一種鋰電池自動化生產設備的制作方法

本實用新型屬于電池制造技術領域，具體涉及一種鋰電池自動化生產設備。

背景技術：

鋰離子電池內部存有許多有機溶劑和遇水、氧能迅速分解產生大量氫氟酸的電解質鋰鹽。電池內部氫氟酸含量過高會導致電芯性能（如容量、循環壽命、放電平臺等）發生損耗，因此，電池內部需要真空、無水、無氧。鋰離子電池在充電活化后會產生氣體，通過真空抽氣，能將電芯內部的氣體排出，然后進行封裝，防止空氣中的氧氣、水分進入電芯內部。真空封邊后進行二次封邊、切邊、折邊、燙邊等工序，進一步改變電芯的外形，來增加電芯側邊的強度，同時減小電芯占用空間，提高電芯空間利用率。

目前，真空封邊、二次封邊、折邊、燙邊等過程多采用人工流水線作業，這種方式存在的缺陷有：

1、效率低，傳統的人工流水線作業，一個工序需要一臺設備，每臺設備需要一名操作員工；

2、操作繁瑣，每個工序處理內容不同，員工的操作不同，需要仔細作業，各工序崗位間互換前需要再次培訓等；

3、占用空間大，加工設備、傳送設備和人員均會占用空間；

4、人工成本高；由于需要員工數量較多，要解決員工吃住、工資等問題，增加了人工成本。

技術實現要素：

本實用新型針對現有技術中存在的上述問題，提供一種鋰電池自動化生產設備，將真空封裝、二次封邊、切邊、折邊燙邊等工序集成到一起，提高設備自動化程度，從而提高效率，簡便操作，減少占用空間，減少操作員工數量，最終降低成本，提高效益。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：一種鋰電池自動化生產設備，包括真空封邊裝置、二次封邊裝置、切邊裝置和折邊燙邊裝置，還包括傳送裝置和控制裝置，控制裝置電連接真空封邊裝置、二次封邊裝置、切邊裝置、折邊燙邊裝置和傳送裝置，真空封邊裝置、二次封邊裝置、切邊裝置和折邊燙邊裝置跨接在傳送裝置上并可直接對傳送裝置上的電芯進行加工。

真空封邊、二次封邊、切邊和折邊燙邊等加工裝置可以直接對傳送裝置上的電芯進行加工，不需要對電芯進行人工移動。電芯通過傳送裝置依次經過各加工裝置并得到加工，從而提高了設備自動化程度，使生產效率得到提高，同時減少操作人員數量，降低人工成本。

作為優選，傳送裝置包括轉盤，真空封邊裝置、二次封邊裝置、切邊裝置和折邊燙邊裝置按轉盤旋轉方向跨接在轉盤上。用轉盤代替傳統的線型傳送帶，轉盤將電芯依次傳送至真空封邊裝置、二次封邊裝置、切邊裝置和折邊燙邊裝置進行加工，減少了占用空間。

作為優選，轉盤包括第一轉盤和第二轉盤，傳送裝置還包括將電芯從第一轉盤移動到第二轉盤的移料裝置，真空封邊裝置、二次封邊裝置及移料裝置按第一轉盤旋轉方向繞第一轉盤設置，移料裝置、切邊裝置及折邊燙邊裝置按第二轉盤旋轉方向繞第二轉盤設置，控制裝置電連接第一轉盤、第二轉盤和移料裝置。設置兩個轉盤，可以縮小整個設備的體積，減少占用空間，并方便上料和收料。

作為優選，移料裝置包括移料機械手，控制裝置連接移料機械手。為實現電芯在兩個轉盤間的移動，需要設置移料裝置。由于電芯通常被固定在轉盤上，通過機械手可以順暢地實現電芯的移動。

作為優選，第一轉盤設有四個電芯托盤，第一轉盤上相鄰兩個電芯托盤的中心點與第一轉盤的中心點所成的直線成90°，所述第二轉盤設有四個電芯托盤，第二轉盤上相鄰兩個電芯托盤的中心點與第二轉盤的中心點所成的直線成90°，所述真空封邊裝置及二次封邊裝置的中心點與第一轉盤的中心點所成的直線成90°，所述切邊裝置及折邊燙邊裝置的中心點與第二轉盤的中心點所成的直線成90°。

