CN201022094Y - 一种半自动化电池电芯卷绕装置 - Google Patents

一种半自动化电池电芯卷绕装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种半自动化电池电芯卷绕装置,包括固定卷针、固定卷针支座,活动卷针组件、工作面板和驱动活动卷针旋转的驱动装置等;固定卷针固定连接在固定卷针支座上,固定卷针支座可旋转地设置在工作面板中,所述活动卷针组件包括活动卷针,该活动卷针可与固定卷针配合为一套完整的卷针,并在活动卷针驱动下共同旋转,其中,还包括三维运动机构,活动卷针组件安装在三维运动机构上,使得活动卷针可在三维方向上实现与固定卷针的配合与分离运动。本实用新型能在不要求活动卷针和固定卷针很高的装置精度的前提下,完成卷绕的自动上针和自动抽拔功能。能提高卷针上针拔针的自动化程度,减少卷针备货量,缩短电芯换型号后设备的调试时间。

Description

一种半自动化电池电芯卷绕装置
【技术领域】
本实用新型涉及卷绕式电池领域,犹指半自动化电池电芯卷绕装置领域。
【背景技术】
卷绕式锂二次电池由正、负极片和隔膜纸卷绕收容于电池壳构成,正负极片分别通过极耳结构将电流传导到作为电池正、负极的电池盖板和电池壳体。在锂离子二次电池的生产过程中,卷绕工序将正、负极片和隔膜纸按工艺要求卷绕到相应的卷针上,再从卷针上拔下。
目前市场上卷绕装置大致分三种:手工卷绕机、全自动卷绕机和半自动卷绕机。
手工卷绕机通过人工插入卷针,卷绕完成后再由人工拔下卷针、取下卷好的电芯。这种方法存在自动化程度低,卷针型号多,拔下的卷针配件存放不便等缺点。
全自动卷绕机使用的自动上下卷针机头大都采用两片卷针在同一卷绕机头中实现开合、错位、拔针等动作,结构复杂,制作和调试有一定难度。设备投资大,设计、制造的门槛高,技术要求高。
半自动卷绕机相对手工卷绕机有减小人工劳力,自动化程度相对较高等优点,相对全自动卷绕机有设备投资相对小,结构简单,设计、制造的门槛相对较低等优点。但一般半自动卷绕机,都是只有活动卷针(或称主卷针)在一维直线上运动与固定卷针(或称副卷针)配合成为一套卷针后再实现卷绕。这样就决定了活动卷针(或称主卷针)与固定卷针(或称副卷针)在装配时要求装置配合的精度很高,不然难以实现精确地定位配合活动卷针(或称主卷针)与固定卷针(或称副卷针)。
中国专利CN200420046129中,公开了一种电池芯的人工辅助卷绕装置,副卷针相对和平行与主卷针而设,能在一维方向上运动,向主卷针移动而与主卷针合而为一套完整的卷针,它的主卷针和副卷针相对设置,当电池卷绕好后,取电池芯时,不太方便,且其占放的空间较大。其驱使主、副卷针运动的机构为齿轮齿条传动等,结构复杂,控制不精确。由于副卷针只能在一维方向上运动,故要求在主卷针和副卷针配合时的设计精度要求高,运用范围比较窄。
【发明内容】
为解决上述技术问题,本实用新型的目的是提供一种设计精度要求低的半自动卷绕装置。
本使用新型的技术方案为:
一种半自动化电池电芯卷绕装置,包括固定卷针、固定卷针支座、活动卷针组件、工作面板和驱动活动卷针旋转的驱动装置;固定卷针固定连接在固定卷针支座上,所述固定卷针支座设置在工作面板中,并可相对于工作面板做旋转运动,所述活动卷针组件包括活动卷针,该活动卷针可与固定卷针配合为一套完整的卷针,并在活动卷针驱动下共同旋转,其中,还包括三维运动机构,活动卷针组件安装在三维运动机构上,使得活动卷针可在三维方向上实现与固定卷针的配合与分离运动。
