一种抚平机构及卷绕装置的制作方法

1.本技术涉及电池极片加工技术领域，特别是涉及一种抚平机构及卷绕装置。


背景技术：

2.电极组件是电池单体中发生电化学反应的部件，是组成电池单体的重要部件。电极组件由正极片、负极片以及两者之间的隔离膜卷绕而成，然后再组装形成电池单体。
3.在对极片（包括正极片与负极片）进行收卷时，极片设置于收卷辊上，通过收卷辊对极片进行收卷，以形成极片料卷。在收卷过程中，为了使极片保持平整状态，需要对极片施加一定的压力。然而，施加于极片上的压力不稳定会导致极片收卷质量差。例如，压力过大会导致极片出现波浪边、踏边等问题，而压力过小会导致极片出现打皱、鼓边、鼓筋等问题。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对极片收卷过程中施加于极片上的压力不稳定导致收卷质量差的问题，提供一种抚平机构及卷绕装置。
5.第一方面，本技术提供一种抚平机构，位于待收卷极片重力方向的上方，用于为待收卷极片提供压力，抚平机构包括：
6.旋转轴，绕一旋转中心可转动地设置；
7.压紧件，配接于旋转轴轴向的第一端，用于向待收卷极片提供压力；
8.配重块，配接于旋转轴轴向的第二端，用于提供平衡压紧件重力的平衡力；
9.驱动件，与旋转轴传动连接，并能够驱动旋转轴绕所述旋转中心转动。
10.通过上述结构，由于配重块能够抵消压紧件的自身重力，使驱动件施加于旋转轴上的驱动力即为压紧件施加于待收卷极片上的压力，通过控制驱动力的大小调节压力大小，使收卷过程中的压力不受压紧件自身重力及卷径大小等因素的影响，提高压力调节精度，确保施加于待收卷极片上的压力的稳定性。
11.在一些实施例中，压紧件被构造为沿待收卷极片的收卷方向可转动地装配于旋转轴上。
12.通过上述结构，一方面，能够确保压紧件对极片的顺利抵压，避免因摩擦力而破坏极片结构。另一方面，减小摩擦力对压力大小的影响，使压力的调节过程精度更高。
13.在一些实施例中，配重块沿旋转轴的轴向可移动地设置于旋转轴上。
14.由此，能够通过调节配重块在旋转轴上的位置，调节配重块的力矩，从而使配重块能够更好地抵消压紧件的重力，使杠杆结构快速处于平衡状态。
15.在一些实施例中，驱动件的驱动端与旋转轴固定连接。由此，能够使驱动件的驱动端更顺利地向旋转轴上施加驱动力，使旋转轴按要求顺利转动，并带动压紧件抵压于待收卷极片上。
16.在一些实施例中，抚平机构还包括连接件，连接件的一端与旋转轴固定连接，另一
端与驱动端转动连接。
17.由此，通过设置连接件能够增大驱动端的移动路径，从而增大旋转轴的转动行程，扩大施加于待收卷极片上压力的调节范围。
18.在一些实施例中，驱动件被构造为低摩擦气缸，低摩擦气缸的活塞部作为驱动端。
19.驱动件设置为低摩擦气缸，可以减小摩擦力对驱动件施加于待收卷极片上压力大小的影响，从而提高对施加于待收卷极片上压力的控制精度。
20.在一些实施例中，抚平机构还包括与驱动件相连的控制组件，控制组件用于控制驱动件输出的驱动力的大小。
21.通过控制组件调节驱动件施加于旋转轴上的驱动力的大小，从而控制压紧件抵压于待收卷极片上的压力大小，使得待收卷极片能够平整稳定的进行收卷，避免待收卷极片产生打皱、鼓边、波浪边等问题，提高收卷质量。
22.在一些实施例中，控制组件包括彼此相连的控制器及控制阀，控制器用于控制控制阀的启闭，控制阀与驱动件相连，并用于向驱动件输送气压。
23.通过上述结构，能够灵活控制驱动件所输出的驱动力的大小，并且能够确保收卷过程中的压力大小保持稳定。
24.在一些实施例中，控制阀被构造为电气比例阀。电气比例阀能够顺利接收控制器所传递的电信号，并根据电信号的大小来调整自身阀芯的截面面积，从而达到调节输送至低摩擦气缸中的气压大小的目的，顺利实现压力的调节。
25.第二方面，本技术提供一种卷绕装置，包括如上所述的抚平机构。
