张力调节装置及卷绕设备的制作方法

本实用新型涉及自动化设备技术领域，特别是涉及一种张力调节装置及卷绕设备。

背景技术：

在电芯卷绕或其他需要张力控制的加工领域中，尤其是锂离子电芯的卷绕加工中，极片料带的张力控制是锂离子电池电芯卷绕生产中对锂离子电池质量保障起着非常重要的作用，直接影响锂离子电池的卷芯质量、锂离子电池的安全性、一致性以及使用寿命。

现有卷绕设备使用的张力调节装置，均采用主动调节极片料带的张力大小，而一旦检测张力的部件损坏或料带上的张力不能被及时检测，致使料片料带的张力得不到及时有效地调节，进而影响锂离子电池的卷芯质量、安全性、一致性以及使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型提供一种张力调节装置及卷绕设备，以解决料带上的张力无法被及时有效地调节的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种张力调节装置。该张力调节装置包括安装座、摆杆机构和抵推机构，摆杆机构包括调节辊、摆杆、转轴和挡块，调节辊设置于摆杆上，转轴连接摆杆且转动支撑于安装座上，挡块设置于转轴上，调节辊用于与外部的过辊配合来限定料带的传输路径；抵推机构用于向挡块施加恒定的偏置作用力，使得转轴在料带上的作用力和偏置作用力的作用下相对于安装座进行转动，进而通过改变调节辊和过辊之间的料带长度来调节料带的张力。

在一具体实施例中，当所述料带上的作用力对所述转轴所产生的转动力矩大于所述偏置作用力对所述转轴所产生的转动力矩时，所述转轴沿第一方向转动，进而通过缩短所述调节辊和所述过辊之间的料带长度来减小所述料带上的张力；当所述料带上的作用力对所述转轴所产生的转动力矩小于所述偏置作用力对所述转轴所产生的转动力矩时，所述转轴沿相反的第二方向转动，进而通过增加所述调节辊和所述过辊之间的料带长度来增大所述料带上的张力。

在一具体实施例中，所述张力调节装置还包括限位件，所述限位件设置于所述安装座上，且位于所述挡块的两侧，用于限制所述挡块的摆动范围。

在一具体实施例中，所述挡块包括一体结构的上端部、连接部和下端部，所述连接部与所述转轴连接，所述上端部和所述下端部自所述连接部向相反的两方向延伸，所述限位件用于限制所述上端部的摆动范围，所述抵推机构与所述下端部抵接，进而施加所述偏置作用力。

在一具体实施例中，所述限位件为限位螺钉，所述限位螺钉能够相对所述安装座伸缩调节，进而调整所述挡块的摆动范围的大小。

在一具体实施例中，所述挡块上还连接有滚轮，所述抵推机构用于抵接所述滚轮。

在一具体实施例中，所述抵推机构包括气缸和推块，所述气缸用于推动所述推块与所述滚轮抵接。

在一具体实施例中，所述调节辊的数量为二且关于所述转轴的轴线对称连接于所述摆杆的两端。

在一具体实施例中，所述调节辊包括调节杆和套筒，所述调节杆与所述摆杆连接，所述套筒转动套设于所述调节杆。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是：提供一种卷绕设备。该卷绕设备包括如上述的张力调节装置、放卷装置、多个过辊、张力检测传感器和料带，放卷装置用于放卷料带，调节辊位于多个过辊的路径上，料带依次经过多个过辊和调节辊，张力检测传感器连接于其中一过辊上，用于检测料带上的张力大小，所述放卷装置根据料带的张力大小调节料带的放卷速度；

所述张力调节装置还包括转角检测传感器，所述转角检测传感器设置于所述安装座上，且所述转轴与所述转角检测传感器连接，所述转角检测传感器用于检测所述转轴的转动角度，所述放卷装置进一步根据所述转轴的转动角度调节对所述料带的放卷速度。

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型公开了一种张力调节装置及卷绕设备。通过设置抵推机构给摆杆机构施加恒定的偏置作用力，使得摆杆机构在料带上的作用力和偏置作用力的作用下自动达到平衡，当料带的张力改变时，摆杆机构在料带的作用力和偏置作用力的作用下达到的平衡被破坏，转轴向对应方向转动，即调节辊相对过辊的位置对应发生改变，以缩短或增长调节辊与过辊之间的料带长度，进而料带上的张力得以自动地被调节减小或增大，同时使得偏置作用力对转轴的力臂对应的变长或变短，使得料带的作用力对转轴所产生的转动力矩和偏置作用力对转轴所产生的转动力矩对应改变，并使得转轴再次自动达到平衡，同时料带的张力也相应地被调节，即张力调节装置可在料带上的张力发生变化时自动地且及时地调节调节辊相对过辊的位置，以调节料带上的张力大小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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他的附图，其中：

图1是本实用新型提供的张力调节装置一实施例的俯视结构示意图；

图2是图1张力调节装置的侧视结构示意图；

图3是本实用新型提供的卷绕设备一实施例的结构示意图；

图4是图3卷绕设备张力过大时的结构状态示意图；

图5是图3卷绕设备张力过小时的结构状态示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例中的术语“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。本实用新型的描述中，“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。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参阅图1，图1是本实用新型提供的张力调节装置一实施例的俯视结构示意图。

