專利名稱：一種卷繞頭機構及一種卷繞機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種卷繞設備，尤其涉及一種卷繞頭機構及一種卷繞機。
背景技術：
如圖1至圖3所示，用于加工圓柱形鋰電池電芯或其他產品的卷繞設備中，通常采 用兩面插針、拔針的卷繞頭機構。連續(xù)的電芯卷繞工藝中，卷繞頭機構通常按照卷繞_拔針-插針的工序加工電芯。 圖1所示的電芯卷繞示意圖中，第一半針201固定在第一固定座22上，第二半針202固定 在第二固定座23上，第一固定座22和第二固定座23分別設置在電芯200的兩側，第一半 針201和第二半針202的固定處都套有起導向作用的卷針套筒29，兩個半針合成的卷針在 電機24的驅動下旋轉，使套在卷針上的電芯200逐步卷繞成型。圖2所示的拔針示意圖中， 第一氣缸25和第二氣缸26分別帶動第一半針201和第二半針202反向運動并相互分開， 將第一半針201和第二半針202同時從完成卷繞的電芯200中拔出，第一固定座22與第一 滑塊27隨動，第二固定座23與第二滑塊28隨動，兩個滑塊都起導向作用。圖3所示的插 針示意圖中，第一氣缸25和第二氣缸26分別帶動第一半針201和第二半針202同時從兩 邊對插并合攏，第一滑塊27和第二滑塊28分別與第一固定座22和第二固定座23隨動起 導向作用。由于電芯卷繞工藝對卷針的同心度和圓跳動的要求很高，現(xiàn)有的這種卷繞頭機構 分別通過兩個獨立的固定座固定兩個半針，而兩個固定座又分別固定在兩個滑塊上，這些 零件都存在一定的尺寸偏差及裝配誤差，而且每次拔針和插針過程中都可能導致第一半針 201或第二半針202的位置發(fā)生偏移，很難保證兩個半針較高的同心度，也很難使每次合成 的卷針都滿足一定的圓跳動要求。如果卷針的同心度較低或圓跳動較大，必然會影響電芯 或其他卷繞產品的卷繞質量。
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的主要技術問題是，提供一種提高卷繞質量的卷繞頭機構及一種卷 繞機。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種卷繞頭機構，包括轉軸組件和卷繞驅動組 件，所述轉軸組件包括相互配合形成卷針的第一半針和第二半針，所述轉軸組件還包括用 于安裝所述第一半針的第一卷針座、用于安裝所述第二半針的第二卷針座以及在所述卷繞 驅動組件的驅動下帶動所述卷針旋轉的轉動套筒；所述第一卷針座和第二卷針座設在同一 轉動套筒內，并能在所述轉動套筒內同向滑動；所述第一半針和第二半針從所述轉動套筒 的前端伸出。所述轉軸組件還包括用于定位第一半針和第二半針的卷針套筒，所述卷針套筒固 定在所述轉動套筒的前端。進一步地，所述轉軸組件還包括用于使所述轉動套筒帶動所述第一卷針座和第二卷針座同步旋轉的隨動件。所述轉軸組件還包括設置在所述轉動套筒中且沿所述轉動套筒的軸線方向滑動的滑動套筒、設置在所述滑動套筒中的抽針軸、以及露出所述轉動套筒后端的第一拔針環(huán) 和第二拔針環(huán)；所述抽針軸的前端連接所述第一卷針座，后端連接所述第一拔針環(huán)；所述 滑動套筒的前端連接所述第二卷針座，后端連接所述第二拔針環(huán)。優(yōu)選地，所述卷繞頭機構還包括用于從所述轉動套筒中拔出所述第一拔針環(huán)和/ 或第二拔針環(huán)的拔針組件、用于將所述第一拔針環(huán)和/或第二拔針環(huán)插入所述轉動套筒的 插針組件、以及用于控制所述卷繞驅動組件、拔針組件和插針組件的控制器。進一步地，所述滑動套筒與所述抽針軸通過直線軸承連接。所述卷繞頭機構還包括前支撐組件，所述前支撐組件包括用于定位所述第一半針 和第二半針的自由端的支撐套。所述卷繞頭機構還包括轉軸支撐組件和多個轉軸組件，所述轉軸支撐組件包括多 個轉軸安裝位，以及用于變換所述轉軸組件的工位的換位驅動裝置。所述換位驅動裝置包括設有多個轉軸安裝位的換位盤，以及用于驅動所述換位盤 旋轉、將所述轉軸組件轉動至相應工位的換位驅動輪。本發(fā)明還保護了 一種卷繞機，包括以上所述的卷繞頭機構。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明將合成卷針的兩個半針都固定在同一轉動套筒內， 實現(xiàn)了單片插針、拔針，使兩個半針具有較高的同心度且卷針具有較小的圓跳動，因此改善 了產品的卷繞質量，提高了產品的尺寸精度和使用性能。進一步地，本發(fā)明將卷針套筒固定在轉動套筒的前端，卷針拆卸過程中卷針套筒 不會同時拆卸，能夠保證對于卷針的定位作用。進一步地，本發(fā)明采用多工位加工機制，顯著提高了加工效率。
