CN209868378U - 用于面密度测量仪标定的工装夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于面密度测量仪标定的工装夹具。该工装夹具包括：本体，所述本体长度方向上的一端设有置物孔，另一端设有安装部；固定机构，所述固定机构设在所述安装部上，所述固定机构包括固定扣和卡扣，所述固定扣与所述卡扣之间形成有固定孔。该工装夹具可在面密度测量仪的标定过程中对标准极片进行固定，简化面密度测量仪标定的操作，提高面密度测量仪标定的效率和准确度。

Description

用于面密度测量仪标定的工装夹具

技术领域

本实用新型涉及锂电池生产工艺领域，具体而言，本实用新型涉及用于面密度测量仪标定的工装夹具。

背景技术

锂离子电池涂布工段为保证涂膜准确性和一致性，需要使用面密度测量仪来测量极片表面涂膜的面密度。面密度测量仪可利用高压射线管产生射线穿透物质时的吸收、反散射效应实现无损非接触式测量薄膜类材料的面密度。该设备可放置于涂布机放卷后、涂布头前，测量待涂布基材的面密度；也可以放在烘箱外、收卷前，测量已烘干的极片面密度。

面密度测量仪在使用前需要进行准确性标定，传统方法是在涂布机上连续生产可以包含工厂所有面密度范围的极片，人为制造面密度梯度，极片连续走带至面密度测量仪放射源探头正下方后停止，启动面密度测量仪扫描得到一系列面密度机测值，然后在放射源探头扫描的极片同一位置上冲孔取样使用高精度电子称称量面密度得到实测值，从而在设备测量面密度值与实际测量面密度值之间得到一个线性关系：y＝kx+b(x为机测面密度值，y为实测面密度值)，通过k、b值来补偿机测与实测面密度值之间的差异，实现测量的准确性。并且电池厂会定期对面密度测量仪的准确性会进行校验，方法与上述相似。

传统面密度测量仪校准方式优点在于同一张极片上多次冲孔测量面密度取平均值，准确性高，但是缺点是操作复杂，进行一次标定/校验需要4h以上，并报废10～20kg极片，而电池厂会针对不同面密度测量设备、不同浆料体系及单双面极片进行多次标定/校验，甚至会针对不同种类的集流体进行标定/校验，且由于射线放射源的衰减、老化，对于检测设备的标定/校验需要重复进行，一般周期为1～2年，由此产生的复杂交互作用导致大量产品报废，耗费人力、物力和时间成本，目前市场正极活性材料价格持续走高，企业更需要从每一个细节降低成本，减轻负担。因而，现有的面密度测量仪标定手段仍有待改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出用于面密度测量仪标定的工装夹具。该工装夹具可在面密度测量仪的标定过程中对标准极片进行固定，简化面密度测量仪标定的操作，提高面密度测量仪标定的效率和准确度。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种用于面密度测量仪标定的工装夹具。根据本实用新型的实施例，该工装夹具包括：本体，所述本体长度方向上的一端设有置物孔，另一端设有安装部；固定机构，所述固定机构设在所述安装部上，所述固定机构包括固定扣和卡扣，所述固定扣与所述卡扣之间形成有固定孔。

在面密度测量仪的标定过程中，可将已知面密度值的标准极片放置在工装夹具本体的置物孔中，进而通过固定机构将工装夹具固定在待标定面密度测量仪的射线源支撑杆上，以便将标准极片置于面密度测量仪的射线源与射线接收单元之间。具体的，固定机构设在工装夹具本体一端的安装部，可通过固定扣和卡扣之间形成的固定孔将工装夹具固定在面密度测量仪的射线源支撑杆上，并使标准极片完全覆盖射线源发出的射线所形成的光斑，使测定标准极片面密度机测值的过程中，射线源位置可以保持固定，从而简化面密度测量仪标定的操作，提高面密度测量仪标定的效率和准确度。

任选的，所述置物孔的内径为30～50mm。

任选的，所述本体包括至少一个水平弯折部和至少一个垂直弯折部。

任选的，所述固定扣具有多个固定扣螺孔和多个固定扣螺钉，所述安装部具有与所述固定扣螺孔和所述固定扣螺钉相配合的安装部螺孔，所述固定扣与所述安装部通过固定扣螺钉相连。

