CN114130793B - 铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置及其打孔操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置，属于废旧铅酸蓄电池的回收技术领域。包括机架、移动调距装置、拉杆变距装置、动力驱动装置、机架升降装置、以及电池定位输送装置，所述机架为方形，由小不锈钢柱、光轴支撑座、光轴和大不锈钢柱组成，所述移动调距装置由移动滑块、移动滑轨和挡销组成，所述拉杆变距装置由一组所述钻头固定座、钻头、滑槽块和滑槽杆组成，所述动力驱动装置由辅助推块、辅助浮动接头和辅助电缸组成，所述机架升降装置由一对升降滑轨、升降滑板、底座浮动接头、一组底座电缸和底座板组成，所述电池定位输送装置设置在所述支架下方。本发明还提供一种铅酸蓄电池打孔操作方法。

Description

铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置及其打孔操作方法

技术领域

本发明涉及废旧铅酸蓄电池的回收技术领域，尤其涉及一种铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置及其打孔操作方法。

背景技术

目前，铅作为全球第五大消费金属，全球铅的年消费量约为800万吨，并保持每年7％-13％的速度增长。按世界年开采300万吨原生铅矿石的速度计算，只够开采21年，显然仅靠原生铅矿石的生产已无力撑起铅消费的整个市场。中国废旧铅酸蓄电池回收行业总的来说还处于一种无序状态，其技术装备水平低，金属回收率低，能耗高，由此废旧铅酸蓄电池的回收处理产业孕育而生。

废旧铅酸蓄电池回收对于环保具有重要意义，拆解废旧铅酸蓄电池的首要环节是打孔倒酸，通常是人工打孔处理，人工打孔每次只能打一个孔，费时费力、效率低下，同时依赖打孔工人的技术经验，人工操作不规范会造成环境污染和人身伤害。因此，需要将铅酸蓄电池打孔工艺自动化。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置及其打孔操作方法，解决人工打孔效率低、容易造成环境污染和人身伤害的问题，使铅酸蓄电池打孔工艺自动化。

本发明实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置，包括机架、移动调距装置、拉杆变距装置、动力驱动装置、机架升降装置、以及电池定位输送装置，其中：

所述机架为方形，由小不锈钢柱、光轴支撑座、光轴和大不锈钢柱组成，四个所述大不锈钢柱组成四个直角边，相邻两个所述大不锈钢柱通过所述小不锈钢柱固定连接，四个所述光轴分别安装在各个所述大不锈钢柱的上方，所述光轴的两端通过所述光轴支撑座固定安装在两边的所述小不锈钢柱；

所述移动调距装置由移动滑块、移动板和挡销组成，所述移动板的两端各安装一个所述移动滑块，两个所述移动滑块分别套装在平行设置的两个所述光轴上，所述移动板朝向地面的一侧具有齿条槽，所述齿条槽与一组钻头固定座的齿轮啮合连接，所述齿条槽的其中一端固定安装所述挡销；

所述拉杆变距装置由一组所述钻头固定座、钻头、滑槽块和滑槽杆组成，所述钻头固定座末端安装一个所述钻头，所述钻头固定座的顶部为齿轮，所述齿轮与所述齿条槽啮合连接；所述钻头固定座的个数为N个，其中，第N钻头固定座通过所述挡销与所述移动板之间锁死，其余的所述钻头固定座与所述移动板之间为活动安装；所述钻头固定座上固定安装所述滑槽杆，所述滑槽块的两端各有一个用于嵌套所述滑槽杆的限位槽，每两个相邻的所述钻头固定座之间设置一个所述滑槽块，所述滑槽杆在所述限位槽内沿着水平方向往复移动，其中，第一钻头固定座和所述第N钻头固定座上各设置一个所述滑槽杆，其余的所述钻头固定座上均设置两个所述滑槽杆，使各个所述钻头固定座通过所述滑槽块形成联动结构，组成所述联动结构的所述滑槽块的总数为N-1，组成所述联动结构的所述滑槽杆的总数为2(N-1)；

所述动力驱动装置由辅助推块、辅助浮动接头和辅助电缸组成，所述辅助电缸固定安装在靠近所述第一钻头固定座的所述移动滑块内侧，所述第一钻头固定座、所述辅助推块、所述辅助浮动接头以及所述辅助电缸的活塞杆依次固定连接，所述辅助电缸的活塞杆沿着所述移动板的方向做伸缩运动过程中，所述辅助推块受所述辅助电缸的活塞杆力的作用下推拉所述第一钻头固定座，所述第一钻头固定座上的所述滑槽杆移动到所述滑槽块的极限距离时，一组所述钻头固定座跟随联动、且保持间距相等；

所述机架升降装置由一对升降滑轨、升降滑板、底座浮动接头、一组底座电缸和底座板组成，所述升降滑轨与地面垂直设置，两个所述升降滑轨的轨道相向，所述升降滑板的两端分别位于两个所述升降滑轨的轨道内，所述机架上相邻两个所述小不锈钢柱与所述升降滑板固定连接，所述移动板与所述升降滑板平行设置，所述底座板位于所述升降滑板的正下方，所述底座板上设置一组所述底座电缸，所述底座电缸的活塞杆末端安装所述底座浮动接头，所述底座浮动接头与所述升降滑板的下端固定连接；