26.上述抚平机构及卷绕装置，首先通过配重块与压紧件在旋转轴上共同形成一杠杆结构，利用配重块平衡旋转轴的重力，在此基础上，驱动件向旋转轴提供驱动力，以驱动旋转轴转动，通过旋转轴的转动角度可调节压紧件施加于待收卷极片上的压力大小，从而向待收卷极片提供合适的压力，提高极片的收卷质量，此外，由于通过配重块抵消压紧件的重力，避免压紧件的重力对压力调节的影响，提高压力调节过程中的控制精度。
附图说明
27.图1为本技术一些实施例中抚平机构的结构示意图；
28.附图标记说明：100、抚平机构；200、待收卷极片；10、旋转轴；20、压紧件；30、配重块；40、驱动件；50、连接件；60、控制组件；61、控制器；62、控制阀；611、上位机；612、plc控制单元；a、重力方向。
具体实施方式
29.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
30.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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技术和简化描述，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技术的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
32.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
33.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
35.目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。
36.电池单体是组成电池的最小单元，在电池结构中，电池单体可以是多个，多个电池单体之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。多个电池单体之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体构成的整体容纳于箱体内。当然，电池也可以是多个电池单体先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。电池还可以包括其他结构，例如，该电池还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体之间的电连接。
37.其中，每个电池单体可以为二次电池或一次电池，还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池，但不局限于此。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。
38.在电池单体的结构中，通常包括端盖、壳体、电极组件以及其他的功能性部件。其中，电极组件是电池单体中发生电化学反应的部件，放置于壳体内的电极组件可以包括一个或多个。电极组件主要由正极片和负极片卷绕或层叠放置形成，并且通常在正极片与负极片之间设隔膜。
39.极片（包括正极片与负极片）在生产过程中往往面积较大，需要进行进一步地切割及整形等处理。为了便于运输，需要将极片进行收卷，即将极片卷绕至收卷轴上，形成极片
料卷。
40.在上述收卷过程中，需要在极片上施加一定的压力，使极片处于张紧状态，从而能够在收卷时更加平整。因此，极片收卷质量的好坏很大程度上取决于施加于极片上的压力大小。例如，当压力过大时，容易导致极片出现波浪边、踏边等问题，导致收卷质量差。而当压力过小时，则容易导致极片出现打皱、鼓边、鼓筋等问题，也会导致收卷质量差。
41.因此，在极片收卷过程中，如何向极片提供一个大小合适且稳定的压力就显得尤为重要。
42.申请人注意到，目前是通过设置一个压紧件向极片上施加压力，并且具有两种方式。
