CN110165235A - 抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构及电芯包膜方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构，设于电芯包膜机的机架上，机架上设有一贴膜辊组，贴膜辊组包括一对上下排列且平行的贴膜辊，本抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构包括电芯转移机械臂，电芯转移机械臂滑动连接在机架上，电芯转移机械臂上设有夹合式电芯夹具。本发明还公开了应用所述抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构的电芯包膜方法。本发明针对电芯包膜气泡的成因优化结构设计，可消除铝塑膜产生鼓起的因素，确保电芯转移时不破坏或尽可能小地破坏铝塑膜的表面平整度，以利在后续的PET膜贴敷过程中抑制气泡的发生，而且通过控制贴膜辊胶皮硬度，进一步消除或减少气泡。

Description

抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构及电芯包膜方法

技术领域

本发明涉及一种电池加工设备的附属工作机构及相关作业方法，更具体地说，它涉及抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构及电芯包膜方法。

背景技术

目前锂电池电芯装配过程中，需要进行极耳焊接、高温茶色胶贴敷极耳，使极耳绝缘并固定极耳位置，然后再用铝塑膜包装电芯，为了防止包装后铝塑膜有划伤、条形码不清晰，需对电芯表面贴敷具有良好的耐高低温性能和力学性能、透明度高的PET膜。目前电芯的PET膜贴敷通常用电芯包膜机完成，现有的电芯包膜机一般采用吸盘抓取从电芯输送带输入的铝塑膜塑封后电芯工件，再用45°肖氏硬度的聚氨酯胶辊将PET膜贴敷在电芯表面。现有的电芯包膜机在完成PET膜贴敷后，最终输出的工件上极易留下PET膜包膜气泡，且气泡面积较大、数量密集，严重影响了成品电芯外观。经技术人员分析，可确定气泡的产生是因为电芯经过吸盘吸附后，铝塑膜表面产生部分不平整，因此经过胶辊贴膜时产生气泡。因此，现有的电芯包膜设备、工艺有必要进行改进，以减少或消除电芯贴膜时的气泡，但目前的设备和工艺中都罕有这方面的技术改进。如公开号为CN207265174 U的实用新型专利于2018年4月20日公开了一种电芯贴膜装置，包括支撑基板、电芯定位机构和膜片贴合机构，支撑基板用于放置电芯并对电芯支撑，支撑基板的表面具有相互垂直的一横向和一纵向，电芯定位机构用于与放置在支撑基板上的电芯顶部抵接并使电芯在纵向上居中定位。膜片贴合机构包括连接盖板、盖板驱动组件、翻转支架和支架驱动组件，盖板驱动组件使连接盖板转动，翻转支架枢接在连接盖板上，支架驱动组件使翻转支架转动并将绝缘膜片贴合在电芯表面。与现有技术对比，该发明提供的电芯贴膜装置可保证绝缘膜片边缘的齐整性，使绝缘膜片边缘与电芯的顶盖之间间隙较小，且该间隙一致性较好，以增大生产合格率。但该发明并未提出有助于消除或减少电芯贴膜时气泡的方案。

发明内容

现有的电芯包膜机设计上存在不合理处，无法消除或减少电芯贴膜时的气泡，为克服这一缺陷，本发明提供了一种可消除或减少电芯贴膜时的气泡，保证成品电芯外观品质的抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构，以及应用该机构的电芯包膜方法。

