卷针机构和锂电卷绕设备的制作方法

1.本实用新型涉及锂电卷绕技术领域，具体而言，涉及一种卷针机构和锂电卷绕设备。


背景技术：

2.锂离子电池具有能量密度大、工作电压高、工作温度范围广、使用寿命长、绿色环保等优点，广泛应用于新能源汽车中。锂离子电池的电芯制作方式主要有卷绕和叠片两种，卷绕式工艺更简单易操作，容易实现自动化，且生产效率与合格率也更高，因此应用的更为广泛。
3.卷绕锂离子电池生产过程中，需要隔膜和正负极片进行卷绕，而卷绕两个电芯之间需要隔膜切断装置切断隔膜，才能制作下一个电芯。现有的锂电设备中，卷针结构与隔膜切断装置相隔较远，占用空间过大，结构更为复杂。相应的，隔膜切断过程过于复杂，占用较长的辅助时间(辅助时间是指前一个卷芯完成到下一个卷芯卷绕开始的动作占用)，成本更高，效率更低，不满足生产的要求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种卷针机构和锂电卷绕设备，其能有效简化设备，降低成本，提高生产效率。
5.本实用新型是采用以下的技术方案来实现的。
6.在一方面，本实用新型提供了一种卷针机构，包括卷针装置、隔膜压板装置、压辊装置和隔膜切断装置，所述隔膜压板装置设置在所述卷针装置内，用于压紧隔膜的前侧，所述压辊装置设置在所述卷针装置内，用于压紧隔膜的后侧，所述隔膜切断装置设置在所述卷针装置内，并位于所述压辊装置和所述隔膜压板装置之间，用于切断所述隔膜。
7.进一步地，所述卷针装置包括活动卷针和固定卷针，所述活动卷针和所述固定卷针相对设置，且所述活动卷针能够靠近或者远离所述固定卷针，所述隔膜压板装置和所述压辊装置设置在所述活动卷针和所述固定卷针之间。
8.进一步地，所述隔膜压板装置包括第一隔膜压板和第二隔膜压板，所述第一隔膜压板设置在所述固定卷针上，所述第二隔膜压板设置在所述固定卷针与所述活动卷针之间，并与所述第一隔膜压板相对设置，且所述第二隔膜压板能够靠近或者远离所述第一隔膜压板。
9.进一步地，所述压辊装置包括第一压辊和第二压辊，所述第一压辊设置在所述固定卷针上，并与所述第一隔膜压板相平齐，所述第二压辊设置在所述固定卷针和所述活动卷针之间，所述第二压辊与所述第一压辊相对设置，且所述第二压辊能够靠近或者远离所述第一压辊，以伸出所述活动卷针或缩进所述活动卷针。
10.进一步地，所述隔膜切断装置包括切刀结构，所述切刀结构活动设置在所述固定卷针或所述活动卷针内，用于伸出到所述固定卷针和所述活动卷针之间，以将所述隔膜压
板装置和所述压辊装置之间的隔膜切断。
11.进一步地，所述隔膜切断装置还包括切刀驱动件，所述切刀结构设置在所述活动卷针内，所述切刀驱动件与所述切刀结构传动连接，用于带动所述切刀结构伸出或者缩进所述活动卷针。
12.进一步地，所述卷针机构还包括卷针座，所述固定卷针固定设置在所述卷针座上，所述活动卷针和所述第二隔膜压板活动设置在所述卷针座上，并通过压缩弹簧连接。
13.进一步地，所述活动卷针和所述固定卷针均呈半圆形。
14.进一步地，隔膜压板装置设置在所述卷针装置的中部。
15.在另一方面，本实用新型提供了一种锂电卷绕设备，包括机械手、夹针机构和卷针机构，卷针机构包括卷针装置、隔膜压板装置、压辊装置和隔膜切断装置，所述隔膜压板装置设置在所述卷针装置内，用于压紧隔膜的前侧，所述压辊装置设置在所述卷针装置内，用于压紧隔膜的后侧，所述隔膜切断装置设置在所述卷针装置内，并位于所述压辊装置和所述隔膜压板装置之间，用于切断所述隔膜。所述机械手与所述卷针装置相对应，用于夹紧并取出卷绕完成的卷芯，所述夹针机构安装在夹针座上，并能够伸出或退回所述夹针座，所述夹针机构与所述卷针机构相对设置，并能够通过与所述卷针机构的连接或分离，以控制所述隔膜压板装置和所述卷针装置运动。
16.本实用新型具有以下有益效果：
17.本实用新型提供的卷针机构，通过将隔膜压板装置设置在卷针装置内，实现压紧隔膜的前侧，压辊装置设置在卷针装置内，实现压紧隔膜的后侧，隔膜切断装置设置在卷针装置内，并位于压辊装置和隔膜压板装置之间，实现切断隔膜。相较于现有技术，本实用新型将隔膜切断装置设置在卷针装置内，使得整个设备占用空间大大缩小，且在卷芯机构内即可实现隔膜切断步骤，缩短了辅助时间，成本更低，效率更高。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1为本实用新型第一实施例提供的卷针机构在第一视角下的结构示意图；
