一种电芯卷绕装置的制作方法

1.本发明涉及锂电池生产设备技术领域，具体而言，涉及一种电芯卷绕装置。


背景技术：

2.目前，锂电池电芯的制作过程中，通常需要卷绕设备的卷针机构进行卷绕隔膜。现有卷针机构多由贯通电机直接驱动，具体是采用外轴与内轴相套合，内轴套在外轴内部并与前端的卷针机构连接固定，外轴和套在其内部的内轴需穿入贯通电机后由贯通电机驱动旋转以实现卷针机构自转，内轴用于在外轴中轴向移动以实现卷针机构的插拔针动作，由于贯通电机内空间有限，内外轴在制作过程中，设计一般比较细长，导致强度低，容易折断。


技术实现要素：

3.本发明旨在解决上述技术问题中的至少一个。
4.为解决上述问题，本发明提供了一种电芯卷绕装置，包括安装基座、公转基座、卷针机构、卷针轴组件、传动结构和卷针电机，所述公转基座转动连接于所述安装基座，所述卷针轴组件包括套接外轴和套接内轴，所述套接外轴转动连接于所述公转基座，所述套接内轴与所述卷针机构同轴连接，所述套接内轴设置于所述套接外轴内，所述套接内轴适于沿所述套接外轴的轴向移动以带动所述卷针机构轴向移动，所述卷针电机与所述公转基座连接，所述卷针电机的输出轴通过所述传动结构与所述套接外轴驱动连接以驱动所述卷针机构自转。
5.本发明提供的一种电芯卷绕装置，相较于现有技术，具有但不局限于以下有益效果：
6.可以将多个卷针机构绕公转基座的轴线呈例如环形分布安装在公转基座中，比如是三个卷针机构，三个卷针机构成多级卷绕头，可以分别进行电芯卷绕、电芯贴胶、卸料拔针的循环动作。卷针机构通过与公转基座转动连接的卷针轴组件中的套接内轴连接，保证卷针机构能够随公转基座同步转动，每个卷针机构对应一个卷针轴组件，套接内轴适于沿套接外轴轴向移动以保证卷针机构的插拔针动作。卷针机构卷绕隔膜时，卷针电机通过传动结构驱动套接外轴自转，套接外轴也会驱动套接内轴自转，进而驱动卷针机构自转，安装基座为公转基座的自转提供支撑，公转基座相对安装基座的转动带动卷针机构实现公转，通过卷针机构的公转配合卷针机构的自转，实现卷针机构的卷绕工作。相较于采用传统的贯通电机直接驱动卷针机构而言，卷针电机可以采用普通的伺服电机，价格便宜，适用性很强，很容易采购到，而且卷针轴组件不需要穿过卷针电机，而是由传动结构将卷针电机驱动力传递至卷针轴组件，卷针轴组件直径不会受传统的贯通电机限制，则可以将卷针轴组件的直径设计得较大，长度设计得较短，卷针轴组件强度更高，不易折断，也容易保证卷针机构、套接内轴、套接外轴的同心度。
7.进一步地，所述套接内轴和所述套接外轴键连接。
8.进一步地，所述传动结构为传动带传动结构或齿轮传动结构。
9.进一步地，所述公转基座包括公转芯轴、电机安装板和连接件，所述公转芯轴转动连接于所述安装基座内，所述电机安装板通过所述连接件与所述公转芯轴连接，所述卷针电机安装于所述电机安装板上，所述卷针电机的输出轴安装有驱动针同步轮，所述套接外轴包括花键同步轮，所述花键同步轮与所述驱动针同步轮通过传动带传动连接。
10.进一步地，电芯卷绕装置还包括公转电机和机架，所述公转电机安装在所述机架上，所述公转电机通过齿轮传动结构与所述公转芯轴传动连接。
11.进一步地，所述公转芯轴靠近所述公转电机的一端设置有公转齿轮座，所述公转齿轮座上安装有公转从动齿轮，所述公转电机的输出轴上安装有公转主动齿轮，所述公转主动齿轮与所述公转从动齿轮啮合。
12.进一步地，所述安装基座和所述公转芯轴为筒状结构，所述安装基座与所述公转芯轴的两端之间设置有轴承，所述公转芯轴一端设置有供所述卷针机构出入的进出孔，另一端设置有用于安装所述卷针轴组件的安装孔。
13.进一步地，电芯卷绕装置还包括插拔针机构，所述插拔针机构设置于所述安装基座上，用于驱动所述卷针机构轴向移动以插针或拔针。
14.进一步地，所述安装基座和所述公转基座周侧均开设有通槽，所述插拔针机构包括轴向移动结构和径向伸缩结构，所述轴向移动结构适于带动所述径向伸缩结构轴向移动，所述径向伸缩结构的一端适于伸入所述通槽与所述卷针机构连接以同步被所述轴向移动结构带动移动。
