一種卷繞裝置及其製作方法與流程
2023-07-16 20:32:26 1
本發明涉及鋰離子電池製備裝置技術領域，尤其涉及一種卷繞裝置及其製作方法。
背景技術：
電芯卷繞裝置用於將正極極片、負極極片和隔膜卷繞形成一個電芯。主要包括機架、卷繞機構、貼膠機構、下料機構等部分。卷繞機構中，卷針通過驅動機構驅動，可以轉動，從而進行卷繞。然而，傳統的卷繞裝置，精度較低。
技術實現要素：
鑑於此，有必要提供一種精度較高的卷繞裝置及其製作方法。
一種卷繞裝置，包括卷繞組件、驅動組件、穿針組件和拔針組件；
所述卷繞組件包括卷繞單元，所述卷繞單元包括第一軸承座、第二軸承座、連接軸、第一轉盤、第二轉盤、安裝軸、直線滑軌、第一滑座、第二滑座、第三滑座、第一傳動軸、第二傳動軸、第三傳動軸、第一針柄、第二針柄、第三針柄、第一卷針、第二卷針和第三卷針；
所述第一軸承座和所述第二軸承座相對設置；
所述連接軸的兩端分別和第一軸承座和第二軸承座固定連接；
所述第一轉盤和所述第二轉盤分別設於所述第一軸承座和所述第二軸承座內部，所述第一轉盤和所述第二轉盤相對設置，所述第一轉盤和所述第二轉盤相對於所述第一軸承座和所述第二軸承座可以轉動，所述第一轉盤上開設有三個通孔，所述第二轉盤上也開設有三個通孔，所述第一轉盤上的三個通孔和所述第二轉盤上的三個通孔相對設置；
所述第一轉盤和所述第二轉盤之間安裝有多根安裝軸，每根所述安裝軸的兩端分別和所述第一轉盤和所述第二轉盤固定連接，多根安裝軸平行設置；
每根所述安裝軸上均設有直線滑軌；
所述第一滑座、所述第二滑座和所述第三滑座分別設於不同的所述直線滑軌上，所述第一滑座、第二滑座、第三滑座均和所述直線滑軌滑動連接；
所述第一傳動軸、所述第二傳動軸和所述第三傳動軸的兩端均分別穿過所述第一轉盤和所述第二轉盤上相對設置三對通孔；
所述第一滑座和第一傳動軸連接，所述第一傳動軸相對於所述第一滑座可轉動，所述第二滑座和所述第二傳動軸連接，所述第二傳動軸相對於所述第二滑座可轉動，所述第三滑座和所述第三傳動軸連接，所述第三傳動軸相對於所述第三滑座可轉動；
所述第一傳動軸、所述第二傳動軸和所述第三傳動軸的一端均分別固定連接所述第一針柄、所述第二針柄和所述第三針柄，所述第一針柄、所述第二針柄和所述第三針柄分別可穿出所述第一轉盤的三個所述通孔；
所述第一卷針、所述第二卷針和所述第三卷針分別設於所述第一針柄、所述第二針柄和所述第三針柄內；
所述穿針組件和卷繞工位對應設置，用於在卷繞前進行穿針；
所述拔針組件和下料工位對應設置，用於在卷繞完成後拔針；
所述驅動組件用於驅動所述第一傳動軸、所述第二傳動軸和所述第三傳動軸轉動，且用於驅動所述第一轉盤和所述第二轉盤轉動。
在其中一個實施例中，所述安裝軸的數量為六根，分別為第一安裝軸、第二安裝軸、第三安裝軸、第四安裝軸、第五安裝軸和第六安裝軸，所述第一滑座滑動設於所述第一安裝軸和所述第二安裝軸的直線滑軌上，所述第二滑座滑動設於所述第三安裝軸和所述第四安裝軸的直線滑軌上，所述第三滑座滑動設於所述第五安裝軸和所述第六安裝軸的直線滑軌上。
在其中一個實施例中，所述穿針組件包括第一底板、第一電機、第一絲杆、第一直線導軌、第一推塊、第一感應器和第二感應器；
所述第一底板的兩端分別固定在安裝在所述第一軸承座和所述第二軸承座的邊緣，所述第一底板平行於所述連接軸；
所述第一絲杆設於所述第一底板的一側，所述第一絲杆和所述第一電機的軸固定連接；
所述第一底板遠離所述第一絲杆的一側設有所述第一直線導軌，所述第一推塊設於所述第一直線導軌上，所述第一推塊和所述第一直線導軌滑動連接，所述第一推塊和所述第一絲杆連接；
所述第一感應器和所述第二感應器分別設於所述第一底板設有所述第一絲杆的一側的兩端。
