直驱式三卷针卷绕头装置及驱动方法

技术领域

本发明涉及一种直驱式三卷针卷绕头装置及驱动方法。

背景技术

锂电池电芯的制作过程中，通常应用的卷绕设备的卷绕头进行卷绕，卷绕设备大多采用单针卷绕机构、双针卷绕机构或三针卷绕机构。现有的卷绕设备的现有卷绕头多级传动机构复杂，传动精度低，响应速度慢，安装维修难度大。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种直驱式三卷针卷绕头装置及驱动方法。

本发明解决技术问题所采用的方案是，一种直驱式三卷针卷绕头装置，包括安装在机座上的转塔，转塔与机座转动连接，砖塔内沿其轴心圆周均布的安装三个直驱式卷针装置；

所述直驱式卷针装置包括由前至后依次设置的卷针机构、滑动块、花键轴、花键电机，所述花键电机为贯通式电机，花键电机固定安装在转塔上，花键电机套装在花键轴后端，花键电机经花键外筒与花键轴直接相连，卷针机构固定安装在花键轴前端，滑动块中部套装在花键轴前部，滑动块经轴承座固定安装在花键轴上；

所述机座上下间隔安装有两个拔插针机构，所述拔插针机构包括沿轴向设置的直线滑台、安装在直线滑台移动端的安装座，所述安装座上沿径向由内至外依次设置有滑动座、拔插针气缸，所述滑动座经径向导轨与安装座滑动配合，滑动座外端与拔插针气缸的气缸杆末端相连接，滑动座内端安装有能拨动滑动块的拨杆。

进一步的，所述转塔上后端安装有与其同轴心的环形齿轮，机座上安装有转塔电机，转塔电机的输出轴安装有与环形齿轮啮合传动的驱动齿轮。

进一步的，所述滑动块两端均沿轴向安装有直线轴承，直线轴承内穿设有导向轴，导向轴固定安装在转塔内。

进一步的，所述卷针机构包括卷针座、卷针组件、卷针尾座，卷针组件分别插入卷针座和卷针尾座，卷针组件包括第一外卷针、第二外卷针，第一外卷针和第二外卷针在同一圆周上180°放置，第一外卷针内设有第一内压针，第二外卷针内设有第二内压针，卷针尾座包括固定座，固定座与花键轴前端固定连接，固定座内设有能滑动的滑动块，第一外卷针和第二内压针均固定于固定座，第一内压针和第二外卷针均固定于滑动块，固定座内设有控制滑动块滑动的驱动件。

进一步的，所述驱动件为顶针，顶针滑动安装于固定座内部，滑动块上设有与顶针接触的滚轮，固定座内还设有至少一个在顶针与滚轮脱离后使滑动块复位的弹簧，顶针前后移动能带动第一内压针和第二外卷针靠近或远离第一外卷针和第二内压针来夹紧或松开第一内压针和第二内压针之间穿过的基材。

进一步的，所述顶针前端上设有与滚轮配合的锥面。

进一步的，所述花键轴内沿轴向穿设有推杆，顶针固定安装在推杆前端，推杆后侧设置有用以驱动推杆以使卷针组件夹紧或松开基材的错针机构，所述错针机构包括固定安装在花键电机后端的支架，安装在支架上的旋转夹紧气缸、安装在旋转夹紧气缸的气缸杆末端的摆臂、安装在摆臂末端用以推动推杆的顶针，顶针位于推杆后侧，推杆后端套设有复位弹簧，复位弹簧前后两端分别抵靠花键轴、推杆。

进一步的，所述机座上于转塔前侧安装有前支撑机构，所述前支撑机构包括转架，转架经连接轴与转塔固定连接，转架、连接轴、转塔同轴心，转架上圆周均布三个支撑组件，支撑组件与直驱式卷针装置一一对应设置，所述支撑组件包括由前至后依次连接的前气缸、拉杆、支撑块，拉杆套装在转架上并与之滑动配合，支撑块能套设置在卷针机构前端，对卷针机构进行支撑。

