取得的有益效果如下：

（1）通过张紧感应机构能够感应隔膜卷本体的张紧力大小，并且能够随着张紧力的大小变化使得弹簧呈现出不同压缩量，进而通过张紧力的变化对卷绕机构的旋转速度进行自适应地负反馈调节。

（2）张紧辊子能够在上弹簧和下弹簧的弹力作用下使隔膜卷本体张紧，上弹簧和下弹簧的压缩量越大，表示隔膜卷本体的张紧力越大，上弹簧和下弹簧的压缩量越小，表示隔膜卷本体的张紧力越小，因此通过对抗滑板的上下滑动，能够在隔膜卷本体的张紧力发生变化时对阻力传递组件的旋转阻力进行调节。

（3）阻力辊本体的旋转阻力直接影响行星减速器的传动比，因此通过摩擦轮和摩擦架之间摩擦阻力的变化，能够对行星减速器的传动比进行调节，从而使得隔膜卷本体的张紧力保持在一个相对稳定的范围。

（4）通过行星减速器的传动比变化，能够在驱动电机转速稳定的情况下，自动调节卷绕主轴的旋转速度，从而使得隔膜卷本体的张紧力保持在一个相对稳定的范围。

（5）行星减速器的太阳轮轴为输出轴，通过改变齿圈的旋转阻力的方式，能够改变实际驱动过程中齿圈的旋转速度，从而改变行星架的旋转速度，进而调节太阳轮轴和行星架之间的传动比，以实现对卷绕机构的自适应转速控制。

（6）在收卷过程中，卷绕主轴作为主动轴，在隔膜卷本体的张紧力变小时应当适当提高收卷速度，在隔膜卷本体的张紧力变大时应当适当降低收卷速度；在释放过程中卷绕主轴作为从动轴，在隔膜卷本体的张紧力变小时应当适当增大释放阻力、降低释放速度，在隔膜卷本体的张紧力变大时应当适当减小释放阻力、提高释放速度。

附图说明

图1为本发明提出的一种锂电池隔膜的张紧装置的立体图；

图2为本发明提出的一种锂电池隔膜的张紧装置的主视图；

图3为本发明提出的一种锂电池隔膜的张紧装置的左视图；

图4为本发明提出的一种锂电池隔膜的张紧装置的俯视图；

图5为图3中沿着剖切线A-A的剖视图；

图6为图2中沿着剖切线B-B的剖视图；

图7为图3中沿着剖切线C-C的剖视图；

图8为图2中沿着剖切线D-D的剖视图；

图9为图6中沿着剖切线E-E的剖视图；

图10为图2中Ⅰ处的局部放大图；

图11为图7中Ⅱ处的局部放大图；

图12为行星减速器和卷绕组件的传动剖面示意图。

其中，1、张紧感应机构，2、转速控制机构，3、卷绕机构，4、主体底板，5、预紧对抗组件，6、预紧力感应组件，7、阻力传递组件，8、阻力调控组件，9、纵向滑轨，10、对抗滑板，11、上弹簧，12、下弹簧，13、升降滑块，14、张紧辊轴承，15、张紧辊子，16、阻力辊支架，17、阻力辊本体，18、同步带一，19、摩擦轮，20、摩擦架，21、内衬，22、张紧轴，23、阻力辊轴，24、驱动支撑组件，25、行星减速器，26、驱动电机，27、减速器支撑架，28、太阳轮轴，29、行星轮，30、行星架，31、齿圈，32、输出轴，33、卷绕组件，34、同步组件，35、卷绕支架，36、卷绕主轴，37、隔膜卷本体，38、同步轮一，39、同步带二，40、同步轮轴。

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；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他实施例，都属于本发明保护的范围。

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

如图1~图12所示，本发明提出了一种锂电池隔膜的张紧装置，包括张紧感应机构1、转速控制机构2、卷绕机构3和主体底板4，张紧感应机构1设于主体底板4上，转速控制机构2设于主体底板4上，卷绕机构3设于主体底板4上。