15.进一步地，电芯卷绕装置还包滑动板和导轨，所述导轨与所述公转基座连接，所述滑动板长度方向的两端分别滑动连接于一个所述导轨，所述卷针机构转动连接于所述滑动板，所述滑动板沿其长度方向开设有插槽，所述滑动板的长度方向与所述卷针机构垂直，所述轴向移动结构为丝杠传动结构，所述丝杠传动结构包括丝杠基座、丝杠电机、丝杠、螺纹套件，所述径向伸缩结构包括伸缩缸和插件，所述丝杠基座设置于所述安装基座上，所述丝杠转动连接于所述丝杠基座，所述螺纹套件螺纹连接于所述丝杠上，且所述螺纹套件滑动连接于所述丝杠基座，所述丝杠电机与所述丝杠驱动连接，所述伸缩缸的固定端设置于所述螺纹套件上，所述插件的一端与所述伸缩缸的活动端连接，所述插件的另一端适于插入所述滑动板的所述插槽中。
附图说明
16.图1为本发明实施例的电芯卷绕装置的一种视角的示意性结构图；
17.图2为本发明实施例的电芯卷绕装置的另一种视角的示意性结构图；
18.图3为本发明实施例的电芯卷绕装置的示意性剖视图；
19.图4为本发明实施例的插拔针机构与卷针机构连接的示意性结构图。
20.附图标记说明：
21.1-安装基座，2-公转基座，21-公转芯轴，22-电机安装板，23-公转齿轮座，24-公转从动齿轮，25-导轨，26-轴承，27-连接件，3-卷针机构，31-滑动板，311-插槽，4-卷针轴组件，41-套接内轴，42-套接外轴，421-花键同步轮，5-卷针电机，51-驱动针同步轮，52-传动带，6-插拔针机构，61-丝杠传动结构，611-丝杠基座，612-丝杠电机，613-丝杠，614-螺纹套件，62-径向伸缩结构，621-伸缩缸，622-插件，7-公转电机，71-公转主动齿轮，8-通槽。
具体实施方式
22.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
24.而且，附图中x轴表示纵向，也就是前后位置，并且x轴的正向(也就是x轴的箭头指向)表示前，x轴的负向(也就是与x轴的正向相反的方向)表示后。
25.同时需要说明的是，前述x轴表示含义仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
26.参见图1和图2，本发明实施例的一种电芯卷绕装置，包括安装基座1、公转基座2、卷针机构3、卷针轴组件4、传动结构和卷针电机5，所述公转基座2转动连接于所述安装基座1，所述卷针轴组件4包括套接外轴42和套接内轴41，所述套接外轴42转动连接于所述公转基座2，所述套接内轴41与所述卷针机构3同轴连接，所述套接内轴41设置于所述套接外轴42内，所述套接内轴41适于沿所述套接外轴42的轴向移动以带动所述卷针机构3轴向移动，所述卷针电机5与所述公转基座2连接，所述卷针电机5的输出轴通过所述传动结构与所述套接外轴42驱动连接。
27.本实施例中，可以将多个卷针机构3绕公转基座2的轴线呈例如环形分布安装在公转基座2中，比如是三个卷针机构3，三个卷针机构3成多级卷绕头，可以分别进行电芯卷绕、电芯贴胶、卸料拔针的循环动作。卷针机构3通过与公转基座2转动连接的卷针轴组件4中的套接内轴41连接，保证卷针机构3能够随公转基座2同步转动，每个卷针机构3对应一个卷针轴组件4，套接内轴41适于沿套接外轴42轴向移动以保证卷针机构3的插拔针动作。卷针机构3卷绕隔膜时，卷针电机5通过传动结构驱动套接外轴42自转，套接外轴42也会驱动套接内轴41自转，进而驱动卷针机构3自转，安装基座为公转基座的自转提供支撑，公转基座相对安装基座的转动带动卷针机构实现公转，通过卷针机构的公转配合卷针机构的自转，实现卷针机构3的卷绕工作。相较于采用传统的贯通电机直接驱动卷针机构而言，卷针电机5可以采用普通的伺服电机，价格便宜，适用性很强，很容易采购到，而且卷针轴组件4不需要穿过卷针电机3，而是由传动结构将卷针电机5驱动力传递至卷针轴组件4，卷针轴组件4直径不会受传统的贯通电机限制，则可以将卷针轴组件4的直径设计得较大，长度设计得较短，卷针轴组件4强度更高，不易折断，也容易保证卷针机构3、套接内轴41、套接外轴42的同心度。
28.可选地，所述套接内轴41和所述套接外轴42键连接。
29.这里，通过套接外轴42与套接内轴41键连接，例如花键连接，可以保证套接内轴41不会相对套接外轴53转动，只会沿套接外轴42的轴向移动。如此，卷针电机5工作时，通过传动结构驱动套接外轴42相对公转基座2转动，进而带动套接内轴41转动，最终带动套接内轴41前端的卷针机构3自转，实现卷绕。通过这种花键联接的方式，可以提高卷针轴组件4的集成度，安装也方便。
