CN201490286U - 卷绕装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种卷绕装置，包括主轴、主轴驱动机构、上卷绕机构和下卷绕机构；上卷绕机构包括第一左卷绕轴、第一左卷针机构、第一左抽针机构、第一右卷绕轴、第一右卷针机构、第一右抽针机构；上卷绕机构和下卷绕机构结构相同；下卷绕机构包括第二左卷绕轴和第二右卷绕轴，主轴分别与第一左卷绕轴、第一右卷绕轴、第二左卷绕轴和第二右卷绕轴形成同步传动配合；第一左卷绕轴与第二左卷绕轴二者的中心轴线、第一右卷绕轴与第二右卷绕轴二者的中心轴线分别关于主轴的中心轴线对称。该卷绕装置有两个工位，可有效地提高生产效率；通过设置主轴转盘和换位动力机构，可以顺利实现上卷绕机构和下卷绕机构的换位；锁紧块和工位锁机构可以保证上卷绕机构和下卷绕机构的精确定位；控制装置、传感器和感应块使卷绕过程的自动化程度得到提高。

Description

卷绕装置

【技术领域】

本实用新型涉及电池制造技术，尤其是一种用于圆柱形锂离子电池的高效双工位卷绕机构。

【背景技术】

锂离子电池是目前应用最为广泛的一种能源装置，由于其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长、体积小等优点，已被广泛应用于军事和民用小型电器中，如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等。

电芯为锂离子电池的核心部件。随着锂离子电池的迅速发展，对用于卷绕锂离子电池的电芯的卷绕机的要求也越来越高，相应地，对作为卷绕机的核心部件卷绕装置的要求也越来越高，要求卷绕装置具有较高的卷绕速度及稳定性，以适应生产效率的提高。现有技术中用于圆柱形锂离子电池的卷绕机构多为单工位，生产效率低下。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于圆柱形锂离子电池的高效双工位卷绕机构。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种卷绕装置，包括主轴、为主轴提供动力的主轴驱动机构、上卷绕机构和下卷绕机构；主轴和主轴驱动机构形成传动配合；上卷绕机构包括第一左卷绕轴、设于第一左卷绕轴一端的第一左卷针机构、设于第一左卷绕轴另一端的第一左抽针机构；上卷绕机构和下卷绕机构结构相同；下卷绕机构包括第二左卷绕轴，主轴分别与第一左卷绕轴和第二左卷绕轴形成同步传动配合；第一左卷绕轴、第二左卷绕轴二者的中心轴线关于主轴的中心轴线对称。

本实用新型中，具有上卷绕机构和下卷绕机构两个卷绕机构，可以分别卷绕电芯。

在此基础上，进一步地：

作为本实用新型的改进，设置换位动力机构和与主轴同心且可绕主轴进行自转的主轴转盘，换位动力机构和主轴转盘形成传动配合，第一左卷绕轴和第二左卷绕轴二者的中心轴线与主轴转盘相对固定。这样，主轴转盘可以在换位动力机构的驱动下绕主轴的中心轴线转动，实现上卷绕机构和下卷绕机构的换位。

作为本实用新型进一步的改进，主轴转盘上设有工位锁块；卷绕机构还包括与锁紧块相适配以锁定主轴转盘的工位锁机构。这样，当主轴转盘转动至适当的工作位置时，工位锁机构动作以将工位锁块锁定，实现上卷绕机构和下卷绕机构的定位。

作为本实用新型更一步的改进，还包括分别与主轴驱动机构和换位动力机构电性连接的控制单元；工位锁机构包括缸体固定在适当位置且与控制单元电性连接的气缸，工位锁块上设有凹槽，气缸的活塞杆上连接有与凹槽相适配的锁定轴承，气缸和控制单元电性连接。需要换位时，在控制单元的控制下，换位动力机构驱动主轴转盘绕主轴的中心轴线转动，上卷绕机构和下卷绕机构换位；然后在控制单元的控制下，气缸的活塞杆伸出，锁定轴承插入工位锁块上的凹槽，上卷绕机构和下卷绕机构定位；此时，在控制单元的控制下，主轴驱动机构驱动主轴转动，上卷绕机构和下卷绕机构进行电芯的卷绕或贴胶。

