CN206849941U - 一种电解液自动真空加注装置 - Google Patents

Abstract

一种电解液自动真空加注装置，包括机架主体、竖梁、数控平台、真空加注头、数控计算机系统触摸屏、电解液料斗、电池安装卡具。竖梁底端与机架主体垂直相连，电池安装卡具安装在机架主体顶端，待加注电池安装在电池安装卡具上，竖梁顶端连接数控计算机系统触摸屏，数控平台一端连接真空加注头，数控平台另一端连接电解液料斗。本实用新型装置采用稳定可靠的二维数控平台实现加注头的运动定位，可以根据电池组的尺寸信息，自动完成精度小于0.5ml的电解液加注；该装置的计算机系统触摸屏，可以输入电池组尺寸参数和单体电池待加注电解液容量等信息，采用计算机实现各个加注口的位置计算。

Description

一种电解液自动真空加注装置

技术领域

本实用新型属于电解液加注技术领域，涉及一种电解液自动真空加注装置。

背景技术

随着电子产品的迅速发展，电池在生活中的作用越来越大。但是很多大型厂家生产电池工作效率低下，虽然进入了电子时代，数控时代，计算机时代，但是很多产品生产过程中还是沿用以前手工为主方式生产。传统的电池生产都是依靠人工加注电解液，生产效率低，而且精度低，不能实时掌握加注电解液的容量及液位。生产出的电池产品可能远远达不到国际市场要求。因此需要一种电池电解液自动加注设备，可以自动实现电解液真空加注，完全实现自动化，精确化，能够在加工过程中随时自动控制电池组内加注的电解液的液位，同时能够对剩余电解液进行实时监测报警，提高了工业生产效率，降低了生产成本。

发明内容

本实用新型提供一种电解液自动真空加注装置，该装置采用稳定可靠的二维数控平台实现加注头的运动定位，可以根据电池组的尺寸信息，自动完成精度小于0.5ml的电解液加注；该装置的计算机系统触摸屏，可以输入电池组尺寸参数和单体电池待加注电解液容量等信息，采用计算机实现各个加注口的位置计算。

本实用新型采取的技术方案为：

一种电解液自动真空加注装置，包括机架主体、竖梁、数控平台、真空加注头、数控计算机系统触摸屏、电解液料斗、电池安装卡具。

竖梁底端与机架主体垂直相连，电池安装卡具安装在机架主体顶端，待加注电池安装在电池安装卡具上，竖梁顶端连接数控计算机系统触摸屏，数控平台一端连接真空加注头，数控平台另一端连接电解液料斗。数控平台：用于带动真空加注头在二维平面内的高精度定位，输入定位坐标即可实现加真空加注头的精确定位。

所述电解液料斗中安装有高精度液体计量控制装置，所述高精度液体计量控制装置包括非接触液传感器、量杯、控制阀门；量杯通过设置有控制阀门的管道连接电解液料斗，量杯中设置非接触液传感器。电解液料斗上部通过设置有气压传感器的管路连接负压空气泵。所述非接触液传感器、控制阀门、气压传感器、负压空气泵均连接工业计算机系统，工业计算机系统连接数控平台，工业计算机系统用于实现：真空加注头4，上、下运动控制；高精度液体计量、控制；加注抽气协调控制；气动装置安全稳压装置控制。

所述真空加注头连接微型防爆低噪声气动控制装置，实现加注头的上、下运动控制，加注过程采用空气正压，实现将量杯中的液体加注入待加注电池中。

所述机架主体采用309不锈钢材料制作而成，所述机架主体底部安装有滑轮，可实现移动生产加注。

所述数控平台由纵轴导轨，横轴导轨，二维数控台、数据线接口组成；纵轴导轨，用于实现真空加注头纵向移动；横轴导轨，用于实现真空加注头横向移动；数据线接口，用于实现二维数控台和计算机系统之间的通讯。

本实用新型一种电解液自动真空加注装置，技术效果如下：

1：机架床身采用309不锈钢材料制作，厚度为2mm，具有防爆防噪功能。所述设备底部还安装有滑轮，可实现移动生产加注。

2：度数控平台主要实现带动加注头在二维平面内的高精度定位，只需要输入定位坐标即可实现加注头的精确定位。本实用新型中采用的是防爆高精度二维数控平台，定位精度优于0.1mm，使用过程中通过数控计算机输入坐标数据给该平台即可完成操作；