43.其一，通过压紧件自身重力向极片提供压力，此时压紧件向极片提供的压力为恒定值，即为压紧件的自身重力。这种方式存在两个问题，一方面，当更换不同尺寸的极片进行收卷时，压紧件的重力不变，则压紧件所施加的压力不变，无法针对不同尺寸的极片提供合适的压力。另一方面，随着极片收卷的进行，极片在收卷轴上收卷的层数逐渐增加，则所形成的极片料卷的半径逐渐增加。压紧件通过重力抵压在极片上，随着极片料卷半径的变化，压紧件对于极片施加压力的角度发生变化，压紧件对极片施加的压力由重力变为重力的分力，则会导致作用在极片上的压力不稳定。
44.其二，通过调节机构控制压紧件施加在极片上的压力大小。采用这种方式时，虽然可以调节压力大小，但实际施加在极片上的总压力被分为两个部分，其中一部分是通过调节机构所控制的压力，另一部分是压紧件的重力或重力的分力施加在极片上的压力。而压紧件的重力或重力的分力施加在极片上的压力随着极片收卷的进行，同样会发生变化。因此，即使通过调节机构对压力大小进行调节，仍然不能控制施加在极片上的总压力保持稳定。
45.基于以上考虑，为了解决极片收卷过程中提供在极片上的压力不稳定的问题，申请人经过深入研究，设计了一种抚平机构，通过在旋转轴两端分别设置压紧件及配重块，共同形成一杠杆结构，以使配重块能够抵消压紧件的自身重力。在此基础上，在驱动件的驱动力作用下，旋转轴绕自身旋转中心转动，并通过压紧件向极片提供压力。此时，驱动件的驱动力即为施加于极片上的压力，通过控制驱动件的驱动力，能够精确调节施加于极片上的压力，确保施加于极片上的压力的稳定性。
46.参阅图1，本技术一实施例提供了一种抚平机构100，位于待收卷极片200重力方向a的上方，用于为待收卷极片200提供压力。其中，抚平机构100包括旋转轴10、压紧件20、配重块30以及驱动件40。旋转轴10绕一旋转中心可转动地设置，压紧件20配接于旋转轴10轴向的第一端，用于向待收卷极片200提供压力。配重块30配接于旋转轴10轴向的第二端，用于提供平衡压紧件20重力的平衡力。驱动件40与旋转轴10传动连接，并能够驱动旋转轴10绕旋转中心转动。
47.需要说明的是，待收卷极片200与收卷轴相连，并在抚平机构100所提供的压力作用下收卷于收卷轴上。旋转轴10可转动地设置于外部结构上，例如可将旋转轴10可转动地设置于外部机架上，或者将旋转轴10可转动地设置于收卷轴上方的架体上。此外，旋转轴10可通过轴承连接实现可转动地设置，即将旋转轴10通过轴承可转动地设置于外部机架等结构上。当然，旋转轴10也可以通过其他结构实现可转动地设置，例如通过转轴，在此不做赘
述。
48.驱动件40是指，能够向旋转轴10提供驱动力，并驱动旋转轴10绕自身旋转中心转动的部件。压紧件20是指，设置于旋转轴10轴向的第一端，并能够在旋转轴10的带动下抵压于待收卷极片200上，以对待收卷极片200提供压力的部件。配重块30是指，设置于旋转轴10轴向上远离压紧件20的第二端，并能够抵消压紧件20自身重力以保持平衡的重物。
49.进一步地，压紧件20与配重块30分别沿旋转轴10的轴向连接于旋转轴10的相对两端，并且旋转轴10的旋转中心位于压紧件20及配重块30之间。由此，压紧件20、配重块30以及旋转轴10共同形成一杠杆结构。通过控制配重块30的重力及配重块30的力矩，使配重块30能够顺利抵消压紧件20的重力，即杠杆结构处于平衡状态。
50.此时，通过驱动件40向旋转轴10施加驱动力，以使旋转轴10绕旋转中心转动。旋转轴10转动时带动压紧件20同步转动，从而可控制压紧件20抵压于待收卷极片200上的压力大小。由此，通过控制驱动力的大小，可以实现对施加于待收卷极片200上的压力大小的调节。
51.通过上述结构，由于配重块30能够抵消压紧件20的自身重力，使驱动件40施加于旋转轴10上的驱动力即为压紧件20施加于待收卷极片200上的压力，通过控制驱动力的大小调节压力大小，使收卷过程中的压力不受压紧件20自身重力及卷径大小等因素的影响，提高压力调节精度，确保施加于待收卷极片200上的压力的稳定性。
52.在一些实施例中，压紧件20被构造为沿待收卷极片的收卷方向可转动地装配于旋转轴10上。