所述电池定位输送装置设置在所述支架下方，所述电池定位输送装置用于输送电池以及将电池的打孔位固定在所述钻头的正下方。

较优地，所述电池定位输送装置由可拆卸周转箱、电池模具、皮带机、工作台和电动机组成，所述电动机、所述皮带机均安装在所述工作台上，所述电动机与所述皮带机的转轴相连接、用于驱动所述转轴转动，所述皮带机的上表面设置周转箱限位结构，所述可拆卸周转箱安装在所述周转箱限位结构中；

所述电池模具用于套装在电池外壳表面，所述电池模具的上表面开设孔槽，所述孔槽用于嵌放一组钻套，所述钻套具有空心圆孔结构，所述空心圆孔结构位于所述电池的打孔位置正上方，所述空心圆孔结构的内直径大于所述钻头的直径，相邻两个所述钻套的空心圆孔结构的圆心间距与相邻两个所述钻头间距相等，所述钻套的数目为N个；

所述可拆卸周转箱用于装载所述电池模具及所述电池。

较优地，所述电池模具中，所述孔槽上设置钻套定位结构，所述钻套具有相嵌结构，所述钻套定位结构与所述相嵌结构相匹配，所述钻套定位结构的数目多于所述钻套的数目，相邻两个所述钻头间距为相邻两个钻套定位结构间距的整数倍。

较优地，所述钻套定位结构为凹槽结构，所述相嵌结构为与所述凹槽结构形状匹配的凸起结构，所述孔槽的上下两边对称开设所述钻套定位结构，所述钻套具有对称设置的两个所述相嵌结构，所述钻套与两个所述钻套定位结构相嵌；

或者，所述钻套定位结构为凸起结构，所述相嵌结构为与所述凹槽结构形状匹配的凹槽结构，所述孔槽的上下两边对称设置所述钻套定位结构，所述钻套具有对称开设的两个所述相嵌结构，两个所述钻套定位结构与所述钻套相嵌。

较优地，所述钻头固定座的数目为6，所述钻套的数目为6，所述孔槽的上下两边均设置12个所述钻套定位结构。

较优地，所述机架上至少安装两个所述移动调距装置，所述电池定位输送装置的所述皮带机上具有至少两个所述周转箱限位结构。

较优地，所述升降滑板上开设用于安装所述底座浮动接头的接头孔洞，所述底座浮动接头嵌入所述接头孔洞并与所述接头孔洞内壁固定连接；

所述钻头固定座上开设用于安装所述滑槽杆的杆孔洞，所述滑槽杆嵌入所述杆孔洞并与所述杆孔洞内壁固定连接；

所述拉杆变距装置中，所述滑槽块为上下两排交错分布，相邻两个滑槽块不在同一水平线上。

较优地，所述铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置还包括控制器，所述控制器与所述辅助电缸、所述钻头固定座、所述底座电缸、所述电动机电性连接，所述控制器连接到计算机、通过所述计算机上的CNC数控操作界面执行控制步骤动作。

进一步地，本发明还提供一种铅酸蓄电池打孔操作方法，实施主体为前述的铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置，步骤包括：

读取铅酸蓄电池的尺寸数据；

根据所述铅酸蓄电池的尺寸数据计算出打孔间距d，所述铅酸蓄电池置于电池模具内，并固定在皮带机上的可拆卸周转箱上；

调整所述铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置中钻套与孔槽的相嵌位置，使钻套间距为d；

读取电池输送指令；

执行所述电池输送指令，驱动电池定位输送装置的电动机，使所述皮带机带动所述可拆卸周转箱将所述铅酸蓄电池输送到操作位置；

读取变距调整指令；

执行所述变距调整指令，驱动辅助电缸推拉拉杆变距装置的第一钻头固定座，使所述第一钻头固定座上的滑槽杆碰触滑槽块的极限位置，以带动N个钻头固定座联动，最终使所述拉杆变距装置中各个钻头间距为d；

读取位置调整指令；

执行所述位置调整指令，驱动移动调距装置和机架升降装置，使所述拉杆变距装置移动到所述操作位置上方并下降至进给初始位置，此时所述钻头位于所述钻套的所述空心圆孔结构正上方；

