CN107275682B - 一种锂电池电芯外膜热熔机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锂电池电芯外膜热熔机构，包括成直线设置的电芯上料机构和下料机构，以及用于抓、放电芯的机械手，位于电芯上料机构出料端的两侧对称设置有绝缘膜上料机构和热熔包膜机构，位于热熔包膜机构的正上方设置有顶推气；位于下料机构进料端的两侧对称设置一包胶机构。该机构可自动完成绝缘膜的上料、电芯上料、绝缘膜弯折包裹、绝缘膜与盖板组件热熔、绝缘膜包胶、包膜电芯下料作业，能够实现绝缘膜热熔、包胶同时进行，可有效提高电芯绝缘膜的包膜效率。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池生产技术领域，具体而言涉及一种锂电池电芯外膜热熔机构。
背景技术
锂离子电池制造工艺多是将两支电芯包胶后，再将其极耳焊接在盖板组件上，然后再将绝缘膜包裹电芯并与盖板组件热熔在一起，从而起到固定电芯、防止后续入壳刮伤等作用。
但目前的电池包膜机多采用转盘结构，占地空间大；绝缘膜的包裹弯折、热熔、包胶分别在不同工位完成，易出现上下游工序衔接不流畅等问题。因此，非常需要一种能够同时克服上述缺陷、提高劳动生产率的装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂电池电芯外膜热熔机构，能够实现绝缘膜热熔、包胶同时进行，可有效提高电芯绝缘膜的包膜效率。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种锂电池电芯外膜热熔机构，包括成直线设置的电芯上料机构和下料机构，以及用于抓、放电芯的机械手，位于电芯上料机构出料端的两侧对称设置有绝缘膜上料机构和热熔包膜机构，位于热熔包膜机构的正上方设置有顶推气；位于下料机构进料端的两侧对称设置一包胶机构。
进一步方案，所述绝缘膜上料机构包括固设于地面的滑轨，所述滑轨上滑动连接有滑动板，所述滑动板一端通过滚动丝杆与驱动电机连接，滑动板的另一端固设有上料气缸，所述上料气缸的活塞端固设有接有用于卡设绝缘膜的定位柱。
更进一步方案，所述上料气缸通过气缸安装座安装在滑动板的顶端面，所述定位柱通过顶板与上料气缸的活塞端连接。
进一步方案，所述电芯上料机构包括传送带，所述传送带的外表面等间距地固设有隔板。
进一步方案，所述热熔包膜机构包括L形的支撑架，所述支撑架的水平板中间开设有槽口，支撑架的垂直板的外侧壁固设有抚膜装置，垂直板的内侧壁从上往下依次固设有压膜装置、热熔装置和折膜装置，所述压膜装置、热熔装置和折膜装置均为两个，且分别水平对称设置；两两压膜装置、热熔装置和折膜装置之间的间隙中轴线与所述槽口的中轴线重合。
更进一步方案，所述抚膜装置包括垂直固设在垂直板上的抚膜气缸，所述抚膜气缸的活塞端通过抚膜电机和抚膜辊连接，所述抚膜辊位于水平板的正上方；
所述压膜装置包括水平固设在垂直板上的压膜气缸，所述压膜气缸的活塞端通过连接架与压膜辊连接；
所述热熔装置包括水平固设在垂直板上的夹持气缸，所述夹持气缸的活塞端固接有侧立的T形推板，所述T形推板的水平段的顶端面安装有热熔气缸，T形推板的垂直段的顶端间隔地开设有热熔槽；所述热熔气缸的活塞端连接有与所述热熔槽相配合的热熔头；
所述折膜装置包括水平固设在垂直板上的折膜气缸，所述折膜气缸的活塞端固接有L形推板，所述L形推板的垂直段外侧固设有折膜辊，L形推板的水平段的外端开设向内凹的卡槽。
优选的，所述抚膜电机和抚膜辊为两套，其对称设置在水平板上的槽口的两侧；抚膜气缸带动抚膜电机和抚膜辊上、下运动，抚膜电机带动抚膜辊反向转动；
