一种单驱动双控凸轮叠片装置及其实现方法与流程

本发明涉及锂电池电芯生产设备技术领域，尤其涉及一种单驱动双控凸轮叠片装置及其实现方法。

背景技术：

锂离子电池电芯的生产工艺一般包括卷绕工艺和叠片工艺，其中的叠片工艺生产的电芯具有容量高、内阻小的优势，且叠片工艺生产的电芯形状多样，可根据实际需要而设计，叠片式电池的电芯由隔膜、负极片、隔膜、正极片依次层叠形成，叠片式电池的电芯一般采用叠片台装置进行制备。

凸轮叠片装置目前用于自动实现电池芯的叠片加工，属锂电池自动化生产的关键设备之一。叠片装置的叠片台进行叠片时，一般呈z字型，正极片和负极片交错分别层叠在隔膜的两侧，传统的叠片台装置都是使用气缸分别控制压刀的张合和升降来进行叠片，其效率一般为1.6秒每片。但是，在锂电池日益激烈的竞争下，设备的效率需求日益增高。

现有的凸轮叠片装置一般叠片台体积大、质量重，设备的空间布置非常困难。同时，本领域技术人员对现有公知技术的缺陷进行了分析，需要进行创新的主要根源在于，现在锂电池叠片方式基本为气缸控制方式，叠片压刀上下运动和左右运动各由一个气缸控制，控制方式比较繁琐，且由于气缸速度的局限性，例如，2014年8月6号公开的cn201420104868.1专利则是提出一种能消除电芯压痕的z型叠片机，该方案即是典型的使用气缸控制压刀运动的叠片装置，同时，想要在速度上有所突破必须有个全新结构代替，因此本发明设计一套高效的凸轮叠片装置。

综上所述，本发明正是在现有公知技术的基础上，结合实际应用的验证，对同一技术领域内的产品结构提出进一步研发的技术方案，这些所提出的技术方案有利于同一技术领域的众多技术问题的解决以及提高技术方案的可拓展性。

技术实现要素：

针对以上缺陷，本发明提供一种单驱动双控凸轮叠片装置，实现利用单电机驱动机构控制两组凸轮结构来实现交替叠片动作，同时解决现有技术的诸多不足。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种单驱动双控凸轮叠片装置，包括设置于凸轮装置安装板上方且与对应凸轮相接的压针组件，所述单驱动双控凸轮叠片装置包括：

安装于所述安装板凸轮孔位的至少两组双面凸轮单元，每组双面凸轮单元位于所述安装板底部的轮部分别与一齿轮通过各自的齿相互啮合，并且于所述安装板底部两侧形成两组位置对称的齿轮传动机构；

安装于所述安装板底部且至多具备一台电机的单驱动机构，所述单驱动机构驱动端的同步轮通过同步带与传动端同步轮连接，使传动端同步轮带动所述齿轮传动机构的齿轮旋转；

离合器，设置于所述传动端同步轮与所述齿轮之间的中心轴部并且通过中心轴部带动所述离合器旋转，使离合器的闭合、张开依次分别控制所述齿轮的旋转、静止。

对于上述技术方案的附加结构，还包括以下任意一项：

每个齿轮传动机构的转轴一端与一离合器相连，该离合器通过中心轴部与单驱动机构的传动端同步轮相连；

每一组双面凸轮单元对应连接由压针组件组成的压针机构，压针机构由两个压针组件组成且分别设置于同一个凸轮的两侧；

每一组齿轮传动机构的齿轮通过转轴固定安装在安装板底面对应一侧的支座上，每个支座通过轴承支撑转轴的一端；

所述传动端同步轮固定安装于同步轮座上，该同步轮座通过轴承支撑中心轴部的两端，每个齿轮的转轴与传动端同步轮的中心轴部为同一个轴心。

结合本发明实施例的实施手段，还可形成以下技术方案：

一种采用单驱动方式控制双凸轮叠片装置的方法，在叠片装置安装板底部设置一个驱动机构，由以下步骤组成：

⑴以凸轮叠片装置的具有凸轮安装孔位的安装板上、下两表面分别为上、下布置面，上布置面的空间安装可完成交替动作的前、后压针组件，并且每一组压针组件由至少两个压针组成，这两个压针在位置上处于相邻的凸轮安装孔位的两侧；

