CN108346826A - 一种锂电池封装设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂电池封装技术领域，尤其涉及一种锂电池封装设备，包括机架，机架的上端依次设置有铝塑膜上料装置、电芯上料装置、顶封装置、侧封角封装置、成品测试装置和成品电芯下料装置，铝塑膜上料装置的出料口处设置有用于将铝塑膜传至顶封装置处的直线夹具和用于将铝塑膜放入直线夹具上的翻转装置，电芯上料装置的出料口处设置有用于将电芯放入直线夹具上的第一机械手，顶封装置和侧封角封装置之间设置有用于传料的第二机械手，本发明通过将各个装置重新布局，各个装置之间结构之间布局更为紧凑，减少铝塑膜和电芯的转移次数，提高定位精度，取消对位机构，简化了设备结构，减少设备占地面积50%以上，成本降低30%左右，适用于企业的大规模使用。

Description

一种锂电池封装设备

技术领域

本发明涉及锂电池封装技术领域，尤其涉及一种锂电池封装设备。

背景技术

锂电池是一种常见的用于提供电能的小型装置，被广泛应用于各类电子设备中；传统的锂电池封装设备的电芯移载装置采用的是转盘式，转盘的外圆周包含将铝塑膜上料、电芯上料、夹取机械手、对折、后端裁切、顶封工位、侧封工位、角封工位等多个工位；各个装置之间转换需要增加对位机构，保证锂电池在各个工位之间的对位精度，因此相对应增加了设备的结构复杂性、设备占地面积大、提高了维护成本，不适用于企业的大规模使用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种锂电池封装设备，本发明通过将各个装置重新布局，各个装置之间结构之间布局更为紧凑，减少铝塑膜和电芯的转移次数，提高定位精度，取消对位机构，简化了设备结构，减少设备占地面积50%以上，成本降低30%左右，适用于企业的大规模使用。

本发明是通过以下技术方案来实现的，一种锂电池封装设备，包括机架，所述机架的上端依次设置有铝塑膜上料装置、电芯上料装置、顶封装置、侧封角封装置、成品测试装置和成品电芯下料装置，所述铝塑膜上料装置的出料口处设置有用于将铝塑膜传至顶封装置处的直线夹具和用于将铝塑膜放入直线夹具上的翻转装置，所述电芯上料装置的出料口处设置有用于将电芯放入直线夹具上的第一机械手，所述顶封装置和侧封角封装置之间设置有用于传料的第二机械手。

作为优选，所述铝塑膜上料装置包括铝塑膜上料辊、用于裁切铝塑膜的裁切机构和用于将铝塑膜冲压制成凹坑的冲压机构，所述裁切机构包括第一刀架，所述第一刀架的下端设置有第一裁刀，所述第一刀架的上端设置有用于驱动第一裁刀下移裁切的第一驱动机构，所述裁切机构的左侧设置有用于压住铝塑膜的按压机构。

作为优选，所述按压机构包括第一托板，所述第一托板的正上方设置有压板，所述第一托板的下端设置有用于驱动第一托板上升的第二驱动机构。

作为优选，所述冲压机构包括上框架和下框架，所述上框架设置有上冲压模块，所述下框架设置下冲压模块，所述上框架的上方设置有用于驱动上框架下移的第三驱动机构，所述上框架设置有第一嵌入滑槽，所述上冲压模块的左右两端均设置有第一滑块，所述上冲压模块左右两端的第一滑块分别与第一嵌入滑槽的槽壁滑动连接，所述下框架设置有第二嵌入滑槽，所述下冲压模块的左右两端均设置有第二滑块，所述下冲压模块左右两端的第二滑块分别与第二嵌入滑槽的槽壁滑动连接。

作为优选，所述铝塑膜上料装置的出料口处还设置有喷码机；所述翻转装置包括第一滑动平台，所述第一滑动平台的下端设置有用于驱动第一滑动平台沿X轴方向滑动位移的第四驱动机构，所述第一滑动平台的上端设置有第二托板和用于驱动第二托板翻转的第五驱动机构，所述第二托板的上端设置有凸块；所述第一滑动平台的上端还设置有用于驱动第二托板沿Y轴方向位移的第六驱动机构。

