一种可变卷径的卷针装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池生产技术领域，特别是涉及一种可变卷径的卷针装置。


背景技术：

2.由于现代社会的能源日益减少，传统能源所带来的污染日趋严重，锂离子电池作为一种新型储能电源，具有能量高、工作电压高、体积小、贮存寿命长等优点。随着当代人对能源以及环境的要求越来越高，而动力锂电池在生产制造过程中对人体和环境的损害较小。相比传统的铅酸电池具有很大优越性，随着汽车废气的排放引发环境问题的加剧，动力锂电池还可以代替燃油成为汽车使用的新能源。
3.锂离子电池的生产过程中，需经过涂布、辊压、分切、卷绕等多道工序，在卷绕工序中，因前工序原因造成的极片辊压厚度不均匀或极耳模切尺寸不一致，都可能导致极片极耳卷绕对齐度不一致，且电池尺寸不稳定。对于目前现有的卷绕设备，其卷针机构的卷径大多是固定的，不能通过调整卷径来保证极耳对齐度，有鉴于此，研发设计出一种能够解决上述技术问题的可变卷径的卷针装置显得尤为重要。


技术实现要素：

4.基于此，本实用新型的目的在于提供一种可变卷径的卷针装置，其具有能够调整卷径的功能。
5.本实用新型的一个实施例提供一种可变卷径的卷针装置，包括：
6.卷针变径驱动组件、卷针轴组件和卷针组件；
7.所述卷针组件包括卷针座、第一导向部、第二导向部、第一内针、第二内针、第一外针和第二外针，所述第一内针收容于所述第一外针内侧，所述第二内针收容于所述第二外针内侧，所述第一内针和所述第二内针并排设置，且所述第一内针和所述第二内针的一端固定于所述卷针座内，所述第一内针设有沿轴向方向布置的第一滑轨座和沿径向方向布置的第二滑轨座，所述第二内针设有沿轴向方向布置的第三滑轨座和沿径向方向布置的第四滑轨座；
8.所述第一外针可滑动的设置在所述第二滑轨座上，所述第二外针可滑动的设置在所述第四滑轨座上，使得所述第一外针和所述第二外针可沿径向方向相向或相背移动；
9.所述第一导向部可滑动的设置于所述第一滑轨座和所述第三滑轨座上，所述第一导向部具有第一抵接面；所述第二导向部固定设置于所述第一外针和所述第二外针内侧，所述第二导向部具有与所述第一抵接面滑动抵接的第二抵接面；当所述卷针座带动所述第一外针和所述第二外针沿轴向移动，所述第二抵接面相对所述第一抵接面滑动，使得所述第二导向部带动所述第一外针和所述第二外针产生沿所述卷针座径向的位移；
10.所述卷针轴组件包括卷针轴、第一芯轴和顶压部，所述顶压部设置于所述第一芯轴的一端，所述卷针轴可相对移动的套设于所述第一芯轴，所述卷针轴与所述卷针座连接，所述卷针变径驱动组件驱使所述卷针轴带动所述卷针座沿轴向滑动，所述顶压部用于在所
述卷针轴移动时，抵接所述第一导向部，限制所述第一导向部活动。
11.进一步的，所述第一导向部包括第一长斜块、第二长斜块和连接板，所述第一长斜块与所述第二长斜块并排布置，所述第一长斜块与所述第二长斜块通过所述连接板形成一个整体，所述第一长斜块可滑动的设置于所述第一滑轨座上，所述第二长斜块可滑动的设置于所述第三滑轨座上，所述第一长斜块和所述第二长斜块的外侧分别形成相对称的所述第一抵接面。
12.进一步的，所述第二导向部包括第一短斜块和第二短斜块，所述第一短斜块设置于所述第一外针的内侧，所述第二短斜块设置于所述第二外针的内侧，所述第一短斜块与所述第二短斜块并排布置，所述第一短斜块和所述第二短斜块的内侧分别形成相对称的所述第二抵接面。
13.进一步的，所述顶压部为圆头滑块。
14.进一步的，所述卷针组件还包括驱动单元、滑动座、第一内夹针和第二内夹针，所述滑动座通过导杆设置于所述卷针座内，所述导杆沿所述卷针座的径向方向布置，所述驱动单元用于驱动所述滑动座沿所述导杆作径向滑动，所述第一内夹针内置并固定于所述第一内针内侧，所述第二内夹针安装于所述滑动座上，并能在所述第一内针和所述第二内针的相对空间内随所述滑动座移动。
