专利名称:高精度电池针刺挤压一体设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及电池生产设备【技术领域】，特指高精度电池针刺挤压一体设备，它包括有机架，机架上设有液压缸、油槽、油泵、溢流阀、控制器、伺服电机、针刺挤压复合模具，液压缸、油槽、油泵、溢流阀组成液压回路系统，针刺挤压复合模具与液压缸的输出端之间设有压力传感器，伺服电机、压力传感器分别与控制器信号连接，本实用新型控制精度高，配合针刺挤压复合模具能够在一台针刺挤压一体设备上满足针刺、挤压等项目检测要求，集针刺检测和挤压检测为一体，检测方便高效。
【专利说明】 高精度电池针刺挤压一体设备
[0001]【技术领域】:
[0002]本实用新型涉及电池生产设备【技术领域】，特指高精度电池针刺挤压一体设备。
[0003]【背景技术】:
[0004]随着当前新能源技术的蓬勃发展，对于新能源各种电池的安全性能的要求，国内国际新能源锂电池等的安全性能检测设备的要求也日益增加；国内和国际对于对电池进行检测的针刺和挤压设备的压力精度、位移精度、速度精度要求日益增高。
[0005]电池安全标准规定锂电池包需要进行针刺、挤压等一系列安全检测，电池针刺检测项目为针刺头按照一定的速度运动刺入电池包将电池包刺破，检查电池包有无起火和爆炸等危险发生；电池挤压检测项目为挤压头按照一定的速度运动挤压电池包到要求的位置检查电池包有无起火和爆炸等危险发生。
[0006]传统电池针刺和挤压设备的液压系统都是通过溢流阀控制分流，溢流阀控制的分流方式电机一直处于满载状态，靠溢流阀分流无法调整到精度和控制范围的最低端，导致实验数据失真，导致传统电池针刺和挤压设备的检测精度低，无法满足现在单体电池盒电池包的压力、速度、位移的检测上的需求，并且针刺和挤压检测需要分为2台不同的设备进行，占用场地大，制作成本高，严重浪费资源，检测效率低。
[0007]实用新型内容:
[0008]本实用新型的目的就是针对现有技术存在的不足而提供一种集针刺检测和挤压检测为一体、检测方便高效、提高精度的高精度电池针刺挤压一体设备。
[0009]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:高精度电池针刺挤压一体设备，它包括有机架，机架上设有液压缸、油槽、油泵、溢流阀、控制器、驱动连接油泵的伺服电机、对电池进行针刺和挤压的针刺挤压复合模具，针刺挤压复合模具设置在液压缸的输出端，油泵的吸液口通过管道与油槽连通，油泵的排液口通过管道与液压缸的入液口连通，液压缸的出液口通过管道与油槽连通，溢流阀连接在油泵的排液口与液压缸的入液口之间的管道上，针刺挤压复合模具与液压缸的输出端之间设有压力传感器，伺服电机、压力传感器分别与控制器信号连接。
[0010]本实用新型还包括有计算机，控制器通过网络与计算机信号连接。
[0011]所述机架上设有对电池检测过程进行视频拍摄的视频采集模块，视频采集模块与计算机信号连接。
[0012]所述机架上设有对电池检测数据进行采集的检测数据采集模块，检测数据采集模块与计算机信号连接。
[0013]所述机架上在针刺挤压复合模具运动的方向上设有用于感应针刺挤压复合模具位移的光栅尺，光栅尺与控制器信号连接。
[0014]所述液压缸沿前后方向水平设置。
[0015]所述针刺挤压复合模具包括有空心模具主体、模具挤压头、沿前后方向设置的针刺头，针刺头设置在模具主体内部，模具挤压头以可拆卸方式设置在模具主体前端，模具挤压头的前端面凸设有挤压曲面。
[0016]所述针刺头有多根，多根针刺头沿横向方向并排设置，每根针刺头分别沿横向方向滑动连接在模具主体内部中，每根针刺头的后端分别固定有调节滑座，模具主体内腔中设有沿横向设置的调节滑轨，各个调节滑座分别滑动连接在调节滑轨上。
