专利名称：电芯卷绕装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锂离子电池的卷绕装置，尤其涉及电芯卷绕装置。背景技术：
锂离子电池的卷绕设备中，至关重要的装置是工位的卷绕与转换装置，工位的卷 绕与转换直接决定着整个卷绕设备的精度及效率。目前锂离子电池卷绕设备中的工位卷绕与转换，是通过将卷绕机构整体移动而完 成的卷绕工位与贴胶工位之间的互换，此种结构较复杂，在调试与安装时有诸多不便，且因 是通过将卷绕机构整体位移后方可将卷绕装置从卷绕工位与贴胶工位之间互换，固在工位 转换时会因震动而影响其卷绕工位的精度，同时也因转换的时长而严重影响工作效率。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提供一种具有稳定性好，转换精 度高及效率好的电芯卷绕装置。本发明提供了一种电芯卷绕装置，包括卷绕机构、卷针驱动机构、工位转换机构、 框架机构、所述卷绕机构设置在所述框架机构上；所述工位转换机构与所述框架机构相连、 且驱动所述框架机构进行摆动；所述卷针驱动机构与所述卷绕机构相配合完成卷绕动作。作为本发明的进一步改进，所述卷绕机构包括电机、连轴、第一轴套、第一针轴、第 一卷针、第二轴套、第二针轴、第二卷针、第一同步动力传导机构、第二同步动力传导机构， 所述电机驱动端与所述连轴相连；所述第一针轴位于所述第一轴套内、且所述第一针轴可 相对于所述第一轴套做轴向运动；所述第二针轴位于所述第二轴套内、且所述第二针轴可 相对于所述第二轴套做轴向运动；所述第一卷针与所述第一针轴一端相连，所述第二卷针 与所述第二针轴一端相连；进行卷绕时，所述第一卷针和所述第二卷针相重合；所述卷针 驱动机构为两个、且分别与所述第一针轴另一端和所述第二针轴另一端相连，所述两个卷 针驱动机构分别驱动所述第一针轴和所述第二针轴分别相对于所述第一轴套和所述第二 轴套进行轴向运动，从而使所述第一卷针和所述第二卷针完成重合或分离动作；所述第一 同步动力传导机构一端与所述连轴相连、另一端与所述第一轴套相连；所述第二同步动力 传导机构一端与所述连轴相连、另一端与所述第二轴套相连。作为本发明的进一步改进，所述卷绕机构还包括光码盘、PLC和传感器，所述光码 盘与所述连轴安装在一起，所述传感器位置与所述光码盘位置轴向相对应；所述光码盘设 有一原点，所述传感器检测该原点经过所述传感器的次数，从而判断所述连轴转动的圈数； 所述传感器与所述PLC相连，所述PLC与所述电机相连。作为本发明的进一步改进，所述所述原点为一缺口。作为本发明的进一步改进，所述两个卷针驱动机构分别为第一卷针驱动机构和第 二卷针驱动机构，所述第一卷针驱动机构包括第一气缸、第一连接块、第一导轨，所述第一 气缸的活塞端与所述第一连接块相连，所述第一连接块另一端与所述第一针轴相连，所述第一连接块安装在所述第一导轨的滑块上；所述第二卷针驱动机构包括第二气缸、第二连 接块、第二导轨，所述第二气缸的活塞端与所述第二连接块相连，所述第二连接块另一端与 所述第二针轴相连，所述第二连接块安装在所述第二导轨的滑块上。作为本发明的进一步改进，所述第一同步动力传导机构包括与所述连轴固定连接 的第一同步轮、与所述第一轴套固定连接的第二同步轮，所述第一同步轮通过第一同步带 将动力传递至所述第二同步轮；所述第二同步动力传导机构包括与所述连轴固定连接的第 三同步轮、与所述第二轴套固定连接的第四同步轮，所述第三同步轮通过第二同步带将动 力传递至所述第四同步轮。作为本发明的进一步改进，所述电机驱动端与所述连轴之间设有联轴器，所述联 轴器分别与所述电机驱动端和所述连轴相连；所述第一同步轮和所述第二同步轮之间设有 第一同步带过轮，所述第一同步带过轮与所述第一同步带相接触；所述第三同步轮和所述 第四同步轮之间设有第二同步带过轮，所述同步带过轮与所述第二同步带相接触。作为本发明的进一步改进，所述第一轴套一端固定连接有第一针咀，所述第一卷 针穿过所述第一针咀与所述第一针轴相连；所述第二轴套一端固定连接有第二针咀，所述 第二卷针穿过所述第二针咀与所述第二针轴相连；卷绕机构还包括第一轴座、第二轴座和 电机座，所述第一轴套通过轴承安装在所述第一轴座上，所述第二轴套通过轴承安装在所 述第二轴座上，所述电机安装在所述电机座上。