通过张紧感应机构1能够感应隔膜卷本体37的张紧力大小，并且能够随着张紧力的大小变化使得弹簧呈现出不同压缩量，进而通过张紧力的变化对卷绕机构3的旋转速度进行自适应地负反馈调节。

张紧感应机构1包括预紧对抗组件5、预紧力感应组件6、阻力传递组件7和阻力调控组件8，预紧对抗组件5对称设于主体底板4上，预紧力感应组件6滑动设于预紧对抗组件5中，阻力传递组件7设于主体底板4上，阻力调控组件8设于预紧对抗组件5和阻力传递组件7上。

预紧对抗组件5包括纵向滑轨9、对抗滑板10、上弹簧11和下弹簧12，纵向滑轨9对称设于主体底板4上，纵向滑轨9和主体底板4固接，对抗滑板10卡合滑动设于纵向滑轨9中，上弹簧11设于对抗滑板10上，下弹簧12设于主体底板4和对抗滑板10之间。

张紧辊子15能够在上弹簧11和下弹簧12的弹力作用下使隔膜卷本体37张紧，上弹簧11和下弹簧12的压缩量越大，表示隔膜卷本体37的张紧力越大，上弹簧11和下弹簧12的压缩量越小，表示隔膜卷本体37的张紧力越小，因此通过对抗滑板10的上下滑动，能够在隔膜卷本体37的张紧力发生变化时对阻力传递组件7的旋转阻力进行调节。

预紧力感应组件6包括升降滑块13、张紧辊轴承14和张紧辊子15，升降滑块13卡合滑动设于纵向滑轨9中，上弹簧11设于对抗滑板10和升降滑块13之间，张紧辊轴承14卡合设于升降滑块13中，张紧辊子15的中间设有张紧轴22，张紧轴22卡合设于张紧辊轴承14中。

阻力传递组件7包括阻力辊支架16、阻力辊本体17、同步带一18和阻力辊轴23，阻力辊支架16设于主体底板4上，阻力辊轴23转动设于阻力辊支架16中，阻力辊本体17卡合设于阻力辊轴23上，同步带一18设于阻力辊本体17上。

阻力辊本体17的旋转阻力直接影响行星减速器25的传动比，因此通过摩擦轮19和摩擦架20之间摩擦阻力的变化，能够对行星减速器25的传动比进行调节，从而使得隔膜卷本体37的张紧力保持在一个相对稳定的范围。

转速控制机构2包括驱动支撑组件24和行星减速器25，驱动支撑组件24设于主体底板4上，行星减速器25转动设于驱动支撑组件24上。

驱动支撑组件24包括驱动电机26和减速器支撑架27，减速器支撑架27设于主体底板4上，驱动电机26设于主体底板4上。

通过行星减速器25的传动比变化，能够在驱动电机26转速稳定的情况下，自动调节卷绕主轴36的旋转速度，从而使得隔膜卷本体37的张紧力保持在一个相对稳定的范围。

行星减速器25包括太阳轮轴28、行星轮29、行星架30和齿圈31，齿圈31转动设于行星架30上，太阳轮轴28转动设于行星架30中，行星轮29环形均布设有若干组，行星轮29同时与太阳轮轴28和齿圈31啮合，行星轮29能够在行星架30的支撑下旋转，行星架30的末端设有输出轴32，阻力辊本体17和齿圈31之间通过同步带一18传动，驱动电机26的输出轴32与太阳轮轴28连接。

行星减速器25的太阳轮轴28为输出轴32，通过改变齿圈31的旋转阻力的方式，能够改变实际驱动过程中齿圈31的旋转速度，从而改变行星架30的旋转速度，进而调节太阳轮轴28和行星架30之间的传动比，以实现对卷绕机构3的自适应转速控制。

卷绕机构3包括卷绕组件33和同步组件34，卷绕组件33设于主体底板4上，同步组件34设于卷绕组件33和行星减速器25之间。

卷绕组件33包括卷绕支架35、卷绕主轴36和隔膜卷本体37，卷绕支架35设于主体底板4上，卷绕主轴36转动设于卷绕支架35中，隔膜卷本体37缠绕设于卷绕主轴36上，隔膜卷本体37的展开部与张紧辊子15滚动接触。

