高精度電池針刺擠壓一體設備的製作方法
2024-03-10 04:23:15
專利名稱:高精度電池針刺擠壓一體設備的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及電池生產設備【技術領域】，特指高精度電池針刺擠壓一體設備，它包括有機架，機架上設有液壓缸、油槽、油泵、溢流閥、控制器、伺服電機、針刺擠壓複合模具，液壓缸、油槽、油泵、溢流閥組成液壓迴路系統，針刺擠壓複合模具與液壓缸的輸出端之間設有壓力傳感器，伺服電機、壓力傳感器分別與控制器信號連接，本實用新型控制精度高，配合針刺擠壓複合模具能夠在一臺針刺擠壓一體設備上滿足針刺、擠壓等項目檢測要求，集針刺檢測和擠壓檢測為一體，檢測方便高效。
【專利說明】 高精度電池針刺擠壓一體設備
[0001]【技術領域】:
[0002]本實用新型涉及電池生產設備【技術領域】，特指高精度電池針刺擠壓一體設備。
[0003]【背景技術】:
[0004]隨著當前新能源技術的蓬勃發展，對於新能源各種電池的安全性能的要求，國內國際新能源鋰電池等的安全性能檢測設備的要求也日益增加；國內和國際對於對電池進行檢測的針刺和擠壓設備的壓力精度、位移精度、速度精度要求日益增高。
[0005]電池安全標準規定鋰電池包需要進行針刺、擠壓等一系列安全檢測，電池針刺檢測項目為針刺頭按照一定的速度運動刺入電池包將電池包刺破，檢查電池包有無起火和爆炸等危險發生；電池擠壓檢測項目為擠壓頭按照一定的速度運動擠壓電池包到要求的位置檢查電池包有無起火和爆炸等危險發生。
[0006]傳統電池針刺和擠壓設備的液壓系統都是通過溢流閥控制分流，溢流閥控制的分流方式電機一直處於滿載狀態，靠溢流閥分流無法調整到精度和控制範圍的最低端，導致實驗數據失真，導致傳統電池針刺和擠壓設備的檢測精度低，無法滿足現在單體電池盒電池包的壓力、速度、位移的檢測上的需求，並且針刺和擠壓檢測需要分為2臺不同的設備進行，佔用場地大，製作成本高，嚴重浪費資源，檢測效率低。
[0007]實用新型內容:
[0008]本實用新型的目的就是針對現有技術存在的不足而提供一種集針刺檢測和擠壓檢測為一體、檢測方便高效、提高精度的高精度電池針刺擠壓一體設備。
[0009]為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是:高精度電池針刺擠壓一體設備，它包括有機架，機架上設有液壓缸、油槽、油泵、溢流閥、控制器、驅動連接油泵的伺服電機、對電池進行針刺和擠壓的針刺擠壓複合模具，針刺擠壓複合模具設置在液壓缸的輸出端，油泵的吸液口通過管道與油槽連通，油泵的排液口通過管道與液壓缸的入液口連通，液壓缸的出液口通過管道與油槽連通，溢流閥連接在油泵的排液口與液壓缸的入液口之間的管道上，針刺擠壓複合模具與液壓缸的輸出端之間設有壓力傳感器，伺服電機、壓力傳感器分別與控制器信號連接。
[0010]本實用新型還包括有計算機，控制器通過網絡與計算機信號連接。
[0011]所述機架上設有對電池檢測過程進行視頻拍攝的視頻採集模塊，視頻採集模塊與計算機信號連接。
[0012]所述機架上設有對電池檢測數據進行採集的檢測數據採集模塊，檢測數據採集模塊與計算機信號連接。
[0013]所述機架上在針刺擠壓複合模具運動的方向上設有用於感應針刺擠壓複合模具位移的光柵尺，光柵尺與控制器信號連接。
[0014]所述液壓缸沿前後方向水平設置。
[0015]所述針刺擠壓複合模具包括有空心模具主體、模具擠壓頭、沿前後方向設置的針刺頭，針刺頭設置在模具主體內部，模具擠壓頭以可拆卸方式設置在模具主體前端，模具擠壓頭的前端面凸設有擠壓曲面。
[0016]所述針刺頭有多根，多根針刺頭沿橫向方向並排設置，每根針刺頭分別沿橫向方向滑動連接在模具主體內部中，每根針刺頭的後端分別固定有調節滑座，模具主體內腔中設有沿橫向設置的調節滑軌，各個調節滑座分別滑動連接在調節滑軌上。