任选的，所述固定扣螺钉为M3螺钉或M5螺钉。

任选的，所述卡扣包括邻近所述安装部的第一端和远离所述安装部的第二端。

任选的，所述固定扣邻近所述卡扣第二端的位置设有固定扣销孔和定位销，所述卡扣的第二端设有与所述固定扣销孔和所述定位销相配合的卡扣销孔，所述卡扣通过所述定位销与所述固定扣相连。

任选的，所述卡扣的第一端设有卡扣螺孔和卡扣螺钉，所述固定扣邻近所述卡扣第一端的位置设有与所述卡扣螺孔和所述卡扣螺钉相配合的侧部螺孔。

任选的，所述卡扣螺钉为M2螺钉。

任选的，所述卡扣螺孔、所述卡扣螺钉和所述侧部螺孔均包括两个。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型一个实施例的用于面密度测量仪标定的工装夹具的结构示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的用于面密度测量仪标定的工装夹具中固定机构与本体安装部的结构示意图；

图3是根据本实用新型再一个实施例的用于面密度测量仪标定的工装夹具中固定机构与本体安装部的结构示意图；

图4是根据本实用新型一个实施例的用于面密度测量仪标定的工装夹具在面密度测量仪标定过程中的安装位置示意图；

图5是实施例1中对面密度测量仪的标定结果图。

附图标记说明：

1000：工装夹具；

100：本体；110：置物孔；120：安装部；101：水平弯折部；102：垂直弯折部；

200：固定机构；210：固定扣；220：卡扣；230：固定孔；

211：固定扣螺孔；212：定位销；

221：卡扣第一端；222：卡扣第二端；223：卡扣螺孔；

2000：射线源；3000：射线接收单元；4000：射线源支撑杆；5000：标准极片。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种用于面密度测量仪标定的工装夹具。根据本实用新型的实施例，参考图1～4，该工装夹具1000包括：本体100和固定机构200；其中，本体100长度方向上的一端设有置物孔110，另一端设有安装部120；固定机构200设在安装部120上，固定机构200包括固定扣210和卡扣220，固定扣210与卡扣220之间形成有固定孔230。

在面密度测量仪的标定过程中，可将已知面密度值的标准极片放置在工装夹具本体的置物孔中，进而通过固定机构将工装夹具固定在待标定面密度测量仪的射线源支撑杆上，以便将标准极片置于面密度测量仪的射线源与射线接收单元之间。具体的，固定机构设在工装夹具本体一端的安装部，可通过固定扣和卡扣之间形成的固定孔将工装夹具固定在面密度测量仪的射线源支撑杆上，并使标准极片完全覆盖射线源发出的射线所形成的光斑，使测定标准极片面密度机测值的过程中，射线源位置可以保持固定，从而简化面密度测量仪标定的操作，提高面密度测量仪标定的效率和准确度。

下面进一步参考图1～4对根据本实用新型实施例的用于面密度测量仪标定的工装夹具进行详细描述。

根据本实用新型的实施例，置物孔110的内径可以为30～50mm。由此，可以将直径为30～50mm的标准极片固定稳固，并完全覆盖射线源发出的射线所形成的光斑，从而进一步提高标定结果的准确度。

根据本实用新型的实施例，本体100可包括至少一个水平弯折部101和至少一个垂直弯折部102。由此，可以使工装夹具本体的形状与待标定的面密度测量射线源、射线接收单元之间的结构更为适配，从而使工装夹具的使用更为方便，可操作性更强。

根据本实用新型的实施例，固定扣210具有多个固定扣螺孔211和多个固定扣螺钉(附图中未示出)，安装部120具有与固定扣螺孔211和固定扣螺钉相配合的安装部螺孔(附图中未示出)，固定扣210与安装部120通过固定扣螺钉相连。由此，可以确保固定扣与安装部连接稳固，从而进一步提高面密度测量仪标定的准确度。

