CN207818789U - 一种方形硬壳动力电池模组包膜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型目的在于提供一种方形硬壳动力电池模组包膜装置，属于电池制造技术领域。所述装置包括机架、膜卷上料机构、张力提供与压膜机构、电池模组随动机构、电池模组切膜机构、三轴抓取机构、电池模组上料机构、电池模组出料机构。与现有技术相比，本电池模组包膜装置可以替代人工，提高包膜良品率，避免劳动强度大、产能低、不良率高等缺点。

Description

一种方形硬壳动力电池模组包膜装置

技术领域

本发明专利属于电池制造技术领域，尤其涉及一种方形硬壳电池模组包膜装置。

背景技术

方壳电池生产过程中，会在电池表面包绝缘膜。传统的包膜方式为人工包膜，方壳电池一般质量较大，人工包膜有劳动强度大、产能低、不良率高等缺点，且存在安全隐患。

发明内容

本发明目的在于提供一种方形硬壳电池模组包膜装置，替代人工，提高包膜良品率。为达到上述目的，本发明为达到上述目的技术方案如下。

一种方形硬壳动力电池模组包膜装置，是用于对电池侧面贴膜的包膜装置。所述电池具有极柱面、底面、以及位于两者之间依次展开的第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面，所述一种方形硬壳动力电池模组包膜装置，其特征在于包括：

-膜卷上料机构，用于放置膜卷；

-张力提供与压膜机构：张力胶辊用于将所述膜卷的薄膜依次经过胶辊时提供一定张力，压膜机构用于电池包膜时把膜压在所述电池表面并挤出气泡；

-电池模组随动机构：用于所述电池模组包膜过程中，与所述电池模组保持随动，防止所述电池模组只有上部受力下部不受力而张开；

-电池模组切膜机构：包膜过程中，当膜包至第四侧面即将结束时，用于把电池模组上的膜与膜卷上的膜切断脱离；

-三轴抓取机构：用于将所述电池模组从电池模组上料机构抓取并放置在所述电池模组随动机构中，并夹持所述电池模组完成包膜过程，包膜完成后，将所述电池模组从所述电池模组随动机构中移至电池模组出料机构中；

-电池模组上料机构：用于把所述电池模组从所述包膜装置上料位置移至所述三轴抓取机构的夹取初始位置；

-电池模组出料机构:当所述电池模组完成包膜后，用于把所述电池模组从包膜位置移至出料位置。

与现有技术相比，本发明提供的包膜设备，除了新膜卷首次使用时需人工把膜拉至张力胶辊与压膜机构中间位置的吸盘上，整个膜卷使用过程中无需人工干预，实现了自动包膜，降低了劳动强度，包膜良品率高，并且避免了工人与电池的接触，消除了安全隐患。

附图说明

图1是本发明总体结构图。

图2是膜卷上料结构示意图。

图3是张力提供与压膜机构。

图4是电池模组随动机构和电池模组切膜机构示意图。

图5是电池模组上料机构示意图。

图6是三轴抓取机构示意图。

图7-图17是电池包膜过程示意图。

主要元件符号说明

包膜装置10、电池模组20、机架1、膜卷上料机构2、张力提供与压膜机构3、电池模组随动机构4、电池模组切膜机构5、三轴抓取机构6、电池模组上料机构7、电池模组出料机构8、顶面20a、第一侧面20b、第二侧面20c、第三侧面20d、第四侧面20e、公共边20bc、公共边20cd、公共边20de、公共边20eb、气胀轴21、力矩电机22、压膜胶辊23、导向辊24、膜背胶面10a、底板31、膜限位胶辊机构32、膜限位胶辊321、限位环322、吸盘机构33、吸盘331、限位块332、吸盘机构弹簧333、压膜机构34、压膜滚筒341 、压膜机构弹簧342、轴线341a、辅助切膜机构35、驱动气缸351、连接板352、驱动气缸353、压板354、底板41、连接板42、移动座43、电池模组固定座44、定位组件45、定位气缸451、定位销452、驱动气缸51、连接板52、驱动气缸53、滑轨54、切刀55、三轴支架61、第一支架611、第二支架612、三轴模块62、X轴模块621、Y轴模块622、Z轴模块623、辅轨624、电池模组抓手63、厚度抓手631、宽度抓手632、抓手旋转驱动组件633、底板71、驱动组件72、驱动气缸721、连接件722、电池模组定位组件73、底板731、第一挡板732、第二挡板733、第一定位板734、第一定位板驱动气缸735、第二定位板736、第二定位板驱动气缸737。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1至图17所示，为本发明提供了一种较佳实施例。