[0017]所述模具主體前端的上下兩側分別向前凸設有插接凸條，模具擠壓頭後端面開設有與插接凸條配合的插槽，插接凸條插接在插槽中，模具主體上下兩側插接凸條之間相互背對的側面均為傾斜面，兩插接凸條的傾斜面之間形成倒「八」字型結構。
[0018]本實用新型有益效果在於:本實用新型提供的高精度電池針刺擠壓一體設備，它包括有機架，機架上設有液壓缸、油槽、油泵、溢流閥、控制器、驅動連接油泵的伺服電機、對電池進行針刺和擠壓的針刺擠壓複合模具，針刺擠壓複合模具設置在液壓缸的輸出端，油泵的吸液口通過管道與油槽連通，油泵的排液口通過管道與液壓缸的入液口連通，液壓缸的出液口通過管道與油槽連通，溢流閥連接在油泵的排液口與液壓缸的入液口之間的管道上，液壓缸、油槽、油泵、溢流閥組成液壓迴路系統，針刺擠壓複合模具與液壓缸的輸出端之間設有壓力傳感器，伺服電機、壓力傳感器分別與控制器信號連接，本實用新型通過伺服電機控制油泵的工作，以此控制液壓迴路的壓力，從而控制針刺擠壓複合模具對電池的擠壓力，同時壓力傳感器實時檢測針刺擠壓複合模具對電池的實際擠壓力並反饋給控制器，控制器根據壓力傳感器反饋的數據對伺服電機的控制指令進行修正，形成閉環控制系統，控制精度高，配合針刺擠壓複合模具能夠在一臺針刺擠壓一體設備上滿足針刺、擠壓等項目檢測要求，集針刺檢測和擠壓檢測為一體，檢測方便高效。
[0019]【附圖說明】
:
[0020]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0021]圖2是本實用新型的俯視圖。
[0022]圖3是本實用新型的控制原理圖。
[0023]圖4是本實用新型針刺擠壓複合模具的結構示意圖。
[0024]圖5是本實用新型針刺擠壓複合模具的分解示意圖。
[0025]【具體實施方式】:
[0026]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明，見圖1飛所示，本實用新型包括有機架1，機架I上設有液壓缸2、油槽3、油泵4、溢流閥5、控制器8、驅動連接油泵4的伺服電機7、對電池進行針刺和擠壓的針刺擠壓複合模具6，液壓缸2沿前後方向水平設置形成臥式推進方式，運行平穩可靠。針刺擠壓複合模具6設置在液壓缸2的輸出端，油泵4的吸液口通過管道與油槽3連通，油泵4的排液口通過管道與液壓缸2的入液口連通，液壓缸2的出液口通過管道與油槽3連通，溢流閥5連接在油泵4的排液口與液壓缸2的入液口之間的管道上，液壓缸2、油槽3、油泵4、溢流閥5組成液壓迴路系統，針刺擠壓複合模具6與液壓缸2的輸出端之間設有壓力傳感器9，機架I上在針刺擠壓複合模具6運動的方向上設有用於感應針刺擠壓複合模具6位移的光柵尺13，伺服電機7、壓力傳感器9、光柵尺13分別與控制器8信號連接，壓力傳感器9能夠實時檢測針刺擠壓複合模具6對電池的擠壓力，光柵尺13能夠實時檢測針刺擠壓複合模具6的位移。
[0027]本實用新型還包括有計算機10，控制器8通過網絡與計算機10信號連接，能夠實現遠程操作的要求，能遠程操控設備和高速率地記錄檢測的數據，保證電池檢測人員的安全。
[0028]機架I上設有對電池檢測過程進行視頻拍攝的視頻採集模塊11、對電池檢測數據進行採集的檢測數據採集模塊12，視頻採集模塊11、檢測數據採集模塊12分別與計算機10信號連接，視頻採集模塊11能夠對電池檢測過程進行視頻拍攝並將數據實時發送到計算機10上，檢測數據採集模塊12可以包括電壓、溫度等傳感器，檢測數據採集模塊12實時採集電池包檢測時的相關電壓、單體電壓、溫度等信息並將數據實時發送到計算機10上，能夠綜合檢測電池包的安全性，所有數據可按照檢測項目的要求進行軟體設置、處理、分析、描繪曲線從而滿足檢測項目數據要求。