参阅图1、图2，该张力调节装置100包括安装座10、摆杆机构20和抵推机构30，摆杆机构20转动支撑于安装座10上，抵推机构30用于向摆杆机构20施加恒定的偏置作用力，摆杆机构20还被外部的料带施加有作用力，进而摆杆机构20在抵推机构30及料带施加的作用力下达到力矩平衡。

具体地，摆杆机构20包括调节辊21、摆杆22、转轴23和挡块24，调节辊21设置于摆杆22上，转轴23连接摆杆22且转动支撑于安装座10上，挡块24设置于转轴23上，调节辊21用于与外部的过辊配合来限定料带的传输路径。

转轴23转动，带动摆杆22、调节辊21绕转轴23的轴线转动，以调节料带上的张力。

可选地，该料带为电芯制造中所采用的极片。

具体地，抵推机构30用于向挡块24施加恒定的偏置作用力，使得转轴23在料带上的作用力和偏置作用力的作用下相对于安装座10进行转动，进而通过改变调节辊21和过辊之间的料带长度来调节料带上的张力。

料带施加到调节辊21上的力对转轴23产生转动力矩，同时偏置作用力对转轴23产生反向的转动力矩，当该两个方向相反的转动力矩大小相等时，转轴23才得以静止平衡。

料带上的张力增大，即料带的张紧程度也增大，则料带对调节辊21的作用力增大，料带上的作用力对转轴23所产生的转动力矩也增大。

即料带上的张力影响其对调节辊21的作用力的大小，当料带的张力改变时，摆杆机构20在料带的作用力和偏置作用力的作用下达到的平衡被破坏，转轴23向对应方向转动，使得料带的作用力对转轴23所产生的转动力矩和偏置作用力对转轴23所产生的转动力矩对应改变，并再次自动达到平衡。其中，料带的张力改变影响料带对转轴23的作用力改变，进而料带的作用力对转轴23所产生的转动力矩发生变化，而偏置作用力与转轴23间的力臂发生变化，进而偏置作用力对转轴23所产生的转动力矩也相应的发生变化。具体地，对应地改变了调节辊21相对过辊的位置，以缩短或增长调节辊21与过辊之间的料带长度，进而料带上的张力得以自动地调节，同时转轴23转动，抵推机构20与挡块24的接触位置发生改变，进而偏置作用力对转轴23的力臂对应的变长或变短。即料带上张力过大时，缩短调节辊21与过辊之间的料带长度，以减小料带上的张力，同时偏置作用力对转轴23的力臂对应的变长；料带上张力过小时，增长调节辊21与过辊之间的料带长度，以增大料带上的张力，同时偏置作用力对转轴23的力臂对应的变短，进而张力调节装置100可在料带上的张力发生变化时自动地调节调节辊21相对过辊的位置，以调节料带上的张力大小。

当料带上的作用力对转轴23所产生的转动力矩大于偏置作用力对转轴23所产生的转动力矩时，转轴23沿第一方向转动，进而通过缩短调节辊21和过辊之间的料带长度来减小料带上的张力，同时偏置作用力对转轴23的力臂相应地变长，进而偏置作用力对转轴23所产生的转动力矩增大，及料带的作用力对转轴23所产生的转动力矩减小，直到该两个方向相反的转动力矩大小相等，达到力矩平衡，该调节过程才停止。

当料带上的作用力对转轴23所产生的转动力矩小于偏置作用力对转轴23所产生的转动力矩时，转轴23沿相反的第二方向转动，进而通过增加调节辊21和过辊之间的料带长度来增大料带上的张力，同时偏置作用力对转轴23的力臂相应地变短，进而料带的作用力对转轴23所产生的转动力矩增大，及偏置作用力所产生的转动力矩减小，直到该两个方向相反的转动力矩大小相等。

本实施例中，调节辊21的数量为二且关于转轴23的轴线对称连接于摆杆22的两端，进而可同时与外部的多个过辊配合来限定料带的传输路径。调节辊21的数量还可为一个或其他数目，本实用新型对此不作限制。

具体地，调节辊21包括调节杆210和套筒212，调节杆210与摆杆22连接，套筒212转动套设于调节杆210。

抵推机构30包括气缸31和推块32，推块32与气缸31的推杆连接，气缸31用于推动推块32与挡块24抵接，向挡块24施加恒定的偏置作用力。

在另一实施方式下，抵推机构30还可有其他的结构表现形式。例如，抵推机构30可以为弹簧套筒，弹簧套筒的两端分别与安装座10、挡块24连接。

进一步地，挡块24上还连接有滚轮25，抵推机构30用于抵接滚轮25，以增加抵推机构30与挡块24之间运动的流畅性。

进一步地，张力调节装置100还包括限位件40，限位件40设置于安装座10上，且位于挡块24的两侧，用于限制挡块24的摆动范围。

具体地，挡块24包括一体结构的上端部241、连接部242和下端部243，连接部242与转轴23连接，上端部241和下端部243自连接部242向相反的两方向延伸，限位件40用于限制上端部241的摆动范围，抵推机构40与下端部243抵接，进而施加偏置作用力。