作为优选，所述直线夹具包括第二滑动平台，所述第二滑动平台的下端设置有用于驱动第二滑动平台沿X轴方向移动的第七驱动机构，所述第二滑动平台的上端设置有基座，所述基座的上端设置第一对折板、第二对折板和用于驱动第二对折板相对于第一对折板进行翻转的第八驱动机构，所述第二滑动平台的前、后两侧分别设置有第一裁切机构和第二裁切机构，所述第二滑动平台还设置有用于驱动基座沿Z轴上下升降的第十六驱动机构。

作为优选，所述第一裁切机构和所述第二裁切机构结构相同，所述第一裁切机构包括第二裁刀和设置于第二裁刀下方的第三裁刀，所述第二裁刀的上端设置有用于驱动第二裁刀下移的第十驱动机构。

作为优选，所述顶封装置包括支座，所述支座设置有顶封上封头和设置于顶封上封头正下方的顶封下封头，所述顶封下封头的前端设置有升降托盘机构，所述顶封上封头的下端设置有第一加热板，所述顶封下封头的上端设置有第二加热板，所述顶封上封头的上方设置有用于驱动顶封上封头下移的第十一驱动机构。

作为优选，所述升降托盘机构包括托盘，所述托盘的下方设置有用于驱动托盘升降的第十三驱动机构。

作为优选，所述侧封角封装置包括侧封机构和与侧封机构相对设置的角封机构，所述角封机构包括固定座，所述固定座的上端设置有滑动支座，所述滑动支座的上端设置有角封上封头和角封下封头，所述角封上封头和所述角封下封头平行设置，所述角封上封头的上端设置有第三加热板，所述角封下封头的上端设置有第四加热板，所述第三加热板的位置高于所述第四加热板的位置，所述滑动支座的下端设置有用于驱动角封上封头沿Z轴方向升降的第十四驱动机构。

本发明的有益效果：一种锂电池封装设备，包括机架，所述机架的上端依次设置有铝塑膜上料装置、电芯上料装置、顶封装置、侧封角封装置、成品测试装置和成品电芯下料装置，所述铝塑膜上料装置的出料口处设置有用于将铝塑膜传至顶封装置处的直线夹具和用于将铝塑膜放入直线夹具上的翻转装置，所述电芯上料装置的出料口处设置有用于将电芯放入直线夹具上的第一机械手，所述顶封装置和侧封角封装置之间设置有用于传料的第二机械手，首先铝塑膜上料装置和电芯上料装置依次开始上料，翻转装置从铝塑膜上料装置的出料口处将铝塑膜放置在直线夹具上，第一机械手从电芯上料装置的出料口处夹起电芯，随后放置在直线夹具的铝塑膜内，直线夹具随后送至顶封装置处先顶封，顶封完后，第二机械手将从顶封装置取走锂电池，并送至侧封角封装置处进行侧封和角封，随后再经过侧切、成品测试，最后下料，本发明通过将各个装置重新布局，各个装置之间结构之间布局更为紧凑，减少铝塑膜和电芯的转移次数，提高定位精度，取消对位机构，简化了设备结构，减少设备占地面积50%以上，成本降低30%左右，适用于企业的大规模使用。

附图说明

图1为本发明的俯视图。

图2为本发明裁切机构和冲压机构的装配结构示意图。

图3为本发明裁切机构和冲压机构另一视角的装配结构示意图。

图4为本发明翻转装置翻转前的立体结构示意图。

图5为本发明翻转装置翻转过程中的立体结构示意图。

图6为本发明翻转装置翻转后的立体结构示意图。

图7为本发明直线夹具的立体结构示意图。

图8为本发明直线夹具隐藏第一裁切机构和第二裁切机构后的立体结构示意图。

图9为本发明第二对折板相对于第一对折板翻转时的立体结构示意图。

图10为本发明第一裁切机构的立体结构示意图。

图11为本发明顶封装置的立体结构示意图。

图12为本发明顶封装置另一视角的立体结构示意图。

图13为本发明升降托盘机构的立体结构示意图。

图14为本发明侧封角封装置的立体结构示意图。

图15为本发明侧封角封装置的俯视图。

图16为本发明角封机构的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1至附图16，以及具体实施方式对本发明做进一步地说明。

