CN117718599A - 锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜装备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜装备及方法，包含改性单元，改性单元包括产品改性进出轴、改性机械手组件、产品改性翻转机构、转运流水线和改性机架，在产品改性进出轴一侧的改性机架上安装有改性机械手组件，在产品改性进出轴上方靠近X轴负方向的一侧安装有产品改性翻转机构，在改性机架上沿着X轴负方向的一侧安装有转运流水线。本发明通过改性单元和撕膜单元的协同配合，可实现产品在六个面上的绝缘防护膜的以及其中两个面上结构胶的撕膜处理，自动化程度较高，通过精准调控工艺参数使激光对绝缘防护膜进行改性而不伤及电芯表面铝壳。

Description

锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜装备及方法

技术领域

本发明涉及一种锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜装备及方法。

背景技术

随着技术的进步和用户环保意识的觉醒，新能源汽车的占有量逐渐提升，锂电池作为新能源汽车的动力源产量也越来越大。为保证锂电电芯的安全性，会在生产制作过程中包裹一层绝缘防护膜，避免电芯与金属铝壳直接接触造成短路。如图1所示，为锂电电芯外形示意图。锂电电芯表面可分为A、B、C、D、E、F六个面，A面与E面相对，B面与F面相对，C面与D面相对。其中C面安装有凸起的极柱，A、D、E面被PET与丙烯酸材质的绝缘防护膜完全覆盖，B、C、F部分覆盖，B、F面被结构胶材质的的绝缘防护膜覆盖，但由于绝缘防护膜粘性好，其完整快速去除就十分困难。直接采用人工或机械刮铲等直接接触去除方式会导致加工效率低、表面残留物多、损伤电芯表面铝材等缺点。

鉴于目前的除膜方法无法满足生产需要，急需研发锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜装备及方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜装备及方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜装备，特点是：包含改性单元，改性单元包括产品改性进出轴、改性机械手组件、产品改性翻转机构、转运流水线和改性机架，在改性机架上沿着Y轴方向均布有至少一个产品改性进出轴，且产品进出轴沿着X轴方向设置，在产品改性进出轴一侧的改性机架上安装有改性机械手组件，在产品改性进出轴上方靠近X轴负方向的一侧安装有产品改性翻转机构，在改性机架上沿着X轴负方向的一侧安装有转运流水线；

还包括撕膜单元，撕膜单元包括产品撕膜进出轴、产品撕膜翻转机构、胶带自动供料系统、滚压机构、撕膜机械手组件、下料流水线、撕膜机架和产品中转机构，在撕膜机架上沿着X轴方向均布有至少一个与上述的产品改性进出轴组成结构相同的产品撕膜进出轴，且产品撕膜进出轴沿着Y轴方向设置，在产品撕膜进出轴的上方沿着Y轴的正方向依次设置有胶带自动供料系统、产品撕膜翻转机构和滚压机构，在撕膜机架上沿着Y轴负方向的一侧安装有产品中转机构，在产品撕膜进出轴沿着Y轴正方向一侧的撕膜机架上安装有撕膜机械手组件，在撕膜机架上沿着X轴正方向的一侧安装有下料流水线；

转运流水线可继续延伸至撕膜机架上沿着Y轴负方向的一侧，在改性机架和撕膜机架之间的转运流水线的沿着X轴方向的两侧均安装有卷对卷胶带包覆机构。

进一步地，产品改性进出轴或产品撕膜进出轴包括进出轴X轴直线电机和治具，进出轴X轴直线电机沿着X轴方向安装在改性机架上，进出轴X轴直线电机可驱动上方的治具沿着X轴方向移动，治具包括治具底座、治具内框架、X向定位驱动模组、Y向定位驱动模组、吸盘旋转驱动模组和吸盘顶升气缸，治具内框架安装在治具底座上，在治具内框架下方的治具底座上安装有吸盘顶升气缸，治具顶升气缸顶部的驱动端可驱动上方的且位于治具内框架内侧中部的治具顶升架沿着Z轴方向移动，在治具顶升架上的中部位置安装有旋转轴，安装在治具顶升架底部的吸盘旋转驱动模组可驱动上方的旋转轴旋转运动，在旋转轴的顶部安装有的真空吸盘，在真空吸盘沿着X轴方向两侧的治具内框架的顶部均设置有第一定位条，在真空吸盘沿着Y轴方向两侧的治具内框架的顶部均设置有第二定位条，安装在治具内框架上的X向定位驱动模组可分别驱动两个第一定位条沿着X轴方向相向或反向移动，安装在治具内框架上的Y向定位驱动模组可分别驱动两个第二定位条沿着Y轴方向相向或反向移动。

进一步地，改性机械手组件包括改性机械手、激光测距仪、除尘装置和用于发射激光束的扫描振镜，改性机械手安装在改性机架上，在改性机械手的驱动端上安装有扫描振镜，在扫描振镜的一侧安装有激光测距仪和除尘装置；

撕膜机械手组件包括撕膜机械手和撕膜夹爪气缸，撕膜机械手安装在撕膜机架上，在撕膜机械手的驱动端上安装有撕膜夹爪气缸。

进一步地，产品改性翻转机构或产品撕膜翻转机构包括翻转Z向模组、翻转旋转气缸、翻转夹爪气缸和翻转激光传感器，翻转Z向模组通过翻转龙门架安装在改性机架或撕膜机架上，翻转Z向模组可驱动翻转旋转气缸沿着Z轴方向移动，翻转旋转气缸可驱动翻转夹爪气缸旋转运动，翻转夹爪气缸上安装有翻转激光传感器。

进一步地，转运流水线包括转运龙门架、转运Y轴传送带、转运Y轴移载模组、转运升降气缸和转运夹爪气缸，安装在转运龙门架上的转运Y轴移载模组可驱动转运升降气缸沿着Y轴方向移动，转运升降气缸可驱动转运夹爪气缸沿着Z轴方向移动，在转运龙门架上沿着Y轴负方向的一侧安装有转运Y轴传送带，转运Y轴传送带可继续延伸至撕膜机架上沿着Y轴负方向的一侧；

