一种电池芯轴上料机构及卷绕设备的制作方法
【专利摘要】一种电池芯轴上料机构，包括备芯轴机构和取芯轴机构，备芯轴机构包括用于放置电池芯轴的料盒、旋转辊、第一电机、定位销、第二电机、第一气缸以及检测元件，旋转辊设置在料盒附近，旋转辊上设置有用于吸住电池芯轴的磁性结构，第一电机耦合到旋转辊，第一气缸耦合到定位销，第二电机耦合到定位销，检测元件配合旋转辊而设置，以检测旋转辊上是否吸附了电池芯轴以及电池芯轴的缺口是否到达预定位置；取芯轴机构包括取料夹及耦合到取料夹的取料夹移动装置，取料夹的取料工位对应定位销的工作位。一种卷绕设备，具有该电池芯轴上料机构。该电池芯轴上料机构能够自动、高效、可靠地对芯轴进行取料和上料。
【专利说明】一种电池芯轴上料机构及卷绕设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池制作设备，特别是涉及一种电池芯轴上料机构及卷绕设备。
【背景技术】
[0002]电池的电芯是采用卷绕设备卷绕制成的。现有的电池电芯自动卷绕设备包括机架、卷绕机构、隔膜机构、极片上料机构、贴胶机构、下料机构以及电气控制部分，电池的卷芯一般由正、负极片及隔膜按照一定的次序重叠卷绕，最后，贴终止胶带而成电池电芯。其中一般卷绕方式是采用可抽出式卷针，以卷绕设备上的卷针为基轴卷绕至电芯成形，再将卷针抽出。另外一种卷绕方式是采用塑性芯轴，将隔膜烫在塑性芯轴上，卷绕完成后塑性芯轴留在电芯内，但该方式对隔膜有损坏，不能保证电池的安全性。钢性芯轴能较好地保证电池安全性，但是，如何自动、高效、安全对芯轴进行取料和上料并实施卷绕，是亟待解决的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电池芯轴上料机构及卷绕设备，能够自动、高效、可靠地对芯轴进行取料和上料。
[0004]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
一种电池芯轴上料机构，包括受控制单元控制的备芯轴机构和取芯轴机构，
所述备芯轴机构包括用于放置电池芯轴的料盒、旋转辊、第一电机、定位销、第二电机、第一气缸以及检测元件，所述旋转辊设置在料盒附近，所述旋转辊上设置有用于吸住电池芯轴的磁性结构，所述第一电机耦合到所述旋转辊以带动所述旋转辊旋转，所述第一气缸耦合到所述定位销以带动所述定位销轴向移动，所述第二电机耦合到所述定位销以带动所述定位销旋转，所述检测元件配合所述旋转辊而设置，以检测所述旋转辊上是否吸附了电池芯轴以及所述电池芯轴的缺口是否到达预定位置；
所述取芯轴机构包括取料夹及耦合到所述取料夹的取料夹移动装置，所述取料夹的取料工位对应所述定位销的工作位。
[0005]进一步地:
所述检测元件包括第一感应器、第二感应器、第三感应器以及光码盘，所述光码盘固定在所述第一电机的输出端，所述第一感应器设置在所述光码盘附近以检测所述光码盘旋转的角度，所述第二感应器和所述第三感应器设置在所述旋转辊附近，所述第二感应器用于检测旋转辊是否吸住电池芯轴，所述第三感应器用于检测电池芯轴的缺口位置。
[0006]所述备芯轴机构还包括连接块和连接板，所述旋转辊固定在所述料盒的下方，所述旋转辊上设置有带磁石的槽，可容纳并吸住电池芯轴，所述第一气缸、所述第一电机、所述第二电机、所述第二感应器和所述第三感应器固定在所述连接板上，所述连接板固定在所述料盒上，所述定位销可旋转地固定在所述连接块上，所述连接块连接所述第一气缸的伸缩端和所述第二电机的输出端。[0007]所述取料夹移动装置包括直线驱动单元和旋转驱动单元，所述直线驱动单元耦合到所述取料夹以带动所述取料夹直线移动，所述旋转驱动单元耦合到所述直线驱动单元以通过旋转所述直线驱动单元来旋转移动所述取料夹。