如图1所示，一种锂电池封装设备，包括机架，所述机架的上端依次设置有铝塑膜上料装置1、电芯上料装置2、顶封装置3、侧封角封装置4、成品测试装置5和成品电芯下料装置6，所述铝塑膜上料装置1的出料口处设置有用于将铝塑膜传至顶封装置3处的直线夹具7和用于将铝塑膜放入直线夹具7上的翻转装置8，所述电芯上料装置2的出料口处设置有用于将电芯放入直线夹具7上的第一机械手9，所述顶封装置3和侧封角封装置4之间设置有用于传料的第二机械手10。

本实施例铝塑膜上料装置1、顶封装置3、侧封角封装置4位于同一直线上，电芯上料装置2与铝塑膜上料装置1对称设置，首先铝塑膜上料装置1和电芯上料装置2依次开始上料，翻转装置8从铝塑膜上料装置1的出料口处将铝塑膜放置在直线夹具7上，第一机械手9从电芯上料装置2的出料口处夹起电芯，随后放置在直线夹具7的铝塑膜内，直线夹具7随后送至顶封装置3处先顶封，顶封完后，第二机械手10将从顶封装置3取走锂电池，并送至侧封角封装置4处进行侧封和角封，随后再经过侧切、成品测试，最后下料，本发明通过将各个装置重新布局，各个装置之间结构之间布局更为紧凑，减少铝塑膜和电芯的转移次数，提高定位精度，取消对位机构，简化了设备结构，减少设备占地面积50%以上，成本降低30%左右，适用于企业的大规模使用。

如图2至图3所示，本实施例中，所述铝塑膜上料装置1包括铝塑膜上料辊11、用于裁切铝塑膜的裁切机构12和用于将铝塑膜冲压制成凹坑的冲压机构13，所述裁切机构12包括第一刀架121，所述第一刀架121的下端设置有第一裁刀122，所述第一刀架121的上端设置有用于驱动第一裁刀122下移裁切的第一驱动机构123，所述裁切机构12的左侧设置有用于压住铝塑膜的按压机构14，铝塑膜上料辊11的带状的铝塑膜上料，并移动至裁切机构12处，按压机构14按压住铝塑膜，第一驱动机构123驱动第一裁刀122下移将铝塑膜裁切成单片状，随后单片状进入冲压机构13，冲压出用于放置电芯的凹坑，提高工作效率，提高尺寸精度，保证锂电池的封装质量；本实施例中第一驱动机构123为气缸传动机构。

本实施例中，所述按压机构14包括第一托板141，所述第一托板141的正上方设置有压板142，所述第一托板141的下端设置有用于驱动第一托板141上升的第二驱动机构143，第二驱动机构143为气缸传动机构，铝塑膜上料时，从第一托板141与压板142之间穿过，当到设定的尺寸时，第二驱动机构143驱动第一托板141上移，与压板142配合压住铝塑膜，停止进料，第一驱动机构123驱动第一裁刀122下移将铝塑膜裁切成单片状；当第一裁刀122裁切完后，第一托板141与压板142压住铝塑膜，防止后面的带状铝塑膜回料。

本实施例中，所述冲压机构13包括上框架131和下框架132，所述上框架131设置有上冲压模块1311，所述下框架132设置下冲压模块1321，所述上框架131的上方设置有用于驱动上框架131下移的第三驱动机构133，所述上框架131设置有第一嵌入滑槽，所述上冲压模块1311的左右两端均设置有第一滑块，所述上冲压模块1311左右两端的第一滑块分别与第一嵌入滑槽的槽壁滑动连接，所述下框架1321设置有第二嵌入滑槽，所述下冲压模块1321的左右两端均设置有第二滑块，所述下冲压模块1321左右两端的第二滑块分别与第二嵌入滑槽的槽壁滑动连接，单片状的铝塑膜进入冲压机构13，置于下冲压模块1321的上端，第三驱动机构133驱动上冲压模块1311下压，将铝塑膜冲压出用于放置电芯的凹坑；第三驱动机构133为电机和丝杆的驱动结构；上冲压模块1311和下冲压模块1321均采用滑入式分别与上框架131和下框架132装配，取代传统用螺栓固定的连接方式，使得拆卸、更换更加方便、快捷。

