软包电池压芯封装一体机的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种软包电池压芯封装一体机，包括：机架；及设置在机架上的：压芯机构；热封机构；沿直线排列的切边机构、折边机构及热烫成型机构，其中折边机构用以使外部包装膜形成用以封装的弯折边，热烫成型机构用以将弯折边热熔后密封在软包电池的电池芯上；输送装置，用以带动软包电池沿直线路径自切边机构运动至热烫成型机构；及转移机构，用以将热封后的软包电池转移至切边机构处。上述软包电池压芯封装一体机，机架上同时设置有压芯机构、热封机构、切边机构、折边机构及热烫机构，能同时完成二封、切边、折边及烫边等四道工序，与传统设备相比，是在一台设备上依序完成，不需要在两台设备之间转移，提高了工作效率。
【专利说明】
软包电池压芯封装一体机
技术领域
[0001]本发明涉及软包电池封装领域，特别涉及一种软包电池压芯封装一体设备。
【背景技术】
[0002]软包及聚合物电池在注液完成后要经过二封、切边、折边及烫边四道工序。一般厂商采用常规的二次封装设备和切折烫一体机设备两台设备完成四道工序，这种做法会严重影响电池制成效率、浪费人员。
【发明内容】
[0003]基于此，有必要提供一种软包电池压芯封装一体机，同时具备完成二封、切边、折边及烫边等四道工序的能力，提高电池封装效率。
[0004]—种软包电池压芯封装一体机，包括:机架;及设置在机架上的:
[0005]压芯机构，用以将软包电池的电池芯与外部包装膜之间的气体挤压出电池芯所在范围；
[0006]热封机构，与所述压芯机构并排放置，用以在软包电池外部包装膜上形成隔绝被排出的气体与电池的电池芯的密封结构；
[0007]沿直线排列的切边机构、折边机构及热烫成型机构，其中切边机构用以切割软包电池的外部包装膜，折边机构用以使外部包装膜形成用以封装的弯折边，所述热烫成型机构用以将所述弯折边热熔后密封在软包电池的电池芯上；
[0008]输送装置，用以带动软包电池沿直线路径自切边机构运动至热烫成型机构;及
[0009]转移机构，设置在切边机构与压芯机构及热封机构之间，用以将热封后的软包电池转移至切边机构处。
[0010]上述软包电池压芯封装一体机，机架上同时设置有压芯机构、热封机构、切边机构、折边机构及热烫机构，能同时完成二封、切边、折边及烫边等四道工序，与传统设备相比，是在一台设备上依序完成，不需要在两台设备之间转移，提高了工作效率。
[0011]在其中一个实施例中，所述输送装置为可提供回转运动的输送带装置。
[0012]在其中一个实施例中，所述转移机构为机械手或吸盘，用以拾取及转移热封后的软包电池。
[0013]在其中一个实施例中，所述热烫成型机构的上方还设置有冷烫定型机构，用以在热烫成型之前对弯折边进行加热定位。
[0014]此外，还设置有冷烫机构，在热烫成型进行之前对软包电池的封装边进行加热定位，进而保证热烫能够取得良好的效果。
[0015]在其中一个实施例中，所述热烫成型机构设定的温度范围为75°C?85°C;所述冷烫定型机构具有加热功能，设定的温度范围为10°c?30°C。
[0016]在其中一个实施例中，所述压芯机构包括电池固定座、与电池固定座滑动连接的压块、与所述电池固定座转动连接的压条及设置在所述压块上用以承接所述压条的弹性件。
[0017]在其中一个实施例中，所述热封机构包括一对以上、下方式设置的封头，所述封头靠近所述压芯机构设置。
[0018]在其中一个实施例中，所述切边机构包括两个切边组件，分别设置在输送装置的输送路径的两侧，所述切边组件包括切刀底座、以上、下方式可转动地设置在切刀底座上的一对切刀，所述切刀设置在所述切刀底座的一侧，所述切刀底座的另一侧设置有驱动组件，所述驱动组件驱动所述一对切刀同步转动。
[0019]在其中一个实施例中，所述折边机构包括在垂直于输送路径的方向左右并排设置的两个折边组件，所述折边组件包括由电机驱动的转动辊，所述转动辊自软包电池的电池芯的下方对软包电池的外部包装膜进行折边。
