电芯卷绕装置及电池生产线的制作方法

1.本发明涉及电池生产设备技术领域，具体涉及一种电芯卷绕装置及电池生产线。


背景技术：

2.卷绕机是电池生产中常用的设备，通过卷针转动，使得叠片在卷针上缠绕，从而形成电芯结构。为了提高生产效率，现有技术中的卷绕机上设置有卷绕头，卷绕头上沿周向设置有多个卷针，卷绕头能够驱动多个卷针做圆周运动，这样就可以实现卷绕和下料的同步进行，从而加快生产节拍。
3.但是，现有技术中的卷绕机中，卷绕头带动卷针做持续的圆周转动，因此卷绕头上的各电机也绕着卷绕头转动，为了防止线路缠绕，需要在卷绕头处设置导电滑环，导致卷绕机结构复杂，且增加成本。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的卷绕机的卷绕头处需设置电滑环，导致卷绕机结构复杂，且增加成本缺陷，从而提供一种电芯卷绕装置及电池生产线。
5.为了解决上述问题，本发明提供了一种电芯卷绕装置，包括：机架；摆动机构，可转动地设置在机架上；第一驱动机构，设置在机架上，第一驱动机构驱动摆动机构沿顺时针和逆时针往复摆动；多个卷针，沿周向间隔地设置在摆动机构上，卷针相对于摆动机构可转动，并且卷针相对于摆动机构具有伸出位置和缩回位置。
6.可选地，第一驱动机构包括第一电机，第一电机通过齿轮机构与摆动机构连接。
7.可选地，电芯卷绕装置还包括第二驱动机构和第三驱动机构，第二驱动机构和第三驱动机构设置在摆动机构上，第二驱动机构驱动卷针转动，第三驱动机构驱动卷针在伸出位置和缩回位置之间移动
8.可选地，卷针包括针体以及传动座，第二驱动机构包括第二电机，电芯卷绕装置还包括传动轴，传动轴的两端分别与第二电机的电机轴和传动座连接。
9.可选地，第三驱动机构包括第三电机，第三电机和传动座通过丝杠螺母机构传动连接，第三电机的电机轴与丝杠螺母机构的丝杆连接。
10.可选地，电芯卷绕装置还包括拖链，第二驱动机构和第三驱动机构的线路通过拖链引出。
11.可选地，卷针包括夹料结构，夹料结构适于夹紧隔膜。
12.可选地，电芯卷绕装置还包括推料结构，推料结构设置在机架上，推料结构适于推动隔膜并使隔膜移动至夹料结构处。
13.可选地，电芯卷绕装置还包括压料结构，压料结构设置在机架上，压料结构适于将隔膜压紧至卷针上。
14.可选地，电芯卷绕装置还包括切料结构，切料结构设置在机架上，切料结构适于切
断隔膜。
15.可选地，电芯卷绕装置还包括下料机构，下料机构适于使卷绕后的电芯与卷针脱离。
16.本发明还提供一种电池生产线，包括上述的电芯卷绕装置。
17.本发明具有以下优点：
18.利用本发明的技术方案，第一驱动机构可以驱动摆动机构顺时针和逆时针往复摆动，因此在卷绕电芯时，可以往复切换不同的卷针至卷绕工位处。同时，在摆动机构往复移动的过程中，卷针可以先处于缩回位置避让隔膜，然后卷针处于伸出位置，然后摆动机构反向转动，使得卷针张紧隔膜，从而保证每个卷针在进行卷绕时可以张紧隔膜。上述结构通过摆动机构的往复摆动代替现有技术中的卷绕头的连续圆周转动，因此位于摆动机构上的电机(或者其他驱动机构)的线路不会被卷绕，因此机架上也不必设置导电滑环，简化了电芯卷绕装置的结构，并降低了成本。因此本发明的技术方案解决了现有技术中的卷绕机的卷绕头处需设置导电滑环，导致卷绕机结构复杂，且增加成本缺陷。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
20.图1示出了本发明的电芯卷绕装置的结构示意图；
21.图2示出了图1中a处放大示意图；
22.图3示出了图1中电芯卷绕装置的背面结构示意图；
23.图4示出了图1中电芯卷绕装置的侧视示意图；
24.图5示出了图1中电芯卷绕装置进行电芯卷绕时动作一的示意图；
25.图6示出了图1中电芯卷绕装置进行电芯卷绕时动作二的示意图；
26.图7示出了图1中电芯卷绕装置进行电芯卷绕时动作三的示意图；
27.图8示出了图1中电芯卷绕装置进行电芯卷绕时动作四的示意图；以及
28.图9示出了图1中电芯卷绕装置进行电芯卷绕时动作五的示意图。
29.附图标记说明：
