鋰電池全自動包裝設備的制作方法

專利名稱：鋰電池全自動包裝設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及電池裝配封裝設備，具體是指一種將鋁塑膜和電芯自動裝配封裝成電池的自動化機械。
背景技術：
在傳統鋰電池生產過程中，電池裝配封裝的技術及方法通常是，首先采用手工或者半自動機械將成卷的鋁塑膜分切成片，然后沖制、切余邊成型，制備包裝袋。然后手工將極組放入包裝袋，將包裝袋折疊包住極組，并將其裝入夾具。再將該夾具連同電芯轉入頂封、側封機完成頂側邊的封裝。由于手工操作多，成型、裝配、封裝都是獨立工序，導致電池生產過程原材料浪費多、生產率低、成本高，而且操作不便，裝配精度更難以保證。中國發明 專利CN200910207976. 5公開了一種電池裝配封裝設備，包括鋁塑膜成型制片單元(即鋁塑膜成型單元)、裝配封裝單元(即電芯封裝單元)、極組入料單元(即進料單元)及輔助單元(即出料單元)。依次實現將鋁塑膜沖制成型，極組(即電芯)的送入，及兩者的自動裝配組合，然后將包裝袋頂邊、側邊封裝粘合，并對封裝產品進行測試區分，能有效提高電池生產線的自動化水平，具有操作方便，生產效率高，產品性能可靠，生產成本低，廢料少的優點。但是，該電池裝配封裝設備的裝配封裝單元為繞圓形平臺分布的加工位，這種圓形分布結構雖然結構較緊湊，但是在生產大型電池時，裝配封裝單元的布局空間較大，需要超大的圓形平臺，國內普通的凸輪分割器無法滿足該要求，成本太高；另外，要使承載電芯和包裝袋的翻轉對折機構(即夾具機構)的表面時刻保持吸持力，就要需使翻轉對折機構始終與負壓源對接，這對不停移動的翻轉對折機構來說存在較大的實現困難。且隨著電池技術的發展，對封裝精度的要求越來越高，因而有必要對該電池裝配封裝設備做進一步改進，以滿足更高加工精度的要求。

發明內容
本發明的目的是提供一種鋰電池全自動包裝設備。為實現上述目的，本發明提供了鋰電池全自動包裝設備，包括
鋁塑膜成型單元，用于將鋁塑膜沖制成包裝殼并分切成片，該鋁塑膜成型單元包括依次設置的鋁塑膜放卷機構、沖制成型包裝殼的沖殼機構、牽引鋁塑膜前移的牽引機構、以及裁切鋁塑膜的裁切機構；
進料單元，用于將電芯送入包裝殼；
電芯封裝單元，用于將電芯封裝于包裝殼內，該電芯封裝單元連接于鋁塑膜成型單元尾部，包括用于承載包裝殼的夾具機構，傳送夾具機構的步進送料機構，以及沿步進送料機構依次設置的入殼機構、頂封機構和側封機構；
其中，所述步進送料機構為直線步進傳送，且可循環傳送所述夾具機構，該步進送料機構上還設有負壓對接機構，用于使夾具機構保持持續的負壓吸料狀態，該負壓對接機構包括對應于步進送料機構上每一工作步距的固定接口，以及對應于步進送料機構每一工作步距的可直線往復運動的活動接口，各活動接口由一驅動裝置驅動沿直線往復運動，固定接口和活動接口均與負壓源對接，該夾具機構上的夾具接口可對接于固定接口或活動接口，夾具機構移動時，活動接口與夾具接口同步移動并對接，夾具機構停止移動時，夾具接口與固定接口對接。在一些實施方式中，鋁塑膜成型單元還包括位于沖殼機構之前的切口機構，用于對鋁塑膜進行預切口。在沖殼之前對鋁塑膜切開一段后，可以消除鋁塑膜被拉過緊所產生的應力，防止鋁塑膜沖殼后變形。在一些實施方式中，鋁塑膜成型單元還包括位于沖殼機構之前的對鋁塑膜進行除塵的除塵機構。消除灰塵對電池品質的不良影響。在一些實施方式中，鋁塑膜成型單元還包括位于裁切機構之后的對鋁塑膜進行熱 壓整形的熱壓平臺。