卷绕头装置及其工作方法、圆柱形电芯制片卷绕机与流程

本发明涉及电池生产技术领域，具体地说，是涉及一种卷绕头装置、该卷绕头装置的工作方法以及设置有该卷绕头装置的圆柱形电芯制片卷绕机。

背景技术：

电池的电芯是通过将正极片、负极片、隔膜等按照一定的次序层叠后进行卷绕制成的，而目前对电芯的卷制技术已经相对成熟，且电芯的制作也基本可以通过卷制设备实现自动化生产，进而使得电芯的卷绕质量和卷绕精度得到了有效的保证，并且还能够大幅度的提高电芯的生产效率，降低人工成本和电芯制作的返工率。

现有的卷制设备主要是通过卷绕头装置对电芯进行卷绕，卷绕头装置主要是完成对极片的卷绕、对电芯的贴胶和对完成贴胶的电芯进行下料，对极片的卷绕、对电芯的贴胶以及对完成贴胶的电芯进行下料主要是通过卷绕头以及卷绕头上的卷针进行实现的。然而，现有的卷绕头上的卷针的动作均是通过气缸进行控制，主要是采用多个独立气缸分别对卷绕头上的卷针进行驱动，进而实现卷针的推针、抽针、电芯的下料和移送等动作，而气缸驱动这种电气控制虽然同样可以实现电芯的自动化卷制，但是这种电气控制存在的缺点是：

第一，气缸需要配合电气元件、电控信号进行动作，使得气缸的动作响应慢且响应时间长，不利于提升卷制设备的生产效率。

第二，由于气缸的动作需要配合电气元件以及电控信号，导致当电气元件和/或控制元件出现故障时，容易发生生产事故。

第三，电气控制操作复杂、编程难度高且生产成本高，导致设备的整体性价比低，同时还不利于设备整体的稳定性。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的主要目的是提供一种稳定性好、工作可靠、生产效率高且响应速度快的卷绕头装置。

本发明的另一目的是提供一种运行稳定性好、工作可靠、生产效率高且响应速度快的卷绕头装置的工作方法。

本发明的再一目的是提供一种稳定性好、工作可靠、生产效率高且响应速度快的圆柱形电芯制片卷绕机。

为了实现本发明的主要目的，本发明提供一种卷绕头装置，其中，包括安装座、卷绕单元、换向单元、驱动单元和摆臂组单元，卷绕单元包括卷绕头和驱动机构，卷绕头绕自身的轴线与安装座可转动地连接，卷绕头包括第一工位、第二工位和第三工位，第一工位、第二工位和第三工位均设置有卷针，卷针包括相对设置的第一针体和第二针体，驱动机构驱动卷针绕自身的轴线转动，换向单元安装在安装座上，换向单元驱动卷绕头沿自身的轴线转动，驱动单元包括辊轴和凸轮组，辊轴绕自身的轴线与安装座可转动地连接，凸轮组包括安装在辊轴上的第一凸轮、第二凸轮和第三凸轮，摆臂组单元包括第一摆臂组、第二摆臂组和第三摆臂组，第一凸轮驱动第一摆臂组控制第一工位的第一针体沿卷绕头的轴向移动，第二凸轮驱动第二摆臂组控制第三工位的第一针体沿卷绕头的轴向移动，第三凸轮驱动第三摆臂组控制第三工位的第二针体沿卷绕头的轴向移动。

由上可见，卷绕头装置通过凸轮组与摆臂组的结合来控制卷绕头各个工位的卷针的动作，使得卷绕头装置实现对电芯进行卷制、辅助电芯进行贴胶以及对卷绕头的第三工位上的电芯进行下料等操作。与常规的电气控制卷绕头装置工作相比，本发明的卷绕头装置通过凸轮组中保持同步转动的不同凸轮来控制卷绕头装置的工作，免除了常规电气控制中需要配合不同的传感器的麻烦，降低设备生产成本，并且还能够大幅度简化圆柱形电芯制片卷绕机的控制器的编程步骤，并大幅度降低控制器的编程难度。此外，本发明的卷绕头装置主要是通过机械结构来实现卷绕头的各个工位的卷针动作，具有结构紧凑、工作可靠的优点，并且，由于采用机械结构进行控制，使得卷绕头装置能够克服常规电气控制存在的响应时间长、响应速度慢的问题，同时还能够避免出现常规电气控制中由于电气元件和/或控制元件出现故障而导致生产事故的情况发生。

一个优选的方案是，安装座在第一工位处设置有沿卷绕头的轴向延伸设置的第一导轨，第一摆臂组的输出端设置有第一滑块，第一滑块与第一导轨可滑动地连接，第一滑块具有第一限位组件，第一限位组件与第一工位的第一针体的拉环连接。

由上可见，第一滑块的第一限位组件能够与第一工位的第一针体的拉环卡合，使得第一摆臂组能够准确的驱动第一工位的第一针体移动，保证卷绕头装置工作的可靠性。

另一个优选的方案是，安装座在第三工位处设置分别设置有沿卷绕头的轴向延伸设置的第二导轨和第三导轨，第二摆臂组的输出端设置有第二滑块，第二滑块与第二导轨可滑动地连接，第二滑块具有第二限位组件，第二限位组件与第三工位的第一针体的拉环连接，第三摆臂组的输出端设置有第三滑块，第三滑块与第三导轨可滑动地连接，第三滑块具有第三限位组件，第三限位组件与第三工位的第二针体的拉环连接。

由上可见，第二滑块的第二限位组件和第三滑块的第三限位组件能够分别与第三工位的第一针体的拉环、第二针体拉环卡合，使得第二摆臂组、第三摆臂组能够分别准确地驱动第三工位的第一针体、第二针体进行移动，保证卷绕头装置工作的可靠性。

