CN114464910A - 一种用于方形电池的探针上下压合式化成分容机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于方形电池的探针上下压合式化成分容机构，包括：固定框架机构，包括顶框组件、底框组件以及导向轴组件，顶框组件通过导向轴组件设置于底框组件上方；顶框组件上设有上针板探针组件；压紧机构，设置于固定框架机构中，包括浮动层组件和中框组件，浮动层组件、中框组件依次从上到下可滑动地设置于导向轴组件上，中框组件上设有下针板探针组件；电池托盘，设置于浮动层组件上；以及气缸组件，设置于顶框组件上，气缸组件的伸缩端与中框组件相连接。本发明的有益效果是：实现高效的进行电池化成分容流程，减少人为操作和事故发生，提高自动化设备生产效率。

Description

一种用于方形电池的探针上下压合式化成分容机构

技术领域

本发明涉及方形电池化成分容领域，尤其涉及一种用于方形电池的探针上下压合式化成分容机构。

背景技术

方形电池化成是电池制造工艺过程中决定电池性能至关重要的一步。电池化成是指锂电池第一次充电的过程，目的是使电池具有电化学活性。化成是在负极表面形成一层固体电解质界面膜(SEI膜)。SEI膜具有固体电解质性质，是电子绝缘体。但这种SEI膜却是Li+的优良导体，Li+能够自由地通过SEI膜。所以锂电池化成状态的优良直接影响电池的容量发挥，循环性能，安全性能等。

分容是指电池容量分选，将电池容量标定出来，并按电池的实际标定容量按一定的容量差别进行分类。

方形电池化成分容时，需要确定电池的位置，使充放电探针与电池正负极接触并夹紧，然后开启流程。

在电池化成分容过程中，如果出现充放电探针与电池正负极接触未夹紧，就会出现过热现象，甚至引发火灾。就会在生产过程中出现危险，增加事故发生率。

化成分容时，正负极探针采用上下布局排布，有利于提高设备利用率，增加设备生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于方形电池的探针上下压合式化成分容机构，其优点是正下针板探针组件采用上下排布，能够通过自动提升运动，将上下针板探针组件上下压合，使上下探针组件上的探针与电池正负极接触并夹紧，然后开启流程。从而提高设备利用率，减少人为操作和事故发生，提高自动化设备生产效率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现：

一种用于方形电池的探针上下压合式化成分容机构，其特征在于，包括：

固定框架机构，包括顶框组件、底框组件以及导向轴组件，所述顶框组件通过所述导向轴组件设置于所述底框组件的上方，所述顶框组件和所述底框组件之间留有对放置托盘组件并对托盘组件内方形电池进行化成分容的操作空间；所述顶框组件上设有用于与方形电池电极接触连接的上针板探针组件；

压紧机构，设置于所述固定框架机构的操作空间中，包括浮动层组件和中框组件，所述浮动层组件、所述中框组件依次从上到下可滑动地设置于所述导向轴组件上，所述中框组件上设有用于与方形电池电极接触连接的下针板探针组件；

电池托盘，设置于所述浮动层组件上，用于放置方形电池；

以及气缸组件，设置于所述顶框组件上，并且所述气缸组件的伸缩端与所述中框组件相连接，用于夹紧托盘内方形电池并对其进行化成分容充放电流程。

进一步，所述顶框组件包括顶框框架、针板调整组件、上针板探针组件和针板前定位支撑组件；

所述顶框框架安装于所述导向轴组件的顶部；

所述针板调整组件设置于所述顶框框架上，包括滑轨和至少一对调节组件，所述滑轨水平铺设于所述顶框框架的内顶面上，所述调节组件设置于顶框框架的内顶面上，并且所述调节组件的调节端沿所述滑轨的轴向伸缩，用于调整所述上针板探针组件之间间距以应对不同型号的方形电池；

