專利名稱：一種卷繞裝置及卷繞方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種巻繞裝置及一種巻繞方法。
背景技術(shù)：
如圖1，現(xiàn)有的一種巻繞裝置中，安裝在巻繞頭2上的扁平狀巻針1圍繞其轉(zhuǎn)軸11 勻速自轉(zhuǎn)，使來自巻針1上方或一側(cè)的帶料3巻繞在巻針1上，然而，由于巻針1在不同運 動狀態(tài)下拉動帶料3的線速度不同，導致帶料3在巻繞過程中的張力大小不均，容易使帶料 3巻繞形成的產(chǎn)品發(fā)生變形。 例如圖1用于方形鋰離子電池的電芯巻繞時，帶料3為極片，來自巻針1正上方的 極片在巻針1的帶動下逐步沿巻針1的入芯點12的運動軌跡進行巻繞形成電芯。
用于方形鋰離子電池的巻針1 一般為扁平狀，因此巻針1在不同巻繞狀態(tài)下帶動 極片運動的線速度并不一致。尤其是巻針l在垂直方向和水平方向自轉(zhuǎn)相同的角度時，極 片被拉動的長度差距很大，例如當巻針1從狀態(tài)A自轉(zhuǎn)至水平的狀態(tài)B時轉(zhuǎn)動角度為20。， 從豎直的狀態(tài)C轉(zhuǎn)動至狀態(tài)D的轉(zhuǎn)動角度也為20° ，借助于輔助圓01和輔助圓02，能夠 明顯看出巻針1從狀態(tài)A轉(zhuǎn)動至狀態(tài)B時極片的長度變化較大，而從狀態(tài)C轉(zhuǎn)動至狀態(tài)D 時極片的長度變化很小。當巻針1具有恒定的自轉(zhuǎn)速度時，極片在巻針1位于水平位置時 的線速度要比豎直位置時大得多，極片的線速度大小變化規(guī)律實際上類似于半波形的正弦 函數(shù)。正是因為這種線速度的差異，導致巻針l帶動極片的拉力也在不同狀態(tài)下具有差異 即巻針1位于水平狀態(tài)時極片的巻繞張力較大，巻針1位于豎直狀態(tài)時極片的巻繞張力較 小，因此，極片巻繞在巻針1上的松緊程度不均，容易使極片巻繞而成的電芯等巻繞產(chǎn)品發(fā) 生變形，難以保證鋰離子電池具有規(guī)則的形狀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的主要技術(shù)問題是，提供一種防止巻繞產(chǎn)品變形的巻繞裝置及一種 巻繞方法。 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種巻繞裝置，包括巻繞頭和安裝于巻繞頭
上、并隨所述巻繞頭一起自轉(zhuǎn)以供帶料巻繞的巻針，還包括用于控制所述帶料或巻繞頭進
行線速度補償運動、使所述帶料的線速度穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)的巻繞驅(qū)動機構(gòu)。 所述巻繞驅(qū)動機構(gòu)包括基座、活動安裝在所述基座上的補償控制件和用于驅(qū)動所
述補償控制件的電機，所述帶料或巻繞頭與所述補償控制件聯(lián)動。 所述補償控制件包括擺桿以及由所述電機驅(qū)動的驅(qū)動機構(gòu)；所述擺桿的中部與所 述基座轉(zhuǎn)動連接，所述擺桿的一端由所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動，另一端與所述帶料或巻繞頭聯(lián)動。
所述補償控制件還包括用于安裝所述巻繞頭的巻繞頭安裝件，所述基座與所述巻 繞頭安裝件形成縱向移動副； 所述驅(qū)動機構(gòu)包括用于驅(qū)動所述巻繞頭進行縱向線速度補償運動的第一驅(qū)動機 構(gòu)，所述擺桿包括第一擺桿；
所述第一擺桿的一端由所述第一驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動，另一端與所述巻繞頭安裝件活動 連接。 所述第一擺桿與所述巻繞頭安裝件通過滑塊活動連接。