20.图2为本实用新型第一实施例提供的卷针机构在第二视角下的分离结构示意图；
21.图3为本实用新型第一实施例提供的卷针机构在第二视角下的接合结构示意图；
22.图4-图8位本实用新型第一实施例提供的卷针机构的工作原理流程图。
23.图标：100-卷针机构；110-卷针装置；111-活动卷针；113-固定卷针；130-隔膜压板装置；131-第一隔膜压板；133-第二隔膜压板；150-压辊装置；151-第一压辊；153-第二压辊；170-隔膜切断装置；171-切刀结构；173-切刀驱动件；180-卷针座；190-夹针机构；191-夹针座；200-隔膜。
具体实施方式
24.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新
型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的装置可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.正如背景技术中所公开的，现有技术中的卷针机构，通常仅仅具有卷芯功能，而隔膜切断装置通常是设置在外部并与卷针机构间隔设置，在使用时需要单独进行隔膜切断操作，然后再将隔膜送入卷针机构中进行卷芯操作，工序更加复杂，占用较长的辅助时间，同时整个设备占用空间也更大，为了适配间隔设置的卷针机构和隔膜切断装置，需要更加复杂的卷针座，故使得整个设备的结构更加复杂。
30.本实用新型提供的卷针机构，通过将隔膜切断装置设置在卷针装置内，使得隔膜切断装置与卷针装置能够集成为一体，使得整个设备占用空间更小，同时在卷针机构内即可实现隔膜切断动作，简化了工序，使得辅助时间更短，成本更低，效率更高。
31.下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。
32.第一实施例
33.参见图1至图3，本实施例提供了一种卷针机构100，能够同时实现卷芯和隔膜切断的功能，简化了锂电卷绕工序，使得辅助时间更短、成本更低、效率更高，并且缩小了占用空间。
34.本实施例提供的卷针机构100，包括卷针装置110、隔膜压板装置130、压辊装置150和隔膜切断装置170，隔膜压板装置130设置在卷针装置110内，用于压紧隔膜的前侧，压辊装置150设置在卷针装置110内，用于压紧隔膜的后侧，隔膜切断装置170设置在卷针装置110内，并位于压辊装置150和隔膜压板装置130之间，用于切断隔膜。
35.在本实施例中，隔膜压板装置130设置在卷针装置110的中部，从而能够从中间位
置实现对隔膜的压紧动作。
36.在实际操作时，首先通过隔膜压板装置130和压辊装置150分别压紧隔膜200的前侧和后侧，固定好隔膜200后，通过隔膜切断装置170切断隔膜压板装置130和压辊装置150之间的隔膜200，然后将后侧的隔膜200取出，前侧的隔膜压板装置130保持压紧隔膜的状态，极片送料之后，然后通过卷针装置110进行卷芯动作。本实施例通过将隔膜切断装置170设置在卷针装置110内，并位于压辊装置150和隔膜压板装置130之间，结构更加紧凑，使得整个设备的占用空间大大缩小，并且无需单独进行隔膜切断动作，简化了锂电卷绕工序，使得辅助时间更短，且尾部隔膜更短，节省收尾时间，降低成本，提升效率。
37.需要说明的是，本实施例中关于卷绕过程中的习知部件并未一一列举，关于卷绕过程中本实施例未涉及到的步骤和结构可参考现有的卷芯机构和卷绕设备。
38.卷针装置110包括活动卷针111和固定卷针113，活动卷针111和固定卷针113相对设置，且活动卷针111能够靠近或者远离固定卷针113，隔膜压板装置130和压辊装置150设置在活动卷针111和固定卷针113之间。通过设置活动卷针111，在卷绕时可使得活动卷针111处于远离固定卷针113的位置，撑起隔膜和极片，保证卷芯效果，在卷绕完成并贴胶后，可使得活动卷针111处于靠近固定卷针113的位置，使得卷芯失去支撑限位效果，方便通过机械手夹紧卷芯后，卷针装置110抽离。
