CN102694194B - 叠片机的电芯包膜捆扎方法及电芯包膜捆扎的叠片机 - Google Patents

叠片机的电芯包膜捆扎方法及电芯包膜捆扎的叠片机 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种叠片机的电芯包膜捆扎方法及电芯包膜捆扎的叠片机。叠片机的电芯包膜捆扎方法，包括如下步骤：吸住包膜捆扎工作区与叠放工作区之间电芯拖连的隔膜；转动电芯拖动隔膜继续放料，并包覆在电芯上；切断包膜捆扎工作区与叠放工作区之间电芯拖连的隔膜；粘贴胶带起始端在包覆电芯的隔膜上；转动电芯拖动胶带继续放料，并捆扎在包覆电芯的隔膜上；切断包膜捆扎工作区与叠放工作区之间电芯拖连的胶带。电芯包膜捆扎的叠片机包括：将叠放工作区的电芯转移到包膜捆扎工作区的电芯移位装置；旋转电芯用于包膜捆扎的一对电芯旋转装置；控制包膜张力的隔膜张力装置；用于捆扎电芯的电芯贴胶装置。本发明的优点是可以对电芯进行捆扎胶带，提高了电芯的紧度。

Description

叠片机的电芯包膜捆扎方法及电芯包膜捆扎的叠片机
技术领域
本发明涉及电池制造设备技术领域，尤其涉及电池的电芯制造技术领域，具体涉及一种用于叠片机的电芯包膜捆扎的方法及其相关的装置。
背景技术
现有技术的叠片机包括：极片上料部分的正极片放料机构、正极片前送料机构、正极片定位机构、正极片后送料机构，和负极片放料机构、负极片前送料机构、负极片定位机构、负极片后送料机构；以及叠片机构、隔离膜放料机构、隔离膜纠正定位机构、前移料机构、切断隔离膜机构、隔离膜卷绕机构、后移料机构、贴胶纸机构等。
现有技术的叠片机的缺点是：1、无法进行自动捆扎胶带。2、包膜紧度不够。3、生产效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述现有叠片机技术存在的不足，提供一种叠片机的电芯包膜捆扎方法及其具有电芯包膜捆扎功能的叠片机。
本发明针对上述问题而提出的技术方案是：叠片机的电芯包膜捆扎方法，包括如下步骤：吸膜步骤：吸住包膜捆扎工作区与叠放工作区之间电芯拖连的隔膜；预包步骤：转动电芯，拖动隔膜继续放料，并包覆在电芯上；切膜步骤：切断包膜捆扎工作区与叠放工作区之间电芯拖连的隔膜；包膜步骤：转动电芯，拖动预留长度的隔膜，并包覆在电芯上；贴胶步骤：粘贴胶带起始端在包覆电芯的隔膜上；捆扎步骤：转动电芯，拖动胶带连续放料，并捆扎在包覆电芯的隔膜上；切带步骤：切断包膜捆扎工作区电芯拖连的胶带。
本发明提出的另一技术方案是：电芯包膜捆扎的叠片机，该叠片机包括：将叠放工作区的电芯转移到包膜捆扎工作区的电芯移位装置；旋转电芯用于包膜捆扎的一对电芯旋转装置；控制包膜张力的隔膜张力装置；用于捆扎电芯的电芯贴胶装置。
与现有叠片机的技术相比，采用本发明技术方案，通过电芯包膜捆扎的方法，实现电芯包膜捆扎功能的叠片机的优点是：1、可以对电芯进行捆扎胶带。2、提高了电芯的紧度。3、节省了人力，提高了生产效率。
附图说明
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明。
图1是本发明叠片机的电芯包膜捆扎方法及电芯包膜捆扎的叠片机实施例的平面布置示意图。
图2是本发明电芯包膜捆扎的叠片机的实施例的电芯旋转装置和电芯贴胶装置横向示意图。