读取所述钻头的直径D和所述钻头的锥顶角度θ；

计算出电池打孔操作的进给深度L：

读取打孔指令；

执行所述打孔指令，驱动所述机架升降装置和所述钻头固定座，使所述钻头按照所述进给深度L对所述铅酸蓄电池进行打孔；

所述钻头打孔完毕后，驱动所述驱动移动调距装置和所述机架升降装置，使所述所述拉杆变距装置归位。

较优地，所述驱动所述机架升降装置和所述钻头固定座，使所述钻头按照所述进给深度L对所述铅酸蓄电池进行打孔包括：

执行所述打孔指令，驱动所述机架升降装置和所述钻头固定座，使所述钻头开始对所述铅酸蓄电池打孔，其中，所述钻头的钻头转速和进给速度均为逐步阶梯增速；

获取所述试打孔操作过程中电池外壳的振动信号；

读取所述振动信号，实时计算出所述电池外壳的振动加速度值；

实时判断所述振动加速度值与预设阈值的大小关系；

当所述振动加速度值降低至所述预设阈值时，生成停止增速指令；

执行所述停止增速指令，停止增加所述钻头转速和所述进给速度；

所述钻头下降至所述进给深度L后，停止驱动所述钻头固定座。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供的铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置由机架、移动调距装置、拉杆变距装置、动力驱动装置、机架升降装置、以及电池定位输送装置组成，机架为方形，移动调距装置安装在机架上，拉杆变距装置安装在移动调距装置的移动板上，拉杆变距装置由一组钻头固定座、钻头、滑槽块和滑槽杆组成，钻头固定座上固定安装滑槽杆，滑槽块的两端各有一个用于嵌套滑槽杆的限位槽，每两个相邻的钻头固定座之间设置一个滑槽块，滑槽杆在限位槽内沿着水平方向往复移动，其中，第一钻头固定座和第N钻头固定座上各设置一个滑槽杆，其余的钻头固定座上均设置两个滑槽杆，使各个钻头固定座通过滑槽块形成联动结构；动力驱动装置用于驱动若干钻头固定座联动，机架升降装置用于带动机架上升或下降，电池定位输送装置设置在支架下方，电池定位输送装置用于输送电池以及将电池的打孔位固定在钻头的正下方。通过本发明可解决人工打孔效率低、容易造成环境污染和人身伤害的问题，使铅酸蓄电池打孔工艺自动化，提高打孔效率。

附图说明

图1为铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置的第一结构图。

图2为铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置的第二结构图。

图3为铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置的第三结构图。

图4为铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置的第四结构图。

图5为铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置的电池模具图。

图6为铅酸蓄电池打孔操作方法的流程图。

图7为铅酸蓄电池确定钻头速度参数数控方法的流程图

图8为铅酸蓄电池打孔控制软件操作流程图。

图中：1-小不锈钢柱；2-光轴支撑座；3-光轴；4-大不锈钢柱；5-移动滑块；6-移动板；7-挡销；8-钻头固定座；9-滑槽块；10-滑槽杆；11-辅助推块；12-辅助浮动接头；13-辅助电缸；14-升降滑轨；15-升降滑板；16-底座浮动接头；17-底座电缸；18-底座板；19-可拆卸周转箱；20-皮带；21-皮带机；22-电动机；23-动力驱动装置；24-拉杆变距装置；25-机架升降装置；26-电池定位输送装置；27-电池模具；28-钻套；29-孔槽；30-钻套定位结构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图5所示，本发明提供一种铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置，包括机架、移动调距装置、拉杆变距装置、动力驱动装置、机架升降装置、以及电池定位输送装置，其中：

机架为方形，由小不锈钢柱1、光轴支撑座2、光轴3和大不锈钢柱4组成，其中，四个大不锈钢柱4组成四个直角边，相邻两个大不锈钢柱4通过小不锈钢柱1固定连接，四个光轴3分别安装在各个大不锈钢柱4的上方，光轴3的两端通过光轴支撑座2固定安装在两边的小不锈钢柱1上；

移动调距装置由移动滑块5、移动板6和挡销7组成，其中，移动板6的两端各安装一个移动滑块5，两个移动滑块5分别套装在平行设置的两个光轴3上，移动板6朝向地面的一侧具有齿条槽，齿条槽与一组钻头固定座8的齿轮啮合连接，齿条槽的其中一端固定安装挡销7；

拉杆变距装置24由一组钻头固定座8、钻头、滑槽块9和滑槽杆10组成，其中，每个钻头固定座8末端均安装一个钻头，钻头固定座8的顶部为齿轮，与移动板6的齿条槽啮合连接。钻头固定座8的个数为N个，其中，第N钻头固定座8通过挡销7与移动板6之间锁死，其余的钻头固定座8与移动板6之间为活动安装；钻头固定座8上固定安装滑槽杆10，滑槽块9的两端各有一个用于嵌套滑槽杆10的限位槽，每两个相邻的钻头固定座8之间设置一个滑槽块9，滑槽杆10可在滑槽块的限位槽内沿着水平方向往复移动；具体的，第一钻头固定座8和第N钻头固定座8上可各设置一个滑槽杆10，其余的钻头固定座8上均设置两个滑槽杆10，使各个钻头固定座8通过滑槽块9形成联动结构，组成联动结构的滑槽块9的总数为N-1，组成联动结构的滑槽杆10的总数为2(N-1)，如图所示，滑槽块9为上下两排以“上下错位”形式交错分布，相邻两个滑槽块9不在同一水平线上。钻头固定座8与滑槽杆10的具体连接方式为，钻头固定座8上开设用于安装滑槽杆10的杆孔洞，滑槽杆10嵌入杆孔洞并与杆孔洞内壁固定连接，当第一钻头的滑槽杆10移动到滑槽块9的极限距离、碰触限位槽边缘时，在连续动力源输入下，联动结构可做横向线性运动，实现“分级变距”，值得注意的是，各钻头不是整体运动，而是本级钻头带动下级钻头依次实现变距。为了限制可调打孔距离，最后六号钻头固定在移动板6上作为移动距离参考。根据实际工况，可在移动板上增加或拆卸钻头以满足新目标打孔功能，满足可适配扩充的需求。

