CN217719720U - 一种锂电池电芯成型设备 - Google Patents

Abstract

一种锂电池电芯成型设备，包括卷绕装置、输送装置、夹持装置和压紧装置；卷绕装置包括卷针机构，用于卷绕成型圆形电芯；输送装置沿第二方向设置于卷针机构的外周，并能够沿第三方向在承接工位和压紧工位之间移动；夹持装置设置于输送装置，当输送装置移动至承接工位并承托圆形电芯时，夹持装置夹持圆形电芯，以辅助卷针机构退出圆形电芯；压紧装置沿第三方向设置于卷针机构的外周，当输送装置将圆形电芯输送至压紧工位时，压紧装置抵压圆形电芯于输送装置，并在夹持装置退出圆形电芯后，将圆形电芯压扁变形为方形电芯。利用圆形电芯卷绕成型效率高的特点，直接以圆形电芯为处理对象，将其压扁定型为方形电芯，能够大幅提升方形电芯的成型效率。

Description

一种锂电池电芯成型设备

技术领域

本实用新型涉及电池生产制造技术领域，具体涉及一种锂电池电芯成型设备。

背景技术

锂电池的电芯通常是由正极箔纸、负极箔纸和隔膜纸等以特定的层序卷绕组合成型的，根据电池形状的不同，电芯一般有圆形电芯和方形电芯之分；其中，圆形电芯通常是由圆形电芯卷绕成型的，而方形电芯则大多是由方形卷针卷绕成型的，尤其是超大方形电芯（其宽度通常大于150mm、长度通常大于200mm）。

由于方形卷针在卷绕过程中线速度变化较大，使得加速度变化较大，而过大的加速度则很容易对卷针的驱动电机造成冲击；因此，方形卷针的线速度通常需要控制在500mm/s左右，无法实现高速卷绕，这也就严重制约了方形电芯卷绕成型设备的生产效率或者方形电芯的成型效率。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种锂电池电芯成型设备，通过将圆形电芯变形为方形电芯，能够大幅提升方形电芯的成型效率。

根据第一方面，一种实施例中提供一种锂电池电芯成型设备，包括：

卷绕装置，其用于卷绕成型圆形电芯，所述卷绕装置包括卷针机构，所述卷针机构可控地绕其轴心线转动和可控地沿与其轴心线平行的第一方向移动；

输送装置，其沿第二方向设置于所述卷针机构的外周，所述输送装置可控地沿第三方向移动，沿所述输送装置的移动轨迹定义有承接工位和压紧工位；其中，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直；

夹持装置，其设置于所述输送装置，所述夹持装置可控地沿第一方向移动，当所述输送装置移动至承接工位以承托圆形电芯时，所述夹持装置能够夹持圆形电芯，从而辅助所述卷针机构沿第一方向退出圆形电芯；以及

压紧装置，其沿第三方向设置于所述卷针机构的外周，所述压紧装置可控地沿第二方向移动；当所述输送装置将圆形电芯输送至压紧工位时，所述压紧装置能够抵压圆形电芯于输送装置，以在所述夹持装置沿第一方向退出圆形电芯后，将圆形电芯压扁变形为方形电芯。

一个实施例中，所述压紧工位包括预压工位和压平工位，所述承接工位、预压工位和压平工位沿输送装置的移动轨迹依次排布；所述压紧装置包括：

预压机构，其沿第三方向邻近所述卷针机构布置，所述预压机构可控地沿第二方向移动；当所述输送装置将圆形电芯输送至预压工位时，所述预压机构能够抵压圆形电芯于输送装置，以辅助所述夹持装置退出圆形电芯；以及

压平机构，其沿第三方向设置于所述预压机构远离卷针机构的一侧，所述压平机构可控地沿第二方向移动；当所述输送装置将经过预压机构抵压的电芯输送至压平工位时，所述压平机构能够将电芯压扁并定型为方形电芯。

一个实施例中，所述预压机构和/或压平机构包括抵压驱动件和抵压作用件；所述抵压驱动件与抵压作用件连接，用以驱使所述抵压作用件沿第二方向移动。

一个实施例中，所述输送装置包括：

卸料输送带机构，其用于承托圆形电芯和用于将圆形电芯自所述承接工位输送至预压工位，所述卸料输送带机构沿第二方向设置于卷针机构的外周，所述夹持装置设置于卸料输送带机构；以及