53.具体地，压紧件20可通过转轴可转动地装配于旋转轴10上远离配重块30的一端。压紧件20抵压于待收卷极片200上的同时，压紧件20绕转轴转动，使得压紧件20与极片之间的摩擦转化为滚动摩擦，有效减小摩擦力对压力的影响。一方面，能够确保压紧件20对极片的顺利抵压，避免因摩擦力而破坏极片结构。另一方面，减小摩擦力对压力大小的影响，使压力的调节过程精度更高。
54.作为一种具体的实施例，压紧件20可以设置为压轮，压轮沿待收卷极片的收卷方向转动设置。当压轮抵压于待收卷极片上时，压轮能够随待收卷极片的收卷而同步转动。在确保压轮稳定抵压于待收卷极片上的基础上，尽可能地减小压轮与待收卷极片之间的摩擦力，提高压轮对待收卷极片所提供的压力的稳定性。
55.可以理解地，在一些其他的实施例中，压紧件20也可以被构造为其他结构，例如滚珠或者压辊等结构，在此不做赘述。
56.在一些实施例中，配重块30沿旋转轴10的轴向可移动地设置于旋转轴10上。
57.首先，配重块30沿旋转轴10的轴向设置于旋转轴10上远离压紧件20的一端，以使配重块30与压紧件20能够形成杠杆结构。
58.将配重块30沿旋转轴10的轴向可移动地设置于旋转轴10上，能够通过调节配重块30在旋转轴10上的位置，调节配重块30的力矩，从而使配重块30能够更好地抵消压紧件20的重力，使杠杆结构快速处于平衡状态。
59.此外，配重块30还可以通过螺纹连接或者卡扣连接等方式可拆卸地装配于旋转轴10上。由此，可通过更换具有不同质量的配重块30调整杠杆结构的平衡状态，与配重块30的力矩相互配合，提高平衡状态调节的效率。
60.在一些实施例中，驱动件40的驱动端与旋转轴10固定连接。由此，能够使驱动件40的驱动端更顺利地向旋转轴上10施加驱动力，使旋转轴10按要求顺利转动，并带动压紧件20抵压于待收卷极片200上。
61.具体地，驱动件40的驱动端与旋转轴10之间可以通过焊接实现固定连接，也可以通过卡接或者其他方式实现固定连接，在此不做赘述。
62.在一些实施例中，抚平机构100还包括连接件50，连接件50的一端与旋转轴10固定连接，另一端与驱动端转动连接。
63.需要说明的是，一方面，在实际应用中，驱动件40的安装空间有限。另一方面，驱动件40在驱动旋转轴10转动时，受到自身结构的限制，导致驱动件40的移动路径有限。例如，当驱动件40设置为低摩擦气缸时，活塞可伸出缸体的长度有限，导致活塞推动旋转轴10转动的转动行程有限。当驱动件40设置为其他结构时，如驱动件40设置为滚珠丝杆或滑轨等结构时，移动路径同样受到结构自身尺寸的限制。
64.基于此，在旋转轴10与驱动件40之间设置连接件50，通过连接件50能够增大驱动件40的移动路径，从而增大旋转轴10的转动行程，扩大施加于待收卷极片200上压力的调节范围。
65.具体地，连接件50的一端与旋转轴10通过焊接等方式实现固定连接，另一端与驱动件40的驱动端转动连接，在不影响驱动件40移动的前提下，增加驱动件40的移动路径范围。
66.在一些实施例中，驱动件40被构造为低摩擦气缸，低摩擦气缸的活塞部作为驱动端。
67.需要说明的是，低摩擦气缸是指，气缸在活塞运动中，活塞和缸体之间摩擦极小的一种气缸。由此，活塞运动时的阻力很小，使得气缸能够在各种状态下反应灵敏，运动平稳，降低甚至杜绝爬行现象。
68.具体地，本技术中所提及的低摩擦气缸的摩擦系数小于或等于0.05。上述驱动件40的驱动端即为低摩擦气缸的活塞部，活塞部远离缸体的一端与旋转轴10固定连接，当活塞部伸出缸体外时，活塞部推动旋转轴10向远离驱动件40的方向转动。当活塞部缩回缸体内时，活塞部拉动旋转轴10向靠近驱动件40的方向转动。
69.驱动件40设置为低摩擦气缸，可以减小摩擦力对驱动件40施加于待收卷极片200上压力大小的影响，从而提高对施加于待收卷极片200上压力的控制精度。
70.在一些实施例中，抚平机构100还包括与驱动件40相连的控制组件60，控制组件60用于控制驱动件40输出的驱动力的大小。
71.具体地，控制组件60与驱动件40通过通讯连接。通过控制组件60调节驱动件40施加于旋转轴10上的驱动力的大小，从而控制压紧件20抵压于待收卷极片200上的压力大小，使得待收卷极片200能够平整稳定的进行收卷，避免待收卷极片200产生打皱、鼓边、波浪边等问题，提高收卷质量。
