极耳抚平装置及卷绕设备的制作方法

1.本技术涉及电池制造技术领域，尤其涉及一种极耳抚平装置及卷绕设备。


背景技术：

2.电池的裸电芯通常是将阴极极片、阳极极片和隔膜卷绕在卷针上，并采用卷绕工艺形成。但是，在卷绕过程中极片上的极耳受到离心力的作用会产生过度翘起或翻折的现象，过度翘起或翻折的极耳会被隔膜压到电芯的内部，从而造成产品报废。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提供了一种极耳抚平装置及卷绕设备，以解决现有极耳在卷绕工艺中易发生过度翘起或翻折的问题。
4.本技术实施例提供了一种极耳抚平装置，其中，包括：
5.驱动部件；
6.抚平部件，与所述驱动部件连接，所述抚平部件通过所述驱动部件的驱动在第一方向伸缩，所述抚平部件包括第一部分和第二部分，沿垂直于所述第一方向的第二方向，所述第一部分与所述第二部分相连，且所述第一部分的表面到所述抚平部件中心的距离大于所述第二部分的表面到所述抚平部件中心的距离。
7.本技术提供的极耳抚平装置可以在卷针转动过程中使第一部分与卷针上的极片保持接触，并能够通过第二部分持续抚平极耳，有效避免了极耳过度翘起或翻折而导致裸电芯成型质量差的问题。
8.在一些实施例中，所述第一部分和所述第二部分均为圆柱体，所述第一部分的直径大于所述第二部分的直径。
9.其中，当第一部分与卷针上的极片接触时，第二部分与极耳之间不接触，即第二部分与极耳之间形成有一定的间隙，该间隙能够使极耳随着卷针的转动顺利通过，且在极耳发生轻微翘起时，也能够顺利进入至该间隙中，并能够通过第二部分的阻挡而避免过度翘起，起到对极耳抚平的效果。
10.在一些实施例中，所述第一部分的直径与所述第二部分的直径之差为4~10mm。从而可以使第二部分与卷针上的极耳之间的间隙宽度可以为2~5mm，由此，既可以保证极耳能够随卷针正常转动，又可以通过第二部分实现对极耳的抚平效果。
11.其中，如果第二部分与卷针上的极耳之间的间隙宽度过小，例如小于2mm，则轻微翘起的极耳在转动到第二部分的位置处时，会与第二部分发生较大面积的干涉碰撞，易造成极耳扭曲变形，出现质量问题，同时也不利于极耳的通过。如果第二部分与卷针上的极耳之间的间隙宽度过大，例如大于5mm，则翘起的极耳在间隙处不能与第二部分接触，无法通过第二部分对翘起的极耳起到抚平的作用，翘起的极耳在转动过该间隙后，会发生进一步的翘起，易造成极耳的过度翘起或翻折，影响裸电芯的制造质量。
12.在一些实施例中，所述抚平部件为圆台或圆锥体。
13.其中，圆台或圆锥体的直径沿其轴向从一端向另一端逐渐增大或逐渐减小，可以使圆台或圆锥体直径较大的部位与极片接触，而直径较小的部位与极耳对齐，从而也可以使直径较小的部位与极耳之间形成有间隙，用于抚平极耳。
14.在一些实施例中，所述抚平部件为一体成型。从而可以便于抚平部件的加工制造，同时保证抚平部件结构的可靠性，
15.在一些实施例中，所述极耳抚平装置还包括支架和转动组件，所述支架的一端与所述驱动部件连接，所述支架的另一端通过所述转动组件与所述抚平部件转动连接。
16.其中，该支架可以便于驱动部件与抚平部件的连接，且支架可以有利于实现将驱动部件和抚平部件布置到设定的位置处，能够提升驱动部件和抚平部件的布置柔性，有利于适配不同的卷绕设备，提升通用性。此外，转动组件可以实现抚平部件的转动，在抚平部件通过第一部分与卷针上的极片接触时，第一部分与极片之间的摩擦力可以使抚平部件转动，从而可以避免第一部分与极片之间产生相对滑动，进而避免因相对滑动而造成抚平部件对极片的划伤等质量问题。
17.在一些实施例中，所述转动组件包括连接轴和轴承，所述连接轴的一端连接于所述支架，所述连接轴的另一端连接于所述轴承的内圈，所述轴承的外圈与所述第一部分连接。