在其中一個實施例中，所述拔針組件包括第二底板、第二電機、第二絲杆、第二直線導軌、第二推塊、第三感應器和第四感應器；
所述第二底板的兩端分別固定在安裝在所述第一軸承座和所述第二軸承座的邊緣，所述第二底板平行於所述連接軸；
所述第二絲杆設於所述第二底板的一側，所述第二絲杆和所述第二電機的軸固定連接；
所述第二底板遠離所述第二絲杆的一側設有第二直線導軌，所述第二推塊設於所述第二直線導軌上，所述第二推塊和所述第二直線導軌滑動連接，所述第二推塊和所述第二絲杆連接；
所述第三感應器和所述第四感應器分別設於所述第二底板設有所述第二絲杆的一側的兩端。
在其中一個實施例中，所述卷繞組件靠近所述穿針組件的所述傳動軸上設有兩個第五傳感器，兩個所述第五傳感器分別設於所述傳動軸的兩端。
在其中一個實施例中，所述卷繞組件靠近所述拔針組件的所述傳動軸上設有兩個第六傳感器，兩個所述第六傳感器分別設於所述傳動軸的兩端。
在其中一個實施例中，所述卷繞組件對應於貼膠工位的一根所述傳動軸上設有一個第七傳感器，所述第七傳感器設於所述傳動軸靠近所述第一軸承座的一端。
在其中一個實施例中，所述卷繞組件還包括支撐單元，所述支撐單元包括安裝板、三個氣缸和三個外針咀，三個所述氣缸均安裝在所述安裝板上，三個所述氣缸分別和三個所述外針咀固定連接，三個所述外針咀分別與所述第一針柄、所述第二針柄和所述第三針柄相對設置。
在其中一個實施例中，所述驅動裝置包括第三電機、第四電機、芯軸、小齒輪和大齒輪；
所述第三電機通過皮帶和所述芯軸的一端連接，所述芯軸的另一端安裝在所述第二轉盤上，所述芯軸相對於所述第二轉盤可轉動；
所述第一傳動軸、所述第二傳動軸和所述第三傳動軸遠離所述第一針柄、所述第二針柄和所述第三針柄的一端均分別通過皮帶和所述芯軸遠離所述第三電機的一端連接；
所述第四電機和所述小齒輪固定連接，所述小齒輪和所述大齒輪嚙合，所述大齒輪固定於第二轉盤遠離第一轉盤的一側。
一種所述的卷繞裝置的製作方法，其特徵在於，包括如下步驟：
製備所述第一軸承座、第二軸承座、第一轉盤和第二轉盤；
在第一軸承座和第二軸承座之間安裝連接軸，進行二次加工；
將第一轉盤和第二轉盤分別安裝於第一軸承座和第二軸承座內，並在第一轉盤和第二轉盤之間安裝安裝軸，進行二次加工。
上述卷繞裝置，針柄通過滑座在安裝軸上的直線滑軌17上移動，間隙小，導向好，精度高。從而保證三根卷針卷出的電芯的一致性，滿足工藝的要求，保證極耳的對齊度，收尾貼膠位置的一致性，提高了生產效率，降低了生產成本。
附圖說明
圖1為一實施方式的卷繞裝置的結構示意圖；
圖2為一實施方式的穿針組件和拔針組件的結構示意圖；
圖3為一實施方式的卷繞組件的結構示意圖；
圖4為一實施方式的穿針組件的結構示意圖；
圖5為一實施方式的拔針組件的結構示意圖；
圖6為一實施方式的驅動組件的結構示意圖。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清晰，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
請參閱圖1和圖2，一實施方式的卷繞裝置100，用於電芯的卷繞。包括卷繞組件10、穿針組件20、拔針組件30和驅動組件40。
請參考圖3，卷繞組件10包括卷繞單元和支撐單元。卷繞單元包括：第一軸承座11、第二軸承座12、連接軸13、第一轉盤14、第二轉盤15、安裝軸16、直線滑軌17、第一滑座18、第二滑座(圖未標)、第三滑座(圖未標)、第一傳動軸19、第二傳動軸(圖未標)、第三傳動軸(圖未標)、第一針柄51、第二針柄(圖未標)、第三針柄(圖未標)、第一卷針(圖未標)、第二卷針(圖未標)和第三卷針(圖未標)。
