一种圆柱软包锂电池用双头顶封装置

技术领域

本发明涉及软包锂电池封装领域，具体涉及一种圆柱软包锂电池用双头顶封装置。

背景技术

圆柱软包锂电池是软包锂电池的一种类型，主要用于电子烟领域，在生产过程中，需要将包裹在电芯外部的包装膜进行热封，包括顶封和侧封，圆柱软包锂电池的顶封需要对其双头都进行封装。

现有的封装设备造价高，主要还是以先将圆柱软包锂电池的一头封装好，然后再继续对另一头进行封装的顶封形式为主，封装效率低，制造成本高，分别对圆柱软包锂电池的双头进行封装，还可能会导致封装质量不稳定，差异性大。

发明内容

针对现有圆柱软包锂电池的双头分别进行顶封存在的封装效率低、封装质量差异性较大的问题，本发明提供一种圆柱软包锂电池用双头顶封装置，通过两个相对设置的封头组件与导料用的托板组件的配合，实现了同时对圆柱软包锂电池的双头进行热封，提高了封装效率，保证了圆柱软包锂电池的双头顶封的一致性。

为解决上述技术问题，本发明提出一种圆柱软包锂电池用双头顶封装置，包括：

工作台，所述工作台上开有导料槽；

位于工作台顶面上且相对设置在导料槽两侧的、用于对圆柱软包锂电池双头进行热封的一对封头组件；

竖直设置在两个封头组件之间的托板组件，用于实现圆柱软包锂电池顶封的装料和卸料，所述托板组件包括托板、装料组件和卸料组件，所述托板上设有由水平段和竖直段构成的L型托料槽，所述L型托料槽竖直段的端部设有顶梁，所述顶梁与L型托料槽形成有开口朝外的U型槽，所述装料组件设置在U型槽的槽口，所述卸料组件设置在U型槽的中部；

位于工作台下方、与托板组件对应的升降组件，所述升降组件包括一对升降气缸、气缸固定座和升降平台，两个所述升降气缸固定在气缸固定座的底面上，所述气缸固定座与工作台之间设有多个竖直的升降导向柱，所述升降平台滑动装配在多个所述升降导向柱上，两个所述升降气缸的活塞杆穿过气缸固定座与升降平台固定连接，所述升降平台上滑动装配有滑台，所述托板活动装配在导料槽内且穿过导料槽与滑台固定连接；

沿导料槽的长度方向固定在升降平台上的导料气缸，所述导料气缸的活塞杆与滑台固定连接；

倾斜设置于封头组件一侧、与托板组件对应的下料斗；

位于托板组件另一侧、与下料斗相对设置的吹扫头。

进一步地，单个所述封头组件包括C型座、封头气缸、下封刀组件和上封刀组件，所述C型座的开口内竖直设有一对封头导向柱，所述封头气缸固定在C型座顶部中心，所述下封刀组件位于两个封头导向柱靠近C型座开口的一侧，所述上封刀组件滑动装配在两个封头导向柱上且位于下封刀组件的正上方，所述封头气缸的活塞杆贯穿C型座与上封刀组件连接。

进一步地，所述下封刀组件包括从下至上依次设置的下封刀固定座、下合成石、下发热块和下封刀，所述下封刀固定座固定在C型座底部，所述下发热块内设有发热管。

进一步地，所述上封刀组件包括从上至下依次设置的上封刀固定座、上合成石、上发热块和上封刀，所述上封刀固定座滑动装配在两个封头导向柱上，所述上发热块内设有发热管，所述封头气缸的活塞杆贯穿C型座与上封刀固定座的连接。

进一步地，所述下发热块、下封刀、上发热块和上封刀均采用黄铜制成。

进一步地，所述下发热块和上发热块分别设有与发热管对应的安装孔，发热管通过导热胶固定在安装孔内。

进一步地，所述下合成石和上合成石均采用碳纤维板制成。

进一步地，所装料组件包括装料下夹具、装料上夹具、装料气缸和第一导杆，所述装料下夹具固定在L型托料槽水平段的端部，所述装料上夹具通过装料气缸活动装配在顶梁的端部且位于装料下夹具正上方，所述第一导杆活动装配在顶梁上，其底部与装料上夹具固定连接。