所述上针板探针组件包括用于对方形电池进行充放电的充放电探针组件和用于收集杯组件收集电解液和化成过程中产生气体的收集杯组件，所述充放电探针组件两两一组，彼此平行且通过针板前端定位支撑组件可滑动地设置于所述滑轨上，同组所述充放电探针组件分别与不同的所述调节组件伸缩端相连接；每组所述充放电探针组件的底部设有若干用于与方形电池极耳相接触的上探针；所述收集杯组件设置于所述充放电探针组件上，且每组收集杯组件与所述上探针一一对应。

进一步，所述顶框组件还包括烟感组件，所述烟感组件设置于所述顶框框架侧面，用于检测操作区域内的消防烟雾检测。

进一步，所述针板前端定位支撑组件包括滑块和连接板，所述充放电探针组件通过所述滑块可滑动地设置于所述滑轨的底部，所述滑块通过所述与相应的所述调节组件的伸缩端相连接，用于调整每对所述充放电探针组件之间的间距以适应不同型号的方形电池。

进一步，所述气缸组件包括气缸、气缸固定杆、气缸固定板和第二限位杆，所述气缸固定板通过两侧的所述气缸固定杆固装于所述顶框框架的底部，并且所述气缸固定板的下底面设有第二限位杆，用于防止所述气缸固定板直接与下方的所述中框组件接触；所述气缸竖向安装于所述气缸固定板，并且所述气缸的竖向推动端与下方的所述中框组件相连接。

进一步，所述浮动层组件可滑动地设置于所述导向轴组件上，包括所述托盘托板、定位销、导向块、缺角定位销、到位传感器、第一导套组件和导柱，所述托盘托板共两块，为彼此平行的矩形板，每块所述托盘托板沿长度方向的两端部均设有导向块、第一导套组件和导柱，其中所述第一导套组件位于所述托盘托板、所述导向块均设置于所述托盘托板的上表面，所述导柱设置于所述托盘托板的下表面；所述导向轴组件可滑动地穿设于所述第一导套组件中；所述定位销、所述缺角定位销、到位传感器均设置于所述导向块之间的所述托盘托板的上表面，用于确认电池托盘位置摆放是否正确。

进一步，所述中框组件可滑动地设置于所述导向轴组件上，并位于所述浮动层组件下方，包括中框框架、下针板探针组件、气缸浮动接头、第一限位组件、缓冲弹簧组件、第二导套组件、直线轴承组件和工装取电针组件，所述下针板探针组件并排设置于所述中框框架上，并且每套所述下针板探针组件均设有与上探针一一对应的下探针，用于接触方形电池的极耳以对方形电池进行充放电；所述气缸浮动接头设置于中框框架上，并与所述气缸的竖向推动端相连接；所述第一限位组件和所述缓冲弹簧组件设置于所述中框框架的框边上，用于对下针板探针组件进行压缩限位；所述第二导套组件竖向设置于所述中框框架的框边上，所述导柱可滑动地穿设于所述第二导套组件中；所述直线轴承组件固定穿设于所述中框框架的框边中，并且所述导向轴组件可滑动地穿设于所述直线轴承组件中；所述工装取电针组件设置于所述中框框架上，并且所述下针板探针组件的电压输入端通过所述工装取电针组件与外界电源的电压输出端电连接，用于工作时候进行自动取电。

进一步，所述底框组件包括底框框架和浮动板支撑杆，所述底框框架固设于所述导向轴组件的下端，并且所述底框框架平行于所述顶框组件；所述浮动板支撑杆竖向设置于所述底框框架的上表面，用于支撑初始状态的浮动层组件。

