CN111426432A - 一种电池仓气密性检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池仓气密性检测技术领域，尤其是涉及一种电池仓气密性检测系统及方法，该电池仓气密性检测系统用于X向一侧带有接口的电池仓下壳体的气密性检测，包括多车型电池壳密封夹紧单元、多车型电池型腔填充块切换单元及气密性测试单元，通过多车型电池壳密封夹紧单元根据车型将对应的电池仓下壳体密封夹紧在工作台面上，通过多车型电池型腔填充块切换单元实现将用来模拟电池的电池型腔填充块更换以适应不同车型，气密性测试单元利用压差法和流量质量传感器的精密检测功能，实现泄露值检测功能。与现有技术相比，本发明能够保证检测精度，满足高效生产需求；而且能根据车型不同自动进行适应性调整。

Description

一种电池仓气密性检测系统及方法

技术领域

本发明涉及电池仓气密性检测技术领域，尤其是涉及一种电池仓气密性检测系统及方法。

背景技术

在白车身装配焊装生产线中，随着车辆轻量化设计的推广，铝合金零部件因其质量轻、强度高、机械性能好而被各主机厂广泛采用。针对铝合金电池壳下壳体，因材料性能对焊接和装配工艺的制约，铝合金总成零件的气密性在焊接、铆接、螺纹紧固、涂胶等方面，工艺要求十分严格。气密性检测既是绝对性的工艺复核环节，又是一个关键的质量控制关口，对多项工艺综合作用后的产品气密性是否合格作出判断，同时通过闭环检测反馈工艺缺陷，辅助完善产品质量。

现有的气密性检测主要有气泡法、涂抹法和差压法。随着客户对检测效率及自动化生产线的需求，原有的技术手段已无法满足。

发明内容

基于客户的需求及广阔的市场应用，申请人开发一种全新概念的、基于流量检测的填充式气密性检测系统。该套系统不但囊括了现有检测系统的所有功能，而且提高了检测效率和自动化程度，尤其当被测工件容积较大时，能保证检测精度，满足高效生产需求。而且该系统能够根据车型不同(电池仓下壳体型腔结构不同)进行适应性调整。

本发明的目的就是为了克服现有技术存在的缺陷而提供一种电池仓的气密性检测系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明第一方面提供一种电池仓气密性检测系统，用于X向一侧带有接口的电池仓下壳体的气密性检测，包括：

多车型电池壳密封夹紧单元，具有机架、Z向密封夹紧装置和X向滑动匹配封堵装置，所述的机架上设有工作台面，工作台面上设有用于承载倒扣的电池仓下壳体的电池仓承载工位，电池仓承载工位范围内设有用于承载电池型腔填充块的电池型腔填充块工位，Z向密封夹紧装置用于将电池仓下壳体沿Z向夹紧在电池仓承载工位上，X向滑动匹配封堵装置通过沿X向滑动对接口进行封堵，

多车型电池型腔填充块切换单元，具有悬臂装置、电池型腔填充块自动取放装置和电池型腔填充块存储工位，电池型腔填充块自动取放装置设置于悬臂装置上，用于将电池型腔填充块在电池型腔填充块工位和电池型腔填充块存储工位之间搬运，

气密性测试单元，具有储气罐、压力传感器试漏仪器和流量质量传感器，所述的储气罐通过气体管路与电池仓承载工位相连，用于向倒扣在电池仓承载工位的电池仓下壳体内充气，流量质量传感器设置于所述的气体管路上，压力传感器试漏仪器与储气罐和流量质量传感器电性连接。

作为优选的技术方案，所述的电池仓承载工位周围设有车型识别传感器，用于识别电池仓承载工位放置的电池仓下壳体对应的车型，X向滑动匹配封堵装置用于根据识别到的车型，运动到对应车型的封堵位置。

作为优选的技术方案，X向滑动匹配封堵装置和Z向密封夹紧装置包围电池仓承载工位布置；X向滑动匹配封堵装置设置于与电池仓下壳体的接口一侧对应的电池仓承载工位的外侧，并可沿X向远离或靠近电池仓承载工位；所述的Z向密封夹紧装置由三个Z向密封夹紧机构组成，三个Z向密封夹紧机构分别设置于与电池仓下壳体另外三侧对应的电池仓承载工位的外侧，所述的Z向密封夹紧机构可沿Z向移动将电池仓下壳体夹紧在电池仓承载工位上。

