电芯残卷长度及张力控制机构的制作方法
【专利摘要】一种电芯残卷长度及张力控制机构，包括：第一级隔膜张力控制机构和第二级隔膜张力控制机构；第一级隔膜张力控制机构包括：第一组过辊、第二组过辊以及第一驱动机构，第一组过辊位于隔膜上方，第二组过辊位于隔膜下方，第一驱动机构驱动第一组过辊和第二组过棍相互远离而将隔膜挑成设定的残卷长度，并以恒张力张紧隔膜；第二级隔膜张力控制机构包括：位于隔膜上方的第一压辊、位于隔膜下方的第二压辊以及第二驱动机构，当隔膜卷绕至还剩设定的警戒长度时，第二驱动机构驱动第一压辊和第二压辊夹住隔膜，使隔膜尾段在卷绕时保持恒张力。该电芯残卷长度及张力控制机构可提高叠片机的工作效率，并且还能在电芯残卷时提高成品电芯的质量。
【专利说明】电芯残卷长度及张力控制机构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机械制造【技术领域】，尤其涉及用以制造电池的叠片机。
【背景技术】
[0002]叠片机是用以制造锂离子电池、镍氢电池及镍铬电池的设备，其通常包括:上料机构、叠片机构、隔膜放料及纠偏机构、隔膜切断机构、卷绕机构及贴胶机构等。工作时，由隔膜放料机构下放隔膜，同时叠片机构带动隔膜左右移动，上料机构的吸料机械手同步左右移动而交替吸附正、负极片放置在隔膜上，如此循环至设定层数，完成叠片，之后由卷绕机构一边卷绕一边拉动残余隔膜而将该残余隔膜卷绕于电芯外周，实现隔膜残卷，最后由隔膜切断机构切断隔膜后，由贴胶机构收尾贴胶。
[0003]由此可见，现有叠片机在进行隔膜残卷时，叠片台一直处于等待隔膜放料机构下放隔膜而实现叠片，而此时，隔膜放料机构被隔膜残卷工序占用，因此叠片台此时处于空闲等待状态，需等待隔膜残卷完成之后，才能进行下一个电芯的叠片工序，并且在电芯叠片过程中，卷绕机构也处于等待状态，因此，造成了各机构互相等待，效率低下。此外，在隔膜残卷过程中，隔膜无法保持恒张力，使得隔膜无法平整地卷绕于电芯外周，影响了成品电芯的质量。
实用新型内容
[0004]本实用新型的主要目的提供一种电芯残卷长度及张力控制机构，使得叠片台的叠片工序和卷绕机构的卷绕工序能够独立进行，提高了叠片机的工作效率，并且还能在电芯残卷时保持恒张力张紧隔膜，确保隔膜平整地卷绕于电芯外周，提高了成品电芯的质量。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型提出一种电芯残卷长度及张力控制机构，包括:第一级隔膜张力控制机构和第二级隔膜张力控制机构，第一级隔膜张力控制机构包括:由至少两根相互间隔的第一过辊构成的第一组过辊、由至少一根第二过辊构成的第二组过辊以及第一驱动机构，所述第一组过辊位于隔膜上方，所述第二组过辊位于隔膜下方，且第一过棍与第二过棍在隔膜长度方向交错排列，所述第一驱动机构驱动第一组过辊和第二组过棍相互远离而将隔膜挑成设定的残卷长度，且所述第一驱动机构还驱动两组过辊随隔膜卷绕而相互靠近，以使隔膜在卷绕时保持恒张力；第二级隔膜张力控制机构包括:位于隔膜上方的第一压辊、位于隔膜下方的第二压辊以及第二驱动机构，当隔膜卷绕至还剩设定的警戒长度时，所述第二驱动机构驱动所述第一压辊和所述第二压辊相互靠近而夹住隔膜，使隔膜尾段在卷绕时保持恒张力。
[0006]更优地，还包括一平移机构，所述第二组过棍安装在所述平移机构上，由所述平移机构将所述第二组过棍平移至所述隔膜下方；所述第一组过棍安装在所述第一驱动机构上，由所述第一驱动机构驱动所述第一组过辊下压隔膜，而将隔膜挑成设定的残卷长度。
[0007]更优地，所述第二级隔膜张力控制机构也安装在所述平移机构上，所述平移机构平移所述第二组过棍的同时将所述第二级隔膜张力控制机构的第一压辊和第二压辊分别平移至所述隔膜的上方和下方。
[0008]更优地，第一驱动机构包括:伺服电机、用以固定伺服电机的固定座、连接在固定座上的固定板、沿竖直方向设置在固定板上的导杆、套设在导杆上的直线轴承以及与直线轴承相连的滑块，所述第一组过辊的一端固定在所述滑块上，所述伺服电机通过一滚珠丝杠与所述滑块相连以驱动所述滑块上下移动，进而带动所述第一组过棍下压而将隔膜挑成设定的残卷长度，或者带动所述第一组过棍随隔膜卷绕而逐渐上升，以实现隔膜在卷绕时保持恒张力。