本发明的技术方案是：抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构，设于电芯包膜机的机架上，机架上设有一贴膜辊组，贴膜辊组包括一对上下排列且平行的贴膜辊，本抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构包括电芯转移机械臂，电芯转移机械臂滑动连接在机架上，电芯转移机械臂上设有夹合式电芯夹具。铝塑膜是由外层尼龙层、粘合剂、中间层铝箔、粘合剂、内层热封层构成的多层膜，其中中间层铝箔的主要功能为形态成型和防止水分侵入，铝塑膜的良好冷冲压成型性能即由中间层铝箔产生。在现有电芯包膜机上，电芯的上、下料通常通过吸盘的夹持来完成，吸盘吸附铝塑膜悬空时，电芯的重量实际全由铝塑膜提供的拉力来平衡，电芯对铝塑膜会产生同等大小的拉力，而吸盘有限的吸附点又成为电芯和铝塑膜整体的受力作用点，受力作用点处的铝塑膜因此承受较大的拉力，导致铝塑膜中间层铝箔在受力作用点处拉伸变形且难以复原，因此，吸盘的吸附使得电芯上的铝塑膜产生不同程度的鼓起，破坏电芯上铝塑膜的表面平整度，最终导致PET膜贴敷时产生气泡。基于电芯包膜气泡的成因，本电芯包膜机输送机构采取夹合式电芯夹具夹取电芯的工作方式，这样不会造成铝塑膜局部集中受力引发拉伸变形，可消除铝塑膜产生鼓起的因素，确保电芯转移时不破坏或尽可能小地破坏铝塑膜的表面平整度，以利在后续的PET膜贴敷过程中抑制气泡的发生。

作为优选，所述夹合式电芯夹具包括定夹板、动夹板和动夹板驱动装置，动夹板与定夹板平行相对，定夹板和动夹板驱动装置固定在电芯转移机械臂上，动夹板连接在动夹板驱动装置的输出端。夹取电芯时，动夹板驱动装置驱动动夹板向定夹板靠拢，将电芯工件夹住。相对于吸盘，定夹板、动夹板与电芯工件铝塑膜间接触面积较大，压强较小，且铝塑膜受到电芯支撑，变形空间很小，因此铝塑膜的中间层铝箔很难产生变形，铝塑膜的表面平整度更容易保持，从而消除PET膜贴敷气泡的主要成因。

作为优选，电芯转移机械臂顶部设有滑动连接座，机架上设有受机械臂平移电机驱动的螺杆，滑动连接座与螺杆螺纹连接。滑动连接座与螺杆间的螺纹配合，可为电芯转移机械臂的滑动平移提供动力。

作为优选，机架上还设有与螺杆平行的导杆，且导杆贯穿滑动连接座。导杆贯穿滑动连接座，可对电芯转移机械臂进行运动导向，实现电芯转移机械臂与机架的滑动连接。

作为优选，电芯转移机械臂为两段式结构，包括上段和下段，上段滑动连接在机架上，下段与上段滑动连接，上段固设有电芯卸载进退气缸，电芯卸载进退气缸的活塞杆与下段连接。两段式结构的电芯转移机械臂可使夹合式电芯夹具在卸载电芯时进行适度进退，更好地避免与电芯输送带、线缆等电芯包膜机结构或电芯工件发生干涉，从而更稳妥地运行。

作为优选，还包括电芯定位装置，电芯定位装置包括定位平台和电芯方位调整推杆，定位平台固定在一升降台上，升降台安装在机架上，电芯方位调整推杆设于定位平台上。由于电芯工件在电芯输送带输送过程中容易发生位置、姿态的变动，故而在输入贴膜辊组前需在定位平台上进行调整，纠正工件位置及姿态，便于保持PET膜贴敷的包膜质量。电芯方位调整推杆用来对定位平台上的电芯加以定位，确保整形辊碾压电芯时电芯不会跑位。

作为优选，动夹板驱动装置为气缸。用气缸驱动动夹板相对定夹板直线运动，结构简单，容易实现。

作为另选，动夹板驱动装置为电动缸。电动缸也可驱动动夹板直线运动。

作为优选，机架上还设有电芯推送装置，电芯推送装置与定位平台的升降高位及两贴膜辊之间的空隙对应。电芯推送装置用来继续转移在完成定位后的，使电芯进入两贴膜辊之间，完成PET膜的贴敷。