作为优选的技术方案，所述的X向滑动匹配封堵装置包括通过导轨架设于工作台上的滑台、设置于滑台上的伸缩堵头以及通过丝杠驱动滑台沿导轨运动的X 向驱动电机。

作为优选的技术方案，所述的Z向密封夹紧机构由穿设于工作台上的Z向运动件、设置于Z向运动件上的伸缩压块以及通过丝杠驱动Z向运动件沿Z向运动的Z向驱动电机。

作为优选的技术方案，电池仓承载工位内还设有充气口，用于向放置于电池仓承载工位的电池仓下壳体内充气。

作为优选的技术方案，多车型电池型腔填充块切换单元设置于多车型电池壳密封夹紧单元一侧，悬臂装置具有可在电池型腔填充块工位和电池型腔填充块存储工位上方来回摆动的悬臂，电池型腔填充块自动取放装置设置于悬臂上。

作为优选的技术方案，所述的电池型腔填充块自动取放装置由固定于悬臂上的升降气缸、连接于升降气缸上的升降板以及分布于升降板上的多组气动滚珠膨胀芯轴机构组成，所述的气动滚珠膨胀芯轴机构由块体、气压推杆、套筒和多个钢珠组成，所述的块体固定于升降板上，所述的套筒顶部敞口并与块体连接，套筒底部封闭并在靠近套筒底部的侧壁上沿周向布置有多个小孔，所述的气压推杆固定于块体上，且推杆穿过块体伸入套筒内，且推杆底部逐渐变细，多个钢珠分布于套筒底部上方，在推杆向下运动时受挤压向外运动且部分露出于小孔外，并在推杆向上运动时缩回套筒内；所述的电池型腔填充块上设有与该气动滚珠膨胀芯轴机构相匹配的阶梯孔，所述的阶梯孔由一上一下相连通的小内径孔和大内径孔组成，所述的小内径孔的孔径与套筒的外径相匹配。

作为优选的技术方案，所述的储气罐上设有电磁阀。

本发明第二方面提供一种电池仓气密性检测方法，采用所述的电池仓气密性检测系统，该方法包括连通稳压阶段、测量阶段和排气阶段；

在连通稳压阶段，将储气罐和电池仓下壳体连通，充气至平衡到预设测量压力，完成连通稳压阶段；

在测量阶段，测量压力趋于稳定状态，在预设测量时间内，通过流量质量传感器读数换算计算得到泄露率数值；

在排气阶段，释放电池仓下壳体内气体。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.100％全自动测量。