锂电池在封装过程中需要进行喷码，传统工序是待将电芯装入铝塑膜内并顶封后再进行喷码；铝塑膜在包裹电芯后，其表面会出现气泡凸出的情况，铝塑膜不平整会对喷码质量与精度造成很大的影响，引起扫码不良，如图4至图6所示，本实施例中，所述铝塑膜上料装置1的出料口处还设置有喷码机；所述翻转装置8包括第一滑动平台81，所述第一滑动平台81的下端设置有用于驱动第一滑动平台81沿X轴方向滑动位移的第四驱动机构82，所述第一滑动平台81的上端设置有第二托板83和用于驱动第二托板83翻转的第五驱动机构84，所述第二托板83的上端设置有凸块831；所述第一滑动平台81的上端还设置有用于驱动第二托板83沿Y轴方向位移的第六驱动机构85，经过冲压后的铝塑膜落在第二托板83上，第二托板83上的凸块831正好对准铝塑膜冲压后形成的凹坑（自动定位）；通过第四驱动机构82驱动第一滑动平台81沿X轴方向滑动位移，第一滑动平台81移动至喷码机处进行喷码，随后第六驱动机构85在驱动第二托板83翻转，将铝塑膜的凹坑朝上，第四驱动机构82驱动第一滑动平台81沿X轴方向继续滑动位移至下一工序，通过将喷码设置在铝塑膜在包裹电芯的工序前，避免因铝塑膜表面会出现气泡，从而降低喷码质量与精度的情况，另外，第一滑动平台81的位移和第二托板83的翻转动作取代了传统锂电池的封装生产线的定位、移载等多个功能模块，减少了锂电池膜壳的移动次数，简化了设备结构，降低了维护成本；本实施例第四驱动机构82和第六驱动机构85均采用丝杆传动方式，第五驱动机构84采用的是电机和转轴的传动结构。

传统的锂电池封装设备的电芯移载装置采用的是转盘式，转盘的外圆周包含将电芯放入铝塑膜的凹坑内的装置、对折、后端裁切等多个工位；各个装置之间转换需要增加对位机构，保证锂电池在各个工位之间的对位精度，因此相对应增加了设备的结构复杂性、提高了维护成本，如图7至图10所示，本实施例中，所述直线夹具7包括第二滑动平台71，所述第二滑动平台71的下端设置有用于驱动第二滑动平台71沿X轴方向移动的第七驱动机构72，所述第二滑动平台71的上端设置有基座73，所述基座73的上端设置第一对折板74、第二对折板75和用于驱动第二对折板75相对于第一对折板74进行翻转的第八驱动机构76，所述第二滑动平台71的前、后两侧分别设置有第一裁切机构77和第二裁切机构78，第一对折板74和第二对折板75形成一个平台，铝塑膜落在平台上，通过上述第一机械手9将电芯放入铝塑膜的凹坑内，随后第一裁切机构77和第二裁切机构78对铝塑膜左右两端进行切边，随后第七驱动机构76驱动第二对折板75相对于第一对折板74进行翻转，将铝塑膜进行对折，将电芯包覆在内，将入膜、端切、对折包覆工序集成在一个工位上，简化设备结构、降低维护成本；第七驱动机构72为同步带传动结构，第八驱动机构76为电机和转轴的传动结构，第二滑动平台71还设置有用于驱动基座73沿Z轴上下升降的第十六驱动机构（图中未标识），当直线夹具移动至顶封工位处时，铝塑膜的封口位于顶封工位的顶封上封头311和顶封下封头312之间，由于顶封下封头312固定不动，为了保证热封质量，通过第十六驱动机构驱动基座73（带动第一对折板74和第二对折板75一起）下降，使得铝塑膜的封口贴附顶封下封头312，再顶封上封头11下降进行热封。