所述压膜气缸带动压膜辊水平运动；
所述夹持气缸带动T形推板水平移动，热熔气缸带动热熔头从热熔槽）伸出和缩回；
所述折膜气缸带动L形推板和折膜辊一同进行水平运动。
进一步方案，所述包胶机构包括垂直滑动连接的水平轨、垂直轨，所述垂直轨一侧滑动连接有包胶立板，所述包胶立板上垂直固设有张力辊和胶带料辊；所述包胶立板的顶端水平固定有包胶横板，所述包胶横板的顶端面依次固设有包胶辊、吸附块、包胶气缸，所述包胶气缸的活塞端固接有切刀。
更进一步方案，所述吸附块的垂直方向密布有吸附孔，吸附块中间水平开设有刀槽，所述的切刀一侧与包胶气缸的活塞端连接、另一端与活动卡设在刀槽中的刀板连接；包胶气缸的水平伸缩运动带动切刀在刀槽中伸缩运动。
本发明中的机械手是机械领域常用的用于抓、放设备并移动的设置。
下料机构和绝缘膜上料机构的结构完全相同。
由以上技术方案可知，本发明能够方便的实现对电芯进行连续、高效包膜，并且绝缘膜的热熔、包胶同时进行且各工位衔接紧密，大大提高了生产效率。
本发明摒弃了传统电芯绝缘膜热熔方法中的转盘机构，其结构紧凑、占地空间小、工序衔接更加流畅，而且可同时完成电芯外膜的热熔、包胶作业，速度快且可有效保证质量，从而大大提高锂离子电池的制造效率并具有良好的操作性、安全性。
该机构能够实现电芯绝缘膜的自动高效热熔。该机构可自动完成绝缘膜的上料、电芯上料、绝缘膜弯折包裹、绝缘膜与盖板组件热熔、绝缘膜包胶、包膜电芯下料作业，能够实现绝缘膜热熔、包胶同时进行，可有效提高电芯绝缘膜的包膜效率。
本发明机构布局紧凑、结构简单合理，即使在长期使用后仍具有良好的性能表现，可有效降低电池制造成本，提高电池制造企业的竞争力。
附图说明
图1是绝缘膜的结构示意图；
图2是来料包胶的电芯的结构示意图；
图3是热熔包膜后的电芯结构示意图；
图4是本发明的结构示意图；
图5是本发明中绝缘膜上料机构的结构示意图；
图6是本发明中绝缘膜上料机构和绝缘膜的配合示意图；
图7是本发明中电芯上料机构的结构示意图；
图8是本发明中热熔包膜机构的结构示意图；
图9是本发明中抚膜装置的结构示意图；
图10是本发明中压膜装置和折膜装置的结构示意图；
图11是本发明中热熔装置的结构示意图；
图12是本发明中包胶机构的结构示意图；
图13是本胶带安装在包胶机构上的示意图。
图中：1-绝缘膜，1-1定位孔，1-2热熔焊印；2-电芯，2-1电芯体，2-2盖板，3-胶带，4-绝缘膜上料机构，4-1驱动电机，4-2滚动丝杆，4-3滑轨，4-4滑动板，4-5气缸安装座，4-6上料气缸，4-7顶板，4-8定位柱；5-电芯上料机构，5-1传送带，5-2隔板；6-顶推气缸，7-热熔包膜机构，7-1支撑架，7-11垂直板，7-12水平板，7-13槽口；7-2抚膜装置，7-21抚膜气缸，7-22抚膜电机，7-23抚膜辊；7-3压膜装置，7-31压膜气缸，7-32连接架，7-33压膜辊；7-4热熔装置，7-41夹持气缸，7-42热熔气缸，7-43热熔头，7-44 T形推板，7-45热熔槽；7-5折膜装置；7-51折膜气缸，7-52L形推板，7-53折膜辊，7-54卡槽；8-包胶机构，8-1水平轨，8-2垂直轨，8-3包胶立板，8-4张力辊，8-5胶带料辊，8-6包胶横板，8-7吸附块，8-71刀槽，8-72吸附孔，8-8切刀，8-9包胶气缸，8-10包胶辊；9-下料机构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示是绝缘膜1的结构示意图，其中间连接处开设有定位孔1-1。