2.检测过程操作简单，设手动、自动多种操作模式，首测、复测等多种测试逻辑判断。

3.专设移动导轨，并可以利用坦克链，使移动机构高速移动更平稳，管线使用更持久，排布整齐。

4.分段式模块连接，降低加工难度，磨损替换简单。

5.设备维修和保养简单，维修空间大。

6.重复定位精度高(±0.05)，提高电池壳气密性检测稳定性。

7.大容积工件高速高精度气密性检测，满足188L/6min的节拍。

附图说明

图1(a)和图(b)为本发明涉及到的不同车型的电池仓下壳体的示意图。

图2为本发明电池仓气密性检测系统的示意图(多车型电池型腔填充块切换单元未示出)。

图3为本发明多车型电池壳密封夹紧单元和多车型电池型腔填充块切换单元布置示意图；

图4为本发明气动滚珠膨胀芯轴机构的示意图。

图5为本发明气动滚珠膨胀芯轴机构拿起电池型腔填充块时的剖面示意图。

图6为本发明气动滚珠膨胀芯轴机构拿起电池型腔填充块时的示意图。

图7为本发明气密测试&工艺返修流程示意图。

图中，1为多车型电池壳密封夹紧单元，11为机架，111为工作台面，1111为工作台面，12为Z向密封夹紧装置，121为Z向运动件，122为伸缩压块，13为 X向滑动匹配封堵装置，131为导轨，132为滑台，133为伸缩堵头，134为丝杠， 135为X向驱动电机，2为多车型电池型腔填充块切换单元，21为悬臂装置，22 为电池型腔填充块自动取放装置，221为升降气缸，222为气动滚珠膨胀芯轴机构， 2221为块体，2222为气压推杆、22221为推杆，2223为套筒，22231为小孔，22232 为套筒底部，2224为钢珠，31为储气罐，32为压力传感器试漏仪器，33为流量质量传感器，34为气体管路，4为电池仓下壳体，41为接口，5为电池型腔填充块， 51为阶梯孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1(a)和图1(b)所示，分别展示了长车型和短车型对应的电池仓下壳体4，这两种电池仓下壳体4主要区别在于型腔结构数量不一样，短车型对应的电池仓下壳体4(图1(b))相较于长车型对应的电池仓下壳体4来说，少了两排共四个型腔结构(对应电池也少了四个)。

本实施例的一种电池仓气密性检测系统，如图2～3所示，用于上述不同车型对应的电池仓下壳体4的气密性检测，包括多车型电池壳密封夹紧单元1、多车型电池型腔填充块切换单元2及气密性测试单元，其中：多车型电池壳密封夹紧单元1 具有机架11、Z向密封夹紧装置12和X向滑动匹配封堵装置13，机架11上设有工作台面111，工作台面111上设有用于承载倒扣的电池仓下壳体4的电池仓承载工位，电池仓承载工位范围内设有用于承载电池型腔填充块5的电池型腔填充块工位，Z向密封夹紧装置12用于将电池仓下壳体4沿Z向夹紧在电池仓承载工位上， X向滑动匹配封堵装置13通过沿X向滑动对接口41进行封堵；多车型电池型腔填充块切换单元2具有悬臂装置21、电池型腔填充块自动取放装置22和电池型腔填充块存储工位23，电池型腔填充块自动取放装置22设置于悬臂装置21上，用于将电池型腔填充块5在电池型腔填充块工位和电池型腔填充块存储工位23之间搬运；气密性测试单元具有储气罐31(优选储气罐31上设有电磁阀)、压力传感器试漏仪器32和流量质量传感器33，储气罐31通过气体管路34与电池仓承载工位相连(优选电池仓承载工位内还设有充气口，用于向放置于电池仓承载工位的电池仓下壳体4内充气，图2中气体管路只是示意，并非真正的充气口设置位置)，用于向倒扣在电池仓承载工位的电池仓下壳体4内充气，流量质量传感器33设置于气体管路34上，压力传感器试漏仪器32与储气罐31和流量质量传感器33电性连接。

本实施例中，利用电池型腔填充块5来模拟放置于型腔结构内的电池，以提升检测的可靠性。如图2～3所示，电池型腔填充块工位最多放置14块电池型腔填充块5，用来对应长车型，当需要对短车型的电池仓下壳体4进行检测时，用多车型电池型腔填充块切换单元2移走对应的两排电池型腔填充块5即可实现车型切换。从而能够满足多车型共线检测。更具体地，本实施例中，电池仓承载工位周围设有车型识别传感器1111，用于识别电池仓承载工位放置的电池仓下壳体4对应的车型，X向滑动匹配封堵装置13用于根据识别到的车型，运动到对应车型的封堵位置(主要是X向运动距离不同，可以事先将相关车型对应的移动距离信息输入系统)。本实施例中的车型识别传感器1111采用本领域常规的型号及布置方式。

本实施例中，优选X向滑动匹配封堵装置13和Z向密封夹紧装置12包围电池仓承载工位布置；X向滑动匹配封堵装置13设置于与电池仓下壳体4的接口41 一侧对应的电池仓承载工位的外侧，并可沿X向远离或靠近电池仓承载工位；Z 向密封夹紧装置12由三个Z向密封夹紧机构组成，三个Z向密封夹紧机构分别设置于与电池仓下壳体4另外三侧对应的电池仓承载工位的外侧，Z向密封夹紧机构可沿Z向移动将电池仓下壳体4夹紧在电池仓承载工位上。更进一步优选X向滑动匹配封堵装置13包括通过导轨131架设于工作台111上的滑台132、设置于滑台132上的伸缩堵头133以及通过丝杠134驱动滑台132沿导轨131运动的X向驱动电机135。