进一步的，所述机座下端安装有可调节高度的支撑脚。

一种三卷针卷绕头的驱动方法，包括以下步骤：

步骤一：错针机构的旋转夹紧气缸驱动顶针顶推推杆，推杆前端的顶针前移使卷针机构打开；

步骤二：上侧的拔插针机构的直线滑台驱动安装座移动, 拔插针气缸驱动拨杆伸出, 拨杆推动移动到该位置的直驱式卷针装置的滑动块，使卷针机构沿花键轴前移进行插针；

步骤三：错针机构的旋转夹紧气缸驱动顶针后移复位，推杆在复位弹簧作用下后移复位，推杆前端的顶针后移使卷针机构关闭夹紧基材；

步骤四：花键电机经花键轴驱动卷针机构旋转对基材经卷绕；

步骤五：卷绕完成后，错针机构的旋转夹紧气缸驱动顶针顶推推杆，推杆前端的顶针前移使卷针机构打开；

步骤六: 下侧的拔插针机构的直线滑台驱动安装座移动, 拔插针气缸驱动拨杆伸出, 拨杆推动移动到该位置的直驱式卷针装置的滑动块，使卷针机构沿花键轴后移进行拔针，卷针机构后移的同时，其上卷绕好的基材被卷绕机的卸料机构卸下。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，卷针与伺服电机直连，传动结构简单，卷针响应速度快，传动效率高，安装维保方便。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1是本装置的结构示意图一。

图2是本装置的结构示意图二。

图3是直驱式卷针装置的结构示意图。

图4是直驱式卷针装置的结构剖视图。

图5是卷针机构的结构示意图。

图中：1-机座；2-转塔；201-环形齿轮；202-转塔电机；203-驱动齿轮；3-直驱式卷针装置；301-卷针机构；302-花键轴；303-花键电机；304-滑动块；305-直线轴承；306-导向轴；307-推杆；308-花键外筒；309-顶针；310-固定座；311-复位弹簧；312-第一外卷针；313-第一内压针；314-第二内压针；315-第二外卷针；316-滑动块；317-弹簧；318-滚轮；4-拔插针机构；401-直线滑台；402-安装座；403-拔插针气缸；404-滑动座；405-拨杆；5-错针机构；501-旋转夹紧气缸；502-摆臂；503-顶针；6-前支撑机构；601-转架；602-连接轴；603-前气缸；604-拉杆；605-支撑块；7-支撑脚。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1-5所示，一种直驱式三卷针卷绕头装置，包括安装在机座1上的转塔2，转塔与机座转动连接，砖塔内沿其轴心圆周均布的安装三个直驱式卷针装置3，三个直驱式卷针装置分别进行电芯卷绕、电芯贴胶、卸料拔针的循环动作；

所述直驱式卷针装置包括由前至后依次设置的卷针机构301、滑动块304、花键轴302、花键电机303，所述花键电机为贯通式电机，花键电机固定安装在转塔上，花键电机套装在花键轴后端，花键电机经花键外筒308与花键轴直接相连，卷针机构固定安装在花键轴前端，滑动块中部套装在花键轴前部，滑动块经轴承座固定安装在花键轴上，该结构实现了卷针与花键电机直连，解决了现有卷绕机卷绕头多级传动机构复杂，传动精度低，响应速度慢，安装维修难度大等问题；

花键电机通过导电滑环进行接线；

所述机座上下间隔安装有两个拔插针机构4，所述拔插针机构包括沿轴向设置的直线滑台401、安装在直线滑台移动端的安装座402，所述安装座上沿径向由内至外依次设置有滑动座404、拔插针气缸403，所述滑动座经径向导轨与安装座滑动配合，滑动座外端与拔插针气缸的气缸杆末端相连接，滑动座内端安装有能拨动滑动块的拨杆405；上侧的拔插针机构用于推动移动到该位置的直驱式卷针装置的卷针机构前移进行插针；下侧的拔插针机构用于推动移动到该位置的直驱式卷针装置的卷针机构后移进行拔针。

