一种组合卷针卷绕机头及卷绕机的制作方法

本发明涉及电池设备技术领域,尤其是一种组合卷针卷绕机头及卷绕机。

背景技术：

在目前电芯设备中,卷绕形式的电芯在电芯中由于其电池性能稳定、制造效率高等优点被广大锂电制造企业所采用,市场所占比重很大,因而对应的电池卷绕机需求也较大。

但是，现有市场上用于小型圆柱、异形电芯的卷绕机中卷绕机因电芯体积越来越小，工艺精度要求越来越高，造成了方形电芯制造难度大、设备成本高、良品率低。同时，现有适配的卷绕机存在结构复杂、操作复杂、通用性不强的问题。

相关技术领域中，尚缺少较佳技术方案解决上述问题。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是针对上述现有技术中的问题,提供一种组合卷针卷绕机头及卷绕机,籍以通过同步转动的卷针形成组合卷针，解决相关技术领域中电芯卷绕设备通用性不强、不能满足新型卷绕电芯需求的问题。

为解决上述技术问，本发明采取的一种技术方案如下:一种组合卷针卷绕机头,包括间隔并相对设置的第一卷绕组件和第二卷绕组件，所述第一卷绕组件和第二卷绕组件均包括公转组件，两所述公转组件通过工字架连接并能由翻转驱动组件驱动同步转动；每一公转组件上均设有由公转组件传动在上工位和下工位之间翻转且能自转的两组卷针组件，设于每一公转组件上的两卷针组件均传动连接一卷绕传动组件，两所述卷绕传动组件还通过卷绕同步传动组件同步传动连接，所述卷绕同步传动组件还与卷绕驱动组件传动连接，所述卷绕驱动组件能通过卷绕同步传动组件和卷绕传动组件传动设于公转组件同一位置且对接形成组合卷针的卷针组件同步自转而卷绕电芯；每一公转组件旁侧还设有拔针组件，所述拔针组件用于使翻转至上工位的卷针组件的卷针相向移动对接为组合卷针，和/或使翻转至下工位的卷针组件的卷针相向移动而分离并脱离电芯。

上述卷绕机头中，卷绕机头采用两组同心对插的卷针组合为组合卷针，组合卷针由对称设置的拔针组件完成对向设置的两卷针组件的两卷针的组合或分离，两卷针组合后形成以卷绕传动组件中线为中心的镜像组合形态，两卷针由同步传动机构实现同步卷绕，组合卷针的卷针外形轮廓可制作圆形、方形、椭圆形、菱形或异形的电芯，可以满足单、双面陶瓷隔膜工艺和其它常规隔膜工艺的电芯制造，并满足客户对电芯工艺的不同需求。

在其中一个实施例中，为了实现卷绕机头进行工位翻转，所述第一卷绕组件固设在卷绕机的面板上，所述第二卷绕组件设在与面板固接的前支板上，所述公转组件包括设于面板或前支板上的基体座，所述基体座上装配有能绕基体座翻转的翻转盘，两翻转盘通过所述工字架连接，两翻转盘其中之一轴向的一端设传动齿轮；所述翻转驱动组件包括依次传动连接的公转电机、减速机及驱动齿轮，所述公转电机能通过减速机传动驱动齿轮与传动齿轮啮合传动，使两所述翻转盘同步翻转并带动所述卷针组件在上工位和下工位之间翻转。

如此设置，公转电机通过减速机、驱动齿轮和传动齿轮传动动力使翻转盘相对基体座翻转，而两个翻转盘通过工字架连接，从而使的两翻转盘同步翻转，并完成驱动位于两公转组件同一位置上的卷针组件同步转动及在上工位和下工位之间转动。

在其中一个实施例中，为了实现给公转组件提供翻转动力，所述公转电机为伺服电机、所述减速机为行星齿轮减速机。

在其中一个实施例中，为了使卷针组件在上工位或下工位处平稳进行电芯卷绕，所述卷绕机头还包括设在所述翻转驱动组件旁侧的翻转定位组件，所述翻转定位组件包括支撑座，所述支撑座上设有朝向所述驱动齿轮设在的滑台气缸，所述滑台气缸的活塞固接定位安装座，所述定位安装座上设凸轮轴承，所述驱动齿轮相对远离减速机的轴向一端还设有与驱动齿轮同轴设置的大盘定位块，所述大盘定位块的圆周外缘上圆周阵列设置有多个定位弧槽；所述滑台气缸传动定位安装座及凸轮轴承朝向大盘定位块移动，所述凸轮轴承嵌入所述定位弧槽内而限定驱动齿轮转动并对翻转盘进行定位。

