CN108321350A - 一种锂电池全自动注液机的注液实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电池全自动注液机的注液实现方法，该方法包括软件系统和硬件系统，通过软件系统和硬件系统的相互配合，对锂电池精准注液；本发明锂电池全自动注液机将以上功能通过软件系统和硬件系统有机地结合在一起，形成一个完整的，相互配合的智能系统，该系统不仅囊括以上功能，还加了自动分析，自动微调注液量等功能，自动统计注液量数据，自动与标准注液量比对，自动计算出注液微调量，实现下一次注液更加精准，形成了一个真正意义上的智能闭环控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池注液技术，具体的说是涉及一种锂电池全自动注液机的注液方法。
背景技术
现有的注液系统，有的是单纯的为电池注液，有的系统加了自动称重，也有的在此基础上加了NG自动分选。现有锂电池注液方式为真空注液，将接液杯的出液嘴与电池的进液口对接好，并且采用密封圈用大压力压紧密封，然后一对一将其抽真空，抽完真空后将电解液注入，电解液会缓缓渗入电池极片绕组的间隙里，再打入压缩氮气，使电解液充分浸润。
锂电池真空注液有以下不足之处：
1、对接液杯施加大的气压，难以密封。
2、一对一进行抽真空注液打氮气，效率慢。
3、注液管路、氮气管路、真空管路都需要汇集在一个接液杯里，控制程序复杂，对管路密封性要求高。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在于提供了一种锂电池全自动注液机的注液方法。
为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：1.一种锂电池全自动注液机的注液实现方法，该方法包括软件系统和硬件系统，通过软件系统和硬件系统的相互配合，对锂电池精准注液；其特征在于：注液实现方法包括以下步骤：
步骤S1，硬件系统上的传感器反馈来料工位电池满料；
步骤S2，夹爪将电池送入电子秤，取得来料的电池净重数据a后并存入数据库；
步骤S3，称重完成后，机械手将电池送入电池托盘，电池和托盘流转到下一工位进行接液杯盘的扣合，形成一个整体组件；
步骤S4，扣合后的整体组件流转至打压测漏工位进行打压测漏；
步骤S5，打压测漏后的整体组件进入注液工位进行注液，智能机器人将整个组件送入空置工艺舱进行保压工艺，电解液浸润电池内的极片绕组，待浸润吸收完成后，智能机器人将整体组件取出送上传输线，流入下一工位进行接液杯盘拆分；
步骤S6，接液杯盘拆分后，接液杯盘与电池托盘分离，机械手将托盘中已经注液后的电池送到下料工位处的电子秤，取得注液后电池的重量数据b，并将电池注液数据存入主机数据库；
步骤S7，软件系统通过上下料两次重量a和b数据进行比对，并与电池需注液量的标准重量c比对，计算出下一次注液的微调量[c-((b-a))]＝d；
步骤S8，当d＞0时，注液装置对步骤S6中的第一次注液的电池再次注液，注液量为d，并且将注液系统设置的注液量增加d；
当d＝0时，注液装置不需要对步骤S6中的第一次注液的电池注液，且注液系统设置的注液量参数保持不变；
当d＜0时，注液装置的注液量多出标准值，则将注液系统的注液量减小d；
步骤S9，空的电池托盘和接液杯盘流到清洗工位进行清洗，准备下一次上料。
进一步的，硬件系统按流水线工位依次设置，包括：
供料装置，用于待注液电池的送入；
机械手上料装置，用于将待注液电池送入上料称重装置上；
上料称重装置，对待注液电池进行称重并将称重数据保存在主机数据库待用；
机械手装盘装置，该机械手装盘装置将已称重的待加液电池装入电池托盘；
电池托盘传输装置，装载有待注液电池的托盘被运送至接液杯盘处，并通过接液杯盘扣合装置将托盘与接液杯盘扣合固定；