下料流水线包括下料Y轴移载模组、下料X轴传送带、下料夹爪气缸和下料龙门架，安装在下料龙门架上的下料Y轴移载模组可驱动下料夹爪气缸沿着Y轴方向移动，在下料龙门架沿着Y轴负方向的一侧安装有下料X轴传送带；

产品中转机构包括中转X轴移载模组、中转Z轴移载模组和中转夹爪气缸，中转X轴移载模组沿着X轴方向安装在撕膜机架上，且中转X轴移载模组可驱动至少一个中转Z轴移载模组沿着X轴方向移动，中转Z轴移载模组可驱动中转夹爪气缸沿着Z轴方向移动。

进一步地，卷对卷胶带包覆机构包括胶带包覆机架、收卷电机、放卷电机、压带气缸、胶带包覆Z轴模组、胶带包覆夹爪气缸和胶带包覆旋转气缸，在胶带包覆机架上沿着Y轴方向分别并列安装有用于连接收卷轴的收卷电机和用于连接放卷轴的放卷电机，在收卷轴和放卷轴之间安装有第一胶带，在卷对卷胶带后方的胶带包覆机架上安装有压带气缸，在卷对卷胶带上方的胶带包覆机架上安装有胶带包覆Z轴模组，胶带包覆Z轴模组可驱动胶带包覆旋转气缸沿着Z轴方向移动，胶带包覆旋转气缸可驱动胶带包覆夹爪气缸旋转运动。

进一步地，胶带自动供料系统包括胶带自动供料龙门架、胶带供料X轴模组、胶带供料Z轴模组和卷料供料模组，安装在胶带自动供料龙门架上的胶带供料X轴模组可驱动胶带供料Z轴模组沿着X轴方向移动，胶带供料Z轴模组可驱动卷料供料模组沿着Z轴方向移动，卷料供料模组包括卷料供料机架、卷料供料轴、拉带气缸、第一滚压气缸和裁切气缸，在卷料供料机架上安装有用于第二胶带供料的卷料供料轴以及若干个用于对第二胶带进行导向处理的卷料导向轴，在若干个卷料导向轴靠近中部的位置安装有用于对第二胶带拉带处理的拉带气缸，在若干个卷料导向轴底部的位置从上往下依次安装有裁切气缸和第一滚压气缸，裁切气缸上的裁切刀可用于第二胶带的裁切处理，第一滚压气缸上的滚压轴可用于第二胶带的滚压处理。

进一步地，滚压机构包括滚压龙门架、第二滚压气缸、弹簧、滚轮和滚压支架，第二滚压气缸安装在滚压龙门架上，第二滚压气缸可通过弹簧驱动下方的滚压支架沿着Z轴方向移动，在滚压支架上安装有滚轮。

本发明锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜方法，包括以下步骤：

步骤一：通过人工将产品放置于产品改性进出轴的进出轴X轴直线电机的治具之上，保持产品的A面朝上，此时产品位于第一改性工位，通过X向定位驱动模组和Y向定位驱动模组分别驱动两个第一定位条和两个第二定位条共同实现产品的定位与夹紧，完成上料；

步骤二：进出轴X轴直线电机沿着X轴的负方向移动至第二改性工位，激光测距仪测距并反馈信息，改性机械手根据激光测距仪反馈的信息上下移动调节，然后扫描振镜对产品的A面进行激光改性；

步骤三：解除步骤二中对产品的定位与夹紧，吸盘顶升气缸带动治具顶升架顶升，改性机械手带动扫描振镜旋转度，扫描振镜对产品的C面的绝缘防护膜进行激光改性；然后吸盘旋转驱动模组沿着逆时针方向旋转度，扫描振镜对产品的B面的绝缘防护膜及结构胶进行激光改性，然后吸盘旋转驱动模组沿着逆时针方向继续旋转度，扫描振镜对产品的D面的绝缘防护膜进行激光改性；然后吸盘旋转驱动模组沿着逆时针方向继续旋转度，扫描振镜对产品的F面的绝缘防护膜及结构胶进行激光改性；至此，本步骤依次完成对产品的C面、B面、D面和F面的激光改性；然后吸盘顶升气缸带动治具顶升架下降，继续步骤二中对产品进行定位与夹紧；

步骤四：进出轴X轴直线电机带动治具沿着X轴的负方向将产品移载至第三改性工位，吸盘顶升气缸带动治具顶升架顶升，翻转Z向模组下降并通过翻转激光传感器感应产品有无，再通过翻转夹爪气缸夹住产品，然后翻转Z向模组上升，翻转旋转气缸旋转度，之后翻转Z向模组下降，翻转夹爪气缸松开产品，继续步骤二中对产品进行定位与夹紧，此时，产品的E面朝上设置；

步骤五：进出轴X轴直线电机带动治具沿着X轴的正方向将产品移载至第二改性工位，改性机械手带动扫描振镜移动至产品的正上方，通过激光测距仪测距并反馈信息，改性机械手根据激光测距仪反馈的信息上下移动调节，然后扫描振镜对产品的E面进行激光改性；

步骤六：进出轴X轴直线电机带动治具沿着X轴的负方向将产品移载至第四改性工位，在转运Y轴移载模组、转运升降气缸和转运夹爪气缸的作用下将产品取放至转运Y轴传送带上，产品通过转运Y轴传送带沿着Y轴的负方向移动并流到撕膜第一工位；

步骤七：胶带包覆Z轴模组配合胶带包覆夹爪气缸及胶带包覆旋转气缸将产品抓取并旋转，压带气缸将第一胶带完全压覆在产品的B面和F面上的结构胶上，配合放卷电机及收卷电机完成对产品的B面和F面上的结构胶的自动去除；