熱壓平臺將沖殼并裁切后的鋁塑膜再進行一次熱壓，以保持鋁塑膜的平整及包裝區的形狀，進一步提高了包裝品質。在一些實施方式中，進料單元包括拉帶、CXD掃描分選機構、定位平臺、入料機械手和入殼機械手，進料單兀用于上料電芯并將電芯送入包裝殼。(XD掃描分選機構用于分選出不合格的電芯，以免后續造成浪費，定位平臺用于電芯入殼前的定位，提高了封裝精度。在一些實施方式中，電芯封裝單元還包括位于入殼機構之前的折殼機構和頂切機構，用于將包裝殼折合并切平齊頂邊。進一步提高了封裝精度。在一些實施方式中，電芯封裝單元還包括位于側封機構之后的角封機構，對電池角進行熱封整形。對電池進行角封可進一步提高封裝質量及外觀美感度。在一些實施方式中，出料單元包括分切機構、短路測試機構、分揀機構、噴碼機構和掃碼機構。用于檢測封裝后的電池是否存在短路，并將不良品分揀出，對良品噴碼掃碼。本發明的有益效果在于本方案中步進送料機構為直線且循環的傳送方式，因此，相比現有技術中的電池裝配封裝設備，不需要設置凸輪分割器便實現了大型電池的生產；夾具機構移動時，負壓對接機構的活動接口與夾具接口對接，當夾具機構停止移動時，則由其固定接口與夾具接口對接，使夾具機構實現了持續的吸持力，確保了包裝殼定位的精度，提聞了電芯的包裝精度。


圖I是本發明鋰電池全自動包裝設備的結構框圖。圖2是本發明的放卷機構結構示意圖。圖3是本發明的切口機構結構示意圖。圖4是本發明的除塵機構結構示意圖。圖5是本發明的沖殼機構結構示意圖。圖6是本發明的牽引機構結構示意圖。圖7是本發明的裁切機構結構示意圖。圖8是本發明的接料平臺結構示意圖。圖9是本發明熱壓平臺的下平臺結構示意圖。
圖10是本發明熱壓平臺的熱壓上模結構示意圖。圖11是本發明上料單元的定位平臺結構示意圖。圖12是本發明的夾具機構結構示意圖。圖13是圖12中夾具機構的齒輪、齒條結構示意圖。圖14是本發明步進送料機構的夾具升降裝置結構示意圖。圖15是本發明的負壓對接機構結構示意圖。圖16是本發明的折殼機構結構示意圖。圖17是本發明的頂封機構結構示意圖。 圖18是本發明的側封機構結構示意圖。圖19是本發明的角封機構結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步的說明。參考圖I所示的鋰電池全自動包裝設備的結構框圖。該鋰電池全自動包裝設備包括鋁塑膜成型單元、進料單元、電芯封裝單元和出料單元。鋁塑膜成型單元包括依次設置的鋁塑膜放卷機構、對鋁塑膜進行預切口的切口機構、對鋁塑膜進行除塵的除塵機構、沖制成型包裝殼的沖殼機構、牽引鋁塑膜前移的牽引機構、裁切鋁塑膜的裁切機構、對鋁塑膜進行熱壓整形的熱壓平臺，以及將裁切后的鋁塑膜送入熱壓平臺的移料機械手。該鋁塑膜成型單元用于將鋁塑膜沖制成型并分切成片。參考圖2所示的放卷機構示意圖，放卷機構包括氣脹軸1110、與氣脹軸平行設置的過輥(未圖示)和電機1120，電機1120驅動氣脹軸1110轉動，該放卷機構用于將氣脹軸1110上的鋁塑膜施加一定的張力并放料。參考圖3所示的切口機構示意圖，切口機構包括切刀1210和驅動切刀1210切割動作的橫向驅動裝置和豎向驅動裝置，各驅動裝置的動力源優選為氣缸(1220，1240)，傳動組件優選為導軌副1230和/或導桿1250。該切口機構用于將鋁塑膜切出缺口，以消除拉伸應力。參考圖4所示的除塵機構示意圖，除塵機構包括上下夾持招塑膜的滾動刷1310、與氣源相連的吹風口 1320和與負壓源相連的吸塵口 1330，對通過其間的鋁塑膜除塵。