专利名称：电池隔膜自动加工组装设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及锂电池加工组装设备技术领域，特别涉及一种锂电池隔膜自动加 工组装设备。
背景技术：
锂电池是90年代脱颖而出的新一代化学类电源，从锂电池封装结构而言，一般包 括锂离子钢壳式封装电池和聚合物软包装式电池。电池隔膜用于隔离电池的正极与负极， 是制造电池电芯所必须的材料。常用的电池隔膜一般包括圆柱形边膜和圆片状的底膜。现 有技术中，电池加工过程中底膜及边膜加工及组装基本都采用手工作业模式。工作人员首 先将底膜和边膜手工裁切成型，再将成型的底膜和边膜手工放入电池壳体内。一般需要至 少三个作业人员才能完成底膜和边膜的加工及组装。该种作业方式生产效率低，加工误差 较大，原料浪费现象严重且产品不良率较高。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种电池隔膜自动加工组装设备，可自动加工及组装 电池边膜和底膜于电池壳体内。为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是一种电池隔膜自动加工组装设备，用于自动加工和组装电池隔膜在电池壳体内。 该电池隔膜自动加工组装设备包括底膜送料机构和与底膜送料机构连接的底膜加工机构。 底膜送料机构用于放置卷绕成圆盘状的底膜并将底膜传送到底膜加工机构，其包括用于承 载底膜料盘的第一转轴，靠近第一转轴设置有由第一驱动部驱动、用于从底膜料盘上获取 底膜的第一传动部。底膜加工机构用于将底膜加工成预定形状和大小，形成成型底膜，并将 所述成型底膜传送到第二预定位置。作为改进，上述电池隔膜自动加工组装设备还包括边膜送料机构、与边膜送料机 构对应的边膜加工机构，以及将边膜和底膜组装于电池壳体内的工作台；所述边膜送料机构用于放置卷绕成圆盘状的边膜并将边膜传送到边膜加工机构， 其包括用于承载边膜料盘的第五转轴，靠近第五转轴设置有用于从边膜料盘上获取边膜、 并将边膜送到边膜加工机构的第二传动部；所述边膜加工机构，用于将边膜加工成预定形状和大小，形成成型边膜；所述工作台，用于将位于所述第二预定位置的成型底膜组装在位于所述第一预定 位置的电池壳体内，还用于从所述边膜加工机构获取所述成型边膜，将所述成型边膜卷绕 以基本形成筒状后组装在位于所述第一位置的电池壳体内。本发明相对现有技术具有如下优点本发明的电池隔膜自动加工组装设备可全自动化裁切和组装底膜和边膜于电池 壳体内，大大提高作业效率，从而提高生产能力。产品质量稳定，产品不良率降低，原料浪费 现象减少。可用于卷绕式和炭包式锂电池的生产。
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图1是一实施例中电池隔膜自动加工组装设备的结构框图。图2是图1所示实施例中底膜送料机构的结构示意图。图3是图1所示实施例中底膜加工机构的结构示意图，该底膜加工机构包括一个 底膜拉板。图4是图3中底膜拉板的结构示意图。图5是图1所示实施例中边膜送料机构和边膜加工机构的结构示意图。图6是图5中电池隔膜自动加工组装设备的另一视角的部分示意图。图7是图1所示实施例中工作台的结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面将结合具体实施例及附图对本发明结构原 理作进一步详细描叙。如图1所示，本发明一实施例的一种电池隔膜自动加工组装设备(以下简称电池 隔膜设备)100主要包括工作台10、底膜送料机构20、底膜加工机构30、边膜送料机构40、 边膜加工机构50、电气控制箱60和控制面板70。图中，带箭头的线条表示物料的传送方向， 无箭头线条表示电气控制关系。该电池隔膜设备100可自动加工底膜和边膜，并将成型底 膜和边膜在工作台10上同时组装在位于第一预定位置的电池壳体内。适用于硬包装的碳 包式锂电池，尤其适用于外形为柱状的碳包式锂电池。