一種高速電池外包膜裝備的制作方法

技術領域

本發明涉及一種高速電池外包膜裝備。

背景技術：

目前，鋰離子電池的包膜設備，主要基于移載機械手往復上料及下料。由于機構設計限制，實際效率較低且沒有較大提升空間。現有的包膜設備采用單層電池水平移載的結構進行中轉，水平移載的結構輸送時間長、節拍慢效率低下，只能做到6～10ppm的效率水平。當進行大規模生產制造時，包膜設備將成為瓶頸工序需要大量設備的投入。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種高速電池外包膜裝備，該裝備通過立式轉盤旋轉式的供料模式大幅提升了電池的中轉時間，同時在立式轉盤對應工位安裝外包膜推平及熱壓機構，實現在高速旋轉送料的同時完成包膜工作。

為實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：包括來料輸送帶、出料輸送帶以及銜接兩者的立式轉盤，所述的立式轉盤包括水平布置的轉軸、套設在轉軸上的分度盤以及沿分度盤周向均勻間隔布置的電池托盒，所述的來料輸送帶與立式轉盤的銜接處為進料工位，所述的立式轉盤與出料輸送帶的銜接處為出料工位，所述的進料工位與出料工位之間沿立式轉盤的轉動方向依次設有側面外包膜推平機構及側面外包膜熱壓機構，所述的出料工位與進料工位之間沿立式轉盤的轉動方向依次設有清洗工位及預留工位，所述的進料工位處設有鉛垂方向布置的外包膜，所述的外包膜由外包膜輸送切斷機構實現輸送及切斷，該設備還包括將電池及外包膜由進料工位推至電池托盒內的頂推機構以及將電池由出料工位推至出料輸送帶上的頂出機構，所述出料輸送帶的側面依次設有底部外包膜推平機構及底部外包膜熱壓機構。

所述的外包膜輸送切斷機構包括吸附裝置、下拉裝置及切斷裝置，所述的吸附裝置安裝在下拉裝置上且隨下拉裝置實現往復動作，所述的吸附裝置由真空發生器及吸盤組成，所述的吸盤沿外包膜長度方向布置多組，所述的切斷裝置由兩片模切切刀組成，模切切刀的切口采用鎢鋼硬化處理。

所述的頂推機構與進料工位之間留有1～5cm的間隙，所述的頂推機構與電池的接觸面為柔性材質，頂推機構將來料輸送帶上的電池及切斷后的外包膜同時推入電池托盒中。

所述的頂出機構包括氣缸，所述氣缸活塞桿的端部垂直設有伸縮撥桿，所述的伸縮撥桿與電池托盒底部預留的頂出孔相配合，伸縮撥桿在氣缸的動作下將電池從電池托盒中頂出至出料輸送帶。

所述的側面外包膜推平機構包括第一頂推裝置及與第一頂推裝置相連的頂推桿，所述頂推桿的前端安裝有推平輪，所述推平輪的表面采用EPDM材質且推平輪的寬度比電池厚度寬5～10mm，所述的側面外包膜推平機構對稱設置兩組。

所述的側面外包膜熱壓機構包括第二頂推裝置及與第二頂推裝置相連的加熱單元，所述的加熱單元采用電阻絲加熱。

所述電池托盒的入口處設有便于電池及外包膜進入的導向滾輪，導向滾輪的表面采用尼龍材質，切斷后的外包膜隨電池進入電池托盒后，外包膜的側面尺寸應大于1/2電池厚度。

所述的外包膜采用能熱壓粘結的PE/PP膜或自身帶膠的PE/PP膜，所述的外包膜輸送切斷機構通過張力控制機構、自動換卷機構與外包膜自動放卷機構相連，所述的外包膜放卷機構采用雙懸掛結構。

所述的電池托盒整體呈方形，電池托盒上設有與電池相配合的L形槽口，所述L形槽口的長寬尺寸均小于電池的長寬尺寸，電池托盤的底部設有與L形槽口連通的頂出孔。

所述的來料輸送帶與出料輸送帶垂直布置，且來料輸送帶與出料輸送帶采用帶定位擋板的輸送帶。

由上述技術方案可知，本發明通過立式轉盤實現電池的快速中轉，在立式轉盤間歇停止的位置安裝側面外包膜推平機構及側面外包膜熱壓機構以完成側面包膠，同時本發明通過將電池的側面包膠和底部包膠工位分開，兩者并行動作以縮短節拍時間。本發明打破了傳統包膠設備的節拍上限，且工藝簡單，設備效率較高。