如图2所示是来料包胶的电芯2的结构示意图，其电芯体2-1的极耳与盖板2-2焊接在一起。
如图3所示是电芯热熔包膜后的结构示意图，绝缘膜1包覆在电芯2的外侧，通过热熔后在盖板2-2上形成热熔焊印1-2，绝缘膜1的两侧边通过胶带3进行固定。
如图4所示，一种锂电池电芯外膜热熔机构，包括成直线设置的电芯上料机构5和下料机构9，以及用于抓、放电芯2的机械手（图中未画出），位于电芯上料机构5出料端的两侧对称设置有绝缘膜上料机构4和热熔包膜机构7，位于热熔包膜机构7的正上方设置有顶推气缸6；位于下料机构9进料端的两侧对称设置一包胶机构8。
进一步方案，如图5所示，绝缘膜上料机构4包括固设于地面的滑轨4-3，所述滑轨4-3上滑动连接有滑动板4-4，所述滑动板4-4一端通过滚动丝杆4-2与驱动电机4-1连接，滑动板4-4的另一端固设有上料气缸4-6，所述上料气缸4-6的活塞端固设有接有用于卡设绝缘膜1的定位柱4-8。
更进一步方案，所述上料气缸4-6通过气缸安装座4-5安装在滑动板4-5的顶端面，所述定位柱4-8通过顶板4-7与上料气缸4-6的活塞端连接。
如图6所示，定位柱4-8穿过绝缘膜1上的定位孔1-1对绝缘膜1进行定位和移动。
进一步方案，如图7所示，电芯上料机构5包括传送带5-1，所述传送带5-1的外表面等间距地固设有隔板5-2。下料机构9和绝缘膜上料机构4的结构相同。
进一步方案，如图8所示，热熔包膜机构7包括L形的支撑架7-1，所述支撑架7-1的水平板7-12中间开设有槽口7-13，支撑架7-1的垂直板7-11的外侧壁固设有抚膜装置7-2，垂直板7-11的内侧壁从上往下依次固设有压膜装置7-3、热熔装置7-4和折膜装置7-5，所述压膜装置7-3、热熔装置7-4和折膜装置7-5均为两个，且分别水平对称设置；两两压膜装置7-3、热熔装置7-4和折膜装置7-5之间的间隙中轴线与所述槽口7-13的中轴线重合。
更进一步方案，如图9所示，抚膜装置7-2包括垂直固设在垂直板7-11上的抚膜气缸7-21，所述抚膜气缸7-21的活塞端通过抚膜电机7-22和抚膜辊7-23连接，所述抚膜辊7-23位于水平板7-12的正上方；
优选的，所述抚膜电机7-22和抚膜辊7-23为两套，其对称设置在水平板7-12上的槽口7-13的两侧；抚膜气缸7-21带动抚膜电机7-22和抚膜辊7-23上、下运动，抚膜电机7-22带动抚膜辊7-23反向转动。
如图10所示，压膜装置7-3包括水平固设在垂直板7-11上的压膜气缸7-31，所述压膜气缸7-31的活塞端通过连接架7-32与压膜辊7-33连接；所述压膜气缸7-31带动压膜辊7-33水平运动；
所述折膜装置7-5包括水平固设在垂直板7-11上的折膜气缸7-51，所述折膜气缸7-51的活塞端固接有L形推板7-52，所述L形推板7-52的垂直段外侧固设有折膜辊7-53，L形推板7-52的水平段的外端开设向内凹的卡槽7-54。
优选的，所述折膜气缸7-51带动L形推板7-52和折膜辊7-53一同进行水平运动。
如图11所示，热熔装置7-4包括水平固设在垂直板7-11上的夹持气缸7-41，所述夹持气缸7-41的活塞端固接有侧立的T形推板7-44，所述T形推板7-44的水平段的顶端面安装有热熔气缸7-42，T形推板7-44的垂直段的顶端间隔地开设有热熔槽7-45；所述热熔气缸7-42的活塞端连接有与所述热熔槽7-45相配合的热熔头7-43；
优选的，所述夹持气缸7-41带动T形推板7-44水平移动，热熔气缸7-42带动热熔头7-43从热熔槽7-45伸出和缩回；