18.其中，连接轴和抚平部件之间通过轴承可以实现顺畅的相对转动。在采用该极耳抚平装置对卷针上的极片的极耳进行抚平时，第一部分与极片接触，第一部分会与极片之间产生摩擦力，该摩擦力可以使抚平部件整体转动，从而避免在极片和第一部分之间产生相对滑动，进而避免因相对滑动而造成抚平部件对极片的划伤等质量问题。
19.在一些实施例中，所述支架包括第一板体和第二板体，所述第一板体与所述第二板体垂直连接，所述驱动部件沿所述第一方向连接于与所述第二板体，所述抚平部件沿所述第二方向连接于所述第一板体。
20.其中，第二板体可以沿第一方向延伸，用于连接抚平部件，使抚平部件能够布置于靠近卷针的合适位置处。第一板体垂直连接于第二板体，可以便于连接驱动部件。
21.在一些实施例中，所述极耳抚平装置还包括导轨和滑块，所述滑块的一端与所述导轨滑动连接，所述滑块的另一端与所述支架固定连接。
22.其中，支架可以通过滑块与导轨的配合沿直线运动，保证了支架及抚平部件运动的稳定性，同时还可以实现对支架和抚平部件等零部件的支撑，降低驱动部件在重力方向上的受力，保证了驱动部件的正常工作。
23.在一些实施例中，所述极耳抚平装置还包括支座和固定架，所述驱动部件安装于所述固定架，所述固定架与所述支座连接；所述导轨安装于所述支座。
24.其中，该支座可以作为该极耳抚平装置整体的支撑结构，能够便于将该极耳抚平装置整体安装至卷绕设备上，方便操作。该固定架可以便于对驱动部件位置的固定。此外，导轨可以固定安装在支座上，从而能够为导轨提供稳定的支撑，同时也便于对导轨的安装固定。
25.在一些实施例中，所述固定架设置有安装口，所述驱动部件安装于所述安装口。从而便于对驱动部件的安装固定，也便于驱动部件控制抚平部件运动。
26.在一些实施例中，所述固定架还设置有用于避让所述滑块的避让口。
27.其中，该避让口可以与滑块在第一方向对齐，使滑块在移动中能够穿过该避让口，从而可以在实现固定架与支座可靠连接的同时，避免与滑块干涉。
28.在一些实施例中，所述驱动部件为低摩擦气缸。从而有利于卷针通过自身的转动推动活塞克服驱动部件提供的驱动力向远离卷针的方向运动，从而可以保证抚平部件的第一部分始终与极片接触，实现通过第二部分对极耳持续起到抚平的作用。
29.本技术的第二方面还提供了一种卷绕设备，包括卷针，其中，所述卷绕设备还包括本技术第一方面提供的极耳抚平装置，所述抚平部件通过所述驱动部件的驱动使所述第一部分与所述卷针上的极片接触。
30.其中，包括该极耳抚平装置的该卷绕设备，其方案对应的技术效果同前文所述，在此不再赘述。
31.在一些实施例中，所述卷针的截面形状为菱形、椭圆形或圆形。
32.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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它的附图。
34.图1为本技术实施例提供的极耳抚平装置在应用中的状态图；
35.图2为本技术实施例提供的极耳抚平装置在应用中的俯视图；
36.图3为本技术实施例提供的极耳抚平装置的爆炸图；
37.图4为本技术一种实施例提供的抚平部件的结构示意图；
38.图5为本技术另一种实施例提供的抚平部件的截面图；
39.图6为本技术又一种实施例提供的抚平部件的截面图；
40.图7为本技术再一种实施例提供的抚平部件的截面图。
41.附图标记说明：
42.1-驱动部件；
43.2-抚平部件；
44.21-第一部分；
45.22-第二部分；
46.3-支架；
47.31-第一板体；
48.32-第二板体；
49.4-转动组件；
50.41-连接轴；
51.42-轴承；
52.43-挡盖；
53.5-导轨；
54.6-滑块；
55.7-支座；
56.8-固定架；
57.81-安装口；
58.82-避让口；
59.9-卷针；
60.100-极片；
61.200-极耳；
62.300-间隙；
63.x-第一方向；
64.y-第二方向。
具体实施方式
65.为了更好的理解本技术的技术方案，下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
