一种电芯自动包膜机的制作方法

一种电芯自动包膜机，涉及一种电芯膜包覆设备，特别涉及一种具有双工位或多工位自动化的电池电芯膜包覆设备。

背景技术：

目前锂电池、聚合物电池已在3c行业得到广泛的应用，电池生产加工过程的电芯外包绝缘膜工序由为重要，绝缘膜包覆电芯后的绝缘与密封各项性能指标直接关系到电池的使用寿命与安全。在电芯包膜已有技术中，都采用各工序分段设置的单工位流水线模式。电芯包膜操作共有近二十个工序，分段设置的单工位流水线具有占地空间较大、操作人员较多、能耗高等缺点。

为克服上述缺点，部分厂家研发出一种电芯包膜操作各工序集成化的单工位一体电芯自动包膜机。但这种设备封装时只是封装一个电芯产能较低，角封工序和侧封工序设置到了一起，限制了封装两个或多个电芯的可能性。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种电芯自动包膜机。其不但具有双工位设置，还可在其双工位设置的基础上进行多工位设置。本发明一种电芯自动包膜机由模材系统、电芯系统和模材电芯包覆系统构成。

所述模材系统包括有膜转移机构、冲坑机构、放卷拉膜机构。所述电芯系统包括有电芯搬运机构、热压成型机构、电芯入壳机构、极耳整形机构。所述模材电芯包覆系统包括有夹具机构、电芯转移机构ⅰ、顶封机构、角封机构、侧封机构、电芯转移机构ⅱ、侧切机构。所述包模材料加工系统、电芯整形加工系统和模材电芯整合包覆系统均为双工位或多工位设置。

具体的，所述膜转移机构包括有滑台模组和设置在滑台模组上的第一动子和第二动子。所述放卷拉膜机构包括有放卷装置、裁切装置、拉伸装置和片模运输装置。

具体的，所述冲坑机构包括有模具、上伺服电机、下伺服电机和顶模气缸。所述电芯搬运机构包括有滑台模组和设置在滑台模组上的两个搬运滑台。所述电芯转移机构包括有移动模组、和设置在移动模组上的拾料装置。

具体的，所述热压成型机构包括有升降伺服电机、加热块、模具。

具体的，所述电芯入壳机构包括有移动模组和吸拾装置。

具体的，所述夹具机构包括有滑台模组和设置在滑台模组上的翻夹装置。

具体的，所述顶封机构包括有两个并列设置且结构相一致的左顶封装置和右顶封装置。

具体的，所述角封机构包括有并列设置且结构相一致的左角封装置和右角封装置。

具体的，所述侧封机构包括有横移平台和侧封装置。

具体的，所述电芯转移机构ⅱ包括有横移模组和两个并列且结构相一致设置在横移模组上的两个拾料装置。

具体的，所述侧切机构包括有升降气缸、上切刀和下切刀。

本发明提供了一种电芯自动包膜机模材系统还包括有双工位或多工位设置顶切机构,顶切机构设置在冲坑机构与夹具机构之间。

具体的，所述顶切机构包括有切刀组ⅰ、切刀组ⅱ、滑动组块和升降气缸。

具体的，所述极耳整形机构设置在热压成型机构与夹具机构之间，极耳整形机构包括有电芯对齐装置和极耳折弯装置。

本发明提供了一种电芯自动包膜机所述电芯系统还包括有双工位或多工位设置的料盘上料机构，料盘上料机构设置在热压成型机构的前端。

具体的，所述料盘上料机构包括有升降料台、移盘装置和电芯移料装置。

本发明提供了一种电芯自动包膜机所述模材电芯包覆系统还包括有双工位或多工位设置的绝缘测试机构，所述绝缘测试机构设置在侧切机构的后端。

具体的，所述绝缘测试机构包括翻转装置和测试装置构成。

本发明提供了一种电芯自动包膜机所述模材电芯包覆系统还包括有双工位或多工位设置的喷码机构，所述喷码机构设置在绝缘测试机构的后端。

具体的，所述喷码机构由相对设置的两个喷码装置构成。

本发明提供了一种电芯自动包膜机其有益的效果是，将电池生产加工过程的电芯外包绝缘膜各工序集成到一台设备中，使其具备从前端裁切绝缘膜到最后测试喷码全自动生产一体化，降低了生产成本并减小了设备的占地面积。所述包膜机各机构的双工位或多工位设计在降低成本与能耗的同时将设备产能提高33%。