为了便于自动控制工位转换和工位锁定过程，可以设置与主轴的中心轴线相对固定的传感器，以及两个固定设于主轴转盘上、关于主轴的中心轴线对称且与传感器相适配的感应块；传感器和控制单元电性连接。

作为本实用新型再一步的改进，上卷绕机构还包括与第一左卷绕轴同心的第一右卷绕轴、与第一左卷针机构相适配且设于第一右卷绕轴一端的第一右卷针机构、设于第一右卷绕轴另一端的第一右抽针机构；下卷绕机构还包括第二右卷绕轴，主轴分别与第二左卷绕轴和第二右卷绕轴形成同步传动配合；第一右卷绕轴、第二右卷绕轴二者的中心轴线关于主轴的中心轴线对称。这样，第一左卷针机构和第一右卷针机构一起卷绕一个电芯，第二左卷针机构和第二右卷针机构一起卷绕另一个电芯。

本实用新型的有益效果是：本实用新型卷绕装置具有两个工位，可以有效地提高生产效率；通过设置主轴转盘和换位动力机构，可以顺利实现上卷绕机构和下卷绕机构的换位；锁紧块和工位锁机构可以保证上卷绕机构和下卷绕机构的精确定位；控制装置、传感器和感应块使卷绕过程的自动化程度得到提高。

【附图说明】

下面通过具体实施方式并结合附图，对本实用新型作进一步的详细说明：

图1是本实用新型一种具体实施方式的主视示意图，为清楚示意，移除了主轴驱动机构；

图2是图1所示卷绕装置的俯视示意图，为清楚示意，移除了第一卷绕机构和第二卷绕机构；

图3图1所示卷绕装置的右视示意图；

图4是图1所示卷绕装置的局部左视示意图；

图5是图1的A-A剖视示意图。

【具体实施方式】

图1、图2、图3、图4和图5示出了本实用新型的一种具体实施方式。

该卷绕装置包括控制单元(附图中未示出)、主轴0000，主轴驱动机构、第一卷绕机构、第二卷绕机构、工位转换机构及工位锁控制机构；为清楚示意，图1中一并示出了第一电芯019和第二电芯054。

如图1所示，主轴0000上固定安装有同步轮001、同步轮002、固定板003、同步轮010、同步轮43、同步轮013、同步轮032及同步轮033，主轴0000旋转运动带动同步轮001、同步轮002、同步轮010、同步轮43、同步轮013、同步轮032及同步轮033同步转动。

如图2所示，主轴驱动机构由第一电机069、第一联轴器070、第一光码盘071、第一感应器072、第一传动轴073、同步轮090、第二电机081、第二联轴器082、第二光码盘083、第二感应器084、第二传动轴085、同步轮091组成；第一电机069的输出轴通过第一联轴器070与第一传动轴073固定连接，第一电机069可带动第一传动轴073做旋转运动；第一光码盘071固定安装在第一传动轴073上，第一光码盘071上设有一圆弧形缺口；第一感应器072固定安装在固定板(未标示)上，且安装在第一光码盘071的上方，并通过感应第一光码盘071上设有的一圆弧形缺口检测第一电机069的转动是否到位；第一传动轴073上另设有同步轮090，并通过第一电机069驱动第一传动轴073带动第一齿轮090作旋转运动；第一传动轴073的另一端安装在轴承座092上的相应轴承(未标示)中；第二电机081的输出轴通过第二联轴器082与第二传动轴085固定连接，第二电机081可带动第二传动轴085做旋转运动；第二光码盘083固定安装在第二传动轴085上，第二光码盘083上设有圆弧形缺口；第二感应器084固定安装在固定板(未标示)上，且安装在第二光码盘083的上方，并通过感应第二光码盘083上设有的圆弧形缺口检测第二电机081的转动是否到位；第二传动轴085上另设有第二齿轮091，并通过第二电机081驱动第二传动轴085带动同步轮091作旋转运动；第二传动轴085的另一端安装在轴承座092上的相应轴承(未标示)中。同步轮090与同步轮001啮合、同步轮091与同步轮002啮合。