动力驱动装置23由辅助推块11、辅助浮动接头12和辅助电缸13组成，其中，辅助电缸13固定安装在靠近第一钻头固定座8的移动滑块5内侧，第一钻头固定座8、辅助推块11、辅助浮动接头12以及辅助电缸13的活塞杆依次固定连接，辅助电缸13的活塞杆沿着移动板6的方向做伸缩运动过程中，辅助推块11受辅助电缸13的活塞杆力的作用下推拉第一钻头固定座8，第一钻头固定座8上的滑槽杆10移动到滑槽块9的极限距离时，一组钻头固定座8跟随联动做横向线性运动、且保持间距相等。辅助浮动接头12加入动力驱动装置的目的是保证打孔定位精度，消除因固定钻头所可能带来的角度偏差和直线偏差，保障动力驱动装置平稳运行。

机架升降装置25由一对升降滑轨14、升降滑板15、底座浮动接头16、一组底座电缸17和底座板18组成，其中，升降滑轨14与地面垂直设置，两个升降滑轨14的轨道相向，升降滑板15的两端分别位于两个升降滑轨14的轨道内，机架上相邻两个小不锈钢柱1与升降滑板15固定连接，移动板6与升降滑板15平行设置，底座板18位于升降滑板15的正下方，底座板18上设置一组底座电缸17，底座电缸17的活塞杆末端安装底座浮动接头16，底座浮动接头16与升降滑板15的下端固定连接，具体为，升降滑板15上开设用于安装底座浮动接头16的接头孔洞，底座浮动接头16嵌入接头孔洞并与接头孔洞内壁固定连接。升降滑板15在升降滑轨14里做线性往复运动以实现打孔装置的升降动作，动力源由底座板18上三个底座电缸17输入，当底座电缸17的活塞杆做伸缩动作，底座浮动接头16与升降滑板15同步联动，与之相连的机架也同步联动，实现机架升降指令。

电池定位输送装置26设置在支架下方，用于输送电池以及将电池的打孔位固定在钻头的正下方。具体的，电池定位输送装置26由可拆卸周转箱19、电池模具27、皮带机21、工作台和电动机22组成，电动机22、皮带机21均安装在工作台上，电动机22与皮带机21的转轴相连接、用于驱动转轴转动，皮带机21的上表面设置周转箱限位结构，可拆卸周转箱19安装在周转箱限位结构中，用于装载电池模具27及电池。

电池模具27用于套装在电池外壳表面，目的在于减轻打孔过程中因夹持不稳定所产生振动的损害。其上表面开设长条形孔槽29，该孔槽29用于嵌放一组钻套28，钻套28具有空心圆孔结构，空心圆孔结构位于电池的打孔位置正上方，空心圆孔结构的内直径大于钻头的直径，相邻两个钻套28的空心圆孔结构的圆心间距与相邻两个钻头间距相等，钻套28的数目为N个；

可选地，电池模具27中，孔槽29上设置钻套定位结构30，钻套28具有相嵌结构，钻套定位结构30与相嵌结构相匹配，钻套定位结构30的数目多于钻套28的数目，相邻两个钻头间距为相邻两个钻套定位结构30间距的整数倍。

可选地，电池模具27中，钻套定位结构30为凹槽结构，相嵌结构为与凹槽结构形状匹配的凸起结构，孔槽29的上下两边对称开设钻套定位结构30，钻套28具有对称设置的两个相嵌结构，钻套28与两个钻套定位结构30相嵌；或者，钻套定位结构30为凸起结构，相嵌结构为与凹槽结构形状匹配的凹槽结构，孔槽29的上下两边对称设置钻套定位结构30，钻套28具有对称开设的两个相嵌结构，两个钻套定位结构30与钻套28相嵌。钻套28实际孔径比钻头8的直径大3-4cm，保证钻头8通过钻套28内有充裕空间，以此实现打孔作业。

本实施例中，配备的可拆卸周转箱19可以是一整套尺寸大小各异的箱体，相应地，也具备一整套尺寸各异、用于匹配可拆卸周转箱19的电池模具27，以适配不同尺寸形状的铅酸蓄电池，初始时，一整套可拆卸周转箱19按照有小到大的顺序套装在一起，根据铅酸蓄电池的大小对可拆卸周转箱19和电池模具27进行灵活选择和调整，体积大的电池可将小周转箱拆卸，体积小的电池可以加装尺寸更小的周转箱，使得电池不偏移。

本发明实施例的附图示例是以6排钻为例，钻头固定座8的数目为6，相应地，钻套28的数目为6，孔槽29的上下两边均设置12个钻套定位结构30，用于配合调整打孔间距。

可选地，机架上至少安装两个移动调距装置，电池定位输送装置26的皮带机21上具有至少两个周转箱限位结构。本发明实施例的附图示例中，机架上配置了两个移动调距装置，即可同时对两个电池进行打孔，相应地，电池定位输送装置26的皮带机21上可同时置放2个铅酸蓄电池进行打孔。