四、附图说明图1为本发明一种电芯自动包膜机整体结构三维轴测图（一）图2为本发明一种电芯自动包膜机膜转移机构a、冲坑机构b三维轴测图图3为本发明一种电芯自动包膜机膜转移机构c、热压成型机构d、电芯入壳机构e、三维轴测图图4为本发明一种电芯自动包膜机膜转移机构c三维轴测图图5为本发明一种电芯自动包膜机热压成型机构d上下模仁三维轴测图、图6为本发明一种电芯自动包膜机夹具机构f、电芯入壳机构e三维轴测图图7为本发明一种电芯自动包膜机顶封机构h三维轴测图图8为本发明一种电芯自动包膜机角封机构i三维轴测图图9为本发明一种电芯自动包膜机侧封机构j三维轴测图图10为本发明一种电芯自动包膜机电芯转移机构ⅱk三维轴测图图11为本发明一种电芯自动包膜机侧切机构l三维轴测图图12为本发明一种电芯自动包膜机整体结构三维轴测图（二）图13为本发明一种电芯自动包膜机顶切机构m三维轴测图（一）图14为本发明一种电芯自动包膜机顶切机构m三维轴测图（二）图15为本发明一种电芯自动包膜机放卷拉膜机构o三维轴测图图16为本发明一种电芯自动包膜机耳整形机构n的极耳折弯装置n2三维轴测图图17为本发明一种电芯自动包膜机耳整形机构n的电芯对齐装置n1三维轴测图图18为本发明一种电芯自动包膜机料盘上料机构p三维轴测图图19为本发明一种电芯自动包膜机绝缘测试机构q三维轴测图图20为本发明一种电芯自动包膜机喷码机构r三维轴测图图21为本发明一种电芯自动包膜机生产工艺流程图五、具体实施方式

本发明一种电芯自动包膜机实施例一其整体结构如图1所示，所述包膜机由模材系统1、电芯系统2和模材电芯包覆系统3构成。所述模材系统1包括有膜转移机构a、冲坑机构b、放卷拉膜机构o，所述电芯系统2包括有电芯搬运机构c、热压成型机构d、电芯入壳机构e、极耳整形机构n。所述模材电芯包覆系统3包括有夹具机构f、电芯转移机构ⅰg、顶封机构h、角封机构i、侧封机构j、电芯转移机构ⅱk、侧切机构l。所述包模材料加工系统1、电芯整形加工系统2和模材电芯整合包覆系统3均为双工位或多工位设置。

具体的，图2所示所述膜转移机构a包括有滑台模组a1和设置在滑台模组a1上的第一动子a2和第二动子a3。所述第一动子a2和第二动子a3上板面aa下端设置有吸盘a，所述第一动子a2和第二动子a3在滑台模组a1上的往复运动模式可设置为联动或非联动状态。图2所示的第一动子a2和第二动子a3上板面aa为同时吸取两片绝缘膜的双工位设置，加长所述上板面aa的横向长度可设置成吸取若干片绝缘膜多工位模式。

具体的，图2所示所述冲坑机构b包括有模具b1、上伺服电机b2、下伺服电机b3和顶模气缸b4。所述上伺服电机b2驱动上模仁b1a上下运动，下伺服电机b3驱动下模仁b1b上下运动，上模仁b1a上设置有凸起ba，下模仁b1b上设置有凹槽bb。图2所示的上模仁b1a和下模仁b1b为同时冲压两片绝缘膜的双工位设置，加长所述上模仁b1a和下模仁b1b的横向长度可设置成冲压若干片绝缘膜多工位模式。