打压测漏装置，其包括压力舱，压力舱通过气缸升降，压力舱下压将托盘与接液杯盘密封；
供电解液装置，用于将电解液送入接液杯盘上的杯体内，电解液顺杯体流入电池内的极片绕组，并将极片绕组浸润；
电解液浸润保压装置，压力舱连接有氮气输送装置和抽真空装置，压力舱抽成真空，充入氮气；
智能调度保压工艺舱装置，根据压力舱的压力随时调整气压；
接液杯盘分拆装置，电池注液后，压力舱上升，托盘与接液杯盘被移出，接液杯盘分拆装置将接液杯盘与托盘拆开；
机械手下盘装置，其将充好电解液的电池从托盘移出，移出后送至下一工序的下料称重装置；
下料称重装置，对注液后的电池称重，将重量数据发送给主机，主机接收数据并保存，其软件系统将注液后的重量数据与注液前的数据对比，得出差值，并将差值反馈给二次注液装置，进行补差注液；
机械手下料装置，用于将二次注液后的电池取出送至下一道工序；
NG分拣装置，用于分拣出不良品；
注液信息喷码装置，对不良品做喷码标识，然后送入NG电池收集仓内。
进一步的，所述软件系统包括设备动作可编程逻辑控制器，该设备动作可编程逻辑控制器包括：
动作信号输入模块，用于设置各装置的时间及顺序；
缓存及逻辑运算模块用于存储待加料电池的重量和已经注液电池的重量，并通过逻辑运算模块对二次重量进行比对，算出差值；
执行信号输出模块，将执行信号发送给各装置；
与工控机通信的通信模块，该通信模块设置于各装置上。
进一步的，所述各装置包括供料装置、机械手上料装置、上料称重装置、机械手装盘装置、电池托盘传输装置、接液杯盘扣合装置、打压测漏装置、供电解液装置、电解液浸润保压装置、智能调度保压工艺舱装置、接液杯盘分拆装置、机械手下盘装置、下料称重装置、机械手下料装置、NG分拣装置、注液信息喷码装置。
进一步的，所述工控机系统包括：电源及与电源连接的与主机、显示器、通讯接口及通讯协议；所述工控机系统是存储电池生产信息、电池上料时间、电池净重、电池注液后重量、注液量、电池下料时间，根据存储的数据统计计算出注液量修正值，并直接控制供电解液系统调整修正注液量，并输出生产数据供车间技术人员做生产分析报告。
进一步的，硬件系统还包括人机界面，人机界面包括：固定式触摸控制屏、移动式触摸控制屏的一种或两种组合。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明锂电池全自动注液机将以上功能通过软件系统和硬件系统有机地结合在一起，形成一个完整的，相互配合的智能系统，该系统不仅囊括以上功能，还加了自动分析，自动微调注液量等功能，自动统计注液量数据，自动与标准注液量比对，自动计算出注液微调量，实现下一次注液更加精准，形成了一个真正意义上的智能闭环控制系统。
开机生产前只需要对注液泵进行一次校准，新加电解液后不需再次校准。
生产技术人员可调取任意时间点的电池生产数据并输出。
能够保证精准注液，注液数据准确存储，分析计算出准确的注液量修正值，进一步保证精准注液。
智能NG分拣系统，NG分拣自动进行注液数据喷码，方便人工根据注液数据进行补液，以降低生产报废率。
附图说明
图1为本发明锂电池全自动注液机的注液实现方法的原理图；
图2为本发明锂电池全自动注液机的注液实现方法的流程图；
图3为本发明锂电池全自动注液机的注液实现方法的详细操作步骤图；
图4为本发明锂电池托盘与接液杯盘扣接后示意图；
图5为本发明硬件系统的部分设备示意图；
图6为本发明电池托盘与接液杯盘放入压力舱后，压力舱压下示意图；
图7为图6打开压力舱后结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参照附图1-7，本发明的1.一种锂电池全自动注液机的注液实现方法，该方法包括软件系统和硬件系统，通过软件系统和硬件系统的相互配合，对锂电池精准注液；其特征在于：注液实现方法包括以下步骤：
步骤S1，硬件系统上的传感器反馈来料工位电池满料；
