CN1874045A - 电池卷芯半自动卷绕设备 - Google Patents

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王胜玲
阳如坤
王雅东
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深圳市创明电池技术有限公司
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Abstract

本发明涉及一种电池卷芯半自动卷绕设备,包括机架(1)、分别与所述机架(1)固定的两极片送料机构(2)、两隔膜送料机构(3)和卷绕换位机构(6),第一压轮(71)和第二压轮(72);卷绕换位机构(6)又包括换位电机(61)、主轴(62)、两卷绕电机(63)、两卷轴(64)和两卷针组件(65、68),所述两卷针组件(65、68)包括既可互相贴合又可相对分离的主半针和副半针,两卷针组件(65、68)的主半针与卷轴(64)相连;所述两卷轴(64)和两卷针组件(65、68)对称设置于主轴(62)两侧。本发明技术效果在于:1.操作简单,所生产的卷芯一致性好;2.卷针采用主副半针结构,卷绕稳定,抽针容易;3.设置穿针和抽针两个工位,卷绕工作连续进行,生产效率较高。

Description

电池卷芯半自动卷绕设备
技术领域
本发明涉及制造二次电池的专用设备,特别是涉及制造电池卷芯的半自动卷绕设备。
背景技术
近年来锂离子电池制造业飞速发展,对制造电池卷芯的工艺质量要求不断提高。生产过程中卷芯的卷绕工序对于保证电池性能一致、质量稳定等方面起着重要的作用。现有的电池卷芯卷绕装置主要有三种:第一种是手动卷绕装置,它是这样工作的:卷隔膜,依次卷入正、负极片,然后卷绕,卷绕过程中要控制张力,并且不能卷偏,最后贴付终止胶带。其特点是可以适应多种尺寸卷芯的卷绕,缺点是对操作要求较高,卷绕精度低,人为影响大。第二种是全自动卷绕装置,其生产的卷芯虽然精度高和一致性好,但装置成本和维修费用高;第三种是半自动卷绕装置,现有技术的半自动卷绕设备包括有两种,一种是两工位,卷针是一整体,卷完后卷芯往一侧脱针,由于脱针时卷芯被挡在卷针轴套上,卷芯被压迫产生轻微变形,因而影响卷芯质量;另一种是一个工位,卷针由两半针组成,由于只有一个工位,隔膜不能连续,工作效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种电池卷芯半自动卷绕设备,该装置既能在卷绕工序中尽量减少人为因素对卷芯品质的影响,又能保证卷芯的卷绕精度和张力均匀一致,提高电池卷绕工序效率。
本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现:设计、使用一种电池卷芯半自动卷绕设备,包括机架、分别与所述机架固定的两极片送料机构和两隔膜送料机构,还包括卷绕换位机构,第一压轮和第二压轮;所述卷绕换位机构又包括换位电机、主轴、两个卷绕电机、两卷轴和两卷针组件,所述两卷针组件包括即可互相贴合又可相对分离的主半针和副半针,两卷针组件的主半针与卷轴相连;所述两卷轴和两卷针组件对称设置于所述主轴两侧;由所述两极片送料机构和两隔膜送料机构送来的正负极片和隔膜经过所述第一压轮和第二压轮,所述第一卷绕电机转动,带动其卷轴转动,第一卷针组件将所述正负极片和隔膜卷成卷芯;所述换位电机转动,带动所述主轴转动,所述两卷针组件翻转对调位置,所述第一压轮和第二压轮将所述隔膜压紧,第二卷针组件的主副半针互相贴合将所述隔膜卷起,位于第一压轮和第二压轮之后的切刀将所述隔膜切断,第二卷针组件重复进行下一卷芯的卷绕工作;同时所述第一卷针组件上的卷芯被贴上固定胶带,第一卷针组件的主副半针相对分离,所述卷芯落入料斗。
所述极片送料机构的导向槽包括导向底板和导向侧板,所述导向底板上开有均匀的小孔,该导向底板下面有真空室。
所述导向侧板是可调节的,以调整所述导向槽的宽度。
同现有技术相比较,本发明技术效果在于:1.操作简单,所生产的卷芯一致性好;2.卷针采用主副半针结构,卷绕稳定,抽针容易;3.设置穿针和抽针两个工位,隔膜连续,卷绕工作连续进行,生产效率较高;4.极片在导向槽中前进,由于导向底板上有均匀的真空小孔,极片具有一定张力;5.导向槽可适用多种宽度的电极片,电极片的长度也不受限制,因而本发明设备可以适应各种型号卷芯的卷绕。
附图说明