進一步地，所述基座還與所述巻繞頭安裝件形成橫向移動副； 所述驅(qū)動機構(gòu)還包括用于驅(qū)動所述巻繞頭進行橫向線速度補償運動的第二驅(qū)動 機構(gòu)，所述擺桿還包括第二擺桿； 所述第二擺桿的一端由所述第二驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動、另一端與所述巻繞頭安裝件活動 連接。 第一驅(qū)動機構(gòu)和第二驅(qū)動機構(gòu)都為凸輪。 所述驅(qū)動機構(gòu)還包括用于使所述第一驅(qū)動機構(gòu)和第二驅(qū)動機構(gòu)隨動的補償隨動 件。 另一種實施方式中，所述補償控制件還包括用于控制所述帶料進行橫向線速度補 償運動的帶料控制桿；所述帶料控制桿的一端與所述擺桿鉸接，另一端與所述基板形成橫 向移動副。 本發(fā)明還保護了一種巻繞方法，包括以下步驟巻繞驅(qū)動機構(gòu)控制帶料或巻繞頭 進行線速度補償運動，使所述帶料通過穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)的線速度巻繞在安裝于所述巻 繞頭上、隨所述巻繞頭一起自轉(zhuǎn)的巻針上。 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過巻繞驅(qū)動機構(gòu)控制巻繞裝置中的帶料或巻繞頭 進行線速度補償運動，使巻針自轉(zhuǎn)帶動帶料進行巻繞的線速度與巻針或者帶料進行線速度 補償運動產(chǎn)生的線速度形成互補，最終使帶料的線速度穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，尤其是形成 恒定的線速度，使帶料的巻繞張力保持穩(wěn)定，在巻針上進行巻繞的松緊程度均衡，有效防止 了巻繞產(chǎn)品變形。 本發(fā)明的巻繞驅(qū)動機構(gòu)使巻繞頭同時進行縱向線速度補償運動和橫向線速度補 償運動，進一步提高了帶料的線速度和巻繞張力的補償調(diào)節(jié)精度。


圖1為現(xiàn)有巻繞裝置的巻繞運動示意圖； 圖2為本發(fā)明的控制巻繞頭運動的巻繞裝置立體圖； 圖3為控制巻繞頭運動的巻繞驅(qū)動機構(gòu)立體圖； 圖4為巻繞驅(qū)動機構(gòu)作縱向線速度補償?shù)氖疽鈭D； 圖5為巻繞驅(qū)動機構(gòu)作橫向線速度補償?shù)氖疽鈭D； 圖6為的控制巻繞頭運動的巻繞裝置的巻繞運動示意圖； 圖7為控制巻繞頭運動的巻繞裝置中帶料的線速度大小變化曲線； 圖8為本發(fā)明的控制帶料運動的巻繞裝置示意圖； 圖9為控制帶料運動的巻繞裝置中帶料的線速度大小變化曲線。
具體實施例方式
下面通過具體實施方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。 本發(fā)明提供了一種巻繞裝置，該巻繞裝置包括巻繞頭2和巻針l，巻針1為圖1所示的扁平狀結(jié)構(gòu)，巻針1安裝在巻繞頭2上并隨巻繞頭2 —起自轉(zhuǎn)使帶料3逐步巻繞在巻 針1上。例如在鋰離子電池制造過程中，將正、負極片作為帶料3，帶料3逐步巻繞在勻速自 轉(zhuǎn)的巻針1上，形成鋰離子電池的電芯。 本發(fā)明的巻繞裝置還包括用于控制帶料3或巻繞頭2進行線速度補償運動的巻繞 驅(qū)動機構(gòu)。 如圖2所示，巻繞驅(qū)動機構(gòu)包括基座4、活動安裝在基座4上的補償控制件，以及用 于驅(qū)動補償控制件的電機6，補償控制件用于控制帶料3或巻繞頭2進行線速度補償運動。 