[0029]針刺擠壓複合模具6包括有空心模具主體61、模具擠壓頭62、沿前後方向設置的針刺頭63，針刺頭63設置在模具主體61內部，模具擠壓頭62以可拆卸方式設置在模具主體61前端，模具擠壓頭62的前端面凸設有擠壓曲面621。進行針刺檢測時，將模具擠壓頭62卸下，使針刺頭63能夠刺入電池包中，進行擠壓檢測時，將模具擠壓頭62安裝到模具主體61上，利用模具擠壓頭62擠壓電池包。模具擠壓頭62和模具主體61儘可能的利用設計的合理性將各種檢測標準需求的不同模具在設備上兼容，在製作上達到最簡單易於實現。模具主體61具有很強的通用性，能滿足目前國內國際不同檢測標準的針刺擠壓檢測設備的壓力、形狀、尺寸以及不同條件下的使用要求，還具備有很強的可擴展性，可兼容各不同噸位針刺擠壓設備擠壓模具的安裝。
[0030]針刺頭63有多根，多根針刺頭63沿橫向方向並排設置，每根針刺頭63分別沿橫向方向滑動連接在模具主體61內部中，能夠調節針刺頭63的位置並進行鎖定，來滿足不同電池包對於針刺間距的調整而且調整後的間距(間距50mnT300mm可調整)穩定，保證檢測數據的規範真實性，保證不同電池包在針刺時能夠按照要求去刺穿所需要位置的不同單體電池達到針刺檢測試驗的要求。每根針刺頭63的後端分別固定有調節滑座64，模具主體61內腔中設有沿橫向設置的調節滑軌65，各個調節滑座64分別滑動連接在調節滑軌65上。
[0031]模模具主體61前端的上下兩側分別向前凸設有插接凸條611，模具擠壓頭62後端面開設有與插接凸條611配合的插槽622，插接凸條611插接在插槽622中，利用機械設計插槽622結構滿足模具擠壓頭62與模具主體61所需要的滑動靈活，將模具設計成積木式拼接結構使實際接觸部分的模具擠壓頭62與模具主體61分離；在保證檢測效果的同時減輕需要更換部分的模具擠壓頭62的重量，便於單人操作和更換。模具主體61上下兩側插接凸條611之間相互背對的側面均為傾斜面612，兩插接凸條611的傾斜面612之間形成倒「八」字型結構，使得模具擠壓頭62受力穩定不易鬆動。
[0032]本實用新型將傳統擠壓模具分解為作為支撐部分的模具主體61、受力擠壓接觸部分的模具擠壓頭62進行分離設計，將最重的模具主體61安裝在針刺擠壓設備上和設備本體形成一個完整的整體，模具擠壓頭62可根據國內國際的不同標準進行製作，製作和更換按照最簡易可行的方式來實現，更換模具時只需更換比較輕的模具擠壓頭62，減輕需要更換部分的重量，擠壓頭更換靈活方便、操作簡單方便，減少起重工具的使用，節省人工，節省更換模具的時間，傳統更換模具需要4人利用手動升降叉車，而本實用新型僅需I人即可更換包括針刺和擠壓不同設備所需的模具和刺針。並且模具主體61通用性強，僅需加工不同標準的模具擠壓頭62進行更換，模具主體61作為共用部分能夠滿足不同標準要求的需要，模具擠壓頭62形狀尺寸變小，並且易於加工和使加工方法和條件限制減少，易於加工，減少鋼鐵材料耗費60%左右，降低生產成本。
[0033]本實用新型通過伺服電機7控制油泵4的工作，以此控制液壓迴路的壓力，從而控制針刺擠壓複合模具6對電池的擠壓力、及針刺擠壓複合模具6擠壓電池的位移，同時壓力傳感器9實時檢測針刺擠壓複合模具6對電池的實際擠壓力、光柵尺13實時檢測針刺擠壓複合模具6的位移並反饋給控制器8，控制器8根據壓力傳感器9和光柵尺13反饋的數據對伺服電機7的控制指令進行修正，形成閉環控制系統，可以達到壓力精度0.5%，位移尺寸誤差〈0.05mm，精度高，能夠達到電池檢測標準的高精度兼容針刺、擠壓2項檢測項目的要求。
[0034]本實用新型採用伺服控制方式，根據需要給定電機功率使控制壓力段最低端100噸針刺擠壓設備最小壓力達到2-3kg、位移可控最小量達到0.02mm，更好地達到試驗精細化的要求，精度由傳統的溢流閥5控制的分流方式的百分級提高到千分級，滿足國內國際電池安全標準的順利正常實現，並且兼容小型單體電池的檢測。