步骤八：产品继续在转运Y轴传送带沿着Y轴的负方向移动并流到贴胶带工位，然后在中转Z轴移载模组和中转夹爪气缸的作用下降产品移载至产品撕膜进出轴的进出轴X轴直线电机的治具上，拉带气缸将第二胶带拉出，胶带供料Z轴模组下降将第二胶带一半粘在产品上一半悬空，胶带供料Z轴模组配合滚压气缸将第二胶带滚压在产品上，裁切气缸切断第二胶带；通过产品撕膜翻转机构的翻转以及治具的吸盘旋转驱动模组依次完成对产品六个面的上述处理；

步骤九：

进出轴X轴直线电机沿着X轴的正方向一侧移动并将治具将移动至滚压工位，然后第二滚压气缸下降，滚轮将第二胶带压牢处理；

步骤十：

进出轴X轴直线电机沿着X轴的正方向一侧移动并将治具将移动至第二撕膜工位，撕膜夹爪气缸夹住第二胶带悬空的一半，撕膜机械手空间三维移动进行撕膜处理，废膜由撕膜机械手扔至废膜收集箱中；

步骤十一：在下料Y轴移载模组和下料夹爪气缸的作用下将产品移载至下料X轴传送带上并沿着X轴的正方向转运出去。

本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：

①本发明通过改性单元和撕膜单元的协同配合，可实现产品在六个面上的绝缘防护膜的以及其中两个面上结构胶的撕膜处理，自动化程度较高，通过精准调控工艺参数使激光对绝缘防护膜进行改性而不伤及电芯表面铝壳；

②本发明巧妙运用了绝缘防护膜对一定波长激光的透射性，使激光直接作用至压敏胶层，使压敏胶升温而发生改性，最终粘性降低而极大降低了绝缘防护膜的去除难度；

③本发明的方法使得绝缘防护膜表层材料不被熔化、气化等物理损伤；锂电电芯表面温升小于70℃，锂电电芯铝材不受损伤；

④本发明的改性模组可快速地在空间上选择锂电电芯的加工面，从而高效地对锂电电芯6个面进行改性；机械手自动撕膜，节约人力；

⑤本发明的产治具为高度兼容性机构，配合真空吸附、旋转等功能，机械手自动撕膜，自动贴胶机构。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明具体实施方式了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1：应用于本发明的锂电电芯外形示意图；

图2：本发明激光自动除膜装备的结构示意图；

图3：图2中产品改性进出轴或产品撕膜进出轴的结构示意图；

图4：图3中治具一侧的结构示意图；

图5：图3中治具另一侧的结构示意图；

图6：图2中改性机械手组件的结构示意图；

图7：图2中产品改性翻转机构或产品撕膜翻转机构的结构示意图；

图8：图2中转运流水线的结构示意图；

图9：图2中卷对卷胶带包覆机构的结构示意图；

图10：图2中胶带自动供料系统的结构示意图；

图11：图2中滚压机构的结构示意图；

图12：图2中撕膜机械手组件的结构示意图；

图13：图2中下料流水线的结构示意图；

图14：图2中产品中转机构的结构示意图；

图15：本发明撕膜时的示意图；

图16：本发明激光大面改性的示意图；

图17：本发明激光侧面改性的示意图。

其中，附图标记如下：

产品改性进出轴1、改性机械手组件2、产品改性翻转机构3、转运流水线4、改性机架5、卷对卷胶带包覆机构6、产品撕膜进出轴7、产品撕膜翻转机构8、胶带自动供料系统9、滚压机构10、撕膜机械手组件11、下料流水线12、撕膜机架13、产品中转机构14、进出轴X轴直线电机15、治具16、X向定位驱动模组17、Y向定位驱动模组18、吸盘旋转驱动模组19、吸盘顶升气缸20、改性机械手21、激光测距仪22、除尘装置23、扫描振镜24、激光束25、翻转Z向模组31、翻转旋转气缸32、翻转夹爪气缸33、翻转激光传感器34、转运龙门架41、转运Y轴传送带42、转运Y轴移载模组43、转运升降气缸44、转运夹爪气缸45、收卷电机61、放卷电机62、压带气缸63、胶带包覆Z轴模组64、胶带包覆夹爪气缸65、胶带包覆旋转气缸66、胶带供料X轴模组91、胶带供料Z轴模组92、卷料供料轴93、拉带气缸94、第一滚压气缸95、裁切气缸96、第二滚压气缸101、弹簧102、滚轮103、滚压支架104、撕膜机械手111、撕膜夹爪气缸112、下料Y轴移载模组121、下料X轴传送带122、下料夹爪气缸123、下料龙门架124、中转X轴移载模组141、中转Z轴移载模组142、中转夹爪气缸143。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，方位术语和次序术语等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1～图17所示，锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜装备，包含改性单元，改性单元包括产品改性进出轴1、改性机械手组件2、产品改性翻转机构3、转运流水线4和改性机架5，在改性机架5上沿着Y轴方向均布有至少一个产品改性进出轴1，且产品进出轴1沿着X轴方向设置，在产品改性进出轴1一侧的改性机架5上安装有改性机械手组件2，在产品改性进出轴1上方靠近X轴负方向的一侧安装有产品改性翻转机构3，在改性机架5上沿着X轴负方向的一侧安装有转运流水线4。还包括撕膜单元，撕膜单元包括产品撕膜进出轴7、产品撕膜翻转机构8、胶带自动供料系统9、滚压机构10、撕膜机械手组件11、下料流水线12、撕膜机架13和产品中转机构14，在撕膜机架13上沿着X轴方向均布有至少一个与上述的产品改性进出轴1组成结构相同的产品撕膜进出轴7，且产品撕膜进出轴7沿着Y轴方向设置，在产品撕膜进出轴7的上方沿着Y轴的正方向依次设置有胶带自动供料系统9、产品撕膜翻转机构8和滚压机构10，在撕膜机架13上沿着Y轴负方向的一侧安装有产品中转机构14，在产品撕膜进出轴7沿着Y轴正方向一侧的撕膜机架13上安装有撕膜机械手组件11，在撕膜机架13上沿着X轴正方向的一侧安装有下料流水线12。转运流水线4可继续延伸至撕膜机架13上沿着Y轴负方向的一侧，在改性机架5和撕膜机架13之间的转运流水线4的沿着X轴方向的两侧均安装有卷对卷胶带包覆机构6。