如此设置，在翻转盘带动卷针组件翻转至上工位或下工位后，通过翻转定位组件限定驱动齿轮转动，使得传动齿轮和翻转盘限位固定而不能转动，卷针组件被稳固在上工位或下工位处，避免卷针组件在卷绕电芯过程中因翻转盘的晃动而造成卷绕电芯不良。

在其中一个实施例中，为实现卷针组件同步卷绕、形成组合卷针及与拔针组件的活动对接，所述卷针组件还包括设在翻转盘上的卷轴套，所述卷轴套上设有与所述卷绕传动组件传动连接并传动所述卷针组件自转的从动齿轮，所述卷轴套伸出翻转盘的一端设卷针嘴，所述卷轴套内穿设与所述卷针连接的卷针芯轴，所述卷针芯轴能传动所述卷针伸出或退回所述卷针嘴，所述卷针芯轴远离与卷针连接的端设有与所述拔针组件活动对接的轴尾轮，所述拔针组件能通过拔动所述轴尾轮而使所述卷针芯轴沿卷轴套轴向方向移动并传动所述卷针伸出或退回所述卷针嘴。

在其中一个实施例中，为了实现卷针组件的同步转动而卷绕电芯，每一所述卷绕传动组件包括垂直设于翻转盘轴心且同轴设置的传动中轴和传动外轴，所述传动中轴穿设于传动外轴并沿传动外轴的轴向两端伸出，所述传动中轴和传动外轴的轴向一端分别设有与设于同一公转组件上的两所述卷针组件的从动齿轮啮合传动的第一主动齿轮和第二主动齿轮，所述传动中轴和传动外轴的轴向另一端分别设有通过同步带与所述卷绕同步传动组件的联动中轴和联动外轴传动连接的第一传动同步轮和第二传动同步轮，所述卷绕同步传动组件还包括设在面板和前支板之间的联动座，所述联动中轴和联动外轴穿设于所述联动座并同轴设置，且所述联动中轴沿联动外轴的轴向两端伸出，所述联动中轴和联动外轴均通过设于各自轴向两端的传动轮与匹配的所述同步带连接，设于所述联动中轴或联动外轴轴向一端的两同步带均与一所述卷绕驱动组件传动连接，每一所述卷绕驱动组件的驱动电机通过驱动同步带转动，使所述卷绕同步传动组件传动两所述卷绕传动组件的传动外轴或传动中轴同步转动，并使设于公转组件同一位置且对接形成组合卷针的卷针组件同步自转。

在其中一个实施例中，为了进一步实现卷针组件能同步转动而卷绕电芯，所述驱动电机设在安装板上，所述电机座设于前支板或与面板固接的后支板上，所述电机座上所述驱动电机的旁侧设有两条竖向延伸的滑槽，每一条滑槽内穿设有能沿滑槽滑动的压轮轴，每一个所述压轮轴轴向的一端设有将压轮轴锁附于电机座的紧固件，所述压轮轴相对远离紧固件的一端设有用于压紧同步带的皮带压紧轮，所述驱动电机的输出轴上还设有与同步带传动连接的同步带轮，两个所述皮带压紧轮在设置位置上还位于所述同步带轮的圆周外侧，两个所述皮带压紧轮配合能将所述同步带相对所述同步带轮张紧或脱离，使所述驱动电机能驱动所述同步带转动。

在其中一个实施例中，所述驱动电机为伺服电机，和/或，所述紧固件为螺母。

在其中一个实施例中，为实现卷针组件形成组合卷针以及卷针分离，所述拔针组件包括出针主座，所述出针主座设于前支板或后支板上，所述出针主座上设朝向面板延伸的安装板，所述安装板上设有直线导轨，所述直线导轨上活动安设有出针拨块和退针拉块，所述出针拨块和退针拉块分别通过浮动连接头与固设在安装板上的驱动气缸传动连接并能由匹配的驱动气缸传动沿所述直线导轨滑动，所述出针拨块和退针拉块在设置位置上还被设置为分别与翻转至上工位与下工位处的卷针组件的轴尾轮活动对接，并在所述出针拨块沿所述直线导轨滑动过程中传动位于上工位处的两所述卷针组件的卷针相向移动而组合成组合卷针，和/或在所述退针拉块沿所述直线导轨滑动过程中传动位于下工位处的两所述卷针组件的卷针相向移动而分离并脱离电芯。

