一种多功能涂碳铝箔自动包装机

技术领域

本发明属于涂碳铝箔自动包装技术领域，具体涉及一种多功能涂碳铝箔自动包装机。

背景技术

涂碳铝箔是封装软包电池的重要材料，对软包电池的质量起着至关重要的作用；具体在利用涂碳铝箔封装电池时，包括铝箔片翻折成袋、铝箔袋顶封及侧封、电解液灌装、铝箔袋预封(一封)、电池化成、铝箔袋抽真空、铝箔袋二封等步骤。

上述，在进行电解液灌装时，需要人工手动撑开铝箔袋的预封处才能进行灌装，大大影响了涂碳铝箔的封装效率，并且由于预封处的开口加大，易出现电解液泄露的现象；而在灌装后进行预封时，需要人工将装有电解液的铝箔袋放入至预封机内，同样存在效率低、电解液易泄露的问题，并且在此过程中电解液与空气持续接触，造成电解液分解，从而大大影响了封装后的电池质量。

发明内容

鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，本发明的目的在于提供一种多功能涂碳铝箔自动包装机。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多功能涂碳铝箔自动包装机，包括垂直设置的X轴包装线和Y轴包装线：

在所述X轴包装线上，对称设有铝箔进料装置和电池芯进料装置，且在所述铝箔进料装置与电池芯进料装置之间设有折叠包装机构；所述铝箔进料装置用于向折叠包装机构送入铝箔，所述电池芯进料装置用于向折叠包装机构送入电池芯，且所述折叠包装机构包括折叠组件、热封组件和灌装组件；

所述折叠组件包括对称设置的两个折叠板，且两个所述折叠板可进行90°的相向转动，用于将铝箔折叠成袋、并包裹电池芯；每个所述折叠板均包括中心板、垂直型边板和一字型边板；在所述垂直型边板与中心板之间设有垂直型热封压板，以实现成袋铝箔的侧封和顶封；在所述一字型边板与中心板之间设有一字型热封压板，以实现成袋铝箔的一封，且一字型热封压板包括初压板和次压板；

所述热封组件包括对称设置在折叠板两侧的安装板、以及在每个所述安装板上均设有的垂直型热压头和一字型热压头，所述一字型热压头包括初压头和次压头；每个压头均连接有固定于安装板上的电推杆，电推杆用于驱动压头压紧对应压板，并按照灌装前压紧垂直型热封压板和初压板、灌装后压紧次压板的顺序驱动；

所述灌装组件用于在铝箔侧封后向折叠成袋的铝箔中灌装电解液；

在所述Y轴包装线上，沿出料方向依次设有化成治具和封装治具，且所述化成治具的两侧均设有传料机械手，两个所述传料机械手分别为第一机械手和第二机械手；所述第一机械手设置于所述折叠包装机构与化成治具之间，并用于将所述折叠包装机构上的包装件传送至所述化成治具中，所述化成治具用于包装件的静置化成；所述第二机械手设置于所述化成治具与封装治具之间，并用于将所述化成治具中的化成包装件传送至封装治具中，所述封装治具用于化成包装件的二次封装及出料。

优选的，两个所述折叠板相互靠近的一端均贯穿有空心轴，两个所述空心轴之间的距离与电池芯厚度相同，且每个空心轴的两端均分别连接有驱动电机和负压发生器；所述驱动电机用于通过空心轴驱动折叠板转动，所述负压发生器用于通过空心轴驱使折叠板形成负吸板。

优选的，每个压板一侧均连接有至少一个T型接触件，且所述T型接触件与折叠板之间连接有弹簧，所述T型接触件与压头接触，并通过压头与弹簧的配合驱动对应压板压紧及复位。

优选的，所述灌装组件包括第一Y轴导轨、以及可在第一Y轴导轨上往复移动的升降立柱和灌装立柱；所述升降立柱顶部焊接有定位座，且定位座的一侧焊接有两个限位杆、中间贯穿开设有定位通孔，两个所述限位杆朝向折叠板，并对称分布于定位通孔的两侧；所述灌装立柱的一侧安装有灌装头，并在升降立柱升起后可穿过定位通孔。

优选的，所述铝箔进料装置包括放料辊、导料辊、可升降的切刀和进料传送带；所述放料辊用于放置铝箔卷、并实现铝箔放料；所述导料辊用于将铝箔导至进料传送带上；所述可升降的切刀用于在进料传送带上剪裁铝箔；所述进料传送带用于向折叠包装机构进料传送剪裁后的铝箔。