结合图1和图4，第一卷绕机构包括气缸支架004、轴005、轴承006、固定挡圈007、轴008、轴承009、同步轮011、第一针轴012(第一左卷绕轴)、第一轴套000、同步轮014、安装板015、第一锁紧螺母016、第一针咀017、第一卷针018、第二卷针020、第二锁紧螺母021、第二锁针咀022、同步轮023、第二针轴024(第一右卷绕轴)、第二轴套025、轴承026、轴027、固定挡圈028、轴承029、轴030、气缸支架031、直线滑轨094、气缸095、气缸096等组成；第一左卷针机构包括第一针咀017和第一卷针018，第一左抽针机构包括气缸支架004、轴005、轴承006、固定挡圈007、轴008、轴承009；第一右卷针机构包括第二卷针020和第二锁针咀022，第一右抽针机构包括轴承026、轴027、固定挡圈028、轴承029、轴030、气缸支架031；第一卷针018和第二卷针020一起卷绕第一电芯019，图1中第一卷针018和第二卷针020插入第一电芯019在中。

结合图1和图4，第二卷绕机构包括气缸支架034、轴035、轴承036、固定挡圈037、轴038、轴承039、第三针轴040(第二左卷绕轴)、第三轴套041、同步轮042、同步轮043、同步轮044、第三卷针049、轴承座050、主轴转盘051、第三锁紧螺母052、第三针咀053、第四针咀055、第四锁紧螺母056、轴承座057、轴承座058、第四卷针059、同步轮060、第四轴套061、第四针轴062(第二右卷绕轴)、轴承063、轴064、固定挡圈065、轴066、气缸支架067、轴承068、直线滑轨097、气缸098、气缸099等组成；第二左卷针机构包括第三卷针049和第三针咀053，第二左抽针机构包括气缸支架034、轴035、轴承036、固定挡圈037、轴038、轴承039；第二右卷针机构包括第四针咀055和第四卷针059，第二右抽针机构包括轴承063、轴064、固定挡圈065、轴066、气缸支架067、轴承068；第三卷针049和第四卷针059一起卷绕第二电芯054。图1中，处于抽针状态的第三卷针049和第四卷针059已经从第二电芯054中拔出，第三卷针049和第四卷针059退入第三轴套041内。

结合图1、图3和图5，工位转换机构包括换位动力机构、主轴齿轮014和主轴转盘051。换位动力机构包括第三电机045、同步轮046、同步轮047和轴048。第三电机045驱动同步轮046转动，同步轮046与同步轮047相啮合，并通过同步轮046的转动带动同步轮047转动；同步轮047固定安装在主轴转盘051上，并通过同步轮047的转动带动主轴转盘051转动；主轴转盘051通过轴承座050固定安装在安装板015上。第三电机045固定在固定板093上，齿轮046固定安装在第三电机045的输出轴上，并通过齿轮046带动从动齿轮047作旋转运动；从动齿轮047的齿轮轴048固定安装在安装板015上；齿轮047与主轴齿轮014啮合，并通过从动齿轮047的旋转时带动主轴齿轮014作旋转运动；在转换工位时，第三电机045驱动齿轮046做旋转运动，再通过齿轮047将转矩传给主轴齿轮014，并由主轴齿轮014的旋转带动主轴转盘051做旋转运动，以实现工位转换。

