CN111496381A - 一种同位素电池的装配、封装装置及方法 - Google Patents

一种同位素电池的装配、封装装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种同位素电池的装配、封装装置及方法，该装置由旋转机座、直线导轨、滑块、连接单元、凹模装夹单元、导电弹片、弹簧、绝缘座、气缸组成。本发明同位素电池的装配、封装装置具备结构简单、安全可靠、操作方便的优点，本发明同位素电池的装配、封装方法避免了采用传统的剑式机械手在密封箱室内完成同位素电池装配和封装操作的误差大、风险高的问题。

Description

一种同位素电池的装配、封装装置及方法
技术领域
本发明属于同位素电池的装配、封装技术领域，具体涉及一种同位素电池的装配、封装装置及方法。
背景技术
同位素电池是将放射性同位素的衰变能转化成电能的装置，由于放射性同位素的衰变是不依赖任何外界环境的能量释放，使同位素电池具有在任何环境下长期免维护、可靠、自供能的特点，免维护寿命期可达10年～100年甚至更长。同位素电池可自成阵列单独为低功耗电子元器件供电，也可以作为多元集成能量模块中的关键组件为低功耗电子元器件供电，由于其超强的环境适应性，同位素电池在空间探测、海下探测、极地和冻土等常规化学电源、太阳能电池、振动摩擦等环境能量收集器不能完全满足要求的极端环境下发挥重要的作用，具有广阔的应用前景。
同位素电池的制备必然操作放射性同位素，必然面临放射性同位素的辐射，为了合理控制科研人员的辐照剂量并减小对环境的辐射影响，保证科研人员和公众的健康，通常对于放射性操作，必须在密闭的铅屏蔽工作箱内完成，同时，对于较大剂量的操作，必须通过机械手代替人手操作。同位素电池装配、封装操作过程是涉放操作的典型过程，该操作包括在密封负压的铅屏蔽工作箱内通过机械手夹持放射性源片、能量转换器件，装配在同位素电池的壳体内，保持在线测量的情况下进行密封焊接封装，完成同位素电池的制作。常用的剑式机械手存在操作误差较大、灵活性差、可操作区域空间狭窄等缺点，对操作人员熟练程度要求较高，操作风险高，如果夹持位置出现偏差，将无法进行有效的调整，因此导致无法装配或装配不到位，造成工艺流程无法实现，甚至造成卡位事故的出现。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种结构简单、安全可靠、具有方便放射性操作的同位素电池的装配、封装装置。
为达此目的，本发明具体采用如下技术方案：
一种同位素电池的装配、封装装置，该装配、封装装置包括旋转机座、直线导轨、凹模装夹单元、气缸，其连接关系是：在旋转机座上安装凹模装夹单元，在凹模装夹单元上设置绝缘座，直线导轨安装到旋转机座的两侧，通过连接单元将连接直线导轨上的滑块与凹模装夹单元相连接，气缸安装于凹模装夹单元的下方。
进一步，所述的绝缘座嵌入有导电弹片，在导电弹片两端放置弹簧。
进一步，所述的凹模装夹单元具有与同位素电池下电路板壳体的外部形状相匹配的内凹结构。
进一步，所述的凹模装夹单元的左右两侧开设有凹槽、所述的凹模装夹单元的前后两侧设置绝缘座。
进一步，所述的导电弹片具体结构为采用上部分弯曲，中部在与下电路板壳体上的电极接触部位采用半圆形状。
进一步，所述的凹模装夹单元材质选用不锈钢，所述的导电弹片材质选用铍青铜，所述的绝缘座的材质选聚四氟乙烯.。
进一步，所述的绝缘座用螺钉固定在凹模装夹单元上。
进一步，所述的连接单元设计为连接单元的一端用螺钉固定在直线导轨的滑块上，另一端用螺钉固定在凹模装夹单元上。
本发明还提供一种基于前述同位素电池的装配、封装装置的同位素电池的装配封装方法，该方法包括如下步骤：
一种基于前述的同位素电池的装配、封装装置的同位素电池的装配封装方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(a)将下电路板壳体装入凹模装夹单元内；
(b)将同位素电池的下层发光陶瓷片、下层高反陶瓷片、放射源片、上层高反陶瓷片、上层发光陶瓷片、上电路板，依次装入下电路板壳体内，盖上电池盖板，压紧；
(c)启动气缸，推动凹模装夹单元在旋转机座上向上移动，使得下电路板壳体上的电极嵌入导电弹片间；
(d)将外界测试系统接入导电弹片，进行同位素电池电性能的在线动态测试；
(e)当电性能满足指标要求，再次启动气缸，使得凹模装夹单元在气缸的作用下向下移动，进入焊接状态，启动激光焊机，完成同位素电池的封装焊接。
本发明同位素电池的装配、封装装置具备结构简单、安全可靠、操作方便的优点，本发明同位素电池的装配、封装方法避免了采用传统的剑式机械手在密封箱室内完成同位素电池装配和封装操作的误差大、风险高的问题。
附图说明
图1同位素电池的结构示意图；
图2同位素电池的装配、封装装置主视图；
图3同位素电池的装配、封装装置俯视图；
图4同位素电池的装配、封装装置右视图；
图5同位素电池的装配、封装装置的局部图；
1.下电路板壳体 2.电极 3.放射源片 4.电池上电路板 5.发光陶瓷片 6.高反陶瓷片 7.电池盖板 8.旋转机座 9.直线导轨 10.滑块 11.连接单元 12.凹模装夹单元 13.导电弹片 14.弹簧 15.绝缘座 16.气缸。