圖1為現(xiàn)有技術的卷繞頭機構的卷繞過程示意圖；圖2為現(xiàn)有技術的卷繞頭機構的拔針過程示意圖；圖3為現(xiàn)有技術的卷繞頭機構的插針過程示意圖；圖4為本發(fā)明一種實施例的卷繞頭機構立體圖；圖5為本發(fā)明一種實施例的卷繞頭機構中轉軸組件的剖面圖；圖6為本發(fā)明一種實施例的卷繞頭機構中轉軸組件的拔針示意圖；圖7為本發(fā)明一種實施例的卷繞頭機構中轉軸組件的取針示意圖；圖8為本發(fā)明一種實施例的卷繞頭機構中轉軸組件的換針示意圖；圖9為本發(fā)明一種實施例的卷繞頭機構中前支撐組件的剖面圖；圖10為本發(fā)明一種實施例的卷繞頭機構中卷繞驅動組件的立體圖；圖11為本發(fā)明一種實施例的卷繞頭機構中轉軸支撐組件的立體圖；圖12為本發(fā)明一種實施例的卷繞頭機構中拔針組件及插針組件的裝配立體圖；圖13為本發(fā)明一種實施例的卷繞頭機構中拔針組件的立體圖；圖14為本發(fā)明一種實施例的卷繞頭機構中插針組件的立體圖。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。第一實施例請參考圖4，本實施方式的卷繞頭機構包括轉軸組件100、前支撐組件300、卷繞驅 動組件400、轉軸支撐組件500、插針組件600、拔針組件700和控制器等部件，能夠應用于電 池電芯200、電容或者其他產品的卷繞加工工藝。與現(xiàn)有的卷繞頭機構中合成卷針的兩個半 針相對設置、且插針和拔針過程中兩個半針的運動方向相反的雙面插針方式不同，本實施 方式的卷繞頭機構將兩個半針設置在同一側，插針或拔針過程中，兩個半針的運動方向保 持一致，因此實現(xiàn)了單面插針、拔針的技術方案。如圖5所示，轉軸組件100為卷繞頭機構的核心部件，主要用于提供第一半針101 和第二半針102使其相互配合形成卷針，還用于帶動卷針旋轉，可將正、負極片、隔在兩個 極片之間的隔膜卷繞成圓柱形或者其他形狀的鋰電池電芯200。轉軸組件100還包括轉動 套筒4、卷針套筒2、第一卷針座3、第二卷針座14，軸承座12、隨動件13、滑動套筒5、第一拔 針環(huán)10、第二拔針環(huán)11、抽針軸6等零件。第一半針101安裝在第一卷針座3上、第二半針102安裝在第二卷針座14上。第 一卷針座3和第二卷針座14安裝在同一轉動套筒4內，第一半針101和第二半針102從轉 動套筒4的前端伸出，第一卷針座3和第二卷針座14還能在轉動套筒4內同向滑動，例如 兩個卷針座可與轉動套筒4直接配合形成滑動副，或者在滑動套筒5等其他零部件的驅動 下沿轉動套筒4的軸線方向滑動。轉動套筒4能夠在卷繞驅動組件400的驅動下帶動卷針旋轉。具體地，軸承座12 套住轉動套筒4且與其軸承連接，轉動套筒4的后端還設有卷繞齒輪7，軸承座12安裝在轉 軸支撐組件500上的轉軸安裝位后，卷繞齒輪7與卷繞組件400上的卷繞主動輪嚙合，能夠 在卷繞主動輪的驅動下帶動整個轉動套筒4旋轉。本實施方式中，由于合成卷針的兩個半針都固定在同一轉動套筒4內，實現(xiàn)了單 面插針、拔針，只需保證轉動套筒4的加工精度，即可保證兩個半針的旋轉軸線與轉動套筒 4的旋轉軸線重合，即便多次插針和拔針，仍能使兩個半針具有較高的同心度且使卷針具有 較小的圓跳動，能夠改善產品的卷繞質量，提高產品的尺寸精度和使用性能；而且本實施方 式在設備安裝的過程中節(jié)省了大量的調試時間，提高了加工效率。本實施方式中，隨動件3可為凸輪隨動件或者連接鍵，用于使轉動套筒4帶動第一 卷針座3和第二卷針座14同步旋轉。