本实施例中，优选Z向密封夹紧机构由穿设于工作台111上的Z向运动件121、设置于Z向运动件121上的伸缩压块122以及通过丝杠驱动Z向运动件121沿Z 向运动的Z向驱动电机(图2～3中被工作台面遮挡，未示出，实际上丝杠和Z向驱动电机之间采用的是常规的连接方式)。采用伸缩压块122可以避免对电池仓下壳体4放件和取件时的干涉。另外，电池仓下壳体4的放件和取件可以通过机械手等自动化设备实现。

本实施例中，多车型电池型腔填充块切换单元2设置于多车型电池壳密封夹紧单元1一侧，悬臂装置21具有可在电池型腔填充块工位和电池型腔填充块存储工位23上方来回摆动的悬臂，电池型腔填充块自动取放装置22设置于悬臂上。进一步优选电池型腔填充块自动取放装置22由固定于悬臂上的升降气缸221、连接于升降气缸221上的升降板223以及分布与升降板223上的多组气动滚珠膨胀芯轴机构222组成，气动滚珠膨胀芯轴机构222由块体2221、气压推杆2222、套筒2223 和多个钢珠2224组成，块体2221固定于升降板223上，套筒2223顶部敞口并与块体2221连接，套筒底部22232封闭并在靠近套筒底部22232的侧壁上沿周向布置有多个小孔22231，气压推杆2222固定于块体2221上，且推杆22221穿过块体 2221伸入套筒2223内，且推杆22221底部逐渐变细，多个钢珠2224分布于套筒底部22232上方，在推杆22221向下运动时受挤压向外运动且部分露出于小孔 22231外，并在推杆22221向上运动时缩回套筒2223内；电池型腔填充块5上设有与该气动滚珠膨胀芯轴机构222相匹配的阶梯孔51，阶梯孔51由一上一下相连通的小内径孔和大内径孔组成，小内径孔的孔径与套筒2223的外径相匹配。如图 4～6所示。

本实施例可以针对不同车型，电池仓气密性检测系统通过调整X向的进给实现多车型电池仓的切换，并完成气密性检测。

本实例中，进一步优选(Ⅰ)压力传感器试漏仪器32，内含压力传感器，电子调压器，数据存储终端，能完成PLC设定的测试逻辑和上传数据采集结果。(Ⅱ) 储气罐采用平衡储气罐，依据测试通道数量、测试壳体容积安装一定数量的平衡储气罐，完成工件充气阶段的平衡作用；(Ⅲ)流量质量传感器，输出流量变化数值。

本实施例中提及的设备或部件，如无特别说明，均为市售的现有产品。例如压力传感器试漏仪器32为带有压力传感器的试漏仪器，具备结果显示和数据采集功能，为市售产品。

实施例2

一种电池仓气密性检测方法，采用实施例1的电池仓气密性检测系统，该方法包括连通稳压阶段、测量阶段和排气阶段；

在连通稳压阶段，将储气罐和电池仓下壳体连通，充气至平衡到预设测量压力，完成连通稳压阶段；

在测量阶段，测量压力趋于稳定状态，在预设测量时间内，通过流量质量传感器读数换算计算得到泄露率数值；

在排气阶段，释放电池仓下壳体内气体。

更具体地：

当电池壳由搬运装置传送至密封工装时，完成机械步骤A→E，程序步骤P1 →P4。

步骤A：多车型电池型腔填充块切换单元工作，完成对应车型的填充块切换，即填充块由储存位搬运至工作位(电池型腔填充块工位)or由工作位搬运至储存位(电池型腔填充块存储工位)；

