电池极片轧制用微型轧辊机的制作方法

1.本发明涉及电池极片辊压加工技术领域，尤其涉及一种电池极片轧制用微型轧辊机。


背景技术：

2.随着各种电器产品对高能量密度化学电源的需求，对锂离子二次电池的比容量要求越来越大。由于金属锂质量轻，理论比容量大，是一种理想的锂电池负极材料，常被加工成锂箔。目前锂箔轧制通常采用辊轧机进行加工处理，轧辊主要包括辊身、辊颈和轴头三部分，其中辊身是实际参与轧制金属的轧辊中间部分。辊颈安装在轴承中，并通过轴承座和压下装置将轧制力传给机架，传动端轴头通过连接轴与齿轮座相连，将电动机的转动力矩传递给轧辊机构。为了满足对锂箔厚度的不同要求，生产时需要调整上下轧辊间隙。
3.目前上下轧辊之间的间隙调节主要采用单一楔块滑动结构或螺母丝杠传动结构来调节。通过楔块滑动配合进行调节只能进行粗调，而在下轧辊支座和上轧辊支座上直接螺纹安装调节丝杠，利用丝杠旋转来调节间隙的方式也无法实现细微的拧动，因此，上述单一楔块滑动配合调节结构或螺母丝杠配合调节结构的间隙调节精度有限，无法达到微米级的调节控制，还不能满足超薄锂箔制备需求。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种轧辊间间隙调节精度高、且易于控制的电池极片轧制用微型轧辊机。
5.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电池极片轧制用微型轧辊机，包括：
6.机架；
7.轧辊组件，包括在上下方向上相对设置的定轧辊以及动轧辊，所述动轧辊位于所述定轧辊的下方，所述动轧辊以能相对定轧辊上下移动、且位置可调的方式滑动设置在所述机架上；
8.还包括在左右方向上相对布置、且与所述动轧辊的左右两端相对应的两个间隙调节装置，每个间隙调节装置包括：
9.楔块调节机构，设于所述机架上，并支撑在所述动轧辊之下，包括在上下方向上依次设置的上楔块和下楔块，所述下楔块能由驱动机构驱动而前后滑移，所述下楔块与上楔块之间通过导向斜面滑动配合将下楔块在前后方向上的移动转化为上楔块在上下方向上的移动；
10.弹性位移缩小机构，设于所述上楔块与所述动轧辊之间，该弹性位移缩小机构具有能由外力驱动而在上下方向上产生位移的动力输入端以及与动力输入端位移方向相同的动力输出端，该弹性位移缩小机构能将其动力输入端在上下方向上产生的位移缩小设定比例后通过所述动力输出端输出并作用于所述动轧辊。
11.为了简化间隙调节装置的结构，使得整机结构更加小巧紧凑，所述下楔块前后滑动地设置在所述机架上，其顶部具有第一导向斜面，所述上楔块位于所述下楔块的上方，并能上下滑动地设于所述机架上，该上楔块底部具有用来与所述下楔块的第一导向斜面滑动配合的第二导向斜面，所述下楔块的第一导向斜面与第二导向斜面被配置为仅能由外力驱动使上、下楔块产生相对位移，而在外力撤销后使两者保持相对静止状态；
12.所述楔块调节机构还包括驱动滑块，该驱动滑块由驱动机构驱动而能前后滑动地设置在上楔块的顶部，该驱动滑块的底部具有向下延伸、并用来在可选择的设定行程内驱动所述下楔块前后移动的驱动杆，该驱动滑块的顶部具有与所述下楔块的第一导向斜面的倾斜方向基本一致的第三导向斜面，该第三导向斜面作用于所述弹性位移缩小机构的动力输入端，以在该驱动滑块前后移动过程中使该弹性位移缩小机构的动力输入端向上或向下移动。
13.上述结构设计，使得楔块调节机构的粗调过程以及弹性位移缩小机构的微调过程可以由同一个驱动机构驱动来实现，由此，减少了驱动机构的数量，使得间隙调节装置整体结构得到进一步简化，整机更加小巧紧凑，降低了生产成本。尤其是，楔块调节机构的粗调过程以及弹性位移缩小机构的微调过程仅通过驱动滑块依次向前、向后移动即可实现，十分方便且易操作。