转运输送带机构，其用于将经过所述预压机构抵压的电芯输送至压平工位，所述转运输送带机构沿第三方向布置于卸料输送带机构与压平机构之间。

一个实施例中，所述夹持装置包括：

承压件，其沿第一方向延伸设置，所述卷针机构具有避让空间，所述避让空间用于容纳承压件，以使所述承压件能够抵持圆形电芯的周壁内侧；

预紧件，其与所述承压件沿第二方向并排排布，所述预紧件用于抵持圆形电芯的周壁外侧；

夹持驱动件，其连接于所述承压件与预紧件之间，所述夹持驱动件用于驱使承压件与预紧件沿第二方向相对靠近移动和相对远离移动；以及

进给驱动件，其设置于所述输送装置，所述进给驱动件与夹紧驱动件连接，用以驱使所述夹紧驱动件带动承压件和预紧件沿第一方向移动。

一个实施例中，所述卷绕装置还包括沿卷针机构的转动方向依次排布的第一裁切机构、第二裁切机构和贴胶机构；

沿所述卷针机构的转动轨迹依次定义有卷绕工位、贴胶工位和卸料工位，所述卷针机构自卷绕工位接收电芯料带，并在转动预设圈数后将电芯料带卷绕成卷；

当所述卷针机构转动预设圈数后，所述第一裁切机构自卷绕工位裁断电芯料带的极片，以形成半成品电芯；

当所述卷针机构将半成品电芯转动至贴胶工位时，所述贴胶机构自贴胶工位对半成品电芯进行贴胶，且所述第二裁切机构裁断半成品电芯的隔膜，从而形成圆形电芯；

当所述卷针机构将圆形电芯转动至卸料工位时，所述输送装置移动至承接工位以承托圆形电芯。

一个实施例中，所述卷绕工位、贴胶工位和卸料工位中相邻两者之间的夹角为120°。

一个实施例中，所述卷绕装置还包括第一隔膜放卷机构、第二隔膜放卷机构、第一极片放卷机构和第二极片放卷机构，所述第一裁切机构的数量设置为两个，两个所述第一裁切机构中的一者与第一极片放卷机构配合、另一者与第二极片放卷机构配合；

所述第一极片放卷机构和第二极片放卷机构放卷输出的极片分别经对应的第一裁切机构输送至卷绕工位，所述第一隔膜放卷机构和第二隔膜放卷机构放卷输出隔膜输送至卷绕工位，以于所述卷绕工位组合形成能够被所述卷针机构接收的电芯料带。

一个实施例中，还包括设备机架，所述设备机架上以卷针机构为中心定义有第一功能区和第二功能区，所述第一功能区位于卷针机构的外周，所述第二功能区位于第一功能区的外周；其中，所述第一裁切机构、第二裁切机构和贴胶机构设置于第一功能区，所述第一隔膜放卷机构、第二隔膜放卷机构、第一极片放卷机构和第二极片放卷机构设置于第二功能区。

一个实施例中，所述第一极片放卷机构和/或第二极片放卷机构包括极片换卷组件和至少两个极片放卷组件，所述极片放卷组件用于放卷极片，所述极片换卷组件沿极片的输送路径布置于极片放卷组件与对应的第一裁切机构之间，所述极片换卷组件用于将至少两个极片放卷组件所放卷的极片择一输出至对应的第一裁切机构。

依据上述实施例的锂电池电芯成型设备，包括卷绕装置、输送装置、夹持装置和压紧装置；卷绕装置包括卷针机构，用于卷绕成型圆形电芯；输送装置沿第二方向设置于卷针机构的外周，并能够沿第三方向在承接工位和压紧工位之间移动；夹持装置设置于输送装置，当输送装置移动至承接工位并承托圆形电芯时，夹持装置夹持圆形电芯，以辅助卷针机构退出圆形电芯；压紧装置沿第三方向设置于卷针机构的外周，当输送装置将圆形电芯输送至压紧工位时，压紧装置抵压圆形电芯于输送装置，并在夹持装置退出圆形电芯后，将圆形电芯压扁变形为方形电芯。利用圆形电芯卷绕成型效率高的特点，直接以圆形电芯为处理对象，将其压扁定型为方形电芯，能够大幅提升方形电芯的成型效率。

附图说明

图1为一种实施例的电芯成型设备在第一方向上的平面结构。

图2为一种实施例的电芯成型设备中电芯料带的输送路径示意图。

图3为一种实施例的电芯成型设备中卷针机构及关联装置间的位置关系示意图。

图4为一种实施例的电芯成型设备中各功能位的位置标识示意图。

图5为一种实施例的电芯成型设备卷绕电芯料带时的工作原理示意图。

图6为一种实施例的电芯成型设备在圆形电芯处于卸料工位时的工作原理示意图。

图7为一种实施例的电芯成型设备将圆形电芯压扁变形为方形电芯时的工作原理示意图。

图8为一种实施例的电芯成型设备对方形电芯定型时的工作原理示意图。

图9为一种实施例的电芯成型设备中卷针机构的结构参考示意图。

图10为一种实施例的电芯成型设备中输送装置、夹持装置与压紧装置之间的结构布置关系示意图。

图中：

100、卷绕装置；100a、卷绕工位；100b、贴胶工位；100c、卸料工位；110、第一极片放卷机构；111、放卷组件；112、换卷组件；113、刷粉组件；114、张力组件；115、纠偏组件；120、第一隔膜放卷机构；130、第二隔膜放卷机构；140、第二极片放卷机构；150、卷针机构；150a、避让空间；151、卷针针体；152、旋转驱动件；153、第二平移驱动件；160、第一裁切机构；170、第二裁切机构；180、贴胶机构；