进一步的方案是，卷绕头装置还包括位于第三工位处的电芯下料单元，电芯下料单元包括座体、驱动杆、第一夹持机构、第二夹持机构、第一连杆和第二连杆，座体平行于自身的径向设置有第四导轨，座体绕自身的轴线与安装座可转动地连接，卷绕头驱动座体绕自身的轴线转动，驱动杆沿卷绕头的轴向延伸地设置，驱动杆与座体可滑动地连接，第一夹持机构、第二夹持机构均与第四导轨可滑动地连接，第一连杆连接在驱动杆和第一夹持机构之间，第二连杆连接在驱动杆和第二夹持机构之间，驱动杆驱动第一夹持机构、第二夹持机构沿第四导轨相向或相背移动，第一夹持机构、第二夹持机构均可绕座体的轴线转向第三工位，电芯下料单元对第三工位卸料，凸轮组还包括安装在辊轴上的第四凸轮，摆臂组单元还包括第四摆臂组，第四凸轮驱动第四摆臂组控制驱动杆沿座体的轴向滑动。

由上可见，由于第四凸轮与凸轮组的其他凸轮保持同步转动，使得电芯下料单元的第一夹持机构或第二夹持机构能够准时对卷绕头第三工位的电芯进行夹持，以保证在第三工位的第一针体、第二针体被抽离前对电芯进行夹持，防止电芯掉落。而卷绕头驱动电芯下料单元转动能够保证当卷绕头进行换向时，电芯下料单元进行同步转动并对卷绕头第三工位进行下料，从而提高卷绕头装置的各单元部件的响应速度，保证卷绕头装置工作的连贯性。

更进一步的方案是，卷绕头装置还包括电芯外移单元，电芯外移单元包括第五导轨和第三夹持机构，第五导轨沿卷绕头的轴向延伸地设置，第三夹持机构与第五导轨可滑动地连接，凸轮组还包括安装在辊轴上的第五凸轮，摆臂组单元还包括第五摆臂组，第五凸轮驱动第五摆臂组控制第三夹持机构沿第五导轨滑动，电芯下料单元向第三夹持机构上料。

由上可见，由于第五凸轮与凸轮组的其他凸轮保持同步转动，使第五凸轮控制的电芯外移单元能够与电芯下料单元进行紧密配合，及时对电芯下料单元夹持的电芯移动至圆柱形电芯制片卷绕机的短路测试装置进行短路测试，保证卷绕头装置的生产效率和工作的稳定性。

为了实现本发明的另一目的，本发明提供一种卷绕头装置的工作方法，卷绕头装置采用权利要求4或5的卷绕头装置，其中，工作方法包括：辊轴带动凸轮组进行同步转动，第一凸轮驱动第一摆臂组推动第一工位的第一针体向卷绕头移动，当第一工位的第一针体移动到位后，驱动机构驱动第一工位的卷针转动进行电芯的卷制；同时第二凸轮驱动第二摆臂组拉动第三工位的第一针体背向卷绕头移动，第三凸轮驱动第三摆臂组拉动第三工位的第二针体背向卷绕头移动；当第三工位的第二针体移动到位后，第三凸轮驱动第三摆臂组推动第三工位的第二针体向卷绕头移动；当第三工位的第二针体移动到位且第一工位完成电芯卷制后，换向单元驱动卷绕头转动；在卷绕头转动过程中，第一凸轮驱动第一摆臂组拉动第一滑块背向卷绕头移动，同时第二凸轮驱动第二摆臂组推动第三滑块向卷绕头移动。

由上可见，本发明提供的卷绕头装置的工作方法主要通过凸轮组与摆臂组的结合来控制卷绕头各工位的卷针的动作，使卷绕头装置实现对电芯的卷制、对电芯进行贴胶以及对卷绕头上的第三工位的电芯进行下料等操作。与常规的电气控制方法相比，本发明的工作方法是采用纯机械结构来控制卷绕头的工作，进而免除了常规电气控制方法中需要配合不同的传感器来实现控制的麻烦，有效降低了设备生产成本，且还能大幅度简化圆柱形电芯制片卷绕机的控制器的编程步骤，并大幅度降低控制器的编程难度。此外，本发明提供的工作方法还具有工作可靠的优点，并且，由于采用纯机械结构控制，使其能够克服常规电气控制方法中存在的响应时间长、响应速度慢的问日，同时还能避免出现常规电气控制中由于电气元件和/或控制元件出现故障而导致生产事故的情况发生。

进一步的方案是，工作方法还包括：在第三工位的第一针体、第二针体背向卷绕头移动前，第四凸轮驱动第四摆臂组推动驱动杆向座体移动，使第一夹持机构或第二夹持机构移动至第三工位的卷针处，并对第三工位上的电芯进行夹持；当电芯下料单元完成对第三工位上的电芯的夹持后，第四凸轮驱动第四摆臂组拉动驱动杆进行复位；在卷绕头转动时，电芯下料单元跟随卷绕头转动，当卷绕头换向完成时，第一夹持机构、第二夹持机构位置互换。

由上可见，由于第四凸轮与凸轮组的其他凸轮保持同步转动，使得电芯下料单元的第一夹持机构或第二夹持机构能够准时对卷绕头第三工位的电芯进行夹持，以保证在第三工位的第一针体、第二针体被抽离前对电芯被夹持，防止电芯掉落。而卷绕头驱动电芯下料单元转动能够保证当卷绕头进行换向时，电芯下料单元进行同步转动并对卷绕头第三工位进行下料，从而提高卷绕头装置的各单元部件的响应速度，保证卷绕头装置工作的连贯性。

