极片入料纠偏机构及电芯卷绕设备的制作方法

1.本实用新型属于锂电池制造技术领域，具体涉及一种极片卷绕前的入料纠偏机构及电芯卷绕设备。


背景技术：

2.对于锂电池卷绕设备来说，卷绕对齐度和卷绕效率是卷绕设备的两项核心性能指标。为了提高卷绕对齐度，一些卷绕设备增加了极片卷绕前的纠偏机构，在将极片送入卷针前通过纠偏机构对极片的位置进行纠偏，以保证电芯卷绕时的对齐度。现有的纠偏机构通常采用一对纠偏辊，将纠偏辊设置在入料辊之前，即极片先经过纠偏辊进行纠偏后，再经过入料辊送入卷针。虽然通过增加纠偏辊实现了极片的入料纠偏，但入料辊和卷前纠偏辊是两套独立的机构，入料辊用于实现入料，纠偏辊用于实现纠偏，机构的增加使得卷绕设备的结构更为复杂，也需要占用更大的空间。而且对于采用极片外包工艺的电池以及3c 消费类的方形电池的卷绕设备，因受到电池工艺和设备空间尺寸的限制，一般是采用被动入料的方式，被动入料的入料辊自身不能主动转动，而是预卷时由卷针带动隔膜，再由隔膜带动极片来进行卷绕。这种入料方式会增大预卷时隔膜张力，容易导致卷出来的电池内层隔膜收缩以及极片打皱。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑，可以实现主动入料及入料纠偏的极片入料纠偏机构及电芯卷绕设备。
4.为了实现上述目的，本实用新型采取如下的技术解决方案：
5.极片入料纠偏机构，包括：主驱辊，所述主驱辊在主驱辊旋转驱动单元驱动下可绕自身轴线主动转动；压辊，所述压辊在压辊平移驱动单元的控制下可相对所述主驱辊移动，从而在靠近所述主驱辊或离开所述主驱辊的方向上移动，所述压辊可绕自身轴线从动转动；纠偏传动件，所述纠偏传动件与所述主驱辊及所述压辊相连，带动所述主驱辊及所述压辊沿自身轴向同步移动；驱动所述纠偏传动件移动的纠偏驱动单元。
6.进一步的，还包括固定架，所述主驱辊和所述压辊设置于所述固定架上，所述固定架上设置有主驱辊安装座，所述主驱辊可沿自身轴向移动地设置于所述主驱辊安装座上，所述纠偏传动件和所述主驱辊的一轴向端相连，以带动所述主驱辊在自身轴向上相对于所述主驱辊安装座移动；所述压辊设置于一压辊安装架上，所述纠偏传动件与所述压辊安装架相连，以带动所述压辊安装架在所述压辊轴向上相对所述固定架移动。
7.进一步的，所述主驱辊通过花键联接结构和所述主驱辊旋转驱动单元的驱动轴相连。
8.进一步的，所述主驱辊包括花键轴和套设于所述花键轴上的轴套，所述轴套可绕自身轴线相对所述花键轴转动；所述纠偏传动件和所述花键轴的一端相连，所述花键轴通过花键螺母和所述主驱辊旋转驱动单元的驱动轴相连并由所述主驱辊旋转驱动单元驱动
绕自身轴线转动；所述轴套和所述花键轴之间设置有单向轴承，所述单向轴承使所述轴套只能绕一个方向相对所述花键轴转动，所述轴套的转动方向和所述主驱辊旋转驱动单元驱动所述主驱辊的转动方向一致。
9.进一步的，还包括可移动地设置于所述固定架上的滑座，所述压辊安装架可移动地设置于所述滑座上，所述压辊平移驱动电机驱动所述滑座移动。
10.进一步的，所述压辊安装架上设置有可移动的辊架，所述压辊设置于所述辊架上，所述辊架在压紧驱动单元的驱动下带动所述压辊压紧所述主驱辊或离开所述主驱辊。
11.进一步的，所述压辊安装架上设置有一对滚轮，所述滚轮设置于所述纠偏传动件的两侧并夹着所述纠偏传动件，所述滚轮和所述纠偏传动件之间滚动接触。
12.进一步的，还包括和所述压辊及所述主驱辊对应设置的纠偏传感器，所述纠偏传感器用于感应极片的位置是否发生偏移。
13.本实用新型还提供了一种电芯卷绕设备，包括前述极片入料纠偏机构，分别用于对正极片和负极片进行主动入料和纠偏。
14.进一步的，还包括入料靠辊，所述入料靠辊和所述压辊同步移动。