具体的，图3图4所示所述电芯搬运机构c包括有滑台模组c1和设置在滑台模组c1上的搬运滑台ⅰc2、搬运滑台ⅱc3构成，搬运滑台ⅰc2、搬运滑台ⅱc3上板面ca下端设置有吸盘a。所述搬运滑台ⅰc2、搬运滑台ⅱc3在滑台模组c1上的往复运动模式可设置为联动或非联动状态。图3所示的搬运滑台ⅰc2、搬运滑台ⅱc3上板面ca的为同时吸取两块电芯的双工位设置，加长所述上板面aa的横向长度可设置成吸取若干块电芯的多工位模式。

具体的，图3图5所示所述热压成型机构d由升降伺服电机d1、加热块d2、模具d3构成，下模仁d3b为固定设置，升降伺服电机d1驱动加热块d2与上模仁d3a上下运动，上模仁d3a下端面上设置有凹槽da。图5所示的上模仁d3a和下模仁d3b为同时热压两块电芯的双工位设置，加长所述上模仁d3a和下模仁d3b的横向长度可设置成同时冲压若干片绝缘膜多工位模式。

具体的，图6所示所述电芯入壳机构e包括有移动模组e1和吸拾装置e2，所述吸拾装置e2包括有伺服电机ea、升降板eb和吸拾板ec,吸拾板ec下表面设有吸盘a。所述吸拾装置e2可在滑台模组e1上水平运动。所述伺服电机ea可驱动升降板eb和吸拾板ec上下运动。图6所示的升降板eb为同时吸拾两块电芯的双工位设置，加长所述升降板eb下板的横向长度并增设若干吸拾板ec可设置成同时吸拾若干片绝缘膜多工位模式。

具体的，图6所示所述夹具机构f包括有滑台模组f1和设置在滑台模组f1上的翻夹装置f2，所述翻夹装置f2包括有伺服电机fa、翻折板fb、固定板fc，伺服电机fa驱动翻折板围绕fb围绕固定板fc的一端旋转，所述翻夹装置f2可在滑台模组f1上水平运动。图6所示的翻折板fb和固定板fc为同时翻折两块绝缘膜的双工位设置，加长所述翻折板fb和固定板fc的横向长度可设置成同时翻折若干片绝缘膜多工位模式。

具体的，图7所示所述顶封机构h包括有两个并列设置且结构相一致的左顶封装置h1和右顶封装置h2。所述左顶封装置h1或右顶封装置h2包括有伺服电机ha、升降气缸hb、加热块hc和顶封头hd，伺服电机ha可调节左顶封装置h1和右顶封装置h2之间的间距，升降伺服电机hb可驱动加热块hc和顶封头hd上下运动。图8所示两个并列设置左顶封装置h1和右顶封装置h2为可同时顶封两块电芯膜的双工位设置，并列增设若干顶封装置可设置成同时顶封若干电芯膜的多工位模式。

具体的，图8所示所述角封机构i包括有并列设置且结构相一致的左角封装置i1和右角封装置i2，所述左角封装置i1或右角封装置i2包括有治具ia、角封头ib、加热块ic、平移气缸id和升降气缸ie。所述平移气缸id驱动角封头ib、加热块ic和升降气缸ie沿治具ia设定方向平行运动，所述升降气缸ie驱动角封头ib和加热块ic上下运动。图9所示两个并列设置左角封装置i1和右角封装置i2为可同时角封两块电芯膜的双工位设置，并列增设若干角封装置可设置成同时角封若干电芯膜的多工位模式。

具体的，图9所示所述侧封机构j包括有横移平台j1和侧封装置j2。所述横移平台j1包括有横移模组ja和设置在横移模组ja上的治具平台jb，所述侧封装置j2包括有侧封头jc、加热块jd和伺服电机je。所述横移模组ja驱动治具平台jb平行运动，所述伺服电机je驱动侧封头jc、加热块jd上下运动。图10所示横移平台j1和侧封装置j2为可同时侧封两块电芯膜的双工位设置，横向加长治具平台jb、动侧封头jc和加热块jd可设置成同时侧封若干电芯膜的多工位模式。