[0017]所述模具主体前端的上下两侧分别向前凸设有插接凸条，模具挤压头后端面开设有与插接凸条配合的插槽，插接凸条插接在插槽中，模具主体上下两侧插接凸条之间相互背对的侧面均为倾斜面，两插接凸条的倾斜面之间形成倒“八”字型结构。
[0018]本实用新型有益效果在于:本实用新型提供的高精度电池针刺挤压一体设备，它包括有机架，机架上设有液压缸、油槽、油泵、溢流阀、控制器、驱动连接油泵的伺服电机、对电池进行针刺和挤压的针刺挤压复合模具，针刺挤压复合模具设置在液压缸的输出端，油泵的吸液口通过管道与油槽连通，油泵的排液口通过管道与液压缸的入液口连通，液压缸的出液口通过管道与油槽连通，溢流阀连接在油泵的排液口与液压缸的入液口之间的管道上，液压缸、油槽、油泵、溢流阀组成液压回路系统，针刺挤压复合模具与液压缸的输出端之间设有压力传感器，伺服电机、压力传感器分别与控制器信号连接，本实用新型通过伺服电机控制油泵的工作，以此控制液压回路的压力，从而控制针刺挤压复合模具对电池的挤压力，同时压力传感器实时检测针刺挤压复合模具对电池的实际挤压力并反馈给控制器，控制器根据压力传感器反馈的数据对伺服电机的控制指令进行修正，形成闭环控制系统，控制精度高，配合针刺挤压复合模具能够在一台针刺挤压一体设备上满足针刺、挤压等项目检测要求，集针刺检测和挤压检测为一体，检测方便高效。
[0019]【附图说明】
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[0020]图1是本实用新型的结构示意图。
[0021]图2是本实用新型的俯视图。
[0022]图3是本实用新型的控制原理图。
[0023]图4是本实用新型针刺挤压复合模具的结构示意图。
[0024]图5是本实用新型针刺挤压复合模具的分解示意图。
[0025]【具体实施方式】:
[0026]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，见图1飞所示，本实用新型包括有机架1，机架I上设有液压缸2、油槽3、油泵4、溢流阀5、控制器8、驱动连接油泵4的伺服电机7、对电池进行针刺和挤压的针刺挤压复合模具6，液压缸2沿前后方向水平设置形成卧式推进方式，运行平稳可靠。针刺挤压复合模具6设置在液压缸2的输出端，油泵4的吸液口通过管道与油槽3连通，油泵4的排液口通过管道与液压缸2的入液口连通，液压缸2的出液口通过管道与油槽3连通，溢流阀5连接在油泵4的排液口与液压缸2的入液口之间的管道上，液压缸2、油槽3、油泵4、溢流阀5组成液压回路系统，针刺挤压复合模具6与液压缸2的输出端之间设有压力传感器9，机架I上在针刺挤压复合模具6运动的方向上设有用于感应针刺挤压复合模具6位移的光栅尺13，伺服电机7、压力传感器9、光栅尺13分别与控制器8信号连接，压力传感器9能够实时检测针刺挤压复合模具6对电池的挤压力，光栅尺13能够实时检测针刺挤压复合模具6的位移。
[0027]本实用新型还包括有计算机10，控制器8通过网络与计算机10信号连接，能够实现远程操作的要求，能远程操控设备和高速率地记录检测的数据，保证电池检测人员的安全。
[0028]机架I上设有对电池检测过程进行视频拍摄的视频采集模块11、对电池检测数据进行采集的检测数据采集模块12，视频采集模块11、检测数据采集模块12分别与计算机10信号连接，视频采集模块11能够对电池检测过程进行视频拍摄并将数据实时发送到计算机10上，检测数据采集模块12可以包括电压、温度等传感器，检测数据采集模块12实时采集电池包检测时的相关电压、单体电压、温度等信息并将数据实时发送到计算机10上，能够综合检测电池包的安全性，所有数据可按照检测项目的要求进行软件设置、处理、分析、描绘曲线从而满足检测项目数据要求。