根据本实用新型的实施例，上述固定扣螺钉可以为M3螺钉或M5螺钉，优选为M5螺钉。由此，固定扣与安装部的连接稳定性更佳。

根据本实用新型的实施例，如图2所示，卡扣220包括邻近安装部120的第一端221和远离安装部120的第二端222。

根据本实用新型的实施例，固定扣210邻近卡扣220第二端222的位置设有固定扣销孔(附图中未示出)和定位销212，卡扣220的第二端222设有与固定扣销孔和定位销212相配合的卡扣销孔(附图中未示出)，卡扣220通过定位销212与固定扣210相连。由此，卡扣220可以以定位销212为轴转动。在将工装夹具安装到待标定面密度测量仪射线源支撑架的过程中，可先转动卡扣220将其打开，将射线源支撑架放入固定孔230后合上卡扣220，以便于工装夹具在待标定面密度测量仪射线源支撑架上的固定。

需要说明的是，固定扣210与卡扣220所形成的固定孔230的尺寸并不受特别限制，可以根据待标定面密度测量仪中射线源支撑架的直径来确定，以便利用固定扣210和卡扣220将工装夹具稳定固定在射线源支架上。

根据本实用新型的实施例，参考图3，卡扣220的第一端221还设有卡扣螺孔223和卡扣螺钉(未示出)，固定扣210邻近卡扣220第一端221的位置设有与卡扣螺孔223和卡扣螺钉相配合的侧部螺孔(未示出)。由此，可以在卡扣与固定扣合起后，另外再采用螺钉进一步加强卡扣第一端与固定扣的固定效果，从而进一步提高工装夹具与射线源支撑架之间固定的稳定性。

根据本实用新型的实施例，上述卡扣螺钉优选为M2螺钉，由此，可以在加强卡扣与固定扣固定稳定性的同时，减小螺钉的体积和相应螺孔的占用面积。

根据本实用新型的实施例，上述卡扣螺孔、卡扣螺钉和侧部螺孔均包括两个。由此，卡扣与固定扣之间固定稳定性的提升效果更佳。根据本实用新型的一个具体示例，两个卡扣螺孔之间上下相对设置，相应地，两个卡扣螺钉、两个侧部螺孔也均上下相对设置。

为了方便理解，下面对采用本实用新型上述实施例的工装夹具实施的面密度测量仪的标定方法进行详细描述。根据本实用新型的实施例，该标定方法包括：(1)制作标准极片，所述标准极片表面上形成有已知面密度值的涂层，标准极片的直径大于待标定面密度测量仪射线源发出的射线所形成光斑的直径；(2)利用上述实施例的工装夹具将标准极片置于射线源下方，以便使标准极片完全覆盖光斑；(3)利用待标定面密度测量仪测量标准极片的面密度，获得标准极片的面密度机测值；(4)根据面密度机测值与已知面密度值对待标定面密度测量仪进行标定。

根据本实用新型实施例的面密度测量仪的标定方法，通过利用上述实施例的工装夹具将标准极片置于待标定面密度测量仪射线源光斑下方，可以实现极片面密度的静态检测，直接从面密度测量仪上读取得到标准极片的机测面密度值，从而获得机测面密度值与极片面密度实测值(即“已知面密度值”)之间的关系，完成对面密度测量仪的标定。相对于传统面密度测量仪标定方法，本实用新型提出的方法可以极大地减少面密度测量仪标定所需时间和人工成本，单次标定可控制在10min内完成，并只需一个工位。同时，该标定方法可在设备正常运行的情况下进行操作，对设备稼动率无影响。另外，本实用新型的标定方法无需对标准极片进行冲孔取样，不会造成标准极片报废，成本损耗大大降低，且重复使用标准极片还可以避免人工取样误差，不受操作人员熟练度影响，标定准确显著提高。

参考图4，常见的用于测定锂电池极片面密度测量仪包括射线源2000、射线接收单元3000和射线源支撑杆4000(也称为射线源导轨)。现有的面密度测量仪标定方法中，不需要将标准极片5000在射线源2000与射线接收单元3000之间进行固定。因而，利用本实用新型的方法对面密度测量仪进行标定时，需要采用工装夹具1000将标准极片5000固定在射线源2000与射线接收单元3000之间。标定过程中标准极片5000的位置称为测量点，由于射线的吸收会受到温度影响，在标定前应确保测量点没有明显温度变化；测量点优选位于射线源2000与射线接收单元3000上下距离的中点。另外，为了便于操作，应保证射线源2000与射线接收单元3000之间满足空间足够、无异物格挡等要求，在此不再赘述。