图3是本发明电芯包膜捆扎的叠片机实施例的电芯移位装置侧面示意图。
图4是本发明电芯包膜捆扎的叠片机实施例的电芯移位装置俯视示意图。
图5是本发明电芯包膜捆扎的叠片机实施例的电芯贴胶装置侧面示意图。
图6是本发明电芯包膜捆扎的叠片机实施例的电芯贴胶装置俯视示意图。
图中包括：极片上料装置1，叠片台11；隔膜放料装置2；电芯移位装置3；移位座31、行走传感器311；纵向行走机构32、直线导轨321、长齿条322、行走齿轮323、行走电机324、定位装置325；中部夹持机构33、上夹爪331、下夹爪332、夹紧气缸333、垂直滑轨334、调节杆335、爪杆座336、夹持座339；调宽机构36、水平滑轨361、调宽气缸362、调宽拉杆363；往复回转机构34、垂直回转轴341、往复气缸342、短齿条343、回转齿轮、限位螺钉345。
电芯旋转装置4、旋转座41、横向行走机构42、端部夹持机构43、横轴旋转机构44。
电芯贴胶装置5、贴胶座51、放料机构52、胶带挡板521、调位手轮522、定位弹簧523、放料滚轮524、阻尼结构526；贴胶机构53、垂直滑轨531、贴胶板532、贴胶气缸533、胶带吸盘534；切断机构54、切断气缸541、切断刀542、压紧气缸545；纵向移动机构55、水行滑轨551、平移板552、直线气缸553。
隔膜张力装置6、托隔膜机构61、张力吸盘机构62、隔膜导辊621、隔膜吸盘622、张力气缸623、长槽623；隔膜切断机构63。
胶带7。
检测装置8、检测电极81。
成品取放装置9、成品吸盘。
电芯10。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
如叠片机实施例的装置平面布置图所示，本发明带有电芯包膜捆扎的叠片机包括，用于将正、负极片分别移送到叠放工作区的极片上料装置1，极片上料装置1的叠片台11上方的用于将隔膜反复“Z”形折叠在叠放工作区的隔膜放料装置2，从叠片台11上夹住叠放的电芯后电芯移位装置3，接受传递电芯后带动电芯在水平轴上旋转的一对电芯旋转装置4，一对电芯旋转装置3上方的电芯贴胶装置5，以及电芯贴胶装置5与隔膜放料装置2之间的隔膜张力装置6。
叠片机还包括，带有检测电极的检测装置8，带有成品吸盘的成品取放装置9。
电芯移位装置3包括，移位座31，移位座31底部设置的纵向行走机构32，移位座31上方设置的中部夹持机构33，中部夹持机构33与移位座31之间设置有控制中部夹持机构在水平面内90度转位的往复回转机构34。
如图所示，夹持宽度可变的中部夹持机构33包括：可以上下开合的上夹爪331和下夹爪332，安装上、下夹爪的夹持座339，控制上、下夹爪开合的夹紧气缸333。上、下夹爪的两个爪杆座336之间设置有安装在夹持座339上的垂直滑轨334，相对固定在夹持座339上的两只单作用夹紧气缸333控制上夹爪331和下夹爪332在垂直滑轨334上开合。下面的夹紧气缸333活塞杆，通过调节杆335与上夹爪331的爪杆座336传动连接；上面的夹紧气缸333活塞杆，通过另一调节杆335与下夹爪332的爪杆座336传动连接。
上夹爪331和下夹爪332分别设置有可以改变间距的一对爪杆，每对爪杆安装在一个爪杆座336上。