14.为了避免驱动滑块的驱动杆的前后移动过程与上、下楔块形成干涉问题，所述上楔块上具有上下贯通的第一让位孔，所述下楔块至少在顶部与所述第一让位孔相对应的位置开设有第二让位孔，所述驱动滑块的驱动杆穿过所述第一让位孔延伸至所述第二让位孔内，所述第二让位孔在前后方向上的尺寸小于所述第一让位孔在前后方向上的尺寸，所述第二让位孔还被构造成具有允许所述驱动杆在前后方向上移动的空间，以使所述驱动杆能相对所述下楔块向前或向后移动。
15.驱动机构可以采用驱动电机与丝杠滑块传动配合、驱动电机与齿轮齿条配合的各种现有直线驱动机构，为了进一步提高驱动滑块前后移动调节的精度，所述驱动机构为直线驱动机构，该直线驱动机构的动力输出端与所述驱动滑块连接。
16.为了保证驱动滑块在前后方向上移动的稳定性，所述上楔块的顶面为水平面，其上开设有沿前后方向延伸的限位滑槽，所述驱动滑块滑动约束在该限位滑槽中。
17.为了实现动轧辊与机架之间的滑动连接，所述动轧辊的两端分别转动连接在相对设置的两个第一轴承座上，两个第一轴承座均上下滑动地设置在所述机架上，所述弹性位移缩小机构的动力输出端作用在与之对应的第一轴承座上。
18.一般情况下，弹性位移缩小机构可以采用现有技术中各种能够实现位移缩小平面柔性铰链结构，如杠杆式柔性铰链机构(运用杠杆原理实现运动缩放)或桥式柔性铰链机构，优选地，所述弹性位移缩小机构为桥式柔性铰链机构。
19.作为一种优选的桥式柔性铰链机构，所述桥式柔性铰链机构包括在前后方向上位于同一竖向平面上的第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂、第七桥臂以及第八桥臂；
20.所述第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂与第五桥臂通过柔性铰链首尾依次串联而形成整体呈倒u型的桥臂支撑组件，该桥臂支撑组件的两端均通过柔性铰链转动连接所述上楔块上，所述第三桥臂为水平延伸，并构成了所述弹性位移缩小机构的动力输出
端，所述第一桥臂和第二桥臂均为竖向延伸，且位于所述第三桥臂的后侧，所述第四桥臂和第五桥臂均为竖向延伸，且位于所述第三桥臂的前侧，
21.所述第六桥臂与第七桥臂位于倒u型的桥臂支撑组件内部，并均在前后方向延伸设置，且两者也通过柔性铰链转动连接，所述第六桥臂的后端与对应设于第一桥臂和第二桥臂之间的柔性铰链转动连接，所述第七桥臂的前端与对应设于第四桥臂和第五桥臂之间的柔性铰链转动连接；
22.所述第八桥臂为竖向延伸，其上端与对应设于所述第六桥臂和第七桥臂之间的柔性铰链转动连接，其下端与所述驱动滑块的第三导向斜面相抵，从而构成了所述弹性位移缩小机构的动力输入端。
23.上述的桥式柔性铰链机构设计采用了整体结构紧凑、对称的结构形式，其输入输出具有良好的线性关系，且能实现较大的位移缩放比。
24.为了在间隙调节过程中限制桥式柔性铰链机构的第八桥臂的偏摆，所述驱动滑块的第三导向斜面自前而后向上倾斜，所述上楔块的顶部还设有向上延伸、以在所述第八桥臂的前侧进行限位的导向支架。
25.为了避免导向支架对驱动滑块的前后移动造成干涉，所述导向支架具有前后贯通以供所述驱动滑块穿设其中的让位槽。
26.与现有技术相比，本发明的优点：楔块调节机构以及弹性位移缩小机构可分别对动轧辊的上下移动(也即动轧辊与定轧辊之间的间隙)进行粗调及微调，其中，通过楔块调节机构对动轧辊进行调节至邻近设定高度位置后，可通过弹性位移缩小机构对动轧辊再进行微调，这种粗调过程与微调过程相结合的高度调节方式，使得动轧辊与定轧辊之间的间隙调节更加快速、方便。尤其是，在优选方案中，楔块调节机构的粗调过程以及弹性位移缩小机构的微调过程是由同一驱动机构驱动来实现，减少了驱动机构的数量，降低了生产成本，使得间隙调节装置整体结构得到进一步简化，微型轧辊机整机更加小巧紧凑。其中，楔块调节机构的粗调过程以及弹性位移缩小机构的微调过程仅通过驱动机构带动驱动滑块依次向前、向后移动即可实现，间隙调节过程十分方便且易操作。
附图说明
27.图1为本发明实施例的立体结构示意图；
