专利名称：锂电池全自动包装设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电池装配封装设备，具体是指一种将铝塑膜和电芯自动装配封装成电池的自动化机械。
背景技术：
在传统锂电池生产过程中，电池装配封装的技术及方法通常是，首先采用手工或者半自动机械将成卷的铝塑膜分切成片，然后冲制、切余边成型，制备包装袋。然后手工将极组放入包装袋，将包装袋折叠包住极组，并将其装入夹具。再将该夹具连同电芯转入顶封、侧封机完成顶侧边的封装。由于手工操作多，成型、装配、封装都是独立工序，导致电池生产过程原材料浪费多、生产率低、成本高，而且操作不便，装配精度更难以保证。中国实用新型专利CN200910207976. 5公开了一种电池装配封装设备，包括铝塑膜成型制片单元(即铝塑膜成型单元)、装配封装单元(即电芯封装单元)、极组入料单元(即进料单元)及辅助单元(即出料单元)。依次实现将铝塑膜冲制成型，极组(即电芯)的送入，及两者的自动装配组合，然后将包装袋顶边、侧边封装粘合，并对封装产品进行测试区分，能有效提高电池生产线的自动化水平，具有操作方便，生产效率高，产品性能可靠，生产成本低，废料少的优点。但是，该电池装配封装设备的装配封装单元为绕圆形平台分布的加工位，这种圆形分布结构虽然结构较紧凑，但是在生产大型电池时，装配封装单元的布局空间较大，需要超大的圆形平台，国内普通的凸轮分割器无法满足该要求，成本太高；另外，要使承载电芯和包装袋的翻转对折机构(即夹具机构)的表面时刻保持吸持力，就要需使翻转对折机构始终与负压源对接，这对不停移动的翻转对折机构来说存在较大的实现困难。且随着电池技术的发展，对封装精度的要求越来越高，因而有必要对该电池装配封装设备做进一步改进，以满足更高加工精度的要求。
实用新型内容本实用新型的目的是提供`一种锂电池全自动包装设备。为实现上述目的，本实用新型提供了锂电池全自动包装设备，包括铝塑膜成型单元，用于将铝塑膜冲制成包装壳并分切成片，该铝塑膜成型单元包括依次设置的铝塑膜放卷机构、冲制成型包装壳的冲壳机构、牵引铝塑膜前移的牵引机构、以及裁切铝塑膜的裁切机构；进料单元，用于将电芯送入包装壳；电芯封装单元，用于将电芯封装于包装壳内，该电芯封装单元连接于铝塑膜成型单元尾部，包括用于承载包装壳的夹具机构，传送夹具机构的步进送料机构，以及沿步进送料机构依次设置的入壳机构、顶封机构和侧封机构；其中，所述步进送料机构为直线步进传送，且可循环传送所述夹具机构，该步进送料机构上还设有负压对接机构，用于使夹具机构保持持续的负压吸料状态，该负压对接机构包括对应于步进送料机构上每一工作步距的固定接口，以及对应于步进送料机构每一工作步距的可直线往复运动的活动接口，各活动接口由一驱动装置驱动沿直线往复运动，固定接口和活动接口均与负压源对接，该夹具机构上的夹具接口可对接于固定接口或活动接口，夹具机构移动时，活动接口与夹具接口同步移动并对接，夹具机构停止移动时，夹具接口与固定接口对接。在一些实施方式中，铝塑膜成型单元还包括位于冲壳机构之前的切口机构，用于对铝塑膜进行预切口。在冲壳之前对铝塑膜切开一段后，可以消除铝塑膜被拉过紧所产生的应力，防止铝塑膜冲壳后变形。在一些实施方式中，铝塑膜成型单元还包括位于冲壳机构之前的对铝塑膜进行除尘的除尘机构。消除灰尘对电池品质的不良影响。 在一些实施方式中，铝塑膜成型单元还包括位于裁切机构之后的对铝塑膜进行热压整形的热压平台。热压平台将冲壳并裁切后的铝塑膜再进行一次热压，以保持铝塑膜的平整及包装区的形状，进一步提高了包装品质。在一些实施方式中，进料单元包括拉带、CXD扫描分选机构、定位平台、入料机械手和入壳机械手，进料单兀用于上料电芯并将电芯送入包装壳。(XD扫描分选机构用于分选出不合格的电芯，以免后续造成浪费，定位平台用于电芯入壳前的定位，提高了封装精度。