39.在本实施例中，活动卷针111和固定卷针113均呈半圆形。活动卷针111能够上下移动，靠近或远离固定卷针113，活动卷针111和固定卷针113用于形成一整体卷针模块，隔膜、极片在整体卷针模块上卷绕，实现卷芯动作。在活动卷针111运动至上方极限位置时，此时用于卷芯的整体卷针模块的周长最大，在活动卷针111运动至下方极限位置时，此时用于取出卷芯，且整体卷针模块的周长最小。
40.进一步地，卷针机构100还包括卷针座180，同时卷针机构100与夹针座191上的夹针机构190配合工作，夹针座191与卷针座180相对设置，固定卷针113固定设置在卷针座180上，活动卷针111活动设置在卷针座180上，夹针机构190安装在夹针座191上，并能够伸出或者退回夹针座191，夹针机构190与卷针机构100相对设置，且夹针机构190能够通过与卷针机构100之间的连接或分离，以控制卷针之间和隔膜压板之间的靠近和分离。
41.需要说明的是，本实施例中活动卷针111通过压缩弹簧活动设置在卷针座上，在弹簧的弹力作用下，使得活动卷针111和固定卷针113在自然状态下相互靠拢，而通过夹针机构190部分插入到活动卷针111和固定卷针113之间，从而使得活动卷针111远离固定卷针113，当夹针机构190退出后，活动卷针111在弹簧结构的作用下靠近固定卷针113，关于活动卷针111和固定卷针113之间的驱动结构和原理，可参考现有的卷针结构。
42.在本实施例中，夹针座191设置在固定卷针113和活动卷针111的后方，夹针机构190设置在活动卷针111的后方的夹针座191上，并可以伸出或者退回夹针座191，从而与卷针机构100传动连接。
43.隔膜压板装置130包括第一隔膜压板131和第二隔膜压板133，第一隔膜压板131设置在固定卷针113上，第二隔膜压板133设置在固定卷针113与活动卷针111之间，并与第一隔膜压板131相对设置，且第二隔膜压板133能够靠近或者远离第一隔膜压板131。
44.在本实施例中，第一隔膜压板131固定设置在固定卷针113上，第二隔膜压板133通过一传动杆连接在卷针座180上，并通过压缩弹簧活动设置，在弹簧的弹力作用下，使得第
一隔膜压板131在自然状态下远离第二隔膜压板133。并且，夹针机构190还用于伸入到第一隔膜压板131和第二隔膜压板133之间，从而使得第二隔膜压板133靠近第一隔膜压板131，实现靠近或者远离第一隔膜压板131的动作。其中，夹针机构190具有内圈和外圈，其中内圈用于容置第二隔膜压板133，使得第一隔膜压板131和第二隔膜压板133相互靠拢，实现对隔膜的压合，外圈呈环状，并用于容置活动卷针111，从而使得活动卷针111和固定卷针113分别位于内圈的上下侧，使得活动卷针111远离固定卷针113。其中关于夹针机构190带动卷针装置110和隔膜压板装置130运动的原理和结构可参考现有技术中卷针结构上的夹针机构190。
45.压辊装置150包括第一压辊151和第二压辊153，第一压辊151设置在固定卷针113上，并与第一隔膜压板131相平齐，第二压辊153设置在固定卷针113和活动卷针111之间，第二压辊153与第一压辊151相对设置，且第二压辊153能够靠近或者远离第一压辊151，以伸出活动卷针111或缩进活动卷针111。
46.在本实施例中，第一压辊151可转动地设置在固定卷针113上，并与第一隔膜压板131相平齐，第二压辊153通过一独立的压辊驱动件进行驱动，实现靠近或者远离第一压辊151的动作。优选地，压辊驱动件设置在卷针座180上，并位于第二压辊153的后方，从而带动第二压辊153运动。具体地，压辊驱动件可以通过气缸、齿轮齿条以及电动推杆等形式实现第二压辊153的上下移动。
47.需要说明的是，本实施例中压辊驱动件上还设置有旋转驱动件，旋转驱动件用于带动第二压辊153转动。当然，此处第二压辊153也可以是可转动地设置在压辊驱动件上，并在压紧隔膜的带动下实现转动。
48.在本实用新型其他较佳的实施例中，压辊驱动件也可以设置在活动卷针111内部，其同样能够实现第二压辊153的上下移动。
49.隔膜切断装置170包括切刀结构171和切刀驱动件173，切刀结构171活动设置在固定卷针113或活动卷针111内，用于伸出到固定卷针113和活动卷针111之间，以将隔膜压板装置130和压辊装置150之间的隔膜切断。具体地，切刀结构171设置在活动卷针111内，切刀驱动件173与切刀结构171传动连接，用于带动切刀结构171伸出或者缩进活动卷针111。