进一步可选地，铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置还包括控制器，控制器与辅助电缸13、钻头固定座8、底座电缸17、电动机22电性连接。

进一步可选地，小不锈钢柱以及大不锈钢柱均采用耐蚀不锈钢材料，耐腐蚀效果良好，适用于破拆工厂作业。

进一步地，如图6所示，本发明还提供一种铅酸蓄电池打孔操作方法，实施主体为图1-5所示的铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置，步骤包括：

步骤S1，读取铅酸蓄电池的尺寸数据；

步骤S2，根据铅酸蓄电池的尺寸确定打孔间距d，其中，铅酸蓄电池置于电池模具内，并固定在皮带机上的可拆卸周转箱上。

步骤S3，调整铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置中钻套与孔槽的相嵌位置，使钻套间距为d；

步骤S4，读取电池输送指令；

步骤S5，执行电池输送指令，驱动电池定位输送装置的电动机，使皮带机带动可拆卸周转箱将铅酸蓄电池输送到操作位置；

步骤S6，读取变距调整指令；

步骤S7，执行变距调整指令，驱动辅助电缸推拉拉杆变距装置的第一钻头固定座，使第一钻头固定座上的滑槽杆碰触滑槽块的极限位置，以带动N个钻头固定座联动，最终使拉杆变距装置中各个钻头间距为d；具体操作时，需根据操作位置的电池摆放方位、以及打孔间距d进行调整。

步骤S8，读取位置调整指令；

步骤S9，执行位置调整指令，驱动移动调距装置和机架升降装置，使拉杆变距装置移动到操作位置上方并下降至进给初始位置，此时钻头位于钻套的空心圆孔结构正上方；

步骤S10，读取钻头的直径D和钻头的锥顶角度θ；

步骤S11，计算出电池打孔操作的进给深度L，进给深度即为打孔深度：

步骤S12，读取打孔指令；

步骤S13，执行打孔指令，驱动机架升降装置和钻头固定座，使钻头按照进给深度L对铅酸蓄电池进行打孔；

步骤S14，钻头打孔完毕后，驱动驱动移动调距装置和机架升降装置，使拉杆变距装置归位。

从电池结构来看，除去其外壳，内部由极板、隔板、电解液、铅连接条、极柱组成，根据步骤S11，控制器计算所得的进给深度，即能保证电解液可从孔顺利流出，同时避免破坏内部极板和隔板，例如，选用直径为10mm，经计算公式计算，可得出进给深度为28.4mm。

在不确定铅酸蓄电池型号尺寸下，打孔钻头直接钻进电池外壳可能会造成设备的老化加剧和使用寿命降低，并且在使用过程中打孔会产生大量的废屑和毛刺，影响打孔作业质量，甚至严重的话高速钻削出去的废屑会伤害在场工作人员的人身安全。因此，需要通过对钻头转速和进给速度进行分析。进一步地，如图7所示，本发明公布了一种确定钻头速度参数的数控方法，步骤S13驱动机架升降装置和钻头固定座，使钻头按照进给深度L对铅酸蓄电池进行打孔的具体数控过程可包括：

步骤S131，执行打孔指令，驱动机架升降装置和钻头固定座，使钻头开始对铅酸蓄电池打孔，其中，钻头的钻头转速和进给速度均为逐步阶梯增速；

步骤S132，获取试打孔操作过程中电池外壳的振动信号；

步骤S133，读取振动信号，实时计算出电池外壳的振动加速度值；

步骤S134，实时判断振动加速度值与预设阈值的大小关系；

步骤S135，当振动加速度值降低至预设阈值时，生成停止增速指令；

步骤S136，执行停止增速指令，停止增加钻头转速和进给速度；

步骤S137，钻头下降至进给深度L后，停止驱动钻头固定座。

钻头的工作速度参数包括钻头转速和进给速度。废旧铅酸蓄电池尺寸的长宽高为300*300*300mm，电池上盖的厚度约为3mm。可调钻头转速范围在0-3000r/min，可调进给速度范围在0-0.008m/s。采用逐步阶梯增速方式、根据电池外壳的振动情况确定最终的钻头速度参数，电池外壳的振动情况具体通过振动采集仪获取的振动信号来分析。CNC操作界面输入的工作速度参数及效果如下：

a.输入打孔钻转速为1000r/min，进给速度为0.002m/s时，电钻打孔出现切削力不足而出现钻头卡顿到上盖表层，不能完成正常打孔。

b.输入打孔钻转速为1500r/min，进给速度分别为0.002m/s、0.004m/s、0.0006m/s、0.008m/s时可完成打孔操作。打孔装置产生振动，其中进给速度为0.002m/s、0.004m/s时，装置在铅锤面内产生的加速度小于100m/s²，打孔装置振动较严重，影响打孔质量，存在安全隐患；当进给速度为0.006m/s、0.008m/s时，打孔装置在铅锤面内产生的加速度在100m/s²范围内波动，振动加剧，打孔质量依然较低。