本领域技术人员可以理解的，为完成本实用新型，需要有电池壳体自动传送装置， 例如利用转盘排列机构、机械手或振动盘，将电池壳体传送至工作台10的第一预定位置， 由于该技术手段较为成熟且不属于本实用新型重点，在此不再赘述。底膜送料机构20用于放置卷绕成圆盘状的底膜并将底膜传送到底膜加工机构 30。底膜加工机构30用于将底膜加工成预定形状及大小，并将成型底膜传送到工作 台10的第二预定位置。边膜送料机构40用于放置卷绕成圆盘状的边膜，并将边膜传送到边膜加工机构 50。边膜加工机构50用于将边膜加工成预定形状和大小。工作台10用于从边膜加工机构50获取成型边膜，将成型边膜卷绕成基本呈筒状 后将筒状边膜和位于第二预定位置的成型底膜同时组装在位于第一预定位置的电池壳体 内。第一、第二预定位置与筒状边膜位于同一直线，且第二预定位置位于筒状边膜和第一预 定位置之间。电气控制箱60用于为电池隔膜设备100的工作台10、底膜送料机构20、底膜加工 机构30、边膜送料机构40、边膜加工机构50和控制面板70提供电能及电气控制。控制面板70用于接收用户指令，根据用户指令直接或通过电气控制箱60间接控 制电池隔膜设备100的动作，例如启动和停止底膜送料机构20、底膜加工机构30、边膜送料 机构40或边膜加工机构50。电池隔膜设备100还可包括底座(图未示)。底座固定及支撑工作台10、边膜送 料机构40、边膜加工机构50、底膜送料机构20和底膜加工机构30。[0032]更细节地，如图2所示，底膜送料机构20主要包括可转动连接于支架21的第一转 轴22、固定于第一转轴22上的底膜料盘23、固定于支座24的第一传动部25、以及第一驱 动部26。其中，底膜料盘23用于装载卷绕成盘装的底膜。第一传动部25用于从底膜料盘 23上获取底膜，并将底膜传送到底膜加工机构30。第一驱动部26用于驱动第一传动部25。 本实施例中，第一驱动部26采用电机及其配套传送组件。优选地，第一驱动部26采用步进 电机，以精确传送底膜。第一传动部25包括由第一驱动部26驱动的第二转轴251，以及可 转动连接于支座24的第三转轴253。第二转轴251抵靠第三转轴253，以夹持底膜。工作 中，第一驱动部26带动第二转轴251旋转，第二转轴251带动第三转轴253以与其相反的 方向旋转，从而可将底膜夹持、拉向底膜加工机构30。本实施例中，底膜送料机构20还包括固定于支座24的第二驱动部27和由第二驱 动部27驱动的第四转轴28 (见图4)。第二驱动部27采用电机及其配套传送组件。第四转 轴28用于将加工后的底膜废料卷绕成卷或传送至一废料箱。其他实施例中，如果不存在底 膜废料，可以省略第二驱动部27和第四转轴28。其他实施例中，底膜送料机构20还可包括一用于驱动第一转轴22的驱动部，例如 电机，以带动第一转轴22旋转释放底膜，减轻第一驱动部26的负担，提高底膜传送的精度。如图3所示，底膜加工机构30主要包括成型部31、第三驱动部33、底膜拉板35和 第一真空发生器(图未示)。成型部31用于将底膜加工成特定形状及大小，形成成型底膜。 成型部31可包括冲刀311和驱动冲刀311的第四驱动部313，成型部采用冲压的方式对底 膜进行加工。第四驱动部313可采用汽缸，或电机及与其配套的齿轮、齿条组件，或电机及 与其配套的凸轮组件。冲刀311为中空结构，包括受第四驱动部313驱动的活动冲刀部(未 标示)和固定在支架37上的定冲刀部(未标示)。本实施例中，成型部31还包括推杆315。 活动冲刀部可活动套装在推杆315上。推杆315用于在冲刀311将底膜冲压成型后将成型 底膜压向底膜拉板35。第三驱动部33用于移动底膜拉板35，使底膜拉板35在第二预定位置和第四预定 位置之间移动。第三驱动部33可为汽缸。第四预定位置与成型部31的冲刀311相对。本 实施例中，第四预定位置在冲刀311的定冲刀部的正下方。如图4所示，底膜拉板35上开设有通孔351。优选地，通孔351呈向下收缩的台阶 状通孔，位于上方的部分的尺寸大于成型底膜的尺寸。