优选的，在所述铝箔进料装置和电池芯进料装置之间设有可往复移动的负压机械手，且所述负压机械手用于将剪裁后的铝箔和电池芯吸附传送至折叠板上。

优选的，所述传料机械手包括对称设置的两个第二Y轴导轨、以及可沿第二Y轴导轨往复移动两个安装立架，两个所述安装立架之间焊接有安装横架，且所述安装横架上安装有可转动的夹料座；所述夹料座上对称设有两个可相向移动的夹板；在所述第一机械手中，夹料座绕X轴向的安装横架进行180°的往复转动；在所述第二机械手中，夹料座绕垂直于安装横架的Y轴中心线进行90°的往复转动。

优选的，所述化成治具包括X轴导轨、以及可沿X轴导轨往复移动的化成箱，且所述化成箱内贯穿开设有多个与传料机械手适配的置物孔。

优选的，所述封装治具包括抽真空机构、热封机构和裁边机构；其中：

所述抽真空机构包括可升降的刺针部分和真空抽气部分，所述刺针部分用于刺破铝箔包覆电池芯后形成的气袋，且气袋位于电池芯的一侧，所述真空抽气部分部分用于将气袋中的气体抽出；

所述热封机构包括可升降的封装头，用于在电池芯与气袋之间二封铝箔；

所述裁边机构包括可升降的裁刀，设置于所述刺针部分与封装头之间，用于将气袋裁除。

优选的，所述封装治具还包括龙门安装架、以及穿过龙门安装架的出料传送带；所述抽真空机构、裁边机构、热封机构沿Y轴方向依次安装于所述龙门安装架上；所述出料传送带沿Y轴方向设置，且其起始端与第二机械手相对应。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明所提供的一种多功能涂碳铝箔自动包装机，集进料、翻折成型、侧封、顶封、电解液灌装、一封、化成、抽真空、二封、裁边等操作为一体，全自动化的实现了软包电池生产过程中涂炭铝箔的自动包装，从而大大提高了涂碳铝箔的自动封装效率。

(2)针对上述翻折成型，由对称可90°转动的两个负吸式折叠板驱动形成，结构简单，翻折稳定。

(3)针对上述侧封、顶封、电解液灌装及一封等操作，对应设有与折叠板相适配的热封组件和灌装组件，其中：热封组件在实现侧封和顶封的同时进行部分一封，由此使铝箔形成封装袋结构并预留灌装位置；灌装组件则设有伸入灌装位置的限位杆，以实现铝箔封装袋的撑开，从而方便灌装，并避免电解液外漏；另外，在完成灌装后，通过封装灌装位置即可迅速完成铝箔封装袋的一封，进而大大降低电解液与空气的接触时间，提高电池质量。

(4)针对上述化成及抽真空、二封、裁边等操作，对应设有传料机械手，以有效实现一封后铝箔封装袋及电池芯的定位传送。

(5)针对上述传料机械手，包括可转动的夹料座及夹板，具体：在实现化成传送时，绕X轴180°往复转动，以此能合理的实现折叠包装机构与化成治具之间的配合；在实现二封传送时，绕Y轴90°往复转动，以此能合理的实现化成治具与封装治具之间的配合。

(6)针对上述化成治具，包括沿X轴导轨往复移动的化成箱，且化成箱内设有多个置物孔，由此能有效实现一封后电池的静置化成，并且便于实现化成治具中任一置物孔与传料机械手的对应。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中折叠组件与灌装组件的配合示意图；

图3为本发明中折叠组件与灌装组件配合的折叠及灌装原理图；

图4为图2中的A处放大图；

图5为本发明折叠组件中一个折叠板的结构示意图；

图6为本发明中热封组件的结构示意图；

图7为本发明中铝箔进料装置的结构示意图；

图8为本发明中传料机械手的结构示意图；

图9为本发明中化成治具的结构示意图；

图中：

铝箔进料装置-1；放料辊-11；导料辊-12；可升降的切刀-13；进料传送带-14；

电池芯进料装置-2；

折叠包装机构-3；折叠组件-31；折叠板-311；中心板-312；垂直型边板-313；一字型边板-314；垂直型热封压板-315；一字型热封压板-316；T型接触件-317；弹簧-318；热封组件-32；安装板-321；垂直型热压头-322；一字型热压头-323；电推杆-324；灌装组件-33；第一Y轴导轨-331；升降立柱-332；灌装立柱-333；定位座-334；定位通孔-335；限位杆-336；灌装头-337；