[0008]所述直线驱动单元包括第二气缸、固定板和第一滑轨，所述旋转驱动单元的旋转轴固定连接所述固定板以驱动所述固定板旋转，所述第二气缸和所述第一滑轨固定在所述固定板上，所述第二气缸的伸缩端与所述取料夹连接以驱动所述取料夹沿所述第一滑轨移动。
[0009]所述直线驱动单元还包括电芯夹、第三气缸以及第二滑轨，所述第三气缸和所述第二滑轨固定在所述固定板上，所述第三气缸的伸缩端与所述电芯夹连接以驱动所述电芯夹沿所述第二滑轨移动，所述第一滑轨与所述第二滑轨之间有一个夹角。
[0010]所述取芯轴机构还包括设置在所述固定板的旁边以限制所述取料夹和所述电芯夹的旋转角度的第一限位元件。
[0011]所述旋转驱动单元包括旋转轴、齿条、齿轮、第三滑轨和第四气缸，所述齿条固定在所述第三滑轨上，所述齿轮固定在所述旋转轴上，所述第四气缸的伸缩端与所述齿条连接以推动所述齿条移动，所述齿条与所述齿轮啮合以带动所述齿轮旋转。
[0012]所述旋转驱动单元还包括外圈、滑块连接块和第二限位单元，所述外圈上开有供所述第三滑轨安置的缺口，所述第三滑轨的滑块通过所述滑块连接块固定在所述外圈上，所述齿条通过所述外圈上的缺口与所述齿轮固定连接，所述第二限位单元设置在所述齿条的移动路径上以限制所述齿条的移动极限。
[0013]一种卷绕设备,包括上述的任一种电池芯轴上料机构。
[0014]本发明的有益技术效果:
本发明的电池芯轴上料机构通过采用上述备芯轴机构和上述取芯轴机构，可实现自动备芯轴和自动芯轴上料，能够高效、可靠地进行电池芯轴的取料和上料，应用在卷绕设备上，能大大提高卷绕设备在实施卷绕操作之前的芯轴上料过程的工作效率，而且提高了操作的可靠性和安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明电池芯轴上料机构一种优选实施例的主视图；
图2为本发明一种优选实施例的备芯轴机构的立体示意图；
图3为本发明一种优选实施例的取芯轴机构的立体示意图；
图4为本发明一种优选实施例的取芯轴机构的后视图；
图5为本发明一种优选实施例的取芯轴机构的剖面图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图对本发明的实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0017]参阅图1至图5，在一些实施例里，电池芯轴上料机构包括从芯轴料盒内取出芯轴的备芯轴机构I和将芯轴输送至卷绕工位的取芯轴机构2。备芯轴机构I和取芯轴机构2均受控制单元(未图示)控制。[0018]参阅图2，在优选的实施例里，备芯轴机构包括料盒101、料盒挡板102、第一电机103、第二电机104、第一感应器105、第二感应器106、第三感应器107、光码盘108、旋转辊109、定位销110、连接块111、连接板112以及第一气缸113。料盒挡板102用于分隔料盒内空间，根据芯轴的尺寸不同可调节其位置，旋转辊109固定在料盒101的下方，旋转辊109上设置有带磁石的槽，可容纳并吸住芯轴，由第一电机103带动旋转，光码盘108固定在第一电机103的输出端,第一感应器105检测光码盘108旋转的角度,第一气缸113固定在连接板112上，连接板112固定在料盒101上，第一电机103和第二电机104都固定在连接板112上，第二电机104的输出端连接连接块111，定位销110插入连接块111内，连接块111同时连接第一气缸113的伸缩端和第二电机104的输出端,第二感应器106和第三感应器107均固定在连接板112上，第二感应器106检测旋转辊是否吸住芯轴，第三感应器107检测芯轴的缺口位置。