如此设置，通过拔针组件对卷针组件的卷针进行抽拔，使两对向设置的卷针组件的卷针相向移动而对插或远离，进而形成组合卷针进行卷绕电芯或卷针分离而脱料。

本发明还提供一种面板式卷绕机，包括面板，面板上设有卷绕机头，所述卷绕机头为上述的一种组合卷针卷绕机头。

附图说明

图1是本发明卷绕机头立体视图；

图2是本发明卷绕机头的另一种立体视图；

图3是本发明公转组件、翻转驱动组件及翻转定位组件的装配图

图4是本发明卷针组件的立体图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接装设在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1和图2为本发明不同实施例中的结构视图。图示的卷绕机头100用于通过形成组合卷针实现对圆形、方形、椭圆形、菱形或异形结构的电芯的卷绕。本发明实施例的卷绕机头通过组合卷针解决相关技术领域中电芯卷绕设备通用性不强、不能满足新型卷绕电芯需求的问题。

参考附图1至附图3，本发明实施例的组合卷针卷绕机头100,包括间隔并相对设置的第一卷绕组件201和第二卷绕组件202，第一卷绕组件201和第二卷绕组件202均包括公转组件21，两公转组件21通过工字架22连接并能由翻转驱动组件23驱动同步转动；每一公转组件21上均设有由公转组件21传动在上工位001和下工位002之间翻转且能自转的两组卷针组件24，设于每一公转组件21上的两卷针组件24均传动连接一卷绕传动组件25，两卷绕传动组件25还通过卷绕同步传动组件26同步传动连接，卷绕同步传动组件26还与卷绕驱动组件27传动连接，卷绕驱动组件27能通过卷绕同步传动组件26和卷绕传动组件25传动设于公转组件21同一位置且对接形成组合卷针200的卷针组件24同步自转而卷绕电芯；每一公转组件21旁侧还设有拔针组件28，拔针组件28用于使翻转至上工位001的卷针组件24的卷针241相向移动对接为组合卷针200，和/或使翻转至下工位的卷针组件24的卷针241相向移动而分离并脱离电芯。

上述卷绕机头中，卷绕机头100采用两组同心对插的卷针241组合为组合卷针200，组合卷针200由对称设置的拔针组件28完成对向设置的两卷针组件24的两卷针241的组合或分离，两卷针组合后形成以卷绕传动组件25中线为中心的镜像组合形态，两卷针241由同步传动机构实现同步卷绕，组合卷针200的卷针外形轮廓可制作圆形、方形、椭圆形、菱形或异形的电芯，可以满足单、双面陶瓷隔膜工艺和其它常规隔膜工艺的电芯制造，并满足客户对电芯工艺的不同需求。

需要说明的是，卷绕机头100卷绕工作过程为：

两公转组件21翻转到位，上工位的两拔针组件28分别驱动两卷针组件24的卷针241伸出对插，两卷针241分别由隔膜的两个外侧穿过隔膜并形成组合卷针200，两卷针241还分别由对向卷针组件24的卷针嘴241进行定位；

组合卷针200对隔膜进行预卷，将隔膜固定在由两卷针241组合而成的组合卷针200上(两卷针组件24由同步传动机构实现同步卷绕)；电芯的二层极片送入上工位的组合卷针200上进行隔膜、极片的同步卷绕；

根据电芯工艺要求隔膜、极片的同步卷绕结束后，两公转组件21翻转工位，将上工位001卷绕完成的电芯转换至下工位002；

下工位002贴胶机构贴上收尾胶纸，然后下料机构将电芯取出下料。

在其中一个实施方式中，为了实现卷绕机头100进行工位翻转及卷针组件24的同步翻转，第一卷绕组件201固设在卷绕机的面板上，第二卷绕组件202设在与面板固接的前支板11上，如此，将第一卷绕组件201和第二卷绕组件202对向同轴设置；其中，公转组件21包括设于面板或前支板11上的基体座211，基体座211上装配有能绕基体座211翻转的翻转盘212，两翻转盘212通过工字架22连接，两翻转盘212其中之一轴向的一端设传动齿轮213。