本实施例提供的包膜装置10，主要是用来电池模组20的极柱面与底面之外的四个侧面包膜。主要包括机架1和固定在机架1上的膜卷上料机构2、张力提供与压膜机构3、电池模组随动机构4、电池模组切膜机构5、三轴抓取机构6、电池模组上料机构7、电池模组出料机构8。

电池模组20为4片相同电芯组成，大致成方形，电池20具有顶面20a、底面（图未示出）以及位于两者之间的第一侧面20b、第二侧面20c、第三侧面20d和第四侧面20e，第一侧面20b与第二侧面20c的公共边20bc，第二侧面20c与第三侧面20d的公共边20cd，第三侧面20d与第四侧面20e的公共边20de，第四侧面20e与第一侧面20b的公共边20eb。第一侧面20b与第三侧面20d相对，第二侧面20c与第四侧面20e相对，从顶面20a观察时第一侧面20b、第二侧面20c、第三侧面20d和第四侧面20e为逆时针排布。需要说明的是，第一侧面20b和第三侧面20d为窄面，第二侧面20c和第三侧面20e为宽面。

参见图1，机架1，其顶面1a具有相互垂直的横向（图示中的D1所指方向，以下统称第一方向D1）、纵向（图示中的D2所指方向，以下统称第二方向D2）、竖向（图示中的D3所指方向，以下统称第三方向D3）和第四方向（与第一方向D1第二方向D2共面，与第一方向成30夹角）。

参见图2，膜卷上料机构2，用于提供具有一定张力的薄膜，需要说明的是，在本实例中，电池20包膜采用的为蓝色PE膜，当然，还可以是其他绝缘膜。卷膜上料机构2包括气胀轴21力矩电机22、压膜胶辊23、导向辊24。每次更换新膜卷10时，由人工将绝缘膜向第二方向D2反方向牵引出一定长度，膜卷前端绕过压膜胶辊23，然后把膜卷前端延第二方向D2穿过压膜胶辊23和导向辊24之间的间隙，此时压膜胶辊23与膜背胶面10a接触，导向辊与膜有胶面（图未示出）接触，最终膜卷前端延第一方向D1引出。

参见图3，张力提供与压膜机构3，与卷膜上料机构2延第一方向D1相邻固定在机架1上。膜限位胶辊机构32，吸盘机构33，压膜机构34依次延第一方向D1并排设置在底板31上，电池模组切膜机构5放置在机架1上，同时位于吸盘机构33和压膜机构34之间。辅助切膜机构35与吸盘机构33延第二方向D2并列放置。膜限位胶辊321上下两端分别设置有限位环322，用于限制膜上下活动，提高包膜精度。人工将膜从上料机构2牵引出来之后，延第一方向D1继续牵引，当膜前端超过膜限位胶辊机构32且膜位于第一限位胶辊的第二方向D2的反方向位置，此时牵引方向改为第二方向D2，使膜经过第一限位胶辊与第二限位胶辊的间隙，然后以第二胶辊为轴心顺时针牵引，使膜通过第二限位胶辊与第三限位胶辊的间隙，膜前端超过第三限位胶辊后继续延第一方向D1牵引。膜到达吸盘机构33时，延吸盘331与限位块332的间隙穿过，当膜前端与吸板边缘平齐时停止，此时真空发生器打开，将膜吸附在吸盘331上。辅助切膜机构35固定在底板31上，包括固定在底板31上的驱动气缸351、相邻且滑动设置的连接板352、固定在连接板352上的驱动气缸353、固定在驱动气缸353前端的压板354。

