CN109888358B - 一种软包锂离子电池封装机设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软包锂离子电池封装机设备，包括：机架，其上具有若干工位；转盘，可转动地安装在机架上，转盘上设置有若干用于膜壳进行翻折的夹具；顶切机构，安装在机架上，可直接对夹具中的膜壳进行处理，用于对翻折后的膜壳的前端进行裁切；顶封机构，安装在机架上，可直接对夹具中的膜壳进行处理，用于对经过裁切的膜壳的前端进行密封；侧封机构，安装在机架上，可直接对夹具中的膜壳进行处理，用于对经过顶封的膜壳的一侧端进行密封。上述实施方式通过在机架上设置多个工位，每个工位可以摆放需要的加工机构，转盘上的夹具内的膜壳跟随转盘转动依次经过各个加工机构进行加工，实现对膜壳的翻折、裁切和热封，整个过程全自动化控制。

Description

一种软包锂离子电池封装机设备

技术领域

本发明涉及锂电池制造设备技术领域，特别是涉及一种软包锂离子电池封装机设备。

背景技术

锂离子电池能量密度高、充放电效率高，应用十分广泛；其中软包锂离子电池包括电芯和极耳，电芯与极耳组装成卷芯，卷芯再通过膜壳进行封装，然后进行测试，最后下料；现有工序中，卷芯通过膜壳进行封装的工序需要多台机器协同工作，需要工作人员进行周转，其中某些工序甚至需要工作人员手动完成，工作效率低，且整个流程中对极耳无定位矫正，因此次品率略高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种软包锂离子电池封装机设备，用于实现膜壳对卷芯封装的全自动化进行，大幅度提升工作效率，同时，提高成品质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种软包锂离子电池封装机设备，包括：

机架，其上具有若干工位；

转盘，可转动地安装在机架上，转盘上设置有若干用于膜壳进行翻折的夹具；

顶切机构，安装在机架上，可直接对夹具中的膜壳进行处理，用于对翻折后的膜壳的前端进行裁切；

顶封机构，安装在机架上，可直接对夹具中的膜壳进行处理，用于对经过裁切的膜壳的前端进行密封；

侧封机构，安装在机架上，可直接对夹具中的膜壳进行处理，用于对经过顶封的膜壳的一侧端进行密封。

所述机架上还设置有角封机构，用于对经过侧封机构的膜壳的两底角进行热封，热封区域呈片状。

所述夹具包括上模壳板、下模壳板及折舌压板，所述下模壳板安装在转盘上，所述上模壳板可转动地安装在转盘上，上模壳板具有两工作位置，其中一工作位置为上模壳板与下模壳板并行设置，上模壳板的上端面与下模壳板的上端面位于同一平面，另一工作位置为上模壳板与下模壳板串行设置，上模壳板上端面与下模壳板的上端面重合；折舌压板可升降地安装在转盘上，折舌压板可下降至折舌压板的下端面与下模壳板的上端面重合。

所述夹具还包括一辅助定位板，所述辅助定位板可滑动地安装在转盘上，辅助定位板上设置有若干极耳定位槽。

所述角封机构包括：下导热块，安装在机架上；

顶加热组件，可升降的安装在机架上，顶加热组件可进行自发热，下导热块位于顶加热组件的正下方。

所述下导热块具有第一热封部和第一导热部，角封时第一热封部位于膜壳下方，第一导热部位于膜壳外；所述顶加热组件包括第一上封头，第一上封头具有第二热封部和第二导热部，分别与第一热封部和第一导热部对应。

所述第二导热部通过弹性组件安装到第二热封部上，常态下第二导热部凸出于第二热封部。

所述机架上还设置有短路测试机构。

所述顶封机构及侧封机构皆包括可升降地安装在机架上的第二上封头和下封头。

所述顶切机构包括可升降地安装在机架上的上切刀和下切刀。

本发明的有益效果是：上述的一种实施方式通过在机架上设置多个工位，每个工位可以摆放需要的加工机构，例如顶切机构、顶封机构、侧封机构，转盘上的夹具内的膜壳跟随转盘转动依次经过各个加工机构进行加工，实现对膜壳的翻折、裁切和热封，整个过程全自动化控制，无需人工转移物料或者操控，工作效率极高，工人劳动强度低，产品质量可控。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是一种实施方式的示意图；

