CN210607509U - 一种电芯卷绕缓存装置及电池卷绕机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电芯卷绕缓存装置，包括缓存支架以及安装在缓存支架上的驱动组件；缓存支架的下方固定安装有固定缓存辊子，缓存支架的上方通过平衡支架安装有移动缓存辊子；平衡支架与驱动组件传动连接，驱动组件能够驱动平衡支架靠近或者远离固定缓存辊子运动。本实用新型的电芯卷绕缓存装置通过驱动组件驱动平衡支架进行上下移动，改变移动缓存辊子与固定缓存辊子之间的相对距离，进而改变电芯卷绕缓存装置的缓存套量。包含此电芯卷绕缓存装置的电池卷绕机，通过此缓存装置能够根据需要实时调节缓存套量，实现正负极极片和正负极隔膜换卷过程中卷绕机不停机功能，卷芯卷取切割时设备不停机切割，进而大大提高卷绕机生产效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体一种电芯卷绕缓存装置及电池卷绕机。
背景技术
目前锂离子电池生产工艺，电芯的卷绕成型是电池的生产工艺中非常重要的一个生产工序，该工序一般会借助电池卷绕机实现如下的电芯卷绕成型过程：将用以放置正极卷料的正极放卷机构、用以放置负极卷料的负极放卷机构以及用以放置隔膜卷料的隔膜放卷机构上的正、负极以及隔膜卷料带一起卷绕形成电池电芯。然而，现有的电池卷绕机实现上述的电芯卷绕成型过程，因正负极极片放卷和隔膜放卷机构在上料时，要将新料与之前的旧料用胶带粘贴在一起，确保极片或隔膜连续不断，故每次都需要停机换料并贴带。造成设备效率较低，生产节奏慢，影响生产产量。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种电芯卷绕缓存装置及电池卷绕机，以解决现有技术中电池卷绕机卷绕形成电芯时所存在的效率较低的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种电芯卷绕缓存装置，包括缓存支架以及安装在缓存支架上的驱动组件；所述缓存支架的下方固定安装有固定缓存辊子，所述缓存支架的上方通过平衡支架安装有移动缓存辊子；所述平衡支架与驱动组件传动连接，所述驱动组件能够驱动平衡支架靠近或者远离固定缓存辊子运动。
进一步方案，所述驱动组件包括安装在缓存支架顶部的伺服电机，伺服电机的输出轴连接有移动丝杆；所述平衡支架位于移动丝杆的一端安装有连接块；所述移动丝杆穿设所述连接块并与连接块螺纹连接。通过移动丝杆与连接块的螺纹连接，在伺服电机的驱动下，即可通过移动丝杆带动平衡支架进行上下移动，进而改变移动缓存辊子与固定缓存辊子之间的相对距离，改变电芯卷绕缓存装置的缓存量。
进一步方案，所述缓存支架的底部安装有固定块，所述固定缓存辊子通过固定块安装在缓存支架的底部。
进一步方案，所述固定缓存辊子的下方设置有断带保护压辊装置。
进一步方案，所述断带保护压辊装置包括压辊和压辊固定板，所述压辊通过压辊活动块与压辊固定板活动连接，所述压辊活动块与压辊固定板之间安装有气缸。通过在压辊活动块与压辊固定板之间安装气缸，当发生断带时，气缸顶升，驱动压辊压住固定缓存辊子，从而紧紧压住断带极片或隔膜，避免极片或隔膜回退，这样在穿带时可大大减少穿带时间。
本实用新型的另一个目的是提供一种电池卷绕机，所述电池卷绕机包含上述所述的电芯卷绕缓存装置。
进一步方案，所述电池卷绕机还包括卷绕机构和导向辊组，所述卷绕机构通过电芯卷绕缓存装置与卷芯卷针连接，所述卷绕机构与电芯卷绕缓存装置之间安装有前驱动辊组、前张力辊组；所述电芯卷绕缓存装置与卷芯卷针之间安装有后张力辊组、后驱动辊组；所述前张力辊组和电芯卷绕缓存装置之间、以及电芯卷绕缓存装置和后张力辊组之间均安装有纠偏辊组；所述后驱动辊组与卷芯卷针之间安装有卷取驱动辊组。
