CN213660469U - 一种高温加压化成夹具及电池生产设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高温加压化成夹具，包括机架、相对设置的预压机构和加压机构，预压机构和加压机构分别位于机架两端；所述预压机构包括第一驱动组件和预压推板，所述驱动组件用于带动预压推板沿直线往返位移；所述第一驱动组件为丝杠传动组件或蜗轮蜗杆传动组件。化成夹具包括预压机构和加压机构，所述预压机构和加压机构分别位于机架的两端。通过预压机构和加压机构，分别对机架内的化成设备施压。预压机构可减少加压模块的行程，实现快速合拢；且预压机构采用的传动机构简单、零部件少，可以进行模块式安装，便于设备的整体的安装维护。

Description

一种高温加压化成夹具及电池生产设备

技术领域

本实用新型涉及电池加工设备技术领域，具体涉及一种高温加压化成夹具及电池生产设备。

背景技术

在软包锂电池电池的生产工艺中，化成、热压及冷压是电池成型的三个重要工序，化成是对电池内部活性进行激活以使其具有良好的充放电性能，而热、冷压定形工序则是使电池具有良好性能和外形。

目前，化成工序可通过化成设备自动完成，经申请人调研发现，现有化成设备存在如下问题：

公开号为CN109301334A的中国发明专利公开了一种软包动力电池的热压化成工作机，其包括机架、预压机构和压力调整机构，所述预压机构和压力调整机构分别位于机架的两端。预压机构包括导柱、预压板、预压电机、第一传动轴、第二传动轴、联轴器、链轮、链条、惰轮和固定块，所述预压板滑动设置在所述导柱上，所述预压电机带动第一传动轴旋转，第二传动轴通过联轴器与第一传动轴连接，链轮分别设置在第一传动轴和第二传动轴的外侧端，所述惰轮和链轮通过链条连接，所述预压板和链条通过固定块连接。

现有技术的预压机构的传动装置复杂，零部件繁多，日常维护麻烦。

实用新型内容

为了克服上述技术缺陷，本实用新型提供一种高温加压化成夹具及电池生产设备，其预压机构的设计简单，传动稳定可靠。

为了解决上述问题，本实用新型按以下技术方案予以实现的：

本实用新型所述一种高温加压化成夹具，包括机架、相对设置的预压机构和加压机构，预压机构和加压机构分别位于机架两端；

所述预压机构包括第一驱动组件和预压推板，所述驱动组件用于带动预压推板沿直线往返位移；

所述第一驱动组件为丝杠传动组件或蜗轮蜗杆传动组件。

优选地，所述机架设置有若干导向单元，所述预压推板与导向单元连接构成移动副。

优选地，所述加压机构包括第二驱动组件和加压推板；

所述加压推板包括加压基板、连接于加压基板一侧的弹簧模组和连接于加压基板另一侧的加压端板，以及设置在加压端板和加压基板之间的压力检测单元；所述加压端板与隔热垫块相对设置；所述加压基板与导向单元连接构成移动副；

所述第二驱动组件用于带动加压推板相对预压机构往返位移。

优选地，所述导向单元为导柱，所述预压推板包括相互连接的预压基板和隔热板；

所述预压基板滑动套接在导向单元上，所述隔热板设置在所述预压基板的与加压机构相对的表面上。

优选地，所述导向单元的外表面嵌装有齿条；

所述预压推板上设置有锁定组件，当预压推板移动至锁定位置时，锁定组件动作与齿条齿合锁定预压推板。

优选地，所述导向单元为导柱，齿条嵌装在导柱的圆周表面上；

所述锁定组件包括气缸、导轨组件、导向板和随动锁定件；所述导向板上开设有导向槽，所述随动锁定件设置有位于导向槽内的凸柱，随动锁定件设置有适配齿条的齿合部；所述导轨组件和气缸均固定连接在预压推板上，所述导向板与导轨组件的滑块连接；