图2是夹具的一种实施方式示意图一；

图3是夹具的一种实施方式示意图二；

图4是夹具的一种实施方式示意图三；

图5是顶切机构的一种实施方式的示意图；

图6是顶封机构的一种实施方式的示意图；

图7是侧封机构的一种实施方式的示意图；

图8是角封机构的一种实施方式的示意图。

具体实施方式

参照图1～图8，本发明是一种软包锂离子电池封装机设备，包括：

机架1，其上具有若干工位；

转盘2，可转动地安装在机架1上，转盘2上设置有若干用于膜壳6进行翻折的夹具，转盘2通过电机和蜗轮蜗杆配合进行驱动；

顶切机构3，安装在机架1上，可直接对夹具中的膜壳6进行处理，用于对翻折后的膜壳6的前端进行裁切；

顶封机构4，安装在机架1上，可直接对夹具中的膜壳6进行处理，用于对经过裁切的膜壳6的前端进行密封；

侧封机构5，安装在机架1上，可直接对夹具中的膜壳6进行处理，用于对经过顶封的膜壳6的一侧端进行密封。

上述实施方式通过在机架1上设置多个工位，本实施方式中优选六个工位，每个工位可以摆放需要的加工机构，例如顶切机构3、顶封机构4、侧封机构5，其中起始工位不设置加工机构，供工作人员将膜壳6放入到夹具中，起始工位右侧的工位放置顶切机构3，顶切机构3右侧的工位不设置加工机构以便工作人员将卷芯放入膜壳6内，再往右侧的工位放置顶封机构4，顶封机构4右侧的工位为侧封机构5，侧封机构5右侧的工位放置后续加工机构，转盘2上的夹具内的膜壳6跟随转盘2转动依次经过各个加工机构进行加工，实现对膜壳6的翻折、裁切和热封，整个过程全自动化控制，无需人工转移物料或者操控，工作效率极高，工人劳动强度低，产品质量可控。

如图所示，为了防止膜壳6翻折后转角处出现泄漏，所述机架1上还设置有角封机构7，用于对经过侧封机构5的膜壳6的两底角进行热封，热封区域呈片状；通过该片状的热封区域保证底角处即使折叠亦不会发生泄漏。

如图所示，角封机构7具体可以采用以下实施方式，所述角封机构7包括：

下导热块8，固定安装在机架1上；

顶加热组件，可升降的安装在机架1上，顶加热组件可进行自发热，下导热块8位于顶加热组件的正下方。上述实施方式中通过顶加热组件下压对下导热块8进行加热，与此同时，下导热块8和顶加热组件对位于二者之间的膜壳6进行角封，上述结构相对现有技术减少了底部可升降和加热的热封头，因此不需要在机架1上设置避让镂空位，利于对较窄锂离子电池的定位，保障角封质量，同时可降低结构复杂程度，降低成本，提高工作稳定性。

如图所示，所述下导热块8具有第一热封部9和第一导热部10，角封时第一热封部9位于膜壳6下方，第一导热部10位于膜壳6外；所述顶加热组件包括第一上封头，第一上封头具有第二热封部11和第二导热部12，分别与第一热封部9和第一导热部10对应。第一导热部10直接与第二导热部12接触，导热效率高，缩短热封周期。当然第一热封部9和第一导热部10亦可以皆位于膜壳6下方，导热效率会相对降低，但亦可达到类似效果。

如图所示，所述第二导热部12通过弹性组件安装到第二热封部11上，常态下第二导热部12凸出于第二热封部11；在第一上封头下降时，第二导热部12先与第一导热部10接触进行热传递，至第一上封头下降到位以后，第二导热部12先与第一导热部10在弹性组件的作用下保持紧密的接触，减少二者间的间隙，提高导热效率。

如图所示，所述弹性组件包括设置在第二热封部11上的导柱及套设在导柱上的弹簧13，第二导热部12可滑动地安装在导柱上，弹簧13两端分别于第二热封部11和第二导热部12连接。该结构的弹性组件结构简单工作稳定，当然弹性组件亦可以采用微型气缸替代。