15.由以上技术方案可知，本实用新型的主驱辊和压辊构成的入料辊，通过主驱辊的主动旋转实现了主动入料，通过纠偏连动件带动主驱辊和压辊沿轴向移动实现对极片的纠偏，只需一对辊就可以实现主动入料和纠偏两种功能，减少了机构数量，简化了结构，也减少了设备空间的占用，同时主动入料不仅能够提高卷绕设备的生产效率，还能降低内层极片打皱的风险；而且压辊在卷绕完成后可以远离主驱辊，为极片外包工艺的电池尾部极片换向以及下一极片头部的插入留出了空间，可以用于极片外包工艺的电芯的生产，设备兼容性好。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型实施例的结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例另一角度的结构视图；
19.图3为本实用新型实施例的正面视图；
20.图4为本实用新型实施例主驱辊与旋转驱动单元的连接示意图；
21.图5为本实用新型实施例纠偏前各部件的位置示意图；
22.图6为本实用新型实施例纠偏时各部件的位置示意图。
23.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。
具体实施方式
24.下面结合附图对本发明进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。需要说明的是，附图采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方
便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。同时，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，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；术语“正”、“反”、“底”、“上”、“下”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。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.卷绕设备是将正极片、负极片及隔膜一起卷绕制成卷芯的设备，卷绕设备一般设置有两套极片入料纠偏机构，一套用于正极片的入料纠偏，另一套用于负极片的入料纠偏，正极片入料纠偏机构和负极片入料纠偏机构设置于卷针 (未图示)之前。本实用新型的位于卷针之前是指极片先纠偏后再送入卷针位置进行卷绕，即卷绕是纠偏的后工序，以工序的顺序定义前后。为了便于说明，将极片的宽度方向定义为左右方向，入料纠偏机构在左右方向上对极片进行位置的纠偏。正极片入料纠偏机构和负极片入料纠偏机构均设置于固定架上，极片入料纠偏机构通过固定架安装于卷绕设备的机架板(未图示)上，正极片入料纠偏机构和负极片入料纠偏机构的结构基本相同，下面以正极片入料纠偏机构为例对极片入料纠偏机构的结构进行说明，负极片入料纠偏机构的结构可参考正极片入料纠偏机构的说明。
27.如图1、图2和图3所示，本实施例的正极片入料纠偏机构包括主驱辊 1、压辊2、主驱辊旋转驱动单元3、主驱辊安装座4、压辊安装架5、压辊平移驱动单元6、纠偏驱动单元7、纠偏传动件8及滑座9。
28.主驱辊安装座4和固定架10相固定，为了节省设备空间，本实施例的主驱辊安装座4上设置了一对主驱辊1，一个主驱辊用于正极片的主动入料，另一个主驱辊用于负极片的主动入料。在固定架10上设置有用于驱动主驱辊1 绕自身轴线转动的主驱辊旋转驱动单元3，本实施例的主驱辊旋转驱动单元3 采用电机，电机通过驱动主驱辊1主动绕自身轴线转动，带动极片移动，实现极片主动入料，将极片头部送入卷针。