参见图4，电池模组切膜机构5用于把电池模组20上的膜与膜卷上的膜切断。包括延第二方向D2固定在底板41上的驱动气缸51、滑设在底板41上的连接板52、延第三方向D3固定在连接板52上的驱动气缸53、滑设在连接板52上的滑轨54以及固定在滑轨54末端的切刀55。

参见图5，电池模组上料机构7，用于将电池模组从上料位置移至夹取位置，然后由三轴抓取机构6夹取。在本实例中电池模组上料机构7包括安装在机架1上的底板71、固定设置在底板71上的驱动组件72、滑动设置在底板上的电池模组定位组件73。驱动组件72由驱动气缸721和连接件722组成。电池模组定位组件73包含底板731、固定在底板731上的第一挡板732和第二挡板733（第二方向D2尺寸即宽度略大于电池模组宽度）、滑动设置在底板731上的电池模组第一定位板734、固定在底板731上的第一定位板驱动气缸735、滑动设置在底板731上的电池模组第二定位板736（第二方向D2尺寸即宽度小于电池模组宽度）、固定在底板731上的第二定位板驱动气缸737。

电池模组20上料时，驱动气缸721通过连接件722带动电池模组定位组件73延第二方向D2反向滑动至电池模组上料机构7另一端，当电池模组放在由第一挡板732、第二挡板733第一定位板734、第二定位板736组成的方框之内后，第一定位板驱动气缸735伸出，通过第一定位板734推动电池模组20延第二方向D2移动，由于第二档板733宽度大于电池模组宽度，此时电池模组在第二方向D2与第一挡板732仍有间隙，紧接着第二定位板驱动气缸737伸出，通过第二定位板736推动电池模组延第一方向D1反方向移动，使电池模组和第二挡板733接触，完成电池模组定位。电池模组定位完成后，驱动气缸721通过连接件722带动电池模组定位组件73延第二方向D2滑动至夹取位置，等待三轴抓取机构6夹取。

参见图6，三轴抓取机构6，用于夹持电池模组完成包膜过程。设置在机架1右侧，电池模组上料机构7，电池模组出料机构8上方。三轴抓取机构包括三轴支架61、三轴模块62、电池模组抓手63。

三轴支架61包含第一支架611，第二支架612。第一支架延第一方向D1固定在电芯模组上料机构7上方，第二支架延第一方向D2固定在电池模组出料机构8上方，第一支架与第二支架延第二方向D2并排放置。三轴模块62包含延第一方向D1固定在第一支架611上的Y轴模块622、与Y轴模块622平行设置固定在第二支架上的辅轨624、延第二方向D2滑动设置在Y轴模块622和辅轨624上的X轴模块621、滑动设置在X轴模块621上的Z轴模块623、滑动设置在Z轴模块上的电池模组抓手63。

电池模组抓手63用于夹持电池模组20完成包膜过程。包括电池模组20延第一方向D1抓手即厚度抓手631、设置在厚度抓手631正下方延第二方向D2抓手即宽度抓手632、抓手旋转驱动组件633。

参见图4，电池模组随动机构4包含固定在机架1上的底板41、延第一方向D1滑动设置在底板41上的连接板42、延第二方向D2滑动设在连接板42上的移动座43、设置在移动座43上可以绕第三方向D3旋转的电池模组固定座44、竖直安装在底板41上的定位组件45。定位组件45包含定位气缸451、固定在定位气缸451上的定位销452。待料时，定位气缸451伸出，定位销452***电池模组固定座44对应的孔内，使其定位。