步骤B：X向滑动匹配封堵装置判断车型，并由X向运动到对应的车型封堵位置；

步骤C：步骤A、B完成后，Z向密封夹紧装置，与X向滑动匹配封堵装置上的伸缩封堵头完成相应的夹紧和封堵；

步骤D：位置传感器完成位置识别，密封工装密封功能完成，传递信号至气密性测试单元；

当多车型电池壳密封夹紧单元密封功能完成后，密封信号传递至多车型电池壳密封夹紧单元处，试漏仪开始启动测试流程。

P1：储气罐开始充气，电磁阀打开，电子调压器工作，完成预设测试压力值；

P2：连通稳压阶段(电池仓充气阶段)，储气罐与工件通过管路连通，待平衡至工件测量压力，完成充气阶段；

P3：测量阶段，测量压力趋于稳定状态，测量时间10s，工件泄露值通过管路中的流量质量传感器读数换算得到泄漏率数值。若泄露，工件压力趋向于大气压力，管路内空气产生流动，流量质量阀进行测量。

P4：排气阶段：工控机试漏仪打开与大气压相通阀门，回复到步骤D的状态。

步骤E：X向滑动匹配封堵装置和Z向密封夹紧装置依序完成打开状态，工件由搬运装置搬离测试区域。

气密测试数据信息采集。

本实施例解决了目前公司的空白，通过设计与电池壳匹配的多车型电池壳密封夹紧单元，利用压差法和流量质量传感器的精密检测功能，实现了泄露值检测功能。 (1)全自动气密性检测方案，自动化程度100％，节约人力资源。(2)大容积被测工件的高速高精度气密性检测，满足188L/6min的节拍。(3)离线和数据采集方案，自动化程度100％。

作为优选的实施方式，气密测试&工艺返修流程如下：

如图3，气密测试&工艺返修流程信息数据采集，

*1号位置为首测零件信息采集点，采集首次测试的气密状态，通过气密测试结果确定该件总成履历，并将结果上传数据库，完成数据库内生产订单首测合格概率的计算。

*2号位置为首测零件和复测零件信息采集点，此处位置可由相关搬运装置或线体结束位置定义，在一个生产订单时间周期内，对到位零件进行数据库比对。

若为首测零件，且结果合格→线体结束；

若为复测零件，且结果合格→线体结束；

若为复测零件，结果不合格→判断复测次数，对比工艺要求→线体结束，下线检修/报废。

*3号位置为报废零件信息采集点，采集报废零件气密状态，通过最新一次的气密测试结果确定该件总成履历，并将报废结果上传数据库，完成数据库内生产订单报废概率的计算。

相关过程参见图7。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池仓气密性检测系统，用于X向一侧带有接口(41)的电池仓下壳体(4)的气密性检测，其特征在于，包括：

多车型电池壳密封夹紧单元(1)，具有机架(11)、Z向密封夹紧装置(12)和X向滑动匹配封堵装置(13)，所述的机架(11)上设有工作台面(111)，工作台面(111)上设有用于承载倒扣的电池仓下壳体(4)的电池仓承载工位，电池仓承载工位范围内设有用于承载电池型腔填充块(5)的电池型腔填充块工位，Z向密封夹紧装置(12)用于将电池仓下壳体(4)沿Z向夹紧在电池仓承载工位上，X向滑动匹配封堵装置(13)通过沿X向滑动对接口(41)进行封堵，

多车型电池型腔填充块切换单元(2)，具有悬臂装置(21)、电池型腔填充块自动取放装置(22)和电池型腔填充块存储工位(23)，电池型腔填充块自动取放装置(22)设置于悬臂装置(21)上，用于将电池型腔填充块(5)在电池型腔填充块工位和电池型腔填充块存储工位(23)之间搬运，

气密性测试单元，具有储气罐(31)、压力传感器试漏仪器(32)和流量质量传感器(33)，所述的储气罐(31)通过气体管路(34)与电池仓承载工位相连，用于向倒扣在电池仓承载工位的电池仓下壳体(4)内充气，流量质量传感器(33)设置于所述的气体管路(34)上，压力传感器试漏仪器(32)与储气罐(31)和流量质量传感器(33)电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种电池仓气密性检测系统，其特征在于，所述的电池仓承载工位周围设有车型识别传感器(1111)，用于识别电池仓承载工位放置的电池仓下壳体(4)对应的车型，X向滑动匹配封堵装置(13)用于根据识别到的车型，运动到对应车型的封堵位置。