[0020]在其中一个实施例中，所述冷烫定型机构支撑于所述热烫成型机构。
【附图说明】
[0021 ]图1为本发明压芯封装一体机的组装图；
[0022]图2为本发明压芯封装一体机的俯视图；
[0023]图3为本发明压芯封装一体机的侧视图；
[0024]图4为压芯机构的组装示意图；
[0025]图5为压芯机构中的电池固定座的示意图；
[0026]图6为压芯机构中的压条的示意图；
[0027]图7为热封机构的示意图；
[0028]图8为热封机构中的封头的示意图；
[0029]图9为切边机构的切边组件的示意图；
[0030]图10为切边组件的俯视不意图；
[0031]图11为冷烫定型机构的示意图；
[0032]图12为冷烫定型机构另一个视角的不意图；
[0033]图13为冷烫固定块的示意图；
[0034]图14为热烫成型机构的示意图；
[0035]图15为热烫成型机构中热烫底座的示意图；
[0036]图16为热烫固定块的示意图。
【具体实施方式】
[0037]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0038]下面结合附图，说明本发明软包电池压芯封装一体机的较佳实施方式。
[0039]参考图1至图3，本发明提供了一种软包电池压芯封装一体机100，包括机架110，及设置在机架110上的压芯机构120、热封机构130、切边机构140、折边机构150、冷烫定型机构160、热烫成型机构170、输送装置180及转移机构190。下面分别详细介绍。
[0040]机架110是整个软包电池压芯封装一体机100的支撑部件，前述的压芯机构120等均安装于机架110。机架110可以设置为方便移动，如带有轮子，使用时轮子可以收去。
[0041 ]软包电池，如软包锂离子电池，其封装包括多道工序。其中，在使用本发明的一体机之前，也即本发明的一体机的加工对象是这样的:软包电池的电池芯已经完成注液，外部包装膜已经包覆在电池芯的外部。并且，外部包装膜与电池芯的上、下边缘之间已经进行封装，外部包装膜与电池芯的一侧边紧紧包覆在一起，而电池芯的另一侧边则未进行封装，以便外部包装膜在电池芯该侧多余的部分可以作为气袋使用，使电池芯与外部包装膜之间的气体可以被排出，即这是后面压芯机构120所要做的工作。外部包装膜通常为铝塑复合膜，非本发明重点，此处不再赘述。
[0042]本发明中，压芯机构120和热封机构130并排设置在机架110的一端。其中，压芯机构120用以将软包电池的电池芯与外部包装膜之间的气体挤压出电池芯所在范围。热封机构13 O则用以在软包电池外部包装膜上形成隔绝被排出的气体与电池的电池芯的密封结构，此步骤即为在本领域内通常称为“二封”的工序。
[0043]切边机构140、折边机构150及热烫成型机构170沿直线排列在压芯机构120和热封机构130的前方。当热封机构130完成二封的工艺后，通过转移机构190将软包电池转移至输送装置180上，由输送装置180带动电池芯前进，以便后面依次进行切边、折边及热烫成型的步骤。整个工序中，软包电池将沿直线前进，因此能够实现自动化连续生产，提高效率。
[0044]本发明中，输送装置180为可提供连续回转的导向机构，可做回转运动，例如为输送带装置，以带动软包电池在机架110沿直线前进，这样可以避免制备很长的输送装置180。
[0045]转移机构190设置在切边机构140与压芯机构120和热封机构130组成的整体之间，用以将热封后的软包电池转移至切边机构140处，以便开始后面几道工序的连续作业。转移机构190可以为机械手或吸盘装置，以执行拾取动作和转移动作。
[0046]请参考图4至图6，压芯机构120包括电池固定座121、与电池固定座121滑动连接的压块122、与电池固定座121转动连接的压条123、设置在压块122上用以承接压条123的弹性件 124。