所述气缸的活动轴与导向板固定连接，气缸的活动轴带动导向板在导轨组件上往返位移，进而导向板通过导向槽牵引随动锁定件往返位移；

当预压推板移动至锁定位置时，气缸动作致使随动锁定件位移，随动锁定件的齿合部和齿条齿合以锁定预压推板。

优选地，所述高温加压化成夹具还包括多个夹持加工单元，夹持加工单元用于加工电池和隔开相邻的电池；

所述夹持加工单元活动连接在导向单元上，多个夹持加工单元位于预压机构和加压机构之间。

优选地，所述夹持加工单元设置有固定件，多个夹持加工单元通过固定件和链条连接；所述链条的端部与预压推板固定连接。

优选地，所述夹持加工单元包括铝基板；

在铝基板内设置有发热单元，在铝基板的两侧表面上设置有硅胶片；

所述铝基板上设置有一组化成模块，化成模块用于与电池极耳连接；

所述铝基板的两端分别设置有与导向单元活动套接的基板套座。

本实用新型所述的一种电池生产设备，所述电池生产设备包括上述的高温加压化成夹具。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

化成夹具包括预压机构和加压机构，所述预压机构和加压机构分别位于机架的两端。通过预压机构和加压机构，分别对机架内的化成设备施压。预压机构可减少加压模块的行程，实现快速合拢；且预压机构采用的传动机构简单、零部件少，可以进行模块式安装，便于设备的整体的安装维护。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本实用新型的高温加压化成夹具的立体示意图；

图2是本实用新型的预压机构的立体示意图；

图3是本实用新型的预压机构的侧视图；

图4是本实用新型的预压推板结构示意图；

图5是本实用新型的锁定结构示意图；

图6是本实用新型的加压机构立体示意图；

图7是本实用新型的加压机构俯视图；

图8是本实用新型的安装有夹持加工单元的高温加压化成夹具示意图；

图9是本实用新型的局部放大图A；

图10是本实用新型的夹持加工单元立体示意图；

图中：

10-机架、11-导向单元、111-齿条、12-边板；

20-预压机构、21-第一驱动组件、22-预压推板、221-预压基板、222-隔热板、23-锁定机构、231-导向板、232-随动锁定件；

30-加压机构、31-第二驱动组件、32-加压推板、321-加压基板、322-弹簧模组、323-加压端板、324-压力检测单元；

40-夹持加工单元、41-铝基板、411-固定件、42-化成模块、43-基板套座、44-链条。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1～图7所示，本实用新型所述的一种高温加压化成夹具的优选结构。

如图1所示，所述高温加压化成夹具包括机架10、预压机构20和加压机构30。所述预压机构20和加压机构30分别设置在机架10的两端，且预压机构20和加压机构30相对设置。预压机构20和加压机构30用于对位于机架10中的其他部件施压，以对完成电池的加压化成。

如图1所示，所述机架10为方形框架结构，有两个边板12、衔接两个边板12的多个固定柱和若干侧边挡板构成。所述预压机构20和加压机构30分别对应安装在两个边板12上。本实施例优选地，在机架10的两个边板12还安装有若干导向单元11，导向单元11用于预压机构20和加压机构30的导向。

在其中一种实施方式中，所述导向单元11为导柱，机架10设置有4根呈方形分布的导柱。

如图2所述，所述预压机构20包括第一驱动组件21和预压推板22。所述第一驱动机构固定安装在机架10的其中一边板12上，所述驱动组件用于带动预压推板22沿直线往返位移。优选的，所述预压推板22与导向单元11连接构成移动副，通过导向单元11导向，使预压推板22不晃动偏移等。

其中，所述预压推板22包括依次连接的预压基板221、隔热垫块和隔热板222。所述隔热板222位于最外端，通过隔热垫块安装在所述预压基板221的与加压机构30相对的表面上。当导向单元11为导柱时，预压推板22的预压基板221上安装由四个对应的导柱轴套，预压基板221通过导柱轴套滑动套接在导向单元11上构成移动副。

在其中一种实施方式中，如图2所示，所述第一驱动组件21为丝杠传动组件，丝杠传动组件包括驱动电机、安装架、丝杠、丝杠座和移动螺母座等零部件。所述驱动电机固定安装在机架10上。安装架固定安装在机架10的一侧下方，所述丝杠座、丝杆均安装在安装架上；所述移动螺母座套接在丝杆上，所述预压基板221的底部于移动螺母座固定连接。当驱动电机带动丝杆转动时，通过移动螺母座转化为直线运动，进而带动预压推板22沿导向单元11往返直线位移。

