CN103682456B - 高速锂离子电池电芯自动包胶机 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种结构合理、生产效率高且能大大提高自动化程度的高速锂离子电池电芯自动包胶机。本发明包括机架，在所述机架上设置有电控部分、工作平台和立板（4），在所述立板（4）上设置有包胶装置，所述包胶装置包括胶纸输出部（a）、包胶部（b）和电芯夹持部（c），所述胶纸输出部（a）输出胶纸，在胶纸被拉出一定长度并被剪断后，所述包胶部（b）吸附被剪断的胶纸非粘性的一面并将胶纸输送到所述电芯夹持部（c），在电控部分的作用下，胶纸带粘性的一面正对电芯的被包胶位置，所述包胶部（b）和所述电芯夹持部（c）共同作用完成包胶动作。本发明可应用于电池制作领域。

Description

高速锂离子电池电芯自动包胶机

技术领域

本发明涉及一种包胶机，尤其涉及一种高速锂离子电池电芯自动包胶机。

背景技术

充电电池由保护电路板和电池电芯组成。其中，电池电芯是充电电池中的蓄电部分。电池电芯的质量直接决定了充电电池的质量。电池电芯的结构有多种，其中一种是由若干层隔膜和铝膜相间包裹，在包好的软包一端安装两个电极，再在外围包围铝片，如图1所示就是包围好铝片的电芯。在现有的电池电芯制作过程中，为了保证后续的电池制作质量，在包围好铝片的电芯两端还需包上两层胶，以使电池电芯更为紧致，保证电池质量，如图2所示。现有的工艺是在完成铝片包围后，采用人工进行两端包胶。但采用人工包胶的方式存在以下不足：1、需要大量的人手进行作业，增加生产成本；2、工作人员需要不间断地进行作业，增加了工作人员的劳动强度；3、人工包胶会降低生产效率；4、人工包胶不能保证每个包胶的电池电芯的质量一致，致使电池电芯质量参差不齐；5、人工包胶，使整个电池生产的自动化程度降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构合理、生产效率高且能大大提高自动化程度的高速锂离子电池电芯自动包胶机。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括机架，在所述机架上设置有电控部分、工作平台和立板，在所述立板上设置有包胶装置，所述包胶装置包括胶纸输出部、包胶部和电芯夹持部，所述胶纸输出部、所述包胶部和所述电芯夹持部依次首尾连接，所述胶纸输出部输出胶纸，在胶纸被拉出一定长度并被剪断后，所述包胶部吸附被剪断的胶纸非粘性的一面并将胶纸输送到所述电芯夹持部，在电控部分作用下，胶纸带粘性的一面正对电芯的被包胶位置，所述包胶部和所述电芯夹持部共同作用完成包胶动作。

所述包胶部包括固定设置在所述立板上的旋转气缸、固定设置在所述旋转气缸的输出轴上的旋转板、固定设置在所述旋转板上的包胶头推出气缸和固定设置在所述包胶头推出气缸的输出轴上的包胶头，所述包胶头推出气缸和所述包胶头设置为两套，两个所述包胶头呈180°反向设置，所述包胶头由U形支架、设置在所述U形支架的两个端部的真空吸孔和设置在所述U形支架的另一端并在靠近U形支架开口端部的位置相互压向对方的一对压辊组成，所述一对压辊之间的间隙比松弛状态下的电芯厚度小，所述U形支架的U形开口端构成电芯包胶入口。

所述电芯夹持部包括固定设置在所述立板上的上模驱动气缸、固定设置在所述上模驱动气缸输出轴上的夹持上模和夹持下模，在所述夹持上模的下端和所述夹持下模的上端设置有相互配合的电芯凹模，待贴胶的电池电芯放置在所述电芯凹模中并被夹紧。

所述电芯凹模上与电芯被包胶的对应一端设置为圆弧过渡型，在所述夹持上模和所述夹持下模在压合后，所述圆弧过渡型使电芯上被包胶的端部压紧。

所述胶纸输出部包括胶纸放料盘、拉胶机构和剪胶机构，所述拉胶机构包括固定设置在所述立板上的第一拉胶气缸和固定设置在所述第一拉胶气缸输出轴上的第一拉胶夹，所述第一拉胶夹上设置有剪胶刀，胶纸穿过所述第一拉胶夹，所述剪胶机构包括固定设置在所述立板上的导轨、滑动配合在所述导轨上的由气缸推动的移动架和设置在所述移动架上的推动杆，所述推动杆推动所述剪胶刀剪断胶纸。

