阅读说明：本技术 一种压力机滑块下止点位置精度检测系统 (A kind of press ram bottom dead center position precision detection system ) 是由 沈润 王海峰 袁蕴超 冯翌 祝传贺 王利生 于 2019-08-07 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种压力机滑块下止点位置精度检测系统,其包括：位置传感器(1)、滑块(2)和下台面(3),所述下台面(3)能够承载双极板(4)于其上,所述滑块(2)能够相对于所述下台面(3)做上下运动、以对所述双极板(4)进行冲压,所述位置传感器(1)设置于所述滑块和所述下台面之间、能够对所述滑块(2)的向下运动的下止点位置进行检测,所述位置传感器(1)电信号连接到数据处理器(5)、以将位置信号传递至所述数据处理器(5)。通过本发明能够及时检测该次冲压加工的双极板是否超差(是否满足需求)；能精准的测量压力机滑块下止点,静态或动态的位置精度,在线检测所冲压的双极板流场沟槽深度是否合格。(The present invention provides a kind of press ram bottom dead center position precision detection system, comprising: position sensor (1), sliding block (2) and following table (3), the following table (3) can carry bipolar plates (4) thereon, the sliding block (2) can move up and down relative to the following table (3), to carry out punching press to the bipolar plates (4), the position sensor (1) is set between the sliding block and the following table, the bottom dead center position of the sliding block (2) moved downward can be detected, position sensor (1) electric signal is connected to data processor (5), position signal is transferred to the data processor (5).Whether whether the bipolar plates that can detect the secondary punch process in time through the invention overproof (meet demand)；Press ram lower dead center can be accurately measured, whether the bipolar plate flow field trench depth of position precision either statically or dynamically, the punching press of on-line checking institute is qualified.)

一种压力机滑块下止点位置精度检测系统

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种压力机滑块下止点位置精度检测系统。

背景技术

燃料电池是一项非常有前景的能源技术，与现有的传统能量转化技术相比，燃料电池具有许多优点，包括更高的能量转化效率、污染物零排放、无运动部件工作安静等。燃料电池有多种类型，本发明聚焦在质子交换膜燃料电池(PEMFC)领域。虽然质子交换膜燃料电池具有诸多优点，但也存在一些亟待解决的问题。

在质子交换膜燃料电池中，双极板是核心部件，在整个燃料电池电堆重量和成本中占了相当大的比重(质子交换膜燃料电池结构示意及常见外观如图1、图2所示)，发挥的主要作用如下：①为电堆起结构支撑作用；②为参与反应的氢气、空气及冷却电堆的冷却液三种介质提供流通通道(或称为“流场”)，同时又将三种介质隔离开；③导电作用，将各个单电池串联成一个整堆。

双极板流场的结构很大程度上决定了燃料电池各介质分配的均匀性以及生成的水的排水性能，而这两项指标对于燃料电池的性能十分重要。因此，需要从设计方面周全考虑双极板流场的结构；从加工方面严格控制双极板流场成型精度。

常见的质子交换膜燃料电池双极板材料有石墨板和金属板，本发明聚焦金属双极板。图3为常见的金属双极板结构示意图。

常用的金属板料(不锈钢板或钛板)厚度为0.06至0.12mm之间，需要通过压力机冲压成型，压力机基本结构如图4所示。

常见的压力机有油压机或冲床，具体结构有所差异，但基本工作原理相同，均为动力系统带动滑块下行，产生较大压力，使放在滑块和下台面之间的板料，在安装在上下台面之间的模具的作用下，产出变形，从而冲压出所需要的零件。

为保证燃料电池的性能，金属双极板冲压成型要求精度很高，尤其是流场中沟槽深度及各个双极板之间，沟槽深度一致性要求高，一般要求各块双极板之间，同一沟槽深度误差控制在几微米之间。由于压力机滑块是运动着的部件，每一次运动到下止点时，位置会有所差别，这种差别会导致对深度一致性非常敏感的双极板超出允许的误差范围，进而影响燃料电池的性能。因此，除了需要选择下止点一致性良好的压机以外，对压机下止点位置的动态监控，及时发现深度方向不符合误差要求的双极板显得尤为重要。

由于现有技术中的燃料电池双极板在制作过程中压力机的滑块在下压过程的下止点位置无法精确监控，会存在多次下止点不一致的问题，导致制作出不符合误差要求的双极板，双极板制作合格率低等技术问题，因此本发明研究设计出一种压力机滑块下止点位置精度检测系统。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的燃料电池双极板存在在制作过程中压力机的滑块在下压过程的下止点位置无法精确监控的缺陷，从而提供一种压力机滑块下止点位置精度检测系统。

本发明提供一种压力机下止点位置的检测系统，其包括：

位置传感器、滑块和下台面，所述下台面能够承载双极板于其上，所述滑块能够相对于所述下台面做上下运动、以对所述双极板进行冲压，所述位置传感器设置于所述滑块和所述下台面之间、能够对所述滑块的向下运动的下止点位置进行检测，所述位置传感器电连接到数据处理器、以将位置信号传递至所述数据处理器。