[0009]更优地，所述平移机构包括:沿水平方向设置的至少一滑轨，与滑轨平行设置的一无杆气缸，用以固定所述滑轨和所述无杆气缸的基座，以及，可滑动地安装在所述滑轨上的滑座；所述无杆气缸与所述滑座相连以推动所述滑座沿着所述滑轨滑动；所述滑座包括:与滑轨配合的滑板、立设在滑板上的立板以及设置所述立板顶部的悬臂；所述滑板的底部的两侧分别设置有两滑槽，所述滑板通过所述两滑槽可滑动地设置在所述两滑轨上。
[0010]更优地，第一级隔膜张力控制机构的第二组过辊固定在所述滑板上。
[0011]更优地，所述悬臂与所述滑轨平行，所述第一压辊安装在悬臂的下方；所述第二压辊固定在所述立板上，所述第二压辊平行于所述第一压辊并位于所述第一压辊的正下方。
[0012]更优地，所述第二驱动机构包括:气缸、直线轴承和导杆，气缸固定在悬臂上且气缸的活塞杆穿过悬臂并向悬臂的下方伸出，所述第一压辊通过一安装板与所述气缸的活塞杆相连；所述悬臂上设置有导向孔，直线轴承设置在导向孔处，导杆穿入直线轴承，且导杆的下端固定所述安装板上。
[0013]更优地，所述第一压辊为胶辊，所述第二压辊为钢辊。
[0014]更优地，所述第一组过辊中的各过棍位于同一高度，所述第二组过辊中的各过棍位于同一高度，所述第二压辊与所述第二组过辊大致位于同一高度，所述设定高度为所述第二压辊的高度。
[0015]与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果:该电芯残卷长度及张力控制机构可与叠片台上的隔膜切断机构以及卷绕机构配合，在电芯完成叠片之后，隔膜首先被该电芯残卷长度及张力控制机构拉长并储存在第一级隔膜张力控制机构中，然后利用隔膜切断机构切断隔膜，使后续的隔膜残卷工序与前方的叠片工序分离，使得隔膜在进行后续的残卷工序的同时可进行下一个电芯的叠片工序，从而提高了工作效率。并且，在电芯卷绕隔膜的过程中，利用第一级隔膜张力控制机构和第二级隔膜张力控制机构先后以恒张力张紧隔膜，确保残余隔膜平整地卷绕于电芯上，提高电芯质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型电芯残卷长度及张力控制机构的工作原理示意图。
[0017]图2为本实用新型电芯残卷长度及张力控制机构的主视图。
[0018]图3为本实用新型电芯残卷长度及张力控制机构的俯视图。
[0019]图4为本实用新型电芯残卷长度及张力控制机构的轴侧图。
[0020]附图标记说明如下:42、电芯残卷长度及张力控制机构；422、第一级隔膜张力控制机构；4221、第一过辊；4222、第二过辊；425、第一驱动机构；4251、伺服电机；4252、固定座；4253、固定板；4254、导杆;4255、直线轴承;4256、滑块；4257、滚珠丝杠;423、第二级隔膜张力控制机构；4231、第一压辊；4232、第二压辊；426、第二驱动机构；4261、气缸；4262、直线轴承；4263、导杆；4264、安装板；424、平移机构；4241、滑轨；4242、无杆气缸；4243、基座；4244、滑座；4244a、滑板；4244b、立板；4244c、悬臂;300、隔膜;400、电芯。
【具体实施方式】
[0021]为了进一步说明本实用新型的原理和结构，现结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。
[0022]本实用新型的电芯残卷长度及张力控制机构包括:第一级隔膜张力控制机构和第二级隔膜张力控制机构。
[0023]参阅图1，第一级隔膜张力控制机构包括:由至少两根相互间隔的第一过辊4221构成的第一组过辊，以及，由至少一根第二过辊4222构成的第二组过辊。所述第一组过辊4221位于隔膜300上方，所述第二组过辊4222位于隔膜下方，且第一过棍与第二过棍在隔膜长度方向交错排列。
[0024]第二级隔膜张力控制机构包括:位于隔膜300上方的第一压辊4231和位于隔膜300下方的第二压辊4232。