在所述立板还设置有第二拉胶气缸和固定设置在所述第二拉胶气缸输出轴上的第二拉胶夹，胶纸穿过所述第二拉胶夹，所述第二拉胶气缸输出轴的伸缩方向与胶纸拉出方向一致。

在所述立板上设置有两套所述包胶装置，两套所述包胶装置可单独或同时对同一块电池电芯进行包胶动作。

在所述立板上设置有工位孔，位于所述立板另一侧的工作平台上设置有电芯热压装置和电芯短路测试装置，所述电芯热压装置包括放置电池电芯的热压平台、热压上模以及设置在所述热压平台和所述热压上模内部的热电偶，在所述工作平台上还设置有平行设置的一对导向立柱，所述热压上模滑动配合在所述导向立柱上并由设置在所述导向立柱上的热模下压电机驱动向下运动压紧电芯，所述电芯短路测试装置包括设置在所述热压平台一侧的一对极耳接触探针，电芯上的电极与一对所述极耳接触探针相接触，一对所述极耳接触探针的另一端与设置在外围的电路测试仪器电连接。

所述电芯热压装置和所述电芯短路测试装置的数目均设置为二套。

所述高速锂离子电池电芯自动包胶机还包括电芯出料位，在所述工作平台上还设置有放料位和传送臂，所述传送臂将放置在所述放料位的电芯传送至所述电芯夹持部，在所述机架上的放料位一端和出料位一端均设置有控制面板，所述控制面板与所述电控部分电连接，在所述胶纸输出部还设置有胶纸绷紧弹性头，所述胶纸绷紧弹性头使胶纸始终处于张紧状态。

本发明的有益效果是：本发明将胶纸输出部、包胶部和电芯夹持部共同设置在一块立板上，且胶纸输出部、包胶部和电芯夹持部的对称设置为两对，对包胶部进行了全新的设计，将包胶部分设计成U形状，利用设置在U形支架内的一对压辊，压辊之间的间隙设置成小于电芯在松弛状态下的厚度，利用真空吸孔吸住胶纸，当包胶头推出气缸推出包胶头时，胶纸上带有粘性的一面首先遭遇带包胶的电芯，在所述包胶头推出气缸继续推动包胶头时，胶纸在所述压辊的作用下自然地对电芯进行包胶，且一对压辊对包在电芯上的胶纸压紧，使胶纸稳定地包在电芯的两端上；另外，在电芯夹持部上的电芯凹模上设置圆弧过渡型，利用该圆弧过渡型，能实现松弛的电芯在包胶过程中首先被所述圆弧过渡型压紧，避免了发生褶皱的情况；本发明在立板的另外一侧还同时设置了电芯热压装置和电芯短路测试装置，对包胶后的电芯进行电性能测试，使电芯的包胶过程和电性能测试过程很好地结合为一体；本发明利用电控部分对上述包胶过程和电性能测试过程进行全自动控制，极大地提高了自动化程度；所以，本发明所述包胶机是一种结构合理、生产效率高且能大大提高自动化程度的高速锂离子电池电芯自动包胶机。

附图说明

图1是电池电芯在包胶前的简易结构示意图；

图2是电池电芯在包胶后的简易结构示意图；

图3是本发明的立体结构示意图；

图4是本发明中所述工作平台上的结构示意图；

图5是所述工作平台上部的俯视结构示意图；

图6是所述立板上的结构示意图；

图7是所述胶纸输出部和包胶部的具体结构示意图；

图8是所述包胶部的简易结构示意图；

图9是所述包胶头的简易结构示意图；

图10是电芯夹持部的简易结构示意图；

图11是图10中A部分的放大结构示意图；

图12是所述热压测试部分的简易结构示意图。

具体实施方式

如图3至12所示，本发明包括机架1，在所述机架1上设置有电控部分2、工作平台3和立板4。在所述立板4上设置有包胶装置。所述包胶装置的数目为两套。其中一套包胶装置的包胶宽度较大，另一套包胶装置的包胶宽度较小，具有较大宽度的胶纸包在电芯的不具有电极的一端，具有较小宽度的胶纸包在电芯的具有电极的一端上并位于两个电极中间。工作时，同一块电芯上的胶纸可同时或单独完成包胶动作。每一套所述包胶装置包括胶纸输出部a、包胶部b和电芯夹持部c，所述胶纸输出部a、所述包胶部b和所述电芯夹持部c依次首尾连接，所述胶纸输出部a输出胶纸，在胶纸被拉出一定长度并被剪断后，所述包胶部b吸附被剪断的胶纸非粘性的一面并将胶纸输送到所述电芯夹持部c，在电控部分2的作用下，胶纸带粘性的一面正对电芯的被包胶位置，所述包胶部b和所述电芯夹持部c共同作用完成包胶动作。