产品改性进出轴1或产品撕膜进出轴7用于产品即锂电电芯的夹持与运动。包括进出轴X轴直线电机15和治具16，进出轴X轴直线电机15沿着X轴方向安装在改性机架5上，进出轴X轴直线电机15可驱动上方的治具16沿着X轴方向移动，治具16包括治具底座、治具内框架、X向定位驱动模组17、Y向定位驱动模组18、吸盘旋转驱动模组19和吸盘顶升气缸20，治具内框架安装在治具底座上，在治具内框架下方的治具底座上安装有吸盘顶升气缸20，治具顶升气缸20顶部的驱动端可驱动上方的且位于治具内框架内侧中部的治具顶升架沿着Z轴方向移动，在治具顶升架上的中部位置安装有旋转轴，安装在治具顶升架底部的吸盘旋转驱动模组19可驱动上方的旋转轴旋转运动，在旋转轴的顶部安装有的真空吸盘，在真空吸盘沿着X轴方向两侧的治具内框架的顶部均设置有第一定位条，在真空吸盘沿着Y轴方向两侧的治具内框架的顶部均设置有第二定位条，安装在治具内框架上的X向定位驱动模组17可分别驱动两个第一定位条沿着X轴方向相向或反向移动，安装在治具内框架15上的Y向定位驱动模组18可分别驱动两个第二定位条沿着Y轴方向相向或反向移动。治具16通过螺栓固定在进出轴X轴直线电机15上，进出轴X轴直线电机15实现治具16的X轴方向移动。治具上表面设有X、Y方向伺服居中定位机构(即两个第一定位条和两个第二定位条)，用于锂电电芯的定位与夹紧。治具内部设置旋转机构与直线升降，实现锂电电芯的Z轴方向运动与绕Z轴的转动，使锂电电芯在旋转时不与定位块等表面零件干涉。

改性机械手组件2用于按照设定参数发出激光光束，连续扫描锂电电芯表面绝缘防护膜，实现绝缘防护膜激光改性后粘性降低。包括改性机械手21、激光测距仪22、除尘装置23和用于发射激光束25的扫描振镜24，改性机械手21安装在改性机架5上，在改性机械手21的驱动端上安装有扫描振镜24，在扫描振镜24的一侧安装有激光测距仪22和除尘装置23。激光测距仪和集尘装置集成为一个工具头搭载在工业机器人上，工业机器人实现工具头在空间内的六自由度移动。激光器发出激光经光学传播至扫描振镜，由扫描振镜实现对锂电电芯表面绝缘防护膜的快速照射。激光测距仪用于定位及自动对焦，集尘装置用于收集改性过程中产生的细小碎屑。

撕膜机械手组件11用于将胶带粘在改性后绝缘防护膜的一端，并通过夹取胶带的方式将绝缘防护膜撕除，并将废膜送入废膜收集机构。包括撕膜机械手111和撕膜夹爪气缸112，撕膜机械手111安装在撕膜机架13上，在撕膜机械手111的驱动端上安装有撕膜夹爪气缸112。

产品改性翻转机构3或产品撕膜翻转机构8包括翻转Z向模组31、翻转旋转气缸32、翻转夹爪气缸33和翻转激光传感器34，翻转Z向模组31通过翻转龙门架安装在改性机架5或撕膜机架13上，翻转Z向模组31可驱动翻转旋转气缸32沿着Z轴方向移动，翻转旋转气缸32可驱动翻转夹爪气缸33旋转运动，翻转夹爪气缸33上安装有翻转激光传感器34。

转运流水线4包括转运龙门架41、转运Y轴传送带42、转运Y轴移载模组43、转运升降气缸44和转运夹爪气缸45，安装在转运龙门架41上的转运Y轴移载模组43可驱动转运升降气缸44沿着Y轴方向移动，转运升降气缸44可驱动转运夹爪气缸45沿着Z轴方向移动，在转运龙门架41上沿着Y轴负方向的一侧安装有转运Y轴传送带42，转运Y轴传送带42可继续延伸至撕膜机架13上沿着Y轴负方向的一侧；

下料流水线12包括下料Y轴移载模组121、下料X轴传送带122、下料夹爪气缸123和下料龙门架124，安装在下料龙门架124上的下料Y轴移载模组121可驱动下料夹爪气缸123沿着Y轴方向移动，在下料龙门架124沿着Y轴负方向的一侧安装有下料X轴传送带122；

产品中转机构14包括中转X轴移载模组141、中转Z轴移载模组142和中转夹爪气缸143，中转X轴移载模组141沿着X轴方向安装在撕膜机架13上，且中转X轴移载模组141可驱动至少一个中转Z轴移载模组142沿着X轴方向移动，中转Z轴移载模组142可驱动中转夹爪气缸143沿着Z轴方向移动。

卷对卷胶带包覆机构6用于剥离结构胶。包括胶带包覆机架、收卷电机61、放卷电机62、压带气缸63、胶带包覆Z轴模组64、胶带包覆夹爪气缸65和胶带包覆旋转气缸66，在胶带包覆机架上沿着Y轴方向分别并列安装有用于连接收卷轴的收卷电机61和用于连接放卷轴的放卷电机62，在收卷轴和放卷轴之间安装有第一胶带，在卷对卷胶带后方的胶带包覆机架上安装有压带气缸63，在卷对卷胶带上方的胶带包覆机架上安装有胶带包覆Z轴模组64，胶带包覆Z轴模组64可驱动胶带包覆旋转气缸66沿着Z轴方向移动，胶带包覆旋转气缸66可驱动胶带包覆夹爪气缸65旋转运动。卷对卷胶带包覆机构主要包括收放胶带电机，压带气缸，利用胶带的粘性将结构胶粘到胶带上，并自动收卷，实现自动去除结构胶。