66.应当明确，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
67.在本技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
68.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
69.需要注意的是，本技术实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本技术实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
70.卷绕工艺是将动力电池的阴极极片、阳极极片和两层隔膜卷在一起，从而形成裸电芯，是动力电池制造过程中的关键工序。
71.然而，在卷绕过程中，卷针受驱动装置的驱动持续转动，以卷绕极片和隔膜。在转动过程中，极片上的极耳受到离心力的作用会产生过度翘起或翻折的现象，过度翘起或翻折的极耳容易被隔膜压到电芯的内部，从而造成产品报废。
72.如图1和图2所示，本技术实施例提供了一种极耳抚平装置和卷绕设备，该极耳抚平装置可以应用于卷绕设备上，卷绕设备包括用于卷绕极片100和隔膜的卷针9，该极耳抚平装置可以与卷针9配合，以对卷针9上极片100的极耳200进行抚平，防止极耳200翘起或翻折，保证裸电芯的成型质量。
73.其中，卷针9的截面形状可以为但不限于圆形、椭圆形或菱形。其中，对于截面形状为椭圆形或菱形的卷针9而言，在卷针9转动过程中，卷针9在某一方向上的尺寸是持续变化的，例如，当卷针9为椭圆形时，在某一方向上，随着卷针9的转动，卷针9在该方向上的尺寸
可以由长径向短径变化，或由短径向长径变化，正因为存在这样的变化，现有技术中无法在卷针9转动过程中对极耳200抚平。
74.如图1和图2所示，本实施例提供的极耳抚平装置，包括驱动部件1和抚平部件2，该抚平部件2与驱动部件1连接，抚平部件2通过驱动部件1的驱动在第一方向x伸缩，抚平部件2包括第一部分21和第二部分22，沿垂直于第一方向x的第二方向y，第一部分21与第二部分22相连，且第一部分21的表面到抚平部件2中心的距离大于第二部分22的表面到抚平部件2中心的距离。
75.其中，该极耳抚平装置可以设置于卷针9附近，使抚平部件2能够受驱动部件1的驱动向卷针9靠近，并能够使第一部分21与卷针9上的极片100接触。具体地，在需要通过该抚平部件2对极耳200抚平时，驱动部件1可以驱动抚平部件2向卷针9移动，使第一部分21接触极片100，且由于第一部分21的表面到抚平部件2中心的距离大于第二部分22的表面到抚平部件2中心的距离，当第一部分21接触极片100时，第二部分22与极耳200之间具有一定的间隙300，如图2所示；当极耳200出现翘起现象时，极耳200的翘起程度会受到第二部分22与极耳200之间的间隙300限制，使极耳200重新贴近卷针9，从而可以防止极耳200过度翘起甚至翻折，保证了裸电芯的成型质量。
76.其中，对于截面形状为非圆形的卷针9而言，在卷针9转动过程中，卷针9上朝向该抚平部件2一侧的表面与抚平部件2之间的距离是变化的，如上文，例如，对于截面形状为椭圆形或菱形的卷针9而言，其包括长径和短径，在卷针9上与抚平部件2配合的部位由长径向短径变化时，卷针9上与抚平部件2配合的部位会逐渐远离抚平部件2，此时，驱动部件1可以驱动抚平部件2进一步向卷针9的方向移动，以使抚平部件2的第一部分21能够在卷针9转动过程中始终与卷针9上的极片100保持接触，从而可以通过第二部分22持续抚平随卷针9转动中的极耳200。