为了实现本发明的再一目的，本发明提供一种圆柱形电芯制片卷绕机，包括机架和卷绕头装置，其中，卷绕头装置包括安装座、卷绕单元、换向单元、驱动单元和摆臂组单元，安装座与机架固定连接，卷绕单元包括卷绕头和驱动机构，卷绕头绕自身的轴线与安装座可转动地连接，卷绕头包括第一工位、第二工位和第三工位，第一工位、第二工位和第三工位均设置有卷针，卷针包括相对设置的第一针体和第二针体，驱动机构驱动卷针绕自身的轴线转动，换向单元安装在安装座上，换向单元驱动卷绕头绕自身的轴线转动，驱动单元包括辊轴和凸轮组，辊轴绕自身的轴线与安装座可转动地连接，凸轮组包括安装在辊轴上的第一凸轮、第二凸轮和第三凸轮，摆臂组单元包括第一摆臂组、第二摆臂组和第三摆臂组，第一凸轮驱动第一摆臂组控制第一工位的第一针体沿卷绕头的轴向移动，第二凸轮驱动第二摆臂组控制第三工位的第一针体沿卷绕头的轴向移动，第三凸轮驱动第三摆臂组控制第三工位的第二针体沿卷绕头的轴向移动。

由上可见，本发明的圆柱形电芯制片卷绕机的卷绕头装置是通过凸轮组与摆臂组的结合来控制卷绕头各个工位的卷针的动作，使得卷绕头装置实现对电芯进行卷制、对电芯进行贴胶以及对卷绕头的第三工位上的电芯进行下料等操作。与常规的电气控制卷绕头装置工作相比，本发明的卷绕头装置通过凸轮组中保持同步转动的不同凸轮来控制卷绕头装置的工作，免除了常规电气控制中需要配合不同的传感器的麻烦，降低设备生产成本，并且还能够大幅度简化圆柱形电芯制片卷绕机的控制器的编程步骤，并大幅度降低控制器的编程难度。此外，本发明的圆柱形电芯制片卷绕机的卷绕头装置主要是通过机械结构来实现卷绕头的各个工位的卷针动作，具有结构紧凑、工作可靠的优点，并且，由于采用机械结构进行控制，使得圆柱形电芯制片卷绕机能够克服常规电气控制存在的响应时间长、响应速度慢的问题，同时还能够避免出现常规电气控制中由于电气元件和/或控制元件出现故障而导致生产事故的情况发生。

进一步的方案是，卷绕头装置还包括位于第三工位处的电芯下料单元，电芯下料单元包括座体、驱动杆、第一夹持机构、第二夹持机构、第一连杆和第二连杆，座体平行于自身的径向设置有第四导轨，座体绕自身的轴线与安装座可转动地连接，卷绕头驱动座体绕自身的轴线转动，驱动杆沿卷绕头的轴向延伸地设置，驱动杆与座体可滑动地连接，第一夹持机构、第二夹持机构均与第四导轨可滑动地连接，第一连杆连接在驱动杆和第一夹持机构之间，第二连杆连接在驱动杆和第二夹持机构之间，驱动杆驱动第一夹持机构、第二夹持机构沿第四导轨相向或相背移动，第一夹持机构、第二夹持机构均可绕座体的轴线转向第三工位，电芯下料单元对第三工位卸料，凸轮组还包括安装在辊轴上的第四凸轮，摆臂组单元还包括第四摆臂组，第四凸轮驱动第四摆臂组控制驱动杆沿座体的轴向移动。

由上可见，由于第四凸轮与凸轮组的其他凸轮保持同步转动，使得电芯下料单元的第一夹持机构或第二夹持机构能够准时对卷绕头第三工位的电芯进行夹持，以保证在第三工位的第一针体、第二针体被抽离前对电芯被夹持，防止电芯掉落。而卷绕头驱动电芯下料单元转动能够保证当卷绕头进行换向时，电芯下料单元进行同步转动并对卷绕头第三工位进行下料，从而提高卷绕头装置的各单元部件的响应速度，保证卷绕头装置工作的连贯性。

更进一步的方案是，卷绕头装置还包括电芯外移单元，电芯外移单元包括第五导轨和第三夹持机构，第五导轨沿卷绕头的轴向延伸地设置，第三夹持机构与第五导轨可滑动地连接，凸轮组还包括安装在辊轴上的第五凸轮，摆臂组单元还包括第五摆臂组，第五凸轮驱动第五摆臂组控制第三夹持机构沿第五导轨滑动，电芯下料单元向第三夹持机构上料，圆柱形电芯制片卷绕机还包括烫孔装置，烫孔装置与电芯外移单元连接，烫孔装置包括朝向第三夹持机构设置的烫针，第三夹持机构向烫针上料。

由上可见，由于第五凸轮与凸轮组的其他凸轮保持同步转动，使第五凸轮控制的电芯外移单元能够与电芯下料单元进行紧密配合，及时对电芯下料单元夹持的电芯移动至圆柱形电芯制片卷绕机的短路测试装置进行短路测试，保证卷绕头装置的生产效率和工作的稳定性。

附图说明

图1是本发明圆柱形电芯制片卷绕机实施例的局部视图。

图2是本发明圆柱形电芯制片卷绕机实施例的第一视角下的卷绕头装置的结构图。

图3是本发明圆柱形电芯制片卷绕机实施例的第二视角下的卷绕头装置的结构图。

图4是本发明圆柱形电芯制片卷绕机实施例的第三视角下的卷绕头装置的结构图。

图5是本发明圆柱形电芯制片卷绕机实施例的卷针的结构图。

图6是本发明圆柱形电芯制片卷绕机实施例的第一导轨与第一滑块的相对位置示意图。

图7是本发明圆柱形电芯制片卷绕机实施例的第二导轨、第三导轨、第二滑块和第三滑块的相对位置示意图。

图8是本发明圆柱形电芯制片卷绕机实施例的电芯下料单元的结构图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