15.进一步的，所述驱动单元包括第一凸轮轴承、锥头滑块和第二芯轴，所述第一凸轮轴承设置于所述滑动座上，所述第二芯轴与所述第一芯轴内置于所述卷针轴，所述锥头滑块设置于所述第二芯轴靠近所述卷针组件的一端，所述卷针轴作轴向滑动时，所述第一凸轮轴承可沿所述锥头滑块的锥面滚动，以带动所述滑动座做径向滑动。
16.进一步的，还包括前支撑组件，所述前支撑组件包括气缸推动装置、顶针座、弹簧、伸缩轴轴套、伸缩轴和夹紧部，所述伸缩轴轴套穿设于所述顶针座上，所述伸缩轴设置于所述伸缩轴轴套内，所述弹簧设置于所述伸缩轴轴套的外端与所述顶针座之间，所述夹紧部设置于所述伸缩轴靠近所述卷针组件的一端，用于夹紧所述第一内夹针和所述第二内夹针的一端，所述气缸推动装置用于推动所述伸缩轴轴套作轴向移动。
17.进一步的，所述夹紧部包括连接头和定心套，所述连接头固定于所述伸缩轴，所述定心套固定于所述连接头内，所述定心套用于套设夹持所述第一内夹针和所述第二内夹针的一端。
18.进一步的，还包括顶针顶块和第二凸轮轴承，所述第二凸轮轴承设置于所述伸缩轴轴套上，所述顶针顶块固定于所述气缸推动装置的导杆上，所述顶针顶块用于碰触所述第二凸轮轴承。
19.1、本实用新型实施例的一种可变卷径的卷针装置通过设置第一导向部和第二导向部具有相互滑动的抵接倾斜面，使第一外针和所述第二外针可产生径向的位移，从而改变卷径。
20.2、本实用新型实施例的一种可变卷径的卷针装置通过设置第一凸轮轴承与锥头滑块和第二芯轴形成一驱动单元，带动滑动座上的第二内夹针向第一内夹针靠近夹紧隔膜，便于进行卷膜动作。
21.3、本实用新型实施例的一种可变卷径的卷针装置通过在前支撑组件设置夹紧部，其内部的定心套内圈套入第一内夹针和第二内夹针的伸出部分，使第一内夹针和第二内夹
针保证夹紧动作。
附图说明
22.图1为本实用新型一个实施例的卷针装置的结构示意图；
23.图2为图1的部分结构的正视图；
24.图3为图1的卷针轴组件的示意图；
25.图4为图1的卷针组件的示意图；
26.图5为图4的内夹针夹紧状态的剖视图；
27.图6为图4的内夹针张开状态的剖视图；
28.图7为图4的卷针组件内部结构的仰视图；
29.图8为图4的卷针组件内部结构的侧视图；
30.图9为图4的卷针组件内部结构的俯视图；
31.图10为图1的前支撑组件的示意图；
32.图中：1、卷针轴组件；2、卷针组件；3、前支撑组件；4、卷针轴；5、第一芯轴；6、第二芯轴；7、圆头滑块；8、锥头滑块；9、卷针座；10、卷针变径驱动组件；11、第一外针；12、第二外针；13、第一内针；14、第二内针；15、第一内夹针；16、第二内夹针；17、滑动座；18、第一导杆；19、第二导杆；20、第三导杆；22、第一滑轨座；23、第二滑轨座；24、第一凸轮轴承；25、第一短斜块；26、第二短斜块；27、第一长斜块；28、第二长斜块；29、连接板；30、气缸推动装置；31、顶针顶块；32、第二凸轮轴承；33、伸缩轴轴套；34、伸缩轴；35、弹簧；36、顶针座；37、连接头；38、定心套；39、第三滑轨座；40、第四滑轨座。
具体实施方式
33.以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
35.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
36.针对背景技术中的技术问题，本实用新型实施例提供一种可变卷径的卷针装置。请参阅图1和图2，可变卷径的卷针装置包括卷针变径驱动组件10、卷针轴组件1、卷针组件2和前支撑组件3，其中卷针轴组件1、卷针组件2和前支撑组件3在同一轴线上依次布置，卷针轴组件1与卷针组件2固定连接，卷针组件2用于实现极片极耳卷绕功能，前支撑组件3用于支撑夹紧卷针组件2，卷针变径驱动组件10设置于卷针轴组件1的上方，用于带动卷针轴组件1移动。
37.如图3所示，卷针轴组件1包括卷针轴4、第一芯轴5、第二芯轴6、锥头滑块8和圆头