进一步地，所述卸料组件包括卸料下夹具、卸料上夹具、卸料气缸和第二导杆，所述卸料下夹具固定在L型托料槽水平段的中部，所述卸料上夹具通过卸料气缸活动装配在顶梁的中部且位于卸料下夹具正上方，所述第二导杆活动装配在顶梁上，其底部与卸料上夹具固定连接。

进一步地，所述下料斗与工作台的顶面形成有锐角θ，5°≤θ≤15°。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过两个相对设置的封头组件、活动装配于两个封头组件之间的托板组件以及驱动托板组件的升降组件和导料气缸之间的相互配合，实现对圆柱软包锂电池的双头同时进行封装，而且整个封装过程中，除人工装料外，封装和卸料均为自动控制，自动化程度高，大大提高了封装效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体结构示意图，

图2为本发明另一个角度的立体结构示意图，

图3是在图1的基础上，隐藏了其中一个封头组件2和托板组件3后的立体结构示意图，

图4为是在图1的基础上，隐藏了工作台1和两个封头组件2后的立体结构示意图，

图5为托板组件3的结构示意图，

图6为图1的正视图，

图7为本发明所述圆柱软包锂电池用双头顶封装置的爆炸图，

附图标记如下：

工作台1，导料槽11，第一定位槽12，封头组件2，C型座21，第二定位槽211，封头气缸22，下封刀组件23，下封刀固定座231，下合成石232，下发热块233，下封刀234，上封刀组件24，上封刀固定座241，上合成石242，上发热块243，上封刀244，封头导向柱25，卡条26，托板组件3，托板31，L型托料槽311，U型槽312，装料组件32，装料下夹具321，装料上夹具322，装料气缸323，第一导杆324，卸料组件33，卸料下夹具331，卸料上夹具332，卸料气缸333，第二导杆334，顶梁34，升降组件4，升降气缸41，气缸固定座42，升降平台43，滑轨431，升降导向柱44，滑台45，导料气缸5，下料斗6，吹扫头7。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1至图7，本发明提供一种圆柱软包锂电池用双头顶封装置，包括工作台1、一对封头组件2、托板组件3、升降组件4、导料气缸5、下料斗6和吹扫头7，其中：

工作台1上开有导料槽11，工作台1实际是一个操作台，默认为水平设置，在具体投入到生产线上时，是将其固定在一个机架上形成一个封装工位的水平桌面，工作人员在工作台1上进行圆柱软包锂电池的装料来实现圆柱软包锂电池的双头顶封和自动下料，本发明的工作台1优选采用不锈钢制成；

两个封头组件2分别位于工作台1的顶面上，且于导料槽11的两侧相对设置，用于对圆柱软包锂电池的双头同时进行热封，与传统的顶封设备相比，可以实现同时对圆柱软包锂电池的双头进行封装，简化了封装工艺，保证了封装质量，增加了双头封装的一致性；

如图3和图7，本发明采用的封头组件2均由C型座21、封头气缸22、下封刀组件23和上封刀组件24组成，两个C型座21分别固定在导料槽11的两侧且两个C型座21的开口分别朝向导料槽11方向，为了拆装方便，同时保证安装位置的精确以及安装稳定性，在工作台1上、导料槽11的两侧分别设有一个与导料槽11垂直的第一定位槽12，优选的是，两个第一定位槽12位于同一条直线上，两个C型座21的底部也分别设有一个与第一定位槽12对应的第二定位槽211，单个C型座21分别通过一个卡条26与工作台1连接并固定，具体的，卡条26的下半部分卡接在第一定位槽12内、上部分于工作台1形成有向上的凸起，C型座21的第二定位槽211卡装在对应的卡条26上，最后通过紧固螺栓进行锁紧，在第一定位槽12内设有多个螺纹孔，在卡条26上以及C型座21上分别设有与螺纹孔对应发的通孔，紧固螺栓分别穿过C型座21和卡条26上的通孔以及第一定位槽12内的螺纹孔完成锁紧；