优选地，

所述位置传感器为接触式位置传感器或非接触式位置传感器。

优选地，

所述非接触式位置传感器为激光位移传感器。

优选地，

所述数据处理器还与燃料电池的生产线控制系统电连接。

优选地，

所述生产线控制系统包括监控系统和警报系统，所述监控系统与所述数据处理器电连接，且所述警报系统与所述监控系统电连接。

优选地，

所述位置传感器通过检测所述滑块的下止点与所述下台面之间的距离来判断所述滑块的下止点位置。

优选地，

所述位置传感器能够检测多次所述滑块运动到下止点时所述滑块的下端面与所述下台面之间的实测距离，并且将所述实测距离H与预设距离H0进行比较，当|H-H0|≤e时，判断该次所述滑块的运动的下止点位置满足要求，当|H-H0|>e时，判断该次所述滑块的运动的下止点位置不满足要求，其中e为可允许误差值。

优选地，

所述位置传感器能够检测多个所述滑块分别运动到下止点时每个所述滑块的下端面与所述下台面之间的实测距离，并且将每个所述实测距离H与预设距离H0进行比较，当|H-H0|≤e时，判断该个所述滑块的运动的下止点位置满足要求，当|H-H0|>e时，判断该次所述滑块的运动的下止点位置不满足要求，其中e为可允许误差值。

优选地，

当该个所述滑块的运动的下止点位置满足要求时，判断所述滑块的质量满足要求；当该个所述滑块的运动的下止点位置不满足要求时，判断所述滑块的质量不满足要求。

优选地，

所述位置传感器与所述下台面之间还设置有位置传感器支架。

本发明提供的一种压力机滑块下止点位置精度检测系统具有如下有益效果：

本发明通过在滑块和下台面之间设置位置传感器，能够对所述滑块的向下运动的下止点位置进行检测，并通过电连接到数据处理器能够获得滑块下止点位置的信号信息，可以用来检测压力机滑块下止点位置精度；压力机连续冲压双极板时，监控每一次下止点的位置，及时发现下止点位置超差的冲压循环，并及时检测该次冲压加工的双极板是否超差(是否满足需求)；能精准的测量压力机滑块下止点，静态或动态的位置精度，是一种良好的检测压机精度、控制金属双极板成型精度的检测工具；本发明所述的压力机下止点位置精度检测系统，在燃料电池金属双极板冲压成型生产线上，在线检测所冲压的双极板流场沟槽深度是否合格。

附图说明

图1是本发明的压力机滑块下止点位置精度检测系统中包括双极板的质子交换膜燃料电池结构示意图；

图2是本发明的压力机滑块下止点位置精度检测系统中的金属双极板的结构示意图；

图3是本发明的压力机的结构图；

图4是本发明的压力机滑块下止点位置精度检测系统的实施例1的结构示意图；

图5是本发明的压力机滑块下止点位置精度检测系统的实施例2的结构示意图；

图6是本发明的压力机滑块下止点位置精度检测系统的实施例3的结构示意图；

图7是本发明的压力机滑块下止点位置精度检测系统的实施例4的结构示意图。

图中附图标记表示为：

1、位置传感器；11、接触式位置传感器；12、非接触式位置传感器；2、滑块；3、下台面；4、双极板；5、数据处理器；6、生产线控制系统；7、位置传感器支架；8、膜电极；9、流场；10、机身；20、传动系统；30、数据线。

具体实施方式

如图1-7所示，本发明提供一种压力机下止点位置的检测系统，其包括：

位置传感器1、滑块2和下台面3，所述下台面3能够承载双极板4于其上，所述滑块2能够相对于所述下台面3做上下运动、以对所述双极板4进行冲压，所述位置传感器1设置于所述滑块和所述下台面之间、能够对所述滑块2的向下运动的下止点位置进行检测，所述位置传感器1电信号连接到数据处理器5、以将位置信号传递至所述数据处理器5。

本发明通过在滑块和下台面之间设置位置传感器，能够对所述滑块的向下运动的下止点位置进行检测，并通过电连接到数据处理器能够获得滑块下止点位置的信号信息，可以用来检测压力机滑块下止点位置精度；压力机连续冲压双极板时，监控每一次下止点的位置，及时发现下止点位置超差的冲压循环，并及时检测该次冲压加工的双极板是否超差(是否满足需求)；能精准的测量压力机滑块下止点，静态或动态的位置精度，是一种良好的检测压机精度、控制金属双极板成型精度的检测工具；本发明所述的压力机下止点位置精度检测系统，在燃料电池金属双极板冲压成型生产线上，在线检测所冲压的双极板流场沟槽深度是否合格。

优选地，

所述位置传感器1为接触式位置传感器11或非接触式位置传感器12。这是本发明的位置传感器的优选结构形式，通过接触式位置传感器能够与滑块的下底面进行接触进而检测滑块与下台面之间的距离、进而检测下止点的位置信息，通过非接触式位置传感器能够与滑块的下底面进行非接触(即不用接触，通过影响或其他手段)进而检测滑块与下台面之间的距离、进而检测下止点的位置信息。