參考圖5所示的沖殼機構示意圖，沖殼機構包括模架1410，設于模架1410上的上模1420、下模1430、分別驅動上模和下模升降運動的驅動裝置，上模驅動裝置的動力源優選為伺服電機1440，下模驅動裝置的動力源可以是氣缸、液壓缸或氣液增壓缸1450，該沖殼機構的上模1420和下模1430將通過其間的鋁塑膜在預定位置沖制出包裝殼形狀。參考圖6所示的牽引機構示意圖，牽引機構包括夾持手指1510、驅動夾持手指1510夾持的氣缸1520和牽引驅動裝置，牽引驅動裝置的動力源優選為電機1530，傳動組件優選為滾珠絲桿副1540，輔助導向組件優選為導軌副1550，牽引機構夾持鋁塑膜步進送料。參考圖I所示的裁切機構以及圖8所示的接料平臺示意圖，裁切機構包括上切刀1610及驅動其升降的氣缸1620、下切刀1630及驅動其升降的氣缸1640、以及接料平臺，接料平臺位于下切刀1630下方，該接料平臺包括接料板1650和驅動接料板1650平移的驅動裝置，該驅動裝置的動力源優選為電機1660,傳動組件優選為滾珠絲杠副1670,上切刀1610和下切刀1620將送進的鋁塑膜裁斷成單次加工長度的單片，單片鋁塑膜落入接料平臺后由接料平臺移出裁切工位。參考圖9所示的下平臺和圖10所示的熱壓上模示意圖，熱壓平臺包括下平臺和熱壓上模，其中，下平臺包括下模1710以及將下模1710移出熱壓平臺的驅動裝置，該驅動裝置的動力源優選為電機1720，傳動組件優選為滾珠絲杠副(未圖示)，導向組件優選為導軌副1730 ;熱壓上模包括帶發熱體的上模1740、以及驅動上模1740升降的氣缸1750 ;熱壓平臺用于對裁切后的鋁塑膜單片進行熱壓整形，形成最終的包裝殼。移料機械手(未圖示)包括吸料板，吸料板上設有與負壓源相連的吸盤，該移料機械手用于將接料平臺上的鋁塑膜單片移入熱壓平臺。進料單元包括拉帶、CCD掃描分選機構、定位平臺、入料機械手和入殼機械手，進料單元用于上料電芯并將電芯送入包裝殼。其中，拉帶用于上料待包裝的電芯。C⑶掃描分選 機構包括(XD (Change Coupled Device,光稱合裝置)掃描器和分揀不良電芯的機械手。參考圖11所示的定位平臺，定位平臺包括一傳送裝置1810、以及由傳送裝置1810傳送的電芯定位裝置1820，傳送裝置1810包括平行設置的上軌道1811和下軌道1812，上軌道1811和下軌道1812分別設有一所述電芯定位裝置1820，上軌道1811和下軌道1812的動力源優選為電機，傳動組件為滾珠絲杠副及導軌副，其中下軌道1812的電芯定位裝置1820下方還設有一升降裝置1813，該升降裝置1813的動力源為氣缸，傳動組件為導桿，該升降裝置1813使下軌道1812上的電芯定位裝置1820在傳送時下降，而到達兩端工位時上升至與上軌道1811上的電芯定位裝置1820水平平齊；電芯定位裝置1820包括一電芯承載板1821，承載板1821的四個側邊分別設有可平移的定位塊1822，四個定位塊1822由一四爪氣缸驅動平移，電芯定位裝置1820用于對放入承載板1821上的電芯進行上料前的定位。入料機械手(未圖示)用于將拉帶上的電芯送入定位平臺的電芯定位裝置上。入殼機械手(未圖示)用于將定位后的電芯送入包裝殼內。電芯封裝單元，通過一中轉機械手連接于鋁塑膜成型單元的熱壓平臺，該電芯封裝單元包括用于承載包裝殼的夾具機構，循環傳送夾具機構的步進送料機構，保持夾具機構吸附力的負壓對接機構，以及沿步進送料機構依次設置的折殼機構、頂切機構、入殼機構、頂封機構、側封機構和角封機構，電芯封裝單兀用于將電芯封裝于包裝殼內。