图1是本发明电池卷芯半自动卷绕设备的整体结构示意图;图2是本发明设备的卷绕换位机构6的结构示意图;图3是本发明设备的卷针组件的示意图,其中图3-1是卷针组件的纵向示意图;图3-2、图3-3是两种形式卷针组件的横向截面示意图;图4是图2上A-A横向截面的旋转示意图;图5是图4的B向局视示意图;
图6是图2的C向局视示意图;图7是图2的D向局视示意图;图8是本发明设备的极片送料机构2的示意图;图9是图8的P-P剖面放大示意图;图10是本发明设备在导入第一电极片时的工作示意图;图11是本发明设备在导入第二电极片时的工作示意图;图12是本发明设备在卷绕时的工作示意图;图13是本发明设备换工位后的工作示意图;图14是本发明设备在卷芯下料时的工作示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。
本发明电池卷芯半自动卷绕设备,如图1至图4、图6所示,包括机架1、分别与所述机架1固定的两极片送料机构2、两隔膜送料机构3和卷绕换位机构6,第一压轮71和第二压轮72;所述卷绕换位机构6又包括换位电机61、主轴62、两个卷绕电机63、两卷轴64和两卷针组件65、68,所述两卷针组件65、68包括既可互相贴合又可相对分离的主半针和副半针,两卷针组件65的主半针与卷轴64相连;所述两卷轴64和两卷针组件65对称设置于所述主轴62两侧;如图3所示,两半卷针的外形尺寸一致,从而保证了卷绕的稳定性;两半针抽针时又易于使卷芯分离。图3-2表示了圆柱形卷芯的卷针截面图;图3-3表示了方形卷芯的卷针截面图。更换卷针和部分零件,即可实现圆柱形或方形卷芯的卷绕。
如图8、图9所示,所述极片送料机构2的导向槽21包括导向底板211和导向侧板212,所述导向底板211前端有真空室22,真空室22上面开有均匀的小孔。由于导向底板211前端有数个均匀分布的真空吸口,保证了极板的张力均匀一致。所述导向侧板212是可调节的,以调整所述导向槽21的宽度。该导向槽21可适用多种宽度的电极片,电极片的长度也不受限制(1.5m以内为佳),因而可以适应各种型号卷芯的卷绕。
如图2所示,所述两卷针组件65、68的主半针分别与气缸相连,借助气缸的伸缩,每对卷针互相贴合和相对分离。
如图7所示,还包括主轴定位装置4,该主轴定位装置4包括与机架1相连的定位气缸41、气缸杆前端的销轴42和位于主轴62上的与所述销轴42匹配的定位套43。所述定位气缸41的气缸杆伸出,将销轴42插入所述定位套43,使所述主轴62在径向定位。
如图13所示,还包括与机架1相连的可与所述主轴62压紧的第三压轮73。
本发明设备的两隔膜送料机构3是放卷装置,隔膜83自动连续导入,而正、负极片由人工放入,具体工作过程如下:1.导入第一电极片(正极或负极)。如图10、图1和图9所示,人工将第一电极片81放入所述导向槽21内,所述第一卷针组件65旋转一定角度。
2.导入第二极片(负极或正极)。如图11、图1和图9所示,人工将第二极片82放入导向槽21内,由气缸控制的第二压轮72缩回,腾出空间导入第二极片82后,第二压轮72伸出使两极片和两隔膜张紧。
3.卷绕。如图12所示,第一卷针组件65旋转预定圈数,将两极片和隔膜卷成卷芯84。步骤1和步骤3中的第一卷针组件65的旋转如图2、图4所示,传动轮66在所述卷绕电机63的带动下旋转,然后带动卷轴64旋转从而实现第一卷针组件65的旋转。
4.换工位。如图7所示,定位气缸41的气缸杆缩回,将销轴42从定位套43拔出,使主轴62取消在径向定位。如图6和图13所示,所述换位电机61转动,带动主轴62转动,使所述两卷针组件65、68翻转对调位置,所述第一卷针组件65从穿针工位转到抽针工位,而第二卷针组件68则从抽针工位转到穿针工位。定位气缸41的气缸杆伸出,将销轴42插入定位套43,使主轴62在径向定位。如图13所示,第一压轮71与第二压轮72靠拢将隔膜83压紧以防止隔膜83脱落,同时第三压轮73伸出与主轴62靠拢将隔膜83张紧;第二卷针组件68的两半针分别由气缸顶出,两半针合拢后,第二卷针组件将所述隔膜83卷起;然后,位于穿针工位和主轴62之间的切刀51将隔膜83切断;在抽针工位的卷芯84继续转动直至剩余隔膜83卷完。
5.贴胶带、下料。如图1和图14所示,位于抽针工位的卷芯84被所述贴胶带机构54贴上固定胶带后,切刀52将胶带切断,位于卷芯84内的第一卷针组件65的两半针分别由气缸驱动向两边拔出,所述卷芯84落入伸出的料斗53中。同时,位于穿针工位的第二卷针组件68重复进行下一卷芯的卷绕工序。

