CN104624525B - 超级电容老练及自动测试分选的工艺流水控制*** - Google Patents

超级电容老练及自动测试分选的工艺流水控制*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超级电容老练及自动测试分选的工艺流水控制***，包括主机、老练设备控制器、电压保持测量控制器、容量/直流内阻测量控制器和下料机控制器，各控制器与主机之间采用以太网联网通讯；主机负责测量数据管理，对每只超级电容从进入老练设备通电开始到电压保持测量、容量/和直流内阻的测量、分类下料等各道工序进行全过程跟踪，老练设备对电容进行加温、充电以及电流电压的实时跟踪监测，主机根据每道工序测试参数进行分析处理，确定不合格电容以及合格并按规定进行分类的电容的准确位置，最后由主机将电容分类信息及电容的位置信息传送给下料机控制器，控制下料机自动进行准确下料。本发明使得电容产能和产品质量都大大提高。

Description

超级电容老练及自动测试分选的工艺流水控制***
技术领域
本发明涉及超级电容制造行业生产工艺的创新与进步，具体涉及超级电容的老练、电压保持的测量、电容量的测量、内阻的测量及超级电容按内阻和容量大小的分类分档等工艺流水的自动化控制。
背景技术
生产工艺的合理性、先进性直接关系到产品的质量和产量。因此，任何工厂对生产工艺都是非常重视的。现有一些超级电容制造工厂由于设备陈旧，设备功能受限，加上手工操作的人为因素，使得生产效率和产能都较低，产品质量也受到很大的影晌。对于350F以上的超级电容日产只有几百只。根据当前的生产形势，迫切需要对现有生产工艺过程和工艺设备进行更新改造。
老练是超级电容在生产过程中必不可少的一个工艺环节，组装好的超级电容的性能须通过老练筛选才能出厂应用。过去传统的老练箱体内分三层隔板插上三层电容，每层电容引脚统一并接起来，三路电源分别加在三层隔板给电容充电。这种老练箱存在以下问题：1.只是对超级电容统一进行加温充电，不能进行测试；2.不能分开单个测试与判断，只有在规定的老练时间结朿，超级电容从老练箱取出后才能进行每个单独测试；3.这种方式有可能把接触不好的电容当作故障电容处理；4.工作效率低，且不能跟踪。
发明内容
本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，对传统的生产工艺和老练箱内电容的放置结构做了特殊改进，提供了一种超级电容老练及自动测试分选的工艺流水控制***，具有更高的生产效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
超级电容老练及自动测试分选的工艺流水控制***，包括主机、老练设备控制器、电压保持测量控制器、容量和直流内阻测量控制器、以及下料机控制器，各个控制器与主机之间采用以太网联网通讯；所述主机负责测量数据管理，对每只超级电容从进入老练设备通电开始到电压保持测量、容量和直流内阻的测量、分类下料等各道工序进行全过程跟踪，老练设备对电容进行加温、充电以及电流电压的实时跟踪监测，主机根据每道工序测试参数进行分析处理，确定不合格电容的准确位置、以及合格并按规定进行分类的电容的准确位置，最后由主机将电容分类信息及电容的位置信息传送给下料机控制器，控制下料机自动进行准确下料。
所述主机还负责将测量数据存储、建立数据库，并提供查询、统计和打印服务。
所述老练设备包括箱体和内置电容小车，电容小车为移动式；所述电容小车内设有多层，每层装载1只托盘，托盘上安装多排超容插座，超容插座为单只独立安装，超级电容插在插座上。
进一步地，每只超级电容单独设有供电线和测量线，8位地址线通过地址译码器给每只超级电容分配唯一的地址编码；与超级电容连接的控制线、测量线和地址线集中由插头引出。
进一步地，所述电容小车内共装有五只托盘，每个托盘上安装8行8列共64只超容插座。
进一步地，所述电容小车尺寸：宽760mm，深640mm，高1200mm。
所述下料机控制器接收到由主机传送来的电容分类信息及电容的位置信息后，控制机械手自动寻找并抓取相应电容送到指定下料盒中。
本发明超级电容老练、测试、分选自动流水控制***的最大特点是：对每个超级电容从进入老练箱充电、检测电压电流开始，到电压保持测量、电容容量测量、内阻测量直至分选下料进行全程跟踪，测量参数值由控制***主机记录、分析、判断，最后由下料机的机械手精准按要求下料。因此，跟踪测试记录以及自动分类下料是本发明***的特色，目前尚未见有相似技术。
传统的老练箱内固定设有三层板，每次最多只能老练200只(350—400F)电容，且隔板和电容的插拔都不方便，生产效率低。本发明的老练箱采用电容小车直接推入的方式，小车设有五层每次可老练300多只电容，比以前的老练箱方便操作且大大提高了生产效率。另外，传统老练箱不能对每个电容进行单独测试，而本发明的电容小车内设有托盘，托盘上每个电容都有自己确切的位置编码和独立的电源及测试线，因此老练时通过主机控制对每个单体电容的电压和电流都能进行定时采样，并判断电容的性能。
本发明***是一个机电一体化自动控制***，其自动化的程度和工艺的先进性使得产能和产品质量都大大提高。运行该***日产可达3000只(350F以上大电容)，大大节省了人力、提高了效率，使得大电容的产能是原来的4倍。同时也大大地提高了产品质量，是超级电容行业生产工艺的创新与进步。
附图说明
图1是本发明控制***的组成示意图。
