CN111785997B - 一种燃料电池电堆自动堆叠装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种燃料电池电堆自动堆叠装置，其包括架体、自动堆叠抱具、升降机构、横向驱动机构和纵向驱动机构，架体包括工作台和机体，机体竖向设置；自动堆叠抱具包括第一移动限位机构、固定限位机构和两第二移动限位机构；升降机构包括第一电机和与之驱动连接的支架，第一电机固定于机体顶端；横向驱动机构包括横向驱动装置，所述第一移动限位机构与横向驱动装置驱动连接；纵向驱动机构包括外部驱动装置，两第二移动限位机构与外部驱动装置驱动连接。本申请提供的一种燃料电池电堆自动堆叠装置，将电堆物料通过支架的升降运动和送料机构的水平方向单向运送其他待装配电堆物料，可以实现分解动作的同步进行，有效提升装配效率。

Description

一种燃料电池电堆自动堆叠装置

技术领域

本申请涉及燃料电池电堆堆叠领域，特别涉及一种燃料电池电堆自动堆叠装置。

背景技术

当前燃料电池电堆堆叠多为手工堆叠，少数自动堆叠方案为移载机构将物料抓取后移动至堆叠工位，随后向下移动至下端板，将物料一片一片的按指定顺序进行装配，物料的堆叠位置随着电堆高度增加而变化。该堆叠方法的缺点是移载机构堆叠位置需根据每片物料的厚度进行预先设定，该预设位置为理论位置，与实际位置存在一定差异，随着物料数量增加位置误差累加，极端情况可能出现移载机构与电堆干涉；同时，移载机构带着物料向下堆叠移动过程中，要求物料边沿与电堆抱具不接触，对移载机构移动精度、物料尺寸精度都要求较高，同时堆叠节拍大大增加。

相关技术中，通过带地轨机器人对燃料电池进行堆叠组装，对电堆物料进行流水线上料，机器人在固定上料点抓取物料，然后进行电堆组装。

但是，装配过程主要由机器人及地轨运动配合完成，机器人的节拍限制了整个产线的生产效率，也加大了对机器人精度的要求装配过程中不能有效提升装配效率问题。

发明内容

本申请实施例提供一种燃料电池自动堆叠装置，以解决相关技术中燃料电池自动堆叠过程中不能有效提升装配效率的问题。

本申请实施例提供了一种燃料电池电堆自动堆叠装置，其包括架体、自动堆叠抱具、升降机构、送料机构、横向驱动机构和纵向驱动机构，所述架体包括工作台和机体，所述机体竖向设置；自动堆叠抱具包括第一移动限位机构、固定限位机构和两第二移动限位机构，所述固定限位机构固定设置；升降机构包括第一电机和与之驱动连接的支架，第一电机固定于机体顶端，支架在第一电机的驱动下升降运动，用于将电堆物料下端板载运至堆叠位置；送料机构连接于架体上，带动除了下端板之外的其他待堆叠物料运送至堆叠位置；横向驱动机构包括横向驱动装置，所述第一移动限位机构与横向驱动装置驱动连接，在其驱动下靠近或远离固定限位机构，形成电堆物料的宽度限位空间；纵向驱动机构包括外部驱动装置，两第二移动限位机构与外部驱动装置驱动连接，在其驱动下相互靠近或远离，形成电堆物料的长度限位空间；所述第一移动限位机构包括两个第一导向杆(211)，所述固定限位机构为两个固定导向杆(221)，两固定导向杆(221)分别与一第一导向杆(211)横向相向设置，所述横向驱动装置包括两个第二电机 (41)，两第二电机(41)分别通过第一连接架与第一导向杆(211)连接。

一些实施例中，还包括锁紧装置，其包括抱具支撑座、定位传感器、第一气缸和第一压紧板，所述固定限位机构支撑于抱具支撑座上；定位传感器连接于架体上，用于定位抱具支撑座；第一气缸固定抱具支撑座上；第一压紧板与第一气缸驱动连接，其在第一气缸的驱动下将抱具支撑座压紧于工作台上。