中部夹持机构33还包括调节夹爪宽度的调宽机构36。调宽机构36包括：夹爪的每对爪杆之间设置的安装在爪杆座336上的水平滑轨361，控制每对爪杆在水平滑轨361上相对滑动的调宽气缸362，铰接在调宽气缸活塞杆和每对爪杆之间的调宽拉杆363。两个调宽拉杆363的尾端分别铰接在同一夹爪的一对爪杆的尾端，两个调宽拉杆363的首端一起铰接在宽调气缸37的活塞杆上。
中部夹持机构33的调宽气缸362动作时，可以调整夹爪的爪杆张开的宽窄。可以使叠片机后工序段包包覆隔膜和捆扎胶带时，端部夹持机构43的夹子将电芯10夹得多一些。
电芯旋转装置4包括，旋转座41，旋转座41底部设置的横向行走机构42，旋转座41上方设置的端部夹持机构43，端部夹持机构43与旋转座41之间设置有控制端部夹持机构绕横向水平轴线转动的横轴旋转机构44。
电芯贴胶装置5包括，贴胶座51，贴胶座51上设置的胶带放料机构52、贴胶机构53和胶带切断机构54，和带动上述机构一起水平移动的纵向移动机构55。
贴胶座51一垂直面的外侧上设置有两条水行滑轨551，设置有两条垂直滑轨531的平移板552安装在水平滑轨551上，贴胶座51该垂直面的背侧安装有可以推动平移板552在水平滑轨551上左右移动的直线气缸553。
固定有胶带放料机构和切断机构的贴胶板32安装在垂直滑轨531上，平移板552顶部的一侧安装有可以推动贴胶板32在垂直滑轨531上上下移动的贴胶气缸33。
放料机构安装在贴胶板32，放料机构包括胶带挡板41，调节胶带挡板41轴向位置的调位手轮42，胶带挡板41与贴胶板32之间设置的胶带料盘的定位弹簧43。胶带挡板41的外侧安装有四个限制胶带7走向的放料滚轮44。胶带挡板41的背面安装有提供胶带放料张力的阻尼结构46。
切断机构包括垂直安装在胶带挡板41上的切断气缸51、切断气缸51带动上下移动的切断刀52、切断刀52一侧的胶带吸盘53。在胶带挡板41的外侧还固定有切断胶带时的压紧气缸45。
电芯贴胶装置5的动作说明如下。
1、纵向移动机构55的直线气缸553动作时，装配在平移板552上的贴胶机构53、放料机构52和切断机构54前进或后退，按照限定的速度接近或避开电芯。
2、贴胶机构53的贴胶气缸33动作时，会推动胶带挡板41上的胶带吸盘53将其下方的胶带7起始端压在电芯上。
3、放料机构52的调位手轮42动作时，定位弹簧43起到调节胶带卷料在其轴线上的位置的作用。
4、切断机构54的切断气缸51动作时，压紧气缸先将胶带紧压在一个放料导轮上，切断气缸51带动切断刀52将胶带吸盘53后侧的胶带7切断。
5、张力吸盘机构62的张力气缸623动作时，带动隔膜吸盘662和隔膜导辊61向下移动，吸住尚未切断的隔膜，保证切断后的隔膜在卷绕时的张力。
6、阻尼结构46的摩擦簧片压紧在摩擦板上，用螺丝调整其压紧力，提供胶带的放料张力。
贴胶座51上述垂直面的外侧上还设置有两条水平长槽11，并安装有隔膜张力装置6。
隔膜张力装置6包括托隔膜机构61，可以上下移动的张力吸盘机构62，隔膜切断机构63。
张力吸盘机构62包括横向安装的隔膜导辊621、固定隔膜导辊621一侧的隔膜吸盘662、垂直安装的带动隔膜导辊621和隔膜吸盘662和上下移动的张力气缸623。
隔膜切断机构63安装在张力吸盘机构62与叠片台11之间，紧靠叠片台11的一侧。
本发明带有电芯包膜捆扎的叠片机实施例的工作步骤及其工作原理。