如图12所示，包胶机构8包括垂直滑动连接的水平轨8-1、垂直轨8-2，所述垂直轨8-2一侧滑动连接有包胶立板8-3，所述包胶立板8-3上垂直固设有张力辊8-4和胶带料辊8-5；所述包胶立板8-3的顶端水平固定有包胶横板8-6，所述包胶横板8-6的顶端面依次固设有包胶辊8-10、吸附块8-7、包胶气缸8-9，所述包胶气缸8-9的活塞端固接有切刀8-8。
更进一步方案，所述吸附块8-7的垂直方向密布有吸附孔8-72，吸附块8-7中间水平开设有刀槽8-71，所述的切刀8-8一侧与包胶气缸8-9的活塞端连接、另一端与活动卡设在刀槽8-71中的刀板连接；包胶气缸8-9的水平伸缩运动带动切刀8-8在刀槽8-71中伸缩运动。
如图13所示，胶带3套装在胶带料辊8-5上，通过张力辊8-4张拉而吸附在吸附块8-7上，胶带3有粘性的一侧在上方，端头在包胶辊8-10上。工作时，垂直轨8-2带着吸附块8-7在水平轨8-1上水平移动至包膜热熔后的电池底部，包胶立板8-3带动包胶横板8-6在垂直轨8-2上向上移动，使吸附块8-7与电池底部接触，胶带3粘附在电池底部的绝缘膜上；而包胶辊8-10位于电池的小侧边；对胶带3起到张拉抚平作用，使胶带紧贴在电池底部。包胶气缸8-9伸长驱动吸附块8-7向包胶辊8-10方向移动，使包胶辊8-10紧贴住电池的小侧边，并给包胶辊8-10一个外力使其向上转动，从而将胶带3的端部紧粘贴上电池的小侧边，至此完成了包胶工作。然后包胶气缸8-9收缩驱动吸附块8-7离开包胶辊8-10一小段距离，不再与电池小侧边相接触。由于胶带3仍然是处于拉紧状态，包胶气缸8-9继续收缩驱动切刀8-8伸出刀槽8-71，切刀8-8从下方切断胶带3。
两个包胶机构8分别工作，对电池的底部两侧分别进行粘贴胶带。
本发明的工作原理及工作过程为：
本发明机构对锂电池电芯进行包膜热熔作业时，绝缘膜1放置在绝缘膜料仓内，绝缘膜料仓可设置两个，分别设在绝缘膜上料机构4的进料口两侧，可实现不停机状态下的连续生产。绝缘膜1上料是使用机械手利用吸盘从绝缘膜料仓中吸取绝缘膜1，上料气缸4-6驱动顶板4-7带动定位柱4-8上移，定位柱4-8穿过绝缘膜1上的定位孔1-1来实现对绝缘膜1的定位固定；驱动电机4-1驱动滚珠丝杠4-2带动滑动板4-4沿滑轨4-3运动到热熔包膜机构7的水平板7-12中间的槽口7-13处，使绝缘膜1的两端位于抚膜辊7-23和水平板7-12之间，抚膜装置7-2工作，抚膜气缸7-21带动抚膜辊7-23下移使其接触到绝缘膜1的上方，然后抚膜电机7-22驱动两抚膜辊7-23分别反向旋转，使绝缘膜1在水平板7-12上整体展平。然后上料气缸4-6驱动顶板4-7带动定位柱4-8下移，定位柱4-8从绝缘膜1中的定位孔1-1中脱离，驱动电机4-1驱动滚珠丝杠4-2带动滑动板4-4沿滑轨4-3反向移动到初始位置。
将电芯放入电芯上料机构5的隔板5-2之间传输到出料端，使用机械手将传送带5-1上的电芯2的顶端夹取，然后将其垂直移动到热熔包膜机构7上方，将电芯2的底端放置在绝缘膜1的中间位置，此时压膜装置7-3和折膜装置7-5同时工作，两压膜装置7-3中的压膜气缸7-31驱动压膜辊7-33向中间运动而靠近；两折膜装置7-5中的折膜气缸7-51驱动两折膜辊7-53、两L形推板7-52向中间相向运动而靠近。机械手夹持的电芯2向下移动而连带着绝缘膜1一起向下移动而通过压膜辊7-33，使绝缘膜1的两端包在电芯2的两侧面且被压膜辊7-33夹持住，然后机械手返回初始位置。