所述活动卷针组件包括立板和活动卷针支座,活动卷针支座安装在立板上,可相对立板旋转,所述活动卷针固定连接在活动卷针支座上,所述立板固定连接在三维运动机构上。
所述三维运动机构为三维方向导轨滑块机构,
所述三维方向导轨滑块机构包括底座;
X向导轨和在该导轨上滑动的X向滑块,X向导轨固定连接在底座上;
Z向导轨和在该导轨上滑动的Z向滑块,所述Z向导轨固定连接在X向滑块上;
Y向导轨和在该导轨上滑动的Y向滑块,所述Y向导轨固定连接在Z向滑块上,Y向滑块与立板固定连接。
还包括三维驱动装置,所述三维驱动装置与三维方向导轨滑块机构的滑块连接,提供三维方向导轨滑块机构运动的动力。
所述三维驱动装置为三个气缸。
三维运动机构位于工作面板的背面,活动卷针可穿过工作面板与固定卷针进行配合。
所述底座为两侧板,该两侧板位于工作面板的背面,X向导轨固定连接在两侧板上。
设定固定卷针远离工作面板的方向为X向正方向,所述活动卷针向X向正方向运动,实现与固定卷针的配合。
所述固定卷针支座上有一通孔,活动卷针可以从该孔中伸出并实现与固定卷针的配合。
所述通孔位于固定卷针支座的中心位置。
活动卷针旋转轴心与固定卷针旋转轴心重合。
所述活动卷针通过螺钉安装在活动卷针支座上,活动卷针相对活动卷针支座的位置可通过螺钉调节。
本实用新型的有益效果是,采用本实用新型的半自动化电池电芯卷绕装置,能在不要求活动卷针和固定卷针很高的装置精度的前提下,通过使活动卷针实现前后、上下、左右三个方向的运动来方便地实现活动卷针与固定卷针的配合。能提高卷针上针拔针的自动化程度,减少卷针备货量,缩短电芯换型号后设备的调试时间。
【附图说明】
下面结合附图对本实用新型进做一步详细的说明。
图1本实用新型半自动化电池电芯卷绕装置示意图
图2本实用新型半自动化电池电芯卷绕装置工作示意图
图3本实用新型活动卷针和固定卷针未重合时状态示意图
图4本实用新型半自动化电池电芯卷绕装置工作示意图
图5本实用新型半自动化电池电芯卷绕装置工作示意图
图6本实用新型活动卷针和固定卷针重合时状态示意图
图7本实用新型半活动卷针和固定卷针重合后卷绕示意图
图8本实用新型卷绕完成后活动卷针和固定卷针状态示意图
【具体实施方式】
下面结合附图及具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
实施例
如图1所示,本实用新型包括固定卷针12、活动卷针组件、固定卷针支座11、工作面板1、立板2、三维方向导轨滑块机构。
活动卷针组件包括活动卷针22、活动卷针支座21和立板2。
活动卷针22和固定卷针12如图3中所示,活动卷针22有活动卷针旋转轴心220,所述活动卷针旋转轴心220即为电机的旋转轴心和活动卷针支座的旋转轴心,固定卷针12有固定卷针旋转轴心120。活动卷针22安装在活动卷针支座21上,固定卷针12安装在固定卷针支座11上。
工作面板1垂直于水平面,称卷绕电池所在面为工作面,反面为背面,固定卷针支座11通过轴承安装在该工作面板1上,所以固定卷针支座11连接卷针的部分能够旋转;引导正负极片和隔膜的极片导板安装在该工作面板1的工作面上。在固定卷针支座11的中心位置开有一通孔13,安装在固定卷针支座11上的固定卷针12从该通孔13中伸出,同时,活动卷针22也可以从该通孔13中伸出,与固定卷针12配合为一套完整的卷针。
在工作面板1的背面方向有一块与其平行的立板2,该立板2上通过轴承安装有活动卷针支座21,安装在活动卷针支座21上的活动卷针22能相对立板2以活动卷针旋转轴心220为轴旋转。
三维方向导轨滑块机构如下面所述:
如图1所示,设平行于水平面且与立板2垂直的方向为X向,设固定卷针远离工作面板的方向为X向正方向,平行于水平面和工作面板1的方向为Y向,垂直于水平面且与工作面板1平行的方向为Z向,立板2安装在三维方向导轨滑块机构上面,三维方向导轨滑块机构的运动带动立板2运动,使活动卷针22产生相对固定卷针12前后、左右、上下的移动。称三维方向导轨滑块机构中控制X向运动的导轨为X向导轨31,一X向滑块可以在X向导轨31上滑动,实现活动卷针22相对固定卷针12前后运动,在工作面板1背面安装有两块侧板3,X向导轨31安装在两块侧板3上。称控制Z向运动的导轨为Z向导轨33,Z向导轨33安装在X向滑块上,一Z向滑块可以在Z向导轨33中运动,实现活动卷针22相对固定卷针12上下运动。称控制Y向运动的导轨为Y向导轨32,在Y向导轨上滑动的滑块称为Y向滑块,Y向导轨32安装在Z向滑块上,实现活动卷针22相对固定卷针12左右运动。立板2安装在Y向滑块上,故可以实现立板2(或固定卷针支座11或固定卷针12)在X、Y、Z方向的运动,各X、Y、Z向滑块运动的动力均为气缸推动。三维方向导轨滑块机构移动的动作是满足夹持隔膜(Z向导轨)、活动卷针和固定卷针错位松开卷好的电芯(Y向导轨)、将活动卷针从电芯中抽出(X向导轨)的工艺动作需要。
在活动卷针支座21上连接电机驱动装置,驱动活动卷针支座21上的活动卷针22以活动卷针旋转轴心220为轴旋转。活动卷针旋转可以带动固定卷针支座11旋转,即带动固定卷针12旋转。
使用过程如下:
1,如图1中所示,预先调节本实用新型活动卷针22的初始位置,如图2所示,使活动卷针22处于水平位置,使X向导轨31上滑块处于后极限位置,使Z向导轨33上滑块处于上极限位置,Y向导轨32上的Y向滑块处于使活动卷针22与固定卷针12左右错开的状态。初始位置要保证活动卷针22在经过一系列设定的工序后,与固定卷针12配合成为一套卷针时,活动卷针旋转轴心220与固定卷针旋转轴心110重合。
调节卷绕不同型号电芯的方法:活动卷针22是通过四个螺钉连接在活动卷针支座21上的,在调节初始位置时,调松螺钉,调整活动卷针22相对于活动卷针支座21的径向位置(相对于轴向而言),使活动卷针与固定卷针配合后成为一套卷针的宽度为要卷绕电芯设定的宽度,然后拧紧螺钉。
2,将隔膜从固定卷针上拉过,可以通过人工操作,也可以通过机械手操作;活动卷针22沿X向导轨31向前伸出,其过程参看图2、图4,然后沿Y向导轨32运动至活动卷针22上面,使活动卷针旋转轴心220与固定卷针12旋转轴心在垂直水平面方向上重合(如图3所示),然后沿Z向导轨33向下运动,并夹住隔膜(如图5所示)。活动卷针旋转轴心220和固定卷针旋转轴心120重合(如图6所示),然后活动卷针22由电机驱动开始旋转(如图7所示),并带动固定卷针12旋转,旋转过120度角后,负极取片机械手将负极片放入负极片滑槽,负极推片机械手将负极推到卷针与隔膜的夹缝中。然后电机带动卷针再次转过180度,由拉紧机械手拉紧隔膜。正极取片机械手将正极片放入正极片滑槽,正极推片机械手将正极片推到卷针与隔膜的夹缝中。电机带动卷针转过预先设定的圈数后,机器自动贴胶布,当然也可以手动贴胶布。卷绕过程结束。
3,卷绕结束后,两片卷针刚好旋转至水平位置。此时活动卷针22沿Y向导轨32方向水平向左做微小运动,减少整个卷针截面的周长,使电芯内部和卷针外轮廓产生间隙(如图8)。然后活动卷针22沿X向导轨31向后运动至指定位置,将活动卷针22从卷绕得到的电芯中拔出,接着活动卷针22沿Z向导轨33向上运动到极限位置,再沿Y向导轨32水平向右运动到最大位置复位,一次循环结束,活动卷针22重新回到起始位置如图2中所示。卷绕好的电芯在活动卷针22拔出后停留在了固定卷针12上,再由取芯机构将其取走。