本发明的有益效果是：实现高效的进行电池化成分容流程，减少人为操作和事故发生，提高自动化设备生产效率。

附图说明

图1是本申请的整体结构示意图；

图2、3是该机构的顶框组件结构示意图；

图4是该机构的气缸组件结构示意图；

图5是该机构的浮动层组件结构示意图；

图6是该机构的中框组件结构示意图；

图7是该机构的底框组件结构示意图；

图中，100、顶框组件；200、气缸组件；300、电池托盘；400、浮动层组件；500、中框组件；600、底框组件；700、导向轴组件；101、顶框框架；102、针板调整组件；121、滑轨；103、上针板探针组件；131、充放电探针组件；132、收集杯组件；104、烟感组件；105、针板前端定位支撑组件；151、滑块151；152、连接板；201、气缸；202、气缸固定杆；203、气缸固定板；204、第二限位杆；401、托盘托板；402、定位销；403、导向块；404、缺角定位销；405、到位传感器；406、第一导套组件；407、导柱；501、中框框架；502、下针板探针组件；503、气缸浮动接头；504、第一限位组件；505、缓冲弹簧组件；506、第二导套组件；507、工装取电针组件；508、直线轴承组件；601、底框框架；602、浮动板支撑杆。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明所述的一种用于方形电池的探针上下压合式化成分容机构，包括：

固定框架机构，包括顶框组件100、底框组件600以及导向轴组件700，所述顶框组件100通过所述导向轴组件700设置于所述底框组件600的上方，所述顶框组件100和所述底框组件600之间留有对放置托盘组件并对托盘组件内方形电池进行化成分容的操作空间；所述顶框组件100上设有用于与方形电池正极极柱接触连接的上针板探针组件103；

压紧机构，设置于所述固定框架机构的操作空间中，包括浮动层组件400和中框组件500，所述浮动层组件400、所述中框组件500依次从上到下可滑动地设置于所述导向轴组件700上，所述中框组件500上设有用于与方形电池负极极柱接触连接的下针板探针组件502；

电池托盘300，设置于所述浮动层组件400上，用于放置方形电池；

以及气缸组件200，设置于所述顶框组件100上，并且所述气缸组件200的伸缩端与所述中框组件500相连接，用于夹紧托盘内方形电池并对其进行化成分容充放电流程。

所述顶框组件100包括顶框框架101、针板调整组件102、上针板探针组件103和针板前定位支撑组件105；

所述顶框框架101安装于所述导向轴组件700的顶部；

所述针板调整组件102设置于所述顶框框架101上，包括滑轨121和一对调节组件，所述滑轨水平铺设于所述顶框框架101的内顶面上，所述调节组件设置于顶框框架101的内顶面上，并且所述调节组件的调节端沿所述滑轨121的轴向伸缩，用于调整所述上针板探针组件103之间间距以应对不同型号的方形电池；

所述上针板探针组件103包括用于对方形电池进行充放电的充放电探针组件131和用于收集杯组件收集电解液和化成过程中产生气体的收集杯组件132，所述充放电探针组件131两两一组，共2组，彼此平行且通过针板前端定位支撑组件105可滑动地设置于所述滑轨121上，同组所述充放电探针组件分别与不同的所述调节组件122伸缩端相连接；每组所述充放电探针组件的底部设有若干用于与方形电池极耳相接触的上探针；所述收集杯组件132设置于所述充放电探针组件上，且每组收集杯组件132与所述上探针一一对应。

所述顶框组件100还包括烟感组件104，所述烟感组件104设置于所述顶框框架101侧面，用于检测操作区域内的消防烟雾检测。

所述针板前端定位支撑组件105共两套，分别设置于所述充放电探针组件的长度方向的两端部，每套所述针板前端定位支撑组件105包括两块滑块151和两块连接板152，两组所述充放电探针组件131通过所述滑块151平行且可滑动地设置于所述滑轨121的底部，每组所述充放电探针组件131的其中一所述滑块151连接于同一块所述连接板152上，另一所述滑块151连接于另一块所述连接板152上，并且两块所述连接板152分别连接于两套所述调节组件122的伸缩端上，用于调整每对所述充放电探针组件131之间的间距以适应不同型号的方形电池。