一些实施例中，还包括检测机构，其包括高度测量传感器，连接于架体上并位于堆叠位置的上方，用于检测下端板上表面的多个高度值和落位于下端板上的其他电堆物料最上方的物料的多个高度值。

一些实施例中，还包括压紧装置，其包括第二气缸和第二压紧板，所述第二气缸连接于抱具支撑座上，所述第二压紧板与第二气缸驱动连接，在第二气缸的驱动下将堆叠完成的电堆物料压紧。

一些实施例中，两所述第二移动限位机构为两个纵向相向设置的第二导向杆，外部驱动装置通过两第二连接架分别与一第二导向杆驱动连接。

一些实施例中，所述第二连接架通过快插接头、两锥齿轮与外部驱动装置连接，外部驱动装置驱动快插接头旋转，快插接头与两锥齿轮连接，两锥齿轮分别连接于第二连接架上。

一些实施例中，所述第一连接架包括第一横向连接架和与之连接的第一纵向连接架，所述第一横向连接架连接第一导向杆，所述第一纵向连接架连接第二电机。

一些实施例中，所述支架上设有真空吸盘。

一些实施例中，所述第一导向杆、第二导向杆和固定导向杆的近端部内侧面与杆体的长度方向之间均具有一倾斜角。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

1、本申请实施例提供了一种燃料电池自动堆叠装置，相比于送料机构独立完成运送、堆叠等过程，将物料运送与物料堆叠过程拆解成由不同的机构实现，可实现部分拆解动作同步进行，大大节省时间，降低整体堆叠节拍；

2、本申请提供的燃料电池自动堆叠装置，机构设计合理紧凑，装置机构设计层面上无过高精度设计要求，装置易于实现和维护。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的机构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一机构示意图；

图3为本申请实施例提供的局部机构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一局部机构示意图；

图5为本申请实施例提供的支架的机构示意图；

图6为本申请实施例提供的导向机构顶端机构示意图。

图中：

11、工作台；12、机体；13、底板；14、背板；211、第一导向杆；221、固定导向杆；231、第二导向杆；31、第一电机；32、支架； 321、真空吸盘；41、第二电机；421、第一横向连接架；422、第一纵向连接架；521、第二横向连接架；522、第二纵向连接架；523、锥齿轮；524、快插接头；61、抱具支撑座；63、第一气缸；64、第一压紧板；71、高度测量传感器；81、第二气缸；82、第二压紧板。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种燃料电池电堆自动堆叠装置，其能解决相关技术中产品设计精度要求高，燃料电池电堆堆叠效率低的问题。

请参考图1-2，本申请实施例提供了一种燃料电池电堆自动堆叠装置，其包括架体、自动堆叠抱具、升降机构、送料机构、横向驱动机构和纵向驱动机构，所述架体包括工作台11和机体12，所述机体 12竖向设置；自动堆叠抱具包括第一移动限位机构、固定限位机构和两第二移动限位机构，所述固定限位机构固定设置；升降机构包括第一电机31和与之驱动连接的支架32，第一电机31固定于机体12 顶端，支架32在第一电机31的驱动下升降运动，用于将电堆物料下端板载运至堆叠位置；送料机构连接于架体上，带动除了下端板之外的其他待堆叠物料运送至堆叠位置；横向驱动机构包括横向驱动装置，所述第一移动限位机构与横向驱动装置驱动连接，在其驱动下靠近或远离固定限位机构，形成电堆物料的宽度限位空间；纵向驱动机构包括外部驱动装置，两第二移动限位机构与外部驱动装置驱动连接，在其驱动下相互靠近或远离，形成电堆物料的长度方向的限位空间。