如图所示，所述顶加热组件还包括安装板14，所述安装板14可升降地安装在机架1上，所述安装板14上设置有发热板15，发热板15内置有加热装置16，所述第一上封头安装在发热板15上；所述发热板15、第一上封头、下导热块8、导柱皆采用高导热材质制作，例如可以采用铜材或者合金钢制作，第二热封部11和第二导热部12贴合以便传递热量。

如图所示，所述发热板15上设置有若干连接孔17，所述第一上封头通过螺栓与发热板15连接，第一上封头可以根据膜壳6的尺寸对应选择不同的连接孔17进行安装，以便适用于不同尺寸的膜壳6。

如图所示，所述第一导热部10相对第一热封部9凸出，以便膜壳6依靠第一导热部10进行快速定位。

如图所示，所述机架1上设置有对应卷芯的第一凹坑，所述机架1上还设置有温控机构19，温控机构19控制顶加热组件工作，加热装置16采用电发热管进行发热，温控机构19可对第一上封头、发热板、下导热块8的温度进行采集，并根据上述信息控制发热管进行工作。

如图所示，所述夹具具体可以采用以下实施方式，例如包括：

下模壳板20，固定安装在转盘2上；

上模壳板21，可转动地安装在转盘2上，上模壳板21与下模壳板20配合可对呈平面状的膜壳6进行对折；

折舌压板22，可滑动地安装在转盘2上，折舌压板22可移动至与下模壳板20上端面重合。上述实施方式通过设置折舌压板22对放置在下模壳板20上的膜壳6进行压紧，此时上模壳板21转动即可实现对膜壳6的翻折，由于折舌压板22的存在，膜壳6的翻折更为精准可靠，工作稳定，整个过程无需工作人员控制，提高工作效率，成品质量可控。

如图所示，所述上模壳板21具有两工作位置，参照图2，其中一工作位置为上模壳板21与下模壳板20并行设置，上模壳板21与下模壳板20相互靠拢，上模壳板21的上端面与下模壳板20的上端面位于同一平面，此时将膜壳6放置在由上模壳板21与下模壳板20的上端面构成的平面上，然后上模壳板21转动，上模壳板21转动180°以后到达另一工作位置，参照图3，另一工作位置为上模壳板21与下模壳板20串行设置，上模壳板21上端面与下模壳板20的上端面重合，即可完成翻折；折舌压板22可升降地安装在转盘2上，折舌压板22可下降至折舌压板22的下端面与下模壳板20的上端面重合。为了保证翻折质量，在上模壳板21转动前，折舌压板22移动到与下模壳板20上端面重合，与下模壳板20配合对膜壳6进行定位，然后上模壳板21转动，使得膜壳6以折舌压板22靠近上模壳板21的侧边为折线进行翻折，待上模壳板21翻折80°-90°以后，将折舌压板22移开，然后上模壳板21继续翻转至完成对膜壳6的翻折，保证翻折质量统一可靠。当然，折舌压板22还可以采用别的安装方式，例如折舌压板22可以相对转盘2平移，如此亦可以达到同样技术效果。

如图所示，所述上模壳板21和下模壳板20的上端面皆设置有通孔23，通孔23与真空发生装置连接，通过通孔23吸附膜壳6，使得膜壳6更好的贴覆在上模壳板21及下模壳板20上，同时可防止膜壳6串动，保证翻折质量，真空发生装置在膜壳6放上去以后开始工作，待翻折完成以后关闭；所述上模壳板21及下模壳板20上皆设置有第二凹坑24，第二凹坑24对用与膜壳6上用于安装卷芯的位置。

如图所示，所述下模壳板20数量为三个，一次可对三个膜壳6进行翻折，工作效率高，下模壳板20数量可以根据实际情况进行调整，例如，可以是四个或者五个等等，转盘2对应相邻下模壳之间的间隙设置有缺口25；所述转盘2上可转动地设置有安装杆26，安装杆26呈方波状，缺口25用于供安装杆26转动，所述上模壳板21安装在安装杆26上，上模壳板21及下模壳板20可以根据膜壳6的形状进行更换，以便适用于不同的膜壳6。所述安装杆26上设置有齿轮27，所述转盘2上可滑动地安装有齿条28，齿条28与齿轮27啮合，齿条28通过气缸驱动，上述安装杆26的驱动结构简单，气缸的往复运动与安装杆26的往复转动完美配合，工作稳定，成本低廉，当然，还可以选择通过旋转气缸直接驱动安装杆26转动，或者直接通过电机驱动安装杆26转动。