进一步地，标准极片5000固定完成后，将射线源2000移至测量点上方，并使标准极片5000能够完全覆盖射线源2000发出射线所形成的光斑，优选将射线源2000移至标准极片5000的正上方，记录此时射线源2000的坐标。射线源2000就位后打开开关，待稳定后读取面密度测量仪人机界面上限值的面密度值，为保证测量的准确性，根据中心极限定理，对标准极片5000重复测量2～3次取平均值，作为该标准极片的机测面密度值，进而根据机测面密度值与标准极片的已知面密度值对面密度测量仪进行标定。

根据本实用新型的一些实施例，标准极片的已知面密度值为20～50mg/cm²。发明人发现，通过控制制作的标准极片的面密度值在以上范围，可以进一步提高面密度测量仪标定的准确性。如果标准极片的已知面密度值过小，一方面会增大面密度测量仪本身的机测误差，另一方面在制作标准极片时也难以准确测量标准极片的实际面密度。如果标准极片的已知面密度值过大，则会不可避免地提高标准的成本。

根据本实用新型的一些实施例，标准极片的已知面密度值可通过称量标准极片的重量获得。具体地，由于标准极片基体的重量和表面积已知，在标准极片表面形成涂层后，很容易通过成了标准极片整体的重量来获得涂层的重量，进而根据涂层的重量和标准极片基体表面积计算得到标准极片的实测面密度值。

根据本实用新型的一些实施例，标准极片包括多个，多个标准极片表面上所形成涂层的面密度值不同。由此，通过多个面密度值不同的标准极片对面密度测量仪进行标定，可以获得多组标准极片机测面密度值与实测值之间的关系，从而满足实际生产中测量不同极片面密度的需要。

根据本实用新型的一些实施例，不同标准极片上涂层的面密度值呈梯度分布。也即是说，不同标准极片的面密度在适宜范围内逐渐增大(或减小)，由此，获得多组标准极片机测面密度值与实测值之间的关系很容易拟合为线性关系，从而对面密度测量仪的标定的准确性。

根据本实用新型的一些实施例，上述射线源发出的射线包括X射线和β射线中的至少之一。换言之，本领域常见的根据X射线和β射线吸收、反散射效应原理工作的面密度测量仪均可以采用本实用新型提出的方法进行标定。

根据本实用新型的一些实施例，上述光斑的直径为15～25mm，标准极片的直径为30～50mm。发明人发现，目前市场上的面密度测量仪射线源光斑直径一般在15～25mm，本实用新型的标定方法中，通过控制标准极片的直径在30～50mm，例如30mm、35mm、40mm、45mm或是50mm，不仅可以满足使标准极片完全覆盖射线源光斑的要求，还可以避免因标准极片尺寸过大而造成的成本损耗浪费。

根据本实用新型的一些实施例，在上述步骤(3)之前，可预先对标准极片所处位置(即测量点)进行温度修正。如前所述，面密度测量仪发出的射线吸收会受到环境温度的影响，可以预先测定当前环境温度下射线穿透介质时的损失值，即环境损失值，然后对实测值进行补偿。

根据本实用新型的一些实施例，在上述步骤(4)中，通过将测得的标准极片面密度机测值与已知面密度值(实测值)进行线性拟合，从而完成标定。具体地，在获得多组面密度机测值与实测值后，可将多组面密度机测值与实测值拟合得到线性关系：y＝kx+b，式中x为机测面密度值，y为实测值，通过k、b值来补偿机测与实测面密度之间的差异，实现测量的准确性并完成面密度测量仪的标定。

如上所述，根据本实用新型实施例的面密度测量仪的标定方法可以具有选自下列的优点至少之一：

本实用新型提出的面密度测量仪标定方法，相较于目前现有的标定方法具有便捷性、可重复性、准确性高等特点。单次标定/校验可控制在10min以内，1个工位即可完成，而目前标定方法需要至少2个工位，4h的作业时间才能完成，很大程度上解放人力及设备，可在设备正常生产情况下进行操作，以及重复性使用标准片可以避免传统标定方法人工取样误差造成的标定误差，不受操作人员熟练度影响，提高了标定准确性，并且可以避免传统标定方式造成的极片报废，减少大量成本。