进一步方案，所述卷绕机构包括正极极片放卷机构、负极极片放卷机构、正极隔膜放卷机构和负极隔膜放卷机构；所述电芯卷绕缓存装置为四组，分别为与正极极片放卷机构连接的第一电芯卷绕缓存装置，与负极极片放卷机构连接的第二电芯卷绕缓存装置，与正极隔膜放卷机构连接的第三电芯卷绕缓存装置，以及与负极隔膜放卷机构连接的第四电芯卷绕缓存装置。
进一步方案，所述卷取驱动辊组与卷芯卷针之间位于正极极片的一端安装有正极夹板和正极切刀，所述卷取驱动辊组与卷芯卷针之间位于负极极片的一端安装有负极夹板和负极切刀。
进一步方案，所述电池卷绕机还包括用于检测正极极片Mark孔的正极限位光栅，以及用于检测负极极片Mark孔的负极限位光栅。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型的电芯卷绕缓存装置通过驱动组件驱动平衡支架进行上下移动，进而改变移动缓存辊子与固定缓存辊子之间的相对距离，改变电芯卷绕缓存装置的缓存套量。并设置断带保护压辊装置，当发生断带时，气缸顶升，驱动压辊压住固定缓存辊子，从而紧紧压住断带极片或隔膜，避免极片或隔膜回退，这样在穿带时可大大减少穿带时间。包含本电芯卷绕缓存装置的电池卷绕机，通过此电芯卷绕缓存装置能够根据需要实时调节缓存套量，实现正负极极片和正负极隔膜换卷过程中卷绕机不停机功能，卷芯卷取切割时设备不停机切割，进而大大提高卷绕机生产效率，降低生产成本。
附图说明
图1为电芯卷绕缓存装置的结构示意图；
图2为断带保护压辊装置在电芯卷绕缓存装置中的位置结构示意图；
图3为断带保护压辊装置的结构示意图一；
图4为断带保护压辊装置的结构示意图二；
图5为电池卷绕机的结构示意图；
附图标记：
101-缓存支架，102-固定缓存辊子，103-平衡支架，104-移动缓存辊子，105-伺服电机，106-移动丝杆，107-连接块，108-固定块，110-断带保护压辊装置，111-压辊，112-压辊固定板，113-气缸，114-压辊活动块，1-正极极片放卷机构，2-负极极片放卷机构，3-正极隔膜放卷机构，4-负极隔膜放卷机构，5-第一电芯卷绕缓存装置，6-第二电芯卷绕缓存装置，7-第三电芯卷绕缓存装置，8-第四电芯卷绕缓存装置，9-导向辊组，10-卷芯卷针，11-前驱动辊组，12-前张力辊组，13-后张力辊组，14-后驱动辊组，17-纠偏辊组，18-卷取驱动辊组，19-正极夹板，20-正极切刀，21-负极夹板，22-负极切刀，23-正极限位光栅，24-负极限位光栅，25-正极极片，26-负极极片，27-正极隔膜，28-负极隔膜。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本方案中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“固定安装”“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“活动连接”是指是指两部件连接在一起并能相对运动；术语“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的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，因此不能理解为本发明的限制。
如图1所示，一种电芯卷绕缓存装置，包括缓存支架101以及安装在缓存支架101上的驱动组件；缓存支架101的底部安装有固定块108，固定缓存辊子102通过固定块108安装在缓存支架101的底部；缓存支架101的上方通过平衡支架103安装有移动缓存辊子104；所述平衡支架103与驱动组件传动连接，所述驱动组件能够驱动平衡支架103靠近或者远离固定缓存辊子102运动。驱动组件包括安装在缓存支架101顶部的伺服电机105，伺服电机105的输出轴连接有移动丝杆106；所述平衡支架103位于移动丝杆106的一端安装有连接块107；所述移动丝杆106穿设所述连接块107并与连接块螺纹连接。通过移动丝杆106与连接块107的螺纹连接，在伺服电机105的驱动下，即可通过移动丝杆106带动平衡支架13进行上下移动，进而改变移动缓存辊子104与固定缓存辊子102之间的相对距离，改变电芯卷绕缓存装置的缓存量。