所述气缸组件200包括气缸201、气缸固定杆202、气缸固定板203和第二限位杆204，所述气缸固定板203通过两侧的所述气缸固定杆202固装于所述顶框框架101的底部，并且所述气缸固定板203的下底面设有第二限位杆204，用于防止所述气缸固定板203直接与下方的所述中框组件500接触；所述气缸201竖向安装于所述气缸固定板203，并且所述气缸201的竖向推动端与下方的所述中框组件500相连接。

所述浮动层组件400可滑动地设置于所述导向轴组件700上，包括所述托盘托板401、定位销402、导向块403、缺角定位销404、到位传感器405、第一导套组件406和导柱407，所述托盘托板401共两块，为彼此平行的矩形板，每块所述托盘托板401沿长度方向的两端部均设有导向块403、第一导套组件406和导柱407，其中所述第一导套组件406位于所述托盘托板401、所述导向块403均设置于所述托盘托板401的上表面，所述导柱407设置于所述托盘托板401的下表面；所述导向轴组件可滑动地穿设于所述第一导套组件406中；所述定位销402、所述缺角定位销404、到位传感器405均设置于所述导向块403之间的所述托盘托板401的上表面，用于确认电池托盘300位置摆放是否正确。自由状态时浮动层组件400压在底框组件600上的浮动板支撑杆602上。

所述中框组件500可滑动地设置于所述导向轴组件700上，并位于所述浮动层组件400下方，包括中框框架501、下针板探针组件502、气缸浮动接头503、第一限位组件504、缓冲弹簧组件505、第二导套组件506、直线轴承组件508和工装取电针组件507，所述下针板探针组件502并排设置于所述中框框架501上，并且每套所述下针板探针组件502均设有与上探针一一对应的下探针，用于接触方形电池的极耳以对方形电池进行充放电；所述气缸浮动接头503设置于中框框架501上，并与所述气缸201的竖向推动端相连接；所述第一限位组件504和所述缓冲弹簧组件505设置于所述中框框架501的框边上，用于对下针板探针组件502进行压缩限位；所述第二导套组件506竖向设置于所述中框框架501的框边上，所述导柱407可滑动地穿设于所述第二导套组件506中；所述直线轴承组件508固定穿设于所述中框框架501的框边中，并且所述导向轴组件可滑动地穿设于所述直线轴承组件508中；所述工装取电针组件507设置于所述中框框架501上，并且所述下针板探针组件502的电压输入端通过所述工装取电针组件507与外界电源的电压输出端电连接，用于工作时候进行自动取电。

所述第二导套组件506的顶端面超出所述直线轴承组件508的顶端。

所述底框组件600包括底框框架601和浮动板支撑杆602，所述底框框架601固设于所述导向轴组件700的下端，并且所述底框框架601平行于所述顶框组件100；所述浮动板支撑杆602竖向设置于所述底框框架601的上表面，用于支撑初始状态的浮动层组件400。浮动层组件400通过重力作用压在底框组件600的浮动板支撑杆602上。

该发明的电池托盘300位于浮动层组件400的托盘托板401上，且借助定位销402导向块403和缺角定位销404以及到位传感器405确认电池托盘位置摆放正确若托盘缺角放错，或托盘位置未放正，到位传感器405报警。

气缸组件200固定在顶框组件100的顶框框架101上，通过气缸伸出端与中框组件500的气缸浮动接头503连接，当气缸缩回时，带动中框组件500往上运动。当中框组件500上升到与浮动层组件400接触时，带动浮动层组件400沿着导向轴组件700一起上升，最终电池托盘300中的方形电池到达化成分容工作位置。此时，顶框组件100的上针板探针组件103与电池正极极柱接触并压紧，中框组件500的下针板探针组件502与电池负极极柱接触并压紧，然后开始化成分容流程。