圆柱形电芯制片卷绕机实施例：

参照图1至图4，圆柱形电芯制片卷绕机100包括机架101、极片插入裁切装置102、贴胶装置103、电芯短路测试装置104、卷绕头装置10和烫孔装置8，其中，极片插入裁切装置102、贴胶装置103、电芯短路测试装置104、卷绕头装置10均与机架101固定连接，烫孔装置8与卷绕头装置10连接。

具体地，如图2至图4，卷绕头装置10包括安装座1、卷绕单元2、换向单元3、驱动单元4、摆臂组单元5、电芯下料单元6以及电芯外移单元7。安装座1与机架101固定连接。卷绕单元2包括卷绕头21和驱动机构22，卷绕头21绕自身的轴线与安装座1可转动地连接，卷绕头21包括第一工位211、第二工位212和第三工位213，其中需要说明的时，卷绕头21的第一工位211、第二工位212和第三工位213是相对于机架101呈固定位置设置，即无论卷绕头21如何转动换向，当卷绕头21换向完成时，卷绕头21的第一工位211、第二工位212和第三工位213的位置是固定不变的。

卷绕头21的第一工位211为卷绕工位，其主要用于对按照一定次序层叠后的正极片、负极片和隔膜进行卷绕，形成电芯。第二工位212为贴胶工位，其主要是用于对卷制出的电芯进行贴胶处理。第三工位213为下料工位，其主要是将完成贴胶的电芯从卷绕头21上卸下，然后将电芯移送至电芯短路测试装置104出进行电芯的短路检测。此外，卷绕头21的换向过程为将第一工位211处卷制出的电芯移动至第二工位212进行贴胶处理，然后将第二工位212处完成贴胶处理的电芯移动至第三工位213进行卸料。并且，在原第一工位211转动至原第二工位212并形成新的第二工位212时，原第二工位212同时转动至原第三工位213并形成新的第三工位213，同理地，原第三工位213同时转动至原第一工位211并形成新的第一工位211。

如图1所示，极片插入裁切装置102朝向第一工位211设置，极片插入裁切装置102用于将极片插入至卷绕头21的第一工位211，以便于第一工位211对极片进行卷绕，并在极片完成卷绕时对极片进行裁断。贴胶装置103朝向第二工位212设置，贴胶装置103用于对卷制出的电芯进行贴胶处理，以避免卷制出的电芯散开。电芯短路测试装置104位于第三工位213处，电芯短路测试装置104用于接取第三工位213卸下的完成贴胶的电芯，并对电芯进行短路测试，以排除存在问题的电芯。

如图5所示，并结合图1，卷绕头21的第一工位211、第二工位212和第三工位213均设置有卷针214，卷针214的轴线平行于卷绕头21的轴线。每一根卷针214均包括相对设置筒体和相对设置的第一针体2141和第二针体2142，筒体安装在卷绕头21上，筒体套装在第一针体2141和第二针体2142上，且第一针体2141、第二针体2142可沿筒体的轴向滑动，且第一针体2141、第二针体2142的端部均具有拉环。此外，每一根卷针214的筒体上均设置有第一齿轮，且每一根卷针214的筒体上的第一齿轮相互错开设置。

驱动机构22包括第一电机221、第二电机222、第三电机223和驱动轴224，其中，第一电机221、第二电机222、第三电机223分别与安装座1固定连接，且第一电机221、第二电机222、第三电机223的电机轴上均设置有第一带轮，驱动轴224的第一端设置有三个第二带轮、驱动轴224的第二端设置有三个第二齿轮。优选地，驱动轴224包括三根层叠嵌套的转轴，三根转轴均可绕自身的轴线独立转动，且三根转轴的长度不一致，一个第三带轮安装在一根转轴的第一端部，一个第四带轮安装在一根转轴的第二端部。

第一电机221、第二电机222以及第三电机223的第一带轮分别与三根转轴的三个第二带轮连接，三个第二齿轮分别卷绕头21上的三根卷针214的第一齿轮连接。第一电机221、第二电机222以及第三电机223分别驱动三根卷针214绕自身的轴线转动。

换向单元3安装在安装座1上，换向单元3用于驱动卷绕头21绕自身的轴线转动。具体地，如图2和图4所示，换向单元3包括电机31，电机31的电机轴上设置有齿轮32，而卷绕头21上也设置有齿轮215，换向时，电机31通过齿轮32及齿轮215驱动卷绕头21转动，进而实现卷绕头21的换向操作。

驱动单元4包括辊轴41、凸轮组42、电机43和编码器44，辊轴41绕自身的轴线与安装座1可转动地连接，电机43安装在安装座1上，电机43的驱动端驱动辊轴41转动。凸轮组42包括第一凸轮421、第二凸轮422、第三凸轮423、第四凸轮424以及第五凸轮425，其中，第一凸轮421、第二凸轮422、第三凸轮423、第四凸轮424和第五凸轮425均安装在辊轴41上，使得第一凸轮421、第二凸轮422、第三凸轮423、第四凸轮424和第五凸轮425能够保持同步转动，提高卷绕头装置10工作的连贯性和稳定性，且凸轮组42的各个凸轮的基圆分别与辊轴41呈共轴线设置，凸轮组42的各个凸轮的凸轮轮廓曲线均不相同。编码器44与辊轴14连接，编码器44用于获取辊轴的转速、位置或角度等参数。

如图1所示，摆臂组单元5包括与所述安装座1连接的第一摆臂组51、第二摆臂组52、第三摆臂组53、第四摆臂组54及第五摆臂组55，其中，第一凸轮421驱动第一摆臂组51控制第一工位211的第一针体2141沿卷绕头21的轴向移动，第二凸轮422驱动第二摆臂组52控制第三工位213的第一针体2141沿卷绕头21的轴向移动，第三凸轮423驱动第三摆臂组53控制第三工位213的第二针体2142沿卷绕头的轴向移动。