3.根据权利要求1所述的一种电池仓气密性检测系统，其特征在于，X向滑动匹配封堵装置(13)和Z向密封夹紧装置(12)包围电池仓承载工位布置；X向滑动匹配封堵装置(13)设置于与电池仓下壳体(4)的接口(41)一侧对应的电池仓承载工位的外侧，并可沿X向远离或靠近电池仓承载工位；所述的Z向密封夹紧装置(12)由三个Z向密封夹紧机构组成，三个Z向密封夹紧机构分别设置于与电池仓下壳体(4)另外三侧对应的电池仓承载工位的外侧，所述的Z向密封夹紧机构可沿Z向移动将电池仓下壳体(4)夹紧在电池仓承载工位上。

4.根据权利要求3所述的一种电池仓气密性检测系统，其特征在于，所述的X向滑动匹配封堵装置(13)包括通过导轨(131)架设于工作台(111)上的滑台(132)、设置于滑台(132)上的伸缩堵头(133)以及通过丝杠(134)驱动滑台(132)沿导轨(131)运动的X向驱动电机(135)。

5.根据权利要求3所述的一种电池仓气密性检测系统，其特征在于，所述的Z向密封夹紧机构由穿设于工作台(111)上的Z向运动件(121)、设置于Z向运动件(121)上的伸缩压块(122)以及通过丝杠驱动Z向运动件(121)沿Z向运动的Z向驱动电机。

6.根据权利要求1所述的一种电池仓气密性检测系统，其特征在于，电池仓承载工位内还设有充气口，用于向放置于电池仓承载工位的电池仓下壳体(4)内充气。

7.根据权利要求1所述的一种电池仓气密性检测系统，其特征在于，多车型电池型腔填充块切换单元(2)设置于多车型电池壳密封夹紧单元(1)一侧，悬臂装置(21)具有可在电池型腔填充块工位和电池型腔填充块存储工位(23)上方来回摆动的悬臂，电池型腔填充块自动取放装置(22)设置于悬臂上。

8.根据权利要求7所述的一种电池仓气密性检测系统，其特征在于，所述的电池型腔填充块自动取放装置(22)由固定于悬臂上的升降气缸(221)、连接于升降气缸(221)上的升降板(223)以及分布与升降板(223)上的多组气动滚珠膨胀芯轴机构(222)组成，所述的气动滚珠膨胀芯轴机构(222)由块体(2221)、气压推杆(2222)、套筒(2223)和多个钢珠(2224)组成，所述的块体(2221)固定于升降板(223)上，所述的套筒(2223)顶部敞口并与块体(2221)连接，套筒底部(22232)封闭并在靠近套筒底部(22232)的侧壁上沿周向布置有多个小孔(22231)，所述的气压推杆(2222)固定于块体(2221)上，且推杆(22221)穿过块体(2221)伸入套筒(2223)内，且推杆(22221)底部逐渐变细，多个钢珠(2224)分布于套筒底部(22232)上方，在推杆(22221)向下运动时受挤压向外运动且部分露出于小孔(22231)外，并在推杆(22221)向上运动时缩回套筒(2223)内；所述的电池型腔填充块(5)上设有与该气动滚珠膨胀芯轴机构(222)相匹配的阶梯孔(51)，所述的阶梯孔(51)由一上一下相连通的小内径孔和大内径孔组成，所述的小内径孔的孔径与套筒(2223)的外径相匹配。

9.根据权利要求1所述的一种电池仓气密性检测系统，其特征在于，所述的储气罐(31)上设有电磁阀。

10.一种电池仓气密性检测方法，其特征在于，采用如权利要求1～9任一所述的电池仓气密性检测系统，该方法包括连通稳压阶段、测量阶段和排气阶段；

在连通稳压阶段，将储气罐和电池仓下壳体连通，充气至平衡到预设测量压力，完成连通稳压阶段；

在测量阶段，测量压力趋于稳定状态，在预设测量时间内，通过流量质量传感器读数换算计算得到泄露率数值；

在排气阶段，释放电池仓下壳体内气体。

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