参见图1、图6，电池模组20包膜时，X轴模块621和Y轴模块622驱动电池模组抓手63移动至放置在电池模组上料机构7中的电池模组20的正上方，Z轴模块623驱动电池模组抓手63延第三方向D3反向移动至电池模组20上方预定位置。宽度抓手632闭合，将电池模组夹住，Z轴模块623驱动电池模组抓手63延第三方向D3移动，使电池底面（图未示出）高度高于第二档板733上表面733a,达到预定高度后，Y轴模块622驱动Z轴模块623延第二方向D2移动至电池模组固定座44正上方，Z轴模块623驱动电池模组抓手63延第三反向反方向移动，将电池模组放入电池模组固定座44，此时宽度抓手623张开，Z轴模块623驱动电池模组抓手63延第三反向移动预定距离，厚度抓手631闭合，然后宽度抓手623再次闭合。

参见图3、图6，厚度抓手631、宽度抓手623闭合后，定位气缸451收回，定位销452从电池模组固定座44对应的孔内移出。X轴模块621、Y轴模块622同时驱动电池模组抓手63、电池模组固定座44延第一方向D1反方向及第二方向D2移动，到达吸盘331在第二方向反方向的预定位置，如图7此时电池模组20第一侧面20b与吸盘331相对。到达预定位置后X轴模块621驱动电池模组20延第二方向D2移动，当电池模组20第一侧面20b与膜接触后，继续移动预定距离，使吸盘机构33的吸盘机构弹簧333压缩，将膜与电池模组20更好的贴合。移动预定距离后，X轴模块621停止动作，Y轴模块622驱动电池模组20延第一方向D1移动，当电池模组第一侧面20b和第四侧面20e的公共边20be与压膜滚筒341接触时，如图8，压膜滚筒341受到挤压，压膜机构弹簧342压缩，压膜滚筒341延第二方向D2移动，电池模组20继续延第一方向移动，直到第二侧面20c与压膜滚筒341轴线341a共面，如图9，此时X轴模块621，Y轴模块622共同驱动电池模组20以公共边20bc为中心顺时针旋转预定角度60度，如图10（不局限为60度，也可以为其他角度），电池模组20延第四方向D4移动，当第三侧面20d与压膜滚筒341轴线341a共面时，如图11，完成第二面20c包膜。然后X轴模块621、Y轴模块622共同驱动电池模组20以公共边20cd为中心顺时针旋转90度，如图12，然后电池模组20延第四方向D4移动，当第四侧面20e与压膜滚筒341轴线341a共面时，如图13，完成第三侧面20d包膜。然后X轴模块621、Y轴模块622共同驱动电池模组20以公共边20de为中心顺时针旋转90度，如图14，电池模组20延第四方向D4移动，当第一侧面20b与压膜滚筒341轴线341a共面时，如图15，完成第四面20e包膜。然后X轴模块621、Y轴模块622共同驱动电池模组20以公共边20eb为中心顺时针旋转90度，如图16。

参见图3、图4、图16，驱动气缸51伸出，通过连接板52带动切刀55延第二方向D2反方向移动，到达预定切膜位置。驱动气缸351、驱动气缸353伸出，驱动压板354至压膜位置，此时压板354与吸盘331将膜夹住定位，然后驱动气缸53驱动切刀55延第三方向D3反方向移动，完成切膜。完成切膜后，电池模组20继续延第四方向D4移动，当第二侧面20c与压膜滚筒341轴线341a共面时，如图17，完成第一侧面20b包膜，至此完成电池模组20四个侧面的包膜过程。

包膜完成后X轴模块621驱动电池模组20延第二方向D2反方向远离压膜胶辊341，到达预定位置后电池模组抓手63将电池模组20放至电池模组出料机构8中，最后由机器人将电池模组抓走。

本发明提出的包膜设备，具有以下优点：

1.节约人工，除了更换膜卷需人工干预外，包膜过程实现全自动；

2.良品率高，相较人工包膜，包膜效果好，可做到无气泡无褶皱；

3.包膜过程中工人不和电池接触，安全性高。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种方形硬壳动力电池模组包膜装置，是用于电池侧面贴膜的包膜装置，所述电池具有极柱面、底面以及位于两者之间依次展开的第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面，所述一种方形硬壳动力电池模组包膜装置，其特征在于包括：