[0029]针刺挤压复合模具6包括有空心模具主体61、模具挤压头62、沿前后方向设置的针刺头63，针刺头63设置在模具主体61内部，模具挤压头62以可拆卸方式设置在模具主体61前端，模具挤压头62的前端面凸设有挤压曲面621。进行针刺检测时，将模具挤压头62卸下，使针刺头63能够刺入电池包中，进行挤压检测时，将模具挤压头62安装到模具主体61上，利用模具挤压头62挤压电池包。模具挤压头62和模具主体61尽可能的利用设计的合理性将各种检测标准需求的不同模具在设备上兼容，在制作上达到最简单易于实现。模具主体61具有很强的通用性，能满足目前国内国际不同检测标准的针刺挤压检测设备的压力、形状、尺寸以及不同条件下的使用要求，还具备有很强的可扩展性，可兼容各不同吨位针刺挤压设备挤压模具的安装。
[0030]针刺头63有多根，多根针刺头63沿横向方向并排设置，每根针刺头63分别沿横向方向滑动连接在模具主体61内部中，能够调节针刺头63的位置并进行锁定，来满足不同电池包对于针刺间距的调整而且调整后的间距(间距50mnT300mm可调整)稳定，保证检测数据的规范真实性，保证不同电池包在针刺时能够按照要求去刺穿所需要位置的不同单体电池达到针刺检测试验的要求。每根针刺头63的后端分别固定有调节滑座64，模具主体61内腔中设有沿横向设置的调节滑轨65，各个调节滑座64分别滑动连接在调节滑轨65上。
[0031]模模具主体61前端的上下两侧分别向前凸设有插接凸条611，模具挤压头62后端面开设有与插接凸条611配合的插槽622，插接凸条611插接在插槽622中，利用机械设计插槽622结构满足模具挤压头62与模具主体61所需要的滑动灵活，将模具设计成积木式拼接结构使实际接触部分的模具挤压头62与模具主体61分离；在保证检测效果的同时减轻需要更换部分的模具挤压头62的重量，便于单人操作和更换。模具主体61上下两侧插接凸条611之间相互背对的侧面均为倾斜面612，两插接凸条611的倾斜面612之间形成倒“八”字型结构，使得模具挤压头62受力稳定不易松动。
[0032]本实用新型将传统挤压模具分解为作为支撑部分的模具主体61、受力挤压接触部分的模具挤压头62进行分离设计，将最重的模具主体61安装在针刺挤压设备上和设备本体形成一个完整的整体，模具挤压头62可根据国内国际的不同标准进行制作，制作和更换按照最简易可行的方式来实现，更换模具时只需更换比较轻的模具挤压头62，减轻需要更换部分的重量，挤压头更换灵活方便、操作简单方便，减少起重工具的使用，节省人工，节省更换模具的时间，传统更换模具需要4人利用手动升降叉车，而本实用新型仅需I人即可更换包括针刺和挤压不同设备所需的模具和刺针。并且模具主体61通用性强，仅需加工不同标准的模具挤压头62进行更换，模具主体61作为共用部分能够满足不同标准要求的需要，模具挤压头62形状尺寸变小，并且易于加工和使加工方法和条件限制减少，易于加工，减少钢铁材料耗费60%左右，降低生产成本。
[0033]本实用新型通过伺服电机7控制油泵4的工作，以此控制液压回路的压力，从而控制针刺挤压复合模具6对电池的挤压力、及针刺挤压复合模具6挤压电池的位移，同时压力传感器9实时检测针刺挤压复合模具6对电池的实际挤压力、光栅尺13实时检测针刺挤压复合模具6的位移并反馈给控制器8，控制器8根据压力传感器9和光栅尺13反馈的数据对伺服电机7的控制指令进行修正，形成闭环控制系统，可以达到压力精度0.5%，位移尺寸误差〈0.05mm，精度高，能够达到电池检测标准的高精度兼容针刺、挤压2项检测项目的要求。
[0034]本实用新型采用伺服控制方式，根据需要给定电机功率使控制压力段最低端100吨针刺挤压设备最小压力达到2-3kg、位移可控最小量达到0.02mm，更好地达到试验精细化的要求，精度由传统的溢流阀5控制的分流方式的百分级提高到千分级，满足国内国际电池安全标准的顺利正常实现，并且兼容小型单体电池的检测。