结合图2及图3，主轴齿轮014上固定安装有工位锁块079及工位锁块089，工位锁机构由气缸074、气缸支架075、轴承076、轴077、感应支架078、工位锁块079、与感应支架087位置对应的传感器086、感应支架087、与感应支架078位置对应的传感器088、工位锁块089、直线滑轨094、直线滑轨095组成；气缸074通过气缸支架075固定安装在固定板(未标示)上，气缸074的活塞上固定连接在固定块(未标示)上，且固定块(未标示)的另一端固定安装了一横向轴077，轴承076安装在轴077上；且工位锁块079与工位锁块089分别位于主轴齿轮014的中心位置两侧且相互之间形成180°；感应支架078及感应支架087分别设于工位锁块079及工位锁块089上；工位锁块079及工位锁块089上分别设有一凹槽，且在气缸074驱动轴承076往下运动时能将轴承076准确的放入工位锁块079或工位锁块089上设制的凹槽内；传感器086及传感器088设制于感应支架078或感应支架087的下方；在工位转换时，主轴齿轮014旋转180度时，传感器086或传感器088感应到感应支架078或感应支架087后气缸074驱动轴承076向下运动，并使轴承076镶入工位锁块079或工位锁块089的凹槽内，完成工位锁功能。如图2所示，本实施例中，在主轴0000的轴向方向上传感器086、传感器088位于不同的位置，相应地，在主轴0000的轴向方向上感应支架078和感应支架087也位于不同的位置，控制单元可根据传感器086或传感器088的感应信号判断两个卷绕机构的具体位置状态。具体实施时，也可以使感应支架078和感应支架087在主轴0000的轴向方向上处于相同的位置，在相应的位置设置一个传感器即可，感应支架078和感应支架087的位置信号都通过这个传感器发送给控制单元。

结合图1和图4，在第一卷绕机构中，主轴转盘051通过轴承(未标示，该轴承外圈与主轴转盘051固定，内圈与第一轴套000固定)安装在第一轴套000上，使得第一轴套000相对于主轴转盘051只能做旋转运动(自转)，第一轴套000与同步轮011固定连接，并通过同步轮011的旋转带动第一轴套000做旋转运动；第一针轴012安装在第一轴套000内，并相对于第一轴套000只能做径向运动，第一针轴012的前端安装有第一针咀017，并通过第一锁紧螺母016将第一针咀017锁紧在第一针轴012上；第一卷针018固定安装在第一针轴012内，并通过第一针咀017及第一锁紧螺母016将其锁紧，使第一卷针018固定连接在第一针轴012上；同步轮011与主轴0000上的同步轮043啮合，并通过同步轮043的转动带动第一针轴012转动，以实现第一卷针018的转动；气缸095固定安装在直线滑轨094上，且活塞部分固定连接在气缸支架004上；固定挡圈007固定连接在第一针轴000上，通设于轴承006及轴承009之间；通过气缸095的驱动控制安装在气缸支架004上的轴005及轴008，使安装在轴005及轴008上的轴承006及轴承009带动固定挡圈007做往复运动，以实现第一卷针018的抽针及伸针的动作。

结合图1和图4，第二轴套025通过轴承(未标示)与轴承座058固定连接，使得第二轴套025相对于轴承座058只能做旋转运动(自转)，第二轴套025与同步轮023固定连接，并通过同步轮023的旋转带动第二轴套025做旋转运动；第二针轴024安装在第二轴套023内，并相对于第二轴套023只能做径向运动，第二针轴024的前端安装有第二针咀022，并通过第二锁紧螺母021将第二针咀022锁紧在第二针轴024上；第二卷针020固定安装在第二针轴024内，并通过第二针咀022及第二锁紧螺母021将其锁紧，使第二卷针020固定连接在第二针轴024上；同步轮023与主轴0000上的同步轮033啮合，并通过同步轮033的转动带动第二针轴025转动，以实现第二卷针020的转动；气缸096固定安装在直线滑轨100上，且活塞部分固定连接在气缸支架031上；固定挡圈028固定连接在第二针轴024上，通设于轴承026及轴承029之间；通过气缸096的驱动控制安装在气缸支架031上的轴027及轴030，使安装在轴027及轴030上的轴承026及轴承029带动固定挡圈028做往复运动，以实现第二卷针020的抽针及伸针的动作。