例如補償控制件可控制帶料3在巻繞過程中沿一定的軌跡作橫向線速度補償運動，其線速 度與巻針1自轉(zhuǎn)帶動帶料3進行巻繞的線速度大小互補，最終使帶料3的線速度保持在一 定范圍內(nèi)，保持了穩(wěn)定的巻繞張力。或者補償驅(qū)動件可控制巻繞頭2帶動巻針1沿一定的 軌跡進行線速度補償運動，其線速度與巻針1自轉(zhuǎn)帶動帶料3進行巻繞的線速度形成互補， 最終使帶料3的線速度保持在一定范圍內(nèi)。 如圖3和圖8所示，補償控制件包括由電機6驅(qū)動的驅(qū)動機構(gòu)51、擺桿52，驅(qū)動機 構(gòu)51與電機6的驅(qū)動軸61配合，驅(qū)動機構(gòu)51可選用剛性好、壽命長的凸輪，也可選用偏心 連桿等構(gòu)件，或者還可采用伺服電機中的電子凸輪。擺桿52的中部與基座4轉(zhuǎn)動連接，例 如基座4上設有軸承座53，擺桿通過軸承座53與基座4轉(zhuǎn)動連接，擺桿52的一端由驅(qū)動機 構(gòu)51驅(qū)動，另一端與帶料3或巻繞頭2聯(lián)動，以控制帶料3或巻繞頭2按照一定的運動軌 跡進行線速度補償運動。 根據(jù)運動軌跡的不同設定方式，巻繞頭2或帶料3的線速度補償運動包括縱向線 速度補償運動和/或橫向線速度補償運動，為了對具體實施方式
進行清楚、詳細的描述，當 帶料3從巻繞頭2的上方或下方供料時，巻繞頭2或帶料3的上、下運動為縱向線速度補償 運動，巻繞頭2或帶料3的左、右運動為橫向線速度補償運動；相應地，如果帶料3從巻繞 頭2的一側(cè)供料，則線速度補償運動的方向相反，也就是說，縱向線速度補償運動使巻繞頭 2或帶料3靠近或遠離帶料供料位置，而橫向線速度補償運動與縱向線速度補償運動在同 平面內(nèi)垂直。
第一種
具體實施例方式
如圖3和圖4所示，控制巻繞頭2進行線速度補償運動的補償控制件還包括巻繞 頭安裝件54，巻繞頭2安裝在巻繞頭安裝件54的安裝面543上隨巻繞頭安裝件54 —起運 動，巻繞頭2還可與巻繞頭安裝件54連為一體。 基座4與巻繞頭安裝件54形成縱向移動副，例如本實施方式中，基座4包括縱向 設置的第一導軌41，巻繞頭安裝件54可沿第一導軌41上下滑動。 驅(qū)動機構(gòu)51包括第一驅(qū)動機構(gòu)511，擺桿52包括第一擺桿521 ，軸承座53包括第 一軸承座531。第一擺桿521的中部與第一軸承座531轉(zhuǎn)動連接，第一擺桿521的一端由第 一驅(qū)動機構(gòu)511驅(qū)動，另一端與巻繞頭安裝件54活動連接。具體地，第一擺桿521與巻繞 頭安裝件54通過滑塊連接，巻繞頭安裝件54包括橫向設置的第一滑槽541，第一擺桿521 與巻繞頭安裝件54連接的一端包括第一滑塊，第一滑塊可在第一滑槽541內(nèi)左右滑動從而 帶動巻繞頭安裝件54沿第一導軌41上下滑動。 第一驅(qū)動機構(gòu)511驅(qū)動巻繞頭2進行縱向線速度補償運動時，第一擺桿521在第 一驅(qū)動機構(gòu)511的驅(qū)動下發(fā)生轉(zhuǎn)動，例如第一擺桿521從圖4的實線位置沿弧形箭頭方向轉(zhuǎn)動至虛線位置時，第一擺桿521與巻繞頭安裝件54活動連接的一端向上運動，帶動巻繞 頭安裝件54和巻繞頭2沿直線箭頭方向向上運動，即沿基座4上的第一導軌41向上運動。
本實施方式實現(xiàn)了帶料3巻繞過程中，巻繞頭2在巻繞驅(qū)動機構(gòu)的控制下進行上、 下方向的線速度補償運動的方式，使巻針1整體具有向上或者向下的線速度，該線速度與 巻針1自轉(zhuǎn)帶動帶料3進行巻繞的線速度互補，對帶料3所受到的巻繞張力進行有效調(diào)節(jié)。 例如當巻針l自轉(zhuǎn)至水平狀態(tài)時(即狀態(tài)A至狀態(tài)B)，巻繞頭2帶動巻針1向上運動，使帶 料3的線速度減小，張力變??