50.在本实施例中，切刀驱动件173可以是利用气缸或者电动推杆实现驱动。在本实用新型其他较佳的实施例中，切刀驱动件173也可以是设置在卷针座180上，并通过一连杆带动切刀结构171上下移动。
51.综上所述，本实施例提供的卷针机构100，结合参加图4-图8，其工作原理如下：
52.首先，卷针机构100与夹针机构190处于分离状态，穿过隔膜后，气缸作用下，夹针机构190伸出，与卷针装置110连接，夹紧隔膜，固定卷针113和活动卷针111远离，周长增大，第二压辊153压紧隔膜后，利用切刀结构171切断隔膜，并将切断的隔膜收走，送片后进行卷绕动作，卷绕结束后，气缸作用下，夹针机构190退回，卷针机构100与夹针机构190分离，隔膜压板远离，固定卷针113和活动卷针111接近，周长缩小，方便分离卷芯。
53.具体地过程如下：首先，卷针机构100与夹针机构190处于分离状态，第二隔膜压板133、第二压辊153和切刀结构171均设置为分离状态，穿过隔膜，使得隔膜位于活动卷针111与固定卷针113之间就绪。然后进行隔膜切断步骤，夹针机构190伸出连接卷针机构100，使得第二隔膜压板133向下运动靠近第一隔膜压板131，同时活动卷针111向上远离固定卷针
113。再利用驱动件带动第二压辊153向下运动，使得第一隔膜压板131和第二隔膜压板133压紧在隔膜的前侧，第一压辊151和第二压辊153压紧在隔膜的后侧，实现对隔膜的固定，然后启动切刀结构171向下运动，切断压紧的隔膜。隔膜切断后，切刀结构171缩进活动卷针111，同时第一压辊151和第二压辊153分离，后侧切断的隔膜被收走，前侧的隔膜仍旧压紧在第一隔膜压板131和第二隔膜压板133之间。极片送片后进行卷绕动作，第一隔膜压板131和第二隔膜压板133压紧隔膜，且极片送料之后，整个卷针机构100实现转动，活动卷针111和固定卷针113沿中心轴转动，开始卷绕电芯。最后进行下料动作，卷绕结束并贴胶之后，夹针机构190退回，与卷针机构100分离，活动卷针111向下移动并靠近固定卷针113，整体卷针模块的周长缩小，同时第二隔膜压板133向上移动离开第二隔膜压板133，松开隔膜，机械手夹紧卷芯后，整个卷针机构100后退从卷芯中抽离，由于整体卷针模块周长缩小，故卷芯可以很容易地分离、取出。
54.本实施例提供的卷针机构100，通过将隔膜切断装置170设置在卷针装置110内，并位于压辊装置150和隔膜压板装置130之间，结构更加紧凑，使得整个设备的占用空间大大缩小，并且无需单独进行隔膜切断动作，简化了锂电卷绕工序，使得辅助时间更短，且尾部隔膜更短，节省收尾时间，降低成本，提升效率。
55.第二实施例
56.本实施例提供了一种锂电卷绕设备，包括机械手、夹针机构190和卷针机构100，其中卷针机构100和夹针机构190的基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例中所提及的相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。
57.卷针机构100包括卷针装置110、隔膜压板装置130、压辊装置150和隔膜切断装置170，隔膜压板装置130设置在卷针装置110内，用于压紧隔膜的前侧，压辊装置150设置在卷针装置110内，用于压紧隔膜的后侧，隔膜切断装置170设置在卷针装置110内，并位于压辊装置150和隔膜压板装置130之间，用于切断隔膜。机械手与卷针装置110相对应，用于夹紧并取出卷绕完成的卷芯，夹针机构190安装在夹针座191上，并能够伸出或退回夹针座191，夹针机构190与卷针机构100相对设置，并能够通过与卷针机构100的连接或分离，以控制隔膜压板装置130和卷针装置110运动。
58.在本实施例中，在卷绕完成后，机械手夹紧卷芯后，卷针装置110后退从卷芯中抽离，由于整体卷针模块周长缩小，故卷芯可以很容易地分离、取出。
59.需要说明的是，本实施例中关于卷绕过程中的习知部件并未一一列举，关于卷绕过程中本实施例未涉及到的步骤和结构可参考现有的卷绕设备。
60.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。