1.极片上料装置1将已定位的正、负极片分别移送到叠片台11，与隔膜放料装置2间歇放出的反复“Z”形折叠的隔膜依次交替隔开叠放；当叠放达到预定的电芯层数时，暂停叠放。
2.电芯移位装置3在原始位启动其纵向行走机构32向接近叠片台11行进，直至电芯移位装置3的中部夹持机构33进入叠放工作区的夹持位，电芯移位装置3停止行进。
3.电芯移位装置3的中部夹持机构33夹住已叠放成的电芯中部的宽区。
4.电芯移位装置3携带叠放成的电芯，远离叠放工作区纵向直线行走。
5.电芯移位装置3的中部夹持机构33进入一对电芯旋转装置4之间的包膜捆扎工作区停止行走。
6.一对电芯旋转装置4通过其横向行走机构42向中部夹持机构33行进，直至其端部夹持机构43进入包膜捆扎工作区的首次夹持位，电芯旋转装置4停止行进。
7.电芯旋转装置4的端部夹持机构43夹住中部夹持机构33夹持的电芯两端部的窄区。
8.电芯移位装置3的中部夹持机构33放松已被端部夹持机构43夹持的电芯。
9.电芯移位装置3的中部夹持机构33收缩其夹爪的宽度。
10.电芯移位装置3的中部夹持机构33再次夹住已被端部夹持机构43夹持的电芯中部的窄区。
11.电芯旋转装置4的端部夹持机构43放松已被中部夹持机构33再次夹持的电芯。
12.一对电芯旋转装置4通过其横向行走机构42向中部夹持机构33再次行进，直至其端部夹持机构43进入包膜捆扎工作区的二次夹持位，电芯旋转装置4停止行进。
13.电芯旋转装置4的端部夹持机构43再次夹住中部夹持机构33再次夹持的电芯两端部的宽区；通过两次交换，增加电芯两端部的夹持宽度，可以减少包膜时电芯的变形和皱褶。
14. 电芯移位装置3的中部夹持机构33松开已被端部夹持机构43再次夹持的电芯。
15.电芯移位装置3通过其纵向行走机构32继续纵向行走，直至退出包膜捆扎工作区停止行走。
16.  隔膜张力装置6的托隔膜机构61将隔膜张力装置6与隔膜放料装置2之间电芯拖连的隔膜托住，为吸住薄膜创造条件。
17.  隔膜张力装置6的张力吸盘机构62将隔膜吸住，用于连续保持隔膜的张力，有利于保证包覆隔膜的质量。
18.  电芯旋转装置4的横轴旋转机构44带动端部夹持机构43转动电芯，拖动隔膜放料装置2继续放料，并包覆在电芯上。
19.  当电芯拖动的薄膜达到预留的长度后，横轴旋转机构44停止转动。
20.  隔膜张力装置6的隔膜切断机构63将张力吸盘机构62与叠片台11之间的隔膜紧靠叠片台11侧边切断。
21.  极片上料装置1和隔膜放料装置2结束暂停，继续依次交替叠放。
22.  电芯旋转装置4的横轴旋转机构44带动端部夹持机构43转动电芯，拖动预留长度的隔膜，并包覆在电芯上。
23.  当包覆在电芯外层的薄膜近似达到预定的层数，预留长度隔膜的尾端接近张力吸盘机构62后，横轴旋转机构44停止转动。
24.  电芯移位装置3通过其纵向行走机构32重新进入包膜捆扎工作区。
25.  电芯移位装置3的中部夹持机构33再次夹住已结束包膜的电芯中部。
26.  电芯旋转装置4的端部夹持机构43放松已被中部夹持机构33再次夹持的电芯。
27. 一对电芯旋转装置4通过其横向行走机构42，退出包膜捆扎工作区。
28. 一对电芯旋转装置4的端部夹持机构43打开夹爪。
29. 一对电芯旋转装置4通过其横向行走机构42，再次进入包膜捆扎工作区。