[0025]电芯残卷长度及张力控制机构的工作原理如下:首先参阅第一状态SI，电芯400完成叠片之后，电芯400被移至卷绕机构；参阅第二状态S2，第一组过辊4221下压隔膜300，使第一组过辊4221与第二组过辊4222在竖直方向间隔一设定距离以将隔膜300挑成设定的残卷长度，再由隔膜切断机构43的切刀4331切断隔膜300并压住切断后的隔膜的尾端，之后，电芯400卷绕残余隔膜300，与此同时，第一组过辊4221随隔膜300卷绕而逐渐上升；参阅第二状态S2，待隔膜卷绕至还剩设定的警戒长度时，隔膜切断机构43松开隔膜300，与此同时，第一压辊4231下压而使第一压辊4231和第二压辊4232夹住隔膜300，确保尾段隔膜300在卷绕时也能保持恒定张力，保证隔膜300卷绕的平整度。
[0026]由上述工作过程可见，电芯在完成叠片之后，首先被拉成一定长度并储存在第一级隔膜张力控制机构中，然后利用隔膜切断机构切断隔膜，使后续的隔膜残卷工序与前方的叠片工序分离，使得隔膜在进行后续的残卷工序的同时可进行下一个电芯的叠片工序，从而提高了工作效率。
[0027]上述电芯残卷长度及张力控制机构只作了原理性介绍，其具体实现方式多样，本实用新型不能一一穷举，以下将具体例举一种较优具体实现方式，但并不限于此种实现方式。
[0028]参阅图2、图3和图4，本实施例的电芯残卷长度及张力控制机构42包括:第一级隔膜张力控制机构422、第二级隔膜张力控制机构423以及平移机构424。
[0029]第一级隔膜张力控制机构422包括:第一组过辊、第二组过辊以及第一驱动机构425。
[0030]第一组过辊由至少两根第一过辊4221构成(本实施例为三根)，各第一过辊4221可为钢辊。在本实施例中，第一组过辊中的各第一过棍位于同一高度，在其他实施例中各第一过棍也可不在同一高度。
[0031]第二组过辊由至少一根第二过辊4222构成(本实施例为两根)，该第二过辊也可为钢辊。在本实施例中，第二组过辊中的各第二过棍位于同一高度，在其他实施例中各第二过棍也可不在同一高度。
[0032]第一驱动机构425包括:伺服电机4251、用以固定伺服电机4251的固定座4252、连接在固定座4252上的固定板4253、沿竖直方向设置在固定板4253上的导杆4254、套设在导杆4254上的直线轴承4255以及与直线轴承4255相连的滑块4256。
[0033]第一过辊4221的一端固定在滑块4256上，另一端悬空。电芯400卷绕之前，电芯400经由第一组过棍的下方通过而被送至卷绕机构，电芯400后方的隔膜则位于第一组过棍的下方。第二过辊4222的一端安装在平移机构424上，当电芯400被送至卷绕机构后，由平移机构424将第二组过棍平移至隔膜300的下方。
[0034]伺服电机4251通过一滚珠丝杠4257与滑块4256相连，以驱动滑块4256上下移动，进而通过滑块4256带动第一组过辊上下移动。挑隔膜300时，伺服电机4251驱动第一组过辊下压隔膜300，使第一组过辊与第二组过辊在竖直方向间隔一设定距离以将隔膜300挑成设定的残卷长度(该长度可由用户自行设定)；卷绕隔膜时，伺服电机4251以恒扭矩模式带动第一组过辊随隔膜300卷绕而上升并在上升的同时保持恒张力张紧隔膜300，以确保隔膜300平整地卷绕于电芯400外周，提高电芯400的卷绕质量。
[0035]第二级隔膜张力控制机构423设置在第一级隔膜张力控制机构422旁侧，第二级隔膜张力控制机构423包括:位于隔膜300上方的第一压辊4231、位于隔膜300下方的第二压辊4232以及第二驱动机构426。
[0036]第一压辊4231安装在平移机构424上，第一压辊4231与第二驱动机构426相连，并可被第二驱动机构426带动而上下移动，以靠近或远离第二压辊4232而夹住或释放隔膜300。
[0037]第二压辊4232也安装在平移机构424上，其与第一压辊4231平行并位于第一压辊4231的正下方。
[0038]可优选使第二压辊4232为钢辊，以降低隔膜300与第二压辊4232间的摩擦力，方便隔膜300卷绕，同时为了确保第一压辊4231和第二压辊4232能够夹住隔膜300，还可优选使第一压辊4231为胶辊，以使第一压辊4231与隔膜300之间保持适度摩擦力，防止隔膜300松弛而影响卷绕效果。