一种应用所述抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构的电芯包膜方法，包括以下步骤：

A．在电芯输送带与贴膜辊组间使用所述电芯包膜机输送机构进行电芯工件转移；

B．贴膜辊选用肖氏硬度为18-22°的胶皮；

C．定位后的电芯进行PET膜贴敷时，贴膜辊的胶皮表面与电芯表面的起伏部位适应匹配，并碾压PET膜使PET膜与电芯表面伏贴。

采取夹合式电芯夹具夹取电芯的工作方式，这样不会造成铝塑膜局部集中受力引发拉伸变形，可消除铝塑膜产生鼓起的因素，确保电芯转移时不破坏或尽可能小地破坏铝塑膜的表面平整度，便于后续PET膜贴敷时提供尽量平缓的包膜表面，减少气泡产生可能性。在极端情况下，如果夹合式电芯夹具夹取电芯时力度控制不合适，也可能会在铝塑膜上产生压痕，构成PET膜贴敷时的气泡发生隐患。肖氏硬度为18-22°的胶皮为较软的胶皮，更易于变形，这样贴膜辊与电芯表面接触时，贴膜辊的胶皮可更好地随电芯表面凹凸变化而相应的互补式变形，从而更好地适应电芯表面起伏状态，贴膜辊将PET膜压贴在电芯表面时，PET膜也随电芯表面起伏而相应起伏，确保PET膜与电芯表面紧密贴合，消除包膜空隙，达到电芯包膜消气泡的目的。

本发明的有益效果是：

可消除或减少电芯贴膜时的气泡，保证成品电芯外观品质。本发明针对电芯包膜气泡的成因，可消除铝塑膜产生鼓起的因素，确保电芯转移时不破坏或尽可能小地破坏铝塑膜的表面平整度，以利在后续的PET膜贴敷过程中抑制气泡的发生，而且通过控制贴膜辊胶皮硬度，进一步消除或减少气泡。

附图说明

图1为本发明移除一侧侧机架墙板后的一种结构示意图；

图2为本发明中电芯转移机械臂的一种结构示意图；

图3为本发明中电芯转移机械臂另一视角的结构示意图；

图4为本发明中贴膜辊组的一种结构示意图。

图中，1-机架，2-贴膜辊，3-电芯转移机械臂，4-定位平台，5-卷膜轴，6-PET膜，7-拉膜夹料手指，8-定夹板，9-动夹板，10-动夹板驱动装置，11-滑动连接座，12-机械臂平移电机，13-螺杆，14-导杆，15-吊盒，16-电芯卸载进退气缸，17-连接滑轨，18-滑轨导向座，19-推送夹头，20-夹头平移气缸，21-同步子输送带，22-拉膜过辊，23-复位拉簧，24-电芯，25-传动杆，26-膜切刀。