；當巻針1自轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)時(即狀態(tài)C至狀態(tài)D)，巻繞頭2 帶動巻針l向下運動，帶料3的線速度增大，張力增大。如圖7所示，控制巻繞頭2運動的 巻繞裝置中，巻針1自轉(zhuǎn)帶動帶料3時，帶料3的線速度大小變化曲線L1類似于半波形的 正弦函數(shù)，巻針1在巻繞驅(qū)動機構(gòu)的控制下進行縱向補償運動時，線速度大小變化曲線L2 為半波形的余弦函數(shù)，由于Ll與L2方向相反，大小基本互補，最終使帶料3合成的線速度 大小保持在一定范圍內(nèi)。
第二
具體實施例方式
如圖3和圖5所示，類似地，基座4還可與巻繞頭安裝件54形成橫向移動副，例如 基座4包括橫向設置的第二導軌42，巻繞頭安裝件54還可沿第二導軌42左右移動。為了 順利實現(xiàn)巻繞頭安裝件54分別沿第一導軌41和第二導軌42同時作縱向和橫向滑動，還可 在基座4上增加交叉移位板43，例如可將第一導軌41設置在交叉移位板43上，且該交叉移 位板43與第二導軌42形成橫向移動副。 本實施方式的驅(qū)動機構(gòu)51還包括第二驅(qū)動機構(gòu)512，擺桿還包括第二擺桿522，軸 承座53還包括第二軸承座532。第二擺桿522的中部與第二軸承座532轉(zhuǎn)動連接，第二擺 桿522的一端由第二驅(qū)動機構(gòu)512驅(qū)動、另一端與巻繞頭安裝件54活動連接，具體地，第二 擺桿522與巻繞頭安裝件54也通過滑塊連接，巻繞頭安裝件54包括縱向設置的第二滑槽 542，第二擺桿522與巻繞頭安裝件54連接的一端包括第二滑塊，第二滑塊可在第二滑槽 542內(nèi)上下滑動從而帶動巻繞頭安裝件54沿第二導軌41左右滑動。 第二驅(qū)動機構(gòu)512用于驅(qū)動巻繞頭2進行橫向線速度補償運動，第一驅(qū)動機構(gòu)511 和第二驅(qū)動機構(gòu)512可都為凸輪。為了通過一個電機6同時驅(qū)動第一驅(qū)動機構(gòu)511和第二 驅(qū)動機構(gòu)512，二者之間還可通過補償隨動件513實現(xiàn)隨動，例如采用銷或者其他零件。第 二驅(qū)動機構(gòu)512控制巻繞頭2進行橫向線速度補償運動時，第二擺桿522在第二驅(qū)動機構(gòu) 512的驅(qū)動下發(fā)生轉(zhuǎn)動，例如第二擺桿521從圖5的實線位置沿弧形箭頭方向轉(zhuǎn)動至虛線位 置時，第二擺桿522與巻繞頭安裝件54活動連接的一端向左運動，帶動巻繞頭安裝件54沿 直線箭頭方向向左運動，即沿基座4上的第二導軌42向左運動。 本實施方式還實現(xiàn)了帶料3巻繞過程中，巻繞頭2還在巻繞驅(qū)動機構(gòu)的控制下進 行左、右方向的線速度補償運動，即使巻針l整體具有向左或者向右的線速度。如圖6所 示，在水平方向，巻繞驅(qū)動機構(gòu)帶動巻針2隨其自轉(zhuǎn)的角度水平移動，使帶料3 —直處于豎 直狀態(tài)。如圖7所示，可以通過有限次地實驗數(shù)據(jù)對補償控制件中第一擺桿521、第二擺桿 521等位置關系進行修正調(diào)整，使巻針1僅作橫向線速度補償運動時，帶料3的線速度大小 變化曲線L3形成半波形的正弦函數(shù)，與僅作縱向補償運動的巻針1的線速度變化曲線L2 合成后，帶料3的線速度大小變化曲線為直線L4，即帶料3的線速度大小保持在一定范圍 內(nèi)，甚至實現(xiàn)勻速運動，保持了穩(wěn)定的巻繞張力，與僅控制巻繞頭進行縱向線速度補償運動的方式相比，進一步提高了線速度和巻繞張力補償調(diào)節(jié)精度。 還可根據(jù)需要，只通過第二驅(qū)動機構(gòu)512和第二擺桿522只進行橫向線速度補償 運動，即不需要縱向線速度補償運動。
第三