[0047]电池固定座121包括底座1211和间隔设置在底座1211上的一对支臂1212。其中，压块122设置在一对支臂1212之间且可以上下滑动，压条123转动连接于其中一个支臂1212。
[0048]压条123绕其枢转点转动，通过弹性件124施加压力于压块122，然后压块122按压在软包电池上并将气体挤出。
[0049]弹性件124为弹簧。也可以是其他具有弹性形变能力的元件，例如橡胶垫。弹性件124的数量设置两个，分别设置在压块122长度方向的中心点两侧。这样保证均匀按压，软包电池受力均衡。同时按压过程不会过于刚硬，避免压坏电池。
[0050]压块122的顶部设置有导向柱1222。弹性件124套在导向柱1222上，更换方便。压条123上对应导向柱1222设置有与导向柱1222配合的导向孔1232，这样压条123压下时确保位置准确。
[0051]此外，压条123的自由端连接有操作把手125，便于操作者将压条123抬起及压下。操作把手125设置在压条123的自由端，这样按压时具有较长的力作用线，较为省力。
[0052]操作把手125包括与压条123相连的连接部1251、与连接部1251相连的握持部1252。握持部1252呈圆盘形，既方便握持，又可防止脱手。
[0053]连接部1251与压条123的表面呈锐角，使握持部1252靠近压条123与支臂1212之间的枢转点。这样，操作者站在机架110的端部操作压芯机构时，握持部1252更为靠近操作者，且压条123开启时更为顺手。
[0054]参考图7及图8，热封机构130包括一对以上、下方式设置的封头131，封头131靠近压芯机构120设置，方便进行二封工序。
[0055]具体地，热封机构130包括上、下方式设置的热封底板132和热封顶板133。一对封头131分别设置在热封底板132和热封顶板133上。封头131具有突出的接触部1311，一对封头的接触部1311彼此相对设置。
[0056]热封底板132与热封顶板133之间的距离可调，以便调整封头131的位置，适应不同规格的软包电池。热封底板132上设置有固定孔1322，用以安装到机架110上。
[0057]热封底板132上设置有导柱134。导柱134穿过热封顶板133，且导柱134与热封顶板133之间设置有线性轴承135，使热封顶板133能够相对热封底板132移动从而改变位置。热封底板132上设置有驱动热封顶板133相对热封底板132移动的气缸136。
[0058]具体地，气缸136的活塞与热封顶板133相连接。活塞伸缩可以带动热封顶板133上下移动。另外，气缸136也可以用电机取代，另外设置直线运动转换机构机壳。即此处的驱动机构不限于气缸136。
[0059]另外，本发明中，驱动机构设置在热封顶板133与热封底板132之间，有效利用空间。
[0060]另外，热封底板132与封头131之间设置有隔热板137，热封顶板133与封头131之间也设置有隔热板137。隔热板137用以避免封头131进行热封时影响其他机构和元件。
[0061]请参考图9和图10，切边机构140包括做两个切边组件，分别设置在输送装置180的输送路径的两侧。切边机构140用以切割软包电池的外部包装膜，即目的是切去前面所述的气袋部分。
[0062]切边组件包括切刀底板141、固定在切刀底板141上的切刀底座142、以上、下方式可转动地设置在切刀底座142上的两个切刀143。
[0063]切刀143设置在切刀底座142的一侧。切刀底座142的另一侧设置有驱动组件，驱动组件用以驱动一对切刀143同步转动。驱动组件包括一对彼此啮合的驱动齿轮144，分别用以驱动一个切刀143转动。
[0064]切边组件还包括固定在切刀底座142上的电机座145、安装在电机座145上的切刀驱动电机146。切刀驱动电机146用以驱动两个驱动齿轮中的第一个转动，进而第一个驱动齿轮带动第二个驱动齿轮转动。