步骤S2，夹爪将电池送入电子秤，取得来料的电池净重数据a后并存入数据库；
步骤S3，称重完成后，机械手将电池送入电池托盘，电池和托盘流转到下一工位进行接液杯盘的扣合，形成一个整体组件；
步骤S4，扣合后的整体组件流转至打压测漏工位进行打压测漏；
步骤S5，打压测漏后的整体组件进入注液工位进行注液，智能机器人将整个组件送入空置工艺舱进行保压工艺，电解液浸润电池内的极片绕组，待浸润吸收完成后，智能机器人将整体组件取出送上传输线，流入下一工位进行接液杯盘拆分；
步骤S6，接液杯盘拆分后，接液杯盘与电池托盘分离，机械手将托盘中已经注液后的电池送到下料工位处的电子秤，取得注液后电池的重量数据b，并将电池注液数据存入主机数据库；
步骤S7，软件系统通过上下料两次重量a和b数据进行比对，并与电池需注液量的标准重量c比对，计算出下一次注液的微调量[c-(b-a)]＝d；
步骤S8，当d＞0时，注液装置对步骤S6中的第一次注液的电池再次注液，注液量为d，并且将注液系统设置的注液量增加d；
当d＝0时，注液装置不需要对步骤S6中的第一次注液的电池注液，且注液系统设置的注液量参数保持不变；
当d＜0时，注液装置的注液量多出标准值，则将注液系统的注液量减小d；
例如：注液系统的注液量参数设置为5g，其公差范围为±0.10g，注液量参数设置后，在注液时注液装置不会突然超出这个范围，而是慢慢变小或变大，当注液量变成了4.95g，那么注液系统会慢慢将注液量调高，让他恢复到5.00g，当注液量变大则调低，调高或调低是通过实际测量出的d值来控制；
步骤S9，空的电池托盘和接液杯盘流到清洗工位进行清洗，准备下一次上料。
优选方案：硬件系统按流水线工位依次设置，包括：
供料装置101，用于待注液电池的送入；
机械手上料装置102，用于将待注液电池送入上料称重装置103上；
上料称重装置103，对待注液电池进行称重并将称重数据保存在主机数据库待用；
机械手装盘装置104，该机械手装盘装置104将已称重的待加液电池装入电池托盘1041；
电池托盘传输装置105，装载有待注液电池的托盘2被运送至接液杯盘1处，并通过接液杯盘扣合装置106将托盘2与接液杯盘1扣合固定；
打压测漏装置107，其包括压力舱，压力舱通过气缸升降，压力舱下压将托盘2与接液杯盘1密封；
供电解液装置，用于将电解液送入接液杯盘1上的杯体内，电解液顺杯体流入电池内的极片绕组，并将极片绕组浸润；
电解液浸润保压装置，压力舱连接有氮气输送装置和抽真空装置，压力舱抽成真空，充入氮气；
智能调度保压工艺舱装置，根据压力舱的压力随时调整气压；
接液杯盘分拆装置，电池注液后，压力舱上升，托盘2与接液杯盘1被移出，接液杯盘分拆装置将接液杯盘1与托盘2拆开；
机械手下盘装置，其将充好电解液的电池从托盘移出，移出后送至下一工序的下料称重装置；
下料称重装置，对注液后的电池称重，将重量数据发送给主机，主机接收数据并保存，其软件系统将注液后的重量数据与注液前的数据对比，得出差值，并将差值反馈给二次注液装置，进行补差注液；
机械手下料装置，用于将二次注液后的电池取出送至下一道工序；
NG分拣装置，用于分拣出不良品；
注液信息喷码装置，对不良品做喷码标识，然后送入NG电池收集仓内。
优选方案：所述软件系统包括设备动作可编程逻辑控制器，该设备动作可编程逻辑控制器包括：
动作信号输入模块，用于设置各装置的时间及顺序；
缓存及逻辑运算模块用于存储待加料电池的重量和已经注液电池的重量，并通过逻辑运算模块对二次重量进行比对，算出差值；
执行信号输出模块，将执行信号发送给各装置；
与工控机通信的通信模块，该通信模块设置于各装置上。
优选方案：所述各装置包括供料装置101、机械手上料装置102、上料称重装置103、机械手装盘装置104、电池托盘传输装置105、接液杯盘扣合装置106、打压测漏装置107、供电解液装置、电解液浸润保压装置、智能调度保压工艺舱装置、接液杯盘分拆装置、机械手下盘装置、下料称重装置、机械手下料装置、NG分拣装置、注液信息喷码装置。