第一軸承座11和第二軸承座12相對設置。第一軸承座11和第二軸承座12之間安裝有多根連接軸13，連接軸13的兩端分別和第一軸承座11和第二軸承座12固定連接。多根連接軸13平行設置，且沿軸承座的圓周間隔均勻分布。在其中一個實施方式中，連接軸13的數量為六根。可以理解，連接軸13的數量不限於六根，可以根據實際需要設置。
第一轉盤14和第二轉盤15分別設於第一軸承座11和第二軸承座12內部。第一轉盤14和第二轉盤15相對設置。第一轉盤14和第二轉盤15相對於第一軸承座11和第二軸承座12可以轉動。第一轉盤14上開設有三個通孔，第二轉盤15上也開設有三個通孔，第一轉盤14上的三個通孔和第二轉盤15上的三個通孔相對設置。具體的，第一轉盤14上開設有第一通孔、第二通孔和第三通孔。第二轉盤15上開設有第四通孔、第五通孔和第六通孔。其中，第一通孔和第四通孔相對設置，第二通孔和第五通孔相對設置，第三通孔和第六通孔相對設置。
第一轉盤14和第二轉盤15之間安裝有多根安裝軸16。安裝軸16的兩端分別和第一轉盤14和第二轉盤15固定連接。多根安裝軸16平行設置。在其中一個實施方式中，安裝軸16的數量為六根。可以理解，安裝軸16的數量不限於六根，可以根據實際需要設置。
每根安裝軸16上均設有直線滑軌17。
滑座設於直線滑軌17上。滑座和直線滑軌17滑動連接。具體的，每兩根直線滑軌17上安裝有滑座，滑座和直線滑軌17滑動連接。滑座沿直線滑軌17可以滑動。在圖1所示的實施方式中，安裝軸有六根，分別為第一安裝軸16、第二安裝軸(圖未示)、第三安裝軸(圖未示)、第四安裝軸(圖未示)、第五安裝軸(圖未示)、第六安裝軸(圖未示)。滑座有三個，分別為第一滑座18、第二滑座和第三滑座。第一滑座18滑動設於第一安裝軸16和第二安裝軸的直線滑軌17上。具體的，第一滑座18的兩端分別和第一安裝軸16和第二安裝軸的直線滑軌滑動連接。第二滑座滑動設於第三安裝軸和第四安裝軸的直線滑軌上。第三滑座滑動設於第五安裝軸和第六安裝軸的直線滑軌上。
第一傳動軸19的兩端分別穿過第一通孔和第四通孔。第二傳動軸的兩端分別穿過第二通孔和第五通孔。第三傳動軸的兩端分別穿過第三通孔和第六通孔。
第一滑座18和第一傳動軸19連接。第一傳動軸19相對於第一滑座18可轉動。第二滑座和第二傳動軸連接。第二傳動軸相對於第二滑座可轉動。第三滑座和第三傳動軸連接。第三傳動軸相對於第三滑座可轉動。
第一傳動軸19、第二傳動軸和第三傳動軸的一端均分別固定連接第一針柄51、第二針柄和第三針柄。第一傳動軸19、第二傳動軸和第三傳動軸分別帶動第一針柄51、第二針柄和第三針柄進行自轉。第一滑座18、第二滑座和第三滑座沿直線滑軌17滑動時，帶動第一針柄51、第二針柄和第三針柄滑動，第一針柄51、第二針柄和第三針柄分別可穿出第一轉盤14的三個通孔，從而使第一針柄51、第二針柄和第三針柄進出卷繞單元。
第一卷針、第二卷針和第三卷針分別設於第一針柄51、第二針柄和第三針柄內。
支撐單元設於卷繞單元上。具體的，支撐單元包括安裝板52、第一外針咀53、第二外針咀(圖未標)、第三外針咀(圖未標)、第一氣缸54、第二氣缸(圖未標)和第三氣缸(圖未標)。三個外針咀分別和三個針柄相對設置。第一氣缸54、第二氣缸和第三氣缸安裝在安裝板52上。三個氣缸分別和三個外針咀固定連接。三個氣缸分別驅動三個外針咀前後移動。
請參考圖2和圖4，穿針組件20對應於卷繞工位，在電芯卷繞前進行穿針。穿針組件20包括第一底板21、第一電機22、第一絲杆23、第一直線導軌24、第一推塊25、第一感應器26和第二感應器27。
第一底板21的兩端分別固定在安裝在第一軸承座11和第二軸承座12的邊緣。第一底板21平行於連接軸13。