77.而当卷针9上与抚平部件2配合的部位由短径向长径变化时，卷针9会逐渐推动抚平部件2向远离卷针9的方向运动，在此过程中同样可以保证抚平部件2的第一部分21与极片100接触，并能够通过第二部分22持续抚平极耳200。其中，卷针9推动抚平部件2的力可以大于驱动部件1驱动抚平部件2运动的力，在驱动部件1保持启动状态下，仍然可以推动抚平部件2向远离卷针9的方向运动；而当卷针9上与抚平部件2配合的部位再次由长径向短径变化时，驱动部件1提供的驱动力可以驱动抚平部件2再次向卷针9的方向移动。
78.由此，对于截面为非圆形的卷针9而言，本技术实施例提供的极耳抚平装置可以在卷针9转动过程中使第一部分21与卷针9上的极片100保持接触，并能够通过第二部分22持续抚平极耳200，有效避免了极耳200翘起或翻折而导致裸电芯成型质量差的问题。
79.作为一种具体的实现方式，如图2和图4所示，第一部分21和第二部分22均为圆柱体，第一部分21的直径大于第二部分22的直径。
80.其中，第一部分21和第二部分22同心设置，通过使第一部分21的直径大于第二部分22的直径，可以在第一部分21和第二部分22之间形成台阶，当第一部分21与卷针9上的极片100接触时，第二部分22与极耳200之间不接触，即第二部分22与极耳200之间形成有一定的间隙300，该间隙300能够使极耳200随着卷针9的转动顺利通过，且在极耳200发生轻微翘起时，也能够顺利进入至该间隙300中，并能够通过第二部分22的阻挡而避免过度翘起，起到对极耳200抚平的效果。
81.具体地，第一部分21的直径与第二部分22的直径之差可以为4~10mm。也就是说，在具有上述直径差的情况下，第二部分22与卷针9上的极耳200之间的间隙300宽度可以为2~5mm。使间隙300的宽度为2~5mm，既可以保证极耳200能够随卷针9正常转动，又可以通过第二部分22实现对极耳200的抚平效果。其中，如果第二部分22与卷针9上的极耳200之间的间隙300宽度过小，例如小于2mm，则轻微翘起的极耳200在转动到第二部分22的位置处时，会与第二部分22发生较大面积的干涉碰撞，易造成极耳200扭曲变形，出现质量问题，同时也不利于极耳200的通过。如果第二部分22与卷针9上的极耳200之间的间隙300宽度过大，例如大于5mm，则翘起的极耳200在间隙300处不能与第二部分22接触，无法通过第二部分22对翘起的极耳200起到抚平的作用，翘起的极耳200在转动过该间隙300后，会发生进一步的翘起，易造成极耳200的过度翘起或翻折，影响裸电芯的制造质量。
82.此外，在另一种实施例中，如图5和图6所示，抚平部件2还可以为圆台或圆锥体。圆台或圆锥体的直径沿其轴向从一端向另一端逐渐增大或逐渐减小，可以使圆台或圆锥体直径较大的部位与极片100接触，而直径较小的部位与极耳200对齐，从而也可以使直径较小的部位与极耳200之间形成有间隙300，用于抚平极耳200。
83.当然，在又一种实施例中，如图7所示，抚平部件2整体可以为圆柱体，在圆柱体上用于与极耳200对齐的部位环绕设置凹槽，通过凹槽的底面也可以实现对极耳200的抚平。
84.具体地，为了便于抚平部件2的加工制造，同时保证抚平部件2结构的可靠性，抚平部件2可以为一体成型结构。
85.作为一种具体的实现方式，如图3所示，极耳抚平装置还包括支架3和转动组件4，支架3的一端与驱动部件1连接，支架3的另一端通过转动组件4与抚平部件2转动连接。
86.其中，该支架3可以便于驱动部件1与抚平部件2的连接，且支架3可以有利于实现将驱动部件1和抚平部件2布置到设定的位置处，能够提升驱动部件1和抚平部件2的布置柔性，有利于适配不同的卷绕设备，提升通用性。此外，转动组件4可以实现抚平部件2的转动，在抚平部件2通过第一部分21与卷针9上的极片100接触时，第一部分21与极片100之间的摩擦力可以使抚平部件2转动，从而可以避免第一部分21与极片100之间产生相对滑动，进而避免因相对滑动而造成抚平部件2对极片100的划伤等质量问题。
87.具体地，如图3所示，转动组件4包括连接轴41和轴承42，连接轴41的一端连接于支架3，连接轴41的另一端连接于轴承42的内圈，轴承42的外圈与第一部分21连接。