在另一种实施方式中，所述第一驱动组件21为蜗轮蜗杆传动组件，蜗轮蜗杆传动组件固定安在机架10的边板12外侧。通过蜗杆的末端穿过机架10的边板12于预压基板221连接，当蜗轮蜗杆传动组件的电机动作时，蜗杆动作带动预压推板22沿导向单元11往返直线位移。蜗轮蜗杆传动组件是本领域技术人员可实现的，在此不过多说明。

本实用新型采用的预压机构20可减少加压机构30的工作行程，实现化成夹具的快速合拢，且采用的预压机构20整体结构简单，零部件少，便于维护。相比采用气缸传动、链条44传动等现有产品，本申请所采用的传动组件有效降低非标生产过程中加工与装配尺寸精度控制不到位的问题，提高控制精度。

如图6所示，所述加压机构30包括第二驱动组件31和加压推板32。所述第二驱动组件 31用于带动加压推板32相对预压机构20往返位移。

其中，所示第二驱动组件31包括蜗轮蜗杆升降机和伺服电机。蜗轮蜗杆升降机固定安装在机架10的另一边板12上，伺服电机驱动蜗轮蜗杆升降机动作。蜗轮蜗杆升降机的输出轴贯穿机架10的边板12于加压推板32固定连接。伺服电机带动蜗轮蜗杆升降机动作，蜗杆伸出，带动加压推板32相对预压机构20往返位移。

如图7所示，所述加压推板32包括加压基板321、弹簧模组322和加压端板323。其中，所述弹簧模组322连接于加压基板321的一侧，弹簧模组322夹设于机架10边板12于加压基板321之间。所述加压端板323连接于加压基板321另一侧，朝向预压推板22，所述加压端板323与隔热垫块相对设置。在加压端板323和加压基板321之间，还设置有压力检测单元324，压力检测单元324包括两个平面压力传感器。

其中，所述压力检测单元324用于实时反馈压力的数值，通过压力检测单元324反馈的信号来控制第二驱动组件31的伺服电机的转动与停止，达到要求的压力时伺服电机停止转动。压力检测单元324实时反馈压力的数值，当压力的数值发生变化的时候，将信号反馈给相应的控制系统，控制系统通过控制伺服电机的转动来调整压力，使其达到要求的压力。

本申请采用蜗轮蜗杆传动组件具有减速器的效果，可以提供很大的扭力，推动加压模块。本实用新型优选的，所述加压基板321与导向单元11连接构成移动副。当导向单元11为导柱时，加压推板32的加压基板321上安装由四个对应的导柱轴套，加压基板321通过导柱轴套滑动套接在导向单元11上构成移动副。

通过此设计，预压推板22和加压推板32滑动套接在相同的导柱上，通过导柱的导向，避免了同类夹具中存在的加压推板32推行中运动不平稳的问题，使加压过程中，加压推板32 的压力更均匀，不会产生局部过压，局部压力不足现象。

本实用新型所述的高温加压化成夹具的工作过程为：先进行预压动作，第一驱动组件的驱动电机带动丝杆转动，进而通过移动螺母座带动预压推板直线位移，预压推板在导柱的导向下移动，方向性好，不晃动偏移等。当预压推板移动至工作位置时，加压机构动作，第二驱动组件的伺服电机带动蜗轮转动，牵引蜗杆伸出以带动加压推板位移，在导柱的导向下向预压推板移动。其中，压力推板通过压力检测单元反馈的信号来控制伺服电机的转动与停止，达到要求的压力时压力调整伺服电机停止转动，并进行实时调整。

本实用新型所述的一种高温加压化成夹具的工作原理是：

化成夹具包括预压机构和加压机构，所述预压机构和加压机构分别位于机架的两端。先启动预压机构移动，对位于机架内的化成设备施压，例如，化成设备可以是用于连接电池极耳、通放电和加热的化成元器件，化成元器件可以参见本领域的现有技术。

预压机构对化成设备施压，进而化成设备对电池进行预压。然后，加压机构动作，对化成设备的另一端施压，且加压机构可以动态调整实时的压力数据，使其达到要求的压力，采用两端式出力的形式，且通过在机架设置导柱上，预压推板和加压推板均在导柱上滑动，具有导向功能，有效解决电池在高温压力化成过程中产生的“麻花”现象。同时，采用的传动机构简单、零部件少，可以进行模块式安装，便于设备的整体的安装维护。

