CN111261965B - 一种单机架治具 - Google Patents

Abstract

一种单机架治具，包括机架组件、驱动箱组件及治具组件，所述机架组件包括机架焊接组件、门体组件、电器板组件以及线槽组件；所述驱动箱组件设置在机架焊接组件内，并位于下门组件后方，并且所述驱动箱组件的控制测试端口与所述治具组件的信号连接端口电连接；所述治具组件设置在机架焊接组件内，并位于观察门组件后方，并且所述治具组件位于第一动力线槽组件、第二动力线槽组件之间，所述治具组件的控制端与外部控制设备的控制端电连接。本发明的有益效果是：结构稳定且简单、成本低、尺寸小，并且可以独立配合电气系统进行高温加压化成，可广泛适用于锂电池、锂电容及超级电容器等化成测试领域。

Description

一种单机架治具

技术领域

本发明涉及一种单机架治具，属于锂电池化成测试的技术领域。

背景技术

在电池生产过程中，软包锂电池要经过高温化成测试，化成是对制造出来的锂电池进行小电流充电，一是用电的能量对电池内部活性物质进行激活，二是使电池负极材料表面形成SEI膜，化成设备的质量好坏直接影响锂电池的电化学性能；因此化成设备的质量直接影响电池的测试结果，而现有的化成单机架治具具有尺寸大、占地大、结构复杂等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种结构稳定且简单、制造成本低、尺寸小、可以独立配合电气系统进行高温加压化成的单机架治具。

本发明所述的一种单机架治具，其特征在于：包括用于支撑的机架组件、用于对电池进行测试的驱动箱组件及用于控制电池温度压力的治具组件，所述机架组件包括机架焊接组件、门体组件、电器板组件以及线槽组件，所述机架焊接组件是主框架，机架焊接组件的底部通过膨胀管固定在地面上；所述门体组件包括上门组件、观察门组件和下门组件，上门组件、观察门组件和下门组件从上到下铰接于机架焊接组件的前部，上门组件，用于封闭设备，并加强空气流通散热的；观察门组件，用于封闭设备，并起观察与维修舍设备；下门组件，用于封闭设备，并预留后期维修设备的通道；所述电器板组件安装于机架焊接组件内部，用于放置整机的主要控制元器件；所述线槽组件包括驱动箱线槽组件、第一动力线槽组件及第二动力线槽组件，所述驱动箱线槽组件，用于放置驱动箱，排及梳理电流电压线；第一动力线槽组件、第二动力线槽组件分别铺设于机架焊接组件正对的两内侧壁上，其中第一动力线槽组件用于放置强电线，第二动力线槽组件用于放置弱电线；

所述驱动箱组件设置在机架焊接组件内，并位于下门组件后方，并且所述驱动箱组件的控制测试端口与所述治具组件的信号连接端口电连接，用于对夹持在治具组件的电池进行测试；

所述治具组件设置在机架焊接组件内，并位于观察门组件后方，并且所述治具组件位于第一动力线槽组件、第二动力线槽组件之间，所述治具组件的控制端与外部控制设备的控制端电连接，用于根据外部控制设备调节治具组件内部压力大小和温度高低，以控制电池的温度。

所治具组件包括：

底架，包括夹具前组件和夹具后组件，夹具前组件包括前安装架体和驱动机构，驱动机构的动力部安装于前安装架体前端部的夹具前连接板组上，前安装架体的后端部安装夹具后组件，并夹具前连接板组与夹具后组件正对；驱动机构的力传递部架装在夹具前连接板组与夹具后组件之间，并且力传递部的动力输入端与动力部的动力输出端相连，使得力传递部在动力部驱动下绕自身中心轴周向旋转；

夹具丝杆推动板组件，设置在夹具前连接板组与夹具后组件之间的力传递部上，二者螺接形成丝杆螺母副，用来传动驱动机构的动力以带动夹具丝杆推动板组件沿力传递部轴向往复移动；