胶带自动供料系统9包括胶带自动供料龙门架、胶带供料X轴模组91、胶带供料Z轴模组92和卷料供料模组，安装在胶带自动供料龙门架上的胶带供料X轴模组91可驱动胶带供料Z轴模组92沿着X轴方向移动，胶带供料Z轴模组92可驱动卷料供料模组沿着Z轴方向移动，卷料供料模组包括卷料供料机架、卷料供料轴93、拉带气缸94、第一滚压气缸95和裁切气缸96，在卷料供料机架上安装有用于第二胶带供料的卷料供料轴93以及若干个用于对第二胶带进行导向处理的卷料导向轴，在若干个卷料导向轴靠近中部的位置安装有用于对第二胶带拉带处理的拉带气缸94，在若干个卷料导向轴底部的位置从上往下依次安装有裁切气缸96和第一滚压气缸95，裁切气缸96上的裁切刀可用于第二胶带的裁切处理，第一滚压气缸95上的滚压轴可用于第二胶带的滚压处理。通过拉带气缸将第二胶带拉出，Z向模组下降将第二胶带粘到产品上，伺服移动一定长度将第二胶带粘到产品上第一裁切气缸切断第二胶带。

滚压机构10包括滚压龙门架、第二滚压气缸101、弹簧102、滚轮103和滚压支架104，第二滚压气缸101安装在滚压龙门架上，第二滚压气缸101可通过弹簧102驱动下方的滚压支架104沿着Z轴方向移动，在滚压支架104上安装有滚轮103。第二滚压气缸控制滚轮在Z轴方向上下运动，弹簧起缓冲作用，滚轮实现对胶带的滚压，在滚压过程中由产品进出轴带动锂电电芯在X轴方向往复运动，使胶带粘附在绝缘防护膜之上。

锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜方法，主要包括：

第一，激光改性6个面的绝缘防护膜及B、F面的结构胶：

采用激光对绝缘防护膜照射的方式使绝缘防护膜的温度上升而发生改性，使其粘性降低而便于脱落。具体地，所使用的脉冲激光器输出波长500-1100nm、激光功率大于50w、脉冲宽度300fs～1us的脉冲激光。使用经过整形的矩形大光斑，光斑大小为1.5x0.5mm，使激光扫描时能量分布均且提高工作效率，缩短工时。采用扫描振镜控制光斑的移动，所述扫描振镜根据指令可以左右和上下偏转，从而可以控制激光在左右和上下的偏转角度变化。采用激光测距仪，实现激光的自动对焦。控制激光器的功率、扫描次数、扫描速度和离焦量等工艺参数，使能量密度大于绝缘防护膜的改性阈值，小于锂电电芯的表面铝材的损伤阈值。最终使整面的绝缘防护膜改性而不损伤锂电电芯表面。

B、F面的结构胶与绝缘防护膜的去除方法相同，但是因结构胶与绝缘防护膜材质有所不同，其允许的工艺参数区间也有所区别，但符合能量密度大于绝缘防护膜的改性阈值，小于锂电电芯的表面铝材的损伤阈值的准则。

第二，去除6个面的绝缘防护膜及结构胶：

采用在改性后的绝缘防护膜及结构胶粘附胶带后撕除的方式将绝缘防护膜及结构胶从锂电电芯上剥除。在锂电电芯的一端贴上一块胶带，留有一定悬空部分。使用滚轮对胶带与绝缘防护膜重合的部分进行滚压，实现胶带与绝缘防护膜的牢固粘结。使用夹爪气缸夹住胶带的悬空部分并进行撕扯，最终实现绝缘防护膜的剥除，同时在剥除后收集废膜。结构胶采用胶带完全包覆的方式，利用电机及张力控制系统实现胶带卷对卷的收放，在收放过程中对结构胶进行剥离。

锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜方法，依次包括以下步骤：

步骤一：通过人工将产品放置于产品改性进出轴1的进出轴X轴直线电机15的治具16之上，保持产品的A面朝上，此时产品位于第一改性工位，通过X向定位驱动模组17和Y向定位驱动模组18分别驱动两个第一定位条和两个第二定位条共同实现产品的定位与夹紧，完成上料；

步骤二：如图16，进出轴X轴直线电机15沿着X轴的负方向移动至第二改性工位，激光测距仪22测距并反馈信息，改性机械手21根据激光测距仪22反馈的信息上下移动调节，然后扫描振镜24对产品的A面进行激光改性；

步骤三：

如图17，解除步骤二中对产品的定位与夹紧，吸盘顶升气缸20带动治具顶升架顶升，改性机械手21带动扫描振镜24旋转90度，扫描振镜24对产品的C面的绝缘防护膜进行激光改性；然后吸盘旋转驱动模组19沿着逆时针方向旋转90度，扫描振镜24对产品的B面的绝缘防护膜及结构胶进行激光改性，然后吸盘旋转驱动模组19沿着逆时针方向继续旋转90度，扫描振镜24对产品的D面的绝缘防护膜进行激光改性；然后吸盘旋转驱动模组19沿着逆时针方向继续旋转90度，扫描振镜24对产品的F面的绝缘防护膜及结构胶进行激光改性；至此，本步骤依次完成对产品的C面、B面、D面和F面的激光改性；然后吸盘顶升气缸20带动治具顶升架下降，继续步骤二中对产品进行定位与夹紧；