实施例2

本实施例2所述的高温加压化成夹具，其结构和工作原理与实施例1的相同，不同之处在于：所述预压推板22上设置有锁定组件23，当预压推板22移动至锁定位置时，锁定组件23 动作锁定预压推板22。

本实施例通过设置锁定组件23，当预压机构20移动对电池进行预压，通过锁定组件23 锁定预压机构20，使预压推板22固定，进一步提高两端施压的稳定性。

如图4所示，在其中一种实施方式中，在导向单元11的外表面嵌装有齿条111，锁定组件23动作与齿条111齿合锁定预压推板22。当导向单元11为导柱时，在导柱的临近边板12的端部开设键槽，通过键槽将齿条111嵌装在导柱表面上。且嵌装的齿条111不影响预压推板 22的滑动。

如图6所示，所述锁定组件23安装在预压基板221的侧边上，锁定组件23包括气缸、导轨组件、导向板231和随动锁定件232。所述导向板231为一长方形板，在导向板231上开设有导向槽。所述随动锁定件232设置水平延伸的凸柱，安装时，凸柱位于导向槽内。

进一步的，随动锁定件232设置有适配齿条111的齿合部。所述导轨组件和随动锁定件 232均竖直设置，所述导轨组件和气缸均固定连接在预压推板22上，所述导向板231与导轨组件的滑块连接，导向板231在竖直方向上滑动，随动锁定件232在水平方向上移动。

锁定组件的工作原理：所述气缸的活动轴与导向板滑块固定连接，气缸的活动轴带动导向板沿导轨组件向上移动，导向板通过导向槽牵引随动锁定件向导柱移动。气缸满行程时，随动锁定件移动至最外端，随动锁定件的齿合部和齿条齿合以锁定预压推板。当气缸回程，导向板带动随动锁定件复位，解除预压推板的锁定。

本实用新型优选地，所述高温加压化成夹具还包括位置检测组件。所述位置检测组件用于检测预压推板22的位移，当预压推板22移动至锁定位置时，位置检测组件触发锁定组件23 锁定预压推板22。

具体的，所述位置检测组件包括行程开关和锁定触发板，所述锁定触发板固定安装在预压推板22上，随着预压推板22移动。所述行程开关固定安装在机架10上，当预压推板22移动至锁定位置时，锁定触发板与行程开关抵触，行程开关输出信号至相应的控制系统中，控制系统控制第一驱动组件21停止，并控制气缸动作，锁定预压推板22。

实施例3

本实施例3所述的高温加压化成夹具，其结构和工作原理与实施例1或实施例2的相同，不同之处在于：所述高温加压化成夹具还包括多个夹持加工单元40，夹持加工单元40用于加工电池和隔开相邻的电池。具体的，所述夹持加工单元活动连接在导向单元11上，多个夹持加工单元位于预压机构20和加压机构30之间。

其工作过程为：如图8和图9所示，将多个软包动力电池分别放置在相邻夹持加工单元之间。当预压模块和加压模块对多个夹持加工单元施压时，采用层推结构从而实现多个夹持加工单元彼此压紧软包动力电池进行高温加压化成。多个夹持加工单元的工作机理可以参考现有技术，在此不过多说明。

如图10所示，所述夹持加工单元40包括铝基板41、发热单元、化成模块42和基板套座 43。当导向单元11为导柱时，所述夹持加工单元40通过基板套座43滑动套接在导柱上，夹持加工单元40可在导柱上滑动位移。所述基板套座43上安装有轴套，以套接在导柱上。在本实施例中，将两个基板套座43分别设置在铝基板41的两端。

具体的，所述发热单元安装在铝基板41内形成发热铝板，用于加热形成高温。为了保护软包动力电池，在铝基板41的两侧表面上设置有硅胶片，减少对软包动力电池的损伤。所述发热单元采用发热管插装在铝基板41上，同时还设置有热电偶监控加热温度。

所述化成模块42包括PCB板化成模块42和极耳板压紧模块，PCB板化成模块42用于与电池极耳电性，进行化成。所述极耳压紧模块用于对软包动力电池的极耳夹紧。

在本实施例中，所述高温加压化成夹具包括41个夹持加工单元40，可一次性对40个软包动力电池进行高温加压化成。

本实施例优选地，当高温加压化成工序完成后，预压机构和加压机构复位，需要将多个夹持加工单元分散开，以从夹持电池状态转为释放电池状态，为了便于装卸动力电池，将多个夹持加工单元的分开。所述夹持加工单元40设置有固定件411，多个夹持加工单元40通过固定件411和链条44连接；所述链条44的端部与预压推板22固定连接。