[0019]对于芯轴式电池，其中的芯轴是空心带磁性的，且具有轴向缺口，制作电池时要先将芯轴上料至卷绕工位，而芯轴的缺口位置要求固定。采用上述机构可以方便地取料并使其能够准确上料。
[0020]参阅图3-图4，在优选的实施例里，取芯轴机构2包括取料夹21、电芯夹22、第二气缸23、第三气缸24、旋转驱动单元25、固定板26、第一滑轨27、第二滑轨28以及第一限位元件29。固定板26与旋转驱动单元25固定连接，第二气缸23、第三气缸24、第一滑轨27、第二滑轨28均固定在固定板26上，取料夹21与第二气缸23的伸缩端连接，电芯夹22与第三气缸24的伸缩端连接，第二气缸23驱动取料夹21沿第一滑轨移动，第三气缸24驱动电芯夹22沿第二滑轨28移动，取料夹21和电芯夹22的移动方向间隔一定角度，旋转驱动单元25驱动固定板26旋转，进而带动取料夹21和电芯夹22旋转，第一限位元件29限制取料夹21和电芯夹22的旋转极限并起到缓冲的作用。
[0021]参阅图3和图5，在优选的实施例里，旋转驱动单元25包括旋转轴257、轴承258、齿条259、齿轮250、外圈251、第三滑轨252、第四气缸253、第二限位单元254以及安装板255。滑块连接块256，第四气缸253及外圈251固定在安装板255上，外圈251上开有供第三滑轨252和第四气缸253安置的缺口，第三滑轨252的滑块通过滑块连接块256固定在外圈251上，齿条259固定在第三滑轨252上，通过外圈251上的缺口与齿轮250固定连接，齿轮259固定在旋转轴257上，旋转轴257的一段固定在固定板26上，第四气缸253的伸缩端与齿条259连接，第四气缸253推动齿条移动，齿条259带动齿轮250旋转，进而带动旋转轴257旋转，第二限位单元254现在齿条259移动的极限。
[0022]工作时，第一电机103驱动旋转辊109旋转，旋转辊109上的槽吸取料盒内的芯轴，第二感应器106检测旋转辊是否吸取了芯轴100，若已吸取芯轴，第二气缸23伸出，取料夹21伸出，夹住芯轴，第一气缸113带动定位销110插入芯轴内，取料夹21松开芯轴，第二气缸23的伸缩端退回，带动取料夹退回，第二电机104驱动定位销110进而带动芯轴旋转，第三感应器107检测芯轴的缺口位置，位置合适后第二电机104停止旋转，第二气缸23伸出，取料夹21伸出，夹住芯轴，定位销自芯轴内抽出，取料夹夹住芯轴，第四气缸253伸出，带动齿条259，进而带动齿轮250旋转，齿轮250的旋转带动旋转轴257及固定板26旋转，并最终带动取料夹21旋转，取料夹21将芯轴输送至入下一工位。
[0023]其中，取料夹既起到实现运送芯轴的作用，又能起到夹住芯轴以方便定位销插入芯轴的作用，有效克服了旋转辊吸住芯轴的力不够支撑其穿入定位销的问题。
[0024]容易理解，上述各机构的动作均由控制单元控制，而各个感应器采集的信号是送到控制单元。
[0025]另一些实施例是关于一种电池电芯的卷绕设备，其可具有上述任一实施例的电池芯轴上料机构，在此不予赘述。
[0026]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】