步骤四：进出轴X轴直线电机15带动治具16沿着X轴的负方向将产品移载至第三改性工位，吸盘顶升气缸20带动治具顶升架顶升，翻转Z向模组31下降并通过翻转激光传感器34感应产品有无，再通过翻转夹爪气缸33夹住产品，然后翻转Z向模组31上升，翻转旋转气缸32旋转180度，之后翻转Z向模组31下降，翻转夹爪气缸33松开产品，继续步骤二中对产品进行定位与夹紧，此时，产品的E面朝上设置；

步骤五：

进出轴X轴直线电机15带动治具16沿着X轴的正方向将产品移载至第二改性工位，改性机械手21带动扫描振镜24移动至产品的正上方，通过激光测距仪22测距并反馈信息，改性机械手21根据激光测距仪22反馈的信息上下移动调节，然后扫描振镜24对产品的E面进行激光改性；

步骤六：进出轴X轴直线电机15带动治具16沿着X轴的负方向将产品移载至第四改性工位，在转运Y轴移载模组43、转运升降气缸44和转运夹爪气缸45的作用下将产品取放至转运Y轴传送带42上，产品通过转运Y轴传送带42沿着Y轴的负方向移动并流到撕膜第一工位；

步骤七：如图9，胶带包覆Z轴模组64配合胶带包覆夹爪气缸65及胶带包覆旋转气缸66将产品抓取并旋转，压带气缸63将第一胶带完全压覆在产品的B面和F面上的结构胶上，配合放卷电机62及收卷电机61完成对产品的B面和F面上的结构胶的自动去除；

步骤八：如图10，产品继续在转运Y轴传送带42沿着Y轴的负方向移动并流到贴胶带工位，然后在中转Z轴移载模组142和中转夹爪气缸143的作用下降产品移载至产品撕膜进出轴7的进出轴X轴直线电机15的治具16上，拉带气缸94将第二胶带拉出，胶带供料Z轴模组92下降将第二胶带一半粘在产品上一半悬空，胶带供料Z轴模组92配合滚压气缸95将第二胶带滚压在产品上，裁切气缸96切断第二胶带；通过产品撕膜翻转机构8的翻转以及治具16的吸盘旋转驱动模组19依次完成对产品六个面的上述处理；

步骤九：如图11，进出轴X轴直线电机15沿着X轴的正方向一侧移动并将治具16将移动至滚压工位，然后第二滚压气缸101下降，滚轮103将第二胶带压牢处理；

步骤十：

如图12和图15，进出轴X轴直线电机15沿着X轴的正方向一侧移动并将治具16将移动至第二撕膜工位，撕膜夹爪气缸112夹住第二胶带悬空的一半，撕膜机械手111空间三维移动进行撕膜处理，废膜由撕膜机械手111扔至废膜收集箱中；

步骤十一：在下料Y轴移载模组121和下料夹爪气缸123的作用下将产品移载至下料X轴传送带122上并沿着X轴的正方向转运出去。

本发明通过改性单元和撕膜单元的协同配合，可实现产品在六个面上的绝缘防护膜的以及其中两个面上结构胶的撕膜处理，自动化程度较高，通过精准调控工艺参数使激光对绝缘防护膜进行改性而不伤及电芯表面铝壳；

巧妙运用了绝缘防护膜对一定波长激光的透射性，使激光直接作用至压敏胶层，使压敏胶升温而发生改性，最终粘性降低而极大降低了绝缘防护膜的去除难度；

使得绝缘防护膜表层材料不被熔化、气化等物理损伤；锂电电芯表面温升小于70℃，锂电电芯铝材不受损伤；

改性模组可快速地在空间上选择锂电电芯的加工面，从而高效地对锂电电芯6个面进行改性；机械手自动撕膜，节约人力；

产治具为高度兼容性机构，配合真空吸附、旋转等功能，机械手自动撕膜，自动贴胶机构。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (9)

1.锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜装备，包含改性单元，所述改性单元包括产品改性进出轴(1)、改性机械手组件(2)、产品改性翻转机构(3)、转运流水线(4)和改性机架(5)，在所述改性机架(5)上沿着Y轴方向均布有至少一个产品改性进出轴(1)，且所述产品进出轴(1)沿着X轴方向设置，在所述产品改性进出轴(1)一侧的改性机架(5)上安装有改性机械手组件(2)，在所述产品改性进出轴(1)上方靠近X轴负方向的一侧安装有产品改性翻转机构(3)，在所述改性机架(5)上沿着X轴负方向的一侧安装有转运流水线(4)；

其特征在于：还包括撕膜单元，所述撕膜单元包括产品撕膜进出轴(7)、产品撕膜翻转机构(8)、胶带自动供料系统(9)、滚压机构(10)、撕膜机械手组件(11)、下料流水线(12)、撕膜机架(13)和产品中转机构(14)，在所述撕膜机架(13)上沿着X轴方向均布有至少一个与上述的产品改性进出轴(1)组成结构相同的产品撕膜进出轴(7)，且所述产品撕膜进出轴(7)沿着Y轴方向设置，在所述产品撕膜进出轴(7)的上方沿着Y轴的正方向依次设置有胶带自动供料系统(9)、产品撕膜翻转机构(8)和滚压机构(10)，在所述撕膜机架(13)上沿着Y轴负方向的一侧安装有产品中转机构(14)，在产品撕膜进出轴(7)沿着Y轴正方向一侧的撕膜机架(13)上安装有撕膜机械手组件(11)，在所述撕膜机架(13)上沿着X轴正方向的一侧安装有下料流水线(12)；

所述转运流水线(4)可继续延伸至撕膜机架(13)上沿着Y轴负方向的一侧，在所述改性机架(5)和撕膜机架(13)之间的转运流水线(4)的沿着X轴方向的两侧均安装有卷对卷胶带包覆机构(6)。