28.图2为本发明实施例的左视图；
29.图3为本发明实施例的主视图；
30.图4为图3中a-a处的剖视图；
31.图5为本发明实施例的间隙调节装置的立体结构示意图；
32.图6为图5的分解图；
33.图7为本发明实施例的桥式柔性铰链机构的结构示意图。
具体实施方式
34.以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
35.在本发明的说明书及权利要求书中使用了表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“侧”、“顶”、“底”等，用来描述本发明的各种示例结构部分和元件，
但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，是基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本发明所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制，比如“上”、“下”并不一定被限定为与重力方向相反或一致的方向。
36.参见图1-图7，一种电池极片轧制用微型轧辊机包括机架10、轧辊组件以及间隙调节装置。
37.参见图1及图2，机架10包括左右相对设置的两个侧机架100，两个侧机架100均为立式放置的框架结构。两个侧机架100的中部限定出用于放置第一轴承座131和第二轴承座132的安装空间。具体地，第一轴承座131位于第二轴承座132的下方，第一轴承座131可通过滑块滑槽的限位配合而能上下滑动地约束在侧机架100的安装空间的前后两侧壁上。当然第二轴承座132也可如第一轴承座131一样上下滑动设于侧机架100上，但，一般情况下，第二轴承座132在安装到位后，是相对侧机架100固定住。
38.继续参见图1，轧辊组件在上下方向上相对设置的定轧辊11以及动轧辊12。其中，动轧辊12位于定轧辊11的下方，具体地，定轧辊11的左右两端通过第二轴承142转动设于两个侧机架100上的第二轴承座132上，动轧辊12的左右两端通过第一轴承141转动设于两个侧机架100上的第一轴承座131上。再具体地，定轧辊11以及动轧辊12的端部还具有侧向伸出侧机架100之外的传动轴110；120，用于与外部的动力机构连接，从而实现绕自身轴线的旋转。动轧辊12与定轧辊11之间具有供待辊压物料(如锂金属材料)通过的辊压间隙15，在待辊压物料在辊压间隙15通过时，定轧辊11与动轧辊12共同作用延压成设定厚度的金属箔片。在两个侧机架100上的第一轴承座131上下移动调节时，可以改变动轧辊12与定轧辊11之间的辊压间隙15。
39.上述的第一轴承141为调心轴承，在第一轴承座131的位移量具有一定差异时，可以起到调心的作用。
40.间隙调节装置具有两组，分别设于两个侧机架100上，具体地，间隙调节装置也是设于侧机架100中部的安装空间内，具体是位于第一轴承座131的下方，对第一轴承座131形成支撑。
41.参见图4及图7，每个间隙调节装置包括楔块调节机构20以及弹性位移缩小机构30。在本实施例中，楔块调节机构20以及弹性位移缩小机构30为由同一驱动机构驱动而能实现第一轴承座131在上下方向上进行粗调及微调的组合装置，两者的配合结构具体如下。
42.参见图6，楔块调节机构20包括在上下方向上依次设置的上楔块22和下楔块21。其中，上楔块22的前后尺寸与侧机架100的安装空间的前后尺寸一致，从而仅能够相对机架10在上下滑移，而下机架10的前后尺寸小于侧机架100的安装空间的前后尺寸，从而能够相对侧机架100在前后滑移。具体地，下楔块21的底部为水平面，顶部有第一导向斜面211，第一导向斜面211自前而后向上倾斜。上楔块22位于下楔块21的上方，其顶部为水平面，底部具有与第一导向斜面211倾斜方向一致的第二导向斜面221。在下楔块21受外力驱动而前后移动时，下楔块21与上楔块22之间通过导向斜面滑动配合可将下楔块21在前后方向上的移动转化为上楔块22在上下方向上的移动。