凸輪隨動件固定在第二卷針座14上，當轉動套筒4 旋轉時，在凸輪隨動件的帶動下，第二卷針座14連同第二半針102旋轉，同時帶動第一卷針 座3連同第一半針101旋轉，從而實現(xiàn)了套在卷針上的電芯200的卷繞加工。第一拔針環(huán)10和第二拔針環(huán)11都露出轉動套筒4的后端，拔針或插針過程中，第一拔針環(huán)10和第二拔針環(huán)11分別用于驅動第一半針101和第二半針102。抽針軸6設置 在轉動套筒4中，抽針軸6的前端與第一卷針座3銷連接，后端通過螺釘與第一拔針環(huán)10 相連；滑動套筒5設置在轉動套筒4中且套在第一卷針座3和第二卷針座14外部，能夠沿 轉動套筒4的軸線方向滑動。滑動套筒5的前端通過螺釘連接第二卷針座14，后端通過螺 釘連接第二拔針環(huán)11。優(yōu)選地，第一拔針環(huán)10位于第二拔針環(huán)11后方，為了保證拔針和插 針的順暢，滑動套筒5與抽針軸6通過直線軸承8連接，第一拔針環(huán)10和第二拔針環(huán)11之間還設有擋圈9。根據以上所述的轉軸組件100的結構，卷繞頭機構在卷繞過程中，設置于軸承座 12中的轉動套筒4帶動卷針套筒2、第一卷針座3、第二卷針座14，隨動件13、滑動套筒5、 第一拔針環(huán)10、第二拔針環(huán)11、抽針軸6等零件同步旋轉。如圖6所示，電芯卷繞完成后拔針時，拔針組件700首先通過第一拔針環(huán)10向后 拉拔抽針軸6和第一卷針座3，使第一半針101縮回轉動套筒4 ；接著拔針組件700再通過 第二拔針環(huán)11向后拉拔滑動套筒5和第二卷針座14，使第二半針102也縮回轉動套筒4以 便完成電芯的下料。下料完成后再次插針時，插針組件600首先通過第二拔針環(huán)11向前推 動滑動套筒5和第二卷針座14，使第二半針102伸出轉動套筒4(該動作也可由拔針組件 700驅動)；接著插針組件600再通過第一拔針環(huán)11向前推動抽針軸6和第一卷針座3，使 第一半針101也縮回轉動套筒4以便與第二半針102配合形成卷針。卷針套筒2固定在轉動套筒4的前端，包括用于對第一半針101和第二半針102 進行定位的定位槽，與現(xiàn)有技術中卷針套筒2固定在半針上，更換卷針時卷針套筒2隨兩個 半針一同拆卸的方式不同，本實施方式的卷針套筒4始終固定在轉動套筒4上，不會與兩個 卷針一同拆卸，能夠對兩個半針進行導向和定位，避免其在安裝以及旋轉過程中發(fā)生偏移。 如圖7所示，取出半針進行更換的過程中，將第一拔針環(huán)10、第二拔針環(huán)11、滑動套筒5、抽 針軸6、凸輪隨動器13、第一卷針座3、第二卷針座14、第一半針101和第二半針102作為一 個整體從轉動套筒4的后端拉出；如圖8所示，再將更換后的以上零部件作為一個整體推進 轉動套筒4，完成卷針的更換；整個過程中，卷針套筒4的位置不會發(fā)生變動，因此保證了對 于卷針的定位效果。如圖9所示，本實施方式的卷繞頭機構還包括設置在轉軸組件100前方的前支撐 組件300，前支撐組件300包括支撐座301以及安裝在支撐座301上的支撐套302，支撐套 302用于對兩個半針的自由端進行定位，避免其在旋轉過程中發(fā)生位置偏移。如圖10所示，卷繞驅動組件400包括基座401、安裝在基座401上的主軸402和卷 繞電機403，卷繞電機403可通過皮帶輪驅動主軸402上的卷繞主動輪404。如圖11所示，轉軸支撐組件500包括底座501、底座501上設有用于安裝轉軸組件 100的轉軸安裝位505，轉軸安裝位505可為一個與轉軸組件100中的軸承座12配合的通 孔。卷繞驅動組件400、插針組件600和拔針組件700也可安裝在底座501上。如圖12和圖13所示，拔針組件700包括第一拔針汽缸701和第二拔針汽缸702， 分別用于從轉軸組件4中拔出第一拔針環(huán)10和第二拔針環(huán)11。插針組件600可包括兩個 插針汽缸601，分別用于將第二拔針環(huán)11和第一拔針環(huán)10順序插入轉動套筒4。