3:高精度数控平台主要由纵轴导轨，真空加注头，横轴导轨，二维数控台以及数据线接口组成。所述纵轴导轨主要实现加注头纵向移动，所述横轴导轨主要实现加注头横向移动，所述数据线接口主要实现二维数控平台和计算机系统之间的通讯。所述二维高精度数控平台可以带动真空加注头或者电池组来实现电池组内的各个单体电池电解液的加注，但是如果使用电池组的运动来实现时，由于电池组尺寸体积较大，因此需要较大的运动空间，并且如果电池组重量较大时需要用到液压装置才能带到，液压装置尺寸较大，有油污等缺点，因此本设备采用通过控制加注头的二维运动和上下运动实现电解液自动加注。

4:计算机系统采用工业计算机系统，主要实现二维高精度数控平台，加注头上下运动控制，高精度液体计量和控制，加注抽气协调控制以及气动装置安全稳压装置控制。

5:加注头运动控制和加注实现装置采用气到控制，由于加注头质量小，所使用的气动功率比较小，本实用新型中采用微型防爆低噪声气动控制装置实现加注头的上下运动控制，加注过程采用空气正压实现将量杯中的液体加注入电池组中。

6:电解液料斗中安装有高精度液体计量控制装置，由于直接对电解液的高精度动态计量难度较大，而且电解液是一种腐蚀性液体，本实用新型中采用非接触时液位检测可以实现高精度液位检测代替高精度流量监测。本实用新型采用带反馈的流量液位控制系统，只要精确控制量的液体液位，就可以控制量杯中的电解液的体积。本设备采用精度为0.1mm的非接触液传感器，直径为60mm的量杯和耐强碱腐蚀的控制阀门。

7:采用反馈控制系统的原因是由于电解液料斗随着加注过程其液位是下降的，因此管道流速也在变化，因此不能够直接通过时间控制来判定流出的体积。本设备利用流体的重力实现电解液料斗到量杯的定量加料，而省去了液泵。因为现有市场很难找到耐强碱腐蚀而又不会在磨损的过程中有杂质污染电解液的液泵。为了在电解液流动控制过程中彻底摒弃阀门和液泵，本设备采用气体压力来实现流体的流动控制。

8：采用气体压力实现流体的流动控制原理如下：1）采用负压空气泵对电解液料斗内上部分空气压力的控制可以实现流体的流动和停止；2）高精度压力传感器和负压空气泵的可以实现料斗上半部空气压力精确控制；3）如果需要加注电解液到量杯，则使降低料斗上部空气负压，增加流量时可以逐步减少负压直到负压为零，此时流量最大；4）在量杯中液位快到设计的液位时，可逐步增加负压，从而减少流量直到流体停止流动；5）对液位的检测控制和为负压的检测控制构成了一个典型的闭环控制系统，采用闭环液位控制算法可以精确的控制量杯的液位，从而精确得到电解液的体积；6）本设备对负压要求很低，采用一个功率很小的真空泵即可完成；7）通过精确的压力控制可以控制电解液向量杯流动的流速，从而实现精密的液位控制，也就实现了电解液精确的体积控制；8）最高和最低液位警戒线是设备自动液位检测实现，如果液体越过了警戒液位，则会报警解决之后报警自动消除；9）工作人员可以自行设定报警线的位置。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构图。

图2是本实用新型工业计算机系统控制子结构图。

图3是本实用新型的二维高精度数控平台结构图。

图4是本实用新型的气压装置液体加注原理图。

图5是本实用新型的利用气体压力流体流动控制原理图。

图6是本实用新型的利用气体压力流体流动控制状态图。

图7是闭环控制结构图。

图8是水箱液位控制系统图。

具体实施方式

如图1所示，一种电解液自动真空加注装置，包括机架主体1、竖梁2、数控平台3、真空加注头4、数控计算机系统触摸屏5、电解液料斗6、电池安装卡具7。竖梁2底端与机架主体1垂直相连，电池安装卡具7安装在机架主体1顶端，待加注电池8安装在电池安装卡具7上，竖梁2顶端连接数控计算机系统触摸屏5，数控平台3一端连接真空加注头4，数控平台3另一端连接电解液料斗6。数控平台3用于带动真空加注头4在二维平面内的高精度定位，输入定位坐标即可实现加真空加注头4的精确定位。