電芯托盤用于容納并固定電芯。第一轉盤和第二轉盤上的電芯托盤均勻分布，因此，電芯托盤轉動恒定的角度即可保證設備的持續運行。真空封邊裝置及二次封邊裝置可以同時對第一轉盤上的電芯進行加工，切邊裝置及折邊燙邊裝置可以同時對第二轉盤上的電芯進行加工，并且真空封邊裝置、二次封邊裝置、切邊裝置及折邊燙邊裝置可以同時工作，保證電池生產的效率。

作為優選，第一轉盤包括四個電芯托盤，四個電芯托盤呈圓周均勻分布于轉盤的盤面上，電芯托盤與盤面通過螺紋連接，第一轉盤還包括電機，電機通過皮帶輪驅動分割器，分割器的軸設置于盤面的中心位置，分割器驅動盤面轉動，第一轉盤還設置有調節盤面水平度的調節牙桿。盤面與電芯托盤通過螺紋可拆卸連接便于更換電芯托盤，通過調節牙桿可以方便地調節盤面的水平度，使盤面保持水平，保證穩定運行。通過電機驅動將電芯托盤送至各加工工位。

作為優選，第二轉盤中的四個電芯托盤對應位置均設有電芯壓板，電芯壓板上設有真空管道；第二轉盤上還設置有將電芯推出的氣缸推桿。 電芯壓板可以吸取電芯，可以防止電芯移動，同時保證電芯平整。氣缸推桿將燙邊完成后的電芯推出，保證整個設備的持續運行。

作為優選，真空封裝裝置包括上封邊裝置和下封邊裝置，上封邊裝置包括上加熱塊底板、上加熱銅塊、上真空腔體和機架，下封邊裝置包括下加熱塊底板、下加熱銅塊和下真空腔體和機架；所述上加熱塊底板固定在上真空腔體的底部，所述上加熱銅塊固定在上加熱塊底板的底部；所述上真空腔體連接氣缸，所述氣缸固定在機架上；所述下加熱塊底板固定在下真空腔體的頂部，所述下加熱銅塊固定在下加熱塊底板的頂部；所述下真空腔體連接氣缸，所述氣缸固定在機架上。采用上述結構，可以對第一轉盤上的電芯直接進行加工而不需要將電芯移出再移入。

作為優選，傳送裝置還包括收料裝置，所述收料裝置包括傳送帶，所述控制裝置連接收料裝置。收料裝置用于電芯加工完成后電芯的收納整理。

作為優選，還包括機柜，真空封邊裝置、二次封邊裝置、切邊裝置、折邊燙邊裝置、傳送裝置和控制裝置設置于機柜內，機柜包括第一機柜和第二機柜，第一機柜和第二機柜通過螺紋可拆卸連接，第一機柜和第二機柜均設有萬向輪。機柜同時防護設備和人員。由于整個設備體積、重量較大，將機柜分為至少第一機柜和第二機柜，可以將整個設備拆分為至少兩部分裝入機柜，方便運輸、安裝和使用。每部分設置萬向輪，方便移動和固定。

采用上述技術方案后，本實用新型的各技術特征相結合后，相對現有技術具有如下技術效果：1、效率高，本實用新型采用機械自動化生產，大大提高了工作效率，降低了生產成本；2、操作簡便，基本不需要人工作業，只在進料和收料階段需要人工參與；3、占用空間小，采用轉盤代替皮帶，使得設備整體結構緊湊；4、人工成本低，占用操作人員數量大大降低；5、運輸、安裝方便，設備可拆分成至少兩部分，每部分設置萬向輪。