优选方案：所述工控机系统包括：电源及与电源连接的与主机、显示器、通讯接口及通讯协议；所述工控机系统是存储电池生产信息、电池上料时间、电池净重、电池注液后重量、注液量、电池下料时间，根据存储的数据统计计算出注液量修正值，并直接控制供电解液系统调整修正注液量，并输出生产数据供车间技术人员做生产分析报告。
优选方案：硬件系统还包括人机界面，人机界面包括：固定式触摸控制屏、移动式触摸控制屏的一种或两种组合。
本发明可编程逻辑控制器与人机界面的数据交互。
1).人机界面显示实时显示注液机生产总数、良品率、生产效率。
2).当注液机主体机构发生故障，可编程控制器通过机构传感器判别故障原因，并在人机界面显示。
3).通过人机界面可设置设备的运行参数，比如：机械手夹取电池的坐标位置，机械手、机器人运动速度，保压工艺流程时间及次数设定等。
4).当设备出现故障需要调试时，可在固定式人机界面或者移动式人机界面上单步操作设备进行特殊动作。
2.可编程逻辑控制器通过I/0模块与设备主体进行交互
1).设备主体上每一个传感器都接在可编程控制器的输入点上，用来告诉控制器设备相应动作是否完成。
2).控制器根据预先编好的程序以及输入点on或off的状态来给出相应的on或off输出信号，以此来控制设备做相应动作。
3.可编程逻辑控制器通过通讯模块与工控机的交互
1).可编程逻辑控制器与工控机通讯的主要内容是：上下料称重系统是否可以读取称重数据，读取称重数据是否完成。
2).当上料机械手将电池送入电子秤，可编程控制器发信号告诉工控机可以读取电子秤数据，工控机读取并保存好数据后会发信号告诉可编程控制器进行下一次上下料。
3).上料装盘工位，可编程控制器通过该工位的传感器识别出电池托盘的编号，并将该托盘编号以及该托盘上的每一个电池坐标信息传送至工控机。
4.工控机与注液设备主体的交互
1).工控机根据保存的上下料称重数据计算出注液量相对于注液标准值是偏大还是偏小，然后取一个合适的修正值传给注液泵控制器，注液系统以此来微调修正注液量，使注液精度更高。
2).注液标准值是预先在工空机控制软件上设置好，包括注液上下偏差值。
3).工控机通过预先设置好的注液标准值以及注液上下偏差值与注液后下料的电池重量进行一一比对，判断出注液量偏差过大的作为NG品分拣出来从特定流到流出，并且工控机将注液称重的数据字符发送给注液机主体喷码机进行喷码。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种锂电池全自动注液机的注液实现方法，该方法包括软件系统和硬件系统，通过软件系统和硬件系统的相互配合，对锂电池精准注液；其特征在于：注液实现方法包括以下步骤：
步骤S1，硬件系统上的传感器反馈来料工位电池满料；
步骤S2，夹爪将电池送入电子秤，取得来料的电池净重数据a后并存入数据库；
步骤S3，称重完成后，机械手将电池送入电池托盘，电池和托盘流转到下一工位进行接液杯盘的扣合，形成一个整体组件；
步骤S4，扣合后的整体组件流转至打压测漏工位进行打压测漏；
步骤S5，打压测漏后的整体组件进入注液工位进行注液，智能机器人将整个组件送入空置工艺舱进行保压工艺，电解液浸润电池内的极片绕组，待浸润吸收完成后，智能机器人将整体组件取出送上传输线，流入下一工位进行接液杯盘拆分；
步骤S6，接液杯盘拆分后，接液杯盘与电池托盘分离，机械手将托盘中已经注液后的电池送到下料工位处的电子秤，取得注液后电池的重量数据b，并将电池注液数据存入主机数据库；
步骤S7，软件系统通过上下料两次重量a和b数据进行比对，并与电池需注液量的标准重量c比对，计算出下一次注液的微调量[c-((b-a))]＝d；
步骤S8，当d＞0时，注液装置对步骤S6中的第一次注液的电池再次注液，注液量为d，并且将注液系统设置的注液量增加d；