参考附图1至附图2，翻转驱动组件23包括依次传动连接的公转电机231、减速机232及驱动齿轮233，公转电机231能通过减速机232传动驱动齿轮233与传动齿轮213啮合传动，使两翻转盘212同步翻转并带动设于同一位置的卷针组件24在上工位001和下工位002之间翻转。

需要理解的是，如此设置，公转电机231通过减速机232、驱动齿轮233和传动齿轮213传动动力使翻转盘212相对基体座211翻转，而两个翻转盘211通过工字架22连接，从而使的两翻转盘211同步翻转，并完成驱动位于两公转组件23同一位置上的卷针组件24同步转动及在上工位001和下工位002之间转动。

可以理解的是，在其他实施方式中，满足能提供动力传动驱动齿轮233带动传动齿轮213转动而使翻转盘212翻转的公转电机231和减速机232均适合本实施例。例如，所述公转电机231为伺服电机、所述减速机232为行星齿轮减速机。

在其中一个实施方式中，参考附图1至附图3，为了使卷针组件24在上工位001或下工位002处平稳进行电芯卷绕，卷绕机头100还包括设在翻转驱动组件23旁侧的翻转定位组件29，翻转定位组件29包括支撑座291，支撑座291上设有朝向驱动齿轮233设在的滑台气缸292，滑台气缸292的活塞固接定位安装座293，定位安装座293上设凸轮轴承294，驱动齿轮233相对远离减速机232的轴向一端还设有与驱动齿轮233同轴设置的大盘定位块234，大盘定位块234的圆周外缘上圆周阵列设置有多个定位弧槽235；滑台气缸292传动定位安装座293及凸轮轴承294朝向大盘定位块234移动，凸轮轴承294嵌入定位弧槽235内而限定驱动齿轮233转动并对翻转盘212进行定位。

如此设置，在翻转盘212带动卷针组件24翻转至上工位001或下工位002后，通过翻转定位组件29限定驱动齿轮233转动，使得传动齿轮213和翻转盘212限位固定而不能转动，卷针组件24被稳固在上工位001或下工位002处，避免卷针组件24在卷绕电芯过程中因翻转盘212的晃动而造成卷绕电芯不良。

在其中一个实施例中，为实现卷针组件24同步卷绕、形成组合卷针200及与拔针组件28的活动对接，参考附图1至附图4，卷针组件24还包括设在翻转盘212上的卷轴套243，卷轴套243上设有与卷绕传动组件25传动连接并传动卷针组件24自转的从动齿轮244，卷轴套243伸出翻转盘212的一端设卷针嘴242，卷轴套243内穿设与卷针241连接的卷针芯轴245，卷针芯轴245能传动卷针241沿卷轴套243的轴向方向移动并伸出或退回卷针嘴242，卷针芯轴245远离与卷针241连接的端设有与拔针组件28活动对接的轴尾轮246，拔针组件28能通过拔动轴尾轮246而使卷针芯轴245沿卷轴套243轴向方向移动并传动卷针241伸出或退回卷针嘴242。需要说明的时，卷针241伸出卷针嘴242后还与对向设置的另一卷针组件24的卷针嘴242对接并由该卷针嘴241进行定位。