具体实施方式

下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1、图2、图3、图4所示，抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构，设于电芯包膜机的机架1上，机架1包括一对平行的机架墙板，机架墙板上设有一贴膜辊组、一卷膜轴5、三根拉膜过辊22及膜切刀23，贴膜辊组包括一对上下排列且平行的贴膜辊2，贴膜辊2用肖氏硬度为20°的聚氨酯制成，两贴膜辊2之间连有复位拉簧23，卷膜轴5上的PET膜6自由端夹在可升降的拉膜夹料手指7上，展开的PET膜6从定位平台4和所述膜辊组之间穿过。电芯包膜机前端通过电芯输送带输入完成铝塑膜塑封的电芯24工件。本抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构包括用于从电芯输送带上卸载电芯工件并向贴膜辊组转移电芯工件的电芯转移机械臂3，电芯转移机械臂3滑动连接在机架1上，电芯转移机械臂3上设有夹合式电芯夹具。所述夹合式电芯夹具包括定夹板8、动夹板9和动夹板驱动装置10，动夹板9与定夹板8平行相对，定夹板8和动夹板驱动装置10固定在电芯转移机械臂3上，动夹板驱动装置10为一气缸，动夹板9通过一传动杆25连接在动夹板驱动装置10的输出端，即该气缸的活塞杆上，传动杆25滑动连接在电芯转移机械臂3上的一传动杆滑槽内。电芯输送带包括三条同步子输送带21且各同步子输送带21相互平行，动夹板9的升降运动路径位于同步子输送带21的间隙中。电芯转移机械臂3顶部设有滑动连接座11，机架1上设有受机械臂平移电机12驱动的螺杆13，滑动连接座11与螺杆13螺纹连接，滑动连接座11底部固连有吊盒15，吊盒15前后端贯通，不设挡板。机架1上还设有两根与螺杆13平行的导杆14，且导杆14贯穿滑动连接座11。电芯转移机械臂3为两段式结构，包括上段和下段，滑动连接座11与吊盒15构成电芯转移机械臂3的上段，上段滑动连接在机架1上，吊盒15内固设有连接滑轨17，下段的顶部设有一U形挂架，U形挂架的U形口内壁固定有一滑轨导向座18，U形挂架与吊盒15位置重叠，吊盒15顶板嵌入U形挂架的U形口内，滑轨导向座18与连接滑轨17适配连接，使得下段与上段滑动连接，上段的吊盒15外底面上固设有电芯卸载进退气缸16，电芯卸载进退气缸16的活塞杆与下段连接，这样电芯转移机械臂3的下段可相对于上段前后错动，电芯转移机械臂3上的夹合式电芯夹具可在卸载电芯时进行适度进退，更好地避免与电芯输送带、线缆等电芯包膜机结构或电芯工件发生干涉，从而更稳妥地运行。本抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构还包括电芯定位装置，电芯定位装置包括定位平台4和电芯方位调整推杆，定位平台4固定在一气动升降台上，气动升降台安装在机架1上。定位平台4顶面外侧设有限位台阶，电芯方位调整推杆设于定位平台4上，电芯方位调整推杆包括侧推杆和后端推杆，侧推杆由固定在定位平台4底面内侧的侧推气缸驱动，后端推杆由固定在定位平台4底面后端的后推气缸驱动。机架1上还设有电芯推送装置，电芯推送装置与定位平台4的升降高位及两贴膜辊2之间的空隙对应。该电芯推送装置包括电芯推送夹头19和夹头平移气缸20，电芯推送夹头19用于夹持电芯24工件的顶、底两面，电芯推送夹头19连接在一气动夹爪的输出端，气动夹爪固定在一夹爪固定块上，夹爪固定块滑动连接在一推送导轨上，同时夹爪固定块连接在夹头平移气缸20的活塞杆上，推送导轨、夹头平移气缸2均固定在机架1上的墙板上。定位平台4上设有夹具避让缺口，可容动夹板9、电芯推送夹头19升降运动时通过而避免发生干涉。

一种应用所述抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构的电芯包膜方法，包括以下步骤：

在电芯输送带与贴膜辊组间使用所述电芯包膜机输送机构进行电芯工件转移；

贴膜辊2选用肖氏硬度为18-22°的胶皮；

定位后的电芯进行PET膜6贴敷时，贴膜辊2的较软胶皮表面与电芯表面的起伏部位适应匹配，并碾压PET膜6使PET膜6与电芯表面伏贴。

电芯24工件完成铝塑膜塑封后通过电芯输送带输入电芯包膜机，在PLC控制系统的控制下，电芯转移机械臂3携所述夹合式电芯夹具在螺杆13驱动下平移到电芯卸载位，然后在电芯卸载进退气缸16驱动下，动夹板9进入同步子输送带21的间隙中，到达电芯输送带上电芯24工件的下方，动夹板驱动装置10启动，驱动动夹板9上升，托举电芯24工件离开电芯输送带，直至动夹板9到达上升极限，此时定夹板8、动夹板9对电芯24工件形成稳固且力度适当的夹持。随后，动夹板9后退，电芯转移机械臂3向定位平台4平移，到达定位平台4上方并进给后，动夹板9自上而下将电芯24工件向定位平台4转移，动夹板9经定位平台4上的夹具避让缺口持续下降并越过与定位平台4交会点后，定位平台4托住电芯24工件，动夹板9则再次后退并随电芯转移机械臂3移走，从而完成电芯24工件转移。