[0035]由于针刺、挤压检测项目除了挤压头和刺针的差异外，运动形式和电池包安装放置均是一样的，本实用新型通过伺服电机7、压力传感器9、光栅尺13和控制器8的闭环控制系统配合针刺挤压复合模具6，能够使设备的运动行程、精度、速度等参量兼容此针刺、挤压检测项目的要求，能够在一台针刺挤压一体设备上满足针刺、挤压等项目检测要求，集针刺检测和挤压检测为一体，检测方便高效，操作简便易行，节能、降耗、减排。
[0036]当然，以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。
【权利要求】
1.高精度电池针刺挤压一体设备，其特征在于:包括有机架(I)，机架(I)上设有液压缸(2)、油槽(3)、油泵(4)、溢流阀(5)、控制器(8)、驱动连接油泵(4)的伺服电机(7)、对电池进行针刺和挤压的针刺挤压复合模具(6 )，针刺挤压复合模具(6 )设置在液压缸(2 )的输出端，油泵(4)的吸液口通过管道与油槽(3)连通，油泵(4)的排液口通过管道与液压缸(2)的入液口连通，液压缸(2)的出液口通过管道与油槽(3)连通，溢流阀(5)连接在油泵(4)的排液口与液压缸(2 )的入液口之间的管道上，针刺挤压复合模具(6 )与液压缸(2 )的输出端之间设有压力传感器(9)，伺服电机(7)、压力传感器(9)分别与控制器(8)信号连接。2.根据权利要求1所述的高精度电池针刺挤压一体设备，其特征在于:还包括有计算机(10)，控制器(8)通过网络与计算机(10)信号连接。3.根据权利要求2所述的高精度电池针刺挤压一体设备，其特征在于:所述机架(I)上设有对电池检测过程进行视频拍摄的视频采集模块(11)，视频采集模块(11)与计算机(10)信号连接。4.根据权利要求2所述的高精度电池针刺挤压一体设备，其特征在于:所述机架(I)上设有对电池检测数据进行采集的检测数据采集模块(12)，检测数据采集模块(12)与计算机(10)信号连接。5.根据权利要求1所述的高精度电池针刺挤压一体设备，其特征在于:所述机架(I)上在针刺挤压复合模具(6)运动的方向上设有用于感应针刺挤压复合模具(6)位移的光栅尺(13)，光栅尺(13)与控制器(8)信号连接。6.根据权利要求1所述的高精度电池针刺挤压一体设备，其特征在于:所述液压缸(2)沿前后方向水平设置。7.根据权利要求1飞任意一项所述的高精度电池针刺挤压一体设备，其特征在于:所述针刺挤压复合模具(6)包括有空心模具主体(61)、模具挤压头(62)、沿前后方向设置的针刺头(63 )，针刺头(63 )设置在模具主体(61)内部，模具挤压头(62 )以可拆卸方式设置在模具主体(61)前端，模具挤压头(62)的前端面凸设有挤压曲面(621)。8.根据权利要求7所述的高精度电池针刺挤压一体设备，其特征在于:所述针刺头(63)有多根，多根针刺头(63)沿横向方向并排设置，每根针刺头(63)分别沿横向方向滑动连接在模具主体(61)内部中，每根针刺头(63)的后端分别固定有调节滑座(64)，模具主体(61)内腔中设有沿横向设置的调节滑轨(65)，各个调节滑座(64)分别滑动连接在调节滑轨(65)上。9.根据权利要求7所述的高精度电池针刺挤压一体设备，其特征在于:所述模具主体(61)前端的上下两侧分别向前凸设有插接凸条(611)，模具挤压头(62)后端面开设有与插接凸条(611)配合的插槽(622)，插接凸条(611)插接在插槽(622)中，模具主体(61)上下两侧插接凸条(611)之间相互背对的侧面均为倾斜面(612)，两插接凸条(611)的倾斜面(612)之间形成倒“八”字型结构。
【文档编号】G01N3-12GK204286916SQ201420679536
【发明者】霍伟 [申请人]深圳市瑞佳达科技有限公司