[0035]由於針刺、擠壓檢測項目除了擠壓頭和刺針的差異外，運動形式和電池包安裝放置均是一樣的，本實用新型通過伺服電機7、壓力傳感器9、光柵尺13和控制器8的閉環控制系統配合針刺擠壓複合模具6，能夠使設備的運動行程、精度、速度等參量兼容此針刺、擠壓檢測項目的要求，能夠在一臺針刺擠壓一體設備上滿足針刺、擠壓等項目檢測要求，集針刺檢測和擠壓檢測為一體，檢測方便高效，操作簡便易行，節能、降耗、減排。
[0036]當然，以上所述僅是本實用新型的較佳實施方式，故凡依本實用新型專利申請範圍所述的構造、特徵及原理所做的等效變化或修飾，均包括於本實用新型專利申請範圍內。
【權利要求】
1.高精度電池針刺擠壓一體設備，其特徵在於:包括有機架(I)，機架(I)上設有液壓缸(2)、油槽(3)、油泵(4)、溢流閥(5)、控制器(8)、驅動連接油泵(4)的伺服電機(7)、對電池進行針刺和擠壓的針刺擠壓複合模具(6 )，針刺擠壓複合模具(6 )設置在液壓缸(2 )的輸出端，油泵(4)的吸液口通過管道與油槽(3)連通，油泵(4)的排液口通過管道與液壓缸(2)的入液口連通，液壓缸(2)的出液口通過管道與油槽(3)連通，溢流閥(5)連接在油泵(4)的排液口與液壓缸(2 )的入液口之間的管道上，針刺擠壓複合模具(6 )與液壓缸(2 )的輸出端之間設有壓力傳感器(9)，伺服電機(7)、壓力傳感器(9)分別與控制器(8)信號連接。2.根據權利要求1所述的高精度電池針刺擠壓一體設備，其特徵在於:還包括有計算機(10)，控制器(8)通過網絡與計算機(10)信號連接。3.根據權利要求2所述的高精度電池針刺擠壓一體設備，其特徵在於:所述機架(I)上設有對電池檢測過程進行視頻拍攝的視頻採集模塊(11)，視頻採集模塊(11)與計算機(10)信號連接。4.根據權利要求2所述的高精度電池針刺擠壓一體設備，其特徵在於:所述機架(I)上設有對電池檢測數據進行採集的檢測數據採集模塊(12)，檢測數據採集模塊(12)與計算機(10)信號連接。5.根據權利要求1所述的高精度電池針刺擠壓一體設備，其特徵在於:所述機架(I)上在針刺擠壓複合模具(6)運動的方向上設有用於感應針刺擠壓複合模具(6)位移的光柵尺(13)，光柵尺(13)與控制器(8)信號連接。6.根據權利要求1所述的高精度電池針刺擠壓一體設備，其特徵在於:所述液壓缸(2)沿前後方向水平設置。7.根據權利要求1飛任意一項所述的高精度電池針刺擠壓一體設備，其特徵在於:所述針刺擠壓複合模具(6)包括有空心模具主體(61)、模具擠壓頭(62)、沿前後方向設置的針刺頭(63 )，針刺頭(63 )設置在模具主體(61)內部，模具擠壓頭(62 )以可拆卸方式設置在模具主體(61)前端，模具擠壓頭(62)的前端面凸設有擠壓曲面(621)。8.根據權利要求7所述的高精度電池針刺擠壓一體設備，其特徵在於:所述針刺頭(63)有多根，多根針刺頭(63)沿橫向方向並排設置，每根針刺頭(63)分別沿橫向方向滑動連接在模具主體(61)內部中，每根針刺頭(63)的後端分別固定有調節滑座(64)，模具主體(61)內腔中設有沿橫向設置的調節滑軌(65)，各個調節滑座(64)分別滑動連接在調節滑軌(65)上。9.根據權利要求7所述的高精度電池針刺擠壓一體設備，其特徵在於:所述模具主體(61)前端的上下兩側分別向前凸設有插接凸條(611)，模具擠壓頭(62)後端面開設有與插接凸條(611)配合的插槽(622)，插接凸條(611)插接在插槽(622)中，模具主體(61)上下兩側插接凸條(611)之間相互背對的側面均為傾斜面(612)，兩插接凸條(611)的傾斜面(612)之間形成倒「八」字型結構。
【文檔編號】G01N3-12GK204286916SQ201420679536
【發明者】霍偉 [申請人]深圳市瑞佳達科技有限公司