电池加热单元，设置在夹具丝杆推动板组件和夹具后组件之间，包括热夹具铝板组件和热夹具铝板散热组件，热夹具铝板组件平行套设于夹具丝杆推动板组件的力传递部上，并且相邻两热夹具铝板组件之间留有容纳电池的夹持区；热夹具铝板组件之间通过连接件相互联动，使得夹具丝杆推动板组件沿力传递部轴向移动时推动热夹具铝板组件移动以调整热夹具铝板组件对夹持区内电池的夹紧度；热夹具铝板散热组件包括散热安装杆组件和若干散热铝板组件，其中散热安装杆组件两端部分别安装在夹具前连接板组与夹具后组件上，散热铝板组件套设在散热安装杆组件上，散热铝板组件与热夹具铝板组件一一对应，用于对散热区的热夹具铝板组件散热；

以及极耳接触单元，包括印制板调节组件和印制板组件，印制板调节组件的印制板固定部安装在安装在夹具前连接板组与夹具后组件上，每块印制板组件连接一块热夹具铝板组件，并且印制板组件上设有极耳接触区，用于实现电池极耳与外部电池测试设备电连接；印制板组件与印制板调节组件的印制板传动部滑动连接。

本发明的有益效果是：结构稳定且简单、成本低、尺寸小，并且可以独立配合电气系统进行高温加压化成，可广泛适用于锂电池、锂电容及超级电容器等化成测试领域。

附图说明

图1是单机架治具的结构图；

图2a是单机架治具的机架组件的结构图之一；

图2b是单机架治具的机架组件的结构图之二；

图3是机架组件的机架焊接组件的结构图；

图4是机架组件的上门组件的结构图；

图5是机架组件的观察门组件的结构图；

图6是机架组件的下门组件的结构图；

图7是机架组件的电器板组件的结构图；

图8是机架组件的驱动箱线槽组件的结构图；

图9是机架组件的第一动力线槽组件的结构图；

图10是机架组件的第二动力线槽组件的结构图。

图11是治具组件的结构图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明。

参照附图：

实施例1本发明所述的一种单机架治具，包括用于支撑的机架组件1、用于对电池进行测试的驱动箱组件2及用于控制电池温度压力的治具组件3，所述机架组件1包括机架焊接组件11、门体组件、电器板组件15以及线槽组件，所述机架焊接组件11是主框架，机架焊接组件的底部通过膨胀管固定在地面上；所述门体组件包括上门组件12、观察门组件13和下门组件14，上门组件、观察门组件和下门组件从上到下铰接于机架焊接组件的前部，观察门组件上设有观察窗或者为透明材料制成上门组件，用于封闭设备，并加强空气流通散热的；观察门组件，用于封闭设备，并起观察与维修舍设备；下门组件，用于封闭设备，并预留后期维修设备的通道；所述电器板组件安装于机架焊接组件内部，用于放置整机的主要控制元器件；所述线槽组件包括驱动箱线槽组件16、第一动力线槽组件17及第二动力线槽组件18，所述驱动箱线槽组件，用于放置驱动箱，排及梳理电流电压线；第一动力线槽组件、第二动力线槽组件分别铺设于机架焊接组件正对的两内侧壁上，其中第一动力线槽组件用于放置强电线，第二动力线槽组件用于放置弱电线；

所述驱动箱组件2设置在机架焊接组件内，并位于下门组件后方，并且所述驱动箱组件的控制测试端口与所述治具组件的信号连接端口电连接，用于对夹持在治具组件的电池进行测试；

所述治具组件3设置在机架焊接组件内，并位于观察门组件后方，并且所述治具组件位于第一动力线槽组件、第二动力线槽组件之间，所述治具组件的控制端与外部控制设备的控制端电连接，用于根据外部控制设备调节治具组件内部压力大小和温度高低，以控制电池的温度。

实施例2从图1看出，本发明所述的单机架治具，由机架组件1、驱动箱组件2及治具组件3等三大部件组成。

从图2a-2b看出，本发明所述的单机架治具的机架组件1，由机架焊接组件11、上门组件12、观察门组件13、下门组件14、电器板组件15、驱动箱线槽组件16、第一动力线槽组件17及动力线槽组件218等八部分组成。