本申请实施例提供了一种燃料电池自动堆叠装置，升降机构将堆叠物料下端板向下移动至堆叠位置，送料机构可直接将其他待堆叠物料沿水平方向单向运送至堆叠位置，送料机构不需要向下运动，减小往复装配过程中的误差累积，提高了堆叠的稳定行，实现物料稳定高效堆叠。

相比于送料机构独立完成运送、堆叠等过程，将物料运送与物料堆叠过程拆解成由不同的机构实现，可实现部分拆解动作同步进行，大大节省时间，缩短整体堆叠节拍时间。

横向导向机构和纵向驱动机构对堆叠物料形成堆叠限位空间，完成燃料电池电堆物料的自动堆叠后，升降机构再将堆叠完成的电堆下降一个物料厚度，如此往复，本申请提供的燃料电池自动堆叠装置，机构设计合理紧凑，装置机构设计层面上无精度设计过高要求，装置易于实现和维护。

在一较佳实施例中，请参考图2，还包括锁紧装置，其包括抱具支撑座61、定位传感器、第一气缸63和第一压紧板64，所述抱具支撑座61支撑设置于工作台11上，所述固定限位机构支撑于抱具支撑座61上；定位传感器连接于架体上，用于定位抱具支撑座61；第一气缸63固定连接于抱具支撑座61上；第一压紧板64与第一气缸63 驱动连接。定位传感器用于对抱具支撑座61上的自动堆叠抱具进行精确定位，第一压紧板64在第一气缸63的驱动下将抱具支撑座61 压紧固定于工作台11上，实现抱具支撑座61和工作台11之间的固定，保证电堆物料的自动堆叠工作的稳定运行。

如上所述，根据本申请，所述架体包括底板13和背板14，所述固定限位机构固定于底板13上，所述底板13与抱具支撑座61固定连接，所述背板14竖向固定于底板13上，所述第二压紧板82压紧于底板13以实现对所述固定限位机构的固定压紧。

在一较佳实施例中，请参考图1，所述燃料电池电堆自动堆叠装置还包括检测机构，其包括高度测量传感器71，连接于架体上并位于堆叠位置的上方，其用于在电堆物料装配过程中进行检测物料堆叠高度，用于在所述支架32带动电堆物料的下端板下移至堆叠位置时，探测电堆物料的下端板上表面的多个位置的高度值，用于判断处于堆叠位置的电堆物料上表面是否齐平，并在送料机构将其他待装配的电堆物料落位于电堆物料上，测试最上方的电堆物料的高度值多个高度值，用于探测物料落位后的平整度。在一具体的实施例中，所述高度测量传感器71通过连接杆连接于机体12上，所述高度测量传感器 71数量为2个，对称设置于电堆物料的上方。

在一较佳实施例中，请参考图1，还包括压紧装置，其包括第二气缸81和第二压紧板82，所述第二气缸81连接于抱具支撑座61上，所述第二压紧板82与第二气缸81驱动连接，在第二气缸81的驱动下将堆叠完成的电堆物料压紧。具体地，在电堆物料完成自动堆叠装配后，第二气缸81带动第二压紧板82由电堆外部旋转至电堆上方并向下移动来压紧电堆，该压紧力可根据电堆大小进行设定，用以防止电堆物料运送过程中出现位置变动，即完成了电堆自动堆叠和转运。

在一较佳实施例中，请参考图2-3，所述第一移动限位机构包括两个第一导向杆211，所述固定限位机构为两个分别与一移动导向杆相向设置的固定导向杆221，所述横向驱动装置包括两个第二电机 41，两第二电机41分别通过第一连接架与第一导向杆211连接，实现方便简单，在本申请的其他实施例中，所述第一移动限位机构还可以宽边限位板，所述固定限位机构也同样实现为与之相配合的宽边限位板，只要固定限位机构和第一移动限位机构之间可以对电堆进行宽度空间限位即可。