如图所示，所述转盘2上设置有立柱29，所述立柱29上可升降地设置有升降板30，所述折舌压板22安装在升降板30上；所述升降板30上设置有延伸杆31，所述折舌压板22可拆卸地安装在延伸杆31上，通过更换不同的延伸杆31，可以扩大折舌压板22的覆盖范围；所述升降板30上设置有可横向滑动的滑移板32，所述延伸杆31安装在滑移板32上；滑移板32的设置可以进一步扩大折舌压板22的覆盖范围，使得折舌压板更为灵活；另外，折舌压板22可以根据需要进行更换，以便与下模壳板20配合。

如图所示，为了对膜壳6内卷芯的极耳进行位置矫正，所述夹具还包括一辅助定位板18，所述辅助定位板18可滑动地安装在转盘2上，辅助定位板18上设置有若干极耳定位槽34。上述实施方式通过可滑动的辅助定位板18带动极耳定位槽34进行移动，需要对极耳进行定位时，将辅助定位板18移动到靠近夹具附近的指定位置，不需要对极耳进行定位时，将辅助定位板18移开，避免与其它机构工作时发生干涉，结构简单巧妙；既可规避机构间的干涉，又提升了封装品质，降低了封装短路的问题。

如图所示，所述辅助定位板18上安装有极耳定位块35，所述极耳定位槽34设置在极耳定位块35上；极耳定位块35可拆卸地安装在辅助定位板18上，如此可以针对不同极耳选择不同的极耳定位块35；所述辅助定位板18上设置有若干呈阵列分布的安装孔，极耳定位块35通过螺栓与安装孔连接，极耳定位块35可以根据不同位置选择不同的安装孔进行连接，实现极耳定位块35的精准化定位。

如图所示，所述转盘2上设置有直线导轨，所述辅助定位板18滑动安装在直线导轨上，通过直线导轨对辅助定位板18移动进行导向，精度高，所述直线导轨上还安装有滑动座36，所述滑动座36上安装有第一气缸37，第一气缸37的输出端作用在辅助定位板18上，所述转盘2上还设置有第二气缸38，第二气缸38的输出端作用在滑动座36上，第一气缸37和第二气缸38配合可以实现辅助定位板18的双行程移动，控制灵敏，操作灵活可靠。

如图所示，所述机架1上还设置有短路测试机构，短路测试机构包括测试电路和导电杆，导电杆与测试电路电性连接，导电杆通过机械手控制与极耳接触或者分离，测试电路和机械手可以采用现有成熟机构，在此不做详述。

如图所示，所述顶封机构4及侧封机构5皆包括可升降地安装在机架1上的第二上封头39和下封头40，第二上封头39和下封头40皆可以通过电发热管进行加热，通过第二上封头39和下封头40对膜壳6进行挤压加热实现热封。所述顶切机构3包括可升降地安装在机架1上的上切刀41和下切刀33，通过上切刀41和下切刀33配合完成对膜壳6多余部分进行切除。

其中，机架1上还设置有下料机构，所述下料机构包括吸头，吸头与真空装置连接，吸头通过机械手驱动行走，吸头吸取成品以后，如果测试机构判定属于次品，则将该次品放入到次品收集箱，如果测试机构判定属于优良品，则放置到指定位置。角封机构7、测试机构及下料机构皆位于侧封机构5右侧的工位上。