附圖說明

圖1是本發明的主視圖；

圖2是圖1的俯視圖（該視圖省略了張力控制機構、自動換卷機構與外包膜自動放卷機構）；

圖3是本發明立式轉盤的結構示意圖；

圖4是本發明側面外包膜推平機構的結構示意圖；

圖5是本發明側面外包膜熱壓機構的結構示意圖；

圖6是本發明頂出機構的結構示意圖；

圖7是本發明電池托盒的結構示意圖；

圖8是本發明雙滾輪輸送機構的結構示意圖；

圖9是本發明電池包膜方案一；

圖10是本發明電池包膜方案二。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明：

如圖1、圖2、圖3所示的一種高速電池外包膜裝備，包括來料輸送帶1、出料輸送帶2以及銜接兩者的立式轉盤3，立式轉盤3包括水平布置的轉軸31、套設在轉軸31上的分度盤32以及沿分度盤32周向均勻間隔布置的電池托盒33，來料輸送帶1與立式轉盤3的銜接處為進料工位4，立式轉盤3與出料輸送帶2的銜接處為出料工位5，進料工位4與出料工位5之間沿立式轉盤3的轉動方向依次設有側面外包膜推平機構6及側面外包膜熱壓機構7，出料工位5與進料工位4之間沿立式轉盤3的轉動方向依次設有清洗工位8及預留工位9，進料工位4處設有鉛垂方向布置的外包膜200，外包膜200由外包膜輸送切斷機構10實現輸送及切斷，該設備還包括將電池100及外包膜200由進料工位4推至電池托盒33內的頂推機構11以及將電池100由出料工位5推至出料輸送帶2上的頂出機構12，出料輸送帶2的側面依次設有底部外包膜推平機構13及底部外包膜熱壓機構14。也就是立式轉盤3的周向設置有六個工位，分別依次為進料工位4、側面外包膜推平機構所在的推平工位；側面外包膜熱壓機構所在的熱壓工位、出料工位5、清洗工痊8及預留工位9，電池100由來料輸送帶1輸送至頂推機構11處，由頂推機構11將電池及切斷后的外包膜從進料工位4處推至電池托盒33中，隨著立式轉盤3的轉動，裝有電池100的電池托盒33經過推平工位將電池側面的外包膜推平，再經過熱壓工位將電池側面的外包膜熱壓，最后由頂出機構在出料工位5將電池頂出至出料輸送帶2上，并經過底部外包膜推平機構13及底部外包膜熱壓機構14對電池實現底部外包膜的推平及熱壓，電池托盒33在卸去電池后，繼續轉動至清洗工位8實現清洗，并最終回到進料工位4，繼續運送下一塊電池100。

進一步的，外包膜輸送切斷機構10包括吸附裝置、下拉裝置及切斷裝置，吸附裝置安裝在下拉裝置上且隨下拉裝置實現往復動作，吸附裝置由真空發生器及吸盤組成，吸盤沿外包膜長度方向布置多組，切斷裝置由兩片模切切刀組成，模切切刀的切口采用鎢鋼硬化處理。

進一步的，頂推機構11與進料工位4之間留有1～5cm的間隙，用于外包膜通過，頂推機構11與電池的接觸面為柔性材質，頂推機構將來料輸送帶1上的電池100及切斷后的外包膜200同時推入電池托盒3中。

進一步的，如圖6所示，頂出機構12包括氣缸121，氣缸活塞桿122的端部垂直設有伸縮撥桿123，伸縮撥桿123與電池托盒33底部預留的頂出孔34相配合，伸縮撥桿123在氣缸121的動作下將電池100從電池托盒33中頂出至出料輸送帶2。

進一步的，如圖4所示，側面外包膜推平機構6包括第一頂推裝置61及與第一頂推裝置61相連的頂推桿62，頂推桿62的前端安裝有推平輪63，推平輪63的表面采用EPDM材質且推平輪63的寬度比電池厚度寬5～10mm，側面外包膜推平機構6對稱設置兩組。