作为本发明的进一步改进，所述框架机构由轴向平行设置的第一固定板和第二固 定板，以及与所述第一固定板和所述第二固定板相连的连接板组成；所述电机座、所述第一 同步轮、所述第一同步带过轮、所述第一轴座、所述第一气缸均安装在所述第一固定板上， 所述第三同步轮、所述第二同步带过轮、所述第二轴座、所述第二气缸均安装在所述第二固 定板上。作为本发明的进一步改进，该电芯卷绕装置还包括安装板，所述工位转换机构包 括第三气缸，所述第三气缸设置在所述安装板上，所述第一固定板设有一接头，所述第三气 缸的活塞端与所述接头相连。本发明的有益效果是卷绕驱动机构通过传感器感应光码盘上的原点位置，以使 卷针更准备的定位；抽针驱动机构由气缸驱动，并通过导轨进行导向，更为平稳，直线度好， 避免了抽针时的抽芯现象及穿针时的穿通隔膜现象；工位转换驱动机构由气缸驱动卷绕机 构卷针端做摆动，结构简单，运动平稳。
图1是本发明提供的电芯卷绕装置的结构示意图；图2是本发明工位转换机构与第一固定板位于卷绕工位的连接示意图；图3是本发明工位转换机构与第一固定板位于贴胶工位的连接示意图。
具体实施方式如图1所示，本发明公开了一种电芯卷绕装置，包括卷绕机构、卷针驱动机构、工 位转换机构、框架机构、所述卷绕机构设置在所述框架机构上；所述工位转换机构与所述框 架机构相连、且驱动所述框架机构进行摆动；所述卷针驱动机构与所述卷绕机构相配合完
5成卷绕动作。该电芯卷绕装置还包括安装板000，框架机构由轴向平行设置的第一固定板001 和第二固定板003，以及与所述第一固定板001和所述第二固定板003相连的连接板002组 成。所述卷绕机构包括电机005、连轴007、第一轴套023、第一针轴022、第一卷针025、 第二轴套038、第二针轴037、第二卷针040、第一同步动力传导机构、第二同步动力传导机 构，所述电机005驱动端与所述连轴007相连；所述第一针轴022位于所述第一轴套023内、 且第一针轴022可相对于所述第一轴套023做轴向运动；所述第二针轴037位于所述第二 轴套038内、且所述第二针轴(037)可相对于所述第二轴套(038)做轴向运动；所述第一卷 针025与所述第一针轴022 —端相连，所述第二卷针040与所述第二针轴037 —端相连；进 行卷绕时，所述第一卷针025和所述第二卷针040相重合；所述卷针驱动机构为两个、且分 别与所述第一针轴022另一端和所述第二针轴037另一端相连，所述两个卷针驱动机构分 别驱动所述第一针轴022和所述第二针轴037分别相对于所述第一轴套023和所述第二轴 套038进行轴向移动，从而使所述第一卷针025和所述第二卷针040完成重合或分离动作； 所述第一同步动力传导机构一端与所述连轴007相连、另一端与所述第一轴套023相连；所 述第二同步动力传导机构一端与所述连轴007相连、另一端与所述第二轴套038相连。电 机005驱动连轴007进行转动，然后再通过第一同步动力传导机构和第二同步动力传导机 构使第一卷针025和第二卷针040随连轴007进行同步转动，从而完成电芯的卷绕工作；通 过一连轴007便可同时驱动第一卷针025和第二卷针040进行转动，该结构不但简单、有利 于该电芯卷绕装置的生产制造，而且该结构简单，减少了动力传递的时间，提高了电芯卷绕 的工作效率。该第一同步动力传导机构包括与所述连轴007固定连接的第一同步轮010、与所 述第一轴套023固定连接的第二同步轮015，所述第一同步轮010通过第一同步带013将动 力传递至所述第二同步轮015 ；所述第二同步动力传导机构包括与所述连轴7固定连接的 第三同步轮027、与所述第二轴套038固定连接的第四同步轮030，所述第三同步轮027通 过第二同步带029将动力传递至所述第四同步轮030。该第一同步动力传导机构和第二同 步动力传导机构也可以是其他结构，只要能够实现将连轴007的动力传递给第一轴套023 和第二轴套038即可。所述两个卷针驱动机构分别为第一卷针驱动机构和第二卷针驱动机构，所述第一 卷针驱动机构包括第一气缸017、第一连接块018、第一导轨020，所述第一气缸017的活塞 端与所述第一连接块018相连，所述第一连接块018另一端与所述第一针轴022相连，所述 第一连接块018安装在所述第一导轨020的滑块上；所述第二卷针驱动机构包括第二气缸 032、第二连接块033、第二导轨035，所述第二气缸032的活塞端与所述第二连接块033相 连，所述第二连接块033另一端与所述第二针轴037相连，所述第二连接块033安装在所述 第二导轨035的滑块上。