30.  电芯旋转装置4的端部夹持机构43再次夹住电芯两端，将包覆在电芯上的数层薄膜全部夹住；通过交换夹持，可以保证捆扎时的紧密。
31.  电芯移位装置3的中部夹持机构33再次松开已被端部夹持机构43再次夹持的电芯。
32.  电芯移位装置3通过其纵向行走机构32继续纵向行走，直至退出包膜捆扎工作区停止行走。
33.  电芯贴胶装置5的纵向移动机构55带动电芯贴胶装置5的胶带放料机构52、贴胶机构53和胶带切断机构54进入包膜捆扎区。
34.  一对电芯旋转装置4通过其横向行走机构42，在包膜捆扎工作区同步横向移动，选择捆扎位置后停止。
35.  电芯贴胶装置5的贴胶机构53通过其胶带吸盘将胶带的起始端粘贴在包覆电芯的隔膜上。
36.  电芯旋转装置4通过其横轴旋转机构44带动端部夹持机构43转动电芯，将切断后的隔膜余料继续包覆在电芯上；同时拖动电芯贴胶装置5的胶带放料机构52连续放料，并捆扎在电芯外层的薄膜上。
37.  当捆扎在电芯包膜上端胶带达到预定的层数后，横轴旋转机构44停止转动。
38.  电芯贴胶装置5通过其胶带切断机构54将包膜捆扎工作区的电芯与贴胶机构53之间的胶带切断。
39.  可以重复步骤34至步骤38，用于选择在电芯上多处捆扎。
40.  电芯贴胶装置5的纵向移动机构55带动电芯贴胶装置5的胶带放料机构52、贴胶机构53和胶带切断机构54退出包膜捆扎区。
41.  电芯移位装置3通过其纵向行走机构32重新进入包膜捆扎工作区。
42.  电芯移位装置3的中部夹持机构33再次夹住已结束捆扎的电芯。
43.  电芯旋转装置4的端部夹持机构43松开已又被中部夹持机构33夹持的电芯。
44.  一对电芯旋转装置4通过其横向行走机构42背向中部夹持机构33退行，直至其端部夹持机构43退出包膜捆扎工作区的二次夹持位，回到包膜捆扎工作区的首次夹持位，电芯旋转装置4停止退行。
45.  电芯旋转装置4的端部夹持机构43再次夹住中部夹持机构33夹持的电芯两端部的窄区。
46.  电芯移位装置3的中部夹持机构33松开已被端部夹持机构43夹持的电芯。
47.  电芯移位装置3的中部夹持机构33扩大其夹爪的夹持宽度。
48.  电芯移位装置3的中部夹持机构33再次夹住已被端部夹持机构43夹持的电芯中部的宽区。再通过两次交换，增加电芯中部的夹持宽度，可以减少电芯移位时电芯的变形和皱褶。
49.  电芯旋转装置4的端部夹持机构43松开已被中部夹持机构33再次夹持的电芯。
50. 一对电芯旋转装置4通过其横向行走机构42背向中部夹持机构33再次退行，直至退出包膜捆扎工作区。
51.  电芯移位装置3携带包膜捆扎完毕的电芯，通过其纵向行走机构32离开包膜捆扎工作区继续纵向行走，直至进入电芯的检测工作区的一侧停止行走。
52.  电芯移位装置3的横轴旋转机构44带动端部夹持机构43在水平面内顺时针方向转动90度，包膜捆扎完毕的电芯位于电芯的检测工作区的一侧。
53.  电芯移位装置3携带包膜捆扎完毕的电芯，通过其纵向行走机构32纵向返回行走，直至中部夹持机构33夹持的电芯进入电芯检测工作区停止行走。
54.检测工作区的检测装置的两个检测电极分别顶住电芯的正负极片的端子进行测试。
55.测试完毕后，检测装置的两个检测电极上、下退出。