该实施例中为了保证充放电的探针与电池正负极极柱充分接触压紧，充放电探针的压缩量是定量的，该压缩量是通过气缸201在缩回过程中，中框组件500上的缓冲弹簧组件505接触并带动浮动层组件400上升，上升过程中上针板探针组件103与托盘内电池上极柱接触，探针压缩与电池上极柱压紧，气缸201继续上升，第二限位杆204与浮动层组件400上的托盘托板401接触，缓冲弹簧组件505压缩，下针板探针组件502相对于电池托盘300内电池下极柱距离缩短，当缓冲弹簧组件505下压至托盘托板401与第一限位组件504接触时，下针板探针组件502上的探针压缩量到达设定值，与电池下极柱接触并压紧。其中第二限位杆204和第一限位组件504的高度是可以根据电池高度进行适应换型的。

该实施例所述顶框组件100的针板调整组件102可以根据方形电池正极的极柱和注液口位置对上针板探针组件103的收集杯组件和充放电探针组件相对位置进行调节以适应电池换型。针板前端定位支撑组件105主要用于对针板进行定位支撑，针板高度相对较高，针板前端定位支撑组件105的设置有利于增加针板的稳定性，提高针板和电池的对位精度。

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 (8)

1.一种用于方形电池的探针上下压合式化成分容机构，其特征在于，包括：

固定框架机构，包括顶框组件(100)、底框组件(600)以及导向轴组件(700)，所述顶框组件(100)通过所述导向轴组件(700)设置于所述底框组件(600)的上方，所述顶框组件(100)和所述底框组件(600)之间留有对放置托盘组件并对托盘组件内方形电池进行化成分容的操作空间；所述顶框组件(100)上设有用于与方形电池电极接触连接的上针板探针组件(103)；

压紧机构，设置于所述固定框架机构的操作空间中，包括浮动层组件(400)和中框组件(500)，所述浮动层组件(400)、所述中框组件(500)依次从上到下可滑动地设置于所述导向轴组件(700)上，所述中框组件(500)上设有用于与方形电池电极接触连接的下针板探针组件(502)；

电池托盘(300)，设置于所述浮动层组件(400)上，用于放置方形电池；

以及气缸组件(200)，设置于所述顶框组件(100)上，并且所述气缸组件(200)的伸缩端与所述中框组件(500)相连接，用于夹紧托盘内方形电池并对其进行化成分容充放电流程。

2.如权利要求1所述的一种用于方形电池的探针上下压合式化成分容机构，其特征在于：所述顶框组件(100)包括顶框框架(101)、针板调整组件(102)、上针板探针组件(103)和针板前定位支撑组件(105)；

所述顶框框架(101)安装于所述导向轴组件(700)的顶部；

所述针板调整组件(102)设置于所述顶框框架(101)上，包括滑轨(121)和至少一对调节组件(122)，所述滑轨水平铺设于所述顶框框架(101)的内顶面上，所述调节组件(122)设置于顶框框架(101)的内顶面上，并且所述调节组件(122)的调节端沿所述滑轨(121)的轴向伸缩，用于调整所述上针板探针组件(103)之间间距以应对不同型号的方形电池；

所述上针板探针组件(103)包括用于对方形电池进行充放电的充放电探针组件(131)和用于收集杯组件收集电解液和化成过程中产生气体的收集杯组件(132)，所述充放电探针组件(131)两两一组，彼此平行且通过针板前端定位支撑组件(105)可滑动地设置于所述滑轨(121)上，同组所述充放电探针组件分别与不同的所述调节组件(122)伸缩端相连接；每组所述充放电探针组件的底部设有若干用于与方形电池极耳相接触的上探针；所述收集杯组件(132)设置于所述充放电探针组件上，且每组收集杯组件(132)与所述上探针一一对应。

3.如权利要求2所述的一种用于方形电池的探针上下压合式化成分容机构，其特征在于：所述顶框组件(100)还包括烟感组件(104)，所述烟感组件(104)设置于所述顶框框架(101)侧面，用于检测操作区域内的消防烟雾检测。