所述第一轴套023 —端固定连接有第一针咀024，所述第一卷针025穿过所述第一 针咀024与所述第一针轴022相连；所述第二轴套038 —端固定连接有第二针咀039，所述 第二卷针040穿过所述第二针咀039与所述第二针轴037相连；卷绕机构还包括第一轴座 016、第二轴座031和电机座004，所述第一轴套023通过轴承安装在所述第一轴座016上，所述第二轴套038通过轴承安装在所述第二轴座031上，所述电机005安装在所述电机座 004 上。所述电机座004、所述第一同步轮010、所述第一同步带过轮014、所述第一轴座 016、所述第一气缸017均安装在所述第一固定板001上，所述第三同步轮027、所述第二同 步带过轮029、所述第二轴座031、所述第二气缸032均安装在所述第二固定板003上。该第一针轴022外表面设有一外槽，该第一轴套023内表面也设有一内槽；第一平 键一端嵌于外槽内，第一平键另一端嵌于内槽内。通过将该第一平键设于第一针轴022外 表面和第一轴套023内表面之间，使得第一针轴022与第一轴套023相互配合，即第一针轴 022与第一轴套023之间的配合关系为第一针轴022可相对于第一轴套023做水平方向的 直线运动，且第一针轴022可随第一轴套023进行同步转动，即第一轴套023进行转动时， 第一针轴022会跟随第一轴套023 —起转动。同样，第二针轴037外表面与第二轴套038 内表面之间也设有第二平键，第二针轴037与第二轴套038的配合关系同第一针轴022与 第一轴套023的配合关系相同。连轴007通过轴承安装在轴座012上，且轴座012设置在 安装板000上，轴套011将轴座012与连轴007进行间接连接。所述卷绕机构还包括光码盘008、PLC和传感器009，所述光码盘008与所述连轴 007安装在一起，所述传感器009位置与所述光码盘008位置轴向相对应，即该传感器009 可以位于该光码盘008的正上方或者位于正下方。该光码盘008设有一原点，所述传感器 009检测该原点经过所述传感器009的次数，从而判断所述连轴007转动的圈数；所述传感 器007与所述PLC相连，所述PLC与所述电机005相连。该原点为一缺口。第一卷针025和 第二卷针040的转动圈数根据电芯的直径来确定，而第一卷针025和第二卷针040会随连 轴007进行同步转动，连轴007又是随电机005驱动端进行转动，所以电机005驱动端的转 动圈数决定了电芯的直径。PLC根据电芯的直径，预设电机005的转动圈数，传感器009检 测到光码盘008的原点经过传感器009的次数，从而确定连轴007的转动圈数，当连轴007 转动到预定圈数后，PLC会向电机005发出停转指令，从而完成电芯的卷绕工作；例如预设 电机005驱动端转动20圈，那么每当缺口经过一次传感器009时，便证明连轴007已经转 动一圈，当缺口第20次经过传感器009时，就证明连轴007已经转动了 20圈，当缺口第21 次经过传感器009时，PLC立刻向电机005发出指令，从而使电机005停止转动，完成电芯 卷绕工作。通过PLC、光码盘008和传感器009的合理搭配，使得第一卷针025和第二卷针 040能够准确定位，提高电芯卷绕的工作效率。所述电机005驱动端与所述连轴007之间设有联轴器006，所述联轴器006分别与 所述电机005驱动端和所述连轴007相连；所述第一同步轮010和所述第二同步轮015之 间设有第一同步带过轮014，所述第一同步带过轮014与所述第一同步带013相接触；所述 第三同步轮027和所述第四同步轮030之间设有第二同步带过轮029，所述同步带过轮029 与所述第二同步带028相接触。当PLC向电机005发出停转指令后，电机005驱动端因惯性 作用并不会立即停止转动，电机005驱动端会在惯性作用下继续转动一定角度，该一定角 度大概为5度至10度左右，那么这一样一来便对第一卷针025和第二卷针040的精确定位 产生了影响，为了能够使第一卷针025和第二卷针040的定位更加精确，于是便在电机005 驱动端与所述连轴007之间设置联轴器006，因联轴器006本身可做一定角度的扭转运动的 特性，所以联轴器006可以完成电机005因惯性产生的小角度的旋转力，所以联轴器006缓冲掉电机005驱动端的惯性运动的角度，从而使连轴007的定位更精确。