29.压辊2可相对主驱辊1移动地设置于固定架10上，压辊2同时可绕自身轴线转动地设置于压辊安装架5上，压辊2的转动是被动转动，压辊2没有旋转驱动单元驱动，不能像主驱辊1一样主动转动。压辊安装架5设置于一滑座 9上，压辊安装架9可沿左右方向移动地设置于滑座9上。本实施例中，滑座 9上设置有滑轨9a，压辊安装架5设置于滑轨9a上，并可沿滑轨9a左右移动。压辊安装架5左右移动时，带动位于其上的压辊2在自身轴向上移动。滑座9可移动地设置于固定架10上，当滑座9移动时，可带动压辊2沿靠近主驱辊1或离开主驱辊1的方向移动，当压辊2靠近主驱辊1时，可和主驱辊1 相配合，压紧穿过主驱辊1和压辊2之间的极片，当压辊2离开主驱辊1时则松开极片。滑座9在压辊平移驱动单元6的控制下移动，本实施例的压辊平移驱动单元6采用电机，电机通过丝杆传动结构和滑座9相连，从而带动滑座9 移动。
30.本实施例在压辊安装架5上设置有一辊架5-1，压辊2设置于辊架5-1 上，辊架5-1
在压紧驱动单元5-2的控制下可以移动从而将压辊2压紧于主驱辊1或离开主驱辊1，压紧驱动单元5-2可采用气缸。
31.主驱辊1可沿轴向移动地设置于主驱辊安装座4上，主驱辊1的轴向移动和压辊2的轴向移动(压辊安装架5的左右移动)是同步的，从而当主驱辊1 和压辊2夹紧极片时，可以对极片在左右方向上进行位置的纠偏。纠偏驱动单元7通过纠偏传动件8带动主驱辊1和压辊2(压辊安装架5)的同步移动。本实施例的纠偏驱动单元7为电机，电机通过丝杆传动结构和纠偏传动件8相连，纠偏传动件8和主驱辊1的一端相连，纠偏传动件8的移动方向和主驱辊 1的轴向平行，从而纠偏传动件8带动主驱辊1移动时，会使主驱辊1在自身轴向上移动。纠偏传动件8同时还与压辊安装架5相连，从而带动压辊安装架 5沿滑轨9a在滑座9上移动，使得位于压辊安装架5之上的压辊2也在自身轴向上移动。纠偏时，纠偏传动件8只带动主驱辊1在轴向上移动，而不用带动整个主驱辊安装座4移动，而且压辊2(压辊安装架5)和主驱辊1不是安装于同一移动部件上，两个辊分开独立设置于不同的部件上，只通过纠偏传动件 8相连来实现同步轴向移动，结构更为灵活，压辊和主驱辊之间距离的调节空间更大，压辊在卷绕完成后可以远离主驱辊，为极片外包工艺的电池尾部极片换向以及下一极片头部的插入留出充分的空间，尤其适合用于极片外包工艺的电芯的生产，提高了设备的兼容性。
32.本实施例的纠偏传动件8为一条形的板体，条形板的端部直接或间接和主驱辊1的一端相连，从而带动主驱辊1的移动。本实施例在压辊安装架5上设置有一对滚轮5-3，滚轮5-3分别位于纠偏传动件8的左右两侧，将纠偏传动件8夹在中间，从而纠偏传动件8移动时会通过滚轮5-3带动压辊安装架5左右移动。采用滚轮5-3来实现压辊安装架5和纠偏传动件8间的连接，当压辊安装架5随滑座9移动时，滚轮5-3和纠偏传动件8之间为滚动摩擦，相比于静摩擦，摩擦力更小，可以使压辊安装架5在靠近或远离主驱辊1的移动过程更顺滑。
33.图4为本实施例的主驱辊1和主驱辊旋转驱动单元3及纠偏传动件8之间的连接示意图。如图4所示，主驱辊1包括花键轴1-1和辊套1-2，辊套1-2 套设于花键轴1-1上，辊套1-2表面和极片相接触。辊套1-2通过其两端的深沟球轴承1-3设置于花键轴1-1上，在辊套1-2和花键轴1-1之间还设置有单向轴承1-4，通过设置单向轴承1-4使辊套1-2只能绕一个方向转动，轴套1
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2的转动方向和主驱辊1的转动方向一致。在花键轴1-1上还设置有定位组件，定位组件设置于轴套1-2的两端，定位组件包括和花键轴1-1相固定的定位圈1-5以及和轴套1-2相连的定位套筒1-6，定位套筒1-6位于定位圈1-5 和轴套1-2的端部之间，定位组件用于实现轴套1-2在花键轴1-1上的轴向定位。花键轴1-1的一端通过花键螺母1-7和主驱辊旋转驱动单元3的驱动轴相连，另一端通过花键螺母1-7设置于主驱辊安装座4上。通过花键联接结构，可以使主驱辊1在自身轴向上相对主驱辊旋转驱动单元3移动，从而和压辊2 相配合实现对极片的纠偏，同时主驱辊旋转驱动单元3可以带动花键轴1-1的转动，实现主动送片入料。