所述电解液料斗6中安装有高精度液体计量控制装置，所述高精度液体计量控制装置包括非接触液传感器9、量杯10、控制阀门。量杯10通过设置有控制阀门的管道连接电解液料斗6，量杯10中设置非接触液传感器9。电解液料斗6上部通过设置有气压传感器11的管路连接负压空气泵12。所述非接触液传感器9、控制阀门、气压传感器11、负压空气泵12均连接工业计算机系统，工业计算机系统控制子结构图如图2所示，工业计算机系统连接数控平台3，工业计算机系统用于实现：真空加注头4，上、下运动控制；高精度液体计量、控制；加注抽气协调控制；气动装置安全稳压装置控制。

所述真空加注头4连接微型防爆低噪声气动控制装置，本实用新型中选择8AM1型号的活塞式气动马达，实现加注头的上、下运动控制，加注过程采用空气正压，实现将量杯10中的液体加注入待加注电池8中。

采用309不锈钢材料制作而成，所述机架主体1底部安装有滑轮，可实现移动生产加注。

二维高精度数控平台结构图如图3所示，所述数控平台3由纵轴导轨3.1，横轴导轨3.2，二维数控台3.3、数据线接口3.4组成；纵轴导轨3.1，用于实现真空加注头4纵向移动；

横轴导轨3.2，用于实现真空加注头4横向移动；数据线接口3.4，用于实现二维数控台3.3和计算机系统之间的通讯。二维高精度数控平台可以带动真空加注头或者电池组来实现电池组内的各个单体电池电解液的加注，但是如果使用电池组的运动来实现时，由于电池组尺寸体积较大，因此需要较大的运动空间，并且如果电池组重量较大时需要用到液压装置才能带到，液压装置尺寸较大，有油污等缺点，因此本设备采用通过控制加注头的二维运动和上下运动实现电解液自动加注。

本实用新型一种电解液自动真空加注设备，其气压装置液体加注原理图如图4所示。图（a）中为电解液料斗对量杯加注电解液过程，当在量杯中的液位到达设计的液位时，流体停止流动；在图（b），通过气压装置增加量杯上方的空气正压，活塞向下移动，实现将量杯中液体加注入电池中；图（c），当量杯内液体加注到电池中之后，逐步减少正压，活塞向上移动；图（d），直到正压减少为极小值，当活塞移动到顶部，系统准备进入电解液料斗对量杯加注过程，进入循环。

本实用新型一种电解液自动真空加注设备，其利用气体压力流体流动控制原理如图5、6所示。因为电解液具有强腐蚀性，一般阀门和液泵无法对其流动进行控制，而且腐蚀带来的杂质会污染了电解质，采用负压空气泵12实现对流体的流动控制。

图（a）中为通过负压空气泵实现电解液料斗对精确量杯加注过程；图（b）中，当系统发出加注量杯指令时，通过负压空气泵增加电解液料斗上方的负压，电解液料斗中的电解液通过管道流入到量杯中；图（c）中，通过负压空气泵继续增大电解液料斗上方的负压，电解液料斗继续电解液注入到量杯中并且直到设定的液位；图（d）中，当量杯中电解液加注到设定的液位时，通过负压空气泵减少负压，电解液料斗停止向量杯加注电解液。

一种电解液自动真空加注方法，采用微型防爆低噪声气动控制装置实现真空加注头4的上、下运动控制，加注过程采用空气正压，实现将量杯10中的液体加注入待加注电池8中。

利用流体的重力实现，电解液料斗6到量杯10的定量加料，采用气体压力来实现流体的流动控制。

一种电解液自动真空加注方法，

1）、采用负压空气泵12对电解液料斗6内上部分空气压力的控制，实现流体的流动和停止；

2）、采用气压传感器11和负压空气泵12，实现电解液料斗6上半部空气压力精确控制；

如果需要加注电解液到量杯10，则使降低电解液料斗6上部空气负压，增加流量

时可以逐步减少负压直到负压为零，此时流量最大；

在量杯10中液位快到设计的液位时，可逐步增加负压，从而减少流量直到流体停止流动；

3）、对液位的检测控制和为负压的检测控制构成了一个典型的闭环控制系统，采用闭液位控制算法，精确的控制量杯10的液位，从而精确得到电解液的体积；通过精确的压力控制可以控制电解液向量杯10流动的流速，从而实现精密的液位控制，也就实现了电解液精确的体积控制。