如上所述，根据本申请，为了使得燃料电池电堆自动堆叠装置整体外观更佳，并避免物料堆叠和支架32运动过程中对第二电机41的撞击情况的发生，所述第二电机41设置于背板14的后方，具体地，所述第一连接架包括第一横向连接架421和与之连接的第一纵向连接架422，所述第一纵向连接架422连接第一导向杆211。

在一较佳实施例中，两所述第二移动限位机构为两个纵向相向设置的第二导向杆231，外部驱动装置通过两第二连接架分别与一第二导向杆231驱动连接，在本申请的其他实施例中，两第二限位机构也可实现为两个宽边限位板。

在一较佳实施例中，请参考图4，所述第二连接架通过快插接头 524、两锥齿轮523与外部驱动装置连接，外部驱动装置驱动快插接头524旋转，快插接头524与两锥齿轮523连接，两锥齿轮523分别连接于第二连接架上，以单驱动的方式实现两第二移动导向杆之间相互靠近或远离，使得装置的机构设计合理紧凑。

如上所述，根据本申请，所述快插接头524设置与背板14后侧，所述第二连接架包括第二纵向连接架522和第二横向连接架521，所述纵向连接架连接锥齿轮523，并延伸至背板14侧方与第二横向连接架521连接。

在本申请的其他实施方式中，还可通过设置两个驱动电机的方式，分别带动一第二导向杆231移动，以实现两第二导向杆231之间相互靠近或远离，形成电堆的长度限位空间，此种设计，机构上更加繁杂，机构布置空间相比于单驱动实现两第二移动导向杆相互靠近或远离的方式需要更多机构布置空间。

在一较佳实施例中，请参考图5，所述支架32上设有真空吸盘 321，所述真空吸盘321用于固定电堆物料下端板，真空吸盘321抽真空后电堆下端板被紧紧吸附在堆叠支架32上，保证堆叠支架32移动过程中电堆下端板的稳定性具体地，所述采取堆叠支架32带着物料下降方式进行装配，固定物料堆叠位置，减小物料在堆叠执行机构上的移动距离，降低了对执行机构竖直移动精度要求，同时降低了堆叠节拍。

在一较佳实施例中，请参考图6，所述第一导向杆211、第二导向杆231和固定导向杆221的近端部内侧面与杆体的长度方向之间均具有一倾斜角。

电堆物料堆叠时需要考虑物料制造误差a，送料机构移动误差b 等，因燃料电池堆叠对密封要求较高，物料相互装配的密封槽允许公差为T，即要求T≥a+b，而实际加工水平无法满足要求，如双极板靠冲压、焊接完成加工公差较大，而密封槽公差往往较小以保证密封效果。所述第一导向杆211、第二导向杆231和固定导向杆221的近端部内侧面在堆叠位置处带一个倾斜角度θ，增大堆叠位置开口尺寸，其中A为堆叠位置，B为电堆，通过实验验证确定该角度大小以及堆叠位置，满足T≥a+b-2htanθ。

通过自动堆叠抱具巧妙设计一定斜度，增加了自动堆叠抱具开口大小，同时减小自动堆叠抱具与物料之间的间隙，使得物料尺寸制造要求降低，降低成本。运料机构带着物料向下堆叠移动过程中，堆叠物料边沿可以与电堆抱具接触，对运料机构移动精度、物料尺寸精度都要求不高，有利于缩短堆叠节拍，提升堆叠效率。

本申请实施例提供的一种燃料电池电堆自动堆叠装置的堆叠方法如下：

首先将电堆物料下端板放置在支架32上，真空吸盘321抽真空后电堆下端板被紧紧吸附在支架32上，将电堆物料下端板移动至堆叠位置。

同时送料机构启动运料进程，将其他待堆叠电堆物料移动至堆叠位置，待料位置与堆叠位置高度不同，考虑堆叠装置上升下降过程中的误差以及堆叠物料存在一定变形量，待堆叠物料松开后滑落在电堆下端板上。