在一些实施方式中，电芯封装单元还包括位于入壳机构之前的折壳机构和顶切机构，用于将包装壳折合并切平齐顶边。进一步提高了封装精度。在一些实施方式中，电芯封装单元还包括位于侧封机构之后的角封机构，对电池角进行热封整形。对电池进行角封可进一步提高封装质量及外观美感度。在一些实施方式中，出料单元包括分切机构、短路测试机构、分拣机构、喷码机构和扫码机构。用于检测封装后的电池是否存在短路，并将不良品分拣出，对良品喷码扫码。本实用新型的有益效果在于本方案中步进送料机构为直线且循环的传送方式，因此，相比现有技术中的电池装配封装设备，不需要设置凸轮分割器便实现了大型电池的生产；夹具机构移动时，负压对接机构的活动接口与夹具接口对接，当夹具机构停止移动时，则由其固定接口与夹具接口对接，使夹具机构实现了持续的吸持力，确保了包装壳定位的精度，提高了电芯的包装精度。
图1是本实用新型锂电池全自动包装设备的结构框图。图2是本实用新型的放卷机构结构示意图。图3是本实用新型的切口机构结构示意图。图4是本实用新型的除尘机构结构示意图。图5是本实用新型的冲壳机构结构示意图。图6是本实用新型的牵引机构结构示意图。图7是本实用新型的裁切机构结构示意图。图8是本实用新型的接料平台结构示意图。图9是本实用新型热压平台的下平台结构示意图。图10是本实用新型热压平台的热压上模结构示意图。图11是本实用新型上料单元的定位平台结构示意图。[0028]图12是本实用新型的夹具机构结构示意图。图13是图12中夹具机构的齿轮、齿条结构示意图。图14是本实用新型步进送料机构的夹具升降装置结构示意图。图15是本实用新型的负压对接机构结构示意图。图16是本实用新型的折壳机构结构示意图。图17是本实用新型的顶封机构结构示意图。图18是本实用新型的侧封机构结构示意图。图19是本实用新型的角封机构结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步的说明。参考图1所示的锂电池全自动包装设备的结构框图。该锂电池全自动包装设备包括铝塑膜成型单元、进料单元、电芯封装单元和出料单元。铝塑膜成型单元包括依次设置的铝塑膜放卷机构、对铝塑膜进行预切口的切口机构、对铝塑膜进行除尘的除尘机构、冲制成型包装壳的冲壳机构、牵引铝塑膜前移的牵引机构、裁切铝塑膜的裁切机构、对铝塑膜进行热压整形的热压平台，以及将裁切后的铝塑膜送入热压平台的移料机械手。该铝塑膜成型单元用于将铝塑膜冲制成型并分切成片。参考图2所示的放卷机构示意图，放卷机构包括气胀轴1110、与气胀轴平行设置的过辊(未图示)和电机1120，电机1120驱动气胀轴1110转动，该放卷机构用于将气胀轴1110上的铝塑膜施加一定的张力并放料。参考图3所示的切口机构示意图，切口机构包括切刀1210和驱动切刀1210切割动作的横向驱动装置和竖向驱动装置，各驱动装置的动力源优选为气缸(1220，1240)，传动组件优选为导轨副1230和/或导杆1250。该切口机构用于将铝塑膜切出缺口，以消除拉伸应力。[0042]参考图4所示的除尘机构示意图，除尘机构包括上下夹持招塑膜的滚动刷1310、与气源相连的吹风口 1320和与负压源相连的吸尘口 1330，对通过其间的铝塑膜除尘。