联轴器006不但 可以起到连接电机005和连轴007的作用，而且可以使连轴007的定位更加准确。如图2所示，所述工位转换机构包括第三气缸041，所述第三气缸041设置在所述 安装板000上，所述第一固定板001设有一接头042，所述第三气缸041的活塞端与所述接 头042相连，导轨020固定安装在固定块043上。如图3所示，该第三气缸041驱动固定板001运动，该轴套011做相对于轴座012 的旋转运动，形成卷绕机构一端固定不动，一端做摆动的运动模式，以实现卷绕工位与贴胶 工位的转换。卷绕时，电机005驱动连轴007并带动第一至第四同步轮010、015、027、030做旋 转运动，使第一至第四同步轮010、015、027、030通过第一同步带013和第二同步带028的 传动将动力传给第一卷针025和第二卷针040，使第一卷针025和第二卷针040做同步旋 转运动，以实现电芯的卷绕；当卷绕完成后，第三气缸041驱动第一固定板001做摆动运动， 使第一卷针025和第二卷针040端摆动至贴胶工位，以为电芯的收尾贴胶作准备；电芯完成 贴胶后，第一气缸017和第二气缸032分别驱动第一针轴022和第二针轴037做水平方向 的直线运动，以完成第一卷针025和第二卷针040的抽针，即第一卷针025和第二卷针040 相分离，为电芯下料作准备；电芯完成下料后，第三气缸041驱动第一固定板001回原位，且 第一气缸017和第二气缸032分别驱动第一针轴022和第二针轴037做水平方向的直线运 动，以完成第一卷针025和第二卷针040的穿针，即第一卷针025和第二卷针040相重合， 为下一次的电芯卷绕作准备。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的 保护范围。
权利要求
一种电芯卷绕装置，其特征在于包括卷绕机构、卷针驱动机构、工位转换机构、框架机构，所述卷绕机构设置在所述框架机构上；所述工位转换机构与所述框架机构相连、且驱动所述框架机构进行摆动；所述卷针驱动机构与所述卷绕机构相配合完成卷绕动作。
2.根据权利要求1所述的电芯卷绕装置，其特征在于所述卷绕机构包括电机(005)、 连轴(007)、第一轴套(023)、第一针轴(022)、第一卷针(025)、第二轴套(038)、第二针轴 (037)、第二卷针(040)、第一同步动力传导机构、第二同步动力传导机构，所述电机(005) 驱动端与所述连轴(007)相连；所述第一针轴(022)位于所述第一轴套(023)内、且所述第 一针轴(022)可相对于所述第一轴套(023)做轴向运动；所述第二针轴(037)位于所述第 二轴套(038)内、且所述第二针轴(037)可相对于所述第二轴套(038)做轴向运动；所述第 一卷针(025)与所述第一针轴(022) —端相连，所述第二卷针(040)与所述第二针轴(037) 一端相连；进行卷绕时，所述第一卷针(025)和所述第二卷针(040)相重合；所述卷针驱动 机构为两个、且分别与所述第一针轴(022)另一端和所述第二针轴(037)另一端相连，所述 两个卷针驱动机构分别驱动所述第一针轴(022)和所述第二针轴(037)分别相对于所述第 一轴套(023)和所述第二轴套(038)进行轴向运动，从而使所述第一卷针(025)和所述第 二卷针(040)完成重合或分离动作；所述第一同步动力传导机构一端与所述连轴(007)相 连、另一端与所述第一轴套(023)相连；所述第二同步动力传导机构一端与所述连轴(007) 相连、另一端与所述第二轴套(038)相连。
3.根据权利要求2所述的电芯卷绕装置，其特征在于所述卷绕机构还包括光码盘(008)、PLC和传感器(009)，所述光码盘(008)与所述连轴(007)安装在一起，所述传感器(009)位置与所述光码盘(008)位置轴向相对应；所述光码盘(008)设有一原点，所述传感 器(009)检测该原点经过所述传感器(009)的次数，从而判断所述连轴(007)转动的圈数； 所述传感器(007)与所述PLC相连，所述PLC与所述电机(005)相连。
4.根据权利要求3所述的电芯卷绕装置，其特征在于所述原点为一缺口。