34.下面结合图1至图6对本实用新型的极片入料纠偏机构的动作过程作进一步的说明。
35.卷绕设备包括卷绕头101、正极片入料纠偏机构102、负极片入料纠偏机构103、第一入料靠辊104、第二入料靠辊105、正极片切刀106、负极片切刀 107、隔膜过辊108及隔膜切刀109。正极片a穿过正极片入料纠偏机构102中的主驱辊1和压辊2之间伸向卷绕头101，负极片b穿过负极片入料纠偏机构 103中的主驱辊1和压辊2之间伸向卷绕头101，上隔膜c
和下隔膜d分别绕过隔膜过辊108伸向卷绕头101。第一入料靠辊104和第二入料靠辊105分别和正极片入料纠偏机构102中的滑座以及负极片入料纠偏机构103中的滑座相连，从而可以和正极片入料纠偏机构102中的压辊以及负极片入料纠偏机构 103中的压辊同步移动。卷绕头101上设置有3套沿圆周分布的卷针，卷针随卷绕头101转动时会经过卷绕工位a、收尾贴胶工位b及下料工位c。
36.如图5所示，初始状态下(未纠偏状态)，压辊2和主驱辊1相分离；
37.当极片送入压辊2和主驱辊1之间后，纠偏传感器110对极片的位置进行感应，检测极片是否需要继续位置的纠偏，纠偏传感器110可采用边缘检测传感器；
38.如果极片需要纠偏，则压辊2向靠近主驱辊1的方向移动，并压向主驱辊 1，主驱辊1和压辊2一起将极片夹紧(图6)，然后纠偏传动件8在纠偏驱动单元7的控制下带动主驱辊1和压辊2同步沿自身的轴向移动，对极片的位置在左右方向上进行纠偏；此时，主驱辊1和压辊2均处于从动状态，主驱辊1 不主动转动；
39.当纠偏完毕，或极片不需要纠偏时，压辊2压在主驱辊1上，主驱辊1和压辊2一起将极片夹紧(图6)，主驱辊旋转驱动单元3驱动主驱辊1转动，实现极片的主动送料，将极片送入卷绕头101的卷针处；完成极片入料后，主驱辊1恢复从动状态，不再由主驱辊旋转驱动单元3驱动而主动转动，只有在送极片至卷针处的入料阶段，主驱辊1由主驱辊旋转驱动单元驱动旋转；
40.当极片被送入卷针后，在卷绕工位a的卷针对极片和隔膜进行卷绕，当完成一个电芯卷绕后，正、负极片切刀分别切断正、负极片，卷针带着电芯转动至收尾贴胶工位b，进行收尾贴胶，然后再转动至下料工位c进行电芯的下料；完成卷绕后压辊2复位，回到初始位置，给正、负极片留出入料空间，同时让切断后的尾部极片落到入料靠辊的下方，进入下一个主动入料卷绕循环。入料纠偏机构可在入料阶段以及卷绕阶段对极片进行纠偏。
41.本实用新型的主驱辊实现了主动送片入料，同时主驱辊和压辊相配合还能实现纠偏功能，只需一对辊就可以实现主动入料和纠偏两种功能，减少了机构数量，简化了结构，也减少了设备空间的占用，同时主动入料不仅能够提高卷绕设备的生产效率，还能降低内层极片打皱的风险。压辊在卷绕完成后可以远离主驱辊，为极片外包工艺的电池尾部极片换向以及下一极片头部的插入留出了空间，可以用于极片外包工艺的电芯的生产，设备兼容性好。
42.当然，本实用新型的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本实用新型的构思得到许多不同的具体方案，例如，驱动单元可以使用电机、气缸、电动推杆等常规的移动驱动单元，电机和移动部件之间除了可以配合丝杠实现对压力的精准控制外，也可以配合精密调压阀对压力进行精准控制；诸如此等改变以及等效变换均应包含在本实用新型所述的范围之内。