2.根据权利要求1所述的锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜装备，其特征在于：所述产品改性进出轴(1)或产品撕膜进出轴(7)包括进出轴X轴直线电机(15)和治具(16)，所述进出轴X轴直线电机(15)沿着X轴方向安装在改性机架(5)上，所述进出轴X轴直线电机(15)可驱动上方的治具(16)沿着X轴方向移动，所述治具(16)包括治具底座、治具内框架、X向定位驱动模组(17)、Y向定位驱动模组(18)、吸盘旋转驱动模组(19)和吸盘顶升气缸(20)，所述治具内框架安装在治具底座上，在所述治具内框架下方的治具底座上安装有吸盘顶升气缸(20)，所述治具顶升气缸(20)顶部的驱动端可驱动上方的且位于治具内框架内侧中部的治具顶升架沿着Z轴方向移动，在所述治具顶升架上的中部位置安装有旋转轴，安装在所述治具顶升架底部的吸盘旋转驱动模组(19)可驱动上方的旋转轴旋转运动，在所述旋转轴的顶部安装有的真空吸盘，在所述真空吸盘沿着X轴方向两侧的治具内框架的顶部均设置有第一定位条，在所述真空吸盘沿着Y轴方向两侧的治具内框架的顶部均设置有第二定位条，安装在所述治具内框架上的X向定位驱动模组(17)可分别驱动两个第一定位条沿着X轴方向相向或反向移动，安装在所述治具内框架(15)上的Y向定位驱动模组(18)可分别驱动两个第二定位条沿着Y轴方向相向或反向移动。

3.根据权利要求1所述的锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜装备，其特征在于：所述改性机械手组件(2)包括改性机械手(21)、激光测距仪(22)、除尘装置(23)和用于发射激光束(25)的扫描振镜(24)，所述改性机械手(21)安装在改性机架(5)上，在所述改性机械手(21)的驱动端上安装有扫描振镜(24)，在所述扫描振镜(24)的一侧安装有激光测距仪(22)和除尘装置(23)；

所述撕膜机械手组件(11)包括撕膜机械手(111)和撕膜夹爪气缸(112)，所述撕膜机械手(111)安装在撕膜机架(13)上，在所述撕膜机械手(111)的驱动端上安装有撕膜夹爪气缸(112)。

4.根据权利要求1所述的锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜装备，其特征在于：所述产品改性翻转机构(3)或产品撕膜翻转机构(8)包括翻转Z向模组(31)、翻转旋转气缸(32)、翻转夹爪气缸(33)和翻转激光传感器(34)，所述翻转Z向模组(31)通过翻转龙门架安装在改性机架(5)或撕膜机架(13)上，所述翻转Z向模组(31)可驱动翻转旋转气缸(32)沿着Z轴方向移动，所述翻转旋转气缸(32)可驱动翻转夹爪气缸(33)旋转运动，所述翻转夹爪气缸(33)上安装有翻转激光传感器(34)。

5.根据权利要求1所述的锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜装备，其特征在于：所述转运流水线(4)包括转运龙门架(41)、转运Y轴传送带(42)、转运Y轴移载模组(43)、转运升降气缸(44)和转运夹爪气缸(45)，安装在所述转运龙门架(41)上的转运Y轴移载模组(43)可驱动转运升降气缸(44)沿着Y轴方向移动，所述转运升降气缸(44)可驱动转运夹爪气缸(45)沿着Z轴方向移动，在所述转运龙门架(41)上沿着Y轴负方向的一侧安装有转运Y轴传送带(42)，所述转运Y轴传送带(42)可继续延伸至撕膜机架(13)上沿着Y轴负方向的一侧；

所述下料流水线(12)包括下料Y轴移载模组(121)、下料X轴传送带(122)、下料夹爪气缸(123)和下料龙门架(124)，安装在所述下料龙门架(124)上的下料Y轴移载模组(121)可驱动下料夹爪气缸(123)沿着Y轴方向移动，在所述下料龙门架(124)沿着Y轴负方向的一侧安装有下料X轴传送带(122)；

所述产品中转机构(14)包括中转X轴移载模组(141)、中转Z轴移载模组(142)和中转夹爪气缸(143)，所述中转X轴移载模组(141)沿着X轴方向安装在撕膜机架(13)上，且所述中转X轴移载模组(141)可驱动至少一个中转Z轴移载模组(142)沿着X轴方向移动，所述中转Z轴移载模组(142)可驱动中转夹爪气缸(143)沿着Z轴方向移动。

6.根据权利要求1所述的锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜装备，其特征在于：所述卷对卷胶带包覆机构(6)包括胶带包覆机架、收卷电机(61)、放卷电机(62)、压带气缸(63)、胶带包覆Z轴模组(64)、胶带包覆夹爪气缸(65)和胶带包覆旋转气缸(66)，在所述胶带包覆机架上沿着Y轴方向分别并列安装有用于连接收卷轴的收卷电机(61)和用于连接放卷轴的放卷电机(62)，在所述收卷轴和放卷轴之间安装有第一胶带，在所述卷对卷胶带后方的胶带包覆机架上安装有压带气缸(63)，在所述卷对卷胶带上方的胶带包覆机架上安装有胶带包覆Z轴模组(64)，所述胶带包覆Z轴模组(64)可驱动胶带包覆旋转气缸(66)沿着Z轴方向移动，所述胶带包覆旋转气缸(66)可驱动胶带包覆夹爪气缸(65)旋转运动。

7.根据权利要求1所述的锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜装备，其特征在于：所述胶带自动供料系统(9)包括胶带自动供料龙门架、胶带供料X轴模组(91)、胶带供料Z轴模组(92)和卷料供料模组，安装在所述胶带自动供料龙门架上的胶带供料X轴模组(91)可驱动胶带供料Z轴模组(92)沿着X轴方向移动，所述胶带供料Z轴模组(92)可驱动卷料供料模组沿着Z轴方向移动，所述卷料供料模组包括卷料供料机架、卷料供料轴(93)、拉带气缸(94)、第一滚压气缸(95)和裁切气缸(96)，在所述卷料供料机架上安装有用于第二胶带供料的卷料供料轴(93)以及若干个用于对第二胶带进行导向处理的卷料导向轴，在若干个所述卷料导向轴靠近中部的位置安装有用于对第二胶带拉带处理的拉带气缸(94)，在所述若干个所述卷料导向轴底部的位置从上往下依次安装有裁切气缸(96)和第一滚压气缸(95)，所述裁切气缸(96)上的裁切刀可用于第二胶带的裁切处理，所述第一滚压气缸(95)上的滚压轴可用于第二胶带的滚压处理。