如图7，在C型座21的开口内竖直设有一对封头导向柱25，封头气缸22固定在C型座21顶部中心，下封刀组件23固定在C型座21底部，且下封刀组件23位于两个封头导向柱25靠近C型座21开口的一侧，上封刀组件24与下封刀组件23的位置相互对应，具体的，上封刀组件24滑动装配在两个封头导向柱25上且位于下封刀组件23的正上方，封头气缸22的活塞杆贯穿C型座21与上封刀组件24连接，通过封头气缸22实现上封刀组件24沿竖直方向、在封头导向柱25上上下往复运动，通过与下封刀组件23配合，实现对圆柱软包锂电池的双头同时进行热封；

作为本发明的一种优选实施方式，如图3和图7，下封刀组件23包括从下至上依次设置的下封刀固定座231、下合成石232、下发热块233和下封刀234，下封刀固定座231固定在C型座21底部，且位于两个封头导向柱25靠近C型座21开口的一侧，下发热块233内设有发热管，上封刀组件24包括从上至下依次设置的上封刀固定座241、上合成石242、上发热块243和上封刀244，上封刀固定座241滑动装配在两个封头导向柱25上，具体的，上封刀固定座241通过两个直线轴承分别滑动装配在两个封头导向柱25上，上封刀固定座241上设有与两个直线轴承对应的安装孔，上发热块243内设有发热管，封头气缸22的活塞杆贯穿C型座21与上封刀固定座241的连接，通过封头气缸22带动上封刀固定座241于两个封头导向柱25上上下往复运动，从而实现上封刀组件24与与下封刀组件23配合来对圆柱软包锂电池的双头同时进行热封；

下发热块233和上发热块243上均设有与发热管对应的发热管安装孔，发热管通过导热胶固定在发热管安装孔内，发热管采用市面上常用的220v、300W的发热管，外接220V的AC电源；

为了实现好的热传导效率，下发热块233、下封刀234、上发热块243和上封刀244均采用黄铜制成，另一方面，为了防止温度过高影响到上下封刀组件的正常运转以及没必要的热传导带来的热量浪费，采用下合成石232将下封刀固定座231和下发热块233隔开，采用上合成石242将上封刀固定座241和上发热块243隔开，下合成石232和上合成石242可以起到良好的绝缘和隔热的效果，下合成石232和上合成石242均采用碳纤维板制成，碳纤维板是一种玻璃纤维和防静电高机械强度树脂制成的复合材料，具有耐高温(短时间耐3500℃)、低热传导率、低吸水率、耐化学性佳、抗静电、尺寸稳定性好、易加工等特性，长时间的高温也有可能缩短下合成石232和上合成石242的使用寿命，因此，还在下合成石232和上合成石242各自的上下表面均设有若干散热槽，能够减小与各自对应发热块的接触面积，进一步减少了热传导，在一定程度上可以延长其使用寿命；

如图1和图2，托板组件3竖直设置在两个封头组件2之间，托板组件3用于实现圆柱软包锂电池顶封的装料和卸料，具体的，托板组件3包括托板31、装料组件32和卸料组件33，托板31上设有由水平段和竖直段构成的L型托料槽311，L型托料槽311竖直段的端部设有顶梁34，顶梁34与L型托料槽311形成有开口朝外的U型槽312，装料组件32设置在U型槽312的槽口，卸料组件33设置在U型槽312的中部，其中：

如图5，装料组件32包括装料下夹具321、装料上夹具322、装料气缸323和第一导杆324，装料下夹具321固定在L型托料槽311水平段的端部，装料上夹具322的位置与装料下夹具321对应，装料上夹具322通过装料气缸323活动装配在顶梁34的端部且位于装料下夹具321正上方，第一导杆324活动装配在顶梁34上，其底部与装料上夹具322固定连接，通过装料气缸323带动装料下夹具321来与装料下夹具321配合实现对待顶封的圆柱软包锂电池进行装夹；