如图2-4所示，作为优选的实施例，固定缓存辊子102的下方设置有断带保护压辊装置110。所述断带保护压辊装置110包括压辊111和压辊固定板112，所述压辊111通过压辊活动块114与压辊固定板112活动连接，所述压辊活动块114与压辊固定板112之间安装有气缸113。通过在压辊活动块114与压辊固定板112之间安装气缸113，当发生断带时，气缸113顶升，驱动压辊111压住固定缓存辊子102，从而紧紧压住断带极片或隔膜，避免极片或隔膜回退，这样在穿带时可大大减少穿带时间。
如图5所示，本实用新型的另一个目的是提供一种电池卷绕机，所述电池卷绕机包含上述所述的电芯卷绕缓存装置。所述电池卷绕机还包括卷绕机构和导向辊组，所述卷绕机构通过电芯卷绕缓存装置与卷芯卷针10连接，所述卷绕机构与电芯卷绕缓存装置之间安装有前驱动辊组11、前张力辊组12；所述电芯卷绕缓存装置与卷芯卷针10之间安装有后张力辊组13、后驱动辊组14；所述前张力辊组12和电芯卷绕缓存装置之间、以及电芯卷绕缓存装置和后张力辊组13之间均安装有纠偏辊组17；所述后驱动辊组14与卷芯卷针10之间安装有卷取驱动辊组18。所述卷绕机构包括正极极片放卷机构1、负极极片放卷机构2、正极隔膜放卷机构3和负极隔膜放卷机构4；所述电芯卷绕缓存装置为四组，分别为与正极极片放卷机构1连接的第一电芯卷绕缓存装置5，与负极极片放卷机构2连接的第二电芯卷绕缓存装置6，与正极隔膜放卷机构3连接的第三电芯卷绕缓存装置7，以及与负极隔膜放卷机构4连接的第四电芯卷绕缓存装置8。所述卷取驱动辊组18与卷芯卷针10之间位于正极极片25的一端安装有正极夹板19和正极切刀20，所述卷取驱动辊组18与卷芯卷针10之间位于负极极片26的一端安装有负极夹板21和负极切刀22。所述电池卷绕机还包括用于检测正极极片Mark孔的正极限位光栅23，以及用于检测负极极片Mark孔的负极限位光栅24。当正负极限位光栅检测到正负极极片的Mark孔时，通过卷取驱动辊组18后的编码器对正负极极片的行走距离进行计算；当负极Mark孔到达负极切刀22时，负极夹板21夹住，并进行切割；正极Mark孔到达正极切刀20时，正极夹板21夹住，并进行切割。
本电池卷绕机的工作原理是：
在正、负极极片以及正、负极隔膜位置分别上料，并进行人工穿带到卷芯卷取位置，在正常生产时，保证电芯卷绕缓存装置中的活套套量在总套量的10％-20％，保证生产正常运行。通过前张力辊组12、后张力辊组13对正负极极片及隔膜张力进行控制，保证系统张力恒定，同时可通过张力进行判断缓存装置中是否断带。当断带时系统进行停机保护。
当卷绕机构中物料即将用完时，控制前驱动辊组11速度增加，前驱动辊组11与后驱动辊组14形成速度差，同时伺服电机105开始带动平衡支架103向上移动，增加移动缓存辊子104和固定缓存辊子102之间的距离，使套量慢慢增加。保证在换卷时，套量能够到达最高，确保套量能够在手动换卷过程中够卷芯卷取使用。在卷绕位置没有料时，开始换卷，同时前驱动辊组11停止驱动，伺服电机105开始带动平衡支架103向下移动，缓存装置开始放套，直到手动换卷完成；换卷完成后，控制前驱动辊组与后驱动辊组形成速度差，使缓存装置上的套量在总套量的10％-20％之间，然后控制前驱动辊组与后驱动辊组速度相同，进而达到在放卷换卷时，设备不停机生产。