附圖說明

圖1是本實用新型的實施例的結構連接示意圖。

圖2是本實用新型的實施例的結構框圖。

圖3是本實用新型的實施例的主視圖。

圖4是本實用新型的實施例的第一轉盤的主視結構示意圖。

圖5是圖4的右視結構示意圖。

圖6是圖4的仰視結構示意圖。

圖7是本實用新型的實施例的真空封邊裝置的分解結構示意圖。

圖8是本實用新型的實施例的二次封邊裝置的分解結構示意圖。

圖9是本實用新型的實施例的第二轉盤的主視結構示意圖。

圖10是圖9的右視結構示意圖。

圖11是圖9的仰視結構示意圖。

圖12是本實用新型的實施例的切邊裝置的結構示意圖。

圖13是圖12的左視結構示意圖。

圖14是本實用新型的實施例的折邊燙邊裝置的結構示意圖。

圖15是圖14的右視結構示意圖。

圖16是本實用新型的實施例的收料裝置的結構示意圖。

圖17是圖16的俯視結構示意圖。

圖中，1-機臺；2-萬向輪；3-機柜；4-第一轉盤；5-真空封邊裝置；6-二次封邊裝置6；7-第二轉盤；8-切邊裝置；9-折邊燙邊裝置；10-收料裝置；41-電芯托盤；42-電機；43-皮帶輪；44-分割器；45-盤面；51-上封邊裝置；52-下封邊裝置；61-二次上封邊裝置；62-二次下封邊裝置；71-電芯托盤；72-電芯壓板；81-氣缸；82-上切刀；83-氣缸；84-下切刀；85-漏斗；91-氣缸；92-壓塊；93-銅燙邊頭；94-折邊件；511-氣缸；512-上真空腔體；513-氣缸；514-氣缸；515-刺刀；516-氣缸；517-上加熱銅塊；521-氣缸；522-下加熱銅塊；523-下真空腔體。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

本實用新型的實施例的工藝流程，主要包括上料、真空封邊、二次封邊、切邊、折邊燙邊和收料。

如圖1所示，本實用新型的實施例的結構連接示意圖，一種鋰電池自動化生產設備，包括真空封邊裝置5、二次封邊裝置6、切邊裝置8和折邊燙邊裝置，還包括傳送裝置和控制裝置，控制裝置連接真空封邊裝置5、二次封邊裝置6、切邊裝置8、折邊燙邊裝置9和傳送裝置。

如圖2所示，本實用新型的實施例的結構框圖。一種鋰電池自動化生產設備，包括真空封邊裝置5、二次封邊裝置6、切邊裝置8和折邊燙邊裝置9等加工裝置，還包括傳送裝置和控制裝置，控制裝置分別連接真空封邊裝置5、二次封邊裝置6、切邊裝置8、折邊燙邊裝置9和傳送裝置。傳送裝置包括第一轉盤4、第二轉盤7、移料裝置和收料裝置10。上料操作臺用于操作人員手工上料。上料操作臺、真空封邊裝置5、二次封邊裝置6和移料裝置依順時針環繞設置在第一轉盤4四周。移料裝置、切邊裝置8、折邊燙邊裝置9和收料裝置10依順時針環繞設置在第二轉盤7四周。真空封邊裝置5及二次封邊裝置6設置在能夠加工到第一轉盤4上電芯的位置，切邊裝置8及折邊燙邊裝置9設置在能夠加工到第二轉盤7上電芯的位置，不需要將電芯移出即可對第一轉盤4或第二轉盤7上的電芯進行加工。

第一轉盤4上設有四個電芯托盤41，每個電芯托盤41中可以同時放置兩個電芯。操作人員將電芯放置在電芯托盤41上，第一轉盤4轉動，將電芯送至真空封邊工位。真空封邊裝置5進行真空封裝。封裝完成后，第一轉盤4轉動，將電芯送至二次封邊工位，二次封邊裝置進行二次封邊。二次封邊完成后，第一轉盤4轉動，將電芯送至第一轉盤4的出料工位。此時，移料裝置將電芯從第一轉盤4的出料工位送入第二轉盤7的電芯托盤中。電芯壓板將電芯壓住，使電芯平整，同時起裝夾作用。電芯被固定后，第二轉盤7轉動，將電芯送至切邊工位，切邊裝置8對電芯進行切邊。切邊完成后，第二轉盤7轉動，將電芯送至折邊燙邊工位，折邊燙邊裝置9對電芯進行折邊燙邊。折邊燙邊完成后，第二轉盤7轉動，將電芯送至第二轉盤7的出料工位。移出機構將電芯移動至收料裝置10中，由操作員工收料，至此，整個加工工序完成。