卸料组件33包括卸料下夹具331、卸料上夹具332、卸料气缸333和第二导杆334，卸料下夹具331固定在L型托料槽311水平段的中部，具体的，卸料下夹具331和装料下夹具321之间水平距离为L㎜，卸料上夹具332通过卸料气缸333活动装配在顶梁34的中部且位于卸料下夹具331正上方，第二导杆334活动装配在顶梁34上，其底部与卸料上夹具332固定连接，通过卸料气缸333带动卸料下夹具331与卸料下夹具331配合实现对封装完成的圆柱软包锂电池夹紧；

优选的是，托板31采用铝合金制成，装料下夹具321、装料上夹具322、卸料下夹具331和卸料上夹具332均采用FR-4玻纤材料制成；

为了方便拆装和检修，托板31与顶梁34之间为可拆卸连接，顶梁34采用螺栓固定的方式固定在托板31的竖直段的端部；

为了能够实时观察到设备运行状态以及检修方便，在C型座21的侧板上设有观察孔，即有利于工作人员观察封头组件2内部以及托板组件3的运行状态，也能够作为检修口使用；

如图4，升降组件4位于工作台1下方且与托板组件3相对应，包括一对升降气缸41、气缸固定座42和升降平台43，两个升降气缸41固定在气缸固定座42的底面上，气缸固定座42与工作台1之间设有多个竖直的升降导向柱44，升降平台43滑动装配在多个升降导向柱44上，升降平台43通过直线轴承滑动装配在升降导向柱44上，升降平台43上设有多个与直线轴承对应的轴承安装孔，本发明的升降导向柱44的数量为4个且成矩形阵列布置，两个升降气缸41的活塞杆穿过气缸固定座42与升降平台43固定连接，升降平台43上滑动装配有滑台45，具体的，升降平台43上沿导料槽11的长度方向上设有一组平行的滑轨431，滑台45底部设有一组与滑轨431配合滑槽，滑台45通过一组滑槽滑动装配在滑轨431上，托板31活动装配在导料槽11内且穿过导料槽11与滑台45固定连接，通过两个升降气缸41驱动升降平台43沿竖直方向、于多个升降导向柱44上作上下往复运动，从而实现托板31的升降；

如图4，导料气缸5沿导料槽11的长度方向固定在升降平台43上，导料气缸5的活塞杆与滑台45固定连接，通过导料气缸5带动滑台45于滑轨431方向上(也就是导料槽11所在的方向上)作往复运动，从而使滑台45带动托板31在导料槽11内作往复运动，实现托板组件3依次进行圆柱软包锂电池的装料、双头顶封和卸料，为了方便对导料气缸5行程的控制，导料气缸5应选用最大行程与装料组件32和卸料组件33之间的距离L㎜相匹配的气缸，也就是说，优选采用最大行程为L㎜的气缸，这样设置可以使得，导料气缸5最大行程时，装料组件32位于装料位，卸料组件33位于封装位，导料气缸5最小行程时，装料组件32位于封装位，卸料组件33位于卸料位；

如图2和图6，下料斗6倾斜设置在封头组件2一侧且与卸料组件33相对应，由于是倾斜设置，下料斗6与工作台1的顶面形成有锐角θ，优选5°≤θ≤15°，具体的，下料斗6的位置应该与托板组件3进行卸料时的位置相对应，卸料组件33处于卸料位时，下料斗6应该正好对着卸料组件33；

如图2和图3，吹扫头7位于托板组件3的另一侧且与下料斗6相对设置，吹扫头7外接0.4MPa的压缩空气管路，卸料组件33位于卸料位时，吹扫头7于下料斗6相对的一侧正对着卸料组件33，卸料组件33的卸料下夹具331、卸料上夹具332一打开，通过吹扫头7的脉冲吹气，将封装好的圆柱软包锂电池吹到下料斗6上进行卸料；