优选地，

所述非接触式位置传感器12为激光位移传感器。这是本发明的非接触式位置传感器的优选结构形式，通过非接触式的激光位移传感器能够发射出激光以检测并判断出滑块下止点的位置和距离，高精度地检测下止点的位置信息。

优选地，

所述数据处理器5还与燃料电池的生产线控制系统6电连接。这是本发明的实施例3和4中的优选结构形式，即通过将数据处理器与生产线控制系统电连接能够实现将数据传输至生产线的控制系统中，以实现在双极板加工生产先中对双极板的位置信号的检测并进行传输和控制的作用和目的。

优选地，

所述生产线控制系统包括监控系统和警报系统，所述监控系统与所述数据处理器5电连接，且所述警报系统与所述监控系统电连接。通过设置监控系统能够对滑块下止点的位置检测信号实时监测，并且在其下止点位置不满足要求时通过连接到的警报系统发出警报从而提醒操作人员进行注意，即该块双极板可能不符合要求，需要将其进行排除或另外处理。

优选地，

所述位置传感器1通过检测所述滑块2的下止点与所述下台面之间的距离来判断所述滑块2的下止点位置。这是本发明的位置传感器的进行检测和判断下止点的位置信息的优选方式，即通过滑块下止点和下台面之间距离的方式来实现，能够精确获得滑块下止点的位置信息。

优选地，

所述位置传感器1能够检测多次所述滑块2运动到下止点时所述滑块的下端面与所述下台面之间的实测距离，并且将所述实测距离H与预设距离H0进行比较，当|H-H0|≤e时，判断该次所述滑块的运动的下止点位置满足要求，当|H-H0|>e时，判断该次所述滑块的运动的下止点位置不满足要求，其中e为可允许误差值。这是本发明的对同一滑块进行多次下压检测或对下压级本身的多次下压过程的滑块下止点的位置进行检测和判断的优选手段和方式，检测压力机滑块下止点位置精度，即静态的高度，以此评价压力机下止点位置精度是否合格。压力机滑块位置应控制在一个合理的范围内，比如，滑块与下台面间间距设定为280±0.05mm之内，如果超过了这个值即为滑块下止点位置超差(即不合格)。

优选地，

所述位置传感器1能够检测多个所述滑块2分别运动到下止点时每个所述滑块的下端面与所述下台面之间的实测距离，并且将每个所述实测距离H与预设距离H0进行比较，当|H-H0|≤e时，判断该个所述滑块的运动的下止点位置满足要求，当|H-H0|>e时，判断该次所述滑块的运动的下止点位置不满足要求，其中e为可允许误差值。这是本发明的对多个滑块进行分别下压检测的滑块下止点的位置进行动态检测和判断的优选手段和方式，检测压力机滑块下止点位置精度，即每次下止点位置间的高度一致性，以此评价压力机下止点位置精度是否合格。。压力机滑块位置应控制在一个合理的范围内，比如，滑块与下台面间间距设定为280±0.05mm之内，如果超过了这个值即为滑块下止点位置超差(即不合格)。

优选地，

当该个所述滑块的运动的下止点位置满足要求时，判断所述滑块的质量满足要求；当该个所述滑块的运动的下止点位置不满足要求时，判断所述滑块的质量不满足要求。这是本发明的滑块下止点位置检测的优选判断合格还是不合格的优选方式，满足上述误差范围内说明该双极板的结构合格，不满足说明冲压出来的双极板不可能达到要求，即为不合格。

优选地，

所述位置传感器1与所述下台面3之间还设置有位置传感器支架7。通过位置传感器支架能够对位置传感器进行支撑作用，从而实现对滑块下止点位置的精确检测。

1、位置传感器采用接触式，所采集的数据仅输出到数据处理中，用于检测压力机静态或动态情况下，滑块下止点位置精度。如图4所示。

2、位置传感器采用非接触式，一般常用高精度激光位移传感器，所采集的数据仅输出到数据处理中，用于检测压力机静态或动态情况下，滑块下止点位置精度。如图5所示。

3、位置传感器采用接触式，所采集的数据输出到数据处理器中，并通过该处理器，输出到燃料电池产线监控系统。当检测到冲压时滑块下止点位置超差，产线上的警报系统发出提示，同时自动或是手动的将本次冲压的双极板取出，进行进一步精细检测。：压力机滑块位置应控制在一个合理的范围内，比如，滑块与下台面间间距设定为280±0.05mm之内，如果超过了这个值即为滑块下止点位置超差。当发现有位置超差的冲压循环时，停机，将该次冲压的极板单独拿出来，进行详细的尺寸检查，称为进一步的详细检测。如图6所示。

4、位置传感器采用非接触式，所采集的数据输出到数据处理器中，并通过该处理器，输出到燃料电池产线监控系统。当检测到冲压时滑块下止点位置超差，产线上的警报系统发出提示，同时自动或是手动的将本次冲压的双极板取出，进行进一步精细检测。如图7所示。

本发明在压机上采用位置传感器来检测滑块下止点的方案来监控下止点属于首创；同时，将监控系统纳入双极板冲压过程的质量控制也属于首创。可以说，本发明在压机滑块位置监控和双极板冲压质量控制两方面均具有开创性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。