参考图5所示的冲壳机构示意图，冲壳机构包括模架1410，设于模架1410上的上模1420、下模1430、分别驱动上模和下模升降运动的驱动装置，上模驱动装置的动力源优选为伺服电机1440，下模驱动装置的动力源可以是气缸、液压缸或气液增压缸1450，该冲壳机构的上模1420和下模1430将通过其间的铝塑膜在预定位置冲制出包装壳形状。参考图6所示的牵引机构示意图，牵引机构包括夹持手指1510、驱动夹持手指1510夹持的气缸1520和牵引驱动装置，牵引驱动装置的动力源优选为电机1530，传动组件优选为滚珠丝杆副1540，辅助导向组件优选为导轨副1550，牵引机构夹持铝塑膜步进送料。参考图7所示的裁切机构以及图8所示的接料平台示意图，裁切机构包括上切刀1610及驱动其升降的气缸1620、下切刀1630及驱动其升降的气缸1640、以及接料平台，接料平台位于下切刀1630下方，该接料平台包括接料板1650和驱动接料板1650平移的驱动装置，该驱动装置的动力源优选为电机1660,传动组件优选为滚珠丝杠副1670,上切刀1610和下切刀1620将送进的铝塑膜裁断成单次加工长度的单片，单片铝塑膜落入接料平台后由接料平台移出裁切工位。参考图9所示的下平台和图10所示的热压上模示意图，热压平台包括下平台和热压上模，其中，下平台包括下模1710以及将下模1710移出热压平台的驱动装置，该驱动装置的动力源优选为电机1720，传动组件优选为滚珠丝杠副(未图示)，导向组件优选为导轨副1730 ;热压上模包括带发热体的上模1740、以及驱动上模1740升降的气缸1750 ;热压平台用于对裁切后的铝塑膜单片进行热压整形，形成最终的包装壳。移料机械手(未图示)包括吸料板，吸料板上设有与负压源相连的吸盘，该移料机械手用于将接料平台上的铝塑膜单片移入热压平台。进料单元包括拉带、CCD扫描分选机构、定位平台、入料机械手和入壳机械手，进料单元用于上料电芯并将电芯送入包装壳。其中，拉带用于上料待包装的电芯。C⑶扫描分选机构包括(XD (Change Coupled Device,光稱合装置)扫描器和分拣不良电芯的机械手。参考图11所示的定位平台，定位平台包括一传送装置1810、以及由传送装置1810传送的电芯定位装置1820，传送装置1810包括平行设置的上轨道1811和下轨道1812，上轨道1811和下轨道1812分别设有一所述电芯定位装置1820，上轨道1811和下轨道1812的动力源优选为电机，传动组件为滚珠丝杠副及导轨副，其中下轨道1812的电芯定位装置1820下方还设有一升降装置1813，该升降装置1813的动力源为气缸，传动组件为导杆，该升降装置1813使下轨道1812上的电芯定位装置1820在传送时下降，而到达两端工位时上升至与上轨道1811上的电芯定位装置1820水平平齐；电芯定位装置1820包括一电芯承载板1821，承载板1821的四个侧边分别设有可平移的定位块1822，四个定位块1822由一四爪气缸驱动平移，电芯定位装置1820用于对放入承载板1821上的电芯进行上料前的定位。入料机械手(未图示)用于将拉带上的电芯送入定位平台的电芯定位装置上。入壳机械手(未图示)用于将定位后的电芯送入包装壳内。