具体实施方式
下面结合附图1-5对本发明进一步说明。
一种同位素电池的装配、封装装置，该装配、封装装置包括旋转机座8、直线导轨9、凹模装夹单元12、气缸16，其连接关系是：在旋转机座8上安装凹模装夹单元12，在凹模装夹单元12上设置绝缘座15，在绝缘座15上安装导电弹片13，在导电弹片13两端放置弹簧14，直线导轨9安装到旋转机座8的两侧，通过连接单元11将连接直线导轨9上的滑块1O与凹模装夹单元12相连接，气缸16安装于凹模装夹单元12的下方。
进一步，在绝缘座15上嵌入导电弹片13，两片导电弹片13两侧放置弹簧14，保持两片导电弹片13弹性贴合，实现了导电弹片13与下电路板壳体1上的电极2可靠接触。
进一步，其结构设有与同位素电池下电路板壳体1的外部形状相匹配的内凹结构，从而确保同位素电池下电路板壳体1的在凹模装夹单元12内的精确定位。
进一步，所述的凹模装夹单元12具体结构为在其左右两侧开设凹槽，实现了专用夹持机构对下电路板壳体1放入凹模装夹单元12内或取出；所述的凹模装夹单元12在其前后两侧设置绝缘座15，实现导电弹片13与凹模装夹单元12的绝缘。
进一步，所述的导电弹片13具体结构采用上部分弯曲以增加其弹性，在中部与下电路板壳体1上的电极2接触部位采用半圆形状以增加其接触面积，实现了电连接的可靠性。
进一步，所述的凹模装夹单元12材质选用不锈钢，所述的导电弹片13材质选用铍青铜，所述的绝缘座15材质选用聚四氟乙烯。
进一步，所述的绝缘座15用螺钉固定在凹模装夹单元12上。
进一步，连接单元11的一端用螺钉固定在直线导轨9的滑块1O上，另一端用螺钉固在凹模装夹单元12上，实现凹模装夹单元12和直线导轨9上的滑块1O形成整体，保持在旋转机座8上且可上下精确移动。
本发明通过旋转机座8，以承载凹模装夹单元12和直线导轨9，通过连接单元11连接直线导轨9上的滑块1O与凹模装夹单元12，使凹模装夹单元12和直线导轨9保持在旋转机座8上，利用气缸16实现凹模装夹单元12在直线导轨9上的上下移动，旋转机座8可在同位素电池封装制作过程中完成360°旋转。
本发明通过设计直线导轨9，以实现凹模装夹单元12在旋转机座8上上下移动时，保证其同轴度的精度要求。
本发明利用气缸16作为动力源，以使凹模装夹单元12可在旋转机座8上上下移动。
本发明还提供一种基于前述同位素电池的装配、封装装置的同位素电池的装配封装方法，该方法包括如下步骤：
(a)将下电路板壳体1装入凹模装夹单元12内；
(b)将同位素电池的下层发光陶瓷片5、下层高反陶瓷片6、放射源片3、上层高反陶瓷片6、上层发光陶瓷片5、上电路板4，依次装入下电路板壳体1内，盖上电池盖板7，压紧；
(c)启动气缸16，推动凹模装夹单元12在旋转机座8上向上移动，使得下电路板壳体1上的电极2嵌入导电弹片13间；
(d)将外界测试系统接入导电弹片13，进行同位素电池电性能的在线动态测试；
(e)当电性能满足指标要求，再次启动气缸16，使得凹模装夹单元12在气缸16的作用下向下移动，进入焊接状态，启动激光焊机，完成同位素电池的封装焊接。
如图1、图2所示，将本发明的同位素电池的装配、封装装置放置于密封负压的铅屏蔽工作箱中完成同位素电池的装配、封装操作，具体过程为：将设有电极2的下电路板壳体1装入凹模装夹单元12，使下电路板壳体1在凹模装夹单元12内精确定位，然后通过专用夹持机构依次将下层发光陶瓷片5、下层高反陶瓷片6、放射源片3、上层发光陶瓷片5、上层高反陶瓷片6、上电路板4，装入下电路板壳体1内，盖上电池盖板7，将其压紧，气缸16推动凹模装夹单元12在旋转机座8上向上移动，下电路板壳体1上的电极2嵌入弹性贴合的导电弹片13间。其中，凹模装夹单元12承载绝缘座8，在绝缘座8中安装导电弹片13，当同位素电池下电路板壳体1装入凹模装夹单元12内后，凹模装夹单元12在气缸16的作用下向上移动，下电路板壳体1上的电极2被嵌入凹模装夹单元12上的两片导电弹片13间，从而实现了凹模装夹单元12上的导电弹片13与下电路板壳体1上电极2的电连接，此时，通过装夹单元12上的导电弹片13与外界相连接的测试系统，即可实现同位素电池电性能的在线动态测量；当电性能测试满足指标要求，凹模装夹单元12在气缸16的作用下向下移动，进入焊接状态，启动激光焊机，对其下电路板壳体1与电池盖板7间完成360°的旋转密封封装焊接，实现同位素电池的装配封装；若电性能测试结果未达指标，则进行同位素电池的重新装配及电性能再次检测，直至电性能测试结果满足指标要求，然后继续前述封装焊接工作。
本发明同位素电池的装配、封装装置，结构简单、安全可靠，减少了操作人员在同位素电池装配封装过程中的辐射频次。本发明同位素电池的装配封装方法，实现了同位素电池装配和封装过程中的同位素电池壳体的准确重复定位、放射性源片的自动化装配，装配后电池的自动化焊接封装，从而大大降低传统剑式机械手对操作人员的依赖，保证了同位素电池装配和封装的可靠性、安全性和多次操作的重复性。同时，此结构设计实现了装配和封装过程中对电池性能的在线测量，并及时发现制备过程中存在的问题，避免制备出性能不达标的同位素电池。