本实用新型的标定方法与现有技术的对比如表1所示：

表1

	本实用新型	现有技术
			标定耗时	10min	4h
需要工位	1人	2人
			成本损耗	无	约3000元人民币/次
设备稼动率影响	无影响	停机标定

下面参考具体实施例，对本实用新型进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本实用新型。

实施例1

按照下列步骤对面密度测量仪进行标定：

(1)选定面密度测量仪射线源进行温度修正时的位置作为标准极片测量点，记录此时的射线源坐标；

(2)制作7个直径为30mm且具有梯度面密度值的标准极片，利用高精度电子秤称量各个标准极片的重量，结合标准极片的表面积与重量计算得到各个标准极片的面密度实测值，结果如表2；

(3)将工装夹具安装在面密度测量仪的射线源支撑杆上，且竖直方向上位于射线源与射线接收单元距离的中点，在工装夹具上放置标准极片后，输入测量点的射线源坐标，使射线源移动至标准极片正上方，且标准极片完全覆盖射线源光斑。

(4)标准极片与射线源就位后，打开射线源开关，待射线源稳定后读取面密度测试仪人机界面上显示的面密度值并记录，每个标准极片重复测量3次，取测量结果的平均值作为该标准极片的机测面密度值，测量结果如表2；

(5)以各个标准极片的机测面密度值为横坐标x、实测面密度值为纵坐标y绘制散点图，并对各点进行线性拟合(结果见图5)，得到标定结果为y＝0.9892x-0.4532，线性程度R2＝0.9997，完成对面密度测量仪的标定。

表2

综上可知，本实用新型的面密度测量仪标定方法，将标准面密度极片使用工装夹具放置于射线源光斑正下方，静态检测，直接读取面密度测量仪检测数据，与实际测量的极片面密度数据线性拟合得到对应关系，从而对面密度测量仪测量的极片面密度进行修正，达到准确检测的目的。解决了目前面密度测量仪标定费时，成本损耗等问题，并且可以提高标定的准确性，每年为企业节省一笔可观的开支。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于面密度测量仪标定的工装夹具，其特征在于，包括：

本体，所述本体长度方向上的一端设有置物孔，另一端设有安装部；

固定机构，所述固定机构设在所述安装部上，所述固定机构包括固定扣和卡扣，所述固定扣与所述卡扣之间形成有固定孔。

2.根据权利要求1所述的工装夹具，其特征在于，所述置物孔的内径为30～50mm。

3.根据权利要求1所述的工装夹具，其特征在于，所述本体包括至少一个水平弯折部和至少一个垂直弯折部。

4.根据权利要求1所述的工装夹具，其特征在于，所述固定扣具有多个固定扣螺孔和多个固定扣螺钉，所述安装部具有与所述固定扣螺孔和所述固定扣螺钉相配合的安装部螺孔，所述固定扣与所述安装部通过固定扣螺钉相连。

5.根据权利要求4所述的工装夹具，其特征在于，所述固定扣螺钉为M3螺钉或M5螺钉。

6.根据权利要求1所述的工装夹具，其特征在于，所述卡扣包括邻近所述安装部的第一端和远离所述安装部的第二端。

7.根据权利要求6所述的工装夹具，其特征在于，所述固定扣邻近所述卡扣第二端的位置设有固定扣销孔和定位销，所述卡扣的第二端设有与所述固定扣销孔和所述定位销相配合的卡扣销孔，所述卡扣通过所述定位销与所述固定扣相连。

8.根据权利要求6所述的工装夹具，其特征在于，所述卡扣的第一端设有卡扣螺孔和卡扣螺钉，所述固定扣邻近所述卡扣第一端的位置设有与所述卡扣螺孔和所述卡扣螺钉相配合的侧部螺孔。

9.根据权利要求8所述的工装夹具，其特征在于，所述卡扣螺钉为M2螺钉。

10.根据权利要求8或9所述的工装夹具，其特征在于，所述卡扣螺孔、所述卡扣螺钉和所述侧部螺孔均包括两个。