电芯封装单元，通过一中转机械手连接于铝塑膜成型单元的热压平台，该电芯封装单元包括用于承载包装壳的夹具机构，循环传送夹具机构的步进送料机构，保持夹具机构吸附力的负压对接机构，以及沿步进送料机构依次设置的折壳机构、顶切机构、入壳机构、顶封机构、侧封机构和角封机构，电芯封装单兀用于将电芯封装于包装壳内。其中，中转机械手(未图示)优选为双爪三工位连动的机械手，用于将热压平台上的包装壳送入折壳机构。参考图12和图13所示的夹具机构，夹具机构包括并列的定位板1910和翻转板1920，用于承托包装壳并对包装壳进行折合，其表面均设有用于吸附包装壳的吸盘1930，吸盘1930通过夹具接口 1940与负压源对接，该定位板1910与翻转板1920为铰链1950连接，铰链1950的转轴一端连有齿轮1960，而齿轮1960与一齿条1970啮合，齿条1970由一驱动装置驱动平移，该驱动装置的动力源优选为气缸，传动组件为导轨副，从而带动翻转板1920绕铰链1950转动，用于折合包装壳。步进送料机构为直线步进传送，且可循环传送所述夹具机构，包括上下平行设置的步进的送夹具带和返夹具带，以及设于送夹具带和返夹具带两端的夹具升降装置(参考图14)，夹具升降装置包括设于夹具机构两侧的夹持部2010，以及驱动夹持部2010的上下循环运动的链条2020，链条2020通过电机2030驱动，夹具机构卡放于送夹具带、返夹具带和夹具升降装置上，被循环传送。参考图15所示的负压对接机构，该负压对接机构用于使夹具机构保持持续的负压吸料状态，该负压对接机构包括对应于步进送料机构上每一工作步距的固定接口 2110，以及对应于步进送料机构每一工作步距分布的可直线往复运动的活动接口 2120，各活动接口 2120由一驱动装置驱动沿直线往复运动，该驱动装置的动力源优选为气缸2131，传动组件为导轨副2132，固定接口 2110和活动接口 2120均与负压源对接，夹具机构上的夹具接口1940可分别与固定接口 2110和活动接口 2120进行对接，夹具机构移动时，夹具接口 1940与活动接口 2120对接，活动接口 2120与夹具机构同步移动，夹具机构停止移动时，夹具接口 1940与固定接口 2110对接，而活动接口 2120复位。参考图16所示的折壳机构，该折壳机构包括折壳板2210以及驱动折壳板的T型机械手2220，夹具机构折合包装壳时，先由折壳板2210压住定位板1910上方的包装壳，再由翻转板1920将包装壳一侧翻转一定角度后，折壳板2210移出，最后由翻转板1920将包装壳完全对折，完成包装袋对折。顶切机构(未图示)用于将对折后的包装袋顶部切平齐，包括顶切刀和驱动顶切刀升降的气缸。入壳机构(未图不)用于将电芯包入包装袋内，包括一折壳板及驱动该折壳板的T型机械手(与折壳机构等同)，该工位由夹具机构先将对折的包装袋展开，然后由进料单元的入壳机械手将电芯送入包装壳内，再由夹具机构配合折壳板将包装袋对折，以包裹电芯。参考图17，顶封机构用于热封包装袋的顶边，包括带发热装置的上封头2310和下封头2320，以及驱动上封头2310升降的 气缸2330。参考图18，侧封机构用于热封包装袋的一侧边，包括带发热装置的上侧封头2410及下侧封头2420，以及驱动上侧封头2410升降的气缸2430。参考图19，角封机构用于热封包装袋的四角，包括带发热装置的角封头2510、驱动角封头2510升降的气缸2520，以及驱动角封头2510横向移动的驱动装置2530，该驱动装置2530的动力源为电机，传动组件为滚珠丝杠副。出料单元(未图示)包括分切机构、短路测试机构、分拣机构、喷码机构和扫码机构。由于该设备加工时为一出二加工，需要用分切装置将两个电芯分切开，该分切机构包括分切刀和分切驱动气缸。短路测试机构用于对分切后的电芯进行短路测试，再由分拣机构将短路测试的不良品拣出。喷码机构和扫码机构对良品电池进行喷码和扫码。当然，以上的实施例只是在于说明而不是限制本实用新型，以上所述仅是本实用新型的较佳实施例，故凡依本实用新型专利申请范围所述的方案所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。