结合图1和图4，第三轴套041通过轴承(未标示)与主轴转盘051固定连接，使得第三轴套041相对于主轴转盘051只能做旋转运动(自转)，第三轴套041与同步轮042及同步轮044固定连接，并通过同步轮042及同步轮044的旋转带动第三轴套041做旋转运动；第三针轴040安装在第三轴套041内，并相对于第三轴套041只能做径向运动，第三针轴040的前端安装有第三针咀053，并通过第三锁紧螺母052将第三针咀053锁紧在第三针轴041上；第三卷针049固定安装在第三针轴041内，并通过第三针咀053及第三锁紧螺母052将其锁紧，使第三卷针049固定连接在第三针轴040上；同步轮042及同步轮044与主轴0000上的同步轮010及同步轮013啮合，并通过同步轮010及同步轮013的转动带动第三针轴040转动，以实现第三卷针049的转动；气缸098固定安装在直线滑轨097上，且活塞部分固定连接在气缸支架034上；固定挡圈037固定连接在第三针轴040上，通设于轴承036及轴承039之间；通过气缸098的驱动控制安装在气缸支架034上的轴035及轴038，使安装在轴035及轴038上的轴承036及轴承039带动固定挡圈037做往复运动，以实现第三卷针049的抽针及伸针的动作。

结合图1和图4，第四轴套061通过轴承(未标示)与轴承座058固定连接，使得第四轴套061相对于轴承座058只能做旋转运动(自转)，第四轴套061与同步轮060固定连接，并通过同步轮060的旋转带动第四轴套061做旋转运动；第四针轴062安装在第四轴套060内，并相对于第四轴套060只能做径向运动，第四针轴062的前端安装有第四针咀055，并通过第四锁紧螺母056将第四针咀055锁紧在第四针轴062上；第四卷针059固定安装在第四针轴062内，并通过第四针咀055及第四锁紧螺母056将其锁紧，使第四卷针059固定连接在第四针轴062上；同步轮060与主轴0000上的同步轮032啮合，并通过同步轮032的转动带动第四针轴061转动，以实现第四卷针059的转动；气缸099固定安装在直线滑轨101上，且活塞部分固定连接在气缸支架067上；固定挡圈065固定连接在第四针轴062上，通设于轴承063及轴承068之间；通过气缸099的驱动控制安装在气缸支架067上的轴064及轴066，使安装在轴064及轴066上的轴承063及轴承068带动固定挡圈065做往复运动，以实现第四卷针059的抽针及伸针的动作。

控制单元分别与第一电机069、第二电机081、第三电机045、气缸074、气缸095、气缸096、气缸098、气缸099、传感器086及传感器088电性连接。

本实用新型卷绕装置的工作原理是：

在控制单元控制下，由第一电机069及第二电机081驱动同步轮090及同步轮091作旋转运动，再由同步轮090及同步轮091分别通过齿轮传动将力矩传给同步轮001及同步轮002，使主轴0000转动，主轴0000上分别设有同步轮010、同步轮043、同步轮013、同步轮033、同步轮032，且分别由同步轮043与第一针轴012上的同步轮011进行齿轮传动、同步轮010及同步轮013与第三针轴040上的同步轮042及同步轮044进行齿轮传动、同步轮033与第二针轴024上的同步轮023进行齿轮传动、同步轮032与第四针轴062上的同步轮060进行齿轮传动将力矩传到各针轴上，使其在第一电机069及第二电机081的驱动下进行同步转动；