具体地，参照图6，并结合图2，安装座1在第一工位211处设置有第一导轨11，第一导轨11沿卷绕头21的轴向延伸地设置。第一摆臂组51的输出端设置有第一滑块511，第一滑块511沿第一导轨11的延伸方向与第一导轨11可滑动地连接，且第一滑块511上设置有第一限位组件5111，第一限位组件5111用于与第一工位211的第一针体2141的拉环进行卡合，进而实现对第一工位211的第一针体2141进行移动。此外，第一摆臂组51的输入端与第一凸轮421连接，优选地，第一摆臂组51的输入端设置有第一滚轮，第一凸轮421沿其凸轮轮廓曲线设置有第一凹槽，第一滚轮位于第一凹槽内并与第一凹槽邻接，通过对第一摆臂组51、第一凸轮421的连接结构进行设置，使得第一凸轮421与第一摆臂组51的连接更加紧密。

此外，第一导轨11在靠近卷绕头21的一端还设置有限位组件111，限位组件111用于与卷绕头21的第一工位211的第二针体2142的拉环连接，进而实现对第一工位211的第二针体2142进行固定。

参照图7，并结合图2，安装座1在第三工位213处设置第二导轨12和第三导轨13，第二导轨12和第三导轨13均沿卷绕头21的轴向延伸地设置。第二摆臂组52的输出端设置有第二滑块521，第二滑块521沿第二导轨12的延伸方向与第二导轨12可滑动地连接，且第二滑块521上设置有第二限位组件5211，第二限位组件5211用于与第三工位213的第一针体2141的拉环进行卡合，进而实现对第三工位213的第一针体2141进行移动。

第三摆臂组53的输出端设置有第三滑块531，第三滑块531沿第三导轨13的延伸方向与第三导轨13可滑动地连接，且第三滑块531上设置有第三限位组件5311，第三限位组件5311用于与第三工位213的第二针体2142的拉环进行卡合，进而实现对第三工位213的第二针体2142进行移动。

此外，第二摆臂组52的输入端与第二凸轮422连接，第三摆臂组53的输入端与第三凸轮423连接。优选地，第二摆臂组52的输入端设置有第二滚轮，第三摆臂组53的输入端设置有第三滚轮，而第二凸轮422沿其凸轮轮廓曲线设置有第二凹槽，第三凸轮423沿其凸轮轮廓曲线设置有第三凹槽，第二滚轮位于第二凹槽内并与第二凹槽邻接，第三滚轮位于第三凹槽内并与第三凹槽邻接。可见，通过对第二摆臂组52与第二凸轮422的连接结构进行设置、对第三摆臂组53与第三凸轮423的连接结构进行设置，使得第二凸轮422与第二摆臂组52、第三凸轮423与第三摆臂组53的连接更加紧密。

参照图8，并结合图2，电芯下料单元6位于卷绕头21的第三工位213处，电芯下料单元6用于对卷绕头21的第三工位213上完成贴胶的电芯进行卸料，并通过电芯外移单元7将电芯移送至烫孔装置8出进行烫孔。

具体地，电芯下料单元6包括座体61、驱动杆62、第一夹持机构63、第二夹持机构64、第一连杆65和第二连杆66。座体61具有回转部和与回转部连接的安装部，座体61绕回转部的轴线可转动地安装在安装座1上，且回转部的轴线平行于卷绕头21的轴线。此外，安装部沿回转部的径向延伸地设置有第四导轨611，回转部上设置有齿轮612。驱动杆62绕自身的轴向与座体61可滑动地连接，且驱动杆62的轴线分别与卷绕头21、回转部的轴线平行。此外，驱动杆62具有第一连接组件621，且驱动杆62的端部设置有拉环。

第一夹持机构63沿第四导轨611的延伸方向与第四导轨611可滑动地连接，第一夹持机构63包括第一夹持气缸，第一夹持气缸具有两个相对设置的第一夹爪，且第一夹持气缸驱动两个第一夹爪相向或相背地移动，进而实现对电芯进行夹紧或松开。此外，第一夹持机构63上设置有第二连接组件631。

第一连杆65与座体61的安装部铰接，且第一连杆65的两端设置有第一导向槽和第二导向槽，驱动杆62的第一连接组件621位于第一导向槽内，第一夹持机构63的第二连接组件631位于第二导向槽内，第一连接组件621可沿第一导向槽的延伸方向在第一导向槽内滑动，第二连接组件631可沿第二导向槽的延伸方向在第二导向槽内滑动，且第一连杆65呈弯折设置。

第二夹持机构64沿第四导轨611的延伸方向与第四导轨611可滑动地连接，第二夹持机构64包括第二夹持气缸，第二夹持气缸具有两个相对设置的第二夹爪，且第二夹持气缸驱动两个第二夹爪相向或相背地移动，进而实现对电芯进行夹紧或松开。此外，第二夹持机构64上设置有第三连接组件，且第二夹持机构64与第一夹持机构63相对驱动杆62的轴线呈对称设置。

第二连杆66与座体61的安装部铰接，且第二连杆66的两端设置有第三导向槽和第四导向槽，驱动杆62的第一连接组件621位于第三导向槽内，第二夹持机构64的第三连接组件位于第四导向槽内，第一连接组件621可沿第三导向槽的延伸方向在第三导向槽内滑动，第三连接组件可沿第四导向槽的延伸方向在第四导向槽内滑动，且第二连杆66呈弯折设置。

驱动杆62通过沿自身轴向相对座体1进行滑动，从而通过驱动杆62上的第一连接组件621带动第一连杆65绕铰接处的铰轴转动、带动第二连杆66绕铰接处的铰轴转动，使得第一连杆65推动或拉动第一夹持机构63沿安装部的第四导轨611滑动、使得第二连杆66推动或拉动第二夹持机构64沿第四导轨611滑动，进而控制第一夹持机构63、第二夹持机构64相背或相对地移动。