当d＝0时，注液装置不需要对步骤S6中的第一次注液的电池注液，且注液系统设置的注液量参数保持不变；
当d＜0时，注液装置的注液量多出标准值，则将注液系统的注液量减小d；
步骤S9，空的电池托盘和接液杯盘流到清洗工位进行清洗，准备下一次上料。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池全自动注液机的注液实现方法，其特征在于，硬件系统按流水线工位依次设置，包括：
供料装置(101)，用于待注液电池的送入；
机械手上料装置(102)，用于将待注液电池送入上料称重装置(103)上；
上料称重装置(103)，对待注液电池进行称重并将称重数据保存在主机数据库待用；
机械手装盘装置(104)，该机械手装盘装置(104)将已称重的待加液电池装入电池托盘(1041)；
电池托盘传输装置(105)，装载有待注液电池的托盘(2)被运送至接液杯盘(1)处，并通过接液杯盘扣合装置(106)将托盘(2)与接液杯盘(1)扣合固定；
打压测漏装置(107)，其包括压力舱，压力舱通过气缸升降，压力舱下压将托盘(2)与接液杯盘(1)密封；
供电解液装置，用于将电解液送入接液杯盘(1)上的杯体内，电解液顺杯体流入电池内的极片绕组，并将极片绕组浸润；
电解液浸润保压装置，压力舱连接有氮气输送装置和抽真空装置，压力舱抽成真空，充入氮气；
智能调度保压工艺舱装置，根据压力舱的压力随时调整气压；
接液杯盘分拆装置，电池注液后，压力舱上升，托盘(2)与接液杯盘(1)被移出，接液杯盘分拆装置将接液杯盘(1)与托盘(2)拆开；
机械手下盘装置，其将充好电解液的电池从托盘移出，移出后送至下一工序的下料称重装置；
下料称重装置，对注液后的电池称重，将重量数据发送给主机，主机接收数据并保存，其软件系统将注液后的重量数据与注液前的数据对比，得出差值，并将差值反馈给二次注液装置，进行补差注液；
机械手下料装置，用于将二次注液后的电池取出送至下一道工序；
NG分拣装置，用于分拣出不良品；
注液信息喷码装置，对不良品做喷码标识，然后送入NG电池收集仓内。
3.根据权利要求1所述的一种锂电池全自动注液机的注液实现方法，其特征在于，所述软件系统包括设备动作可编程逻辑控制器，该设备动作可编程逻辑控制器包括：
动作信号输入模块，用于设置各装置的时间及顺序；
缓存及逻辑运算模块用于存储待加料电池的重量和已经注液电池的重量，并通过逻辑运算模块对二次重量进行比对，算出差值；
执行信号输出模块，将执行信号发送给各装置；
与工控机通信的通信模块，该通信模块设置于各装置上。
4.根据权利要求3所述的一种锂电池全自动注液机的注液实现方法、其特征在于：所述各装置包括供料装置(101)、机械手上料装置(102)、上料称重装置(103)、机械手装盘装置(104)、电池托盘传输装置(105)、接液杯盘扣合装置(106)、打压测漏装置(107)、供电解液装置、电解液浸润保压装置、智能调度保压工艺舱装置、接液杯盘分拆装置、机械手下盘装置、下料称重装置、机械手下料装置、NG分拣装置、注液信息喷码装置。
5.根据权利要求3所述的一种锂电池全自动注液机的注液实现方法、其特征在于：所述工控机系统包括：电源及与电源连接的与主机、显示器、通讯接口及通讯协议；所述工控机系统是存储电池生产信息、电池上料时间、电池净重、电池注液后重量、注液量、电池下料时间，根据存储的数据统计计算出注液量修正值，并直接控制供电解液系统调整修正注液量，并输出生产数据供车间技术人员做生产分析报告。
6.根据权利要求1所述的一种锂电池全自动注液机的注液实现方法、其特征在于：硬件系统还包括人机界面，人机界面包括：固定式触摸控制屏、移动式触摸控制屏的一种或两种组合。
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