CN207009588U - 电芯自动成型加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电芯自动成型加工设备，其中通过采用新型的卷针结构来实现对隔膜与极片的卷绕，使其在成型时周向上受力更为均衡，同时也方便驱使卷针旋转而以恒定的线速度进行卷绕。在卷绕形成电芯后通过下料装置自动下料然后被拉伸为椭圆形，再经预成型装置而形成方形的裸电芯。上述过程完全可实现自动化加工，加工质量好、加工效率高，极大地提高了生产的能力和稳定性，同时还极大地节省了成本。

Description

电芯自动成型加工设备

技术领域

本实用新型涉及锂电池、聚合物及动力电池制造领域，其具体涉及一种电芯自动成型加工设备。

背景技术

现有的电池制造领域内，如锂电池、聚合物及动力电池制造卷绕工艺中，电池的电芯包括隔膜和极片通常是采用椭圆形或菱形卷针将极片与隔膜卷绕成椭圆形或菱形电芯。如附图1示出了目前所普遍采用的电芯加工装置，其中

卷针为菱形结构，其具有第一外针1’、第一内针2’、第二外针3’、第二内针4’， 第一内针2’与第二内针4’相向运动时将隔膜与极片的端部夹紧，第一外针1’与第二外针3’相互远离而形成菱形结构，该菱形卷针旋转而卷绕形成菱形的电芯5’。 在电芯5’卷绕完成后，由下料机械手6’实现卷针自动下料与自动传送，并从卷针上自动卸料卷绕完成的椭圆形或菱形裸电芯，在裸电芯组件运输过程中完成对裸电芯的预压成方形裸电芯，然后由下料机械手将方形裸电芯组件转移到设备外部拉带上，不良裸电芯自动卸料到不良品裸电芯收集处。

在上述电芯加工的过程中，卷绕步骤时需要采用电子凸轮控制技术，控制卷绕角速度变化使其达到恒线速度。然而，在卷绕的过程中因张力变化和动力滞后产生的凸轮曲线差异，影响了卷绕时卷针的角速度变化的差异和精度，在卷针转动实现卷绕过程中，极片及隔膜的张力不均匀，影响电芯的质量和产能。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种新型的电芯自动成型加工设备。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种电芯自动成型加工设备，包括用于卷绕形成电芯的卷针、用于从所述卷针中将所述电芯下料的下料装置，所述卷针包括卷针轴、固定安装在所述卷针轴上的第一定位座、可分别地沿平行于所述卷针轴同一径向的方向朝向或远离所述第一定位座运动的活动座及第二定位座，所述卷针还包括固设于所述第一定位座内端部的第一内芯、固设于所述第一定位座外端部的第一外芯、固设于所述活动座上的第二内芯、固设于所述第二定位座外端部的第二外芯，所述第二内芯位于所述第二定位座的内侧，所述卷针具有第一工作状态与第二工作状态，当所述卷针处于第一工作状态时，所述第二内芯朝向所述第一内芯运动且所述第二外芯远离所述第一外芯运动，所述第一外芯的外侧周面与第二外芯的外侧周面位于同一圆周上；当所述卷针处于第二工作状态时，所述第二内芯远离所述第一内芯运动且所述第二外芯朝向所述第一外芯运动。

优选地，所述活动座与所述第二定位座同步地相向运动或朝相反的方向运动。

优选地，所述第一外芯的内侧周部开设有第一收容槽，所述第一定位座收容在所述第一收容槽中；所述第二外芯的内侧周部开设有第二收容槽，所述第二定位座收容在所述第二收容槽中，当所述卷针处于所述第二工作状态时，所述第二内芯至少有部分收容在所述第二收容槽中。

优选地，所述下料装置包括用于夹持卷绕在所述卷针上所述电芯的机械夹组件，所述机械夹组件包括第一机械夹与第二机械夹，所述第一机械夹包括相配合的第一内夹与第一外夹，所述第一外芯上开设有开口朝外且供所述第一内夹沿轴向插入的第一插槽；所述第二机械夹包括相配合的第二内夹与第二外夹，所述第二外芯上开设有开口朝外且供所述第二内夹沿轴向插入的第二插槽。

进一步地，所述下料装置还包括用于驱使所述第一机械夹与第二机械夹相对远离而将所述电芯拉伸的拉伸驱动机构。

更进一步地，所述下料装置还包括用于驱使所述机械夹组件旋转的旋转驱动机构、用于驱使所述机械夹组件平移的平移驱动机构。

更进一步地，所述加工设备还包括用于将拉伸后的所述电芯进行整形的预成型装置。

作为一种具体的实施方式，所述预成型装置包括定位底板、上下升降以用于将所述电芯压持在所述定位底板上的定位夹、分别上下升降地设于所述定位夹两侧以分别对所述电芯进行压持成型的预成型夹。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型的电芯自动成型加工设备，其中通过采用新型的卷针结构来实现对隔膜与极片的卷绕，使其在成型时周向上受力更为均衡，同时也方便驱使卷针旋转而以恒定的线速度进行卷绕。在卷绕形成电芯后通过下料装置自动下料然后被拉伸为椭圆形，再经预成型装置而形成方形的裸电芯。上述过程完全可实现自动化加工，加工质量好、加工效率高，极大地提高了生产的能力和稳定性，同时还极大地节省了成本。