滑块7，第一芯轴5和第二芯轴6固定静止设置，圆头滑块7设置于第一芯轴5靠近卷针组件2的一端，锥头滑块8设置于第二芯轴6靠近卷针组件2的一端，卷针轴4套设于第一芯轴5和第二芯轴6，并且卷针轴4可沿轴向移动。
38.如图4-9所示，卷针组件2包括卷针座9、第一导向部、第二导向部、第一内针13、第二内针14、第一外针11和第二外针12，第一内针13收容于第一外针11内侧，第二内针14收容于第二外针12内侧，第一内针13和第二内针14并排设置，且第一内针13和第二内针14的一端固定于卷针座9内，第一内针13设有沿卷针座9轴向方向布置的第一滑轨座22和沿卷针座9径向方向布置的第二滑轨座23，第二内针14设有沿卷针座9轴向方向布置的第三滑轨座39和卷针座9径向方向布置的第四滑轨座40，第一导向部可轴向滑动的设置于第一滑轨座22和第三滑轨座39上。具体的，第一滑轨座22设置于第一内针13的顶部，第二滑轨座23设置于第一内针13的底部，第三滑轨座39设置于第二内针14的顶部，第四滑轨座40设置于第二内针14的底部，第一外针11和第二外针12的截面形状为半球体，分别可滑动的固定在第二滑轨座23和第四滑轨座40上，组成一个截面为圆形或椭圆形的球体形状，且第一外针11和第二外针12可沿卷针座9的径向相对或相背移动，从而改变第一外针11和第二外针12组成的卷绕结构的周长，即改变卷径的目的。在其他的例子中，在不改变滑动座的滑动方向的条件下，第一滑轨座22、第二滑轨座23、第三滑轨座39和第四滑轨座40可以根据需要设置在第一内针13和第二内针14上的其他位置。
39.第二导向部固定设置于第一外针11和第二外针12内侧，第一导向部具有第一抵接面，第二导向部具有与第一抵接面滑动抵接的第二抵接面。第一导向部的一端与圆头滑块7相对设置，当卷针变径驱动组件10带动卷针轴4移动时，卷针座9沿轴向移动，第一导向部被圆头滑块7顶压，处于静止状态。第一外针11和第二外针12沿轴向移动，第二抵接面相对第一抵接面滑动，使得第二导向部带动第一外针11和第二外针12分别在第二滑轨座23和第四滑轨座40上产生沿卷针座9的径向位移。在其他的例子中，圆头滑块7还可以是方形等其他形状的具有顶压作用的顶压部件。
40.具体的，第一导向部包括第一长斜块27、第二长斜块28和连接板29，第一长斜块27与第二长斜块28并排布置，第一长斜块27与第二长斜块28通过连接板29形成一个整体，并且第一长斜块27可沿第一滑轨座22滑动，第二长斜块28可沿第三滑轨座39滑动，连接板29的一侧与与圆头滑块7相对设置，第一长斜块27与第二长斜块28的外侧分别形成相对称的斜面，第一导向部的第一抵接面分别设置于第一长斜块27与第二长斜块28的斜面上。
41.第二导向部包括第一短斜块25和第二短斜块26，第一短斜块25和第二短斜块26并排布置，第一短斜块25设置于第一外针11的内侧，第二短斜块26设置于第二外针12的内侧，第一短斜块25和第二短斜块26的内侧分别形成相对称的斜面，第二导向部的第二抵接面分别设置于第一短斜块25和第二短斜块26的斜面上。当卷针变径驱动组件10带动卷针轴4移动时，连接板29被圆头滑块7顶压，处于静止状态。第一外针11和第二外针12沿卷针座9的轴向移动，第一短斜块25相对第一长斜块27滑动，第二短斜块26相对第二长斜块28滑动，使得第一短斜块25和第二短斜块26分别带动第一外针11和第二外针12在第二滑轨座23上产生沿卷针座9的径向位移，形成第一外针11和第二外针12在径向相对或相背的移动，从而改变卷针装置的卷径。
42.卷针组件2还包括第一内夹针15和第二内夹针16，以及滑动座17和第一凸轮轴承
24。滑动座17通过第一导杆18、第二导杆19和第三导杆20设置于卷针座9内，第一导杆18、第二导杆19和第三导杆20沿卷针座9的径向方向布置，使得滑动座17可沿卷针座9的径向方向移动。第一内夹针15内置并固定于第一内针13的内侧，第二内夹针16安装于滑动座17上，并能在第一内针13和第二内针14的相对空间内随滑动座17移动。第一凸轮轴承24设置于滑动座17上，第一凸轮轴承24与锥头滑块8和第二芯轴6形成一驱动单元，当卷针轴4作轴向滑动时，第一凸轮轴承24可沿锥头滑块8的锥面滚动，使得滑动座17通过导杆沿径向移动，从而使第二内夹针16作靠近或远离第一内夹针15的运动。在其他的例子中，还可以设置其他的驱动单元使滑动座17作径向移动，如设置驱动电机，并外接控制系统控制驱动电机带动滑动座17移动。