Claims (9)

1.一种同位素电池的装配、封装装置，其特征在于，该装配、封装装置包括旋转机座(8)、直线导轨(9)、凹模装夹单元(12)、气缸(16)，其连接关系是：在旋转机座(8)上安装凹模装夹单元(12)，在凹模装夹单元(12)上设置绝缘座(15)，直线导轨(9)安装到旋转机座(8)的两侧，通过连接单元(11)将连接直线导轨(9)上的滑块(10)与凹模装夹单元(12)相连接，气缸(16)安装于凹模装夹单元(12)的下方。
2.根据权利要求1所述的同位素电池的装配、封装装置，其特征在于，绝缘座(15)上嵌入有导电弹片(13)，在导电弹片(13)两端放置弹簧(14)。
3.根据权利要求1所述的同位素电池的装配、封装装置，其特征在于，所述的凹模装夹单元(12)具有与同位素电池下电路板壳体(1)的外部形状相匹配的内凹结构。
4.根据权利要求1所述的同位素电池的装配、封装装置，其特征在于，所述的凹模装夹单元(12)的左右两侧开设有凹槽、所述的凹模装夹单元(12)的前后两侧设置绝缘座(15)。
5.根据权利要求1的同位素电池的装配、封装装置，其特征在于，所述的导电弹片(13)具体结构为采用上部分弯曲，中部在与下电路板壳体(1)上的电极(2)接触部位采用半圆形状。
6.根据权利要求1的同位素电池的装配、封装装置，其特征在于，所述的凹模装夹单元(12)材质选用不锈钢，所述的导电弹片(13)材质选用铍青铜，所述的绝缘座(15)的材质选用聚四氟乙烯。
7.根据权利要求1的同位素电池的装配、封装装置，其特征在于，所述的绝缘座(15)用螺钉固定在凹模装夹单元(12)上。
8.根据权利要求1所述的同位素电池的装配、封装装置，其特征在于，所述的连接单元(11)设计为连接单元(11)的一端用螺钉固定在直线导轨(9)的滑块(10)上，另一端用螺钉固定在凹模装夹单元(12)上。
9.一种基于权利要求1-8任意一项所述的同位素电池的装配、封装装置的同位素电池的装配封装方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(a)将下电路板壳体(1)装入凹模装夹单元(12)内；
(b)将同位素电池的下层发光陶瓷片(5)、下层高反陶瓷片(6)、放射源片(3)、上层高反陶瓷片(6)、上层发光陶瓷片(5)、上电路板(4)，依次装入下电路板壳体(1)内，盖上电池盖板(7)，压紧；
(c)启动气缸(16)，推动凹模装夹单元(12)在旋转机座(8)上向上移动，使得下电路板壳体(1)上的电极(2)嵌入导电弹片(13)间；
(d)将外界测试系统接入导电弹片(13)，进行同位素电池电性能的在线动态测试；
(e)当电性能满足指标要求，再次启动气缸(16)，使得凹模装夹单元(12)在气缸(16)的作用下向下移动，进入焊接状态，启动激光焊机，完成同位素电池的封装焊接。
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