接下来顶推气缸6开始动作，顶推气缸向下推动电芯2、绝缘膜1一起脱离压膜辊7-33夹持而向折膜辊7-53移动，包在电芯2两侧面的绝缘膜1一同被两折膜辊7-53夹持，其底端通过卡槽7-54时，将位于电芯2两端部的绝缘膜1的边缘由下向上被卡槽7-54向中间折叠，从而完成折膜作业。
这时热熔装置7-4开始动作，T形推板7-44受到夹持气缸7-41的驱动而夹紧电芯和绝缘膜，然后热熔气缸7-42驱动热熔头7-43前移而伸出T形推板7-44上端的热熔槽7-45，与绝缘膜1接触从而将绝缘膜1热熔焊接在盖板2-2上，并在绝缘膜1上形成热熔焊印1-2。
与此同时两个包胶机构8开始工作，垂直轨8-2带着吸附块8-7在水平轨8-1上水平移动至包膜热熔后的电池底部，包胶立板8-3带动包胶横板8-6在垂直轨8-2上向上移动，使吸附块8-7与电池底部接触，包胶辊8-10位于电池的小侧边；套装在胶带料辊8-5上的胶带3通过张力辊8-4张拉而吸附在吸附块8-7上，胶带3有粘性的一侧在上方，端头在包胶辊8-10上，与电池底部接触时就与电池底部的绝缘膜1相粘，此时的包胶辊8-10与电池底部相切，对胶带3起到张拉抚平作用，使胶带紧贴在电池底部。包胶气缸8-9伸长驱动吸附块8-7向包胶辊8-10方向移动，使包胶辊8-10紧贴住电池的小侧边，并给包胶辊8-10一个外力使其向上转动，从而将胶带3的端部紧粘贴上电池的小侧边，至此完成了包胶工作。
然后包胶气缸8-9收缩驱动吸附块8-7离开包胶辊8-10一小段距离，不再与电池小侧边相接触。由于胶带3仍然是处于拉紧状态，包胶气缸8-9继续收缩驱动切刀8-8伸出刀槽8-71，切刀8-8从下方切断胶带3，切断的胶带3末端有极小段距离是不会贴在绝缘膜1上的，这段距离取决于包胶辊8-10偏离电池侧边的程度，通过调整，对整个包胶效果不会产生影响。
最后，顶推气缸6、热熔装置7-4、压膜装置7-3、折膜装置7-5和包胶机构8都通过各自的气缸反向运动而恢复到初始位置，此时包膜完成的电芯落在下方的下料机构9的传送带上的隔板之间，传送带输送到后段工序。
综上所述，本发明能够方便的实现电芯连续、高效包膜，各工位衔接紧密，可大大提高生产效率，并具有良好的操作性、安全性。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种锂电池电芯外膜热熔机构，包括成直线设置的电芯上料机构（5）和下料机构（9），以及用于抓、放电芯（2）的机械手，其特征在于：位于电芯上料机构（5）出料端的两侧对称设置有绝缘膜上料机构（4）和热熔包膜机构（7），位于热熔包膜机构（7）的正上方设置有顶推气缸（6）；位于下料机构（9）进料端的两侧对称设置一包胶机构（8）；
所述绝缘膜上料机构（4）包括固设于地面的滑轨（4-3），所述滑轨（4-3）上滑动连接有滑动板（4-4），所述滑动板（4-4）一端通过滚动丝杆（4-2）与驱动电机（4-1）连接，滑动板（4-4）的另一端固设有上料气缸（4-6），所述上料气缸（4-6）的活塞端固设有接有用于卡设绝缘膜（1）的定位柱（4-8）；
所述热熔包膜机构（7）包括L形的支撑架（7-1），所述支撑架（7-1）的水平板（7-12）中间开设有槽口（7-13），支撑架（7-1）的垂直板（7-11）的外侧壁固设有抚膜装置（7-2），垂直板（7-11）的内侧壁从上往下依次固设有压膜装置（7-3）、热熔装置（7-4）和折膜装置（7-5），所述压膜装置（7-3）、热熔装置（7-4）和折膜装置（7-5）均为两个，且分别水平对称设置；两两压膜装置（7-3）、热熔装置（7-4）和折膜装置（7-5）之间的间隙中轴线与所述槽口（7-13）的中轴线重合；