43.参见图4，楔块调节机构20还包括驱动滑块23，该驱动滑块23前后滑动地设置在上楔块22的顶部，具体地，上楔块22的顶面上开设有沿前后方向延伸的限位滑槽223，驱动滑
块23的底部滑动限位在该限位滑槽223中，由此保证前后移动的稳定性。再具体地，驱动机构包括驱动电机24，驱动电机24搁置在一个连接架27上，该连接架27与上楔块22的前部相连，由此，上楔块22上下移动过程中，驱动电机24可随之一起移动。本实施例的驱动电机24采用贯通式直线电机，驱动电机24的丝杠25与驱动滑块23连接，在驱动电机24动作时，驱动电机24的丝杠25伸缩进而带动驱动滑块23前后移动。
44.驱动滑块23的顶部具有与下楔块21的第一导向斜面211的倾斜方向基本一致的第三导向斜面232。驱动滑块23的底部具有向下延伸的驱动杆231。具体地，上楔块22上具有上下贯通的第一让位孔222，下楔块21至少在顶部与第一让位孔222相对应的位置开设有第二让位孔212。驱动滑块23的驱动杆231穿过第一让位孔222可延伸至第二让位孔212内。第二让位孔212在前后方向上的尺寸小于第一让位孔222在前后方向上的尺寸，第二让位孔212在前后方向上尺寸也大于驱动杆231本身在前后方向上的尺寸，由此，使得驱动杆231能相对下楔块21向前或向后移动(也即下楔块21保持不动)，同时，在驱动杆231向前或向后移动一定的行程后，又可以与下楔块21相抵进而驱动下楔块21前后移动。
45.本实施例的下楔块21的第一导向斜面211与第二导向斜面221之间可以通过材料的选择或通过倾斜角度的设置使得两者之间仅能由外力驱动而产生相对位移，当在外力撤销后使两者(由于摩擦力存在)保持相对静止状态。
46.弹性位移缩小机构30设于楔块调节机构20的上楔块22与第一轴承座131之间，对第一轴承座131提供支撑。在楔块调节机构20动作过程中，弹性位移缩小机构30整体可随上楔块22一起上下移动，进而对第一轴承座131的高度位置进行粗调，在第一轴承座131粗调至邻近设定的高度位置时，再通过弹性位移缩小机构30驱动第一轴承座131上下微调。
47.参见图7，本实施例的弹性位移缩小机构30优选为桥式柔性铰链机构。桥式柔性铰链机构包括在前后方向上位于同一竖向平面上的第一桥臂31、第二桥臂32、第三桥臂33、第四桥臂34、第五桥臂35、第六桥臂36、第七桥臂37以及第八桥臂38。具体地，第一桥臂31、第二桥臂32、第三桥臂33、第四桥臂34与第五桥臂35通过柔性铰链首尾依次串联而形成整体呈倒u型的桥臂支撑组件，该桥臂支撑组件的两端均通过柔性铰链转动连接上楔块22上，如图7所示，第一桥臂31的下端通过第一固定座391与上楔块22的顶部后侧通过螺钉连接，第一桥臂31的下端与第一固定座391之间采用柔性铰链g转动，第五桥臂35的下端通过第二固定座392与上楔块22的顶部前侧通过螺钉连接，第五桥臂35的下端与第二固定座392之间采用柔性铰链e转动。第一桥臂31和第二桥臂32均为竖向延伸，且位于第三桥臂33的后侧。第四桥臂34和第五桥臂35均为竖向延伸，且位于第三桥臂33的前侧。第六桥臂36与第七桥臂37位于倒u型的桥臂支撑组件内部，并均在前后方向延伸设置，且两者也通过柔性铰链f转动连接。第六桥臂36的后端、第一桥臂31以及第二桥臂32之间通过柔性铰链a转动连接。第七桥臂37的前端、第四桥臂34和第五桥臂35之间通过柔性铰链d转动连接。第三桥臂33为水平延伸，具体是支撑在第一轴承座131的底部，从而构成了弹性位移缩小机构30的动力输出端。其中，第三桥臂33的后端与第二桥臂32的上端通过柔性铰链b转动连接，第三桥臂33的前端与第四桥臂34的上端通过柔性铰链c转动连接。第八桥臂38为竖向延伸，其上端对应转动连接在第六桥臂36和第七桥臂37之间的柔性铰链f上，其下端与驱动滑块23的第三导向斜面232相抵。该第八桥臂38即构成了弹性位移缩小机构30的动力输入端。