权利要求1.锂电池全自动包装设备，包括 铝塑膜成型单元，用于将铝塑膜冲制成包装壳并分切成片，该铝塑膜成型单元包括依次设置的铝塑膜放卷机构、冲制成型包装壳的冲壳机构、牵引铝塑膜前移的牵引机构、以及裁切铝塑膜的裁切机构； 进料单元，用于将电芯送入包装壳； 电芯封装单元，用于将电芯封装于包装壳内，该电芯封装单元连接于铝塑膜成型单元尾部，包括用于承载包装壳的夹具机构，传送夹具机构的步进送料机构，以及沿步进送料机构依次设置的入壳机构、顶封机构和侧封机构； 其特征在于 所述步进送料机构为直线步进传送，且可循环传送所述夹具机构，该步进送料机构上还设有负压对接机构，用于使夹具机构保持持续的负压吸料状态，该负压对接机构包括对应于步进送料机构上每一工作步距的固定接口，以及对应于步进送料机构每一工作步距的可直线往复运动的活动接口，各活动接口由一驱动装置驱动沿直线往复运动，固定接口和活动接口均与负压源对接，该夹具机构上的夹具接口可对接于固定接口或活动接口，夹具机构移动时，活动接口与夹具接口同步移动并对接，夹具机构停止移动时，夹具接口与固定接口对接。
2.根据权利要求1所述的锂电池全自动包装设备，其特征在于铝塑膜成型单元还包括位于冲壳机构之前的切口机构，用于对铝塑膜进行预切口。
3.根据权利要求1所述的锂电池全自动包装设备，其特征在于铝塑膜成型单元还包括位于冲壳机构之前的对铝塑膜进行除尘的除尘机构。
4.根据权利要求1所述的锂电池全自动包装设备，其特征在于铝塑膜成型单元还包括位于裁切机构之后的对铝塑膜进行热压整形的热压平台。
5.根据权利要求1所述的锂电池全自动包装设备，其特征在于进料单元包括拉带、CCD扫描分选机构、定位平台、入料机械手和入壳机械手，进料单元用于上料电芯并将电芯送入包装壳。
6.根据权利要求1所述的锂电池全自动包装设备，其特征在于电芯封装单元还包括位于入壳机构之前的折壳机构和顶切机构，用于将包装壳折合并切平齐顶边。
7.根据权利要求1所述的锂电池全自动包装设备，其特征在于电芯封装单元还包括位于侧封机构之后的角封机构，对电池角进行热封整形。
8.根据权利要求1所述的锂电池全自动包装设备，其特征在于出料单元，用于将封装后的电池取出，该出料单元连接于电芯封装单元尾部；出料单元包括分切机构、短路测试机构、分拣机构、喷码机构和扫码机构。
专利摘要本实用新型公开了一种锂电池全自动包装设备，该设备的电芯封装单元包括直线且可循环传送夹具机构的步进送料机构，该步进送料机构上设有负压对接机构，该负压对接机构包括对应于步进送料机构上每一工作步距的固定接口，以及对应于步进送料机构每一工作步距的可直线往复运动的活动接口，各活动接口由一驱动装置驱动沿直线往复运动，固定接口和活动接口均与负压源对接，该夹具机构上的夹具接口可对接于固定接口或活动接口，夹具机构移动时，活动接口与夹具接口同步移动并对接，夹具机构停止移动时，夹具接口与固定接口对接。该负压对接机构用于使夹具机构保持持续的负压吸料状态。
文档编号H01M10/058GK202905900SQ20122055074
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者喻世民, 于广伟, 丁茂青, 张 杰 申请人:东莞市鸿宝锂电科技有限公司