30.10、机架；20、摆动机构；30、第一驱动机构；40、卷针；41、针体；42、传动座；43、夹料结构；50、第二驱动机构；60、第三驱动机构；70、传动轴；80、丝杆；90、拖链；100、推料结构；110、压料结构；120、切料结构；130、下料机构。
具体实施方式
31.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
35.如图1至图3所示，本实施例的电芯卷绕装置包括机架10、摆动机构20、第一驱动机构30、多个卷针40、第二驱动机构50和第三驱动机构60。其中，摆动机构20可转动地设置在机架10上。第一驱动机构30设置在机架10上，第一驱动机构30驱动摆动机构20沿顺时针和逆时针往复摆动。多个卷针40沿周向间隔地设置在摆动机构20上，卷针40相对于摆动机构20可转动，并且卷针40相对于摆动机构20具有伸出位置和缩回位置。第二驱动机构50和第三驱动机构60设置在摆动机构20上，第二驱动机构50驱动卷针40转动，第三驱动机构60驱动卷针40在伸出位置和缩回位置之间移动。
36.利用本实施例的技术方案，第一驱动机构30可以驱动摆动机构20顺时针和逆时针往复摆动，因此在卷绕电芯时，可以往复切换不同的卷针40至卷绕工位处。同时，在摆动机构20往复移动的过程中，卷针40可以先处于缩回位置避让隔膜，然后卷针处于伸出位置，然后摆动机构20反向转动，使得卷针40张紧隔膜，从而保证每个卷针40在进行卷绕时可以张紧隔膜。上述结构通过摆动机构20的往复摆动代替现有技术中的卷绕头的连续圆周转动，因此第二驱动机构50和第三驱动机构60的线路不会被卷绕，因此机架10上也不必设置导电滑环，简化了电芯卷绕装置的结构，并降低了成本。因此本实施例的技术方案解决了现有技术中的卷绕机的卷绕头处需设置导电滑环，导致卷绕机结构复杂，且增加成本缺陷。
37.进一步地，本实施例中的摆动机构20为圆形板，摆动机构20能够绕其中心轴线摆动。本实施例中，摆动机构20不做圆周运动，而是进行顺时针和逆时针的往复移动，因此设置在摆动机构20上的第二驱动机构50和第三驱动机构60的线路不会被缠绕，因此也就不必设置导电滑环。
38.当然，本领域技术人员可以根据实际工作需要，对摆动机构20的形状进行适配性地调整。
39.进一步地，本实施例中的卷针40设置为两个，并且两个卷针40在周向上呈180
°
夹角设置，因此卷针40在机架10的上侧位置进行电芯卷绕(下述将称为卷绕位置)。
40.对于卷针40而言，其进行三种动作，第一种为绕着摆动机构20的中心轴线的公转运动(通过第一驱动机构30驱动)，第二种为绕着卷针40的中心轴线的自转运动(通过第二驱动机构50驱动)，第三种为沿着垂直于摆动机构20的方向的直线运动(通过第三驱动机构60驱动)。
41.其中，卷针40的公转运动实现两个卷针40在卷绕位置进行切换。卷针40的自转运动使得卷针40能够卷绕隔膜并形成电芯。卷针40的直线移动使得摆动机构20在沿着图1中
逆时针方向转动时，卷针40能够处于缩回位置避让隔膜，并使得该卷针40运动至隔膜左侧后，卷针40处于伸出位置，摆动机构20沿着图1中顺时针方向转动，并使卷针40张紧隔膜。上述卷针40的直线移动，是实现将现有技术中的卷绕头的连续圆周移动，改进为本实施例中的摆动机构20的往复摆动而进行的适配性设计。
42.如图3所示，在本实施例的技术方案中，第一驱动机构30包括第一电机，第一电机通过齿轮机构与摆动机构20连接。具体而言，第一电机的电机轴设置有齿轮，摆动机构20的包括一齿轮板，齿轮和齿轮板啮合，从而起到驱动摆动机构20整体摆动的作用。
43.优选地，第一驱动机构30可以选为伺服电机。通过控制伺服电机的电机轴的正反转，从而实现摆动机构20的顺时针摆动和逆时针摆动。
44.如图4所示，在本实施例的技术方案中，卷针40包括针体41以及传动座42。第二驱动机构50包括第二电机，电芯卷绕装置还包括传动轴70，传动轴70的两端分别与第二电机的电机轴和传动座42连接。具体而言，第二电机运转是，可以驱动传动轴70转动，进而带动传动座42转动，并带动针体41转动。进一步地，在第二电机的电机轴和传动轴70之间还可以设置减速器，以控制针体41的卷绕速度。