進一步的，如圖5所示，側面外包膜熱壓機構7包括第二頂推裝置71及與第二頂推裝置71相連的加熱單元72，加熱單元72采用電阻絲加熱，其加熱溫度<100℃。

進一步的，電池托盒33的入口處設有便于電池100及外包膜200進入的導向滾輪，導向滾輪的表面采用尼龍材質，切斷后的外包膜200隨電池100進入電池托盒33后，外包膜200的側面尺寸應大于1/2電池厚度。

進一步的，外包膜200采用能熱壓粘結的PE/PP膜或自身帶膠的PE/PP膜，外包膜輸送切斷機構10通過張力控制機構15、自動換卷機構16與外包膜自動放卷機構17相連，外包膜放卷機構17采用雙懸掛結構，可放置A、B兩個料卷，外包膜料卷采用氣脹軸固定在外包膜放卷機構17上，氣脹軸由電機驅動帶動料卷旋轉，外包膜放卷機構17帶有糾偏裝置，糾偏裝置的響應速度<0.2毫秒，糾偏精度<0.1mm；自動換卷機構17可完成A、B料卷的對接粘貼；張力控制機構1的控制范圍為100-1000gf，公差在±5%以內。當外包膜200采用自身帶膠的PE/PP膜時，如圖8所示，可采用雙滾輪輸送機構來輸送外包膜，即采用牽引輥19和防粘輥18的配合來輸送外包膜200，同時外包膜200采用自身帶膠的PE/PP膜時，還可減少側面外包膜熱壓機構和底部外包膜熱壓機構。

進一步的，如圖7所示，電池托盒33整體呈方形，電池托盒33上設有與電池100相配合的L形槽口35，L形槽口35的長寬尺寸均小于電池的長寬尺寸，電池托盤33的底部設有與L形槽口35連通的頂出孔34。

進一步的，來料輸送帶1與出料輸送帶2垂直布置，且來料輸送帶1與出料輸送帶2采用帶定位擋板的輸送帶。

進一步的，底部外包膜推平機構13及底部外包膜熱壓機構14與側面外包膜推平機構6及側面外包膜熱壓機構7的結構相同，在此不再贅述。

本發明的工作原理及工作過程如下：

工作時，單體電池通過來料輸送帶輸送至立式轉盤處的進料工位處，此時外包膜輸送切斷機構將外包膜拉下來設定的長度，切斷裝置切斷；或者采用雙滾輪輸送機構輸送額定長度的外包膜，頂推機構將電池頂推進入立式轉盤的電池托盒內，電池先接觸外包膜然后帶著外包膜一同進入電池托盒，電池托盒前端的導向滾輪確保電池位置準確，且在推入過程中將外包膜推平貼在電池表面；立式轉盤逆時針旋轉帶動電池和外包膜旋轉至側面外包膜推平機構處，兩套第一頂推裝置依次將外包膜推平并旋轉至熱壓工位，側面外包膜熱壓機構的第二頂推裝置將加熱單元頂出，并在設定的時間內施加額定溫度后完成側面外包膜熱壓；完成熱壓的電池隨著立式轉盤旋轉至出料工位，頂出機構將電池頂出至出料輸送帶上，出料輸送帶帶動電池行進，到達底部外包膜推平機構處，由底部外包膜推平機構推平后到達底部外包膜熱壓機構處，由底部外包膜熱壓機構熱壓后流轉至下一工序。

本發明在使用時，電池100進入電池托盤33時，如圖9所示，可以采用底部先進入的方式，如圖10所示，也可以采用側壁先進入的方式。

綜上所述，本發明通過立式轉盤實現電池的快速中轉，通過立式轉盤的供料模式可以做到30～40ppm的效率，在立式轉盤間歇停止的位置安裝側面外包膜推平機構及側面外包膜熱壓機構以完成側面包膠，同時本發明通過將電池的側面包膠和底部包膠工位分開，兩者并行動作以縮短節拍時間。本發明打破了傳統包膠設備的節拍上限，大大提升了包膜工序的設備能力，且工藝簡單，設備效率較高。

以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護范圍內。