电芯推送夹头19在气动夹爪驱动下夹住定位平台4上电芯24工件的顶、底两面。随后，夹头平移气缸20启动，电芯推送夹头19向贴膜辊组方向移动。

PET膜6通过拉膜过辊22张紧、传递，拉膜夹料手指7夹住PET膜6自由端并拉至适当位置后，使PET膜6处于平整状态，膜切刀23在贴膜辊组的上方裁切PET膜6，同时电芯推送装置水平推送电芯24，电芯24顶着PET膜6从两贴膜辊2间通过，将两贴膜辊2顶开，期间电芯24和PET膜6在上下两根软质的贴膜辊2弹性压力反作用下，完成PET膜6贴敷工作，贴敷完成后两贴膜辊2通过复位拉簧23复位。

实施例2：

动夹板驱动装置10为一电动缸。贴膜辊2选用肖氏硬度为20°的胶皮。其余同实施例1。

实施例3：

贴膜辊2选用肖氏硬度为22°的胶皮。其余同实施例1。

Claims (10)

1.抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构，设于电芯包膜机的机架（1）上，机架（1）上设有一贴膜辊组，贴膜辊组包括一对上下排列且平行的贴膜辊（2），其特征是包括电芯转移机械臂（3），电芯转移机械臂（3）滑动连接在机架（1）上，电芯转移机械臂（3）上设有夹合式电芯夹具。

2.根据权利要求1所述的抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构，其特征是所述夹合式电芯夹具包括定夹板（8）、动夹板（9）和动夹板驱动装置（10），动夹板（9）与定夹板（8）平行相对，定夹板（8）和动夹板驱动装置（10）固定在电芯转移机械臂（3）上，动夹板（9）连接在动夹板驱动装置（10）的输出端。

3.根据权利要求1所述的抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构，其特征是电芯转移机械臂（3）顶部设有滑动连接座（11），机架（1）上设有受机械臂平移电机（12）驱动的螺杆（13），滑动连接座（11）与螺杆（13）螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构，其特征是机架（1）上还设有与螺杆（13）平行的导杆（14），且导杆（14）贯穿滑动连接座（11）。

5.根据权利要求1所述的抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构，其特征是电芯转移机械臂（3）为两段式结构，包括上段和下段，上段滑动连接在机架（1）上，下段与上段滑动连接，上段的固设有电芯卸载进退气缸（16），电芯卸载进退气缸（16）的活塞杆与下段连接。

6.根据权利要求1所述的抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构，其特征是还包括电芯定位装置，电芯定位装置包括定位平台（4）和电芯方位调整推杆，定位平台（4）固定在一升降台上，升降台安装在机架（1）上，电芯方位调整推杆设于定位平台（4）上。

7.根据权利要求2所述的抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构，其特征是动夹板驱动装置（10）为气缸。

8.根据权利要求2所述的抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构，其特征是动夹板驱动装置（10）为电动缸。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构，其特征是机架（1）上还设有电芯推送装置，电芯推送装置与定位平台（4）的升降高位及两贴膜辊（2）之间的空隙对应。

10.一种应用所述抑制包膜气泡的电芯包膜机输送机构的电芯包膜方法，其特征是包括以下步骤：

A.在电芯输送带与贴膜辊组间使用所述电芯包膜机输送机构进行电芯工件转移；

B.贴膜辊（2）选用肖氏硬度为18-22°的胶皮；

C.定位后的电芯进行PET膜（6）贴敷时，贴膜辊（2）的胶皮表面与电芯表面的起伏部位适应匹配，并碾压PET膜（6）使PET膜（6）与电芯表面伏贴。