附图说明

附图1为现有技术中采用的电芯加工装置；

附图2为本实用新型中采用的卷针的截面结构示意图；

附图3为附图2的卷针在卷绕工作原理示意图；

附图4为本实用新型中下料装置的结构及工作原理示意图；

附图5为本实用新型中对电芯进行拉伸处理的工作原理示意图；

附图6为本实用新型中对电芯进行压持成型的工作原理示意图；

其中：1、卷针；11、第一外芯；11a、第一收容槽；11b、第一插槽；12、第一内芯；13、第一定位座；14、第二外芯；14a、第二收容槽；14b、第二插槽；15、第二内芯；16、第二定位座；

2、电芯；21、隔膜

3、第一机械夹；31、第一内夹；32、第一外夹；

4、第二机械夹；41、第二内夹；42、第二外夹；

5、定位底板；6、定位夹；7、预成型夹。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。

参见图2至6所示，一种电芯自动成型加工设备，其包括用于卷绕形成电芯2的卷针1、用于将卷针1上的电芯2下料的下料装置。

参见2、图3所示，卷针1包括卷针轴（图中未示出）、固定安装在卷针轴上的第一定位座12、可分别地沿平行于卷针轴的同一径向的方向朝向或远离第一定位座12运动的活动座（图中未示出）与第二定位座16，且上述活动座位于第二定位座16与第一定位座12之间。

该卷针1还包括固设于第一定位座12内端部的第一内芯13、固设于第一定位座12外端部的第一外芯11，上述第一内芯13与第一外芯11位置分别可微调地安装在第一定位座12上，其中，第一外芯11的截面呈近似半圆形，其外侧周面为弧面。该卷针1还包括固设于活动座上的第二内芯15、固设于第二定位座16外端部的第二外芯14，其中，第二外芯14位置也可微调地设置在第二定位座16上；上述第二内芯15位于第二定位座16的内侧；第二外芯14的截面呈近似半圆形，其外侧周面为弧面，且该弧面的半径与第一外芯11外侧周面的弧面半径相一致。

该卷针1具有第一工作状态与第二工作状态，当卷针1处于第一工作状态时，第二内芯15朝向第一内芯12运动而使得第一内芯12与第二内芯15能够形成对待卷绕的隔膜21端部的固定夹持，而第二外芯14远离第一外芯11运动，使得第一外芯11与第二外芯14的外侧周面位于同一圆周上，此时，亦即卷针1用于卷绕形成电芯时的工作状态，驱使卷针轴旋转，便可使得卷针1旋转而将带有隔膜的极片逐圈地卷绕在卷针1的外侧周部，卷绕时极片与隔膜在卷针1外侧周部上的各处受力较为均匀，显著地提高电芯2的成型质量。当卷针1处于第二工作状态时，第二内芯15远离第一内芯12运动且第二外芯14朝向第一外芯11运动，这样一方面可使得第一内芯12与第二内芯15之间松开对隔膜/极片端部的固定夹持，另一方面可使得第一外芯11与第二外芯14之间相对靠近而减小卷针的尺寸，使得卷绕的电芯2能够从卷针1上脱离下来。

参见图2、图3所示，该卷针1中，活动座与第二定位座16具体设置为同步地相向运动或朝相反的方向运动，亦即，当卷针1需要转换为第一工作状态时，活动座与第二定位座16之间朝相反的方向运动，从而使得第二内芯15趋近第一内芯12运动的同时，第二外芯14远离第一外芯11运动；当卷针需要转换为第二工作状态时，活动座与第二定位座16之间相向运动，从而使得第二内芯15远离第一内芯12运动的同时，第二外芯14趋近第一外芯11运动。

参见图2、图3所示，该卷针中，第一外芯11的外侧周部开设有第一收容槽11a，第一定位座13收容在第一收容槽11a中；第二外芯14的内侧周部开设有第二收容槽14a，第二定位座16收容在第二收容槽14a中，当卷针1处于第二工作状态时，第二内芯15至少有部分收容在第二收容槽14a中。

参见图2至图4所示，下料装置包括用于夹持卷绕在卷针1上电芯2的机械夹组件，该机械夹组件包括第一机械夹3与第二机械夹4，其中第一机械夹3包括相配合的第一内夹31与第一外夹32，第一外芯11上开设有开口朝外且供第一内夹31沿轴向插入的第一插槽11b；第二机械夹4包括相配合的第二内夹41和第二外夹42，第二外芯14上开设有开口朝外且供第二内夹41沿轴向插入的第二插槽14b。下料装置还包括用于驱使第一机械夹3与第二机械夹4相对远离而将电芯2拉伸的拉伸驱动机构、用于驱使机械夹组件旋转的旋转驱动机构及用于驱使机械夹组件平移的平移驱动机构。