[0039]第二驱动机构426包括:气缸4261、直线轴承4262和导杆4263。
[0040]气缸4261的活塞杆端连接第一压辊4231，当隔膜300卷绕至还剩设定的警戒长度时，气缸4261便驱动第一压辊4231下压而使第一压辊4231和第二压辊4232夹住隔膜300。该警戒长度可由用户设定，也可借由其他参照物来间接判定该警戒长度，如当第一组过辊上升至高于第二压辊4232时，即判定隔膜300剩余长度已达警戒长度。
[0041]直线轴承4262和导杆4263用以为第一压辊4231提供移动导向。直线轴承4262和导杆4263成对布置，一个导杆4263对应一个插装在一个直线轴承4262中。在本实施例中，直线轴承4262和导杆4263的数量为两对，并分别位于气缸4261的两侧。
[0042]平移机构424包括:沿水平方向设置的至少一滑轨4241，与滑轨4241平行设置的一无杆气缸4242，用以固定滑轨4241和无杆气缸4242的基座4243，以及，可滑动地安装在滑轨4241上的滑座4244。
[0043]滑轨4241的数量为两根，且两根滑轨4241相互平行。
[0044]无杆气缸4242设置在两根滑轨4241之间。无杆气缸4242与滑座4244相连以推动滑座4244沿着滑轨4241滑动。
[0045]基座4243呈长方体形状，其顶面宽度方向的两侧各设置一安装臂，该两安装臂与基座4243顶面围成一凹槽，无杆气缸4242即设于该凹槽中。
[0046]滑座4244包括:与滑轨4241配合的滑板4244a、立设在滑板4244a上的立板4244b以及设置立板4244b顶部的悬臂4244c。滑板4244a的底部的两侧分别设置有两滑槽，滑板4244a通过两滑槽可滑动地设置在两滑轨4241上。悬臂4244c与滑轨4241平行。
[0047]第一级隔膜张力控制机构422的第二组过辊4222的一端固定在滑板4244a上，以便跟随滑板4244a滑动而被送至隔膜300的下方。
[0048]第二级隔膜张力控制机构423的气缸4261的缸体固定在悬臂4244c上，且气缸4261的活塞杆穿过悬臂4244c并向悬臂4244c的下方伸出，第一压辊4231位于悬臂4244c的下方并通过一安装板4264与气缸4261的活塞杆相连。第二压辊4232固定在立板4244b上并位于第一压辊4231的正下方。悬臂4244c上设置有导向孔，直线轴承4235设置在导向孔处，导杆4263穿入直线轴承4235，且导杆4263的下端固定所述安装板4264上。
[0049]值得一提的是，本实施例中的第一级隔膜张力控制机构在将隔膜挑长时，是利用第一驱动机构与第一组过棍相连，使第一组过棍下压，从而相对于静止状态的第二组过棍在空间上拉开一定距离，使两组过棍相互远离而将隔膜被挑长。在其他实施例中，也可保持第一组过棍静止，而将第二组过棍上升，使两组过棍相互远离而将隔膜挑长；在其他实施例中，还可同时使第一组过棍下压，第二组过棍上升，使两组过棍相互远离。
[0050]同理，在其他实施例中，第一级隔膜张力控制机构在隔膜卷绕过程中以恒张力张紧隔膜时，也可驱动其中任一一组过棍靠近另一组过棍而使两组过棍相互靠近或者同时驱动两组过棍相对移动而相互靠近，从而在隔膜卷绕时逐步缩短隔膜，确保隔膜保持恒张力。
[0051]同理，在其他实施例中，当第二驱动机构驱动第一压辊和第二压辊夹住隔膜时，也可使第一压辊保持静止，使第二压辊向上移动而夹住隔膜，或者同时驱动第一压辊下压，第二压辊上浮而夹住隔膜。
[0052]另，还需说明的是，本实施例设置平移机构424的目的在于，为电芯400移动提供避让空间，使整个机构更紧凑。当电芯400被送至卷绕机构时，电芯400需经第一组过棍下方通过，此时，平移机构424带动第二组过棍和第二级隔膜张力控制机构423退出，以让出第一组过棍下方的空间，当电芯400到位后，平移机构424带动第二组过棍和第二级隔膜张力控制机构423伸出，使第二组过棍位于隔膜300下方，并使第一压辊4231和第二压辊4232分别位于隔膜300上、下方。