45.如图4所示，在本实施例的技术方案中，第三驱动机构60包括第三电机，第三电机和传动座42通过丝杠螺母机构传动连接，第三电机的电机轴与丝杠螺母机构的丝杆80连接。具体而言，丝杠螺母结构可以将第三电机的电机轴的转动转化为传动座42的直线移动，通过控制丝杆80的正反转，即可以实现控制卷针40整体在缩回位置和伸出位置之间移动。
46.当然，第三驱动机构60也可以选为其他的常用直线驱动机构，例如直线气缸、齿轮齿条机构等等。
47.如图3所示，在本实施例的技术方案中，电芯卷绕装置还包括拖链90，第二驱动机构50和第三驱动机构60的线路通过拖链90引出。具体而言，拖链90可以在摆动机构20摆动的过程中，对第二电机和第三电机的线路进行保护，并防止线路发生弯折，或者与其他结构发生磕碰。
48.如图2所示，在本实施例的技术方案中，卷针40包括夹料结构43，夹料结构43适于夹紧隔膜。具体而言，从图2可以看到，卷针40的针体41的侧壁上设置有缺口，夹料结构43为设置在缺口内的卡爪，卡爪可以在缺口内卡住隔膜，从而使得当卷针40转动时，能够对隔膜进行卷绕。
49.如图2所示，在本实施例的技术方案中，电芯卷绕装置还包括推料结构100，推料结构100设置在机架10上，推料结构100适于推动隔膜并使隔膜移动至夹料结构43处。具体而言，推料结构100可沿着直线移动，并将隔膜推动至上述的缺口内，从而使卡爪能够夹住隔膜。
50.如图2所示，在本实施例的技术方案中，电芯卷绕装置还包括压料结构110，压料结构110设置在机架10上，压料结构110适于将隔膜压紧至卷针40上。并且从图2可以看到，压料结构110位于推料结构100的上侧。
51.如图2所示，在本实施例的技术方案中，电芯卷绕装置还包括切料结构120，切料结构120设置在机架10上，切料结构120适于切断隔膜。并且从图2可以看到，切料结构120位于推料结构100的下侧。
52.在本实施例中，推料结构100、压料结构110和切料结构120设置在同一处并且互相
配合，三者的具体配合过程为：
53.卷针40张紧隔膜后，压料结构110将隔膜压紧在卷针40的侧壁上，然后切料结构120将隔膜切断，最后推料结构100将隔膜推至卷针40的侧壁的缺口内。夹料结构43夹持住隔膜，此时卷针40开始旋转并将隔膜卷绕成电芯。
54.如图4所示，在本实施例的技术方案中，电芯卷绕装置还包括下料机构130，下料机构130适于使卷绕后的电芯与卷针40脱离。具体而言，当电芯卷绕完成后，下料机构130可以将电芯从卷针40上取下，下料机构130可以为夹爪等结构。同时，在下料时，卷针40可以从伸出位置移动至缩回位置，从而提高下料效率。
55.结合图1本领域技术人员可以理解，在生产时，本实施例中的一个卷针40进行隔膜卷绕，另一个进行电芯下料。
56.根据上述描述，以下结合图5至图9，详细说明本实施例中的电芯卷绕装置的具体卷绕方法。为了便于说明，以下称图5中上方的卷针为第一卷针，称图5中下方的卷针40为第二卷针。
57.1、如图5所示，在动作一中，第一卷针进行初始卷绕，并在第一卷针外形成电芯；
58.2、如图6所示，在动作二中，摆动机构20顺时针旋转180
°
，使得第一卷针沿右侧运动至下方，使得第二卷针沿左侧运动至上方，此时第二卷针张紧隔膜，切料结构120切断隔膜，第二卷针开始卷绕，第一卷针进行下料；
59.3、如图7所示，在动作三中，第二卷针卷绕完毕并形成电芯，此时摆动机构20沿逆时针转动；
60.4、如图8所示，在动作四中，第二卷针沿着左侧运动至下方，第一卷针沿右侧运动至上方，并且第一卷针处于缩回位置。动作四中摆动机构20需要沿逆时针运动略大于180
°
，使得第一卷针避让隔膜，并运动至隔膜的左侧；
61.5、如图9所示，在动作五中，摆动机构20顺时针小幅度转动，同时第一卷针处于伸出位置，使得第一卷针张紧隔膜，切料结构120切断隔膜，第一卷针开始卷绕，第二卷针进行下料。
62.重复上述的动作一至动作五，即可实现往复摆动式的隔膜卷绕方法。
63.本实例中还提供了一种电池生产线，包括上述的电芯卷绕装置。
64.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。