[0065]具体地，第一个驱动齿轮上设有带传动部1442。切刀驱动电机146的电机轴上则连接有带轮1462。带传动部1442与带轮1462之间通过传动带147传递动力。
[0066]本发明中，传动带147沿与输送装置180的输送路径一致的方向布置。这样，切边组件的电机座145、切刀143等可以沿直线排列，节约横向上的尺寸，利于实现设备的小型化。
[0067]参考图1和图2，折边机构150包括在垂直于输送路径的方向左右并排设置的两个折边组件。折边机构用以使外部包装膜形成用以封装的弯折边，然后利用热烫成型机构170将弯折边热熔后密封在软包电池的电池芯上，即完成密封。
[0068]其中，折边组件包括由电机驱动的转动辊151。转动辊151自软包电池的电池芯的下方对软包电池的外部包装膜进行折边。
[0069]参考图1、图3，冷烫定型机构160和热烫成型机构170以上、下方式设置。即冷烫定型机构160是设置在热烫成型机构170的上方且支撑于热烫成型机构170。
[0070]冷烫定型机构160用以在热烫成型过程中对前述的折边工序中形成的弯折边进行保持定位，避免折边效果不佳，从而避免影响热烫成型。
[0071]具体地，冷烫定型机构160可以设置为具有加热功能，设定的温度范围为10°C?30°C，低于热烫成型时的温度，目的是进行预加热成型，以起到对弯折边进行保持定位的作用。热烫成型机构170设定的温度范围为75°C?85°C，目的是用以完成热熔密封。
[0072]参考图11至图13，冷烫定型机构160包括支撑于热烫成型机构170的立板161、与立板161固定连接的冷烫底板162、固定在冷烫底板162上的冷烫底座163。冷烫底板162设有与立板161插接配合的通槽1621。立板161与冷烫底板162垂直，以使冷烫定型机构160能够位于热烫成型机构170上方。
[0073]冷烫底座163上设置有加热装置164，及连接有位置可调的冷烫块165，其中，加热装置164与冷烫块165连接，以传导热量。
[0074]冷烫块165与冷烫底座163之间通过冷烫拉杆166连接。冷烫定型机构160还包括冷烫固定板167。冷烫固定板167与冷烫拉杆166连接，冷烫块165与冷烫固定板167为可拆卸式连接，便于更换。
[0075]冷烫固定板167上连接有冷烫固定块168。冷烫固定块168设有凹槽1682。加热装置164连接有冷烫导柱1642。冷烫导柱1642穿过冷烫底座163并收纳于凹槽1682中。进一步地，凹槽1682的两端与外界连通，便于冷烫导柱1642的插入、组装。
[0076]冷烫块165与冷烫固定板167之间还设置有冷烫垫块169。立板161的端部设置有安装孔1611，用以实现与热烫成型机构170的热烫底座171的固定连接。
[0077]参考图14至16，热烫成型机构170包括固定于机架110的热烫底座171、固定在热烫底座171的加热装置172。热烫底座171上连接有位置可调的热烫块173，其中加热装置172与热烫块173连接，以传导热量。
[0078]热烫块173与热烫底座171之间通过热烫拉杆174连接。热烫成型机构170还包括加热固定板175。加热固定板175与热烫块173连接。
[0079]加热固定板175上还连接有热烫固定块176。热烫固定块176设有定位槽1762。加热装置172连接有热烫导柱177，热烫导柱177穿过热烫底座171并收纳于定位槽1762中。
[0080]进一步地，定位槽1762的两端与外界连通，便于热烫导柱177插入、组装。
[0081]进一步地，热烫底座171设置有定位孔1711，用以通过销轴与立板161端部的安装孔1611连接，如图1所示，这样立板161可支撑于热烫底座171，冷烫定型机构160支撑于热烫成型机构170。采用嵌入式配合，组装、更换都非常方便。此外，冷烫定型机构160支撑于热烫成型机构170，空间利用率高也有助于冷烫定型机构160和热烫成型机构170在机架110上的安装。