座体61的回转部的齿轮612通过齿轮轴67与卷绕头21上的齿轮215连接，进而使得当换向单元3驱动卷绕头21转动时，卷绕头21能够通过齿轮轴67驱动电芯下料单元6的座体61转动，进行使得电芯下料单元6将卷绕头21的第三工位213上的电芯移动至电芯外移单元7处。

其中，卷绕头21与电芯下料单元6的转动圈数比优选为1：1.5，传动即当卷绕头21转动一圈，电芯下料单元6转动1.5圈。由于卷绕头21具有第一工位211、第二工位212和第三工位213，且第一工位211、第二工位212和第三工位213沿卷绕头21的周向均匀分布，使得当卷绕头21转动一个工位（即三分之一圈）时，电芯下料单元6转动半圈（即180度），使得电芯下料单元6将卷绕头21的第三工位213上的电芯移动至电芯外移单元7上，实现对电芯的下料。

安装座1上还设置有导轨14，导轨14沿卷绕头21的轴向延伸地设置。第四摆臂组54的输出端设置有第四滑块541，第四滑块541沿导轨14的延伸方向与导轨14可滑动地连接，且第四滑块541上设置有第四限位组件5411，第四限位组件5411用于与电芯下料单元6的驱动杆62的拉环进行卡合，进而控制驱动杆62相对座体61滑动，实现第一夹持机构63、第二夹持机构64的展开或收缩。此外，第四摆臂组54的输入端与第四凸轮424连接，优选地，第四摆臂组54的输入端与第四凸轮424的外缘邻接，而第四摆臂组54通过复位弹簧进行复位。

电芯外移单元7包括第五导轨71和第三夹持机构72，第五导轨71与机架101固定连接，且第五导轨71沿卷绕头21的轴向延伸地设置，第三夹持机构72沿第五导轨71的延伸方向与第五导轨71可滑动地连接。第三夹持机构72包括第三夹持气缸，第三夹持气缸具有两个相对设置的第三夹爪，且第三夹持气缸驱动两个第三夹爪相对或相背地移动，进而实现对电芯进行夹紧或松开，且两个第三夹爪均朝向电芯下料单元6设置。

第五摆臂组55的输出端与第三夹持机构72固定连接，第五摆臂组55的输入端与第五凸轮425的连接，优选地，第五摆臂组55的输入端与第五凸轮425的外缘邻接，而第五摆臂组55通过复位弹簧进行复位。第五凸轮425用于驱动第五摆臂组55控制第三夹持机构72沿第五导轨71滑动，进而使得电芯下料单元6向第三夹持机构72上料。

烫孔装置8位于电芯外移单元7下料方向的下游端，烫孔装置8包括加热器和烫针，加热器用于对烫针进行加热，当第五摆臂组55控制第三夹持机构72沿第五导轨71向烫孔装置8移动时，烫针会穿过第三夹持机构72上夹持的电芯，使得烫针完成对电芯的烫孔操作，具有生产效率高的优点。

综上可见，本发明的圆柱形电芯制片卷绕机的卷绕头主要是通过凸轮组与摆臂的结合来控制卷绕头各个工位的卷针进行工作，使得卷绕头装置能够实现对电芯进行卷制，对电芯进行贴胶以及对卷绕头的第三工位上的电芯进行下料等操作。与常规的采用气缸驱动卷绕头各工位卷针动作的电气控制相比，本发明的卷绕头装置采用纯机械进行控制，即通过凸轮组中保持同步转动的不同凸轮配合摆臂组单元的相应的摆臂组来控制卷绕头工作，免除了常规电气控制中需要配合不同的传感器的麻烦，降低了设备生产成本，并且还能够大幅度简化圆柱形电芯制片卷绕机的控制器的编程步骤，并大幅度降低控制器的编程难度。此外，由于本发明的圆柱形电芯卷绕机的卷绕头装置主要是同机械结构来实现卷绕头的各工委的卷针动作，使得该卷绕头装置及圆柱形电芯制片卷绕机均具有结构紧凑、工作可靠的优点，并且，由于采用机械机构进行控制，使得圆柱形电芯制片卷绕机能够克服常规电气控制存在的响应时间长、响应速度慢的问题，同时还能够避免出现常规电气控制中由于电气元件和/或控制元件出现故障而导致生产事故的情况发生。

卷绕头装置的工作方法实施例：

本发明提供一种卷绕头装置的工作方法，其使用了上述圆柱形电芯制片卷绕机第一实施例中的卷绕头装置10对电芯进行卷制、对卷制出的电芯进行贴胶处理并对完成贴胶的电芯进行卸料等操作，以下对卷绕头装置的工作方法进行说明。

由于驱动单元4的电机43驱动辊轴41转动时，辊轴41会带动安装在其上的凸轮组42进行同步转动，进而使得凸轮组42驱动摆臂组单元5进行动作，而由于凸轮组42的每个凸轮的凸轮轮廓曲线不同，使得每个凸轮能够随着辊轴41的转动控制摆臂组单元5中相应的一组摆臂组进行独立运动，进而使得每一组摆臂组实现不同的操作，使得每一组摆臂组能够实现同时或先后动作。

卷绕头装置10的工作过程如下：

在对卷绕头装置10的工作原理进行描述前，需要说明的一点是，卷绕头21的各个工位的加工是同时且独立进行的，当卷绕头21的所有工位均完成各自的加工步骤后，换向单元3才驱动卷绕头21进行换向，下面对卷绕头21的每一个工位的加工步骤进行单独说明，且在说明过程中会结合圆柱形电芯制片卷绕机100的其他装置、单元进行辅助说明。