[0053]以上仅为本实用新型的较佳可行实施例，并非限制本实用新型的保护范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种电芯残卷长度及张力控制机构，其特征在于，包括: 第一级隔膜张力控制机构，包括:由至少两根相互间隔的第一过辊构成的第一组过辊、由至少一根第二过辊构成的第二组过辊以及第一驱动机构，所述第一组过辊位于隔膜上方，所述第二组过辊位于隔膜下方，且第一过棍与第二过棍在隔膜长度方向交错排列，所述第一驱动机构驱动第一组过辊和第二组过棍相互远离而将隔膜挑成设定的残卷长度，且所述第一驱动机构还驱动两组过辊随隔膜卷绕而相互靠近，以使隔膜在卷绕时保持恒张力； 第二级隔膜张力控制机构，包括:位于隔膜上方的第一压辊、位于隔膜下方的第二压辊以及第二驱动机构，当隔膜卷绕至还剩设定的警戒长度时，所述第二驱动机构驱动所述第一压辊和所述第二压辊相互靠近而夹住隔膜，使隔膜尾段在卷绕时保持恒张力。
2.如权利要求1所述的电芯残卷长度及张力控制机构，其特征在于，还包括一平移机构，所述第二组过棍安装在所述平移机构上，由所述平移机构将所述第二组过棍平移至所述隔膜下方；所述第一组过棍安装在所述第一驱动机构上，由所述第一驱动机构驱动所述第一组过辊下压隔膜，而将隔膜挑成设定的残卷长度。
3.如权利要求2所述的电芯残卷长度及张力控制机构，其特征在于，所述第二级隔膜张力控制机构也安装在所述平移机构上，所述平移机构平移所述第二组过棍的同时将所述第二级隔膜张力控制机构的第一压辊和第二压辊分别平移至所述隔膜的上方和下方。
4.如权利要求1所述的电芯残卷长度及张力控制机构，其特征在于，第一驱动机构包括:伺服电机、用以固定伺服电机的固定座、连接在固定座上的固定板、沿竖直方向设置在固定板上的导杆、套设在导杆上的直线轴承以及与直线轴承相连的滑块，所述第一组过辊的一端固定在所述滑块上，所述伺服电机通过一滚珠丝杠与所述滑块相连以驱动所述滑块上下移动，进而带动所述第一组过棍下压而将隔膜挑成设定的残卷长度，或者带动所述第一组过棍随隔膜卷绕而逐渐上升，以实现隔膜在卷绕时保持恒张力。
5.如权利要求2所述的电芯残卷长度及张力控制机构，其特征在于，所述平移机构包括:沿水平方向设置的至少一滑轨，与滑轨平行设置的一无杆气缸，用以固定所述滑轨和所述无杆气缸的基座，以及，可滑动地安装在所述滑轨上的滑座；所述无杆气缸与所述滑座相连以推动所述滑座沿着所述滑轨滑动；所述滑座包括:与滑轨配合的滑板、立设在滑板上的立板以及设置所述立板顶部的悬臂；所述滑板的底部的两侧分别设置有两滑槽，所述滑板通过所述两滑槽可滑动地设置在所述两滑轨上。
6.如权利要求5所述的电芯残卷长度及张力控制机构，其特征在于，第一级隔膜张力控制机构的第二组过辊固定在所述滑板上。
7.如权利要求5所述的电芯残卷长度及张力控制机构，其特征在于，所述悬臂与所述滑轨平行，所述第一压辊安装在悬臂的下方；所述第二压辊固定在所述立板上，所述第二压辊平行于所述第一压辊并位于所述第一压辊的正下方。
8.如权利要求7所述的电芯残卷长度及张力控制机构，其特征在于，所述第二驱动机构包括:气缸、直线轴承和导杆，气缸固定在悬臂上且气缸的活塞杆穿过悬臂并向悬臂的下方伸出，所述第一压辊通过一安装板与所述气缸的活塞杆相连；所述悬臂上设置有导向孔，直线轴承设置在导向孔处，导杆穿入直线轴承，且导杆的下端固定所述安装板上。
9.如权利要求1-8中任一项所述的电芯残卷长度及张力控制机构，其特征在于，所述第一压辊为胶辊，所述第二压辊为钢辊。
10.如权利要求1-8中任一项所述的电芯残卷长度及张力控制机构，其特征在于，所述第一组过辊中的各过棍位于同一高度，所述第二组过辊中的各过棍位于同一高度，所述第二压辊与所述第二组过辊大致位于同一高度，所述设定高度为所述第二压辊的高度。
【文档编号】H01M10/04GK204189889SQ201420653677
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】谢启阳 申请人:深圳市富泰顶精密机械有限公司