⑵然后在下布置面的空间两侧分别安装一组齿轮传动机构并且每组齿轮传动机构的齿轮与对应一侧的双面凸轮相啮合，每一齿轮连接用于控制齿轮自身旋转或静止的离合器；

⑶为使两组齿轮传动机构的齿轮旋转由同一个驱动端同步轮来实现，将离合器通过中心轴部与单电机驱动机构的传动端同步轮相连，从而通过仅有一台电机的驱动机构使两组齿轮传动机构带动对应一侧的双面凸轮旋转。

相应地，所述双面凸轮旋转带动对应的压针组件实现加工过程中的交替叠片动作。

本发明有益效果为：

⑴通过在安装板底部的可控齿轮机构的合理布局，采用同步轮旋转使内部中心轴带动前后两个离合器旋转，若前离合器锁紧则对应的齿轮同步旋转，带动前凸轮也旋转，若后离合器锁紧则对应的齿轮同步旋转，带动后凸轮也旋转，前后压针组件也跟随一同运动，以便完成电芯制备动作，从而实现利用单电机驱动机构控制两组凸轮结构来实现交替叠片动作；

⑵简化了传统控制方式，叠片压刀不同的运动均由同一个电机控制，在速度上突破了传统控制方式的局限性；

⑶降低了成本，适用于凸轮式锂电池叠片设备的电芯制备。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述单驱动双控凸轮叠片装置应用状态示意图；

图2是本发明实施例所述单驱动双控凸轮叠片装置的结构示意图。

图中：

1、支座；2、转轴；3、齿轮；4、离合器；5、传动端同步轮；6、同步轮座；7、同步带；8、驱动端同步轮；9、电机；10、安装板；

14、压针；15、双面凸轮；16、前压针组件；17、后压针组件。

具体实施方式

实施例一

如图1-2所示，本发明实施例一所述的单驱动双控凸轮叠片装置，所实施技术手段的目的在于解决传统锂电池叠片过程中采用多个气缸分别控制叠片压刀的不同运动方向而造成的控制方式及控制组件的繁琐，设计一种技术方案，使其利用一个驱动机构控制两组凸轮结构，从而实现加工过程中的交替叠片动作，所实施的技术方案包括仅有一个单驱动机构、至少两组双面凸轮单元以及每个单元对应连接的压针机构。

针对上述设置的两组双面凸轮单元的结构进一步分析：

所实施的两组双面凸轮单元分别设置于装置安装板10的两侧，每组双面凸轮单元包括一双面凸轮15，其中的安装板10表面具有两处位置对称的凸轮孔位，且该凸轮孔位使每个双面凸轮单元的双面凸轮15驱动压针机构动作的部分处于安装板10上表面，同时使每个双面凸轮单元的双面凸轮15与驱动机构相接的部分处于安装板10下表面；所实施的每组双面凸轮单元的双面凸轮15位于安装板10底面的部位与一齿轮3通过各自的齿相啮合，从而实现在安装板10底部两侧分别形成一组齿轮传动机构并且两组传动机构在位置上相互对称；

相应地，每一组齿轮传动机构的齿轮3通过转轴2固定安装在安装板10底面对应一侧的支座1上，每个支座1通过轴承支撑转轴2的一端，每个齿轮传动机构的转轴2另一端则与一离合器4相连，该离合器4通过中心轴部与单驱动机构的传动端同步轮5相连，同时使所实施的对应离合器4的开闭可控制相应一侧的齿轮3的旋转与静止。

针对上述实施的驱动机构进一步分析：

所实施的驱动机构包括电机9、同步带7以及同步轮，所实施的同步轮包括传动端同步轮5、驱动端同步轮8，其中的驱动端同步轮8与电机9的驱动轴相接并且通过同步带7与传动端同步轮5传动连接，从而实现当电机9对驱动端同步轮8驱动旋转时，带动传动端同步轮5旋转，其中的传动端同步轮5固定安装于同步轮座6上，该同步轮座6通过轴承支撑中心轴部的两端；