具體實施例方式
如圖8所示的實施方式中，控制帶料3進行線速度補償運動的補償控制件包括用 于控制帶料3進行橫向線速度補償運動的帶料控制桿55，帶料控制桿55的一端與擺桿52 鉸接，另一端與基板4形成橫向移動副。具體地，基板4還包括橫向設置的第三導軌43，帶 料控制桿55還包括第三滑塊，第三滑塊可沿第三導軌43進行橫向滑動，同時控制帶料3左 右擺動實現(xiàn)橫向線速度補償。 例如當驅(qū)動機構(gòu)51沿弧形箭頭方向轉(zhuǎn)動時，擺桿52與帶料控制桿55相連的一端 向右運動，驅(qū)動帶料控制桿55帶動帶料3沿直線箭頭向右運動，此時巻針1從狀態(tài)C自轉(zhuǎn) 至狀態(tài)D，使帶料3的線速度大小增加，巻繞張力增大；相應地，當巻針從狀態(tài)A自轉(zhuǎn)至狀態(tài) B時，驅(qū)動帶料控制桿55帶動帶料3沿直線箭頭向左運動，使帶料3的線速度減小，巻繞張 力減小。 如圖9所示，帶料3的線速度的大小變化曲線Ll類似于半波形的正弦函數(shù)，帶料 3在巻繞驅(qū)動機構(gòu)的控制下進行橫向補償運動時，線速度的大小變化曲線L5類似于半波形 的余弦函數(shù)，由于Ll與L5方向相反，大小互補，最終使帶料6合成大小保持在一定范圍內(nèi)、 較為恒定的線速度。 本發(fā)明還保護了一種巻繞方法，其具體方法為巻繞驅(qū)動機構(gòu)控制帶料或巻繞頭 2進行線速度補償運動，使帶料3巻繞在安裝于巻繞頭2上、隨巻繞頭2 —起自轉(zhuǎn)的巻針1 上。本方法使巻繞頭2帶動巻針1進行線速度補償運動的線速度與巻針1自轉(zhuǎn)帶動帶料3 進行巻繞的線速度互補，或者使帶料3進行線速度補償運動的線速度與巻針1自轉(zhuǎn)帶動帶 料3進行巻繞的線速度互補，使帶料3通過穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)的線速度巻繞在巻針1上， 尤其是使帶料3合成的線速度大小保持在一定范圍內(nèi)，保證了巻繞張力的穩(wěn)定性，使帶料3 在巻針1上進行巻繞的松緊程度均衡，有效防止了巻繞產(chǎn)品變形，可應用在鋰離子電池電 芯巻繞制造等領域。 以上內(nèi)容是結(jié)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(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)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(quán)利要求
一種卷繞裝置，包括卷繞頭(2)和安裝于卷繞頭(2)上、并隨所述卷繞頭(2)一起自轉(zhuǎn)以供帶料(3)卷繞的卷針(1)，其特征在于還包括用于控制所述帶料(3)或卷繞頭(2)進行線速度補償運動、使所述帶料(3)的線速度穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)的卷繞驅(qū)動機構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述巻繞驅(qū)動機構(gòu)包括基座(4)、活動安裝在所述基座(4)上的補償控制件和用于驅(qū)動所述補償控制件的電機(6)，所述帶料(3)或巻繞頭(2)與所述補償控制件聯(lián)動。
3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述補償控制件包括擺桿(52)以及由所述電機(6)驅(qū)動的驅(qū)動機構(gòu)(51);所述擺桿(52)的中部與所述基座(4)轉(zhuǎn)動連接，所述擺桿(52)的一端由所述驅(qū)動機構(gòu)(51)驅(qū)動，另一端與所述帶料(3)或巻繞頭(2)聯(lián)動。
4. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述補償控制件還包括用于安裝所述巻繞頭(2)的巻繞頭安裝件(54)，所述基座(4)與所述巻繞頭安裝件(54)形成縱向移動副；所述驅(qū)動機構(gòu)(51)包括用于驅(qū)動所述巻繞頭(2)進行縱向線速度補償運動的第一驅(qū)動機構(gòu)(511)，所述擺桿(52)包括第一擺桿(521);所述第一擺桿(521)的一端由所述第一驅(qū)動機構(gòu)(511)驅(qū)動，另一端與所述巻繞頭安裝件(54)活動連接。
5. 如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述第一擺桿(521)與所述巻繞頭安裝件(54)通過滑塊活動連接。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于所述基座(4)還與所述巻繞頭安裝件(54)形成橫向移動副;所述驅(qū)動機構(gòu)(51)還包括用于驅(qū)動所述巻繞頭(2)進行橫向線速度補償運動的第二驅(qū)動機構(gòu)(512)，所述擺桿還包括第二擺桿(522);所述第二擺桿(522)的一端由所述第二驅(qū)動機構(gòu)(512)驅(qū)動、另一端與所述巻繞頭安裝件(54)活動連接。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述第一驅(qū)動機構(gòu)(51)和第二驅(qū)動機構(gòu)(52)都為凸輪。
8. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述驅(qū)動機構(gòu)還包括用于使所述第一驅(qū)動機構(gòu)(511)和第二驅(qū)動機構(gòu)(512)隨動的補償隨動件(513)。
9. 如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于所述補償控制件還包括用于控制所述帶料(3)進行橫向線速度補償運動的帶料控制桿(55);所述帶料控制桿(55)的一端與所述擺桿(52)鉸接，另一端與所述基板(4)形成橫向移動副。
10. —種巻繞方法，其特征在于，包括以下步驟巻繞驅(qū)動機構(gòu)控制帶料(3)或巻繞頭(2)進行線速度補償運動，使所述帶料(3)通過穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)的線速度巻繞在安裝于所述巻繞頭(3)上、隨所述巻繞頭(3) —起自轉(zhuǎn)的巻針(1)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種卷繞裝置和卷繞方法，裝置包括卷繞頭2和安裝于卷繞頭2上、并隨所述卷繞頭2一起自轉(zhuǎn)以供帶料3卷繞的卷針1，還包括用于控制所述帶料3或卷繞頭2進行線速度補償運動、使所述帶料3的線速度穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)的卷繞驅(qū)動機構(gòu)。本發(fā)明提供的技術(shù)方案能夠控制卷繞裝置中的帶料或卷繞頭進行線速度補償運動，使卷針自轉(zhuǎn)帶動帶料進行卷繞的線速度與卷針或者帶料進行線速度補償運動產(chǎn)生的線速度形成互補，保持穩(wěn)定的卷繞張力，有效防止了卷繞產(chǎn)品變形。
文檔編號H01M10/058GK101719561SQ20091018841
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者徐國根, 陽如坤 申請人:深圳市吉陽自動化科技有限公司