采用上述结构的本发明具体工作流程如下，工作人员在起始工位将膜壳6放入到夹具中，转盘2转动，同时夹具将放入夹具内的膜壳6进行对折，对折后的夹具到达顶切机构3后，此时辅助定位板18远离夹具，通过顶切机构3将对折后膜壳6的前端切平整，然后转盘2转动，转盘2转动的同时，夹具将切平整的膜壳6打开一定角度，打开后的膜壳6到达顶切机构3右侧的工位，该工位不设置加工机构，工作人员将卷芯放置在该膜壳6内，此时辅助定位板18靠近夹具，工作人员将极耳放置在极耳定位槽34，然后转盘2继续转动，同时夹具将膜壳6对折包括卷芯，到达顶封机构4所处工位以后，辅助定位板18远离夹具，顶封机构4完成顶封，然后辅助定位板18靠近模具，转盘2转动到侧封机构5所处的工位，然后顶封机构4远离夹具，侧封机构5对膜壳6完成侧封，辅助定位板18靠近夹具，转盘2转动至角封机构7所处工位，通过机械手将夹具中半成品移动到第一凹坑中进行角封，然后通过短路测试机构进行测试，测试完再通过下料装置进行筛分。

上述实施例只是本发明的优选方案，本发明还可有其他实施方案。本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所设定的范围内。

Claims (9)

1.一种软包锂离子电池封装机设备，其特征在于包括：

机架，其上具有若干工位；

转盘，可转动地安装在机架上，转盘上设置有若干用于膜壳进行翻折的夹具；

顶切机构，安装在机架上，可直接对夹具中的膜壳进行处理，用于对翻折后的膜壳的前端进行裁切；

顶封机构，安装在机架上，可直接对夹具中的膜壳进行处理，用于对经过裁切的膜壳的前端进行密封；

侧封机构，安装在机架上，可直接对夹具中的膜壳进行处理，用于对经过顶封的膜壳的一侧端进行密封；

所述夹具包括上模壳板、下模壳板及折舌压板，所述下模壳板安装在转盘上，所述上模壳板可转动地安装在转盘上，上模壳板具有两工作位置，其中一工作位置为上模壳板与下模壳板并行设置，上模壳板的上端面与下模壳板的上端面位于同一平面，另一工作位置为上模壳板与下模壳板串行设置，上模壳板上端面与下模壳板的上端面重合；折舌压板可升降地安装在转盘上，折舌压板可下降至折舌压板的下端面与下模壳板的上端面重合；在上模壳板转动前，折舌压板移动到与下模壳板上端面重合，与下模壳板配合对膜壳进行定位，然后上模壳板转动，使得膜壳以折舌压板靠近上模壳板的侧边为折线进行翻折，待上模壳板翻折80°-90°以后，将折舌压板移开，然后上模壳板继续翻转至完成对膜壳的翻折；所述转盘上可转动地设置有安装杆，所述上模壳板安装在安装杆上。

2.如权利要求1所述的一种软包锂离子电池封装机设备，其特征在于所述机架上还设置有角封机构，用于对经过侧封机构的膜壳的两底角进行热封，热封区域呈片状。

3.如权利要求1所述的一种软包锂离子电池封装机设备，其特征在于所述夹具还包括一辅助定位板，所述辅助定位板可滑动地安装在转盘上，辅助定位板上设置有若干极耳定位槽。

4.如权利要求2所述的一种软包锂离子电池封装机设备，其特征在于所述角封机构包括：下导热块，安装在机架上；

顶加热组件，可升降的安装在机架上，顶加热组件可进行自发热，下导热块位于顶加热组件的正下方。

5.如权利要求4所述的一种软包锂离子电池封装机设备，其特征在于所述下导热块具有第一热封部和第一导热部，角封时第一热封部位于膜壳下方，第一导热部位于膜壳外；所述顶加热组件包括第一上封头，第一上封头具有第二热封部和第二导热部，分别与第一热封部和第一导热部对应。

6.如权利要求5所述的一种软包锂离子电池封装机设备，其特征在于所述第二导热部通过弹性组件安装到第二热封部上，常态下第二导热部凸出于第二热封部。

7.如权利要求1所述的一种软包锂离子电池封装机设备，其特征在于所述机架上还设置有短路测试机构。

8.如权利要求1所述的一种软包锂离子电池封装机设备，其特征在于所述顶封机构及侧封机构皆包括可升降地安装在机架上的第二上封头和下封头。

9.如权利要求1所述的一种软包锂离子电池封装机设备，其特征在于所述顶切机构包括可升降地安装在机架上的上切刀和下切刀。