其中，中轉機械手(未圖示)優選為雙爪三工位連動的機械手，用于將熱壓平臺上的包裝殼送入折殼機構。參考圖12和圖13所示的夾具機構，夾具機構包括并列的定位板1910和翻轉板1920，用于承托包裝殼并對包裝殼進行折合，其表面均設有用于吸附包裝殼的吸盤1930，吸盤1930通過夾具接口 1940與負壓源對接，該定位板1910與翻轉板1920為鉸鏈1950連接，鉸鏈1950的轉軸一端連有齒輪1960，而齒輪1960與一齒條1970嚙合，齒條1970由一驅動裝置驅動平移，該驅動裝置的動力源優選為氣缸，傳動組件為導軌副，從而帶動翻轉板1920繞鉸鏈1950轉動，用于折合包裝殼。步進送料機構為直線步進傳送，且可循環傳送所述夾具機構，包括上下平行設置的步進的送夾具帶和返夾具帶，以及設于送夾具帶和返夾具帶兩端的夾具升降裝置(參考圖14)，夾具升降裝置包括設于夾具機構兩側的夾持部2010，以及驅動夾持部2010的上下循環運動的鏈條2020，鏈條2020通過電機2030驅動，夾具機構卡放于送夾具帶、返夾具帶和夾具升降裝置上，被循環傳送。參考圖15所示的負壓對接機構，該負壓對接機構用于使夾具機構保持持續的負壓吸料狀態，該負壓對接機構包括對應于步進送料機構上每一工作步距的固定接口 2110，以及對應于步進送料機構每一工作步距分布的可直線往復運動的活動接口 2120，各活動接口 2120由一驅動裝置驅動沿直線往復運動，該驅動裝置的動力源優選為氣缸2131，傳動組件為導軌副2132，固定接口 2110和活動接口 2120均與負壓源對接，夾具機構上的夾具接口1940可分別與固定接口 2110和活動接口 2120進行對接，夾具機構移動時，夾具接口 1940與活動接口 2120對接，活動接口 2120與夾具機構同步移動，夾具機構停止移動時，夾具接 口 1940與固定接口 2110對接，而活動接口 2120復位。參考圖16所示的折殼機構，該折殼機構包括折殼板2210以及驅動折殼板的T型機械手2220，夾具機構折合包裝殼時，先由折殼板2210壓住定位板1910上方的包裝殼，再由翻轉板1920將包裝殼一側翻轉一定角度后，折殼板2210移出，最后由翻轉板1920將包裝殼完全對折，完成包裝袋對折。頂切機構(未圖示)用于將對折后的包裝袋頂部切平齊，包括頂切刀和驅動頂切刀升降的氣缸。入殼機構(未圖不)用于將電芯包入包裝袋內，包括一折殼板及驅動該折殼板的T型機械手(與折殼機構等同)，該工位由夾具機構先將對折的包裝袋展開，然后由進料單元的入殼機械手將電芯送入包裝殼內，再由夾具機構配合折殼板將包裝袋對折，以包裹電芯。參考圖17，頂封機構用于熱封包裝袋的頂邊，包括帶發熱裝置的上封頭2310和下封頭2320，以及驅動上封頭2310升降的氣缸2330。參考圖18，側封機構用于熱封包裝袋的一側邊，包括帶發熱裝置的上側封頭2410及下側封頭2420，以及驅動上側封頭2410升降的氣缸2430。參考圖19，角封機構用于熱封包裝袋的四角，包括帶發熱裝置的角封頭2510、驅動角封頭2510升降的氣缸2520，以及驅動角封頭2510橫向移動的驅動裝置2530，該驅動裝置2530的動力源為電機，傳動組件為滾珠絲杠副。出料單元(未圖示)包括分切機構、短路測試機構、分揀機構、噴碼機構和掃碼機構。由于該設備加工時為一出二加工，需要用分切裝置將兩個電芯分切開，該分切機構包括分切刀和分切驅動氣缸。短路測試機構用于對分切后的電芯進行短路測試，再由分揀機構將短路測試的不良品揀出。噴碼機構和掃碼機構對良品電池進行噴碼和掃碼。當然，以上的實施例只是在于說明而不是限制本發明，以上所述僅是本發明的較佳實施例，故凡依本發明專利申請范圍所述的方案所做的等效變化或修飾，均包括于本發明專利申請范圍內。