通孔351位于下方的部分的尺寸小 于成型底膜的尺寸。通孔351的台阶上开设有与外部相通的小孔353。第一真空发生器固 定于底膜拉板35下方，与小孔353相连，用于在小孔353内形成负压，从而小孔353内形成 从内向外的气流，可将成型底膜吸引、吸附在通孔351的台阶上，防止成型底膜因静电或冲 刀311内部短暂负压作用而不能被顺利放在底膜拉板351内。第一真空发生器可采用现有 各种类型的真空发生器。工作中，底膜送料机构20将底膜传送到冲刀311的定冲刀部上。第四驱动部313 在底膜覆盖定冲刀部后(可通过传感器检测或底膜传送时间估算得知)驱动活动冲刀部动 作，将底膜冲压成型。然后第四驱动部313驱动推杆315继续向下运动，将成型底膜压入底 膜拉板35的通孔351内。由于第一真空发生器产生的负压，成型底膜被吸附在通孔351的 台阶上。然后，底膜拉板35被移动到工作台10的第二预定位置。在底膜被压入电池壳体 后，底膜拉板35复位至第四预定位置。[0039]如图5所示，边膜送料机构40的结构与底膜送料机构20的结构类似，主要包括可 转动连接于支架41的第五转轴42、固定于第五转轴42的边膜料盘43、固定于支座44的第 二传动部45、以及第三驱动部46。其中，边膜料盘43用于装载卷绕成盘状的边膜。第二传 动部45用于将边膜传送到边膜加工机构50。第三驱动部46用于驱动第二传动部45。本 实施例中，第三驱动部46采用电机及其配套传送组件。优选地，第三驱动部46采用步进电 机，以精确传送边膜。第二传动部45包括由第三驱动部46驱动的第六转轴451，以及可转 动连接于支架44的第七转轴453。第六转轴451抵靠第七转轴453，以夹持边膜。工作中， 第三驱动部46带动第六转轴451旋转，第六转轴451带动第七转轴453以与其相反的方向 旋转，从而将边膜夹持、拉向边膜加工机构50。边膜送料机构40还包括传感器47，设置于边膜料盘43与第二传动部45之间，用 于检测是否有边膜通过。本实施例中，传感器47为沟槽感应器。当加工后之边膜存在废料时，边膜送料机构40还可包括一驱动部和一个或多个 转轴，用于将加工后的边膜废料卷绕成卷或传送至一废料箱。其他实施例中，底膜送料机构 20还可包括一用于驱动第五转轴42的驱动部，以带动第五转轴42旋转释放边膜，减轻第三 驱动部46的负担，提高边膜传送的精度。如图5、图6所示，本实施例中，边膜加工机构50主要包括加工部51和设置于加工 部51输出端的导向部55。加工部51用于将边膜加工成特定形状和大小。导向部55用于 成型底膜的导向。加工部51包括裁刀511和第五驱动部513。裁刀511包括一个定裁刀和 一个由第五驱动部513驱动的活动裁刀(未标示)。第五驱动部513为汽缸，用于驱动活动 裁刀做前后往复运动，配合定裁刀形成剪刀效应，以完成裁切工作。第五驱动部513在边膜 送料机构40将边膜传送到加工部51的设定位置时(例如通过传感器检测或估算边膜传送 时间得知)，驱动裁刀511切断边膜，形成成型边膜。如图7所示，工作台10主要包括卷绕部13，用于从边膜加工机构50获取成型边 膜，将成型边膜卷成筒状后将筒状边膜和位于第二预定位置的成型底膜同时组装在位于第 一预定位置的电池壳体内。本实施例中，卷绕部13将成型边膜卷成筒状后还需要将卷成筒 状的边膜移至第三预定位置。第一、第二和第三预定位置位于同一直线，且第二预定位置位 于第一和第三预定位置之间。卷绕部13包括第六驱动部131、卷轴133、由第七驱动部135和第八驱动部137组 成的第九驱动部(未标示)，以及第二真空发生器(图未示)。第六驱动部131用于驱动卷 轴133旋转，采用电机及其配套传动组件。第七驱动部135用于在第五预定位置和第三预 定位置之间移动卷轴133。第五预定位置与边膜加工机构50的导向部55的出口相对。第 八驱动部137用于在第三预定位置和第一预定位置之间移动卷轴133。卷轴133为中空结构，轴壁上开有通孔139。第二真空发生器装配在工作台10后 部。