化成治具-4；X轴导轨-41；化成箱-42；置物孔-43；

封装治具-5；龙门安装架-51；出料传送带-52；

传料机械手-6；第一机械手-61；第二机械手-62；第二Y轴导轨-63；安装立架-64；安装横架-65；夹料座-66；夹板-67。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图9所示，在本发明中提供了一种多功能涂碳铝箔自动包装机，具体包括X轴包装线和Y轴包装线，其中：

在X轴包装线上，对称设有铝箔进料装置1和电池芯进料装置2，且在铝箔进料装置1与电池芯进料装置2之间设有折叠包装机构3；

在Y轴包装线上，沿出料方向依次设有化成治具4和封装治具5，且化成治具4的两侧均设有传料机械手6。

具体，结合图7所示，对本发明中的铝箔进料装置1及电池芯进料装置2进行如下详细解释：

上述，铝箔进料装置1用于向折叠包装机构3送入铝箔，且结合图6可知，铝箔进料装置1包括放料辊11、导料辊12、可升降的切刀13和进料传送带14。其中，结合图1及图7可知，放料辊11用于放置铝箔卷、并实现铝箔放料；导料辊12用于将铝箔导至进料传送带14上；可升降的切刀13用于在进料传送带14上剪裁铝箔；进料传送带14沿X轴方向设置，并用于沿X轴方向向折叠包装机构3进料传送剪裁后的铝箔。

进一步的，结合图1可知，电池芯进料装置2为实现电池芯进料的传送带，以用于向折叠包装机构3送入电池芯。

更进一步的，结合图1可知，在铝箔进料装置1和电池芯进料装置2之间设有可往复移动的负压机械手，且负压机械手用于将剪裁后的铝箔和电池芯吸附传送至折叠包装机构3(具体指折叠板311)上。具体的，在图1中，负压机械手安装在横跨于折叠包装机构3两侧的安装支架上，并基于安装支架形成沿X轴方向的往复移动，并且负压机械手可进行沿Z轴的升降，以此便于负压机械手进行取料及放料，而关于负压机械手的取料及放料方式采用负压吸附。

具体，结合图1-图6所示，对本发明中的折叠包装机构3进行如下详细解释：

折叠包装机构3包括折叠组件31、热封组件32和灌装组件33；其中：

结合图2可知，折叠组件31包括对称设置的两个折叠板311，且两个折叠板311可进行90°的相向转动，用于将铝箔折叠成袋、并包裹电池芯；每个折叠板311均包括中心板312、垂直型边板313和一字型边板314；在垂直型边板313与中心板312之间设有垂直型热封压板315，以实现成袋铝箔的侧封和顶封；在一字型边板314与中心板312之间设有一字型热封压板316，以实现成袋铝箔的一封，且一字型热封压板316包括初压板和次压板。

进一步的，结合5可知，上述每个压板一侧均连接有至少一个T型接触件317，且T型接触件317与折叠板311之间连接有弹簧318。

结合图6可知，热封组件32包括对称设置在折叠板311两侧的安装板321、以及在每个安装板321上均设有的垂直型热压头322和一字型热压头323，一字型热压头323包括初压头和次压头；每个压头均连接有固定于安装板321上的电推杆324，电推杆324用于驱动压头压紧对应压板，并按照灌装前压紧垂直型热封压板315和初压板、灌装后压紧次压板的顺序驱动。

结合图2及图4可知，灌装组件33用于在铝箔侧封后向折叠成袋的铝箔中灌装电解液，且灌装组件33包括第一Y轴导轨331、以及可在第一Y轴导轨331上往复移动的升降立柱332和灌装立柱333；升降立柱332顶部焊接有定位座334，且定位座334的一侧焊接有两个限位杆336、中间贯穿开设有定位通孔335，两个限位杆336朝向折叠板311，并对称分布于定位通孔335的两侧；灌装立柱333的一侧安装有灌装头337，并在升降立柱332升起后可穿过定位通孔335。