權利要求
1.鋰電池全自動包裝設備，包括 鋁塑膜成型單元，用于將鋁塑膜沖制成包裝殼并分切成片，該鋁塑膜成型單元包括依次設置的鋁塑膜放卷機構、沖制成型包裝殼的沖殼機構、牽引鋁塑膜前移的牽引機構、以及裁切鋁塑膜的裁切機構； 進料單元，用于將電芯送入包裝殼； 電芯封裝單元，用于將電芯封裝于包裝殼內，該電芯封裝單元連接于鋁塑膜成型單元尾部，包括用于承載包裝殼的夾具機構，傳送夾具機構的步進送料機構，以及沿步進送料機構依次設置的入殼機構、頂封機構和側封機構； 其特征在于 所述步進送料機構為直線步進傳送，且可循環傳送所述夾具機構，該步進送料機構上還設有負壓對接機構，用于使夾具機構保持持續的負壓吸料狀態，該負壓對接機構包括對應于步進送料機構上每一工作步距的固定接口，以及對應于步進送料機構每一工作步距的可直線往復運動的活動接口，各活動接口由一驅動裝置驅動沿直線往復運動，固定接口和活動接口均與負壓源對接，該夾具機構上的夾具接口可對接于固定接口或活動接口，夾具機構移動時，活動接口與夾具接口同步移動并對接，夾具機構停止移動時，夾具接口與固定接口對接。
2.根據權利要求I所述的鋰電池全自動包裝設備，其特征在于鋁塑膜成型單元還包括位于沖殼機構之前的切口機構，用于對鋁塑膜進行預切口。
3.根據權利要求I所述的鋰電池全自動包裝設備，其特征在于鋁塑膜成型單元還包括位于沖殼機構之前的對鋁塑膜進行除塵的除塵機構。
4.根據權利要求I所述的鋰電池全自動包裝設備，其特征在于鋁塑膜成型單元還包括位于裁切機構之后的對鋁塑膜進行熱壓整形的熱壓平臺。
5.根據權利要求I所述的鋰電池全自動包裝設備，其特征在于進料單元包括拉帶、CCD掃描分選機構、定位平臺、入料機械手和入殼機械手，進料單元用于上料電芯并將電芯送入包裝殼。
6.根據權利要求I所述的鋰電池全自動包裝設備，其特征在于電芯封裝單元還包括位于入殼機構之前的折殼機構和頂切機構，用于將包裝殼折合并切平齊頂邊。
7.根據權利要求I所述的鋰電池全自動包裝設備，其特征在于電芯封裝單元還包括位于側封機構之后的角封機構，對電池角進行熱封整形。
8.根據權利要求I所述的鋰電池全自動包裝設備，其特征在于出料單元，用于將封裝后的電池取出，該出料單元連接于電芯封裝單元尾部；出料單元包括分切機構、短路測試機構、分揀機構、噴碼機構和掃碼機構。
全文摘要
本發明公開了一種鋰電池全自動包裝設備，該設備的電芯封裝單元包括直線且可循環傳送夾具機構的步進送料機構，該步進送料機構上設有負壓對接機構，該負壓對接機構包括對應于步進送料機構上每一工作步距的固定接口，以及對應于步進送料機構每一工作步距的可直線往復運動的活動接口，各活動接口由一驅動裝置驅動沿直線往復運動，固定接口和活動接口均與負壓源對接，該夾具機構上的夾具接口可對接于固定接口或活動接口，夾具機構移動時，活動接口與夾具接口同步移動并對接，夾具機構停止移動時，夾具接口與固定接口對接。該負壓對接機構用于使夾具機構保持持續的負壓吸料狀態。
文檔編號H01M10/058GK102969535SQ201210412350
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月25日 優先權日2012年10月25日
發明者喻世民, 于廣偉, 丁茂青, 張 杰 申請人:東莞市鴻寶鋰電科技有限公司