具体的，图10所示所述电芯转移机构ⅱk包括有横移模组k1和两个并列且结构相一致设置在横移模组k1上的拾料装置k2、k3。所述拾料装置k2或k3包括有升降气缸ka、连板kb和拾料块kc，拾料块kc下端设置有吸盘a。所述升降气缸ka驱动连板kb和拾料块kc上下运动。拾料装置k2和k3在横移模组k1上的运动模式可设置成联动或非联动状态。图10所示拾料装置k2或k3为可同时移动两块电芯的双工位设置，横向加长连板kb并同时增设若干拾料块kc可设置成同时移动若干块电芯的多工位模式。

具体的，图11所示所述侧切机构l包括有升降气缸l1、上切刀l2和下切刀l3。

所述下切刀l3为固定设置，升降气缸l1驱动上切刀l2上下运动。图12所示上切刀l2和下切刀l3为可同时侧切两片电芯膜的双工位设置，加长上切刀l2和下切刀l3可设置成同时侧切若干电芯膜的多工位模式。

在上述实施例一所述的一种电芯自动包膜机在工作过程中，模材系统1有时会出现绝缘膜边缘裁切不整齐或大小不一致或经冲坑机构b冲压后其边缘出现褶皱等问题。

为解决此技术问题，本发明还提供了所述一种电芯自动包膜机实施例二。

具体的，图12—14所示所述一种电芯自动包膜机的模材系统1还包括有顶切机构m,顶切机构m设置在冲坑机构b与夹具机构f之间。顶切机构m包括有切刀组ⅰm1、切刀组ⅱn2、滑动组块m3升降气缸m4，切刀组ⅰm1和切刀组ⅱm2分别设置有上切刀ma和下切刀mb，滑动组块m3可调节切刀组ⅰm1与切刀组ⅱm2之间的间距，升降气缸m4驱动上切刀ma上下运动。图13所示的上切刀ma和下切刀mb为可同时顶切两片绝缘膜的双工位设置，加长上切刀ma和下切刀mb可设置成同时顶切若干绝缘膜的多工位模式。

具体的图12图15所示，所述放卷拉膜机构o设置在冲坑机构b的前端。放卷拉膜机构o包括有放卷装置o1、裁切装置o2、拉伸装置o3和片模运输装置o4。图16所示模运输装置o4上设置的置膜板o4a为同时裁切运输两片绝缘膜的双工位设置，增加置若干块膜板o4a可设置成同时裁切运输若干片绝缘膜的多工位模式。

具体的图3、图12、图16和图17所示，所述极耳整形机构n设置在热压成型机构d与夹具机构f之间，所述极耳整形机构n包括有电芯对齐装置n1和极耳折弯装置n2。所述电芯对齐装置n1包括有移动模组n1a、夹持装置ⅰn1b、夹持装置ⅱn1c和置料台n1d，夹持装置ⅰn1b或夹持装置ⅱn1c包括有升降气缸na、夹爪导向板nb、夹爪nc，移动模组n1a驱动夹持装置n1b和夹持装置n1c平行运动，升降气缸na通过驱动夹爪导向板hb带动夹爪hc的开合。所述极耳折弯装置n2由折弯器ⅰn2a和折弯器ⅱn2b构成，折弯器ⅰn2a或折弯器ⅱn2b包括有驱动气缸nd和折弯治具ne，驱动气缸nd驱动折弯治具ne上下运动。图16和图17所示的电芯对齐装置n1和极耳折弯装置n2为同时两块电芯对齐和极耳折弯的双工位设置，增设若干夹持装置并横向加长置料台n1d可设置成同时对齐若干块电芯的对齐装置多工位模式，增设若干折弯器可设置成同时对若干块电芯极耳折弯的折弯装置多工位模式。

上述实施例一或实施例四提供的一种电芯自动包膜机在其工作中，电芯系统2前端电芯需人工或由其他装置放置到所述包膜机上，再由电芯搬运机构c搬运到热压成型机构d的模具中进行热压成型。为加快本发明提供的一种电芯自动包膜机电芯系统2前端电芯搬运的速度、减少电芯入机的流程、提高电芯热压成型的精准度。本发明还提供了所述一种电芯自动包膜机实施例五。