c.输入打孔钻转速为2000r/min，进给速度分别为0.002m/s、0.004m/s、0.006m/s、0.008m/s时可完成正常打孔。但振动依然存在，随着进给速度的增大，打孔时铅锤面内装置振动的加速度有逐渐降低的趋势，其中在0.008m/s时振动加速度较小，但由于在垂直向下方向的进给速度较大，所打孔的表面较粗糙。

d.输入打孔钻转速为2500r/min，进给速度分别为0.002m/s、0.004m/s、0.0006m/s、0.008m/s时可完成正常打孔，同时打孔质量较高，孔的边缘处未出现毛边，随着打孔钻转速的增大使打孔装置铅锤面的振动加速度也增大，但随着进给速度的增大，其铅锤面内振动加速度有降低的趋势。

e.输入打孔钻转速为3000r/min，进给速度分别为0.002m/s、0.004m/s、0.0006m/s、0.008m/s时可完成正常打孔，打孔质量较好，其铅锤面内振动加速度主要是由电钻转速增大而产生的，同时随着进给速度的增加，振动加速度有降低的趋势，试验标明，振动加速度低于40m/s²时打孔效果最佳。

综上所述，为了使打孔装置铅锤面内的振动加速度小、打孔时间短且打孔质量较高，针对长宽高为300*300*300mm、电池上盖的厚度约为3mm的废旧铅酸蓄电池，可设置预设阈值为40m/s²，以达到40m/s²时所对应的打孔钻转速2500r/min、进给速度0.008m/s为最终速度。

由于进给是通过同时驱动移动调距装置和机架升降装置来实现，故可通过联动控制器对这两个装置进行联动控制。

本发明进一步给出铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置(简称打孔装置)控制软件操作步骤，如图8所示，自主开发一款程序名为VSMD_LIB的面对用户可调试的MFC窗口控制界面，主要的功能模块包括：通讯模块、打孔码模块、钻头位置调整模块、机头位置模块、打孔运行模块。结合软硬件的交互连线，用户可直接在PC机操作实现硬件装置的控制功能，满足自动化打孔需求，使铅酸蓄电池的打孔作业更加直观化和便捷化。具体操作步骤包括：

连接完成打孔装置的硬件连线后，利用RS485串口模块用以交互打孔装置软硬件之间的数据传输，信息流上传到PC机，此时串口模块运行灯会闪烁。当串口模块通过USB端口插入PC机，PC机会自动为其分配一个COM端口，可在我的电脑里设备管理器的端口栏查看。在PC机打开基于VSMD步进电机控制调试VSMD_LIB程序文件，开启装置电源，先让电钻头空转，目的是预测试打孔装置的平稳性与安全性；

待打孔装置可以平稳转动后，将待破拆的废旧铅酸蓄电池放在皮带机上，在软件界面打开本地Windows调试器，此时会PC端会自动跳出MFC打孔控制器窗口，功能界面模块包括：通讯模块、打孔码模块、钻头位置调整模块、机头位置模块、打孔运行模块。功能界面按钮包括：通讯——打开/关闭通讯端口，打孔码——保存与读码，钻头位置调整——置零、调整和回零位，机头位置——当前XYZ位置显示和计时器，打孔运行——打孔、继续、终止、急停。功能按钮的程序是用C++编译的；

在打孔控制器窗口的通讯模块输入端口(Port)为COM5、波特率(Baudrate)为9600，首先，点击打开通讯端口按钮，若装置正常运行电动机使能，此时串口模块运行灯会闪烁并且可以听到VSMD步进电机启动响声。其次，当钻头X、Y、Z轴处于(0,0,0)位置，钻头位置调整模块里所有按钮无效触发，仅当输入钻头位置参数后才能有效触发，点击回零位按钮，机头会运动到程序预先设置好的重置点，为后续的打孔执行指令做提前准备。接着，点击打孔码模块中的读码按钮，PC机会自动弹出程序文件窗口，选择预先编译完成后的标准测试例文件，用打孔代码执行功能需求，此时打孔码模块区域会自动读取“时刻，轴，脉冲数”参数程序，显示：1，1，500；6，2，6000；19，3，-5500……其中轴1、2、3分别代表步进电机X、Y、Z方向，例如“1，1，500”，三个参数代表的含义：当计时器运行到时间为1s时，步进电机仅移动X方向，电机运行到设置位置的脉冲为500；最后，点击打孔运行模块中打孔按钮，即打孔装置可执行打孔编译程序，完成打孔装置的自动化指令，进一步地，在机头位置模块可以实时显示钻头X、Y、Z轴移动位置和计数信息，不仅提高了用户的体验感，突显软件的便捷性和灵活性，并且方便于监控和判断打孔装置的运行状态和程序读码的正误，提升软硬件交互之间的安全指数；

为了防止在打孔过程中发生程序读码错误、产生碰撞打框等安全事故，可在打孔运行模块中点击急停按钮，打孔装置会立即响应电机脱机，并且同时关闭通讯端口和电机运行状态，即串口模块运行灯不闪烁、电机启动响声停止，再次点击继续按钮，状态恢复，即串口模块运行灯闪烁、电机启动响声打开，打孔装置正常运转。