参照附图，对单机架治具的各组件进行说明：

参照图2a-10，单机架治具的机架组件1，由机架焊接组件11、上门组件12、观察门组件13、下门组件14、电器板组件15、驱动箱线槽组件16、第一动力线槽组件17及动力线槽组件218等八部分组成。其中，机架焊接组件11，是主框架，主体件通过膨胀管固定在地面上。上门组件12、观察门组件13、下门组件14、电器板组件15、驱动箱线槽组件16、第一动力线槽组件17及动力线槽组件218均通过螺丝安装固定在机架焊接组件11上。上门组件12，用于封闭设备，并加强空气流通散热的。观察门组件13，用于封闭设备，并起观察与维修舍设备。下门组件14，用于封闭设备，并预留后期维修设备的通道。电器板组件15，用于放置整机的主要控制元器件。驱动箱线槽组件16，用于放置驱动箱，排及梳理电流电压线。第一动力线槽组件17，用于放置强电线。动力线槽组件218，用于放置弱电线。

参照图1，单机架治具的驱动箱组件2是用于对锂电池进行化成测试的机构。

单机架治具的治具组件3是高温加压带散热的治具组件，该治具可以根据外部控制机构，来自动调节设备内部压力大小和温度高低，进而控制电池的温度。

实施例3本实施例中的治具组件3，包括：

底架31，包括夹具前组件311和夹具后组件312，夹具前组件311包括前安装架体和驱动机构，驱动机构的动力部安装于前安装架体前端部的夹具前连接板组上，前安装架体的后端部安装夹具后组件312，并夹具前连接板组与夹具后组件正对；驱动机构的力传递部架装在夹具前连接板组与夹具后组件之间，并且力传递部的动力输入端与动力部的动力输出端相连，使得力传递部在动力部驱动下绕自身中心轴周向旋转；

夹具丝杆推动板组件32，设置在夹具前连接板组与夹具后组件之间的力传递部上，二者螺接形成丝杆螺母副，用来传动驱动机构的动力以带动夹具丝杆推动板组件沿力传递部轴向往复移动；

电池加热单元33，设置在夹具丝杆推动板组件和夹具后组件之间，包括热夹具铝板组件331和热夹具铝板散热组件332，热夹具铝板组件平行套设于夹具丝杆推动板组件的力传递部上，并且相邻两热夹具铝板组件之间留有容纳电池的夹持区；热夹具铝板组件之间通过连接件相互联动，使得夹具丝杆推动板组件沿力传递部轴向移动时推动热夹具铝板组件移动以调整热夹具铝板组件对夹持区内电池的夹紧度；热夹具铝板散热组件332包括散热安装杆组件和若干散热铝板组件，其中散热安装杆组件两端部分别安装在夹具前连接板组与夹具后组件上，散热铝板组件套设在散热安装杆组件上，散热铝板组件与热夹具铝板组件一一对应，用于对散热区的热夹具铝板组件散热；

以及极耳接触单元34，包括印制板调节组件341和印制板组件342，印制板调节组件的印制板固定部安装在安装在夹具前连接板组与夹具后组件上，每块印制板组件连接一块热夹具铝板组件，并且印制板组件上设有极耳接触区，用于实现电池极耳与外部电池测试设备电连接；印制板组件与印制板调节组件的印制板传动部滑动连接。

实施例4本实施例与实施例3的区别之处在于：所述夹具前组件的前安装架体包括连接底板、夹具前连接板组，驱动机构的动力部包括驱动组件、齿轮传动组件，驱动机构的力传递部包括丝杆和动力支撑杆，连接底板安装固定在机架上，起支撑连接作用；夹具前连接板、夹具后组件分别固装于连接底板的头、尾两端，并保持夹具前连接板、夹具后组件正对，均起支撑连接作用；驱动组件安装于夹具前连接板组上，是驱动动力来源；齿轮传动组件一端与驱动组件通过齿轮配合连接，另一端与丝杆通过齿轮配合连接，起传动作用；丝杆通过丝杆轴承安装固定在夹具前连接板组上，丝杆的头端与齿轮传动组件的动力输出端相连，丝杆上螺接夹具丝杆推动板组件，用于将驱动组件的驱动力传递至夹具丝杆推动板组件；动力支撑杆两端分别安装固定在夹具前连接板组与夹具后连接板组上，用于支撑连接作用。