本实施例中，所述第一裁切机构77和所述第二裁切机构78结构相同，所述第一裁切机构77包括第二裁刀771和设置于第二裁刀771下方的第三裁刀772，所述第二裁刀771的上端设置有用于驱动第二裁刀771下移的第十驱动机构773，第十驱动机构773用于驱动第二裁刀771下移，第三裁刀772固定不动，对铝塑膜的端部进行裁切，第十驱动机构773均为气缸。

如图11至图13所示，本实施例中，所述顶封装置3包括支座31，所述支座31设置有顶封上封头311和设置于顶封上封头311正下方的顶封下封头312，所述顶封下封头312的前端设置有升降托盘机构32，所述顶封上封头311的下端设置有第一加热板313，所述顶封下封头312的上端设置有第二加热板314，所述顶封上封头311的上方设置有用于驱动顶封上封头311下移的第十一驱动机构315；所述支座31的下端设置有用于驱动支座31沿Y轴方向移动的第十二驱动机构316，当直线夹具7将锂电池夹至顶封装置3处时，通过升降托盘机构32顶起托住锂电池，第十二驱动机构315驱动顶封上封头311下移，第一加热板313与第二加热板314配合将铝塑膜的顶部开口热封，与此同时，外直线夹具7则复位夹取下一个锂电池，大大提升了工作效率，第十一驱动机构315、第十二驱动机构316均为丝杆和电机的传动结构。

本实施例中，所述升降托盘机构32包括托盘321，所述托盘321的下方设置有用于驱动托盘321升降的第十三驱动机构322，当直线夹具7将锂电池夹至顶封装置3处时，第十三驱动机构322驱动托盘321上升托住锂电池。

在锂电池封装生产线中，为了保证各个工位之间的结构更为紧凑，角封装置一般设计成较小尺寸，因此其角封上封头的位移行程很短；然而这种结构在与侧封工位配合时，会阻碍锂电池的正常进料，无法与侧封工位布局在一个工位内，只能单独成立一个工位，使得角封、侧缝无法同时进行，降低封装效率，如图14至图16所示，本实施例中，所述侧封角封装置4包括侧封机构41和与侧封机构41相对设置的角封机构42，所述角封机构42包括固定座421，所述固定座421的上端设置有滑动支座422，所述滑动支座422的上端设置有角封上封头423和角封下封头424，所述角封上封头423和所述角封下封头424平行设置，所述角封上封头423的上端设置有第三加热板425，所述角封下封头424的上端设置有第四加热板426，所述第三加热板425的位置高于所述第四加热板426的位置，所述滑动支座422的下端设置有用于驱动角封上封头423沿Z轴方向升降的第十四驱动机构427；锂电池的其中一个端角移动至角封上封头423和角封下封头424之间（图15所示），第十四驱动机构427驱动角封上封头423下移，与角封下封头424配合对锂电池的端角进行热封（角封下封头424固定不动），由于第十四驱动机构427设置在角封上封头423的下方，当锂电池进料时，不会阻挡锂电池的正常进料，能与侧封机构41布局在一个工位内，使得角封、侧缝能够同时进行，提高封装效率；第十四驱动机构427为气缸传动机构。

本实施例中，所述固定座421的侧端设置有用于驱动滑动支座422沿X轴方向移动的第十五驱动机构428，与侧封机构41布局在一个工位内时，当锂电池进料，为了防止角封机构42阻碍进料，可通过第十五驱动机构428驱动滑动支座422（角封上封头423和角封下封头424在滑动支座422上端）带动整个角封机构42沿X轴移动，避开锂电池进料；锂电池进料后，第十五驱动机构428再驱动整个角封机构42复位；根据锂电池尺寸不同，可以第十五驱动机构428通过驱动整个角封机构42进行微调。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种锂电池封装设备，包括机架，其特征在于：所述机架的上端依次设置有铝塑膜上料装置、电芯上料装置、顶封装置、侧封角封装置、成品测试装置和成品电芯下料装置，所述铝塑膜上料装置的出料口处设置有用于将铝塑膜传至顶封装置处的直线夹具和用于将铝塑膜放入直线夹具上的翻转装置，所述电芯上料装置的出料口处设置有用于将电芯放入直线夹具上的第一机械手，所述顶封装置和侧封角封装置之间设置有用于传料的第二机械手。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池封装设备，其特征在于：所述铝塑膜上料装置包括铝塑膜上料辊、用于裁切铝塑膜的裁切机构和用于将铝塑膜冲压制成凹坑的冲压机构，所述裁切机构包括第一刀架，所述第一刀架的下端设置有第一裁刀，所述第一刀架的上端设置有用于驱动第一裁刀下移裁切的第一驱动机构，所述裁切机构的左侧设置有用于压住铝塑膜的按压机构。