200、输送装置；200a、承接工位；200b、预压工位；200c、压平工位；210、卸料输送带机构；211、输送载台；212、输送带组件；213、第一平移驱动件；220、转运输送带机构；300、夹持装置；310、承压件；320、预紧件；330、夹持驱动件；340、进给驱动件；

400、压紧装置；410、预压机构；411、抵压驱动件；412、抵压作用件；420、压平机构；500、设备机架；500a、第一功能区；500b、第二功能区；600、下料输送装置；

A、电芯料带；A1、正极片；A2、上隔膜；A3、负极片；A4、下隔膜；B、圆形电芯；C、方形电芯。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

本文中所用术语“第一方向”、“第二方向”和“第三方向”是基于锂电池电芯成型设备整体的结构以及工作原理所定义的相互正交的三个方向，用于区分所描述对象之间的方位或位置关系；其中，若以电芯成型设备处于一般应用环境内时所呈现的状态为例，“第一方向”可以指代前后方向，“第二方向”可以指代上下方向，相应地，“第三方向”则可指代左右方向。

本申请提供的锂电池电芯成型设备，首先借助卷绕装置卷绕成型圆形电芯；而后通过输送装置与夹持装置的配合，辅助卷绕装置的卷针机构自卷绕成型的圆形电芯退出，实现圆形电芯的卸料；最后通过压紧装置与输送装置的配合，在辅助夹持装置退出圆形电芯后，将圆形电芯压扁并定型为方形电芯；充分利用圆形卷针（即：卷针机构）的卷绕效率高（通常，圆形卷针的卷绕线速度可以达到3000-4000mm/s左右）的特点，通过将圆形电芯压扁定型为方形电芯，能够大幅提高方形电芯的成型效率。

请参阅图1至图10，一种实施例提供的一种锂电池电芯成型设备（以下简称电芯成型设备），包括卷绕装置100、输送装置200、夹持装置300、压紧装置400以及因应需要而存在的其他装置构件（例如设备机架500）。

请参阅图1、图2和图5，卷绕装置100装设于设备机架500上，主要用于将正极片A1、上隔膜A2、负极片A3和下隔膜A4按照由内至外的层序卷绕成卷，并经过裁切及贴胶等工艺处理后最终形成所需要的圆形电芯B。该卷绕装置100包括用于放卷并输出负极片A3的第一极片放卷机构110、用于放卷并输出下隔膜A4的第一隔膜放卷机构120、用于放卷并输出上隔膜A2的第二隔膜放卷机构130、用于放卷并输出正极片A1的第二极片放卷机构140、用于电芯料带A的卷针机构150、用于裁断正极片A1和负极片A3的第一裁切机构160、用于裁断上隔膜A2和下隔膜A4的第二裁切机构170以及用于进行贴胶处理的贴胶机构180。

需要说明的是，请参阅图5，以卷针机构150为参考基准，电芯料带A是指正极片A1、上隔膜A2、负极片A3和下隔膜A4按照由内至外的层序被组合排布时所呈现的结构状态（即：与下隔膜A4相比，正极片A1位于最靠近卷针机构150的一侧），通常四者按照由内至外的层序被卷针机构150接收以及卷绕的过程中均可四者的集合称之为或者定义为电芯料带A。

卷针机构150的整体结构构造或者用于卷绕电芯料带A的针体部分可参考现有的圆形卷针进行选择设置，该卷针机构150被配置成相对设备机架500能够可控地绕其轴心线作逆时针旋转运动，同时被配置成相对设备机架500能够可控地沿与其轴心线平行的第一方向作前后平移运动。沿卷针机构150的转动轨迹定义有多个第一功能位（请参阅图4），多个第一功能位中包括沿卷针机构150的转动方向（或沿逆时针）依次排列的卷绕工位100a、贴胶工位100b和卸料工位100c，该三个第一功能位可以理解为是虚拟定义在卷针机构150的转动轨迹上的三个不同的角度位置；其中，卷针机构150于卷绕工位100a接收电芯料带A，并且卷针机构150沿逆时针方向转动预设圈数后，可将电芯料带A卷绕成卷（即：近似于具有相应层数的圆形柱状体）。

第一裁切机构160布置于卷针机构150的外周，并处于与卷绕工位100a相对应的位置；例如，第一裁切机构160沿第二方向（即：上下方向）布置于卷针机构150的正上方，而位于卷针机构150的转动轨迹12点钟的位置则被定义为卷绕工位100a；当卷针机构150转动预设圈数而停止后，可利用第一裁切机构160裁断电芯料带A中的正极片A1和负极片A3，为便于区分和描述，将此时的电芯（或卷绕成卷的电芯料带A）定义为半成品电芯。