在本实施例中，所述转塔上后端安装有与其同轴心的环形齿轮201，机座上安装有转塔电机202，转塔电机的输出轴安装有与环形齿轮啮合传动的驱动齿轮203。

在本实施例中，所述滑动块两端均沿轴向安装有直线轴承305，直线轴承内穿设有导向轴306，导向轴固定安装在转塔内。

在本实施例中，所述卷针机构包括卷针座、卷针组件、卷针尾座，卷针组件分别插入卷针座和卷针尾座，卷针组件包括第一外卷针312、第二外卷针315，第一外卷针和第二外卷针在同一圆周上180°放置，第一外卷针内设有第一内压针313，第二外卷针内设有第二内压针314，卷针尾座包括固定座310，固定座与花键轴前端固定连接，固定座内设有能滑动的滑动块316，第一外卷针和第二内压针均固定于固定座，第一内压针和第二外卷针均固定于滑动块，固定座内设有控制滑动块滑动的驱动件。

在本实施例中，所述驱动件为顶针309，顶针滑动安装于固定座内部，滑动块上设有与顶针接触的滚轮318，固定座内还设有至少一个在顶针与滚轮脱离后使滑动块复位的弹簧，顶针前后移动能带动第一内压针和第二外卷针靠近或远离第一外卷针和第二内压针来夹紧或松开第一内压针和第二内压针之间穿过的基材。

在本实施例中，所述顶针前端上设有与滚轮配合的锥面。

在本实施例中，所述花键轴内沿轴向穿设有推杆307，顶针固定安装在推杆前端，推杆后侧设置有用以驱动推杆以使卷针组件夹紧或松开基材的错针机构5，所述错针机构包括固定安装在花键电机后端的支架，安装在支架上的旋转夹紧气缸501、安装在旋转夹紧气缸的气缸杆末端的摆臂502、安装在摆臂末端用以推动推杆的顶针503，顶针位于推杆后侧，推杆后端套设有复位弹簧311，复位弹簧前后两端分别抵靠花键轴、推杆。

在本实施例中，所述机座上于转塔前侧安装有前支撑机构6，所述前支撑机构包括转架601，转架经连接轴602与转塔固定连接，转架、连接轴、转塔同轴心，转架上圆周均布三个支撑组件，支撑组件与直驱式卷针装置一一对应设置，所述支撑组件包括由前至后依次连接的前气缸603、拉杆604、支撑块605，拉杆套装在转架上并与之滑动配合，支撑块能套设置在卷针机构前端，对卷针机构进行支撑。

在本实施例中，所述机座下端安装有可调节高度的支撑脚7，使本装置具有高度微调功能，方便卷绕头安装精度调节，可调节高度的支撑脚采用现有公知的可调节高度的支撑脚。

一种三卷针卷绕头的驱动方法，包括以下步骤：

步骤一：错针机构的旋转夹紧气缸驱动顶针顶推推杆，推杆前端的顶针前移使卷针机构打开；

步骤二：上侧的拔插针机构的直线滑台驱动安装座移动, 拔插针气缸驱动拨杆伸出, 拨杆推动移动到该位置的直驱式卷针装置的滑动块，使卷针机构沿花键轴前移进行插针；

步骤三：错针机构的旋转夹紧气缸驱动顶针后移复位，推杆在复位弹簧作用下后移复位，推杆前端的顶针后移使卷针机构关闭夹紧基材；

步骤四：花键电机经花键轴驱动卷针机构旋转对基材经卷绕；

步骤五：卷绕完成后，错针机构的旋转夹紧气缸驱动顶针顶推推杆，推杆前端的顶针前移使卷针机构打开；

步骤六: 下侧的拔插针机构的直线滑台驱动安装座移动, 拔插针气缸驱动拨杆伸出, 拨杆推动移动到该位置的直驱式卷针装置的滑动块，使卷针机构沿花键轴后移进行拔针，卷针机构后移的同时，其上卷绕好的基材被卷绕机的卸料机构卸下。

本专利如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“ 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专利，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专利的限制。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。