所述闭液位控制算法，用于实现液位数据检测和液位预测，所述液位控制系统基本功能是设置液位高度后，通过控制变送器，自动调节液位高度到设置值；如果自动调节出现错误时，切换到手动进行调节和诊断；通过实时曲线去分析系统的稳态误差、超调量、调整时间等动态性能指标，

闭液位控制算法主要实现液位数据检测和液位预测，所述液位控制系统基本功能是设置液位高度后，通过控制变送器，自动调节液位高度到设置值。如果自动调节出现错误时，可以切换到手动进行调节和诊断。可以通过实时曲线去分析系统的稳态误差、超调量、调整时间等动态性能指标。本实用新型所述的发明系统有四个基本环节组成，即被控对象、测量变送装置、控制器和执行器。闭环控制结构如图7所示。可以根据闭环控制系统设计出水箱液位控制系统，设计的水箱液位控制系统如图8所示。

在本实用新型中的液位控制系统，单回路调节系统一般是一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。计算机控制与传统的模拟量控制不同，它是采用一种采样控制，只能根据采样时刻的偏差值进行计算控制。不能像模拟量控制那样连续输出控制量进行联系控制。因此，对模拟量控制中的积分项和微分项必须进行离散化处理。

一种电解液自动真空加注方法，包括以下步骤：

1）、打开自动检测装置电源，从触摸屏上显示自检结果，自检成功后进入下一步，若自检不成功，则根据自检出错信息进行检修；

2）、如果电解液料斗剩余报警时，则需要加入电解液，设备则会自动解除报警；

3）、手动装载待加注电池组；

4）、选择待加注电池组的尺寸参数信息：电池型号，外形尺寸，单体电池尺寸及排列；如果是沿用上一次加注电池的信息，则编号自动加“1”，其余选择默认值即可。

5）、启动加注过程；

6）加注完毕后，设备系统自动保存加注电池组的各项信息：电池组信息、加注起始和结束时间；可以通过触摸屏查阅。如果要继续加注下一个电池组，则返回2），否则可以选择待机和关机。

Claims (5)

1.一种电解液自动真空加注装置，其特征在于包括：机架主体（1）、竖梁（2）、数控平台（3）、真空加注头（4）、数控计算机系统触摸屏（5）、电解液料斗（6）、电池安装卡具（7）；竖梁（2）底端与机架主体（1）垂直相连，电池安装卡具（7）安装在机架主体（1）顶端，待加注电池（8）安装在电池安装卡具（7）上，竖梁（2）顶端连接数控计算机系统触摸屏（5），数控平台（3）一端连接真空加注头（4），数控平台（3）另一端连接电解液料斗（6）；数控平台（3），用于带动真空加注头（4）在二维平面内的高精度定位，输入定位坐标即可实现加真空加注头（4）的精确定位。

2.根据权利要求1所述一种电解液自动真空加注装置，其特征在于：所述电解液料斗（6）中安装有高精度液体计量控制装置，所述高精度液体计量控制装置包括非接触液传感器（9）、量杯（10）、控制阀门；

量杯（10）通过设置有控制阀门的管道连接电解液料斗（6），量杯（10）中设置非接触液传感器（9）；

电解液料斗（6）上部通过设置有气压传感器（11）的管路连接负压空气泵（12）；

所述非接触液传感器（9）、控制阀门、气压传感器（11）、负压空气泵（12）均连接工业计算机系统，工业计算机系统连接数控平台（3），工业计算机系统用于实现：

真空加注头（4），上、下运动控制；

高精度液体计量、控制；

加注抽气协调控制；

气动装置安全稳压装置控制。

3.根据权利要求1所述一种电解液自动真空加注装置，其特征在于：所述真空加注头（4）连接微型防爆低噪声气动控制装置，实现加注头的上、下运动控制，加注过程采用空气正压，实现将量杯（10）中的液体加注入待加注电池（8）中。

4.根据权利要求1所述一种电解液自动真空加注装置，其特征在于：所述机架主体（1）采用309不锈钢材料制作而成，所述机架主体（1）底部安装有滑轮，可实现移动生产加注。

5.根据权利要求1所述一种电解液自动真空加注装置，其特征在于：所述数控平台（3）由纵轴导轨（3.1），横轴导轨（3.2），二维数控台（3.3）、数据线接口（3.4）组成；

纵轴导轨（3.1），用于实现真空加注头（4）纵向移动；

横轴导轨（3.2），用于实现真空加注头（4）横向移动；

数据线接口（3.4），用于实现二维数控台（3.3）和计算机系统之间的通讯。