如圖3所示，本實用新型的實施例的主視圖，設備包括機臺1、萬向輪2、機柜3以及設置于機柜3內的加工裝置和傳送裝置。機臺1作為整個設備的承載，加工裝置、傳送裝置和控制裝置均設置在機臺1上方。萬向輪2用于設備的移動、運輸和固定。機柜3起防護作用。機臺1設置有若干存儲空間，各存儲空間設有柜門。機柜3設有若干柜門，用于設備的維護。機臺1的高度使得上料操作臺和出料裝置的高度適宜操作人員操作。機柜3包括第一機柜和第二機柜，第一機柜和第二機柜為可拆卸連接。

如圖4至圖6所示，本實用新型實施例的的第一轉盤4，包括四個電芯托盤41，四個電芯托盤41呈圓周均勻分布于盤面45上。每個電芯托盤41可以容納兩個電芯，電芯托盤41與盤面45通過螺紋連接。第一轉盤4還包括電機42，電機42通過皮帶輪43驅動分割器44，分割器44的軸設置于盤面45的中心位置，分割器44驅動盤面45轉動。每個電芯托盤41對應一個工位，以上下左右為例，下電芯托盤41對應上料工位，左電芯托盤41對應真空封邊工位，上電芯托盤41對應二次封邊工位，右電芯托盤41對應第一轉盤4的出料工位。第一轉盤4 還設置有調節牙桿46，調節牙桿46用以保證第一轉盤4水平。

如圖7所示，本實用新型的真空封裝裝置5，包括上封邊裝置51和下封邊裝置52，上封邊裝置51包括上加熱塊底板、上加熱銅塊517和上真空腔體512，下封邊裝置52包括下加熱塊底板、下加熱銅塊522和下真空腔體523；上加熱塊底板固定在上真空腔體512的底部，上加熱銅塊517固定在上加熱塊底板的底部；上真空腔體512連接氣缸，氣缸固定在機架上；下加熱塊底板固定在下真空腔體523的頂部，下加熱銅塊522固定在下加熱塊底板的頂部；下真空腔體523連接氣缸，氣缸固定在機架上。電芯托盤41上的電芯進入上封邊裝置51和下封邊裝置52之間，真空封裝裝置5直接對電芯托盤41上的電芯進行加工。

向下電芯托盤41內放入兩個電芯后，第一轉盤4轉動，放入電芯的下電芯托盤41變為左電芯托盤。第一轉盤4上設有傳感器，當動作到位后傳感器發出信號，第一轉盤4停止轉動，電芯進入真空封裝裝置5中進行真空封裝。電芯進入真空封裝裝置5后，氣缸511將上真空腔體512向下推動，與下真空腔體523壓緊。同時氣缸513通過推動上腔體蓋壓住上真空腔體512形成密閉的空間。空間形成后，真空泵進行真空抽氣，一段時間后，氣缸514推動刺刀515，將電芯的氣囊刺破從而使電芯中的氣體排出，刺破后，刺刀515收回，然后由氣缸516推動上加熱銅塊517，同時氣缸521推動下加熱銅塊522，上下加熱銅塊一起將電芯封裝。封裝完成后，上下加熱銅塊收回，真空腔體中慢慢恢復常壓，同時真空腔體分開，分開后第一轉盤4轉動。

如圖8所示，本實用新型的二次封邊裝置6，包括二次上封邊裝置61和二次下封邊裝置62，二次上封邊裝置61包括上加熱塊底板、上隔熱石棉板和上加熱塊，二次下封邊裝置62包括下加熱塊底板、下隔熱石棉板和下加熱塊；上加熱塊底板固定在底板底部，上隔熱石棉板固定在上加熱塊底板底部，上加熱塊固定在上隔熱石棉板底部；下加熱塊底板固定在底板上部，下隔熱石棉板固定在下加熱塊底板上部，下加熱塊固定在下隔熱石棉板上部。電芯托盤41上的電芯進入二次上封邊裝置61和二次下封邊裝置62之間，二次封邊裝置6直接對電芯托盤41上的電芯進行加工。