具体实施时，在设备机架500上与卷绕工位100a相对应的位置共计设置两个第一裁切机构160，两个第一裁切机构160中的一者用于与第一极片放卷机构110配合，以能够裁断第一极片放卷机构110所输出的负极片A3；两个第一裁切机构160中的另一者用于与第二极片放卷机构140配合，以能够裁断第二极片放卷机构140所放卷输出的正极片A1；换而言之，两个第一裁切机构160中的一者布置于负极片A3的输送路径上、另一者布置于正极片A1的输送路径上。

第二裁切机构170和贴胶机构180均布置于卷针机构150的外周；其中，贴胶机构180处于与贴胶工位100b相对应的位置，而第二裁切机构170则位于第一裁切机构160与贴胶机构180之间；亦可理解为，第一裁切机构160、第二裁切机构170和贴胶机构180沿卷针机构150的转动方向（或沿逆时针方向）依次排布于卷针机构150的外周。

当卷针机构150将半成品电芯自卷绕工位100a转动至贴胶工位100b并停留时，第二裁切机构170动作以将电芯料带A（或半成品电芯）中的上隔膜A2和下隔膜A4裁断，与此同时贴胶机构180开始对半成品电芯进行贴胶；而后卷针机构150继续逆时针转动，以将电芯转动至卸料工位100c（当然，在卷针机构150自贴胶工位100b转动至卸料工位100c的过程中，贴胶机构180可持续对电芯进行贴胶处理），从而最终于卷针机构150上形成圆形电芯B。

需要说明的是，第一裁切机构160、第二裁切机构170和贴胶机构180的具体结构构造可参考现有技术。

请参阅图1至图4，输送装置200装设于设备机架500上，其可主要由输送带等功能器件组合搭建而成；该输送装置200沿第二方向布置于卷绕装置100（具体为卷针机构150）外周的下方侧，并且被配置成能够沿第三方向相对于卷针机构150作左右平移运动。沿输送装置200的移动轨迹定义有多个第二功能位，多个第二功能位中包括承接工位200a和压紧工位，两者由左至右输送布置，或者两者沿第三方向自邻近卷针机构150的位置（例如卷针机构150外周的正下方）朝远离卷针机构150的位置依次排布。

请参阅图1至图3、图6及图10，夹持装置300装设于输送装置200上，以使得输送装置200能够同步带动夹持装置300作左右平移运动；同时，夹持装置300被配置成能够相对卷针机构150沿第一方向作前后平移运动。当卷针机构150将圆形电芯B逆时针转动至卸料工位100c后，输送装置200可向左移动至承接工位200a，从而使得输送装置200处于圆形电芯B的正下方并与其进行接触，实现对圆形电芯B的承托（或托举）。在输送装置200托举圆形电芯B后，夹持装置300沿第一方向向后移动，以伸入至圆形电芯B与卷针机构150之间的结构空间内，从而夹紧圆形电芯B的周向侧壁（请参阅图6）。以此，可借助输送装置200与夹持装置300的配合实现对卷针机构150上的圆形电芯B的固定；而后，卷针机构150则沿第一方向向后移动，自圆形电芯B退出，从而完成对圆形电芯B的卸料操作，即相当于：圆形电芯B自卷针机构150被转移至输送装置200与夹持装置300上。

请参阅图1至图3、图6至图8及图10，压紧装置400装设于设备机架500上，其沿第三方向布置于卷绕装置100（具体为卷针机构150）外周的右侧，并位于与压紧工位相对应的位置（例如设备机架500上邻近压紧工位的位置）；该压紧装置400被配置成能够相对于卷针机构150或者输送装置200沿第二方向作直线升降运动。当卷针机构150自圆形电芯B退出，在夹持装置300的配合下，输送装置200将圆形电芯B自承接工位200a向右输送至压紧工位后停留，压紧装置400可首先向下运动一定距离，以将圆形电芯B抵压于输送装置200上；此时，夹持装置300动作松开圆形电芯B，并沿第一方向向前移动，从而自圆形电芯B退出；而后，压紧装置400可继续向下运动或者输送装置200将圆形电芯B转移至压紧装置400上，以借助压紧装置400向圆形电芯B施加足够压力，促使圆形电芯B逐渐变形为近似于椭圆形（请参阅图7），从而最终被压平并变形为方形电芯C（请参阅图8）；最后，再将方形电芯C自电芯成型设备中输出后（例如通过设置于设备机架500上的下料输送装置600输出），即可完成方形电芯C的整个成型制作流程。

基于此，圆形电芯B卷绕成型效率高的特点，通过将卷绕装置100、输送装置200、夹持装置300和压紧装置400等组合装配于设备机架500上，搭建形成能够将圆形电芯B压扁变形为方形电芯C的电芯成型或卷绕设备，可有效规避方形卷针卷绕效率低的问题，大幅提高方形电芯C的成型效率。