所述包胶部b包括固定设置在所述立板4上的旋转气缸5、固定设置在所述旋转气缸5的输出轴6上的旋转板7、固定设置在所述旋转板7上的包胶头推出气缸8和固定设置在所述包胶头推出气缸8的输出轴上的包胶头9，所述包胶头推出气缸8和所述包胶头9设置为两套，两个所述包胶头呈180°反向设置，所述包胶头9由U形支架10、设置在所述U形支架10的两个端部的真空吸孔11和设置在所述U形支架10的另一端并在靠近U形支架开口端部的位置相互压向对方的一对压辊12组成，所述一对压辊12之间的间隙比松弛状态下的电芯厚度小，所述U形支架10的U形开口端构成电芯包胶入口。

所述电芯夹持部c包括固定设置在所述立板4上的上模驱动气缸13、固定设置在所述上模驱动气缸13输出轴上的夹持上模14和夹持下模15，在所述夹持上模14的下端和所述夹持下模15的上端设置有相互配合的电芯凹模16，待贴胶的电池电芯放置在所述电芯凹模16中并被夹紧。所述电芯凹模16上与电芯被包胶的对应一端设置为圆弧过渡型17，在所述夹持上模14和所述夹持下模15在压合后，所述圆弧过渡型17使电芯上被包胶的端部压紧。

所述胶纸输出部a包括胶纸放料盘18、拉胶机构和剪胶机构，所述拉胶机构包括固定设置在所述立板4上的第一拉胶气缸19和固定设置在所述第一拉胶气缸19输出轴上的第一拉胶夹20，所述第一拉胶夹20上设置有剪胶刀21，胶纸穿过所述第一拉胶夹20，所述剪胶机构包括固定设置在所述立板4上的导轨22、滑动配合在所述导轨22上的由气缸推动的移动架23和设置在所述移动架23上的推动杆24，所述推动杆24推动所述剪胶刀21剪断胶纸。

在所述立板4还设置有第二拉胶气缸25和固定设置在所述第二拉胶气缸25输出轴上的第二拉胶夹26，胶纸穿过所述第二拉胶夹26，所述第二拉胶气缸25输出轴的伸缩方向与胶纸拉出方向一致。

在所述立板4上设置有工位孔27，位于所述立板4另一侧的工作平台3上设置有电芯热压装置和电芯短路测试装置，所述电芯热压装置包括放置电池电芯的热压平台28、热压上模29以及设置在所述热压平台28和所述热压上模29内部的热电偶，在所述工作平台3上还设置有平行设置的一对导向立柱30，所述热压上模29滑动配合在所述导向立柱30上并由设置在所述导向立柱30上的热模下压电机31驱动向下运动压紧电芯，所述电芯短路测试装置包括设置在所述热压平台28一侧的一对极耳接触探针32，电芯上的电极与一对所述极耳接触探针32相接触，一对所述极耳接触探针32的另一端与设置在外围的电路测试仪器电连接。所述电芯热压装置和所述电芯短路测试装置的数目均设置为二套。

所述高速锂离子电池电芯自动包胶机还包括电芯出料位38，在所述工作平台3上还设置有放料位34和传送臂35，所述传送臂35将放置在所述放料位34的电芯传送至所述电芯夹持部，在所述机架1上的放料位一端和出料位一端均设置有控制面板36，所述控制面板36与所述电控部分2电连接，在所述胶纸输出部还设置有胶纸绷紧弹性头37，所述胶纸绷紧弹性头37使胶纸始终处于张紧状态。设置两个控制面板36实现了联动控制，方便工作人员。