48.驱动滑块23的第三导向斜面232也是自前而后向上倾斜，也即与下楔块21的第一
导向斜面211的倾斜方向一致。上楔块22的顶部还设有向上延伸的导向支架26，具体地，导向支架26是位于第八桥臂38的前侧，也即在第八桥臂38的前侧进行限位，以使其始终保持在竖直状态，避免向前发生偏摆。此外，由于第三导向斜面232也是自前而后向上倾斜，因而，上楔块22的第三导向斜面232本身也可以实现在第八桥臂38的后侧进行限位，避免该第八桥臂38向后发生偏摆。导向支架26上还具有前后贯通以供驱动滑块23穿设其中的让位槽260，从而可以避免导向支架26对驱动滑块23的前后移动造成干涉。
49.当驱动滑块23前后移动时，桥式柔性铰链机构的第八桥臂38也会对应在上下方向上产生位移(第八桥臂38的移动方向见图7中所示的a1方向)，桥式柔性铰链机构能将其动力输入端在上下方向上产生的位移缩小设定比例后通过动力输出端(动力输出端的移动方向见图7中所示的a2方向)输出并作用于第一轴承座131，缩小比例可以达到十分之一。
50.上述的桥式柔性铰链机构设计采用了整体结构紧凑、对称的结构形式，其输入输出具有良好的线性关系，且能实现较大的位移缩放比。
51.本实施例的电池极片轧制用微型轧辊机的间隙调整过程具体如下：
52.一、减小上、下轧辊间隙的调整过程：
53.驱动电机24驱动丝杠25动作，进而带动驱动滑块23向前运动，驱动滑块23向下延伸的驱动杆231接触到下楔块21时开始粗调过程，带动下楔块21向前运动，下楔块21推动上楔块22及固定在上楔块22上的其他结构件向上运动，同时驱动滑块23顶部的第三导向斜面232推动桥式柔性铰链机构的第八桥臂38向上运动，即桥式柔性铰链机构的柔性铰链f处上移，带动柔性铰链a和柔性铰链d处同时向内运动，进而推动柔性铰链b和柔性铰链c处上移，当上、下轧辊间隙略小于要求间隙时，停止粗调；接着驱动电机24反向转动，驱动滑块23向后移动，驱动滑块23向下延伸的驱动杆231脱离下楔块21进入微调过程，此时上、下楔块21之间由于摩擦力自锁保持相对静止状态，驱动滑块23顶部的第三导向斜面232向后移动，桥式柔性铰链机构的柔性铰链f处下移，柔性铰链a和柔性铰链d处同时向外(前后方向)运动，柔性铰链b和柔性铰链c处下移，实现微调，直至上下轧辊达到要求间隙。
54.增大上下轧辊间隙的调整过程：
55.驱动电机24驱动丝杠25动作，进而带动驱动滑块23向后运动，驱动滑块23向下延伸的驱动杆231接触到下楔块21时开始粗调过程，带动下楔块21向后移动，上楔块22及固定在上楔块22上的其他结构件在下轧辊(及第一轴承座131、第一轴承141等部件)的重力作用下向下运动，同时驱动滑块23顶部的第三导向斜面232向后移动，桥式柔性铰链机构的第八桥臂38由于下轧辊的重力作用向下运动，即桥式柔性铰链机构的柔性铰链f处下移，柔性铰链a和柔性铰链d处同时向外运动，柔性铰链b和柔性铰链c处下移，当上下轧辊间隙略大于要求间隙时，停止粗调；接着驱动电机24反向转动，驱动滑块23向前运动，驱动滑块23向下延伸的驱动杆231脱离下楔块21进入微调过程，此时上下楔块21之间由于摩擦力自锁，驱动滑块23顶部的第三导向斜面232向右移动，第三导向斜面232推动桥式柔性铰链机构的第八桥臂38向上运动，即桥式柔性铰链机构的柔性铰链f处上移，带动柔性铰链a和柔性铰链d处同时向内运动，进而推动柔性铰链b和柔性铰链c处上移，实现微调，直至上下轧辊达到要求间隙。
56.本发明中的“柔性铰链”可以理解为在力矩作用下可以产生较明显的弹性变形、从而能在机械结构中起到铰链的作用的一个柔性部件；“桥式柔性铰链机构”是由多个柔性铰
链及对应桥臂构成的一体件，可以理解是能够实现微位移(微米级别)移动的一个柔性机构。