具体的，图18所示所述电芯系统2还包括有双工位或多工位设置的料盘上料机构p，料盘上料机构p包括有升降料台p1、移盘装置p2和电芯移料装置p3。所述升降料台p1包括有升降伺服电机p1a、电芯上料组件p1b、料盘回退组件p1c、所述伺服电机p1a可驱动电芯上料组件p1b和料盘回退组件p1c上下运动。所述移盘装置p2包括有平移模组p2a、移动连板p2b、升降气缸p2c和两块拾料板p2d，拾料板p2d下端面设置有吸盘a。所述移动连板p2b带动升降气缸p2c和两块拾料板p2d在平移模组p2a上水平运动，所述升降气缸ⅰⅱp2c驱动拾料板p2d上下运动。所述电芯移料装置p3包括有旋转组件p3a、升降气缸ⅱp3b、旋转连板p3c和拾料组件p3d，拾料组件p3d的下端设置有吸盘a。所述升降气缸ⅱp3b可驱动旋转组件p3a、旋转连板p3c和拾料组件p3d上下运动。所述旋转组件p3a可带动拾料组件p3d绕旋转连板p3c旋转。图19所述料盘上料机构p为同时两块电芯上料的双工位设置，增设若干拾料板p2d可设置成同时对若干块电芯极耳折弯的折弯装置多工位模式。

完成上述实施例中各工序的包膜电芯需下机进行绝缘测试，为减少包膜电芯的检测的工艺流程,实现一体化检测，本发明还提供一种设置有绝缘测试机构的电芯自动包膜机的实施例六。

具体的，图19所示所述模材电芯包覆系统3还包括有双工位或多工位设置的绝缘测试机构q，上述绝缘测试机构q设置在侧切机构l的后端。所述绝缘测试机构q包括翻转装置q1和测试装置q2构成。所述翻转装置q1包括有平移模组ⅰq1a、伺服电机q1b、翻转组件q1c和两个抓夹组件q1d，所述抓夹组件q1d由指夹气缸qa和夹爪qb构成，伺服电机q1b、翻转组件q1c和抓夹组件q1d可在平移模组ⅰq1a上水平移动，伺服电机q1b可驱动翻转组件q1c、抓夹组件q1d九十度翻转。所述测试装置q2包括有两个结构相同的检测组件q2a、q2b和平移模组q2cⅱ,所述平移模组ⅱq2c可驱动检测组件q2a、q2b沿平移模组q2c设置的方向水平移动。图19所示绝缘测试机构q为同时测试两块电芯的双工位设置，翻转装置q1增设若干抓夹组件q1d和测试装置q2增设若干检测组件后可设置成同时对若干块电芯进行测试的多工位模式。

为完成对测试后的电芯进行标记并加以区分，本发明还提供一种设置有喷码机构机构的电芯自动包膜机的实施例七。

具体的，所述模材电芯包覆系统3还包括有双工位或多工位设置的喷码机构r；所述喷码机构r设置在绝缘测试机构q的后端，所述喷码机构r由相对设置的两个喷码装置r1和r2构成。

本发明一种电芯自动包膜机其整机生产工艺流程如下所述，本工艺流程以双工位包膜机为例进行说明，不做对本发明的限定。

（一）所述膜材系统1与电芯系统2生产流程同步进行。

1a）图15图21所示放卷拉膜机构o的放卷装置o1上放置有绝缘膜卷，绝缘膜卷由拉伸装置o3拉出，拉出的绝缘膜经裁切装置o2裁切出两片宽窄相等的绝缘膜片，绝缘膜片经片模运输装置o4调整间距定位并输送到膜转移机构a的第一动子a2的下面。（此生产流程为本发明包膜机所述的优选方案实施例三）

1b）图2图21所示膜转移机构a第一动子a2下端的吸盘a将两片绝缘膜吸附输送到冲坑机构b的模具b1中进行冲坑，冲坑完毕后膜转移机构a第二动子a3将膜片取出。

1c）图2图13图21所示膜转移机构a第二动子a3将取出的绝缘膜片移动到顶切机构m中将两片绝缘膜上下两端多余部分切除。（此生产流程为本发明包膜机所述的优选方案实施例二）