进一步地，下端部243上设有滚轮25，抵推机构40与下端部243上的滚轮25抵接。

可选地，限位件40为限位螺钉，限位螺钉能够相对安装座10伸缩调节，进而调整挡块24摆动范围的大小。

进一步地，张力调节装置100还包括转角检测传感器50，转角检测传感器50设置于安装座10上，且转轴23与转角检测传感器50连接，转角检测传感器50用于检测转轴23的转动角度。

可选地，转角检测传感器50为电位器，该电位器连接于安装座10上，且转轴23转动插接于该电位器上。

参阅图3，图3是本实用新型提供的卷绕设备一实施例的结构示意图。

该卷绕设备200包括上述张力调节装置100、放卷装置110、多个过辊120、张力检测传感器130和料带140，放卷装置110用于放卷料带140，调节辊21位于多个过辊120的路径上，与过辊120配合来限定料带140的传输路径，料带140依次经过多个过辊120和调节辊21，张力检测传感器130连接于任一过辊120上，张力检测传感器130用于检测料带140上的张力大小，放卷装置110根据料带140的张力大小调节料带140的放卷速度。

其工作过程具体如下：

参阅图3，料带140的张力处于适宜的区域内时，料带140的作用力对转轴23的转动力矩与偏置作用力对转轴23的转动力矩达成平衡，调节辊21的位置保持不变。

参阅图4，当张力检测传感器130检测到料带140的张力数值过大时，料带140的张紧程度过大，进而料带140对调节辊21施加的作用力也过大，料带140的作用力对转轴23施加的转动力矩大于偏置作用力对转轴23施加的转动力矩，转轴23的平衡态被破坏，则调节辊21沿顺时针的方向转动，调节辊21和过辊120之间的料带140的长度缩短，以此减小料带140的张力，同时挡块24随转轴23顺时针转动(从图2看，则挡块24为沿逆时针反向转动)，推块32与滚轮25接触的位置发生改变，使得偏置作用力对转轴23的力臂增大，最后料带140的作用力对转轴23施加的转动力矩与偏置作用力对转轴23施加的转动力矩达到平衡，该自动调节过程才停止。

参阅图5，当张力检测传感器130检测到料带140的张力数值过小时，即料带140的张紧程度过小，进而料带140对调节辊21施加的作用力变小，料带140的作用力对转轴23施加的转动力矩小于偏置作用力对转轴23施加的转动力矩，转轴23的平衡态被破坏，则调节辊21沿逆时针的方向转动，调节辊21和过辊120之间的料带140的长度增长，以此增大料带140的张力，同时挡块24随转轴23逆时针转动(从图2看，则挡块24为沿顺时针反向转动)，推块32与滚轮25接触的位置发生改变，使得偏置作用力对转轴23的力臂减小，最后料带140的作用力对转轴23施加的转动力矩与偏置作用力对转轴23施加的转动力矩达到平衡，该自动调节过程才停止。

参阅图1、图2，进一步地，张力调节装置100还包括转角检测传感器50，转角检测传感器50设置于安装座10上，且转轴23与转角检测传感器50连接，转角检测传感器50用于检测转轴23的转动角度。

可选地，转角检测传感器50为电位器，该电位器连接于安装座10上，且转轴23转动插接于该电位器上。

放卷装置110进一步根据转轴23的转动角度调节对料带140的放卷速度。即转角检测传感器50检测到转轴23的转动角度，控制中心可以此得到料带140的张紧程度，进而给出指令调节放卷装置110对料带140的放卷速度，以避免挡块24碰撞限位件40。

可知地，各传感器检测的数据均传输到控制中心，控制中心具有数据处理的功能，进而给出动作指令调控放卷装置110。

控制中心例如是工控机或计算机等本技术邻域常采用的控制设备，并采用本技术领域人员常用的方式连接并控制各装置，本实用新型对此不再赘述。

区别于现有技术的情况，本实用新型公开了一种张力调节装置及卷绕设备。通过设置抵推机构给摆杆机构施加恒定的偏置作用力，使得摆杆机构在料带上的作用力和偏置作用力的作用下自动达到平衡，当料带的张力改变时，摆杆机构在料带的作用力和偏置作用力的作用下达到的平衡被破坏，转轴向对应方向转动，即调节辊相对过辊的位置对应发生改变，以缩短或增长调节辊与过辊之间的料带长度，进而料带上的张力得以自动地被调节减小或增大，同时使得偏置作用力对转轴的力臂对应的变长或变短，使得料带的作用力对转轴所产生的转动力矩和偏置作用力对转轴所产生的转动力矩对应改变，并使得转轴再次自动达到平衡，同时料带的张力也相应地被调节，即张力调节装置可在料带上的张力发生变化时自动地调节调节辊相对过辊的位置，以调节料带上的张力大小。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。