72.在一些实施例中，控制组件60包括彼此相连的控制器61及控制阀62，控制器61用于控制控制阀62的启闭，控制阀62与驱动件40相连，并用于向驱动件40输送气压。
73.具体地，控制器61与控制阀62之间通讯连接。控制器61可用于输入信息，并按照所输入的信息控制控制阀62的启闭。控制阀62与低摩擦气缸相连，当控制阀62开启时，向低摩
擦气缸内输送气压，使活塞在缸体中伸缩，以带动旋转轴10转动并带动压紧件20以不同大小的压力抵压于待收卷极片200上。当控制阀62关闭时，停止向低摩擦气缸内输送气压，此时活塞停止运动，旋转轴10停止转动，压紧件20向待收卷极片200上施加一恒定压力。
74.通过上述结构，能够灵活控制驱动件40所输出的驱动力的大小，并且能够确保收卷过程中的压力大小保持稳定。
75.在一些实施例中，控制器61包括彼此相连的上位机611及plc控制单元612，plc控制单元612与控制阀62相连。其中，上位机611为操作端，用于输入目标压力参数并传递至plc控制单元612，plc控制单元612用于将目标压力参数转化为电信号并传递至控制阀62。
76.具体地，上位机611与plc控制单元612通讯连接，plc控制单元612与控制阀62通讯连接。在上位机611中输入目标压力参数，上位机611将目标压力参数传递至plc控制单元612。plc控制单元612将目标压力参数转化为对应的电信号，并将电信号传递至控制阀62，控制阀62将电信号转化为对应的气压并输送至低摩擦气缸中。
77.通过上述结构，能够使低摩擦气缸带动压紧件20在待收卷极片200上输出稳定的目标压力，便于调节压力大小，提高收卷过程的调节精度。
78.可以理解地，plc控制单元612也可以采用单片机或计算机等其他结构进行替代，在此不做赘述。
79.在一些实施例中，控制阀62被构造为电气比例阀。电气比例阀能够顺利接收plc控制单元612所传递的电信号，并根据电信号的大小来调整自身阀芯的截面面积，从而达到调节输送至低摩擦气缸中的气压大小的目的，顺利实现压力的调节。
80.基于与上述抚平机构100相同的构思，本技术提供一种卷绕装置，包括如上所述的抚平机构100。卷绕装置可实现极片的收卷，抚平机构100能够在极片收卷过程中向极片提供合适且稳定的压力，提高极片的收卷质量。
81.根据本技术的一些实施例，在极片收卷开始之前，首先通过调节配重块30在旋转轴10上的力矩以及配重块30的质量，使配重块30顺利抵消压紧件20的重力并处于平衡状态。
82.进一步地，根据极片的尺寸等因素确定收卷时所需的目标压力参数，并在上位机611中输入目标压力参数。开始收卷时，上位机611将该目标压力参数传递至plc控制单元612，plc控制单元612将目标压力参数转化为对应的电信号，并将该电信号传递至电气比例阀，电气比例阀将电信号转化为气压并输出至低摩擦气缸。
83.低摩擦气缸的活塞在气压作用下在缸体内运动，带动旋转轴10转动，从而带动压紧件20以目标压力抵压于待收卷极片200上，确保极片实现稳定收卷。
84.随着极片收卷的进行，极片料卷的半径逐渐增大，导致旋转轴10发生一定角度的转动。与此同时，上位机611能够根据卷径的变化实时产生更新后的压力参数，并将更新后的压力参数传递至plc控制单元612，plc控制单元612将更新后的压力参数转化为新的电信号，并将新的电信号传递至电气比例阀，电气比例阀将新的电信号转化为新的气压并输出至低摩擦气缸。
85.由此，压紧件20向极片提供的压力能够根据极片料卷的卷径变化为同步变化，使施加于极片上的压力始终保持稳定，确保极片的稳定收卷。
86.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实
施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
87.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。