30.可以理解的是，套接内轴41的轴向、套接外轴42的轴向以及公转基座2的轴向平行。
31.可选地，所述传动结构为传动带传动结构或齿轮传动结构。
32.参见图2和图3，可选地，所述公转基座2包括公转芯轴21和电机安装板22，所述公转芯轴21转动连接于所述安装基座1内，所述电机安装板22通过连接件27与所述公转芯轴21连接，所述卷针电机5安装于所述电机安装板22上，所述卷针电机5的输出轴安装有驱动针同步轮51，所述套接外轴42包括花键同步轮421，所述花键同步轮421与所述驱动针同步轮51通过传动带52传动连接。
33.这里，传动结构为传动带传动结构，传动结构设置在公转芯轴与电机安装板之间，可以提高卷绕装置整体集成度，除此之外，传动结构设置在暴露在外，方便更换或维修。
34.同时，卷针电机5安装在电机安装板22上，卷针电机5的输出轴朝向公转芯轴21，可以缩短卷针轴组件4的整体长度。连接件27可以是多个连接杆，多个连接杆呈环形分布在电机安装板22与公转芯轴21后端之间，增强两者之间结构强度。
35.可选地，卷针电机5通过导电滑环进行接线通电。
36.这里，由于卷针电机5会随着公转芯轴21绕公转芯轴21的轴线转动，为了方便通电，可以通过导电滑环进行接线。
37.参见图2和图3，可选地，电芯卷绕装置还包括公转电机7和机架(图中未显示)，所述公转电机7安装在所述机架上，所述公转电机7通过齿轮传动结构与所述公转芯轴21传动连接。
38.这里，通过公转电机7驱动公转芯轴21转动，以此实现卷针机构3工位的调整，满足施工需求。通过齿轮传动，传动精度高，转动角度控制精度高，避免出现加工误差。
39.参见图2和图3，可选地，所述公转芯轴21靠近所述公转电机7的一端设置有公转齿轮座23，所述公转齿轮座23上安装有公转从动齿轮24，所述公转电机7的输出轴上安装有公转主动齿轮71，所述公转主动齿轮71与所述公转从动齿轮24啮合。
40.可选地，公转电机7设置有多个，多个公转电机7呈环形分布在公转从动齿轮24周边，每个公转电机7的输出轴安装一个公转主动齿轮71，每个所述公转主动齿轮71均与公转从动齿轮24啮合。
41.如此，可以通过多个公转电机7共同驱动公转从动齿轮24转动，进而驱动公转芯轴21转动，可以减小每个公转电机7的负荷，降低对公转电机7高功率的需求，同时，提高了公转主动齿轮71、公转电机7的使用寿命。
42.这里，由于使用多个公转主动齿轮71共同驱动公转从动齿轮24转动，驱动力足够，因此可以将公转主动齿轮71设置成小直径的，减小占用空间。
43.参见图3，可选地，安装基座1和公转芯轴21为筒状结构，所述安装基座1与所述公转芯轴21的两端之间设置有轴承26，所述公转芯轴21一端设置有供所述卷针机构3出入的进出孔，另一端设置有用于安装所述卷针轴组件4的安装孔。
44.这里，安装基座1与公转芯轴21都是筒状结构，且公转芯轴21两端通过轴承26与安装基座1转动连接，保证公转芯轴21的结构强度，转动更加稳定。而且在不使用卷针机构3时，可以将卷针机构3沿轴向收入筒状结构的公转芯轴中，可以起到一定的保护作用。
45.参见图1，可选地，电芯卷绕装置还包括插拔针机构6，所述插拔针机构6设置于所
述安装基座1上，用于驱动所述卷针机构3轴向移动以插针或拔针，具体地，插拔针机构6用于驱动所述卷针机构3伸出进出孔以插针或驱动所述卷针机构3向进出孔中收回以拔针。
46.这里，插拔针机构6可以设置有多个，卷针机构3随公转芯轴21转动在不同位置时，可以用对应位置的插拔针机构6驱动轴向移动。
47.参见图1，可选地，所述安装基座1和所述公转基座2(具体是公转芯轴21)周侧均开设有通槽8，所述插拔针机构6包括轴向移动结构和径向伸缩结构62，所述轴向移动结构适于带动所述径向伸缩结构62轴向移动，所述径向伸缩结构62的一端适于伸入所述通槽8与所述卷针机构3连接以同步被所述轴向移动结构带动移动。