第一絲杆23設於第一底板21的一側，第一絲杆23和第一電機22的軸固定連接。第一底板21遠離第一絲杆23的一側設有第一直線導軌24。第一推塊25設於第一直線導軌24上。第一推塊25和第一直線導軌24滑動連接。第一推塊25和第一絲杆23通過第一連接塊28連接。第一感應器26和第二感應器27分別設於第一底板21設有第一絲杆23的一側的兩端。在本實施方式中，第一電機22安裝在第一底板21上。可以理解，第一電機22也可以安裝在其他位置，只要其能驅動第一絲杆23即可。
第一電機22驅動第一絲杆23，帶動第一推塊25沿第一直線導軌24來回滑動。第一推塊25和第一滑座18連接。第一推塊25沿第一直線導軌24移動時，帶動第一滑座18沿第一安裝軸16和第二安裝軸的直線滑軌17移動。當第一推塊25沿第一直線導軌24來回移動時，第一感應器26和第二感應器27可以感應到第一推塊25移動的位置是否到位。如第一推塊25移動的位置沒有到位，第一感應器26或第二感應器27感應不到第一推塊25，則報警提示。
請參考圖2和5，拔針組件30對應於下料工位，在電芯卷繞完成後進行拔針。拔針組件30包括第二底板31、第二電機32、第二絲杆33、第二直線導軌34、第二推塊35、第三感應器36和第四感應器37。
第二底板31的兩端分別固定在安裝在第一軸承座11和第二軸承座12的邊緣。第二底板31平行於連接軸13。
第二絲杆33設於第二底板31的一側，第二絲杆33和第二電機32的軸固定連接。第二底板31遠離第二絲杆33的一側設有第二直線導軌34。第二推塊35設於第二直線導軌34上。第二推塊35和第二直線導軌34滑動連接。第二推塊35和第二絲杆33通過第二連接塊38連接。第三感應器36和第四感應器37分別設於第二底板31設有第二絲杆33的一側的兩端。在本實施方式中，第二電機32安裝在第二底板31上。可以理解，第二電機32也可以安裝在其他位置，只要其能驅動第二絲杆33即可。
第二電機32驅動第二絲杆33，帶動第二推塊35沿第二直線導軌34來回滑動。第二推塊35和第二滑座連接。第二推塊35沿第二直線導軌34移動時，帶動第二滑座沿第三安裝軸和第四安裝軸的直線滑軌17移動。當第二推塊35沿第二直線導軌34來回移動時，第三感應器36和第四感應器37可以感應到第二推塊35移動的位置是否到位。如第二推塊35移動的位置沒有到位，第三感應器36或第四感應器37感應不到第二推塊35，則報警提示。
卷繞組件10靠近穿針組件20的連接軸13上設有兩個第五傳感器62。即對應於卷繞工位的一根連接軸13上設有兩個第五傳感器62。兩個第五傳感器62分別設於連接軸13的兩端。兩個第五傳感器62用於感應到第一推塊移動的位置是否到位。若第一傳感器26和第二傳感器27感應不良，兩個第五傳感器62可以輔助感應，雙重保險，提高設備運行的安全性。
卷繞組件10靠近拔針組件30的連接軸13上設有兩個第六傳感器(圖未標)。即對應於下料工位的一根連接軸13上設有兩個第六傳感器。兩個第六傳感器分別設於連接軸13的兩端。兩個第六傳感器用於感應到第二推塊移動的位置是否到位。若第三傳感器36和第四傳感器37感應不良，兩個第六傳感器可以輔助感應，雙重保險，提高設備運行的安全性。
對應於貼膠工位的一根連接軸13上設有一個第七傳感器。該第七傳感器設於該連接軸13靠近外針咀的一端。第七傳感器用於感應針柄的位置是否到位。
請參考圖3和圖6，驅動組件40用於給卷繞組件提供動力。具體的，驅動組件40包括第三電機42、第四電機44、芯軸46、小齒輪48和大齒輪49。
第三電機42通過皮帶43和芯軸46的一端連接。具體的，在其中一個實施方式中，第三電機42的數量為三個。三個第三電機42的電機軸分別通過皮帶43和芯軸46的一端連接。芯軸46的另一端安裝在第二轉盤15上。芯軸46相對於第二轉盤15可轉動。第一傳動軸19、第二傳動軸和第三傳動軸遠離第一針柄51、第二針柄和第三針柄的一端均分別通過皮帶47和芯軸46遠離第三電機42的一端連接。第三電機42帶動芯軸46轉動，芯軸46帶動第一傳動軸19、第二傳動軸和第三傳動軸轉動，從而帶動第一針柄51、第二針柄和第三針柄轉動。第一針柄51、第二針柄和第三針柄轉動帶動卷針轉動。