当电芯2卷绕完成而开始下料时，第一内夹31与第二内夹41分别沿轴向插入第一插槽11b与第二插槽14b，然后第一内夹31与第一外夹32之间、第二内夹41与第二外夹42之间分别配合而沿电芯2的厚度方向将电芯2夹持住，接着卷针1回复至第二工作状态，由平移驱动机构驱使机械夹组件带着电芯2平移而脱离卷针1，然后再由旋转驱动机构驱使机械夹组件旋转而使得第一机械夹3与第二机械夹4旋转至位于同一水平位置。接着再由拉伸驱动机构驱使第一机械夹3与第二机械夹4朝相反的方向运动，从而将圆形的电芯2拉伸形成椭圆形，如图5所示。

参见图6所示，该加工设备还包括用于将拉伸后的电芯2进行整形的预成型装置，该预成型装置包括定位底板5、上下升降以用于将电芯2压持在定位底板5上的定位夹6、分别上下升降地设于定位夹6两侧以分别对电芯2进行压持成型的两个预成型夹7。当将电芯2从圆形拉伸至椭圆形后，通过机械夹组件平移而将电芯2平移至定位底板5上，并采用定位夹6将其沿椭圆形的短轴方向向下压持，当第一机械夹3与第二机械夹4退出后，两侧的预成型夹7下降而将电芯2的两侧进行压持成型，形成方形的裸电芯。

综上，本实用新型的电芯自动成型加工设备，其中通过采用新型的卷针结构来实现对隔膜与极片的卷绕，使其在成型时周向上受力更为均衡，同时也方便驱使卷针1旋转而以恒定的线速度进行卷绕。在卷绕形成电芯2后通过下料装置自动下料然后被拉伸为椭圆形，再经预成型装置而形成方形的裸电芯。上述过程完全可实现自动化加工，加工质量好、加工效率高，极大地提高了生产的能力和稳定性，同时还极大地节省了成本。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电芯自动成型加工设备，包括用于卷绕形成电芯的卷针、用于从所述卷针中将所述电芯下料的下料装置，其特征在于：所述卷针包括卷针轴、固定安装在所述卷针轴上的第一定位座、可分别地沿平行于所述卷针轴同一径向的方向朝向或远离所述第一定位座运动的活动座及第二定位座，所述卷针还包括固设于所述第一定位座内端部的第一内芯、固设于所述第一定位座外端部的第一外芯、固设于所述活动座上的第二内芯、固设于所述第二定位座外端部的第二外芯，所述第二内芯位于所述第二定位座的内侧，

所述卷针具有第一工作状态与第二工作状态，当所述卷针处于第一工作状态时，所述第二内芯朝向所述第一内芯运动且所述第二外芯远离所述第一外芯运动，所述第一外芯的外侧周面与第二外芯的外侧周面位于同一圆周上；当所述卷针处于第二工作状态时，所述第二内芯远离所述第一内芯运动且所述第二外芯朝向所述第一外芯运动。

2.根据权利要求1所述的电芯自动成型加工设备，其特征在于：所述活动座与所述第二定位座同步地相向运动或朝相反的方向运动。

3.根据权利要求1所述的电芯自动成型加工设备，其特征在于：所述第一外芯的内侧周部开设有第一收容槽，所述第一定位座收容在所述第一收容槽中；所述第二外芯的内侧周部开设有第二收容槽，所述第二定位座收容在所述第二收容槽中，当所述卷针处于所述第二工作状态时，所述第二内芯至少有部分收容在所述第二收容槽中。

4.根据权利要求1至3任一所述的电芯自动成型加工设备，其特征在于：所述下料装置包括用于夹持卷绕在所述卷针上所述电芯的机械夹组件，所述机械夹组件包括第一机械夹与第二机械夹，所述第一机械夹包括相配合的第一内夹与第一外夹，所述第一外芯上开设有开口朝外且供所述第一内夹沿轴向插入的第一插槽；所述第二机械夹包括相配合的第二内夹与第二外夹，所述第二外芯上开设有开口朝外且供所述第二内夹沿轴向插入的第二插槽。

5.根据权利要求4所述的电芯自动成型加工设备，其特征在于：所述下料装置还包括用于驱使所述第一机械夹与第二机械夹相对远离而将所述电芯拉伸的拉伸驱动机构。

6.根据权利要求5所述的电芯自动成型加工设备，其特征在于：所述下料装置还包括用于驱使所述机械夹组件旋转的旋转驱动机构、用于驱使所述机械夹组件平移的平移驱动机构。

7.根据权利要求6所述的电芯自动成型加工设备，其特征在于：所述加工设备还包括用于将拉伸后的所述电芯进行整形的预成型装置。

8.根据权利要求7所述的电芯自动成型加工设备，其特征在于：所述预成型装置包括定位底板、上下升降以用于将所述电芯压持在所述定位底板上的定位夹、分别上下升降地设于所述定位夹两侧以分别对所述电芯进行压持成型的预成型夹。