48.这里，轴向移动结构安装在安装基座1上，且轴向移动结构的长度方向与安装基座1的轴向一致，径向伸缩结构62的长度方向(伸缩方向)与安装基座1的径向方向一致。如此，通过在插拔针时，公转基座2相对安装基座1停止在插拔针位置后，轴向移动结构先将径向伸缩结构62沿公转基座2的轴向移动，直至径向伸缩结构62于轴向上与卷针机构3对应位置对齐，然后通过径向伸缩结构62伸长穿过通槽8后与卷针机构3连接，之后通过轴向移动结构带动径向伸缩结构62和卷针机构3同步轴向移动以实现插拔针，通过一个轴向移动结构和一个径向伸缩结构62的配合，简化了传统的插拔针机构，可以提高卷绕装置整体的集成度，减小空间的占用，同时，轴向移动结构可设置在安装基座1的外部，减小了安装基座1与公转基座2之间的间隙，安装基座1与公转基座2集成度更高。另外，正如前述所言，由于本实施例采用的是普通的伺服电机和传动结构驱动卷针机构3自转的，卷针轴组件4直径不会受传统的贯通电机限制，可以将卷针轴组件4的直径设计得较大，长度设计得较短，卷针轴组件4强度更高，不易折断，也容易保证卷针机构3、套接内轴41、套接外轴42的同心度，如此，径向伸缩结构62伸长与卷针机构3连接后，在轴向移动结构的带动下，卷针机构3与套接内轴41的轴向移动更加稳定，不会发生径向上的波动。
49.参见图1和图4，可选地，电芯卷绕装置还包滑动板31和导轨25，所述所述卷针机构3转动连接于滑动板31，所述导轨25与所述公转基座(具体是公转芯轴21)连接，所述滑动板31长度方向的两端分别滑动连接于一个所述导轨25，所述滑动板31沿其长度方向开设有插槽311，所述滑动板31的长度方向与所述卷针机构3垂直，所述轴向移动结构为丝杠传动结构61，所述丝杠传动结构61包括丝杠基座611、丝杠电机612、丝杠613、螺纹套件614，所述径向伸缩结构62包括伸缩缸621和插件622，所述丝杠基座611设置于所述安装基座1上，所述丝杠613转动连接于所述丝杠基座611，所述螺纹套件614螺纹连接于所述丝杠613上，且所述螺纹套件614滑动连接于所述丝杠基座611，所述丝杠电机612与所述丝杠613驱动连接，所述伸缩缸621的固定端设置于所述螺纹套件614上，所述插件622的一端与所述伸缩缸621的活动端连接，所述插件622的另一端适于插入所述滑动板31的所述插槽311中。
50.其中，卷针机构3转动连接于滑动板31，指的是卷针机构3能够相对滑动板转动，如此保证卷针机构3自转时不会受滑动板31阻碍，但是滑动板31沿着导轨25的移动会带动卷针机构3也轴向移动，如此，通过移动滑动板31即可实现卷针机构3的插针或拔针。当然，公转芯轴21公转时，会带动导轨21、滑动板31以及卷针机构3一起转动。
51.这里，插针或拔针时，丝杠电机612工作，带动丝杠613自转，丝杠613上的螺纹套件614在丝杠基座611的导向下以及丝杠613的驱动下进行平移运动，当插件622与滑动板31上的插槽311于公转芯轴21轴向对齐后，丝杠电机612停止工作，此时控制伸缩缸621伸长，进
而带动插件622通过通槽8插入插槽311中，之后继续启动丝杠电机612，带动卷针机构3前移插针或后退拔针。
52.这里，滑动板31上的插槽311长度方向与卷针机构3的轴向垂直，如此，可以保证卷针机构3在随公转芯轴21在一定角度范围内转动时，插件622仍可以通过通槽8插入插槽311中。
53.优选地，滑动板31为环形结构，记为滑动环，滑动环与公转芯轴21同心，滑动环与导轨25滑动连接，滑动环通过安装座与卷针机构3连接，卷针机构3与安装座转动连接，滑动环的周向开设有呈圆形的插槽，记为圆环插槽，如此，卷针机构3随公转芯轴21转动在任意角度停止后，只要公转芯轴21上的通槽8与安装基座1上的通槽8有重合部位，插件622就可以穿过通槽8插入圆环插槽中，通槽8的数量以及周向上的长度可以根据实际情况设置，最大程度上保证公转芯轴和安装基座的结构强度。
54.术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”和“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
55.虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。