56.电芯移位装置3携带检测完毕的电芯，通过其纵向行走机构32纵向继续行走，直至中部夹持机构33夹持的电芯退出电芯检测工作区，进入电芯成品取放工作区停止行走。
57.成品取放工作区的成品取放机构的成品吸盘下移吸取检测完毕的电芯。
58.成品取放机构移动成品吸盘吸取的电芯进入合格品放置区或不合格品放置区停止。
59.电芯移位装置3的横轴旋转机构44带动端部夹持机构43在水平面内逆时针方向转动90度。
60.成品吸盘放下吸取的合格或不合格的电芯。
61.成品取放机构移动成品吸盘返回检测工作区。
62.电芯移位装置3通过其纵向行走机构32向接近叠片台11纵向返回行走，直至原始位，等待极片上料装置1和隔膜放料装置2暂停叠放。
上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.叠片机的电芯包膜捆扎方法，其特征在于，包括如下步骤：
移位步骤：夹住结束叠放的电芯中部的宽区，进入包膜捆扎工作区；
夹端步骤：夹住电芯两端部的窄区；
收窄步骤：放松电芯中部的夹爪，收窄夹爪，再夹住电芯中部的窄区；
夹宽步骤：放松电芯两端部的夹爪，前移夹爪，再夹住电芯两端部的宽区；
退夹步骤：松开电芯中部的夹爪，退出包膜捆扎工作区；
吸膜步骤：吸住包膜捆扎工作区与叠放工作区之间电芯拖连的隔膜；
预包步骤：转动电芯，拖动隔膜继续放料，并包覆在电芯上；
切膜步骤：切断包膜捆扎工作区与叠放工作区之间电芯拖连的隔膜；
包膜步骤：转动电芯，拖动预留长度的隔膜，并包覆在电芯上；
转夹步骤：再次夹住已结束包膜的电芯中部，退出电芯两端部的夹爪；
夹膜步骤：打开两端部的夹爪，再次夹住电芯的两端部，将包覆在电芯外层的隔膜夹住；
贴胶步骤：粘贴胶带起始端在包覆电芯的隔膜上；
捆扎步骤：转动电芯，拖动胶带连续放料，并捆扎在包覆电芯的隔膜上；
切带步骤：切断包膜捆扎工作区电芯拖连的胶带。 
2. 依据权利要求1所述的包膜捆扎方法，其特征在于，所述切带步骤之后包括如下步骤：
再夹步骤：再次夹住已结束捆扎的电芯中部；
移夹步骤：放松电芯两端部的夹爪，后移夹爪，再夹住电芯两端部的窄区；
夹宽步骤：放松电芯中部的夹爪，调宽夹爪，再夹住电芯中部的宽区；
退夹步骤：松开电芯两端部的夹爪，退出夹爪。
3. 电芯包膜捆扎的叠片机，其特征在于，该叠片机包括：
将叠放工作区的电芯转移到包膜捆扎工作区的电芯移位装置；
旋转电芯用于包膜捆扎的一对电芯旋转装置；
控制包膜张力的隔膜张力装置；
用于捆扎电芯的电芯贴胶装置；
所述电芯移位装置包括：移位座，移位座底部设置的纵向行走机构，移位座上方设置的可以调整夹持宽度的中部夹持机构，中部夹持机构与移位座之间设置有控制中部夹持机构在水平面内90度转位的往复回转机构；
所述电芯旋转装置包括：旋转座，旋转座底部设置的横向行走机构，旋转座上方设置的端部夹持机构，端部夹持机构与旋转座之间设置有控制端部夹持机构绕横向水平轴线转动的横轴旋转机构。
4. 依据权利要求3所述的叠片机，其特征在于，所述电芯贴胶装置包括：贴胶座，贴胶座上设置的胶带放料机构、贴胶机构和胶带切断机构，和带动上述机构一起水平移动的纵向移动机构。
5. 依据权利要求3所述的叠片机，其特征在于，所述隔膜张力装置包括：托隔膜机构、对应托隔膜机构的张力吸盘机构、隔膜切断机构。
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