5.根据权利要求4所述的电芯卷绕装置，其特征在于所述两个卷针驱动机构分别为 第一卷针驱动机构和第二卷针驱动机构，所述第一卷针驱动机构包括第一气缸(017)、第一 连接块(018)、第一导轨(020)，所述第一气缸(017)的活塞端与所述第一连接块(018)相 连，所述第一连接块(018)另一端与所述第一针轴(022)相连，所述第一连接块(018)安装 在所述第一导轨(020)的滑块上；所述第二卷针驱动机构包括第二气缸(032)、第二连接块 (033)、第二导轨(035)，所述第二气缸(032)的活塞端与所述第二连接块(033)相连，所述 第二连接块(033)另一端与所述第二针轴(037)相连，所述第二连接块(033)安装在所述 第二导轨(035)的滑块上。
6.根据权利要求5所述的电芯卷绕装置，其特征在于所述第一同步动力传导机构包 括与所述连轴(007)固定连接的第一同步轮(010)、与所述第一轴套(023)固定连接的第二 同步轮(015)，所述第一同步轮(010)通过第一同步带(013)将动力传递至所述第二同步轮 (015)；所述第二同步动力传导机构包括与所述连轴(007)固定连接的第三同步轮(027)、 与所述第二轴套(038)固定连接的第四同步轮(030)，所述第三同步轮(027)通过第二同步 带(029)将动力传递至所述第四同步轮(030)。
7.根据权利要求6所述的电芯卷绕装置，其特征在于所述电机(005)驱动端与所述 连轴(007)之间设有联轴器(006)，所述联轴器(006)分别与所述电机(005)驱动端和所述连轴(007)相连；所述第一同步轮(010)和所述第二同步轮(015)之间设有第一同步带 过轮(014)，所述第一同步带过轮(014)与所述第一同步带(013)相接触；所述第三同步轮 (027)和所述第四同步轮(030)之间设有第二同步带过轮(029)，所述同步带过轮(029)与 所述第二同步带(028)相接触。
8.根据权利要求7所述的电芯卷绕装置，其特征在于所述第一轴套(023)—端固 定连接有第一针咀(024)，所述第一卷针(025)穿过所述第一针咀(024)与所述第一针轴 (022)相连；所述第二轴套(038) —端固定连接有第二针咀(039)，所述第二卷针(040)穿 过所述第二针咀(039)与所述第二针轴(037)相连；卷绕机构还包括第一轴座(016)、第二 轴座(031)和电机座(004)，所述第一轴套(023)通过轴承安装在所述第一轴座(016)上， 所述第二轴套(038)通过轴承安装在所述第二轴座(031)上，所述电机(005)安装在所述 电机座(004)上。
9.根据权利要求8所述的电芯卷绕装置，其特征在于所述框架机构由轴向平行设置 的第一固定板(001)和第二固定板(003)，以及与所述第一固定板(001)和所述第二固定板 (003)相连的连接板(002)组成；所述电机座(004)、所述第一同步轮(010)、所述第一同步 带过轮(014)、所述第一轴座(016)、所述第一气缸(017)均安装在所述第一固定板(001) 上，所述第三同步轮(027)、所述第二同步带过轮(029)、所述第二轴座(031)、所述第二气 缸(032)均安装在所述第二固定板(003)上。
10.根据权利要求9所述的电芯卷绕装置，其特征在于该电芯卷绕装置还包括安装 板(000)，所述工位转换机构包括第三气缸(041)，所述第三气缸(041)设置在所述安装板 (000)上，所述第一固定板(001)设有一接头(042)，所述第三气缸(041)的活塞端与所述 接头(042)相连。
全文摘要
本发明提供了一种电芯卷绕装置，包括卷绕机构、卷针驱动机构、工位转换机构、框架机构，所述卷绕机构设置在所述框架机构上；所述工位转换机构与所述框架机构相连、且驱动所述框架机构进行摆动；所述卷针驱动机构与所述卷绕机构相配合完成卷绕动作。卷绕驱动机构通过传感器感应光码盘上的原点位置，以使卷针更准备的定位；抽针驱动机构由气缸驱动，并通过导轨进行导向，更为平稳，直线度好，避免了抽针时的抽芯现象及穿针时的穿通隔膜现象；工位转换驱动机构由气缸驱动卷绕机构卷针端做摆动，结构简单，运动平稳。
文档编号H01M10/058GK101894976SQ201010218278
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月2日 优先权日2010年7月2日
发明者张勇, 王维东, 王胜玲, 蔡实艳 申请人:深圳市赢合科技有限公司