8.根据权利要求1所述的锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜装备，其特征在于：所述滚压机构(10)包括滚压龙门架、第二滚压气缸(101)、弹簧(102)、滚轮(103)和滚压支架(104)，所述第二滚压气缸(101)安装在滚压龙门架上，所述第二滚压气缸(101)可通过弹簧(102)驱动下方的滚压支架(104)沿着Z轴方向移动，在所述滚压支架(104)上安装有滚轮(103)。

9.锂电电芯绝缘防护膜的激光自动除膜方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：通过人工将产品放置于产品改性进出轴(1)的进出轴X轴直线电机(15)的治具(16)之上，保持产品的A面朝上，此时产品位于第一改性工位，通过X向定位驱动模组(17)和Y向定位驱动模组(18)分别驱动两个第一定位条和两个第二定位条共同实现产品的定位与夹紧，完成上料；

步骤二：进出轴X轴直线电机(15)沿着X轴的负方向移动至第二改性工位，激光测距仪(22)测距并反馈信息，改性机械手(21)根据激光测距仪(22)反馈的信息上下移动调节，然后扫描振镜(24)对产品的A面进行激光改性；

步骤三：解除步骤二中对产品的定位与夹紧，吸盘顶升气缸(20)带动治具顶升架顶升，改性机械手(21)带动扫描振镜(24)旋转90度，扫描振镜(24)对产品的C面的绝缘防护膜进行激光改性；然后吸盘旋转驱动模组(19)沿着逆时针方向旋转90度，扫描振镜(24)对产品的B面的绝缘防护膜及结构胶进行激光改性，然后吸盘旋转驱动模组(19)沿着逆时针方向继续旋转90度，扫描振镜(24)对产品的D面的绝缘防护膜进行激光改性；然后吸盘旋转驱动模组(19)沿着逆时针方向继续旋转90度，扫描振镜(24)对产品的F面的绝缘防护膜及结构胶进行激光改性；至此，本步骤依次完成对产品的C面、B面、D面和F面的激光改性；然后吸盘顶升气缸(20)带动治具顶升架下降，继续步骤二中对产品进行定位与夹紧；

步骤四：进出轴X轴直线电机(15)带动治具(16)沿着X轴的负方向将产品移载至第三改性工位，吸盘顶升气缸(20)带动治具顶升架顶升，翻转Z向模组(31)下降并通过翻转激光传感器(34)感应产品有无，再通过翻转夹爪气缸(33)夹住产品，然后翻转Z向模组(31)上升，翻转旋转气缸(32)旋转180度，之后翻转Z向模组(31)下降，翻转夹爪气缸(33)松开产品，继续步骤二中对产品进行定位与夹紧，此时，产品的E面朝上设置；

步骤五：进出轴X轴直线电机(15)带动治具(16)沿着X轴的正方向将产品移载至第二改性工位，改性机械手(21)带动扫描振镜(24)移动至产品的正上方，通过激光测距仪(22)测距并反馈信息，改性机械手(21)根据激光测距仪(22)反馈的信息上下移动调节，然后扫描振镜(24)对产品的E面进行激光改性；

步骤六：进出轴X轴直线电机(15)带动治具(16)沿着X轴的负方向将产品移载至第四改性工位，在转运Y轴移载模组(43)、转运升降气缸(44)和转运夹爪气缸(45)的作用下将产品取放至转运Y轴传送带(42)上，产品通过转运Y轴传送带(42)沿着Y轴的负方向移动并流到撕膜第一工位；

步骤七：胶带包覆Z轴模组(64)配合胶带包覆夹爪气缸(65)及胶带包覆旋转气缸(66)将产品抓取并旋转，压带气缸(63)将第一胶带完全压覆在产品的B面和F面上的结构胶上，配合放卷电机(62)及收卷电机(61)完成对产品的B面和F面上的结构胶的自动去除；

步骤八：产品继续在转运Y轴传送带(42)沿着Y轴的负方向移动并流到贴胶带工位，然后在中转Z轴移载模组(142)和中转夹爪气缸(143)的作用下降产品移载至产品撕膜进出轴(7)的进出轴X轴直线电机(15)的治具(16)上，拉带气缸(94)将第二胶带拉出，胶带供料Z轴模组(92)下降将第二胶带一半粘在产品上一半悬空，胶带供料Z轴模组(92)配合滚压气缸(95)将第二胶带滚压在产品上，裁切气缸(96)切断第二胶带；通过产品撕膜翻转机构(8)的翻转以及治具(16)的吸盘旋转驱动模组(19)依次完成对产品六个面的上述处理；

步骤九：进出轴X轴直线电机(15)沿着X轴的正方向一侧移动并将治具(16)将移动至滚压工位，然后第二滚压气缸(101)下降，滚轮(103)将第二胶带压牢处理；

步骤十：进出轴X轴直线电机(15)沿着X轴的正方向一侧移动并将治具(16)将移动至第二撕膜工位，撕膜夹爪气缸(112)夹住第二胶带悬空的一半，撕膜机械手(111)空间三维移动进行撕膜处理，废膜由撕膜机械手(111)扔至废膜收集箱中；

步骤十一：在下料Y轴移载模组(121)和下料夹爪气缸(123)的作用下将产品移载至下料X轴传送带(122)上并沿着X轴的正方向转运出去。