特别的是控制编程代码用以驱动运动机构X、Y、Z方向移动，按照“时刻，轴，脉冲数”进行程序读取。本实施例中，电缸用以匹配VSMD步进电机执行动力驱动，软件主要技术参数取值范围：本步进电机型号为VSMD103_025T，输入电压在12-40VDC，峰值电流最大为2.5A(24V，25℃)，微步细分可支持最高32细分，波特率参数范围在(2400，912600)，通讯ID参数范围在(1,32)，微步细分参数范围在全步与1/32微步之间，速度参数参数范围在(-192000，192000)，加速度参数范围在(0,192000000)，减速度参数范围在(0,192000000)，电流参数范围在(0,2.5)，归零速度参数范围在(-192000，192000)，归零后安全位置参数范围在(-2000000000,2000000000)。

通过本发明可解决人工打孔效率低、容易造成环境污染和人身伤害的问题，使铅酸蓄电池打孔工艺自动化，做到打孔速度平稳、各钻头运动状态同步、电池固定牢靠等。提高打孔作业效率、减轻人工劳动强度和作业安全程度。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置，其特征在于，包括机架、移动调距装置、拉杆变距装置、动力驱动装置、机架升降装置、以及电池定位输送装置，其中：

所述机架为方形，由小不锈钢柱、光轴支撑座、光轴和大不锈钢柱组成，四个所述大不锈钢柱组成四个直角边，相邻两个所述大不锈钢柱通过所述小不锈钢柱固定连接，四个所述光轴分别安装在各个所述大不锈钢柱的上方，所述光轴的两端通过所述光轴支撑座固定安装在两边的所述小不锈钢柱上；

所述移动调距装置由移动滑块、移动板和挡销组成，所述移动板的两端各安装一个所述移动滑块，两个所述移动滑块分别套装在平行设置的两个所述光轴上，所述移动板朝向地面的一侧具有齿条槽，所述齿条槽与一组钻头固定座的齿轮啮合连接，所述齿条槽的其中一端固定安装所述挡销；

所述拉杆变距装置由一组所述钻头固定座、钻头、滑槽块和滑槽杆组成，所述钻头固定座末端安装一个所述钻头，所述钻头固定座的顶部为齿轮，所述齿轮与所述齿条槽啮合连接；所述钻头固定座的个数为N个，其中，第N钻头固定座通过所述挡销与所述移动板之间锁死，其余的所述钻头固定座与所述移动板之间为活动安装；所述钻头固定座上固定安装所述滑槽杆，所述滑槽块的两端各有一个用于嵌套所述滑槽杆的限位槽，每两个相邻的所述钻头固定座之间设置一个所述滑槽块，所述滑槽杆在所述限位槽内沿着水平方向往复移动，其中，第一钻头固定座和所述第N钻头固定座上各设置一个所述滑槽杆，其余的所述钻头固定座上均设置两个所述滑槽杆，使各个所述钻头固定座通过所述滑槽块形成联动结构，组成所述联动结构的所述滑槽块的总数为N-1，组成所述联动结构的所述滑槽杆的总数为2(N-1)；

所述动力驱动装置由辅助推块、辅助浮动接头和辅助电缸组成，所述辅助电缸固定安装在靠近所述第一钻头固定座的所述移动滑块内侧，所述第一钻头固定座、所述辅助推块、所述辅助浮动接头以及所述辅助电缸的活塞杆依次固定连接，所述辅助电缸的活塞杆沿着所述移动板的方向做伸缩运动过程中，所述辅助推块受所述辅助电缸的活塞杆力的作用下推拉所述第一钻头固定座，所述第一钻头固定座上的所述滑槽杆移动到所述滑槽块的极限距离时，一组所述钻头固定座跟随联动、且保持间距相等；

所述机架升降装置由一对升降滑轨、升降滑板、底座浮动接头、一组底座电缸和底座板组成，所述升降滑轨与地面垂直设置，两个所述升降滑轨的轨道相向，所述升降滑板的两端分别位于两个所述升降滑轨的轨道内，所述机架上相邻两个所述小不锈钢柱与所述升降滑板固定连接，所述移动板与所述升降滑板平行设置，所述底座板位于所述升降滑板的正下方，所述底座板上设置一组所述底座电缸，所述底座电缸的活塞杆末端安装所述底座浮动接头，所述底座浮动接头与所述升降滑板的下端固定连接；

所述电池定位输送装置设置在所述机架下方，所述电池定位输送装置用于输送电池以及将电池的打孔位固定在所述钻头的正下方；

所述电池定位输送装置由可拆卸周转箱、电池模具、皮带机、工作台和电动机组成，所述电动机、所述皮带机均安装在所述工作台上，所述电动机与所述皮带机的转轴相连接、用于驱动所述转轴转动，所述皮带机的上表面设置周转箱限位结构，所述可拆卸周转箱安装在所述周转箱限位结构中；