进一步地，由于固定在同步轮座6的传动端同步轮5两侧分别对应实施一具有齿轮3的齿轮传动机构，且使每个齿轮3的转轴2与传动端同步轮5的中心轴部为同一个轴心，因而，当电机9旋转且使驱动端同步轮8通过同步带7带动传动端同步轮5旋转时，通过同步带7再带动驱动端同步轮8旋转。

本发明实施例一所述的单驱动双控凸轮叠片装置，工作运转时，当用于控制其中一个齿轮传动机构的离合器4闭合时，该齿轮传动机构相应的齿轮3旋转，则另外一个处于张开状态的离合器4对应的齿轮传动机构的齿轮3则静止；当两个离合器4都闭合时，两个齿轮3则同步旋转，当两个离合器4都张开时，则两个齿轮3均处于静止状态，并且由设置于齿轮3位置处的另外配置的上下锁紧装置将其锁紧，以避免齿轮3随意旋转而影响压针状态；

进一步地，当其中一个或两个齿轮3旋转时带动与之啮合的双面凸轮15旋转，由于前压针组件16与对应一侧的双面凸轮15相连接进行压针动作，从而使所实施的前压针组件16处于双面凸轮15两侧的压针14运动，同理，由于后压针组件17与对应一侧的双面凸轮15相连接进行压针动作，从而使所实施的后压针组件17处于双面凸轮15两侧的压针14运动，最终实现前、后压针组件的交替动作而完成电芯的制备。

此外，本发明所实施的叠片装置结构设计所达到的预期效果，不仅体现于单驱动机构与多方向动作的结合，还体现于采用该技术方案的运行效率至少是传统气缸控制的1.5倍，与本设计提案相关的所进行的其它功能的拓展则是未来叠片装置发展的趋势。

实施例二

如图1-2所示，本发明实施例二涉及的技术方案为一种采用单驱动方式控制双凸轮叠片装置的方法，该方法是基于在用于安装叠片装置的安装板10上下两表面进行合理的结构布局来实现的，因此，对于叠片装置的组件布置方法在具体实施时显得尤为重要，该方法主要由以下步骤组成：

⑴以所要实施的凸轮叠片设备的具有凸轮安装孔位的安装板10上、下两表面分别为上、下布置面，上布置面的空间安装可完成交替动作的前、后压针组件，并且每一组压针组件由至少两个压针组成，这两个压针在位置上处于相邻的凸轮安装孔位的两侧；

⑵下布置面的空间两侧分别安装一组齿轮传动机构并且每组齿轮传动机构的齿轮3与对应一侧的双面凸轮15相啮合，每一齿轮3配以连接对应的离合器4并且通过离合器4的开闭来实现齿轮的旋转状态与静止状态；

⑶为使两组齿轮传动机构的齿轮3旋转由同一个驱动端同步轮8来实现，将离合器4通过中心轴与单电机驱动机构的传动端同步轮5相连，从而通过仅有一台电机9的驱动机构使两组齿轮传动机构带动对应一侧的双面凸轮15旋转。

在本说明书的描述中，若出现术语“实施例一”、“本实施例”、“具体实施”等描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明或发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例；而且，所描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以恰当的方式结合。

在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”、“设置”、“具有”等均做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接或在不影响部件关系与技术效果的基础上通过中间组件间接进行，也可以是一体连接或部分连接，如同此例的情形对于本领域普通技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明或发明中的具体含义。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，对于以下几种情形的修改，都应该在本案的保护范围内：①以本发明技术方案为基础并结合现有公知常识所实施的新的技术方案，该新的技术方案所产生的技术效果并没有超出本发明技术效果之外，例如，将压针组件与凸轮单元相结合应用于不同型号的叠片装置；②采用公知技术对本发明技术方案的部分特征的等效替换，所产生的技术效果与本发明技术效果相同，例如，对齿轮、同步轮的形状与尺寸进行变换；③以本发明技术方案为基础进行可拓展，拓展后的技术方案的实质内容没有超出本发明技术方案之外；④利用本发明说明书及附图内容所作的等效变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域。