在其中一个实施方式中，为实现卷针组件24同步转动而卷绕电芯，每一卷绕传动组件25包括垂直设于翻转盘212轴心且同轴设置的传动中轴251和传动外轴252，传动中轴251穿设于传动外轴252并沿传动外轴252的轴向两端伸出，本实施例中，传动中轴251通过深沟球轴承与传动外轴252活动装配，也就是传动中轴251和传动外轴252能独立自转，传动中轴251和传动外轴252的轴向一端分别设有与设于同一公转组件21上的两卷针组件24的从动齿轮244啮合传动的第一主动齿轮253和第二主动齿轮254，传动中轴251和传动外轴252的轴向另一端分别设有通过同步带255与卷绕同步传动组件26的联动中轴261和联动外轴262传动连接的第一传动同步轮257和第二传动同步轮258，如此设置，可实现卷绕传动组件25的传动中轴251和传动外轴252由卷绕同步传动组件26的联动中轴261和联动外轴262进行一对一独立的同步传动；卷绕同步传动组件26还包括设在面板和前支板11之间的联动座263，联动中轴261和联动外轴262穿设于联动座263并同轴设置，且联动中轴261沿联动外轴262的轴向两端伸出，联动中轴261和联动外轴262均通过设于各自轴向两端的传动轮264与匹配的同步带255连接，设于联动中轴261或联动外轴262轴向一端的两同步带255均与一卷绕驱动组件27传动连接，也就同一公转组件21上的两卷针组件24是通过独立的卷绕驱动组件27驱动转动的，而对向设在两公转组件21同一位置的卷针组件24则由统一的卷绕驱动组件27驱动同步转动的卷绕，如此，可实现卷针241形成组合卷针200时能进行电芯卷绕，每一卷绕驱动组件27的驱动电机271通过驱动同步带255转动，使卷绕同步传动组件26传动两卷绕传动组件25的传动外轴252或传动中轴251同步转动，并使设于公转组件21同一位置且对接形成组合卷针200的卷针组件24同步自转。需要说明的时，当卷针组件24位于下工位002时，卷针组件24是不进行卷绕的。

在其中一个实施例中，为了进一步实现卷针组件24能同步转动而卷绕电芯，驱动电机271设在电机座上272，电机座272设于前支板11或与面板固接的后支板12上，电机座272上驱动电机271的旁侧设有两条竖向延伸的滑槽2721，每一条滑槽2721内穿设有能沿滑槽2721滑动的压轮轴273，每一个压轮轴273轴向的一端设有将压轮轴273锁附于电机座272的紧固件274，压轮轴273相对远离紧固件274的一端设有用于压紧同步带255的皮带压紧轮275，驱动电机271的输出轴上还设有与同步带255传动连接的同步带轮276，两个皮带压紧轮275在设置位置上还位于同步带轮276的圆周外侧，两个皮带压紧轮275配合能将同步带255相对同步带轮276张紧或脱离，使驱动电机271能驱动同步带255转动。需要说明的是，同步带255相对同步带轮276的张紧力是通过调整压轮轴273在电机座272上的位置而实现的，压轮轴273沿滑槽2721竖向向下滑动，对应的能将同步带255张紧于同步带轮276。同时，压轮轴273相对电机座272固定或沿滑槽2721滑动，是通过紧固件274锁紧或调松完成的。

可以理解的是，在其他实施方式中，满足能提供动力的驱动电机271均适合本实施例。例如,驱动电机为伺服电机。可以理解的是，在其他的实施方式中，满足压轮轴273和电机座连接需求的紧固件274均适用本实施例方式中的紧固件。例如，可选固定螺母、螺栓、螺丝、销钉以及其他柱状的连接件。同时，紧固件274还可以是螺纹式、自攻式、卡扣式等装配方式的连接件。

在其中一个实施方式中，为实现卷针组件24形成组合卷针200以及卷针分离，拔针组件28包括出针主座281，出针主座281设于与面板固接的后支板12或前支板11上，出针主座281上设朝向面板延伸的安装板282，安装板282上设有直线导轨283，直线导轨283上活动安设有出针拨块284和退针拉块285，出针拨块284和退针拉块285分别通过连接头286与固设在安装板282上的驱动气缸287传动连接并能由匹配的驱动气缸287传动沿直线导轨283滑动，出针拨块284和退针拉块285在设置位置上还被设置为分别与翻转至上工位001与下工位002处的卷针组件24的轴尾轮244活动对接，并在出针拨块284沿直线导轨283滑动过程中传动位于上工位001处的两卷针组件24的卷针241相向移动而组合成组合卷针200，和/或在退针拉块285沿直线导轨283滑动过程中传动位于下工位002处的两卷针组件24的卷针241相向移动而分离并脱离电芯。需要说明的是，当位于下工位002处的两卷针组件24的卷针241相向移动而回退时，电芯匹配完成了贴胶并会被下料机构7承接。

可以理解，如此设置，通过拔针组件28对卷针组件24的卷针241进行抽拔，使两对向设置的卷针组件24的卷针241相向移动而对插或远离，进而形成组合卷针200进行卷绕电芯或卷针分离而脱料。

本发明还提供一种面板式卷绕机，包括面板，面板上设卷绕机头，卷绕机头为上述任一实施例中的卷绕机头100。

以上并非对本发明的技术范围作任何限制，凡依据本发明技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。