43.如图10所示，前支撑组件3包括气缸推动装置30、顶针座36、弹簧35、伸缩轴轴套33、伸缩轴34和夹紧部，伸缩轴轴套33穿设于顶针座36上，伸缩轴34设置于伸缩轴轴套33内，弹簧35设置在伸缩轴轴套33的外端与顶针座36之间，夹紧部设置于伸缩轴34靠近卷针组件2的一端，用于夹紧第一内夹针15和第二内夹针16的一端，气缸推动装置30用于推动伸缩轴轴套33作轴向移动，带动夹紧部靠近卷针组件2。
44.具体的，夹紧部包括连接头37和定心套38，连接头37固定于伸缩轴34上，定心套38固定在连接头37内，当气缸推动装置30推动伸缩轴34靠近卷针组件2时，定心套38套设夹持第一内夹针15和第二内夹针16的一端，使第一内夹针15和第二内夹针16保持夹紧状态。前支撑组件3还包括顶针顶块31和第二凸轮轴承32，第二凸轮轴承32设置于伸缩轴轴套33上，顶针顶块31固定于气缸推动装置30的导杆上，顶针顶块31用于碰触第二凸轮轴承32，从而带动伸缩轴轴套33移动。
45.本实用新型实施例的工作原理如下：
46.正负极片进入卷绕工序，在卷绕前，隔膜先进入卷针组件2的中间缝隙，卷针变径驱动组件10带动卷针轴组件1的卷针轴4向远离卷针组件2的方向轴向滑动，安装在卷针轴4上的卷针座9带动卷针机构轴向滑动，滑动座17上的凸轮轴承沿着锥头滑块8的锥面滚动，带动滑动座17上的第二内夹针16向第一内夹针15靠近，夹紧隔膜。接着前支撑组件3的气缸推动装置30动作，导杆伸出推动凸轮轴承往靠近卷针组件2的方向移动，伸缩轴轴套33和伸缩轴34受力一起滑动，弹簧35压缩，连接头37上的定心套38内圈套入第一内夹针15和第二内夹针16的伸出部分，保证夹紧动作，正负极片开始沿第一外针11、第二外针12与隔膜按相应层序卷绕。
47.当需要扩大卷径时，卷针变径驱动组件10继续带动卷针轴组件1的卷针轴4向远离卷针组件2的方向轴向滑动，此时第一长斜块27、第二长斜块28和连接板29形成的整体由圆头滑块7抵住不动，固定在第一外针11和第二外针12内部的第一短斜块25和第二短斜块26沿着第一长斜块27和第二长斜块28的斜面移动，第一外针11和第二外针12的卷径开始慢慢向外扩大。
48.卷绕完成后，前支撑组件3的气缸推动装置30动作，导杆缩回，弹簧35拉伸复位，带动定心套38往远离卷针组件2的方向移动，定心套38复位，卷针变径驱动组件10驱动卷针轴4往靠近卷针组件2的方向滑动，第一短斜块25和第二短斜块26往第一长斜块27和第二长斜块28的斜面移动，带动第一外针11和第二外针12向内复位，同时滑动座17上的凸轮轴承也沿着锥头滑块8的锥面复位滚动，带动第二内夹针16往远离第一内夹针15的方向径向移动，
第二内夹针16复位松开隔膜，卷绕结束。
49.与现有技术相比，本实用新型实施例的一种可变卷径的卷针装置的有益效果如下：
50.1、本实用新型实施例的一种可变卷径的卷针装置通过设置具有相互滑动的抵接倾斜面的第一导向部和第二导向部，使第一外针和所述第二外针可产生径向的位移，从而改变卷径。
51.2、本实用新型实施例的一种可变卷径的卷针装置通过设置第一凸轮轴承与锥头滑块和第二芯轴形成一驱动单元，带动滑动座上的第二内夹针向第一内夹针靠近夹紧隔膜，便于进行卷膜动作。
52.3、本实用新型实施例的一种可变卷径的卷针装置通过在前支撑组件设置夹紧部，其内部的定心套内圈套入第一内夹针和第二内夹针的伸出部分，使第一内夹针和第二内夹针保证夹紧动作。
53.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。