转换工位时，在控制单元控制下，第一电机069及第二电机081停转，由第三电机045驱动齿轮046转动，再由齿轮046将力矩通过齿轮047传至主轴转盘051上的齿轮014，使齿轮014在第三电机045的驱动下转动，以达到工位转换的目的；安装在主轴转盘051上的齿轮014上还安装有两个传感器086、088及两个感应支架078、087，传感器086与感应支架087相对应，传感器088与感应支架078相对应，当工位转换时，设于感应支架下方的传感器086或传感器088感应到相应的感应支架087或感应支架078后，控制单元接收传感器086或传感器088的感应信号，控制单元控制气缸074驱动轴承076向下运动，使轴承076放置于工位锁块079或工位锁块089上的凹槽内，实现工位锁功能，以控制主轴转盘051的转动角度定位准确，间接地控制各卷针的定位准确；

结合图1和图4，在抽针及伸针时，在控制单元控制下，气缸095、气缸096、气缸098、气缸099分别通过其气缸支架004、气缸支架031、气缸支架034、气缸支架067带动安装在各气缸支架上的轴承做抽针或伸针运动(图4中的运动方向为与纸面垂直的方向)，各针轴未端上安装的固定挡圈007、028、037、065则设于各气缸支架上的两轴承之间，使在各气缸驱动各轴承做往复运动时各轴承夹住各固定挡圈做往复运动，以带动各针轴做往复运动，实现卷针的抽针及伸针。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种卷绕装置，其特征在于：包括主轴、为所述主轴提供动力的主轴驱动机构、上卷绕机构和下卷绕机构；所述主轴和主轴驱动机构形成传动配合；所述上卷绕机构包括第一左卷绕轴、设于所述第一左卷绕轴一端的第一左卷针机构、设于所述第一左卷绕轴另一端的第一左抽针机构；所述上卷绕机构和下卷绕机构结构相同；所述下卷绕机构包括第二左卷绕轴，所述主轴分别与所述第一左卷绕轴和第二左卷绕轴形成同步传动配合；所述第一左卷绕轴、第二左卷绕轴二者的中心轴线关于主轴的中心轴线对称。

2.根据权利要求1所述的卷绕装置，其特征在于：还包括换位动力机构和与所述主轴同心且可绕所述主轴进行自转的主轴转盘，所述换位动力机构和主轴转盘形成传动配合，所述第一左卷绕轴和第二左卷绕轴二者的中心轴线与所述主轴转盘相对固定。

3.根据权利要求1或2所述的卷绕装置，其特征在于：所述主轴转盘上设有工位锁块；所述卷绕机构还包括与所述锁紧块相适配以锁定所述主轴转盘的工位锁机构。

4.根据权利要求3所述的卷绕装置，其特征在于：还包括分别与所述主轴驱动机构和换位动力机构电性连接的控制单元；所述工位锁机构包括缸体固定在适当位置且与所述控制单元电性连接的气缸，所述工位锁块上设有凹槽，所述气缸的活塞杆上连接有与所述凹槽相适配的锁定轴承，所述气缸和控制单元电性连接。

5.根据权利要求4所述的卷绕装置，其特征在于：还包括与所述主轴的中心轴线相对固定的传感器，以及两个固定设于所述主轴转盘上、关于所述主轴的中心轴线对称且与所述传感器相适配的感应块；所述传感器和控制单元电性连接。

6.根据权利要求4所述的卷绕装置，其特征在于：所述上卷绕机构还包括与所述第一左卷绕轴同心的第一右卷绕轴、与所述第一左卷针机构相适配且设于第一右卷绕轴一端的第一右卷针机构、设于所述第一右卷绕轴另一端的第一右抽针机构；所述下卷绕机构还包括第二右卷绕轴，所述主轴分别与所述第二左卷绕轴和第二右卷绕轴形成同步传动配合；所述第一右卷绕轴、第二右卷绕轴二者的中心轴线关于主轴的中心轴线对称。

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