图2是本发明实施例中下料机的结构示意图；其中，1-托盘，2-下料盒，3-X轴机架，4-X轴驱动伺服，5-夹持气缸，6-分选气缸，7-Y轴机架，8-Y轴行程气缸，9-Y轴驱动伺服，10-Z轴驱动伺服。
图3是本发明实施例中托盘的结构示意图，其中，11-超级电容；12-插头。
图4是本发明实施例中电容小车的结构示意图。
图5是本发明控制***的主程序流程框图。
具体实施方式
本发明的控制***具有以下功能：超级电容老练、电压保持测量、容量和直流内阻测量、分类下料、电容喷码、自动套管等。如图1所示，***由一台PC机做主机，与老练设备的控制器、电压保持测量的控制器、容量/直流内阻测量的控制器、下料机的控制器一起构成控制***(CAM***)。各个控制器与主机之间采用以太网联网通讯。
CAM***主机负责测量数据管理，对每只超级电容从进入老练箱通电开始到电压保持测量、容量/直流内阻的测量、分类下料等各道工序进行全过程跟踪。最后***主机根据每道工序测试参数进行分析处理，确定不合格产品及合格并按规定进行分类的产品的准确位置，并传送下料机控制器，控制机械手自动寻找并抓取相应产品到指定下料盒2,准确地下料。本实施例下料机的结构参见图2，是一个PC---PLC--CNC小型机械手，其速度快，效率高，产品分选的准确性也得到了保证。
此外，CAM***主机还负责将测量数据存储，建立数据库，必要时进行列表或其他形式打印。
为保证从老练开始全过程跟踪，老练设备除了对电容加温、充电，还要进行电流电压的跟踪监测，这是与一般老练箱不同的。因此对老练设备内电容的放置结构做了特殊设计，并为老练设备特做了一个电容小车，可直接推入老练箱内。电容小车尺寸：宽760mm，深640mm，高1200mm。
如图3和4所示，电容小车共五层，每层装载1只托盘1，即共装五只托盘1，托盘1上安装8行8列共64只超容插座，超容插座单只独立安装，超级电容11插在插座上，便于维修。地址编译器采用8位二进制地址编码，通过地址译码控制对应于每个超级电容，这样使每只超级电容都有自己确定的位置编码。每只电容单独设有供电线和测量线以引入控制及测量电路，输出地址线和控制线集中用插头12引出。这就为可通过***主机实现对每个具有确定编号的超级电容分别测试，并在随后的各道工序(老练后电容小车直接推到各道工序)进行跟踪、记录、存档提供先决条件。
由于托盘1上每个电容都有自己确切的位置编码和独立的电源及公共数据线，因此老练时通过主机控制对每个单体电容的电压和电流都能进行定时采样，并判断电容的性能。
本发明控制***应用在生产线上的流程为:震动→电容托盘小车装料→老练工艺→电压保持测量→电容/直流内阻测量→分类下料→套套管→手工包装。具体的过程如下：
(1)将清洗震动后的超级电容11***托盘1；
(2)将托盘1放入电容小车内；
(3)将电容小车推入烘箱，启动老练工艺：在高温(65℃)下，加电至定电压(2.5～3V)，对电容进行恒流(1A)充电，并在工艺过程中循环测量超容上的电压和漏电流，结果记录，并判断“电容开路”，“漏电流大”，从而判断电容的内部故障。
老练电源每层(每个托盘)采用一只70A的开关电源。每只电容采用一只1A、2.7V恒流恒压独立电源。单只电容充电电流：1A，20分钟充满400F超容。总电流1A*64只＝64A，每层一只720W电源。每层托盘采用8线I/O，5层共40线I/O；每层2路A/D，5层共10路A/D，分别做电容的电压和充电电流的测量。
(4)老练时间6小时，结束后将电容小车连同超级电容从烘箱中拉出运至电压保持测量工位，启动定时，按电容所在托盘上的地址编号测量起始电压V1；并传送保存。工艺时间(24小时)到，提示操作工，执行电压保持测量操作，测量相应电容的最终电压V2并传送保存。测量精度为0.01V。
(5)电压保持测量结束，将电容小车运到电容/内阻测量工位，将测试接口线插头逐层插好，启动测量程序。整个测量过程由容量和直流内阻测量仪***控制完成，测量结果由容量和直流内阻测量仪***(篮电电容测试***)将测量参数及对应电容的地址信息传送CAM***主机。
(6)测量结束，将电容小车运到下料机工位分类下料。操作工将托盘从小车上取下放到下料机，启动测量程序，下料机根据CAM***主机提供分类及地址信息，由机械手取出以上各工位不合格与合格分类的产品到相应料盒。
(7)外观检查，套套管。
(8)标识包装。
CAM***主机具体要做的处理工作为：①对超级电容单体的烘箱号、托盘号进行跟踪。②对选定位置的超级电容单体，在加热烘烤过程中的V/I随时间变化的曲线进行跟踪记录。③对电压保持的V1，V2，及内阻/容值测量的R，C进行记录。④全部测试数据由CAM***主机分析处理最后向下料机传送产品分类信息及产品的位置信息，实现分类下料自动化。
本发明控制***主程序的工作流程如图5所示：
电容小车进入老练箱→启动老练，CAM***主机记录瞬时时间t、电流I、电压V、电池采样周期T，可编程逻辑控制器PLC提供托盘号、分层和时间→判断电容是否接触不良或故障→40分钟到，***每半小时采样一次数据，记录t,I,V,T，保存I/V随时间变化曲线进数据库→6小时到，停止加热(电容小车到保持工位)测量记录初始电压V1→24小时到，测量结束记录V2，(计算delta(V)＝V2-V1)→电压保特结束，电容小车进入R/C测量工位，这是一台由PC控制的电容测试仪，测量结果电阻R和电容C传到CAM***主机→CAM***主机根据各工位测量记录的参数分析处理，按规定确定产品的分类信息通过CNC码传送到CNC机械手自动下料。