所述抚膜装置（7-2）包括垂直固设在垂直板（7-11）上的抚膜气缸（7-21），所述抚膜气缸（7-21）的活塞端通过抚膜电机（7-22）和抚膜辊（7-23）连接，所述抚膜辊（7-23）位于水平板（7-12）的正上方；
所述压膜装置（7-3）包括水平固设在垂直板（7-11）上的压膜气缸（7-31），所述压膜气缸（7-31）的活塞端通过连接架（7-32）与压膜辊（7-33）连接；
所述热熔装置（7-4）包括水平固设在垂直板（7-11）上的夹持气缸（7-41），所述夹持气缸（7-41）的活塞端固接有侧立的T形推板（7-44），所述T形推板（7-44）的水平段的顶端面安装有热熔气缸（7-42），T形推板（7-44）的垂直段的顶端间隔地开设有热熔槽（7-45）；所述热熔气缸（7-42）的活塞端连接有与所述热熔槽（7-45）相配合的热熔头（7-43）；
所述折膜装置（7-5）包括水平固设在垂直板（7-11）上的折膜气缸（7-51），所述折膜气缸（7-51）的活塞端固接有L形推板（7-52），所述L形推板（7-52）的垂直段外侧固设有折膜辊（7-53），L形推板（7-52）的水平段的外端开设向内凹的卡槽（7-54）。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池电芯外膜热熔机构，其特征在于：所述上料气缸（4-6）通过气缸安装座（4-5）安装在滑动板（4-4）的顶端面，所述定位柱（4-8）通过顶板（4-7）与上料气缸（4-6）的活塞端连接。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池电芯外膜热熔机构，其特征在于：所述电芯上料机构（5）包括传送带（5-1），所述传送带（5-1）的外表面等间距地固设有隔板（5-2）。
4.根据权利要求1所述的一种锂电池电芯外膜热熔机构，其特征在于：所述抚膜电机（7-22）和抚膜辊（7-23）为两套，其对称设置在水平板（7-12）上的槽口（7-13）的两侧；抚膜气缸（7-21）带动抚膜电机（7-22）和抚膜辊（7-23）上、下运动，抚膜电机（7-22）带动抚膜辊（7-23）反向转动；
所述压膜气缸（7-31）带动压膜辊（7-33）水平运动；
所述夹持气缸（7-41）带动T形推板（7-44）水平移动，热熔气缸（7-42）带动热熔头（7-43）从热熔槽（7-45）伸出和缩回；
所述折膜气缸（7-51）带动L形推板（7-52）和折膜辊（7-53）一同进行水平运动。
5.根据权利要求1所述的一种锂电池电芯外膜热熔机构，其特征在于：所述包胶机构（8）包括垂直滑动连接的水平轨（8-1）、垂直轨（8-2），所述垂直轨（8-2）一侧滑动连接有包胶立板（8-3），所述包胶立板（8-3）上垂直固设有张力辊（8-4）和胶带料辊（8-5）；所述包胶立板（8-3）的顶端水平固定有包胶横板（8-6），所述包胶横板（8-6）的顶端面依次固设有包胶辊（8-10）、吸附块（8-7）、包胶气缸（8-9），所述包胶气缸（8-9）的活塞端固接有切刀（8-8）。
6.根据权利要求5所述的一种锂电池电芯外膜热熔机构，其特征在于：所述吸附块（8-7）的垂直方向密布有吸附孔（8-72），吸附块（8-7）中间水平开设有刀槽（8-71），所述的切刀（8-8）一侧与包胶气缸（8-9）的活塞端连接、另一端与活动卡设在刀槽（8-71）中的刀板连接；包胶气缸（8-9）的水平伸缩运动带动切刀（8-8）在刀槽（8-71）中伸缩运动。
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