第一轉盤4轉動，左電芯托盤41變為上電芯托盤41，進行二次封裝。上封頭氣缸611推動銅封頭612，同時下封頭氣缸621推動下封頭622，兩個封頭靠近，在加熱底座44的作用下，封頭升溫使鋁塑膜緊密連接，從而進一步密封。當二次封邊完成后，第一轉盤4轉動，第一轉盤4的上電芯托盤4變為右電芯托盤41，電芯被送至第一轉盤4的出料工位。

移料裝置包括移料機械手和移料平臺，移料機械手抓取電芯，放置到移料平臺上。在第一轉盤4和第二轉盤7之間還設置有預切邊裝置，預切邊裝置用于對電芯進行預切邊，減小電芯體積，便于第二轉盤7吸取電芯轉動。

如圖9至圖11所示，本實用新型的實施例的第二轉盤7，第二轉盤7包括四個工位，工位呈圓周均勻分布，每個工位均設有電芯托盤71；電芯托盤71對應位置還設有電芯壓板72，電芯壓板72上設有真空管道，可以吸取電芯，電芯壓板72可以防止電芯移動，同時保證電芯平整；第二轉盤7上還設置有將電芯推出的氣缸推桿。

如圖12和圖13所示，本實用新型的實施例的切邊裝置8，包括氣缸81、上切刀82、氣缸83、下切刀84和漏斗85。預切邊后，第二轉盤7將電芯移至切邊裝置8處，氣缸81推動上切刀82，同時氣缸83推動下切刀84對封邊裁切，裁切后的廢料通過漏斗85將其收集在垃圾桶中。

如圖14和圖15所示，本實用新型的實施例的折邊燙邊裝置99，包括氣缸91、壓塊92、銅燙邊頭93和折邊件94。第二轉盤7將切好邊的電芯送至折邊燙邊裝置99處。氣缸91推動壓塊92壓住電芯，防止電芯移動。銅燙邊頭93與折邊件94共同作用使電芯折邊，之后再由銅燙邊頭93燙邊。折邊燙邊完成后，第二轉盤7通過推桿將電芯送至收料裝置10，收料裝置10將電芯送至操作員工處。

如圖16和圖17所示，本實用新型的實施例的收料裝置10，收料裝置10包括傳送帶。傳送帶將從第二轉盤中被推出的電芯歸集。

本實用新型的實施例的工作原理是：采用第一轉盤4和第二轉盤7作為主要的傳送裝置，依照工藝流程順序，將各加工裝置設置于轉盤的相鄰工位。具體為進料操作臺、真空封邊裝置5、二次封邊裝置6和移料裝置依次環繞第一轉盤4；移料裝置、切邊裝置8、折邊燙邊裝置9和收料裝置10依次環繞第二轉盤7。第一轉盤4和第二轉盤7上各設置四個電芯托盤，電芯托盤在第一轉盤4和第二轉盤7上都為均勻分布，每個電芯托盤可容納兩個電芯。操作人員在進料操作臺上將電芯放置到第一轉盤4的下電芯托盤中，第一轉盤4轉動90度，下電芯托盤變為左電芯托盤，左電芯托盤中的電芯由真空封邊裝置5加工。此時，操作人員繼續將電芯放置到第一轉盤4的下電芯托盤中。真空封邊加工完成后，第一轉盤4轉動，左電芯托盤變為上電芯托盤，上電芯托盤中的電芯由二次封邊裝置6加工。二次封邊完成后，第一轉盤4轉動，上電芯托盤變為右電芯托盤。第一轉盤4右電芯托盤中的電芯由移料裝置移動到第二轉盤7的左電芯托盤中。第二轉盤7、切邊裝置8和折邊燙邊裝置9工作過程類似第一轉盤4、真空封邊裝置5和二次封邊裝置6。第二轉盤7通過移出機構將折邊燙邊完成后的電芯移至收料裝置10。操作人員將收料裝置10中的電芯收集。

本實用新型將流水線的線型改進為兩個圓形，將所有工序集中在一臺設備中，節約設備的占地空間；采用控制裝置連接各加工裝置和傳送裝置，設備自動化程度高，需要的操作員工少，可以有效的減少因員工疲勞、操作失誤等因素造成不良產品數量，降低產品的不良率。自動化生產具有穩定性高，精度高等優點，能有效的保證產品質量。