卷绕头21的第一工位211的工作过程：

卷绕头21的第一工位211的卷针214的初始状态为：第一针体2141的拉环位于第一摆臂组51输出端的第一滑块511的第一限位组件5111上，且第一针体2141呈被抽离状态；第二针体2142的拉环位于限位组件111上，且第二针体2142插入至卷绕头21前端的顶针座上，呈固定状态。

当圆柱形电芯制片卷绕机100开始对正极片、负极片和隔膜进行卷绕时，第一凸轮421随辊轴41的转动逐渐驱动第一摆臂组51，使第一摆臂组51的输出端的第一滑块511沿第一导轨11向卷绕头21滑动，进而使第一滑块511推动卷绕头21的第一工位211的第一针体2141向卷绕头21移动，当第一工位211的第一针体2141移动到位后，即第一工位211的第一针体2141插入卷绕头21前端的顶座时，第一凸轮421使第一滑块511静止不动，对第一工位211的第一针体2141进行固定。

接着，极片插入裁切单元102的插入单元1021对极片进行牵引，进而将极片插入至第一工位211的卷针214上，即将极片插入至第一工位211的第一针体2141和第二针体2142之间。接着，驱动机构22驱动第一工位211的卷针转动，对正极片、负极片和隔膜进行卷绕，实现电芯的卷制。在卷绕头21的第一工位211完成对极片的定长卷绕后，极片插入裁切装置102的裁切单元1022对极片进行切断，且第一工位211的卷针214对剩余极片进行收尾。

卷绕头21的第二工位212的工作过程：

再次说明：卷绕头21的第二工位212的加工与第一工位211同时且独立进行，且卷绕头21的第二工位212加工的对象为第一工位211移送的卷制出的电芯。

当圆柱形电芯制片卷绕机100开始对卷绕头21的第二工位212上的电芯进行贴胶时，贴胶装置103会将胶带粘贴在卷绕头21的第二工位212的电芯上，然后，驱动机构22驱动卷绕头21的第二工位212的卷针214转动，将胶带缠绕在电芯上，完成对电芯的贴胶。

其中，贴胶装置103既可以先将胶带粘贴在电芯上，并在电芯完成贴胶后在对胶带进行切断；又可以先对胶带进行切断备胶，等卷绕头21的第二工位212上的电芯移动到位后再将胶带粘贴在电芯上。

卷绕头21的第三工位213的工作过程：

卷绕头21的第三工位213的卷针214的初始状态为：第一针体2141的拉环位于第二摆臂组52输出端的第二滑块521的第二限位组件5211上，且第一针体2141插入至卷绕头21前端的顶针座上；第二针体2142的拉环位于第三摆臂组53输出端的第三滑块531的第三限位组件5311上，且第二针体2142插入至卷绕头21前端的顶针座上。此外，再次说明：卷绕头21的第三工位213的加工与第一工位211、第二工位212同时且独立进行，且卷绕头21的第三工位213的加工对象为第二工位212移送的完成贴胶的电芯。

当圆柱形电芯制片卷绕机100开始对卷绕头21的第三工位213上的电芯进行下料时，第二凸轮422随辊轴41的转动逐渐驱动第二摆臂组52，使第二摆臂组52的输出端的第二滑块521沿第二导轨12背向卷绕头21移动，进而使第二滑块521拉动卷绕头21的第三工位213的第一针体2141背向卷绕头21移动，并使第三工位213的第一针体2141被拉动至第二滑块521的可移动极限位置，使第三工位213的第一针体2141完全脱离电芯。

第三凸轮423随辊轴41的转动逐渐驱动第三摆臂组53，使第三摆臂组53的输出端的第三滑块531沿第三导轨13背向卷绕头21移动，进而第三滑块531拉动卷绕头21的第三工位213的第二针体2142背向卷绕头21移动，并使第三工位213的第二针体2142被拉，使第三工位213的第二针体2142完全脱离电芯。

其中，第三滑块531的滑动可根据第二凸轮422以及第三凸轮423的凸轮轮廓曲线设置呈以下三种运动状态：第一，第三滑块531与第二滑块521同时移动；第二，第三滑块531在第二滑块521移动一段距离后才开始移动；第三，第三滑块531在第二滑块521移动极限位置后才开始移动。第三滑块531开始移动的时间可根据实际加工需求进行设定。

接着，当卷绕头21的第三工位213的第二针体2142移动到位后，第三凸轮423随辊轴41的转动逐渐驱动第三摆臂组53，使第三摆臂组53的输出端的第三滑块531沿第三导轨13向卷绕头21移动，进而第三滑块531推动卷绕头21的第三工位213的第二针体2142向卷绕头21移动，并使第三工位213的第二针体2142插入至卷绕头21前端的顶针座上，对第三工位213的第二针体2142进行复位，进而使得当第三工位213的第二针体2142移动至卷绕头21的第一工位211时，第二针体2142的拉环能够卡合在限位组件111上，而第三工位213的第一针体2141保持不动，使得当第三工位213的第一针体2141移动至卷绕头21的第一工位211时，第一针体2141的拉环能够卡合在第一限位组件5111上。其中，所述的第二针体2142移动到位后可为以下几种情况：第一，第二针体2142被拉动至第三滑块531的可移动极限位置；第二，第二针体2142脱离电芯即可。