本实用新型中未说明的内容为本领域技术人员公知,不再熬叙。

Claims (12)

1.一种半自动化电池电芯卷绕装置,包括固定卷针(12)、固定卷针支座(11)、活动卷针组件、工作面板(1)和驱动活动卷针旋转的驱动装置;固定卷针(12)固定连接在固定卷针支座(11)上,所述固定卷针支座(11)设置在工作面板(1)中,并可相对于工作面板(1)做旋转运动,所述活动卷针组件包括活动卷针(22),该活动卷针可与固定卷针(12)配合为一套完整的卷针,并在活动卷针驱动下共同旋转,其特征在于:还包括三维运动机构,活动卷针组件安装在三维运动机构上,使得活动卷针可在三维方向上实现与固定卷针的配合与分离运动。
2.根据权利要求1所述的半自动化电池电芯卷绕装置,其特征在于:所述活动卷针组件还包括立板(2)和活动卷针支座(21),活动卷针支座(21)安装在立板(2)上,可相对立板(2)旋转,所述活动卷针(22)固定连接在活动卷针支座(21)上,所述立板(2)固定连接在三维运动机构上。
3.根据权利要求1所述的半自动化电池电芯卷绕装置,其特征在于:所述三维运动机构为三维方向导轨滑块机构,
所述三维方向导轨滑块机构包括底座;
X向导轨(31)和在该导轨上滑动的X向滑块,X向导轨(31)固定连接在底座上;
Z向导轨(33)和在该导轨上滑动的Z向滑块,所述Z向导轨(33)固定连接在X向滑块上;
Y向导轨(32)和在该导轨上滑动的Y向滑块,所述Y向导轨(32)固定连接在Z向滑块上,Y向滑块与立板(2)固定连接。
4.根据权利要求3所述的半自动化电池电芯卷绕装置,其特征在于:还包括三维驱动装置,所述三维驱动装置与三维方向导轨滑块机构的滑块连接,提供三维方向导轨滑块机构运动的动力。
5.根据权利要求4所述的半自动化电池电芯卷绕装置,其特征在于:所述三维驱动装置为三个气缸。
6.根据权利要求1所述的半自动化电池电芯卷绕装置,其特征在于:三维运动机构位于工作面板(1)的背面,活动卷针(22)可穿过工作面板(11)与固定卷针(12)进行配合。
7.根据权利要求3所述的半自动化电池电芯卷绕装置,其特征在于:所述底座为两侧板(3),该两侧板(3)位于工作面板(1)的背面,X向导轨(31)固定连接在两侧板(3)上。
8.根据权利要求1所述的半自动化电池电芯卷绕装置,其特征在于:设定固定卷针(12)远离工作面板的方向为X向正方向,所述活动卷针(22)向X向正方向运动,实现与固定卷针(12)的配合。
9.根据权利要求7所述的半自动化电池电芯卷绕装置,其特征在于:所述固定卷针支座(11)上有一通孔(13),活动卷针(22)可以从该孔中伸出并实现与固定卷针(12)的配合。
10.根据权利要求8所述的半自动化电池电芯卷绕装置,其特征在于:所述通孔(13)位于固定卷针支座(11)的中心位置。
11.根据权利要求1所述的半自动化电池电芯卷绕装置,其特征在于:活动卷针旋转轴心(220)与固定卷针旋转轴心(120)重合。
12.根据权利要求2所述的半自动化电池电芯卷绕装置,其特征在于:所述活动卷针(22)通过螺钉安装在活动卷针支座(21)上,活动卷针(22)相对活动卷针支座(21)的位置可通过螺钉调节。
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