1.一种电池芯轴上料机构，其特征在于，包括备芯轴机构和取芯轴机构； 所述备芯轴机构包括用于放置电池芯轴的料盒、旋转辊、第一电机、定位销、第二电机、第一气缸以及检测元件，所述旋转辊设置在料盒附近，所述旋转辊上设置有用于吸住电池芯轴的磁性结构，所述第一电机耦合到所述旋转辊以带动所述旋转辊旋转，所述第一气缸耦合到所述定位销以带动所述定位销轴向移动，所述第二电机耦合到所述定位销以带动所述定位销旋转，所述检测元件配合所述旋转辊而设置，以检测所述旋转辊上是否吸附了电池芯轴以及所述电池芯轴的缺口是否到达预定位置； 所述取芯轴机构包括取料夹及耦合到所述取料夹的取料夹移动装置，所述取料夹的取料工位对应所述定位销的工作位。
2.如权利要求1所述的电池芯轴上料机构，其特征在于，所述检测元件包括第一感应器、第二感应器、第三感应器以及光码盘，所述光码盘固定在所述第一电机的输出端，所述第一感应器设置在所述光码盘附近以检测所述光码盘旋转的角度，所述第二感应器和所述第三感应器设置在所述旋转辊附近，所述第二感应器用于检测旋转辊是否吸住电池芯轴，所述第三感应器用于检测电池芯轴的缺口位置。
3.如权利要求2所述的电池芯轴上料机构，其特征在于，所述备芯轴机构还包括连接块和连接板，所述旋转辊固定在所述料盒的下方，所述旋转辊上设置有带磁石的槽，可容纳并吸住电池芯轴，所述第一气缸、所述第一电机、所述第二电机、所述第二感应器和所述第三感应器固定在所述连接板上，所述连接板固定在所述料盒上，所述定位销可旋转地固定在所述连接块上，所述连接块连接所述第一气缸的伸缩端和所述第二电机的输出端。
4.如权利要求1至3任一项所述的电池芯轴上料机构，其特征在于，所述取料夹移动装置包括直线驱动单元和旋转驱动单元，所述直线驱动单元耦合到所述取料夹以带动所述取料夹直线移动，所述旋转驱动单元耦合到所述直线驱动单元以通过旋转所述直线驱动单元来旋转移动所述取料夹。
5.如权利要求4任一项所述的电池芯轴上料机构，其特征在于，所述直线驱动单元包括第二气缸、固定板和第一滑轨，所`述旋转驱动单元的旋转轴固定连接所述固定板以驱动所述固定板旋转，所述第二气缸和所述第一滑轨固定在所述固定板上，所述第二气缸的伸缩端与所述取料夹连接以驱动所述取料夹沿所述第一滑轨移动。
6.如权利要求5任一项所述的电池芯轴上料机构，其特征在于，所述直线驱动单元还包括电芯夹、第三气缸以及第二滑轨，所述第三气缸和所述第二滑轨固定在所述固定板上，所述第三气缸的伸缩端与所述电芯夹连接以驱动所述电芯夹沿所述第二滑轨移动，所述第一滑轨与所述第二滑轨之间有一个夹角。
7.如权利要求6所述的电池芯轴上料机构，其特征在于，所述取芯轴机构还包括设置在所述固定板的旁边以限制所述取料夹和所述电芯夹的旋转角度的第一限位元件。
8.如权利要求4任一项所述的电池芯轴上料机构,其特征在于，所述旋转驱动单元包括旋转轴、齿条、齿轮、第三滑轨和第四气缸，所述齿条固定在所述第三滑轨上，所述齿轮固定在所述旋转轴上，所述第四气缸的伸缩端与所述齿条连接以推动所述齿条移动，所述齿条与所述齿轮啮合以带动所述齿轮旋转。
9.如权利要求8任一项所述的电池芯轴上料机构，其特征在于，所述旋转驱动单元还包括外圈、滑块连接块和第二限位单元，所述外圈上开有供所述第三滑轨安置的缺口，所述第三滑轨的滑块通过所述滑块连接块固定在所述外圈上，所述齿条通过所述外圈上的缺口与所述齿轮固定连接，所述第二限位单元设置在所述齿条的移动路径上以限制所述齿条的移动极限。
10.一种卷绕设备，其特征在于，`包括如权利要求1至9任一项所述电池芯轴上料机构。
【文档编号】H01M10/04GK103682412SQ201410006408
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2014年1月7日
【发明者】张勇, 李尤娜 申请人:深圳市赢合科技股份有限公司