第四電機44和小齒輪48固定連接，小齒輪48和大齒輪49嚙合，大齒輪49固定於第二轉盤15遠離第一轉盤14的一側。第四電機44帶動小齒輪48轉動，從而帶動大齒輪49轉動，大齒輪49帶動第一轉盤14和第二轉盤15轉動。從而完成三個針柄在卷繞、貼膠和下料三個工位的轉換。
上述卷繞裝置，工作過程如下：
在卷繞工位，第一電機22帶動第一絲杆23運動，從而帶動第一推塊25沿第一直線導軌24移動，第一推塊25帶動針柄內部的卷針向靠近外針咀的方向移動，並插入外針咀中，實現穿針。接著，第三電機42通過芯軸46帶動皮帶43進行運動，皮帶43帶動傳動軸上的針柄進行轉動，針柄轉動帶動卷針轉動，實現卷繞功能。
接著，第四電機44帶動小齒輪48轉動，小齒輪48帶動大齒輪49轉動，大齒輪49帶動第一轉盤14和第二轉盤15轉動，將之前處於卷繞工位的針柄轉換到貼膠工位，進行工位轉換。
在貼膠工位完成貼膠工序後，第四電機44再次帶動第一轉盤14和第二轉盤15轉動，將處於貼膠工位的針柄轉換到下料工位。與下料工位對應的連接軸13上設置的第六傳感器感應到電芯處於下料工位後，對應於下料工位的氣缸驅動與之對應的外針咀向遠離轉盤的方向移動，機械手夾持卷繞好的電芯。接著，拔針組件30的第二電機32帶動第二絲杆33運動，從而帶動第二推塊35沿第二直線導軌34移動，第二推塊35帶動針柄內部的卷針向遠離外針咀的方向移動，實現拔針。
卷繞組件的三個針柄通過第三電機42的驅動，實現自轉，完成電芯的卷繞。在第四電機44的驅動下，通過兩個轉盤實現在三個工位之間的轉換，完成電芯的製備工序。
上述卷繞裝置，針柄通過滑座在安裝軸上的直線滑軌17上移動，間隙小，導向好，精度高。從而保證三根卷針卷出的電芯的一致性，滿足工藝的要求，保證極耳的對齊度，收尾貼膠位置的一致性，提高了生產效率，降低了生產成本。
相比於傳統的卷繞機上的穿針組件和拔針組件的推塊沿直線軸承進行上下運動進行穿針和拔針，精度低。上述卷繞裝置的穿針組件20和拔針組件30，推塊在電機的驅動下沿直線導軌移動，間隙小，導向好，精度高。且上述卷繞裝置在對應於三個工位的連接軸13上均安裝傳感器，使得感應的效果更好，提高設備運行的安全性。
一實施方式的上述卷繞裝置的製作方法，包括如下步驟：
製備上述第一軸承座11、第二軸承座12、第一轉盤14和第二轉盤15；
在第一軸承座11和第二軸承座12之間安裝連接軸13，進行二次加工；
將第一轉盤14和第二轉盤15分別安裝於第一軸承座11和第二軸承座12內，並在第一轉盤14和第二轉盤15之間安裝安裝軸，進行二次加工。
上述卷繞裝置的製作方法，第一軸承座11和第二軸承座12加工工藝為一次加工，精度高，且當在第一軸承座11和第二軸承座12之間安裝連接軸13後，再進行二次加工，第一轉盤14和第二轉盤15也同樣在安裝了安裝軸後，進行二次加工，保證了同心度，提高了精度。
相比於傳統的卷繞頭上的前後軸承座，實行的是兩次次加工，即軸承座進行鏜孔，採用的正面加工後，拆卸，反面再進行加工，同心度低，無法保證精度。本發明的上述卷繞裝置的製作方法，實行一次加工，即安裝一次，不用拆卸，便可加工完成，提高第一軸承座和第二軸承座的同心度。
相比於傳統的前後軸承座、前後轉盤，加工後，安裝上支撐軸，便進行使用，同心度低，無法保證精度。本發明的上述卷繞裝置的製作方法，實行在安裝支撐軸後，整體固定進行二次加工，提高精度。
以上僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。