与现有采用手工包胶的工艺相比，本发明克服了现有技术中存在的包胶质量不好、工作效率低下且工作人员劳动强度大的问题，极大地提高了工作效率，提高了企业的自动化程度。

本发明的工作流程如下：

一、包胶过程

工作人员将待包胶的电池电芯置于所述放料位34上，所述传送臂35将放料位34上的电池电芯拾取并传送至所述夹持下模15上的电芯凹模16处；所述上模驱动气缸13动作，推动所述夹持上模14下行并使位于所述夹持上模14下端的电芯凹模16与位于所述夹持下模15上端的电芯凹模16相压紧，利用所述电芯凹模16上的圆弧过渡型17保证电池电芯被压合过程中，其两端被紧紧地包住，不会发生褶皱现象；在所述拉胶气缸19和所述第二拉胶气缸25的作用下，胶纸被从所述胶纸放料盘18上放料；当胶纸被拉出一定长度后，位于所述移动架23上的推动杆24被推动在所述导轨22上向所述剪胶刀21运动，在所述推动杆24运动到所述剪胶刀21处时，推动所述剪胶刀21剪断胶纸；位于所述胶纸输出部上的胶纸绷紧弹性头37使胶纸始终处于张紧状态；与此同时，所述包胶头推出气缸8推出所述U形支架10并使所述真空吸孔11吸紧被剪断的胶纸；在所述旋转气缸5的作用下，吸附有胶纸的包胶头9转过180°，到达所述电芯凹模16的一端并推向电池电芯；在胶纸接触到所述电池电芯后，所述包胶头推出气缸8继续向前运动，此时，一部分电芯进入到一对所述压辊12之间；在所述压辊12的作用下，被所述真空吸孔11吸附着的胶纸被压贴在电芯上；所述包胶头9推出后，即完成包胶动作；在所述旋转气缸5上设置有一对包胶头9和与之对应的一对所述包胶头推出气缸8。一对所述包胶头9相对设置，在其中的一个包胶头9进行吸取胶纸时，另一包胶头9可以对电芯进行包胶，即包胶头9吸取胶纸后，转动180°后进行包胶，另一包胶头9从包胶位置转动到吸取胶纸的位置，这极大地提高了工作效率。另外，在所述立板4对称设置有两套所述包胶装置，可同时或单独对同一电芯进行包胶，更进一步地提高了本发明的包胶效率。

二、热压测试过程

电池电芯在完成包胶过程后，所述上模驱动气缸13驱动所述电芯凹模16分开，所述传送臂35拾取完成包胶的电芯并通过所述工位孔27将电芯传送至所述立板4的另一侧；电池电芯被放置在所述热压平台28上，所述热压平台28的数目设置为两个，可同时对两个电芯进行热压测试；在电池电芯被放置于所述热压平台28上后，电池电芯上的电极正好与所述极耳接触探针32接触；所述热模下压电机31运动并带动所述热压上模29在所述导向柱30的导向作用下向下运动，对电芯进行热压处理，同时电池电芯通过极耳接触探针32与外围的电路测试仪器电连接，在规定的时间内，电路测试仪器对电芯施加指定值的电压或电流，根据测试获得的电阻值判断电芯是否为合格品；在完成热压测试处理后，通过电芯出料位38出料。从而完成整个包胶热压测试过程。

本发明可应用于电池制作领域。

需要注意的是，上述仅以优选实施例对本发明进行了说明，并不能就此局限本发明的权利范围，因此在不脱离本发明思想的情况下，凡运用本发明说明书和附图部分的内容所进行的等效变化，均理同包含在本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种高速锂离子电池电芯自动包胶机，包括机架（1），在所述机架（1）上设置有电控部分（2）、工作平台（3）和立板（4），其特征在于：在所述立板（4）上设置有包胶装置，所述包胶装置包括胶纸输出部（a）、包胶部（b）和电芯夹持部（c），所述胶纸输出部（a）、所述包胶部（b）和所述电芯夹持部（c）依次首尾连接，所述胶纸输出部（a）输出胶纸，在胶纸被拉出一定长度并被剪断后，所述包胶部（b）吸附被剪断的胶纸非粘性的一面并将胶纸输送到所述电芯夹持部（c），在电控部分（2）的作用下，胶纸带粘性的一面正对电芯的被包胶位置，所述包胶部（b）和所述电芯夹持部（c）共同作用完成包胶动作；所述包胶部（b）包括固定设置在所述立板（4）上的旋转气缸（5）、固定设置在所述旋转气缸（5）的输出轴（6）上的旋转板（7）、固定设置在所述旋转板（7）上的包胶头推出气缸（8）和固定设置在所述包胶头推出气缸（8）的输出轴上的包胶头（9），所述包胶头推出气缸（8）和所述包胶头（9）设置为两套，两个所述包胶头呈180°反向设置，所述包胶头（9）由U形支架（10）、设置在所述U形支架（10）的两个端部的真空吸孔（11）和设置在所述U形支架（10）的另一端并在靠近U形支架开口端部的位置相互压向对方的一对压辊（12）组成，所述一对压辊（12）之间的间隙比松弛状态下的电芯厚度小，所述U形支架（10）的U形开口端构成电芯包胶入口；所述电芯夹持部（c）包括固定设置在所述立板（4）上的上模驱动气缸（13）、固定设置在所述上模驱动气缸（13）输出轴上的夹持上模（14）和夹持下模（15），在所述夹持上模（14）的下端和所述夹持下模（15）的上端设置有相互配合的电芯凹模（16），待贴胶的电池电芯放置在所述电芯凹模（16）中并被夹紧。