實際上， 插針組件600和拔針組件700對于第一半針101和第二半針102的控制方式可以根據需要 靈活設定，例如可以控制第一半針101和第二半針102同時插針或拔針，也可以僅控制一個 半針插針或者拔針。如圖12和圖14所示的實施方式中，為了簡化結構，也可由第二拔針汽 缸702拔出第二拔針環(huán)11完成下料后，直接驅動第二拔針環(huán)11完成插針，接著再由插針汽 缸601驅動第一拔針環(huán)10完成插針。本實施方式還包括用于控制卷繞驅動組件400、拔針組件700和插針組件600的控 制器，可以采用PLC(可編程控制器)或單片機等。例如一種高效的控制方式中，控制器首 先啟動卷繞驅動組件400中的卷繞電機403驅動卷繞組件100旋轉，卷繞完成后，控制器依次啟動拔針組件700中的第一拔針汽缸701和第二拔針汽缸702實現(xiàn)拔針，下料后，控制器 再啟動插針組件600中的插針汽缸601實現(xiàn)插針。第二實施例
本實施方式中提供了具有雙工位或三個以上工位的卷繞頭機構，能夠顯著提高卷 繞頭機構的工作效率。如圖11所示，本實施方式的卷繞頭機構包括多個轉軸組件100，轉軸支撐組件500 包括換位驅動裝置以及多個轉軸安裝位505，每個轉軸安裝位505上對應安裝一個轉軸組 件100，換位驅動裝置用于變換各個轉軸組件100的工位。例如本實施方式的換位驅動裝 置采用齒輪驅動，多個轉軸安裝位505設置在圓形的換位盤504上，換位盤504與換位驅動 輪503嚙合，換位電機502通過換位驅動輪503驅動換位盤504旋轉，從而使各個轉軸組件 100轉動至相應的工位完成相應的加工工序。例如圖4所示的雙工位工作狀態(tài)中，轉軸組件100位于卷繞工位進行電池電芯200 的卷繞，與其結構相同的備用轉軸組件110正位于下料工位。當轉軸組件100完成卷繞后， 控制器啟動換位電機502驅動換位盤504旋轉，轉軸組件100與備用轉軸組件110變換工 位，使轉軸組件100位于下料工位并與拔針組件700對應；接著控制器順序啟動第一拔針汽 缸701和第二拔針汽缸702，分別從轉動套筒4中拔出第一拔針環(huán)10和第二拔針環(huán)11并完 成電芯200下料，同時，控制器還控制卷繞驅動組件400帶動備用轉軸組件110旋轉從而完 成另一電芯200的卷繞；轉軸組件100上的電芯200下料后，控制器驅動拔針組件700中的 第二拔針汽缸702驅動第二拔針環(huán)11完成插針，接著控制器再次啟動換位電機502驅動換 位盤504旋轉，將轉軸組件100轉動至卷繞工位并與插針組件600對應，控制器啟動插針組 件600中的插針汽缸601驅動第一拔針環(huán)10完成插針，接著控制卷繞驅動組件400帶動轉 軸組件100旋轉從而完成下一電芯200的卷繞，此時備用轉軸組件100完成下料。如圖4和圖9所示，本實施方式的前支撐組件300包括與轉軸組件100的數(shù)量對 應的多個支撐套302，每個支撐套302對應于一個工位，且工位變換過程中，前支撐組件300 與換位盤504同步旋轉，能夠在各個工位對轉軸組件100中卷針的自由端進行定位，避免其 發(fā)生位置偏移。本發(fā)明還保護了一種卷繞機，包括以上實施例一和實施例二的卷繞頭機構，例如 一種電芯卷繞機中，還可包括與卷繞頭機構配合使用的放料機構、糾偏機構、極片夾緊機 構、貼膠機構等，這些機構的結構和控制方式采用現(xiàn)有技術。本發(fā)明的卷繞頭機構和卷繞機 能夠廣泛應用于電池、電容以及各類卷繞產品的加工領域。以上內容是結合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā) 明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫 離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護 范圍。
權利要求