一个实施例中，请参阅图3、图4、图6、图7和图8，压紧工位包括预压工位200b和压平工位200c；以卷针机构150为参考基准，承接工位200a、预压工位200b和压平工位200c沿第三方向由左至右依次排布；相适应地，压紧装置400包括预压机构410和压平机构420。其中，预压机构410邻近卷针机构150装设在设备机架500上（例如卷针机构150外周的右侧）并位于与预压工位200b相对应的位置（例如邻近预压工位200b设置）；压平机构420沿第三方向设置于预压机构410远离卷针机构150的一侧，并位于与压平工位200c相对应的位置（例如邻近预压工位200c设置），并且预压机构410和压平机构420均被配置成能够沿第二方向在设备机架500上作直线升降运动。

当输送装置200在夹持装置300的配合下，将脱离卷针机构150的圆形电芯B自承接工位200a输送至预压工位200b停留时，预压机构410沿第二方向向下运动，通过接触并抵压圆形电芯B的顶部，将圆形电芯B抵压于输送装置200上，以便夹持装置300松开圆形电芯B并向前移动退出圆形电芯B。随后预压机构410继续向下运动至最低位置点后静止一段时间后，再复位至初始位置；以此，可将圆形电芯B压扁变形为方形电芯C，但通常此时的方形电芯C的结构形态并不稳定，尤其是宽度通常大于150mm、长度通常大于200mm的超大方形电芯。因此，输送装置200再将此时的方形电芯C输送到压平工位200c，以将方形电芯C转移至压平机构420上，借助压平机构420再次向方形电芯C施加压力（例如5吨左右的压力；当然，根据方形电芯C的尺寸差异，具体压力可作适应性调整），从而可实现方形电芯C的定型，最终得到所需要的方形电芯C。

一个实施例中，请参阅图10，预压机构410包括抵压驱动件411和抵压作用件412；其中，抵压驱动件411可由气缸或者电机等动力器件配合如直线模组、丝杆传动机构等构件组合搭建而成，而抵压作用件412则耦合至抵压驱动件421的动力端，并沿第二方向布置于输送装置200的移动轨迹的上方；抵压驱动件411驱使抵压作用件412沿第二方向靠近或远离输送装置200，以实现辅助夹持装置300退出圆形电芯B以及完成对圆形电芯B的变形。

基于预压机构410的结构构造，请参阅图8并结合图10，压平机构420可大致参考预压机构410进行结构设置，其具体包括抵压驱动件411、抵压作用件412和承压载台（图中未示出）；其中，压平机构420的抵压驱动件411和承压载台均装设于设备机架500上，从而借助其抵压驱动件411驱使其抵压作用件412沿第二方向作直线升降运动；当输送装置200将方形电芯C输送至压平工位200c（即：承压载台）时，其抵压驱动件411驱使其抵压作用件412向下靠近承压载台运动，以向置于承压载台上的方形电芯C施加如0-5吨左右的压力，从而完成方形电芯C的定型。如此，可避免输送装置200因承压能力弱而无法承受过大压力的问题，通过压平机构420的抵压作用件412与承压载台的配合完成对方形电芯C的稳定定型。

一个实施例中，请参阅图3、图4、图6和图10，输送装置200包括卸料输送带机构210和转运输送带机构220，两者沿电芯的输送方向依次布置，即转运输送带机构220沿第三方向布置于卸料输送带机构210与压平机构420之间；其中，卸料输送带机构210包括输送载台211、输送带组件212和第一平移驱动件213；输送带组件212以可在输送载台211回转运动的方式装设于输送载台211上，第一平移驱动件213的本体固定装设在设备机架500上、动力端耦合至输送载台211上，而夹持装置300则装设于输送载台211上，从而借助第一平移驱动件213驱使输送载台211带动夹持装置300和输送带212沿第三方向作左右平移运动。转运输送带机构220可采用现有的输送带机构进行结构配置。

就第二功能位而言，承接工位200a和预压工位200b是沿着卸料输送带机构210的移动轨迹定义的，预压工位200b和压平工位200c是沿着转运输送带机构220的移动轨迹定义的。

基于此，当卷针机构150将圆形电芯B转动至卸料工位100c时，第一平移驱动件213驱使输送载台211向左移动，直至输送带组件212位于圆形电芯B的正下方（即：相当于输送带组件212移动至承接工位200a），从而使得输送带组件212通过接触圆形电芯B的底部实现对圆形电芯B的托举或承托；与此同时，夹持装置300亦同步移动至与圆形电芯B相对应的位置（例如沿第一方向正对圆形电芯B的顶部），夹持装置300动作以实现对圆形电芯B的夹持。待卷针机构150退出圆形电芯B后，第一平移驱动件213再驱使输送载台211向右移动，直至被夹持装置300夹持固定以及被输送带组件212托举的圆形电芯B移动至预压工位200b。当预压机构410将圆形电芯B预压变形为方形电芯C后，即可借助转运机构220将方形电芯C输送至压平工位200c，从而最终被转移至压平机构420上。