3.根据权利要求2所述的一种锂电池封装设备，其特征在于：所述按压机构包括第一托板，所述第一托板的正上方设置有压板，所述第一托板的下端设置有用于驱动第一托板上升的第二驱动机构。

4.根据权利要求2所述的一种锂电池封装设备，其特征在于：所述冲压机构包括上框架和下框架，所述上框架设置有上冲压模块，所述下框架设置下冲压模块，所述上框架的上方设置有用于驱动上框架下移的第三驱动机构，所述上框架设置有第一嵌入滑槽，所述上冲压模块的左右两端均设置有第一滑块，所述上冲压模块左右两端的第一滑块分别与第一嵌入滑槽的槽壁滑动连接，所述下框架设置有第二嵌入滑槽，所述下冲压模块的左右两端均设置有第二滑块，所述下冲压模块左右两端的第二滑块分别与第二嵌入滑槽的槽壁滑动连接。

5.根据权利要求1所述的一种锂电池封装设备，其特征在于：所述铝塑膜上料装置的出料口处还设置有喷码机；所述翻转装置包括第一滑动平台，所述第一滑动平台的下端设置有用于驱动第一滑动平台沿X轴方向滑动位移的第四驱动机构，所述第一滑动平台的上端设置有第二托板和用于驱动第二托板翻转的第五驱动机构，所述第二托板的上端设置有凸块；所述第一滑动平台的上端还设置有用于驱动第二托板沿Y轴方向位移的第六驱动机构。

6.根据权利要求1所述的一种锂电池封装设备，其特征在于：所述直线夹具包括第二滑动平台，所述第二滑动平台的下端设置有用于驱动第二滑动平台沿X轴方向移动的第七驱动机构，所述第二滑动平台的上端设置有基座，所述基座的上端设置第一对折板、第二对折板和用于驱动第二对折板相对于第一对折板进行翻转的第八驱动机构，所述第二滑动平台的前、后两侧分别设置有第一裁切机构和第二裁切机构，所述第二滑动平台还设置有用于驱动基座沿Z轴上下升降的第十六驱动机构。

7.根据权利要求6所述的一种锂电池封装设备，其特征在于：所述第一裁切机构和所述第二裁切机构结构相同，所述第一裁切机构包括第二裁刀和设置于第二裁刀下方的第三裁刀，所述第二裁刀的上端设置有用于驱动第二裁刀下移的第十驱动机构。

8.根据权利要求1所述的一种锂电池封装设备，其特征在于：所述顶封装置包括支座，所述支座设置有顶封上封头和设置于顶封上封头正下方的顶封下封头，所述顶封下封头的前端设置有升降托盘机构，所述顶封上封头的下端设置有第一加热板，所述顶封下封头的上端设置有第二加热板，所述顶封上封头的上方设置有用于驱动顶封上封头下移的第十一驱动机构。

9.根据权利要求8所述的一种锂电池封装设备，其特征在于：所述升降托盘机构包括托盘，所述托盘的下方设置有用于驱动托盘升降的第十三驱动机构。

10.根据权利要求1所述的一种锂电池封装设备，其特征在于：所述侧封角封装置包括侧封机构和与侧封机构相对设置的角封机构，所述角封机构包括固定座，所述固定座的上端设置有滑动支座，所述滑动支座的上端设置有角封上封头和角封下封头，所述角封上封头和所述角封下封头平行设置，所述角封上封头的上端设置有第三加热板，所述角封下封头的上端设置有第四加热板，所述第三加热板的位置高于所述第四加热板的位置，所述滑动支座的下端设置有用于驱动角封上封头沿Z轴方向升降的第十四驱动机构。