1d）图6图21所示膜转移机构a第二动子a3将顶切完毕的两片绝缘膜运送到夹具机构f的固定板fc上，膜转移机构a回退到初始位置。

2a）图18图21所示料盘上料机构p通过升降料台p1、移盘装置p2和电芯移料装置p3将两块电池电芯由料盘中对齐、定位移动到置料台fg上。（此生产流程为本发明包膜机所述的优选方案实施例五）

2b）图3图4图21所示置料台fg上的两块电芯由电芯搬运机构c搬运滑台c2吸附输送热压成型机构d进行热压定型，搬运滑台c2回到初始位置。定型完毕后的电芯由搬运滑台c3取出。

2c）图3图17图21所示电芯搬运机构c搬运滑台c3将取出的定型完成的两块电芯运输到极耳整形机构n的电芯对齐装置n1对电芯再次定位对齐。（此生产流程为本发明包膜机所述的优选方案实施例四）

2d）图3图16图21所示定位对齐完成的两块电芯由电芯入壳机构e的吸拾装置e2移动到电芯对齐装置n1的极耳折弯装置n2对电芯极耳进行折弯操作。（此生产流程为本发明包膜机所述的优选方案实施例四）

2e）图6图21所示电芯入壳机构e的吸拾装置e2将折弯极耳后的电芯运送到夹具机构f固定板fc上绝缘膜片的冲坑中。夹具机构f的翻折板fb对两片绝缘膜进行翻折。

（二）模材电芯包覆系统（3）

3a）图9图7图21所示电芯转移机构ⅰg的拾料装置g2将翻折完成的两块电膜芯包覆体取出移动到顶封机构h对电膜芯包覆体极耳端进行热压密封。

3b）图9图8图21所示电芯转移机构ⅰg的拾料装置g2将极耳端热压密封完毕的两块电膜芯包覆体移动到角封机构i上对电膜芯包覆体左下角进行热压密封。

图9图21所示电芯转移机构ⅰg的拾料装置g2将角封完毕的电膜芯包覆体移动到侧封机构j的右侧。侧封机构j的横移模组ja驱动治具平台jb向电芯转移机构ⅰ方向移动，电芯转移机构ⅰg的拾料装置g2分别将两块电膜芯包覆体放置在治具平台jb上。横移模组ja驱动治具平台jb回到初始位置，侧封装置j2对两块电膜芯包覆体的右侧端进行热压密封。

3d）图10图11图21所示侧封完成的两块电膜芯包覆体由电芯转移机构ⅱk的拾料装置k2吸附移动到侧切机构l将电膜芯包覆体右侧端多余的部分切除。

3d）图19图21所示侧切完毕的两块电膜芯包覆体由电芯转移机构ⅱk的拾料装置k3吸附移动到绝缘测试机构q工位。测试装置q2的检测组件q2a、q2b在平移模组ⅱq2c的驱动下向拾料装置k3的方向运动。两个检测组件q2a、q2b运动到位后，拾料装置k3将两块电膜芯包覆体放置在检测组件q2a、q2b上，拾料装置k3移动回初始位置，检测组件q2a、q2b回退到初始位置对电膜芯包覆体进行绝缘测试。测试完成后检测组件q2a、q2b再移动回接收两块电膜芯包覆体的位置。（此生产流程为本发明包膜机所述的优选方案实施例六）

3e）图19图21所示绝缘测试完成的两块电膜芯包覆体由翻转装置q1抓夹组件q1d进行抓取，抓取后的电膜芯包覆体经翻转组件q1c九十度翻转呈竖直状态。翻转装置q1在其平移模组ⅰq1a驱动下将夹取的电膜芯包覆体向喷码机构r的方向运动。两块电膜芯包覆体移动进两个喷码装置r1和r2之间后，喷码装置可同时对每块电膜芯包覆体正反两面在移动中进行打码操作。打码完成后，两块电膜芯包覆体由人工或其它装置取出，翻转装置q1移动回初始位置。

以上是本发明实施例所提供的一种电芯自动包膜机所述方案的详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡依本发明设计思想所做的任何改变都在本发明的保护范围之内。