实际应用时，应配备气路系统与上述所有气缸进行配套，封头气缸22、装料气缸323、卸料气缸333、两个升降气缸41、导料气缸5和吹扫头7分别与配备的气路系统连通，并且通过与气路系统连接的PLC统筹控制各个气缸的启停和动作，PLC内设有对应的控制程序，本发明设有与PLC连接的脚踏开关，作为一个封装周期的启动开关，下发热块233和上发热块243内的加热管也是通过该PLC来控制加热温度，配备有与PLC电连接的温控仪来实现对加热管温度的控制，本发明的发热管的温度控制在200℃左右来实现对圆柱软包锂电池的双头进行热封，PLC所包括的控制程序均属于常见的现有技术，不做限定；

实际投入使用时，可以配置一个触摸屏，用于显示加热管温度和电源状态，并且在触摸屏上集成有一个急停按钮，用于应对突发状况。

工作原理：本发明的圆柱软包锂电池用双头顶封装置实际使用时，通过PLC设定的控制程序进行自动控制，控制两个升降气缸41、导料气缸5和两个封头气缸22的行程(即托板31的高度和位置以及两个上封刀组件24的高度)，使得上下封刀组件打开，托板组件3上的装料组件32位于两个封头组件2之外并且高于下封刀234，装料组件32所在位置为装料位，卸料组件33所在位置为封装位，启动加热管实现对下发热块233和上发热块243进行加热，达到200℃左右的温度要求后，于装料位上进行待封装的圆柱软包锂电池的装料，将包裹有铝塑膜的待封装圆柱软包锂电池平放于装料下夹具321上，启动脚踏开关开启一个自动封装周期，依次经过：

装料气缸323带动装料上夹具322将圆柱软包锂电池夹紧，同时卸料气缸333带动卸料上夹具332向下运动；

导料气缸5带动托板31于导料槽11内运动，使装料组件32向封装位运动，卸料组件33随动，托板31带着装料组件32运动至封装位后，卸料组件33所处位置为卸料位，吹扫头7对卸料组件33进行吹扫；

升降气缸41带动升降平台43下降，托板31带着装料组件32和和卸料组件33下降，使得圆柱软包锂电池轴心刚好与下封刀234平齐；

两个封头气缸22带动两个上封刀组件24同时向下运动，下封刀234和上封刀244闭合实现对圆柱软包锂电池两头同时进行热封；

热封完成后，装料气缸323带动装料上夹具322使装料组件32打开，此时，圆柱软包锂电池的两头由两个封头组件2给压住；

升降气缸41带动升降平台43进一步下降，托板31带着装料组件32下降，卸料组件33随动，使装料下夹具321与圆柱软包锂电池分离，同时，装料上夹具322高于圆柱软包锂电池而不会发生干涉；

导料气缸5带动托板31于导料槽11内运动，使装料组件32由封装位向装料位运动，卸料组件33随动由卸料位向封装位运动，使得装料组件32位于装料位上，卸料组件33位于封装位上且卸料下夹具331位于圆柱软包锂电池的正下方；

升降气缸41带动升降平台43上升，托板31带着装料组件32和卸料组件33上升，使得卸料下夹具331刚好托住圆柱软包锂电池；

两个封头气缸22带动两个上封刀组件24同时向上运动，下封刀234和上封刀244打开；

升降气缸41带动升降平台43进一步上升，使卸料下夹具331将封装好的圆柱软包锂电池托起来完成一个封装周期；

然后对位于封装位的装料下夹具321进行下一轮的装料，启动脚踏开关进行下一个自动封装周期，与上述封装周期不同是，随动的卸料组件33会将封装好的圆柱软包锂电池带到卸料位上，经过吹扫头7的吹扫后，由下料斗6完成下料；

依此，进行循环作业，进行连续化封装作业。

需要说明的，上述的一个封装周期内的左右动作均有PLC设置的控制程序自动控制，控制程序采用的是常见的现有技术，不做赘述。

为了进一步对封装质量进行监测，防止短路，在上述卸料位的一侧可以设置一个短路测试装置，对位于卸料位上、已封装好的圆柱软包锂电池的两头进行短路测试，具体的结构可以自行设计，本发明不做限定。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。