夹具丝杆推动板组件包括丝杆推动板、夹具电木板及丝杆螺母座，丝杆推动板上沿固装夹具电木板；丝杆螺母座嵌装于丝杆推动板上，丝杆螺母座套设于丝杆上并与之螺接，形成丝杆螺母副，使得丝杆螺母在丝杆周旋旋转时沿丝杆轴向移动，以带动丝杆推动板沿丝杆轴向同步移动。

夹具后组件包括连接底板、夹具后连接板组、压力传感、压力检测板、弹簧导柱组件、弹簧推动板及夹具电木板，连接底板安装固定在机架上，起支撑连接内部其他组件作用；夹具后连接板组安装固定在连接底板后端，起支撑连接作用；压力传感安装固定在夹具后连接板组的内端面上，用于检测热夹具铝板组件内部所产生的压力；压力检测板通过轴套配合连接在热夹具铝板散热组件的散热安装杆组件上，起支撑连接作用；弹簧导柱组件通过孔配合竖立在压力检测板和弹簧推动板之间，用于起缓冲储能及导向作用；弹簧推动板通过轴套配合连接在夹具后连接板组上，起支撑连接作用；夹具电木板与弹簧推动板配合连接，起支撑连接作用。

热夹具铝板散热组件的散热安装杆组件为铝板支撑杆，散热铝板组件包括散热中间铝板组件以及气管，散热中间铝板组件通过轴套滑动连接在铝板支撑杆上，并与热夹具铝板组件一一对应，是气管和铝板支撑杆之间的媒介；气管通过管接头连接在散热中间铝板组件上，用于连通外部气源；铝板支撑杆安装固定在夹具前连接板组和夹具后连接板组上，起导向作用和支撑作用；

热夹具铝板组件设置在夹具前连接板组与夹具后组件之间，包括热夹具中间铝板组件和热夹具前后铝板组件，热夹具中间铝板组件包括中间加热铝板组件、中间铝板加热片及中间铝板支撑块，中间加热铝板组件通过轴套配合滑动连接在铝板支撑杆上，起支撑连接作用；中间铝板加热片粘贴在中间加热铝板组件上，起加热升温作用；中间铝板支撑块安装于中间加热铝板组件上，并通过轴孔与铝板支撑杆滑动连接，起支撑连接作用；

热夹具前后铝板组件包括前后铝板组件、前后铝板加热片及前后铝板铝板支撑块，前后铝板组件通过轴套配合滑动连接在铝板支撑杆上，用于支撑连接作用；前后铝板加热片粘贴在前后铝板组件上，起加热升温作用；前后铝板铝板支撑块与前后铝板组件进行连接，并通过轴孔配合与铝板支撑杆滑动连接，起支撑连接作用。

印制板调节组件包括印制板调节杆、调节滑块组件及印制板联调杆，印制板调节杆两端分别安装固定在相应的调节滑块组件上，印制板调节杆上套设印制板组件，并且印制板调节杆与印制板组件滑动连接；调节滑块组件分别与夹具前连接板组和夹具后连接板组进行连接，起调节与导向作用；印制板联调杆两端安装固定在调节滑块组件上，起传动作用。

印制板组件包括包括用于与软包电池极耳接触连接的印制电路板、用于夹紧软包电池极耳的极耳弹性夹紧装置、用于防止软包电池短路的印制硅胶板、用于实现印制电路板与极耳弹性夹紧装置之间固定的连接装置，所述印制电路板、所述极耳弹性夹紧装置分列于连接装置的两侧，并保持印制电路板的极耳接触区以及极耳弹性夹紧装置的按压部均朝外；所述印制硅胶板覆盖在极耳弹性夹紧装置的按压部的外表面；