由上可知，整体折叠包装机构3的具体工作原理为：

首先，通过负压机械手将剪裁后的铝箔片放置在X轴向水平的折叠板311上；通过负压机械手电池芯放置在图2中右侧折叠板311上的虚线框部位，且电池芯放置在铝箔片表面，其中虚线框的一侧为预留的气袋位置。

然后，驱动两个折叠板311相向转动，具体参考图3中a图至b图的变化，在折叠后两个折叠板311夹紧铝箔片及电池芯；在此过程中，灌装组件33中的两个限位杆336对铝箔片的弯折处形成限定，并在折叠后定位于电池芯的下方，具体如图3b所示。另外，结合图1可知，限位杆336定位于折叠板311上预留气袋的位置处。

再然后，启动升降立柱332，以驱使两个限位杆336沿Z轴方向升起，在此过程中对铝箔片预留气袋的一侧形成撑开操作，而在限位杆336升起至最高位置处时，与次压板相对应，并不高于垂直型热封压板315，具体参考图3中b图至c图的变化。

接着，通过电推杆324驱动垂直型热压头322和初压头向折叠板311靠近，并与对应的T型接触件317相接触，从而通过T型接触件317挤压垂直型热封压板315和初压板，由此形成铝箔片折叠后的侧封、顶封及初次一封，具体参考图3中c图至d图的变化。其中，初次一封的区域位于再次一封区域的上方，对应的即初压头位于次压头下方，由此保证封装成袋的铝箔能有效盛装电解液，而避免出现电解液泄露的问题。

在完成上述封装后，基于限位杆336的限定，使得再次一封区域的铝箔被撑开，从而形成灌装位置，由此驱动灌装立柱333向升降立柱332靠近，以使得灌装头337穿过定位通孔335，并伸入至封装成袋的铝箔内，在此状态下，即可通过灌装头337向铝箔封装袋内注入电解液，具体参考图3中的e图状态，在此状态下，由于灌装位置的开口较小，且开口被限位杆336撑开，由此能有效避免灌装过程中出现电解液泄露的问题。另外，上述整体过程均为自动化操作，无需人工参与，能大大提高工作效率。

在完成灌装后，沿第一Y轴导轨331驱动升降立柱332和灌装立柱333同步移动，以将限位杆336和灌装头337从铝箔封装袋内抽出，抽出后立即启动与次压头对应的电推杆324，以基于上述相同的原理驱动次压板压紧，从而实现上述灌装位置的再次一封，由此实现整体铝箔封装袋的完整灌装及侧封、顶封、一封等操作，具体参考图3中的f图状态。在此状态下，由于灌装位置的开口较小，并且及时进行灌装位置的封装，由此能有效降低电解液与空气的接触时间，从而大大提供最终封装成型的电池质量。另外，在挤压任一T型接触件317时，均将弹簧318挤压呈压缩状态，因此在回缩复位电推杆324后，基于弹簧318的回弹，能自动实现对应压板的复位。

上述关于压头，是对垂直型热压头322和一字型热压头323(初压头和次压头)的总称；上述关于压板，是对垂直型热封压板315和一字型热封压板316(初压板和次压板)的总称。

另外，优选的，结合图2可知，两个折叠板311相互靠近的一端均贯穿有空心轴，两个空心轴之间的距离与电池芯厚度相同，且每个空心轴的两端均分别连接有驱动电机和负压发生器；驱动电机用于通过空心轴驱动折叠板311转动，负压发生器用于通过空心轴驱使折叠板311形成负吸板。基于此，使得铝箔片及电池芯放置于折叠板311上时，可被稳定的吸附与折叠板311上，由此保证折叠成袋时的稳定性及铝箔的平整性，而在折叠后进行铝箔的封装时(侧封、顶封、初次一封)，则关闭负压发生器，以此保证压板能有效压紧铝箔完成对应位置的封装。

具体，结合图1及图9所示，对本发明中的化成治具4进行如下详细解释：

化成治具4包括X轴导轨41、以及可沿X轴导轨41往复移动的化成箱42，且化成箱42内贯穿开设有多个与传料机械手6适配的置物孔43。

具体，对本发明中的封装治具5进行如下详细解释：

封装治具5包括抽真空机构、热封机构和裁边机构；其中：

抽真空机构(图中未示出)包括可升降的刺针部分和真空抽气部分，刺针部分用于刺破铝箔包覆电池芯后形成的气袋，且气袋位于电池芯的一侧，真空抽气部分部分用于将气袋中的气体抽出；