此外，在卷绕头21的第三工位213的第一针体2141和第二针体2142背向卷绕头21移动前，即在圆柱形电芯制片卷绕机100开始对卷绕头21的第三工位213上的电芯进行下料前，第四凸轮424跟随辊轴41的转动逐渐驱动第四摆臂组54，使第四摆臂组54的输出端的第四滑块541沿导轨14向电芯下料单元6的座体61移动，进而使第四滑块541推动驱动杆62向座体61移动，驱动杆62通过第一连杆65、第二连杆66推动第一夹持机构63、第二夹持机构64分别沿第四导轨611滑动呈展开状态，使得第一夹持机构63或第二夹持机构64移动至卷绕头21的第三工位213处，随后位于卷绕头21的第三工位213处的夹持机构对第三工位213上的电芯进行夹持，并等待卷绕头21的第三工位213的第一针体2141和第二针体2142进行抽针。其中，第一夹持机构63和第二夹持机构64两者中的一个朝向卷绕头21的第三工位213设置，一个朝向电芯外移单元7设置。

当卷绕头21的第三工位213的第一针体2141和第二针体2142均脱离电芯时，第四凸轮424跟随辊轴41的转动逐渐驱动第四摆臂组54，使第四摆臂组54的输出端的第四滑块541沿导轨14背向电芯下料单元6的座体61移动，进而使第四滑块541拉动驱动杆62背向座体61移动，驱动杆62通过第一连杆65、第二连杆66拉动第一夹持机构63、第二夹持机构64分别沿第四导轨611滑动呈收缩状态，使得第一夹持机构63或第二夹持机构64背向卷绕头21的第三工位213移动，进行复位并等待换向，进而完成对卷绕头21的第三工位213的电芯的下料。

当卷绕头21的第一工位211完成电芯的卷制、卷绕头21的第二工位212完成对电芯的贴胶且卷绕头21的第三工位213完成对电芯的下料后，换向单元31驱动卷绕头21进行换向，换向时，原第一工位211转动至原第二工位212并形成新的第二工位212，原第二工位212同时转动至原第三工位213并形成新的第三工位213，原第三工位213同时转动至原第一工位211并形成新的第一工位211。并且，电芯下料单元6同步进行换向，并转动半圈，使得第一夹持机构63、第二夹持机构64的位置互换，此时，电芯下料单元6将卷绕头21的第三工位213上的电芯移动至电芯外移单元7上，实现对电芯的下料。随后，卷绕头21的各个工位重复上述工作过程。

此外，在卷绕头21每次换向过程中，第一凸轮421随辊轴41的转动逐渐驱动第一摆臂组51，使第一摆臂组51的输出端的第一滑块511沿第一导轨11背向卷绕头21滑动并移动至最后段，实现复位。第二凸轮422随辊轴41的转动逐渐驱动第二摆臂组52，使第二摆臂组52的输出端的第二滑块521沿第二导轨12向卷绕头21移动，并移动至最前端，实现复位，即第一滑块511、第二滑块521分别位于上述所述的初始状态描述的位置上。

需要说明的是，第一滑块511、第二滑块521在卷绕头21完成换向前已完成复位。当卷绕头21换向完成时，卷绕头21的第一工位211的第一针体2141的拉环卡合在第一滑块511的第一限位组件5111上，第二针体2142的拉环卡合在限位组件111上。而卷绕头21第三工位213的第一卷针2141的拉环卡合在第二滑块521的第二限位组件5211上，第二卷针2142的拉环卡合在第三滑块531的第三限位组件5311上。

当电芯下料单元6换向完成后，第四凸轮424驱动第四摆臂组54重新推动驱动杆62向座体61移动，使得驱动杆62重新控制第一夹持机构63或第二夹持机构64向卷绕头21的第三工位213移动，对第三工位213上新的电芯进行夹持。例如，当卷绕头21换向前，第一夹持机构63对卷绕头21的第三工位213上的电芯进行夹持，第二夹持机构64则位于电芯外移单元7处。当卷绕头21换向后，第一夹持机构63移动至电芯外移单元7处，而第二夹持机构64则移动至卷绕头21的第三工位213处对第三工位213上的新的电芯进行夹持。

接着，第五凸轮425随辊轴41的转动逐渐驱动第五摆臂组55，使得第五摆臂组55的输出端拉动电芯外移单元7的第三夹持机构72沿第五导轨71向电芯下料单元6移动，对靠近第三夹持机构72的电芯下料单元6的夹持机构上的电芯进行下料。例如，当第一夹持机构63移动电芯外移单元7处时，第五凸轮425驱动第五摆臂组55控制第三夹持机构72向第一夹持机构63移动，此时，第三夹持机构72对第一夹持机构63上的电芯进行夹紧，而第一夹持机构63则松开对该电芯的夹紧。

接着，第五凸轮425随辊轴41的转动逐渐驱动第五摆臂组55，使得第五摆臂组55的输出端推动电芯外移单元7的第三夹持机构72沿第五导轨71背向电芯下料单元6移动，对靠近第三夹持机构72的电芯下料单元6的夹持机构上的电芯进行下料，且第五凸轮425还驱动第三夹持机构72夹持电芯向烫孔装置8的烫针移动，进而实现烫孔装置8对电芯进行烫孔。

综上可见，本发明提供的卷绕头装置的工作方法主要通过凸轮组与摆臂组的结合来控制卷绕头各工位的卷针的动作，使卷绕头装置实现对电芯的卷制、对电芯进行贴胶以及对卷绕头上的第三工位的电芯进行下料等操作。与常规的电气控制方法相比，本发明的工作方法是采用纯机械结构来控制卷绕头的工作，进而免除了常规电气控制方法中需要配合不同的传感器来实现控制的麻烦，有效降低了设备生产成本，且还能大幅度简化圆柱形电芯制片卷绕机的控制器的编程步骤，并大幅度降低控制器的编程难度。此外，本发明提供的工作方法还具有工作可靠的优点，并且，由于采用纯机械结构控制，使其能够克服常规电气控制方法中存在的响应时间长、响应速度慢的问日，同时还能避免出现常规电气控制中由于电气元件和/或控制元件出现故障而导致生产事故的情况发生。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。