所述印制电路板设有感应电压电路和通电电流电路，并且感应电压电路和通电电流电路的连接端口分别与印制在板体外端面的极耳接触区的连接端口电连接，感应电压电路和通电电流电路的测试端口与外置测试设备之间的电连接；

所述极耳弹性夹紧装置包括固定板、压簧和压板，所述固定板、印制电路板分别固接于连接装置相对的两侧，并保持固定板的内端面与印制电路板的内端面平行相对，连接装置套设在印制板调节杆上，两连接装置之间留有套设在热夹具铝板组件外部的插入区；所述固定板的外端面铺装若干个压簧，压簧的底端与固定板的外端面相连，压簧的顶端共同连接于与固定板平行的压板内端面上，使得固定板与压板之间留有可供软包电池极耳插入的格挡；压板的面向固定板的内端面设有至少一对可与压板板体垂直且朝向一致的连接耳，连接耳上设有沿压板伸缩方向布置的腰孔，腰孔内插入连接螺栓，实现压板与连接装置之间的活动连接，使得压板在压簧的带动下可沿压簧轴向伸缩以压紧或放松插入格挡内的软包电池极耳；所述印制硅胶板覆盖在压板的外端面。

所述连接装置包括第一固定件和第二固定件，其中所述第一固定件和所述第二固定件均为绝缘件，且所述第一固定件和所述第二固定件分别通过相应螺栓夹设于印制电路板以及固定板的两端部，所述第一固定件的上端设有导向尖端，侧面设有第一定位凸；所述第二固定件的顶部设有可与导轨滑动配合的倒T型滑槽，侧面设有第二定位凸，且所述第一定位凸和第二定位凸正对。

所述印制电路板分为接触区、绝缘区、安装区以及空白区，接触区与软包电池的极耳接触连接，接触区分为感应电压区和通电电流区，其中感应电压区对应设置感应电压电路，通过相应导线与测试设备电连接；通电电流区对应设置通电电流电路，并通过相应导线与测试设备电连接。

所述导向尖端的横截面为三角形。

所述压板的上端部内翻形成一可平行于导向尖端的斜面。

所述压板的两端部沿长度方向的边沿上各设有一对连接耳，且同一端部的两个连接耳正对，两连接耳之间的距离略大于固定板的宽度，以方便固定板与压板平行的同时，压板端部的连接耳卡在固定板的外侧；每个连接耳上设有一腰孔，正对的两腰孔中心轴所在的平面与压板垂直。

压簧数量为10-15个。

所述电池加热单元还包括导向块，所述导向块包括用于引导电池下落的导向块本体、用于实现导向块本体固定的磁铁和用于实现导向块本体定位的导柱，所述导向块本体包括导向部和设置在导向部下方的安装部，导向部为由两向外凸出的弧形面和两彼此平行的切平面围成的梭子型结构，即导向部的弧形面在切平面或与切平面平行的平面上的正投影为彼此重合的梭形；所述安装部为一长方体，安装部的长边垂直于导向部的切平面；所述安装部的底面设有导柱和以及用于卡入磁铁的凹槽，所述磁铁安装于凹槽内，保持磁铁的端面分别与安装块相应的端面平齐；导向块本体通过磁铁的吸附作用而紧紧贴附在热夹具铝板组件上沿，用于使得电池沿着导向块会顺利落入到电池充放电的预定位置。

所述导向部与所述安装部一体成型。

导向部内部镂空。

安装部长边的长度大于导向部两切平面之间的距离，安装部的短边的长度小于向外凸的弧形面之间的最远距离。

所述安装部的底面两端部各设有一根导柱，导柱与安装部的底面垂直。

所述安装部的底面中间位置设有一可与磁铁匹配的凹槽，所述凹槽为矩形槽，且磁铁嵌入矩形槽后，两端通过螺丝固定在安装部，并且磁铁的端面分别与安装块相应的端面平齐。

所述导向块本体的材质是尼龙，尼龙与硅胶复合材质，硅胶或橡胶；所述导柱为金属材质。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (2)