第二真空发生器包括伸进卷轴内部的气管，用于在卷轴133内产生负压，从而成型边膜 被边膜加工机构40裁下后可立即被吸引、吸附并飞向卷轴133，最终可卷绕到正在旋转的 卷轴133上，形成筒状并无法脱离卷轴133，保证边膜的最终成型状态。工作中，当电池壳体到达第一预定位置后(例如通过传感器检测)，第三驱动部33 将装载有成型底膜的底膜拉板35移动到第二预定位置，第七驱动部135将卷绕有成型边膜 的卷轴133移至第三预定位置。此时，卷轴133、通孔351与电池壳体的开口位于同一直线上。然后，第八驱动部137驱动卷轴133穿过通孔351进入电池壳体内，将成型底膜和边膜 同时压入电池壳体。然后，第二真空发生器停止工作，卷轴133内的负压消失，边膜脱离卷 轴。最后，第八驱动部137和第七驱动器535驱动卷轴133复位，完成边膜和底膜的同步组装。本领域技术人员容易想到的，其他实施例中，第一和第二预定位置可直接位于卷 轴133的正下方，因此可省略第七驱动器135。还可采用电机和配套的凸轮，或电机和配套 的齿轮齿条组件取代本发明中的部分或全部汽缸。成型边膜和成型底膜可分两步组装于电 池壳体内，例如先将成型底膜压入电池壳体内，然后再获取边膜，卷绕边膜并将筒状边膜压 入电池壳体。综上所述，本发明电池隔膜设备100在上电后可自动加工底膜和边膜，并可同时 完成底膜和边膜的组装，作业效率高。由于加工组装过程全自动，因此产品一致性高，产品 质量稳定、可靠，可降低产品不良率，原料浪费现象可控。电池隔膜设备100自动加工组装边膜和底膜的方法包括以下步骤。步骤S101，电池壳体被一自动传送装置自动传送至工作台10的第一预定位置；步骤S102，第三驱动部33将底膜拉板35移动到第四预定位置，其中第四预定位置 与底膜加工机构30的成型部31相对；步骤S103，底膜送料机构20传送底膜到底膜拉板35上；步骤S104，成型部31将底膜加工成成型底膜，第一真空发生器产生负压，成型底 膜被吸附在底膜拉板35的通孔351上；步骤S105，第三驱动部33将底膜拉板35移动到第二预定位置；步骤S106，边膜送料机构40传送边膜到边膜加工机构50的加工部51 ；步骤S107，加工部51对边膜进行加工形成成型边膜；步骤S108，第二真空发生器产生负压，成型边膜边吸附到正在旋转的卷轴133上， 完成卷绕成型；步骤S109，第七驱动部135将卷轴133移动到第三预定位置，此时，电池壳体、通孔 351及卷轴133位于同一直线上；步骤Sl 10，第八驱动部137驱动卷轴133穿过边膜拉板35的通孔351进入电池壳 体，从而同时将底膜和边膜压入电池壳体；步骤S111，卷轴133释放边膜并复位；步骤S112，底膜拉板35复位。本领域技术人员可以理解的，上述步骤中，将电池壳体移动到第一预定位置、将吸 附有成型底膜的底膜拉板35移动到第二预定位置、以及将卷绕有成型边膜的卷轴133移动 到第三预定位置的先后顺序可以任意调整而不影响本实用新型的实施效果。
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权利要求一种电池隔膜自动加工组装设备，包括底膜送料机构和与底膜送料机构对应的底膜加工机构，其特征在于底膜送料机构用于放置卷绕成圆盘状的底膜并将底膜传送到底膜加工机构，其包括用于承载底膜料盘的第一转轴，靠近第一转轴设置有由第一驱动部驱动、用于从底膜料盘上获取底膜的第一传动部；底膜加工机构用于将底膜加工成预定形状和大小，形成成型底膜，并将所述成型底膜传送到第二预定位置。
2.根据权利要求1所述的电池隔膜自动加工组装设备，其特征在于，电池隔膜自动加 工组装设备还包括边膜送料机构、与边膜送料机构对应的边膜加工机构，以及将边膜和底 膜组装于电池壳体内的工作台；所述边膜送料机构用于放置卷绕成圆盘状的边膜并将边膜传送到边膜加工机构，其包 括用于承载边膜料盘的第五转轴，靠近第五转轴设置有用于从边膜料盘上获取边膜、并将 边膜送到边膜加工机构的第二传动部；所述边膜加工机构，用于将边膜加工成预定形状和大小，形成成型边膜；所述工作台，用于将位于所述第二预定位置的成型底膜组装在位于所述第一预定位置 的电池壳体内，还用于从所述边膜加工机构获取所述成型边膜，将所述成型边膜卷绕以基 本形成筒状后组装在位于所述第一位置的电池壳体内。