通过将输送装置200进行分段设置，可缩短卸料输送带机构210在第三方向上的长度，确保卸料输送带机构210具有足够的承压能力，以配合预压机构210将圆形电芯B预压变形为方形电芯C。当然，为避免卸料输送带机构210在移动至承接工位200a的过程中因与卷针机构150上的圆形电芯B接触而导致圆形电芯B转动或者对圆形电芯B造成损伤，也可同时赋予卸料输送带机构210沿第二方向作直线升降运动的自由度，例如通过在输送载台211与输送带组件212之间配置近似于第一平移驱动件213的驱动装置；在卸料输送带机构210移动至承接工位200a的过程中，首先驱使输送带组件212向下移动一段距离，当输送带组件212到达承接工位200a后，再驱使输送带组件212向上移动，直至接触或抵持圆形电芯B的底部外周壁。

其他实施例中，基于电芯尺寸的差异，也可将输送装置200设置为一体式输送带机构或者省略转运输送带机构220，并可同时省略压平机构220；以在夹持装置300退出圆形电芯B后，直接利用预压机构410将圆形电芯B压扁变形并定型为方形电芯C。当然，也可将输送装置200在第一方向上的长度作进一步地延长设置，以取代前述的下料输送装置600，从而在方形电芯C定型后，直接将其输送出电芯成型设备。

一个实施例中，请参阅图6和图10，夹持装置300包括承压件310、预紧件320、夹持驱动件330和进给驱动件340；其中，承压件310和预紧件320均可采用辊体结构，两者沿第二方向呈上下并排设置；进给驱动件340和夹持驱动件330可根据实际需求由气缸或电机等动力器件以及与之相配套的功能部件组合搭建而成，进给驱动件340的本体装设于输送装置200上（例如输送载台211）、动力端耦合至夹持驱动件330的本体，承压件310与夹持驱动件330的本体固定，预紧件320与夹持驱动件330的动力端耦合连接。同时，在卷针机构150上设有用于避让承压件310的避让空间150a，该避让空间150a沿第一方向延伸设置或者形成于卷针机构150的周侧。

如此，当卷针机构150将圆形电芯B转动至卸料工位100c，并且输送装置200移动至承接工位200a后，进给驱动件340可驱使夹持驱动件330带动承压件310和预紧件320沿第一方向向后移动（即：面向圆形电芯B）移动，从而使得承压件310进入避让空间150a后抵持于圆形电芯B的周壁内侧，而预紧件320则位于圆形电芯B的外周并与承压件310呈外内相对或者上下相对。随后，夹持驱动件330动作，以驱使预紧件320沿第二方向向下移动，从而使预紧件320抵持圆形电芯B的周壁外侧，进而在承压件310的配合下完成对圆形电芯B的夹持或夹紧，以便卷针机构150自圆形电芯B退出。

本实施例中，夹持装置300设置为能够夹持或夹紧圆形电芯B的顶部周壁，以使得其与输送装置200配合时能够以夹持顶部、托举底部的形式完成对圆形电芯B的卸料，并确保圆形电芯B被稳固固定。当然，通过改变夹持装置300在输送装置200上的位置，也可利用夹持装置300夹持圆形电芯B的其他位置，例如圆形电芯B的左侧周壁或者右侧周壁。

具体实施时，也可赋予夹持装置300整体一个能够沿第二方向作直线升降运动的自由度，例如在夹持驱动件330与紧急驱动件340之间设置一个直线驱动器件，用以调整承压件310和预紧件320在第二方向上的高度位置，以适应圆形电芯B的壁厚；如在承压件310与预紧件320相对远离的状态下，调整两者在第二方向上的高度位置，使得承压件310能够对准避让空间150，而预紧件320则位于圆形电芯B的外周，在两者向后运动至预设位置时，承压件310恰好位于圆形电芯B的内侧，而后再次调整两者的高度位置，使得承压件310预先抵持圆形电芯B的周壁内侧，最后再利用夹持驱动件330驱使预紧件320抵持圆形电芯B的周壁外侧，从而实现夹持夹紧圆形电芯B。

其他实施例中，夹持装置300也可装设于设备机架500，夹持装置300被配置成在能够沿第一方向作前后平移运动的同时，还能够与输送装置200同步地沿第三方向作左右平移运动；虽然对输送装置200与夹持装置300的控制精度要求较高，但可以对电芯成型设备的整体结构布局进行选择性设置，以满足应用环境的需求。

一个实施例中，请参阅图1和图2，在设备机架500上以卷针机构150为中心定义或者划分有多个功能区，多个功能区中包括一个位于卷针机构150外周的第一功能区500a和一个位于第一功能区500a外周的第二功能区500b；其中，卷针机构150位于第一功能区500a的中心区域，第一裁切机构160、第二裁切机构170和贴胶机构180沿逆时针依次布置于第一功能区500a内；而预压机构210处于预压工位200b时，第一裁切机构160、第二裁切机构170、贴胶机构180和预压机构210相当于是沿逆时针依次排布于第一功能区500a内的。第二极片放卷机构140、第二隔膜放卷机构130、第一隔膜放卷机构120和第一极片放卷机构110大致沿逆时针方向依次布置于第二功能区500b内。