1.一种单机架治具，其特征在于：包括用于支撑的机架组件、用于对电池进行测试的驱动箱组件及用于控制电池温度压力的治具组件，所述机架组件包括机架焊接组件、门体组件、电器板组件以及线槽组件，所述机架焊接组件是主框架，机架焊接组件的底部通过膨胀管固定在地面上；所述门体组件包括上门组件、观察门组件和下门组件，上门组件、观察门组件和下门组件从上到下铰接于机架焊接组件的前部，上门组件，用于封闭设备，并加强空气流通散热的；观察门组件，用于封闭设备，并起观察与维修舍设备；下门组件，用于封闭设备，并预留后期维修设备的通道；所述电器板组件安装于机架焊接组件内部，用于放置整机的主要控制元器件；所述线槽组件包括驱动箱线槽组件、第一动力线槽组件及第二动力线槽组件，所述驱动箱线槽组件，用于放置驱动箱，排及梳理电流电压线；第一动力线槽组件、第二动力线槽组件分别铺设于机架焊接组件正对的两内侧壁上，其中第一动力线槽组件用于放置强电线，第二动力线槽组件用于放置弱电线；

所述驱动箱组件设置在机架焊接组件内，并位于下门组件后方，并且所述驱动箱组件的控制测试端口与所述治具组件的信号连接端口电连接，用于对夹持在治具组件的电池进行测试；

所述治具组件为高温高压散热治具，设置在机架焊接组件内，并位于观察门组件后方，并且所述治具组件位于第一动力线槽组件、第二动力线槽组件之间，所述治具组件的控制端与外部控制设备的控制端电连接，用于根据外部控制设备调节治具组件内部压力大小和温度高低，以控制电池的温度。

2.如权利要求1所述的一种单机架治具，其特征在于：所治具组件包括：

底架，包括夹具前组件和夹具后组件，夹具前组件包括前安装架体和驱动机构，驱动机构的动力部安装于前安装架体前端部的夹具前连接板组上，前安装架体的后端部安装夹具后组件，并夹具前连接板组与夹具后组件正对；驱动机构的力传递部架装在夹具前连接板组与夹具后组件之间，并且力传递部的动力输入端与动力部的动力输出端相连，使得力传递部在动力部驱动下绕自身中心轴周向旋转；

夹具丝杆推动板组件，设置在夹具前连接板组与夹具后组件之间的力传递部上，二者螺接形成丝杆螺母副，用来传动驱动机构的动力以带动夹具丝杆推动板组件沿力传递部轴向往复移动；

电池加热单元，设置在夹具丝杆推动板组件和夹具后组件之间，包括热夹具铝板组件和热夹具铝板散热组件，热夹具铝板组件平行套设于夹具丝杆推动板组件的力传递部上，并且相邻两热夹具铝板组件之间留有容纳电池的夹持区；热夹具铝板组件之间通过连接件相互联动，使得夹具丝杆推动板组件沿力传递部轴向移动时推动热夹具铝板组件移动以调整热夹具铝板组件对夹持区内电池的夹紧度；热夹具铝板散热组件包括散热安装杆组件和若干散热铝板组件，其中散热安装杆组件两端部分别安装在夹具前连接板组与夹具后组件上，散热铝板组件套设在散热安装杆组件上，散热铝板组件与热夹具铝板组件一一对应，用于对散热区的热夹具铝板组件散热；

以及极耳接触单元，包括印制板调节组件和印制板组件，印制板调节组件的印制板固定部安装在安装在夹具前连接板组与夹具后组件上，每块印制板组件连接一块热夹具铝板组件，并且印制板组件上设有极耳接触区，用于实现电池极耳与外部电池测试设备电连接；印制板组件与印制板调节组件的印制板传动部滑动连接。