3.根据权利要求1或2所述的电池隔膜自动加工组装设备，其特征在于，所述底膜加工 机构包括成型部，其包括冲刀和驱动该冲刀的第四驱动部，用于将底膜冲压成型；底膜拉板，用于装载成型底膜；以及第三驱动部，用于移动所述底膜拉板，使底膜拉板在第二预定位置和第四预定位置之 间移动，所述第四位置与冲刀相对。
4.根据权利要求3所述的电池隔膜自动加工组装设备，其特征在于，所述底膜拉板上 开设有呈向下收缩的台阶状通孔，该通孔位于上方的部分用于容纳成型底膜，位于下方的 部分的尺寸小于成型底膜的尺寸。
5.根据权利要求4所述的电池隔膜自动加工组装设备，其特征在于，所述底膜加工机 构还包括第一真空发生器，所述通孔的台阶上开设有与小孔，所述第一真空发生器与该小 孔相连，以在小孔内形成负压，从而将成型底膜吸引、吸附在通孔的台阶上。
6.根据权利要求4所述的电池隔膜自动加工组装设备，其特征在于，所述冲刀为中空 结构，所述成型部还包括位于冲刀中部的推杆，该推杆由第四驱动部驱动，当冲刀将底膜冲 压成型后，第四驱动部驱动该推杆将成型底膜压向底膜拉板。
7.根据权利要求1或2所述的电池隔膜自动加工组装设备，其特征在于，所述边膜加工 机构包括裁刀和用于驱动裁刀以完成裁切动作的第五驱动部，用于将边膜裁切成型。
8.根据权利要求1或2所述的电池隔膜自动加工组装设备，其特征在于，所述工作台包括卷轴，其为中空结构，轴壁上开设有小孔；第六驱动部，用于驱动卷轴旋转；第九驱动部，用于在第五预定位置和第一预定位置之间移动卷轴，该第五预定位置与所述边膜加工机构相对；以及第二真空发生器，用于在卷轴内产生负压，当卷轴位于第五预定位置时，该负压可将成 型边膜从边膜加工机构吸附到正在旋转的卷轴上，从而成型边膜可卷绕在卷轴上；其中，当第九驱动部将卷轴由第五预定位置移动到第一预定位置时，可实现将卷绕在 卷轴上的成型边膜放置在电池壳体内，还可实现将位于所述第二预定位置的成型底膜压入 电池壳体内。
9.根据权利要求8所述的电池隔膜自动加工组装设备，其特征在于，所述第九驱动部 包括第七驱动部，用于在所述第五预定位置和第三预定位置之间移动卷轴，该第三预定位 置与第一预定位置和第二预定位置同一直线，且第二预定位置位于第一和第三预定位置之 间；以及第八驱动部，用于在所述第三预定位置和第一预定位置之间移动卷轴，以实现在将卷 绕在卷轴上的成型边膜放置在电池壳体内的同时，将位于所述第二预定位置的成型底膜压 入电池壳体内。
10.根据权利要求8所述的电池隔膜自动加工组装设备，其特征在于，所述第五预定位置与第一预定位置和第二预定位置同一直线，且第二预定位置位于第一和第五预定位置之 间。
专利摘要本实用新型涉及一种电池隔膜自动加工组装设备，用于自动加工和组装电池隔膜在电池壳体内。该设备包括底膜送料机构和与底膜送料机构对应的底膜加工机构。底膜送料机构用于放置卷绕成圆盘状的底膜并将底膜传送到底膜加工机构，其包括用于承载底膜料盘的第一转轴，靠近第一转轴设置有由第一驱动部驱动、用于从底膜料盘上获取底膜的第一传动部。底膜加工机构用于将底膜加工成预定形状和大小，形成成型底膜，并将所述成型底膜传送到第二预定位置。本实用新型设备可全自动化裁切和组装底膜和边膜，大大提高作业效率，从而提高生产能力。产品质量稳定，产品不良率降低，原料浪费现象减少。
文档编号H01M10/058GK201749889SQ20102023300
公开日2011年2月16日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年6月13日
发明者卓大善, 周俊杰, 周俊豪, 周俊雄, 李斌, 梁荣斌, 王世峰 申请人:惠州亿纬锂能股份有限公司;惠州市利元亨精密自动化有限公司