4.如权利要求3所述的一种用于方形电池的探针上下压合式化成分容机构，其特征在于：所述针板前端定位支撑组件(105)包括滑块(151)和连接板(152)，所述充放电探针组件(131)通过所述滑块(151)可滑动地设置于所述滑轨(121)的底部，所述滑块(151)通过所述(152)与相应的所述调节组件(122)的伸缩端相连接，用于调整每对所述充放电探针组件(131)之间的间距以适应不同型号的方形电池。

5.如权利要求4所述的一种用于方形电池的探针上下压合式化成分容机构，其特征在于：所述气缸组件(200)包括气缸(201)、气缸固定杆(202)、气缸固定板(203)和第二限位杆(204)，所述气缸固定板(203)通过两侧的所述气缸固定杆(202)固装于所述顶框框架(101)的底部，并且所述气缸固定板(203)的下底面设有第二限位杆(204)，用于防止所述气缸固定板(203)直接与下方的所述中框组件(500)接触；所述气缸(201)竖向安装于所述气缸固定板(203)，并且所述气缸(201)的竖向推动端与下方的所述中框组件(500)相连接。

6.如权利要求5所述的一种用于方形电池的探针上下压合式化成分容机构，其特征在于：所述浮动层组件(400)可滑动地设置于所述导向轴组件(700)上，包括所述托盘托板(401)、定位销(402)、导向块(403)、缺角定位销(404)、到位传感器(405)、第一导套组件(406)和导柱(407)，所述托盘托板(401)共两块，为彼此平行的矩形板，每块所述托盘托板(401)沿长度方向的两端部均设有导向块(403)、第一导套组件(406)和导柱(407)，其中所述第一导套组件(406)位于所述托盘托板(401)、所述导向块(403)均设置于所述托盘托板(401)的上表面，所述导柱(407)设置于所述托盘托板(401)的下表面；所述导向轴组件可滑动地穿设于所述第一导套组件(406)中；所述定位销(402)、所述缺角定位销(404)、到位传感器(405)均设置于所述导向块(403)之间的所述托盘托板(401)的上表面，用于确认电池托盘(300)位置摆放是否正确。

7.如权利要求6所述的一种用于方形电池的探针上下压合式化成分容机构，其特征在于：所述中框组件(500)可滑动地设置于所述导向轴组件(700)上，并位于所述浮动层组件(400)下方，包括中框框架(501)、下针板探针组件(502)、气缸浮动接头(503)、第一限位组件(504)、缓冲弹簧组件(505)、第二导套组件(506)、直线轴承组件(508)和工装取电针组件(507)，所述下针板探针组件(502)并排设置于所述中框框架(501)上，并且每套所述下针板探针组件(502)均设有与上探针一一对应的下探针，用于接触方形电池的极耳以对方形电池进行充放电；所述气缸浮动接头(503)设置于中框框架(501)上，并与所述气缸(201)的竖向推动端相连接；所述第一限位组件(504)和所述缓冲弹簧组件(505)设置于所述中框框架(501)的框边上，用于对下针板探针组件(502)进行压缩限位；所述第二导套组件(506)竖向设置于所述中框框架(501)的框边上，所述导柱可滑动地穿设于所述第二导套组件(506)中；所述直线轴承组件固定穿设于所述中框框架的框边中，并且所述导向轴组件可滑动地穿设于所述直线轴承组件(508)中；所述工装取电针组件(507)设置于所述中框框架(501)上，并且所述下针板探针组件(502)的电压输入端通过所述工装取电针组件(507)与外界电源的电压输出端电连接，用于工作时候进行自动取电。

8.如权利要求7所述的一种用于方形电池的探针上下压合式化成分容机构，其特征在于：所述底框组件(600)包括底框框架(601)和浮动板支撑杆(602)，所述底框框架(601)固设于所述导向轴组件(700)的下端，并且所述底框框架(601)平行于所述顶框组件(100)；所述浮动板支撑杆(602)竖向设置于所述底框框架(601)的上表面，用于支撑初始状态的浮动层组件(400)。

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