一種卷繞頭機構，包括轉軸組件(100)和卷繞驅動組件(400)，所述轉軸組件(100)包括相互配合形成卷針的第一半針(101)和第二半針(102)，其特征在于，所述轉軸組件(100)還包括用于安裝所述第一半針(101)的第一卷針座(3)、用于安裝所述第二半針(102)的第二卷針座(14)以及在所述卷繞驅動組件(400)的驅動下帶動所述卷針旋轉的轉動套筒(4)；所述第一卷針座(3)和第二卷針座(14)設在同一轉動套筒(4)內，并能在所述轉動套筒(4)內同向滑動；所述第一半針(101)和第二半針(102)從所述轉動套筒(4)的前端伸出。
2.如權利要求1所述的卷繞頭機構，其特征在于，所述轉軸組件(100)還包括用于定位 第一半針(101)和第二半針(102)的卷針套筒(2)，所述卷針套筒(2)固定在所述轉動套筒 (4)的前端。
3.如權利要求1所述的卷繞頭機構，其特征在于，所述轉軸組件(100)還包括用于使所 述轉動套筒(4)帶動所述第一卷針座(3)和第二卷針座(14)同步旋轉的隨動件(13)。
4.如權利要求3所述的卷繞頭機構，其特征在于，所述轉軸組件(100)還包括設置在所 述轉動套筒(4)中且沿所述轉動套筒(4)的軸線方向滑動的滑動套筒(5)、設置在所述滑動 套筒(5)中的抽針軸(6)、以及露出所述轉動套筒(4)后端的第一拔針環(huán)(10)和第二拔針 環(huán)(11)；所述抽針軸(6)的前端連接所述第一卷針座(3)，后端連接所述第一拔針環(huán)(10)； 所述滑動套筒(5)的前端連接所述第二卷針座(14)，后端連接所述第二拔針環(huán)(11)。
5.如權利要求4所述的卷繞頭機構，其特征在于，所述卷繞頭機構還包括用于從所述 轉動套筒(4)中拔出所述第一拔針環(huán)(10)和/或第二拔針環(huán)(11)的拔針組件(700)、用于 將所述第一拔針環(huán)(10)和/或第二拔針環(huán)(11)插入所述轉動套筒(4)的插針組件(600)、 以及用于控制所述卷繞驅動組件(400)、拔針組件(700)和插針組件(600)的控制器。
6.如權利要求5所述的卷繞頭機構，其特征在于，所述滑動套筒(5)與所述抽針軸(6) 通過直線軸承(8)連接。
7.如權利要求1所述的卷繞頭機構，其特征在于，所述卷繞頭機構還包括前支撐組件 (300)，所述前支撐組件(300)包括用于定位所述兩個半針的自由端的支撐套(302)。
8.如權利要求1所述的卷繞頭機構，其特征在于，所述卷繞頭機構還包括轉軸支撐組 件(500)和多個轉軸組件(100)，所述轉軸支撐組件(500)包括多個轉軸安裝位(505)，以 及用于變換所述轉軸組件(100)的工位的換位驅動裝置。
9.如權利要求8所述的卷繞頭機構，所述換位驅動裝置包括設有多個轉軸安裝位 (505)的換位盤(504)，以及用于驅動所述換位盤(504)旋轉、將所述轉軸組件(100)轉動 至相應工位的換位驅動輪(503)。
10.一種卷繞機，其特征在于，包括權利要求1至9中任一項所述的卷繞頭機構。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種卷繞頭機構和卷繞機，卷繞頭機構包括轉軸組件100和卷繞驅動組件400，所述轉軸組件100包括相互配合形成卷針的第一半針101和第二半針102，所述轉軸組件100還包括用于安裝所述第一半針101的第一卷針座3、用于安裝所述第二半針102的第二卷針座14以及在所述卷繞驅動組件400的驅動下帶動所述卷針旋轉的轉動套筒4；所述第一卷針座3和第二卷針座14設在同一轉動套筒4內，并能在所述轉動套筒4內同向滑動；所述第一半針101和第二半針102從所述轉動套筒4的前端伸出。本發(fā)明將兩個半針都固定在同一轉動套筒中，實現(xiàn)了單面插針、拔針，能夠將兩個半針的同心度以及卷針的圓跳動控制在合理范圍內，顯著提高了卷繞質量。
文檔編號H01M6/14GK101841067SQ20101017683
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月19日 優(yōu)先權日2010年5月19日
發(fā)明者徐國根, 鄧雄光, 陽如坤 申請人:深圳市吉陽自動化科技有限公司