所述电池模具用于套装在电池外壳表面，所述电池模具的上表面开设孔槽，所述孔槽用于嵌放一组钻套，所述钻套具有空心圆孔结构，所述空心圆孔结构位于所述电池的打孔位置正上方，所述空心圆孔结构的内直径大于所述钻头的直径，相邻两个所述钻套的空心圆孔结构的圆心间距与相邻两个所述钻头间距相等，所述钻套的数目为N个；

所述可拆卸周转箱用于装载所述电池模具及所述电池。

2.如权利要求1所述的铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置，其特征在于，所述电池模具中，所述孔槽上设置钻套定位结构，所述钻套具有相嵌结构，所述钻套定位结构与所述相嵌结构相匹配，所述钻套定位结构的数目多于所述钻套的数目，相邻两个所述钻头间距为相邻两个钻套定位结构间距的整数倍。

3.如权利要求2所述的铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置，其特征在于，所述钻套定位结构为凹槽结构，所述相嵌结构为与所述凹槽结构形状匹配的凸起结构，所述孔槽的上下两边对称开设所述钻套定位结构，所述钻套具有对称设置的两个所述相嵌结构，所述钻套与两个所述钻套定位结构相嵌；

或者，所述钻套定位结构为凸起结构，所述相嵌结构为与所述凹槽结构形状匹配的凹槽结构，所述孔槽的上下两边对称设置所述钻套定位结构，所述钻套具有对称开设的两个所述相嵌结构，两个所述钻套定位结构与所述钻套相嵌。

4.如权利要求3所述的铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置，其特征在于，所述钻头固定座的数目为6，所述钻套的数目为6，所述孔槽的上下两边均设置12个所述钻套定位结构。

5.如权利要求4所述的铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置，其特征在于，所述机架上至少安装两个所述移动调距装置，所述电池定位输送装置的所述皮带机上具有至少两个所述周转箱限位结构。

6.如权利要求1所述的铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置，其特征在于，所述升降滑板上开设用于安装所述底座浮动接头的接头孔洞，所述底座浮动接头嵌入所述接头孔洞并与所述接头孔洞内壁固定连接；

所述钻头固定座上开设用于安装所述滑槽杆的杆孔洞，所述滑槽杆嵌入所述杆孔洞并与所述杆孔洞内壁固定连接；

所述拉杆变距装置中，所述滑槽块为上下两排交错分布，相邻两个滑槽块不在同一水平线上。

7.如权利要求6所述的铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置，其特征在于，所述铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置还包括控制器，所述控制器与所述辅助电缸、所述钻头固定座、所述底座电缸、所述电动机电性连接，所述控制器连接到计算机、通过所述计算机上的CNC数控操作界面控制所述铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置。

8.一种铅酸蓄电池打孔操作方法，其特征在于，实施主体为权利要求1-7任一所述的铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置，步骤包括：

读取铅酸蓄电池的尺寸数据；

根据所述铅酸蓄电池的尺寸数据计算出打孔间距d，所述铅酸蓄电池置于电池模具内，并固定在皮带机上的可拆卸周转箱上；

调整所述铅酸蓄电池可阵列打孔输送装置中钻套与孔槽的相嵌位置，使钻套间距为d；

读取电池输送指令；

执行所述电池输送指令，驱动电池定位输送装置的电动机，使所述皮带机带动所述可拆卸周转箱将所述铅酸蓄电池输送到操作位置；

读取变距调整指令；

执行所述变距调整指令，驱动辅助电缸推拉拉杆变距装置的第一钻头固定座，使所述第一钻头固定座上的滑槽杆碰触滑槽块的极限位置，以带动N个钻头固定座联动，最终使所述拉杆变距装置中各个钻头间距为d；

读取位置调整指令；

执行所述位置调整指令，驱动移动调距装置和机架升降装置，使所述拉杆变距装置移动到所述操作位置上方并下降至进给初始位置，此时所述钻头位于所述钻套的所述空心圆孔结构正上方；

读取所述钻头的直径D和所述钻头的锥顶角度θ；

计算出进给深度L：

读取打孔指令；

执行所述打孔指令，驱动所述机架升降装置和所述钻头固定座，使所述钻头按照所述进给深度L对所述铅酸蓄电池进行打孔；

所述钻头打孔完毕后，驱动所述驱动移动调距装置和所述机架升降装置，使所述拉杆变距装置归位。

9.如权利要求8所述的铅酸蓄电池打孔操作方法，其特征在于，所述驱动所述机架升降装置和所述钻头固定座，使所述钻头按照所述进给深度L对所述铅酸蓄电池进行打孔包括：

执行所述打孔指令，驱动所述机架升降装置和所述钻头固定座，使所述钻头开始对所述铅酸蓄电池打孔，其中，所述钻头的钻头转速和进给速度均为逐步阶梯增速；

获取打孔过程中电池外壳的振动信号；

读取所述振动信号，实时计算出所述电池外壳的振动加速度值；

实时判断所述振动加速度值与预设阈值的大小关系；

当所述振动加速度值降低至所述预设阈值时，生成停止增速指令；

执行所述停止增速指令，停止增加所述钻头转速和所述进给速度；

所述钻头下降至所述进给深度L后，停止驱动所述钻头固定座。

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