-膜卷上料机构，用于放置膜卷；

-张力提供与压膜机构：张力胶辊用于将膜卷的薄膜依次经过胶辊时提供一定张力，压膜机构用于电池包膜时把膜压在所述电池表面并挤出气泡；

-电池模组随动机构：用于所述电池模组包膜过程中，与所述电池模组保持随动，防止所述电池模组只有上部受力下部不受力而张开；

-电池模组切膜机构：包膜过程中，当膜包至第四侧面即将结束时，用于把电池模组上的膜与膜卷上的膜切断脱离；

-三轴抓取机构：用于将所述电池模组从电池模组上料机构抓取并放置在所述电池模组随动机构中，并夹持所述电池模组完成包膜过程，包膜完成后，将所述电池模组从所述电池模组随动机构中移至电池模组出料机构中；

-电池模组上料机构：用于把所述电池模组从所述包膜装置上料位置移至所述三轴抓取机构的夹取初始位置；

-电池模组出料机构：当所述电池模组完成包膜后，用于把所述电池模组从包膜位置移至出料位置。

2.根据权利要求1所述的一种方形硬壳动力电池模组包膜装置，其特征在于，所述膜卷上料机构包括平行设置的气胀轴、力矩电机、压膜胶辊、导向辊；所述压膜胶辊滑动设置在所述气胀轴的相邻位置。

3.根据权利要求1所述的一种方形硬壳动力电池模组包膜装置，其特征在于，所述张力提供与压膜机构包括依次设置的膜限位胶辊机构、吸盘机构、压膜机构，还包括与吸盘机构相邻设置的辅助切膜机构；所述吸盘机构包括滑动设置的吸盘和设置在吸盘后方的缓冲件吸盘机构弹簧；所述压膜机构包括滑动设置的压膜滚筒和设置在压膜滚筒后方的缓冲件压膜机构弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种方形硬壳动力电池模组包膜装置，其特征在于，所述电池模组随动机构包括滑动设置在底板上且可以旋转的电池模组固定座、定位组件以及和定位组件对角设置的电池模组切膜机构；所述电池模组切膜机构包含固定在底板上的驱动气缸、滑设在底板上的连接板、固定在连接板上的驱动气缸、滑设在连接板上的滑轨以及固定在滑轨末端的切刀。

5.根据权利要求1或 4所述的一种方形硬壳动力电池模组包膜装置，其特征在于，所述电池模组切膜机构位于吸盘机构与压膜机构之间。

6.根据权利要求1所述的一种方形硬壳动力电池模组包膜装置，其特征在于，所述三轴抓取机构包括三轴支架、设置支架上的三轴线型模组、以及设置在三轴模组上的电池模组抓手；所述三轴线型模组包括平行设置的Y轴滑台和辅轨、滑动设置在所述Y轴滑台和所述辅轨上方的X轴滑台、滑动设置在所述X轴滑台上的Z轴滑台、滑动设置在所述Z轴滑台上的并且可绕自身轴线任意旋转的电池模组抓手；所述电池模组抓手包括电池厚度方向抓手以及和所述厚度抓手垂直设置的电池宽度方向抓手，设置在所述厚度抓手上方的旋转驱动件。

7.根据权利要求1所述的一种方形硬壳动力电池模组包膜装置，其特征在于，所述电池模组上料机构包括两根平行设置的直线滑轨、设置在所述滑轨上方的电池模组定位组件、设置在电池模组定位组件下方与所述滑轨平行的驱动件；所述电池模组定位组件包括第一档板、和所述第一档板垂直设置的第二挡板、滑动设置的第一定位板、第一定位板驱动气缸、滑动设置且和所述第一定位板垂直设置的第二定位、第二定位板驱动气缸。

8.根据权利要求1所述的一种方形硬壳动力电池模组包膜装置，其特征在于，所述电池模组出料机构与所述电池模组上料机构结构对称设置在机架上。