Claims (7)

1.一种电池卷芯半自动卷绕设备,包括机架(1)、分别与所述机架(1)固定的两极片送料机构(2)和两隔膜送料机构(3),其特征在于:还包括卷绕换位机构(6),第一压轮(71)和第二压轮(72);所述卷绕换位机构(6)又包括换位电机(61)、主轴(62)、两卷绕电机(63)、两卷轴(64)和两卷针组件(65、68),所述两卷针组件(65、68)包括既可互相贴合又可相对分离的主半针和副半针,两卷针组件(65、68)的主半针与卷轴(64)相连;所述两卷轴(64)和两卷针组件(65、68)对称设置于所述主轴(62)两侧;由所述两极片送料机构(2)和两隔膜送料机构(3)送来的正负极片和隔膜经过所述第一压轮(71)和第二压轮(72),所述第一卷绕电机(63)转动,带动其卷轴(64)转动,主副半针贴合的第一卷针组件(65)将所述正负极片和隔膜卷成卷芯;所述换位电机(61)转动,带动所述主轴(62)转动,所述两卷针组件(65、68)翻转对调位置,所述第一压轮(71)和第二压轮(72)将所述隔膜压紧,第二卷针组件(68)的主副半针互相贴合将所述隔膜卷起,位于第一压轮(71)和第二压轮(72)之后的切刀(51)将所述隔膜切断,第二卷针组件(68)重复进行下一卷芯的卷绕工作;同时所述第一卷针组件(65)上的卷芯被贴上固定胶带,第一卷针组件(65)的主副半针相对分离,所述卷芯落入料斗。
2.如权利要求1所述的电池卷芯半自动卷绕设备,其特征在于:所述极片送料机构(2)的导向槽(21)包括导向底板(211)和导向侧板(212),所述导向底板(211)上开有均匀的小孔,该导向底板(211)下面有真空室(22)。
3.如权利要求2所述的电池卷芯半自动卷绕设备,其特征在于:所述导向侧板(212)是可移动的,以调整所述导向槽(21)的宽度。
4.如权利要求1所述的电池卷芯半自动卷绕设备,其特征在于:所述两卷针组件(65、68)分别与气缸相连,借助气缸的伸缩,每对卷针互相贴合和相对分离。
5.如权利要求1所述的电池卷芯半自动卷绕设备,其特征在于:还包括主轴定位装置(4),该主轴定位装置(4)包括与机架(1)相连的定位气缸(41)、气缸杆前端的销轴(42)和位于主轴(62)上的与所述销轴(42)匹配的定位套(43)。
6.如权利要求1所述的电池卷芯半自动卷绕设备,其特征在于:还包括与机架(1)相连的可与所述主轴(62)压紧的第三压轮(73)。
7.如权利要求1所述的电池卷芯半自动卷绕设备,其特征在于:还包括与机架(1)相连的贴胶带机构(54)。
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