Claims (7)

1.超级电容老练及自动测试分选的工艺流水控制***，其特征在于，包括主机、老练设备控制器、电压保持测量控制器、容量和直流内阻测量控制器、以及下料机控制器，各个控制器与主机之间采用以太网联网通讯；所述主机负责测量数据管理，对每只超级电容从进入老练设备通电开始到电压保持测量、容量和直流内阻的测量、分类下料各道工序进行全过程跟踪，老练设备对电容进行加温、充电以及电流电压的实时跟踪监测，主机根据每道工序测试参数进行分析处理，确定不合格电容的准确位置、以及合格并按规定进行分类的电容的准确位置，最后由主机将电容分类信息及电容的位置信息传送给下料机控制器，控制下料机自动进行准确下料。
2.根据权利要求1所述的超级电容老练及自动测试分选的工艺流水控制***，其特征在于，所述主机还负责将测量数据存储、建立数据库，并提供查询、统计和打印服务。
3.根据权利要求1所述的超级电容老练及自动测试分选的工艺流水控制***，其特征在于，所述老练设备包括箱体和内置电容小车，电容小车为移动式；所述电容小车内设有多层，每层装载1只托盘，托盘上安装多排超容插座，超容插座为单只独立安装，超级电容插在插座上。
4.根据权利要求3所述的超级电容老练及自动测试分选的工艺流水控制***，其特征在于，每只超级电容单独设有供电线和测量线，8位地址线通过地址译码器给每只超级电容分配唯一的地址编码；与超级电容连接的控制线、测量线和地址线集中由插头引出。
5.根据权利要求3或4所述的超级电容老练及自动测试分选的工艺流水控制***，其特征在于，所述电容小车内共装有五只托盘，每个托盘上安装8行8列共64只超容插座。
6.根据权利要求3或4所述的超级电容老练及自动测试分选的工艺流水控制***，其特征在于，所述电容小车尺寸：宽760mm，深640mm，高1200mm。
7.根据权利要求1至4之一所述的超级电容老练及自动测试分选的工艺流水控制***，其特征在于，所述下料机控制器接收到由主机传送来的电容分类信息及电容的位置信息后，控制机械手自动寻找并抓取相应电容送到指定下料盒中。
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