在收卷过程中，卷绕主轴36作为主动轴，在隔膜卷本体37的张紧力变小时应当适当提高收卷速度，在隔膜卷本体37的张紧力变大时应当适当降低收卷速度；在释放过程中卷绕主轴36作为从动轴，在隔膜卷本体37的张紧力变小时应当适当增大释放阻力、降低释放速度，在隔膜卷本体37的张紧力变大时应当适当减小释放阻力、提高释放速度。

同步组件34包括同步轮一38、同步带二39和同步轮轴40，同步轮一38设于输出轴32上，同步轮轴40设于卷绕主轴36上，同步轮一38和同步轮轴40之间通过同步带二39传动。

具体使用时，通过张紧辊子15能够对隔膜卷本体37的展开部进行张紧，由于张紧辊子15正常工作时处于平衡状态，因此隔膜卷本体37的展开部的张紧力大小与上弹簧11和下弹簧12的压缩量正相关；

当隔膜卷本体37的张紧力增大时，上弹簧11和下弹簧12的压缩量增加、对抗滑板10带着摩擦架20向下方滑动，摩擦轮19和内衬21之间的摩擦力减小、阻力辊本体17和齿圈31的旋转阻力减小；

当隔膜卷本体37的张紧力减小时，上弹簧11和下弹簧12的压缩量减小、对抗滑板10带着摩擦架20向上方滑动，摩擦轮19和内衬21之间的摩擦力增加、阻力辊本体17和齿圈31的旋转阻力增加。

当本装置用于收卷模式时，卷绕主轴36主动旋转；此时启动驱动电机26带着太阳轮轴28旋转，通过太阳轮轴28的旋转带着输出轴32旋转，进而带着卷绕主轴36旋转；

当隔膜卷本体37的张紧力增大时，阻力辊本体17和齿圈31的旋转阻力减小，在驱动电机26转速恒定的前提下，齿圈31的转速增加，导致输出轴32的转速降低，进而降低卷绕主轴36的转速，直到张紧辊子15再次达到张紧力稳定的平衡状态；

当隔膜卷本体37的张紧力减小时，阻力辊本体17和齿圈31的旋转阻力增加，在驱动电机26转速恒定的前提下，齿圈31的转速减小，导致输出轴32的转速增加，进而增大卷绕主轴36的转速，直到张紧辊子15再次达到张紧力稳定的平衡状态。

实施例二，当本装置用于释放模式时，卷绕主轴36从动旋转，此时可以锁止驱动电机26或者取消驱动电机26、将太阳轮轴28直接与机架固接，总之使太阳轮轴28无法旋转即可，此时是通过使用端的拉力带着隔膜卷本体37释放，同时卷绕主轴36旋转释放，此时隔膜卷本体37的张紧力与卷绕主轴36的旋转阻力有关，而由于太阳轮轴28固定，行星架30旋转时齿圈31必然也旋转，因此阻力辊本体17的旋转阻力直接影响了卷绕主轴36的旋转阻力；

当隔膜卷本体37的张紧力增大时，阻力辊本体17和齿圈31的旋转阻力减小，同时卷绕主轴36的旋转阻力减小，隔膜卷本体37的张紧力恢复；

当隔膜卷本体37的张紧力减小时，阻力辊本体17和齿圈31的旋转阻力增大，同时卷绕主轴36的旋转阻力增大，隔膜卷本体37的张紧力恢复。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种锂电池隔膜的张紧装置，其特征在于：包括张紧感应机构（1）、转速控制机构（2）、卷绕机构（3）和主体底板（4），所述张紧感应机构（1）设于主体底板（4）上，所述转速控制机构（2）设于主体底板（4）上，所述卷绕机构（3）设于主体底板（4）上；