如此，通过将设备机架500以卷针机构1500为中心进行区域划分，可更为合理地配置各装置构件之间的配合关系，既有利于各装置构件之间具有更好的协同性，又能够为实现电芯成型设备的模块化设计创造了条件，以便对电芯成型设备进行组装和维护。

一个实施例中，请参阅图4，卷绕工位100a、贴胶工位100b和卸料工位100c沿逆时针方向呈等夹角间隔排布，即三者中相邻两者之间的夹角为120°。由此，有利于对卷针机构150、第一裁切机构160、第二裁切机构170、贴胶机构180以及输送装置200、夹持装置300和压紧装置400在设备机架500上的具体位置进行合理布局，在保证圆形电芯B的卷绕以及方形电芯C的压扁成型的相关流程顺畅进行的同时，也有利于增强设备整体的结构紧凑性。当然上述三个功能位之间的关系也可根据实际情况进行调整。

一个实施例中，请参阅图9，卷针机构150包括卷针针体151、旋转驱动件152和第二平移驱动件153；其中，卷针针体151参考现有的圆形卷针进行结构选择配置，避让空间150a可沿第一方向延伸设置于卷针针体151的外周壁上；旋转驱动件152可由采用电机以及与之配套的相关器件（例如减速器等）组合搭建而成，旋转驱动件152的动力端耦合至卷针针体151，以能够驱使卷针针体151绕其轴心线作逆时针旋转运动；第二平移驱动件153可由气缸以及与之配套的相关器件（例如直线模组等）组合搭建而成，第二平移驱动件153的本体装设于设备机架500、动力端则耦合至旋转驱动件152的本体，以能够驱使旋转驱动件152带动卷针针体151沿第一方向作前后平移运动。相应地，卷绕工位100a、贴胶工位100b和卸料工位100c是沿着卷针针体151的转动轨迹依次排布的。具体实施时，卷针针体151与旋转驱动件152的组合体可采用三角头卷绕器，借助三角头卷绕器上结构间隙作为避让空间150a。

第一极片放卷机构110、第一隔膜放卷机构120、第二放卷机构130和第二极片放卷机构140等亦可参考现有技术，并且可根据电芯成型设备整体的结构布局设置在设备机架500的相应位置，要点在于：确保正极片A1、上隔膜A2、负极片A3和下隔膜A4是按照由内至外的层序被输送至卷绕工位100a的。例如，请参阅图1和图2，第一极片放卷机构110包括沿负极片A3的输送方向或者输送路径顺序布置的放卷组件111、换卷组件112、刷粉组件113、张力组件114和纠偏组件115；其中，放卷组件111用于放置负极片A3的料卷，其数量设置为两个，而换卷组件112则可根据需要自动切换使用或者择一地选择其中一个放卷组件111放卷输出的负极片A3，以使自换卷组件112输出的负极片A3经过刷粉组件113、张力组件114和纠偏组件115相应处理后，通过与第一极片放卷机构110相配合的第一裁切机构160，到达放卷工位100a。至于第二极片放卷机构140的结构构成可参考第一极片放卷机构110进行设置，在此不作赘述。通过配置的两个放卷组件111可起到一备一用的作用，为极片的连续供料或上料提供保障。

需要说明的是，图1和图3中虽然仅示出了“第二方向”和“第三方向”，但根据“第一方向”、“第二方向”和“第三方向”三者之间相互正交的关系，可以毫无疑义地确定“第一方向”。图2中仅用粗实线代表电芯料带A的各组成部分（即：正极片A1、上隔膜A2、负极片A3和下隔膜A4）的大致输送路径，图2中的点划线代表设备机架500上各功能区的大致轮廓。另外，图4至9中带箭头的虚线代表卷针机构150的旋转方向以及其他平移机构的移动方向。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种锂电池电芯成型设备，其特征在于，包括：

卷绕装置，其用于卷绕成型圆形电芯，所述卷绕装置包括卷针机构，所述卷针机构可控地绕其轴心线转动和可控地沿与其轴心线平行的第一方向移动；

输送装置，其沿第二方向设置于所述卷针机构的外周，所述输送装置可控地沿第三方向移动，沿所述输送装置的移动轨迹定义有承接工位和压紧工位；其中，所述第一方向、第二方向和第三方向相互垂直；

夹持装置，其设置于所述输送装置，所述夹持装置可控地沿第一方向移动，当所述输送装置移动至承接工位以承托圆形电芯时，所述夹持装置能够夹持圆形电芯，从而辅助所述卷针机构沿第一方向退出圆形电芯；以及

压紧装置，其沿第三方向设置于所述卷针机构的外周，所述压紧装置可控地沿第二方向移动；当所述输送装置将圆形电芯输送至压紧工位时，所述压紧装置能够抵压圆形电芯于输送装置，以在所述夹持装置沿第一方向退出圆形电芯后，将圆形电芯压扁变形为方形电芯。