横向驱动装置驱动第一移动限位机构相对于固定限位机构移动，对电堆物料宽度方向进行限位，纵向驱动机构驱动两第二移动限位机构相互靠近或远离，对电堆物料长度方向进行限位，完成电堆物料的装配动作。

堆叠支架32带着电堆物料下降一个高度，该高度为上一个电堆物料厚度。

高度测量传感器71检测支架32下降后最上面物料表面平整度，以此检测物料是否放置平整，检测合格后继续进行下一个电堆物料的堆叠，往复循环。

如上所述，根据本申请，所述堆叠支架32带着电堆物料下降一个高度值，该高度值还可同时考虑物料变形以及引起的间隙大小。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于：其包括：

架体，其包括工作台(11)和机体(12)；

自动堆叠抱具，其包括第一移动限位机构、固定限位机构和两第二移动限位机构，所述固定限位机构固定设置；

升降机构，其包括第一电机(31)和与之驱动连接的支架(32)，第一电机(31)固定于机体(12)顶端，支架(32)在第一电机(31)的驱动下升降运动，用于将电堆物料下端板载运至堆叠位置；

送料机构，其连接于架体上，带动堆叠物料运送至堆叠位置；

横向驱动机构，其包括横向驱动装置，所述第一移动限位机构与横向驱动装置驱动连接，在其驱动下靠近或远离固定限位机构，形成电堆物料的宽度限位空间；

纵向驱动机构，其包括外部驱动装置，两第二移动限位机构与外部驱动装置驱动连接，在其驱动下相互靠近或远离，形成电堆物料的长度限位空间；

所述第一移动限位机构包括两个第一导向杆(211)，所述固定限位机构为两个固定导向杆(221)，两固定导向杆(221)分别与一第一导向杆(211)横向相向设置，所述横向驱动装置包括两个第二电机(41)，两第二电机(41)分别通过第一连接架与第一导向杆(211)连接。

2.如权利要求1所述的燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于，还包括锁紧装置，其包括：

抱具支撑座(61)，其支撑设置于工作台(11)上，固定限位机构固定于抱具支撑座(61)上；

定位传感器，其连接于架体上，用于定位抱具支撑座；

第一气缸(63)，其固定连接于抱具支撑座(61)上；

第一压紧板(64)，其与第一气缸(63)驱动连接，其在第一气缸(63)的驱动下将用于将抱具支撑座(61)锁紧于工作台(11)上。

3.如权利要求2所述的燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于，还包括检测机构，其包括：

高度测量传感器(71)，其连接于架体上并位于堆叠位置的上方，

用于检测下端板上表面的多个高度值和落位于下端板上的其他电堆物料最上方物料的多个高度值。

4.如权利要求2所述的燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于，还包括压紧装置，其包括：

第二气缸(81)，其连接于抱具支撑座(61)上；

第二压紧板(82)，其与第二气缸(81)驱动连接，在第二气缸(81)的驱动下将堆叠完成的电堆物料压紧。

5.如权利要求1所述的燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于，所述第一连接架包括第一横向连接架(421)和与之连接的第一纵向连接架(422)，所述第一横向连接架(421)连接第一导向杆(211)，所述第一纵向连接架(422)连接第二电机(41)。

6.如权利要求5所述的燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于，两所述第二移动限位机构为两个纵向相向设置的第二导向杆(231)，外部驱动装置通过两第二连接架分别与一第二导向杆(231)驱动连接。

7.如权利要求6所述的燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于，所述第二连接架通过快插接头(524)、两锥齿轮(523)与外部驱动装置连接，外部驱动装置驱动快插接头(524)旋转，快插接头(524)与两锥齿轮(523)连接，两锥齿轮(523)分别连接于第二连接架上。

8.如权利要求1所述的燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于，所述支架(32)上设有真空吸盘(321)。

9.如权利要求6所述的燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于，所述第一导向杆(211)、第二导向杆(231)和固定导向杆(221)的近端部内侧面与杆体的长度方向之间均具有一倾斜角。

Images