2.根据权利要求1所述的高速锂离子电池电芯自动包胶机，其特征在于：所述电芯凹模（16）上与电芯被包胶的对应一端设置为圆弧过渡型（17），在所述夹持上模（14）和所述夹持下模（15）在压合后，所述圆弧过渡型（17）使电芯上被包胶的端部压紧。

3.根据权利要求2所述的高速锂离子电池电芯自动包胶机，其特征在于：所述胶纸输出部（a）包括胶纸放料盘（18）、拉胶机构和剪胶机构，所述拉胶机构包括固定设置在所述立板（4）上的第一拉胶气缸（19）和固定设置在所述第一拉胶气缸（19）输出轴上的第一拉胶夹（20），所述第一拉胶夹（20）上设置有剪胶刀（21），胶纸穿过所述第一拉胶夹（20），所述剪胶机构包括固定设置在所述立板（4）上的导轨（22）、滑动配合在所述导轨（22）上的由气缸推动的移动架（23）和设置在所述移动架（23）上的推动杆（24），所述推动杆（24）推动所述剪胶刀（21）剪断胶纸。

4.根据权利要求3所述的高速锂离子电池电芯自动包胶机，其特征在于：在所述立板（4）还设置有第二拉胶气缸（25）和固定设置在所述第二拉胶气缸（25）输出轴上的第二拉胶夹（26），胶纸穿过所述第二拉胶夹（26），所述第二拉胶气缸（25）输出轴的伸缩方向与胶纸拉出方向一致。

5.根据权利要求1所述的高速锂离子电池电芯自动包胶机，其特征在于：在所述立板（4）上设置有两套所述包胶装置，两套所述包胶装置可单独或同时对同一块电池电芯进行包胶动作。

6.根据权利要求1所述的高速锂离子电池电芯自动包胶机，其特征在于：在所述立板（4）上设置有工位孔（27），位于所述立板（4）另一侧的工作平台（3）上设置有电芯热压装置和电芯短路测试装置，所述电芯热压装置包括放置电池电芯的热压平台（28）、热压上模（29）以及设置在所述热压平台（28）和所述热压上模（29）内部的热电偶，在所述工作平台（3）上还设置有平行设置的一对导向立柱（30），所述热压上模（29）滑动配合在所述导向立柱（30）上并由设置在所述导向立柱（30）上的热模下压电机（31）驱动向下运动压紧电芯，所述电芯短路测试装置包括设置在所述热压平台（28）一侧的一对极耳接触探针（32），电芯上的电极与一对所述极耳接触探针（32）相接触，一对所述极耳接触探针（32）的另一端与设置在外围的电路测试仪器电连接。

7.根据权利要求6所述的高速锂离子电池电芯自动包胶机，其特征在于：所述电芯热压装置和所述电芯短路测试装置的数目均设置为二套。

8.根据权利要求1至7任一项所述的高速锂离子电池电芯自动包胶机，其特征在于：所述高速锂离子电池电芯自动包胶机还包括电芯出料位（38），在所述工作平台（3）上还设置有放料位（34）和传送臂（35），所述传送臂（35）将放置在所述放料位（34）的电芯传送至所述电芯夹持部，在所述机架（1）上的放料位一端和出料位一端均设置有控制面板（36），所述控制面板（36）与所述电控部分（2）电连接，在所述胶纸输出部还设置有胶纸绷紧弹性头（37），所述胶纸绷紧弹性头（37）使胶纸始终处于张紧状态。