[0082]综上，本发明的一体机，与传统设备相比，二封、切边、折边及烫边等四道工序，是在一台设备上依序完成，不需要在两台设备之间转移，提高了工作效率。
[0083]此外，传统方案中，热封机构是设置转盘以同时热封及输出多个软包电池，虽然可以一次性完成多个电池的二封工序，但接下来需要将软包电池逐一转移到另外一台设备，效率极低。而本发明的一体机，压芯、切边、折边及烫边是沿直线路径进行流水线作业，只需要不断的供给新的软包电池的电池芯，就能实现连续生产，从而极大的提高生产效率。
[0084]此外，本发明的一体机还设置有冷烫定型机构，在热烫进行的同时或之前对软包电池的封装边进行定位，保证或改善折边效果，避免折边效果不好时影响热烫效果，从而保证热烫取得良好的效果。
[0085]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0086]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种软包电池压芯封装一体机，其特征在于，包括: 机架;及设置在机架上的: 压芯机构，用以将软包电池的电池芯与外部包装膜之间的气体挤压出电池芯所在范围； 热封机构，与所述压芯机构并排放置，用以在软包电池外部包装膜上形成隔绝被排出的气体与电池的电池芯的密封结构； 沿直线排列的切边机构、折边机构及热烫成型机构，其中切边机构用以切割软包电池的外部包装膜，折边机构用以使外部包装膜形成用以封装的弯折边，所述热烫成型机构用以将所述弯折边热熔后密封在软包电池的电池芯上； 输送装置，用以带动软包电池沿直线路径自切边机构运动至热烫成型机构;及 转移机构，设置在切边机构与压芯机构及热封机构之间，用以将热封后的软包电池转移至切边机构处。2.根据权利要求1所述的软包电池压芯封装一体机，其特征在于，所述输送装置为可提供回转运动的输送带装置。3.根据权利要求1所述的软包电池压芯封装一体机，其特征在于，所述转移机构为机械手或吸盘，用以拾取及转移热封后的软包电池。4.根据权利要求1所述的软包电池压芯封装一体机，其特征在于，所述热烫成型机构的上方还设置有冷烫定型机构，用以在热烫成型之前对弯折边进行加热定位。5.根据权利要求4所述的软包电池压芯封装一体机，其特征在于，所述热烫成型机构设定的温度范围为75°C?85°C;所述冷烫定型机构具有加热功能，设定的温度范围为10°C?30。。。6.根据权利要求1所述的软包电池压芯封装一体机，其特征在于，所述压芯机构包括电池固定座、与电池固定座滑动连接的压块、与所述电池固定座转动连接的压条及设置在所述压块上用以承接所述压条的弹性件。7.根据权利要求1所述的软包电池压芯封装一体机，其特征在于，所述热封机构包括一对以上、下方式设置的封头，所述封头靠近所述压芯机构设置。8.根据权利要求1所述的软包电池压芯封装一体机，其特征在于，所述切边机构包括两个切边组件，分别设置在输送装置的输送路径的两侧，所述切边组件包括切刀底座、以上、下方式可转动地设置在切刀底座上的一对切刀，所述切刀设置在所述切刀底座的一侧，所述切刀底座的另一侧设置有驱动组件，所述驱动组件驱动所述一对切刀同步转动。9.根据权利要求1所述的软包电池压芯封装一体机，其特征在于，所述折边机构包括在垂直于输送路径的方向左右并排设置的两个折边组件，所述折边组件包括由电机驱动的转动辊，所述转动辊自软包电池的电池芯的下方对软包电池的外部包装膜进行折边。10.根据权利要求1所述的软包电池压芯封装一体机，其特征在于，所述冷烫定型机构支撑于所述热烫成型机构。
【文档编号】H01M10/04GK106025324SQ201610403668
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】相江峰, 刁增朋, 郝三存
【申请人】苏州协鑫集成科技工业应用研究院有限公司, 协鑫集成科技（苏州）有限公司, 协鑫集成科技股份有限公司, 苏州协鑫集成储能科技有限公司