在正极切刀20或负极切刀22即将进行切割前，使前驱动辊组11速度大于后驱动辊组14速度，同时伺服电机105开始带动平衡支架103向上移动，使缓存装置套量慢慢增加，通过控制充套的速度，保持在切割完成以前，套量不会超好上限值，当正极切刀或负极切刀进行切割时，后驱动辊组速度降为0。在切割完成后，使前驱动辊组速度减小，后驱动辊组速度增加，前驱动辊组与后驱动辊组形成速度差，伺服电机105开始带动平衡支架103向下移动，缓存装置开始慢慢放套，使套量慢慢减少，使缓存装置上的套量在总套量的10％-20％之间，然后控制前驱动辊组与后驱动辊组速度相同，保持两者速度同步，保证套量恒定。进而达到在卷芯卷取切割时，设备不停机生产。
本实用新型通过对固定缓存辊子和移动缓存辊子之间距离的调节，以及缓存装置进出口端的前驱动辊组和后驱动辊组的速度控制，来改变缓存装置上的缓存套量，调节实现正负极极片和正负极隔膜换卷过程中卷绕机不停机功能，卷芯卷取切割时设备不停机切割，进而大大提高卷绕机生产效率，降低生产成本。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护。
Claims (10)
1.一种电芯卷绕缓存装置，其特征在于：包括缓存支架以及安装在缓存支架上的驱动组件；所述缓存支架的下方固定安装有固定缓存辊子，所述缓存支架的上方通过平衡支架安装有移动缓存辊子；所述平衡支架与驱动组件传动连接，所述驱动组件能够驱动平衡支架靠近或者远离固定缓存辊子运动。
2.根据权利要求1所述的电芯卷绕缓存装置，其特征在于：所述驱动组件包括安装在缓存支架顶部的伺服电机，伺服电机的输出轴连接有移动丝杆；所述平衡支架位于移动丝杆的一端安装有连接块；所述移动丝杆穿设所述连接块并与连接块螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的电芯卷绕缓存装置，其特征在于：所述缓存支架的底部安装有固定块，所述固定缓存辊子通过固定块安装在缓存支架的底部。
4.根据权利要求1所述的电芯卷绕缓存装置，其特征在于：所述固定缓存辊子的下方设置有断带保护压辊装置。
5.根据权利要求4所述的电芯卷绕缓存装置，其特征在于：所述断带保护压辊装置包括压辊和压辊固定板，所述压辊通过压辊活动块与压辊固定板活动连接，所述压辊活动块与压辊固定板之间安装有气缸。
6.一种电池卷绕机，其特征在于：包括如权利要求1-5任一所述的电芯卷绕缓存装置。
7.根据权利要求6所述的电池卷绕机，其特征在于：所述电池卷绕机还包括卷绕机构和导向辊组，所述卷绕机构通过电芯卷绕缓存装置与卷芯卷针连接，所述卷绕机构与电芯卷绕缓存装置之间安装有前驱动辊组、前张力辊组；所述电芯卷绕缓存装置与卷芯卷针之间安装有后张力辊组、后驱动辊组；所述前张力辊组和电芯卷绕缓存装置之间、以及电芯卷绕缓存装置和后张力辊组之间均安装有纠偏辊组；所述后驱动辊组与卷芯卷针之间安装有卷取驱动辊组。
8.根据权利要求7所述的电池卷绕机，其特征在于：所述卷绕机构包括正极极片放卷机构、负极极片放卷机构、正极隔膜放卷机构和负极隔膜放卷机构；所述电芯卷绕缓存装置为四组，分别为与正极极片放卷机构连接的第一电芯卷绕缓存装置，与负极极片放卷机构连接的第二电芯卷绕缓存装置，与正极隔膜放卷机构连接的第三电芯卷绕缓存装置，以及与负极隔膜放卷机构连接的第四电芯卷绕缓存装置。
9.根据权利要求7所述的电池卷绕机，其特征在于：所述卷取驱动辊组与卷芯卷针之间位于正极极片的一端安装有正极夹板和正极切刀，所述卷取驱动辊组与卷芯卷针之间位于负极极片的一端安装有负极夹板和负极切刀。
10.根据权利要求7所述的电池卷绕机，其特征在于：所述电池卷绕机还包括用于检测正极极片Mark孔的正极限位光栅，以及用于检测负极极片Mark孔的负极限位光栅。
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