如图8所示，所述基板套座43的端部设置有固定件411，每个夹持加工单元40的固定件 411等间距的固定连接在一链条44上，该链条44的端部与预压推板22固定连接。为此，只需要拉扯临近加压机构30的最外侧的夹持加工单元40，通过链条44带动夹持加工单元40，即可将众多夹持加工单元40均开，且多个夹持加工单元40的间隔保持一致，极为方便动力电池的装卸。

需要说明的是，除了链条44，还可以优选其他弹性低或不具有弹性的绳缆将多个夹持加工单元40连接起来。

实施例4

本实施例4还提供了一种电池生产设备，所述电池生产设备包括上述实施例1-3所述的高温加压化成夹具。

本实施例所述高温加压化成夹具及电池生产设备的其它结构参见现有技术。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，故凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种高温加压化成夹具，其特征在于，包括机架、相对设置的预压机构和加压机构，预压机构和加压机构分别位于机架两端；

所述预压机构包括第一驱动组件和预压推板，所述驱动组件用于带动预压推板沿直线往返位移；

所述第一驱动组件为丝杠传动组件或蜗轮蜗杆传动组件。

2.根据权利要求1所述的高温加压化成夹具，其特征在于：

所述机架设置有若干导向单元，所述预压推板与导向单元连接构成移动副。

3.根据权利要求2所述的高温加压化成夹具，其特征在于，所述加压机构包括第二驱动组件和加压推板；

所述加压推板包括加压基板、连接于加压基板一侧的弹簧模组和连接于加压基板另一侧的加压端板，以及设置在加压端板和加压基板之间的压力检测单元；所述加压端板与隔热垫块相对设置；所述加压基板与导向单元连接构成移动副；

所述第二驱动组件用于带动加压推板相对预压机构往返位移。

4.根据权利要求2所述的高温加压化成夹具，其特征在于：

所述导向单元为导柱，所述预压推板包括相互连接的预压基板和隔热板；

所述预压基板滑动套接在导向单元上，所述隔热板设置在所述预压基板的与加压机构相对的表面上。

5.根据权利要求2所述的高温加压化成夹具，其特征在于：

所述导向单元的外表面嵌装有齿条；

所述预压推板上设置有锁定组件，当预压推板移动至锁定位置时，锁定组件动作与齿条齿合锁定预压推板。

6.根据权利要求5所述的高温加压化成夹具，其特征在于：

所述导向单元为导柱，齿条嵌装在导柱的圆周表面上；

所述锁定组件包括气缸、导轨组件、导向板和随动锁定件；所述导向板上开设有导向槽，所述随动锁定件设置有位于导向槽内的凸柱，随动锁定件设置有适配齿条的齿合部；所述导轨组件和气缸均固定连接在预压推板上，所述导向板与导轨组件的滑块连接；

所述气缸的活动轴与导向板固定连接，气缸的活动轴带动导向板在导轨组件上往返位移，进而导向板通过导向槽牵引随动锁定件往返位移；

当预压推板移动至锁定位置时，气缸动作致使随动锁定件位移，随动锁定件的齿合部和齿条齿合以锁定预压推板。

7.根据权利要求2所述的高温加压化成夹具，其特征在于：

所述高温加压化成夹具还包括多个夹持加工单元，夹持加工单元用于加工电池和隔开相邻的电池；

所述夹持加工单元活动连接在导向单元上，多个夹持加工单元位于预压机构和加压机构之间。

8.根据权利要求7所述的高温加压化成夹具，其特征在于：

所述夹持加工单元设置有固定件，多个夹持加工单元通过固定件和链条连接；所述链条的端部与预压推板固定连接。

9.根据权利要求7所述的高温加压化成夹具，其特征在于，所述夹持加工单元包括铝基板；

在铝基板内设置有发热单元，在铝基板的两侧表面上设置有硅胶片；

所述铝基板上设置有一组化成模块，化成模块用于与电池极耳连接；

所述铝基板的两端分别设置有与导向单元活动套接的基板套座。

10.一种电池生产设备，其特征在于，所述电池生产设备包括权利要求1至9任意一项所述的高温加压化成夹具。

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