所述张紧感应机构（1）包括预紧对抗组件（5）、预紧力感应组件（6）、阻力传递组件（7）和阻力调控组件（8），所述预紧对抗组件（5）对称设于主体底板（4）上，所述预紧力感应组件（6）滑动设于预紧对抗组件（5）中，所述阻力传递组件（7）设于主体底板（4）上，所述阻力调控组件（8）设于预紧对抗组件（5）和阻力传递组件（7）上；

所述预紧对抗组件（5）包括纵向滑轨（9）、对抗滑板（10）、上弹簧（11）和下弹簧（12），所述纵向滑轨（9）对称设于主体底板（4）上，所述纵向滑轨（9）和主体底板（4）固接，所述对抗滑板（10）卡合滑动设于纵向滑轨（9）中，所述上弹簧（11）设于对抗滑板（10）上，所述下弹簧（12）设于主体底板（4）和对抗滑板（10）之间；

所述预紧力感应组件（6）包括升降滑块（13）、张紧辊轴承（14）和张紧辊子（15），所述升降滑块（13）卡合滑动设于纵向滑轨（9）中，所述上弹簧（11）设于对抗滑板（10）和升降滑块（13）之间，所述张紧辊轴承（14）卡合设于升降滑块（13）中，所述张紧辊子（15）的中间设有张紧轴（22），所述张紧轴（22）卡合设于张紧辊轴承（14）中；

所述阻力传递组件（7）包括阻力辊支架（16）、阻力辊本体（17）、同步带一（18）和阻力辊轴（23），所述阻力辊支架（16）设于主体底板（4）上，所述阻力辊轴（23）转动设于阻力辊支架（16）中，所述阻力辊本体（17）卡合设于阻力辊轴（23）上，所述同步带一（18）设于阻力辊本体（17）上；

所述转速控制机构（2）包括驱动支撑组件（24）和行星减速器（25），所述驱动支撑组件（24）设于主体底板（4）上，所述行星减速器（25）转动设于驱动支撑组件（24）上；

所述驱动支撑组件（24）包括驱动电机（26）和减速器支撑架（27），所述减速器支撑架（27）设于主体底板（4）上，所述驱动电机（26）设于主体底板（4）上；

所述行星减速器（25）包括太阳轮轴（28）、行星轮（29）、行星架（30）和齿圈（31），所述齿圈（31）转动设于行星架（30）上，所述太阳轮轴（28）转动设于行星架（30）中，所述行星轮（29）环形均布设有若干组，所述行星轮（29）同时与太阳轮轴（28）和齿圈（31）啮合，所述行星轮（29）能够在行星架（30）的支撑下旋转，所述行星架（30）的末端设有输出轴（32），所述阻力辊本体（17）和齿圈（31）之间通过同步带一（18）传动，所述驱动电机（26）的输出轴与太阳轮轴（28）连接。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池隔膜的张紧装置，其特征在于：所述卷绕机构（3）包括卷绕组件（33）和同步组件（34），所述卷绕组件（33）设于主体底板（4）上，所述同步组件（34）设于卷绕组件（33）和行星减速器（25）之间。

3.根据权利要求2所述的一种锂电池隔膜的张紧装置，其特征在于：所述卷绕组件（33）包括卷绕支架（35）、卷绕主轴（36）和隔膜卷本体（37），所述卷绕支架（35）设于主体底板（4）上，所述卷绕主轴（36）转动设于卷绕支架（35）中。

4.根据权利要求3所述的一种锂电池隔膜的张紧装置，其特征在于：所述隔膜卷本体（37）缠绕设于卷绕主轴（36）上，所述隔膜卷本体（37）的展开部与张紧辊子（15）滚动接触。

5.根据权利要求4所述的一种锂电池隔膜的张紧装置，其特征在于：所述同步组件（34）包括同步轮一（38）、同步带二（39）和同步轮轴（40），所述同步轮一（38）设于输出轴（32）上，所述同步轮轴（40）设于卷绕主轴（36）上，所述同步轮一（38）和同步轮轴（40）之间通过同步带二（39）传动。