2.如权利要求1所述的锂电池电芯成型设备，其特征在于，所述压紧工位包括预压工位和压平工位，所述承接工位、预压工位和压平工位沿输送装置的移动轨迹依次排布；所述压紧装置包括：

预压机构，其沿第三方向邻近所述卷针机构布置，所述预压机构可控地沿第二方向移动；当所述输送装置将圆形电芯输送至预压工位时，所述预压机构能够抵压圆形电芯于输送装置，以辅助所述夹持装置退出圆形电芯；以及

压平机构，其沿第三方向设置于所述预压机构远离卷针机构的一侧，所述压平机构可控地沿第二方向移动；当所述输送装置将经过预压机构抵压的电芯输送至压平工位时，所述压平机构能够将电芯压扁并定型为方形电芯。

3.如权利要求2所述的锂电池电芯成型设备，其特征在于，所述预压机构和/或压平机构包括抵压驱动件和抵压作用件；所述抵压驱动件与抵压作用件连接，用以驱使所述抵压作用件沿第二方向移动。

4.如权利要求2所述的锂电池电芯成型设备，其特征在于，所述输送装置包括：

卸料输送带机构，其用于承托圆形电芯和用于将圆形电芯自所述承接工位输送至预压工位，所述卸料输送带机构沿第二方向设置于卷针机构的外周，所述夹持装置设置于卸料输送带机构；以及

转运输送带机构，其用于将经过所述预压机构抵压的电芯输送至压平工位，所述转运输送带机构沿第三方向布置于卸料输送带机构与压平机构之间。

5.如权利要求1所述的锂电池电芯成型设备，其特征在于，所述夹持装置包括：

承压件，其沿第一方向延伸设置，所述卷针机构具有避让空间，所述避让空间用于容纳承压件，以使所述承压件能够抵持圆形电芯的周壁内侧；

预紧件，其与所述承压件沿第二方向并排排布，所述预紧件用于抵持圆形电芯的周壁外侧；

夹持驱动件，其连接于所述承压件与预紧件之间，所述夹持驱动件用于驱使承压件与预紧件沿第二方向相对靠近移动和相对远离移动；以及

进给驱动件，其设置于所述输送装置，所述进给驱动件与夹紧驱动件连接，用以驱使所述夹紧驱动件带动承压件和预紧件沿第一方向移动。

6.如权利要求1-5中任一项所述的锂电池电芯成型设备，其特征在于，所述卷绕装置还包括沿卷针机构的转动方向依次排布的第一裁切机构、第二裁切机构和贴胶机构；沿所述卷针机构的转动轨迹依次定义有卷绕工位、贴胶工位和卸料工位，所述卷针机构自卷绕工位接收电芯料带，并在转动预设圈数后将电芯料带卷绕成卷；

当所述卷针机构转动预设圈数后，所述第一裁切机构自卷绕工位裁断电芯料带的极片，以形成半成品电芯；

当所述卷针机构将半成品电芯转动至贴胶工位时，所述贴胶机构自贴胶工位对半成品电芯进行贴胶，且所述第二裁切机构裁断半成品电芯的隔膜，从而形成圆形电芯；

当所述卷针机构将圆形电芯转动至卸料工位时，所述输送装置移动至承接工位以承托圆形电芯。

7.如权利要求6所述的锂电池电芯成型设备，其特征在于，所述卷绕工位、贴胶工位和卸料工位中相邻两者之间的夹角为120°。

8.如权利要求6所述的锂电池电芯成型设备，其特征在于，所述卷绕装置还包括第一隔膜放卷机构、第二隔膜放卷机构、第一极片放卷机构和第二极片放卷机构，所述第一裁切机构的数量设置为两个，两个所述第一裁切机构中的一者与第一极片放卷机构配合、另一者与第二极片放卷机构配合；

所述第一极片放卷机构和第二极片放卷机构放卷输出的极片分别经对应的第一裁切机构输送至卷绕工位，所述第一隔膜放卷机构和第二隔膜放卷机构放卷输出隔膜输送至卷绕工位，以于所述卷绕工位组合形成能够被所述卷针机构接收的电芯料带。

9.如权利要求8所述的锂电池电芯成型设备，其特征在于，还包括设备机架，所述设备机架上以卷针机构为中心定义有第一功能区和第二功能区，所述第一功能区位于卷针机构的外周，所述第二功能区位于第一功能区的外周；

所述第一裁切机构、第二裁切机构和贴胶机构设置于第一功能区，所述第一隔膜放卷机构、第二隔膜放卷机构、第一极片放卷机构和第二极片放卷机构设置于第二功能区。

10.如权利要求8所述的锂电池电芯成型设备，其特征在于，所述第一极片放卷机构和/或第二极片放卷机构包括极片换卷组件和至少两个极片放卷组件，所述极片放卷组件用于放卷极片，所述极片换卷组件沿极片的输送路径布置于极片放卷组件与对应的第一裁切机构之间，所述极片换卷组件用于将至少两个极片放卷组件所放卷的极片择一输出至对应的第一裁切机构。

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