热封机构(图中未示出)包括可升降的封装头，用于在电池芯与气袋之间二封铝箔；

裁边机构(图中未示出)包括可升降的裁刀，设置于刺针部分与封装头之间，用于将气袋裁除。

上述未示出的具体结构，均可采用现有技术，仅需满足相应功能即可。

进一步的，结合图1可知，封装治具5还包括龙门安装架51、以及穿过龙门安装架51的出料传送带52；抽真空机构、裁边机构、热封机构沿Y轴方向依次安装于龙门安装架51上；出料传送带52沿Y轴方向设置，且其起始端与第二机械手62相对应。

具体，结合图1及图8所示，对本发明中的传料机械手6进行如下详细解释：

结合图1可知，两个传料机械手6分别为第一机械手61和第二机械手62；第一机械手61设置于折叠包装机构3与化成治具4之间，并用于将折叠包装机构3上的包装件传送至化成治具4中，且化成治具4用于实现包装件的静置化成；第二机械手62设置于化成治具4与封装治具5之间，并用于将化成治具4中的化成包装件传送至封装治具5中，封装治具5用于化成包装件的二次封装及出料。上述包装件指在折叠包装机构3中完成折叠、封装、灌装等操作的半成品，化成包装件指完成化成后的半成品。

进一步的，结合图8可知，传料机械手6包括对称设置的两个第二Y轴导轨63、以及可沿第二Y轴导轨63往复移动两个安装立架64，两个安装立架64之间焊接有安装横架65，且安装横架65上安装有可转动的夹料座66；夹料座66上对称设有两个可相向移动的夹板67；

优选的，在第一机械手61中，夹料座66绕X轴向的安装横架65进行180°的往复转动；在第二机械手62中，夹料座66绕垂直于安装横架65的Y轴中心线进行90°的往复转动。

综上可知，在Y轴包装线上实现电池化成、二封的原理为：

首先，基于第二Y轴导轨63的驱动，使得第一机械手61向折叠包装机构3移动，在此过程中，第一机械手61上的夹料座66沿Z轴方向设置，以使得两个夹板67沿Z轴方向并列，由此：下方的夹板67伸入至折叠包装机构3的下方，上方的夹板67伸入至折叠包装机构3的上方，并位于两个折叠板311之间，从而保证夹板67能精准与两个折叠板311之间的电池(包装件)相对应，在此状态下，驱动两个夹板67相互靠近，则能有效夹紧电池(包装件)，夹紧后，回转复位折叠板311，而第一机械手61中的夹料座66则绕安装横架65进行180°的转动，以使得夹板67从朝向折叠包装机构3的方向转动至朝向化成治具4。

然后，驱使夹持有电池(包装件)的第一机械手61向化成治具4移动靠近，并且调节化成箱42在X轴导轨41上的位置，以此保证第一机械手61与一个空的置物孔43相对应，由此基于第一机械手61的移动，将电池(包装件)送入至置物孔43内，由此使得电池(包装件)在化成箱42内进行静置化成；关于具体化成，包括高温化成和低温化成，其为现有技术中，按照对应电池的需求进行结构设置及调节即可。

接着，在第一机械手61退出化成治具4后，移动化成箱42，使得完成化成的一个置物孔43与第二机械手62相对应，此时基于第一机械手61相同的原理将第二机械手62的夹板67伸入至完成化成的置物孔43内，从而将对应置物孔43内的电池(化成包装件)取出，取出后移动第二机械手62，以向封装治具5靠近；

再接着，绕垂直于安装横架65的Y轴中心线90°转动第二机械手62中的夹料座66，以此使得与Z轴平行的夹料座66转动至与Z轴垂直，对应的则与出料传送带52平行，由此即可将电池(化成包装件)水平放置在出料传送带52，以通过出料传送带52将电池(化成包装件)输送至龙门安装架51处完成抽真空、二封、裁边等操作，并形成最后出料。其中，优选的，可将第二机械手62中的安装立架64设有可升降的结构形成，以此保证转动后的夹板67能有效接近出料传送带52，进而实现电池(化成包装件)的稳定放置。

另外，关于两个夹板67的相向驱动，可通过电机、丝杠的配合结构实现，也可通过双头气缸实现。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。