88.其中，该转动组件4可以通过连接轴41的一端与支架3固定连接，使转动组件4、支架3和抚平部件2同步运动。连接轴41和抚平部件2之间通过轴承42可以实现相对转动。在采用该极耳抚平装置对卷针9上的极片100的极耳200进行抚平时，第一部分21与极片100接触，第一部分21会与极片100之间产生摩擦力，该摩擦力可以使抚平部件2整体转动，从而避免在极片100和第一部分21之间产生相对滑动，进而避免因相对滑动而造成抚平部件2对极片100的划伤等质量问题。
89.此外，如图3所示，该转动组件4还可以包括挡盖43，该挡盖43能够安装在轴承42上，用于遮挡轴承42内的滚珠及滚珠槽，避免受到外界污染。
90.具体地，如图3所示，支架3包括第一板体31和第二板体32，第一板体31与第二板体32垂直连接，驱动部件1沿第一方向x连接于与第二板体32，抚平部件2沿第二方向y连接于第一板体31。
91.如前文记载，第一方向x为抚平部件2靠近或远离卷针9的移动方向，第二方向y与第一方向x垂直，即为平行于卷针9的转动中心的方向。第二板体32可以沿第一方向x延伸，用于连接抚平部件2，使抚平部件2能够布置于靠近卷针9的合适位置处。第一板体31垂直连接于第二板体32，可以便于连接驱动部件1。
92.其中，该支架3可以为一体成型结构，以便于支架3的加工制造，且提升该支架3的结构可靠性。
93.作为一种具体的实现方式，如图1至图3所示，该极耳抚平装置还包括导轨5和滑块6，滑块6的一端与导轨5滑动连接，滑块6的另一端与支架3固定连接。
94.其中，该导轨5可以安装在卷绕设备上，当驱动部件1控制支架3及抚平部件2向靠近卷针9的方向运动时，或者卷针9通过自身的转动推动抚平部件2及支架3向远离卷针9的方向运动时，支架3可以通过滑块6与导轨5的配合沿直线运动，保证了支架3及抚平部件2运动的稳定性，同时还可以实现对支架3和抚平部件2等零部件的支撑，降低驱动部件1在重力方向上的受力，保证了驱动部件1的正常工作。
95.其中，支架3可以通过螺钉等连接件固定在滑块6上，方便了支架3与滑块6的组装。
96.作为一种具体的实现方式，如图1至图3所示，极耳抚平装置还包括支座7和固定架8，驱动部件1安装于固定架8，固定架8与支座7连接，导轨5安装于支座7。
97.其中，该支座7可以固定安装在卷绕设备上，该支座7可以作为该极耳抚平装置整体的支撑结构，能够便于将该极耳抚平装置整体安装至卷绕设备上，方便操作。该固定架8可以便于对驱动部件1位置的固定。该固定架8可以通过螺钉等连接件固定在支座7上，也可以与支座7一体成型为整体的结构。此外，导轨5可以固定安装在支座7上，从而能够为导轨5提供稳定的支撑，同时也便于对导轨5的安装固定。
98.具体地，如图3所示，固定架8设置有安装口81，驱动部件1安装于安装口81。在安装驱动部件1时，驱动部件1可以部分穿过该安装口81，并能够通过螺钉等部件将驱动部件1紧固在安装口81中，从而便于对驱动部件1的安装固定，也便于驱动部件1控制抚平部件2运动。
99.具体地，如图3所示，固定架8还设置有用于避让滑块6的避让口82。其中，该避让口82的口径大于滑块6的宽度，在固定架8与支座7固定连接后，该避让口82可以与滑块6在第一方向x对齐，使滑块6在移动中能够穿过该避让口82，从而可以在实现固定架8与支座7可靠连接的同时，避免与滑块6干涉。
100.作为一种具体的实现方式，该驱动部件1可以为低摩擦气缸，即该驱动部件1包括缸体和活塞，活塞具有较小的滑动阻力，从而有利于卷针9通过自身的转动推动活塞克服驱动部件1提供的驱动力向远离卷针9的方向运动，从而可以保证抚平部件2的第一部分21始终与极片100接触，实现通过第二部分22对极耳200持续起到抚平的作用。
101.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术保护的范围之内。