CN211467771U - 一种膜片真空贴合装置及由其组成的真空贴合设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种膜片真空贴合装置及由其组成的真空贴合设备，其特征在于：包括下底座、上盖体、真空贴合架体、热压导柱、升降机构一和升降机构二；上盖***于下底座的上方；上盖体通过真空贴合架体与升降机构一连接；上盖体与下底座盖合时，上盖体与下底座共同形成闭合腔体；闭合腔体中设有热压治具上板和与下底座连接的热压治具下板；热压治具上板和热压治具下板在相对侧分别设有真空吸附平面；热压治具上板与热压导柱的一端连接，热压导柱的另一端穿过上盖体延伸到闭合腔体外通过升降机构二与真空贴合架体连接。该装置可实现多层膜片真空贴合加工，不会对膜片产生划伤等损害，提升真空贴合加工质量。

Description

一种膜片真空贴合装置及由其组成的真空贴合设备

技术领域

本实用新型涉及膜片真空贴合技术领域，更具体地说，涉及一种膜片真空贴合装置及由其组成的真空贴合设备。

背景技术

质子交换膜燃料电池膜电极生产时需要将三片薄膜叠片后热压贴合在一起，还可能需要将三片薄膜热压后的半成品再与另外的薄膜叠片热压贴合，热压贴合后要求无气泡和杂质。

在工艺精度要求较高的工位，热压贴合环境还需要排除浮尘、颗粒等杂质，以避免杂质进入产品内部，影响产品质量。现阶段，薄膜叠片后的热压贴合，采用手动上料对齐的方式，自动化程度低；此外，将三片薄膜依次叠片放到一个腔内(腔体上部具有加热的上压板)，当对闭合的腔体抽真空时，由于三片薄膜的厚度很薄(几十微米甚至更薄)，重量很轻，在对闭合的腔体抽真空时，极易出现薄膜漂移错位的问题，现有的做法是将三片薄膜依次叠片放到腔体内后，人工对三片薄膜的位置进行辅助固定，比如采用胶带粘接固定的方式。但是这种方式需要人工干预，不能适用于自动化生产线内。为配合自动化生产，也有设计过一些用于将薄膜进行固定的装置；例如采用多点按压定位，但按压点容易造成薄膜划伤或损坏。

实用新型内容

为克服现有技术中的缺点与不足，本实用新型的一个目的在于提供一种可实现多层膜片真空贴合加工、不会对膜片产生划伤等损害、提升真空贴合加工质量的膜片真空贴合装置。本实用新型的另一个目的在于提供一种包括上述膜片真空贴合装置、可实现多层膜片真空贴合加工的真空贴合设备。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种膜片真空贴合装置，其特征在于：包括下底座、上盖体、真空贴合架体、热压导柱、升降机构一和升降机构二；所述上盖***于下底座的上方；上盖体通过真空贴合架体与升降机构一连接，以实现上盖体升降从而使上盖体与下底座盖合或分离；上盖体与下底座盖合时，上盖体与下底座共同形成闭合腔体；闭合腔体中设有热压治具上板和与下底座连接的热压治具下板；所述热压治具上板和热压治具下板在相对侧分别设有真空吸附平面，并分别与抽真空装置一连接，以实现抽真空装置一抽真空时真空吸附平面产生吸附力；热压治具上板与热压导柱的一端连接，热压导柱的另一端穿过上盖体延伸到闭合腔体外通过升降机构二与真空贴合架体连接；上盖体或下底座开设有与闭合腔体连通的真空孔一；真空孔一与抽真空装置二连接。

本实用新型装置的工作原理是：多层膜片被分别放置在热压治具上板和热压治具下板的真空吸附平面上，此时抽真空装置一抽真空使膜片吸附在真空吸附平面上；若膜片为两层，则可以分别放置在热压治具上板和热压治具下板的真空吸附平面上；若膜片为三层以上，则通过在热压治具上板和/或热压治具下板的真空吸附平面上设置两层以上的膜片来实现热压治具上板和热压治具下板固定三层以上膜片；热压治具上板或热压治具下板设置两层以上膜片的方法为：利用底层膜片（靠近真空吸附平面的膜片）的长/宽尺寸＜面层膜片（远离真空吸附平面的膜片）的长/宽尺寸，或者是底层膜片带有镂空位置，使底层膜片不完全遮挡真空吸附平面的真空吸附区域；真空吸附平面没被遮挡区域则可真空吸附面层膜片，从而实现热压治具上板或热压治具下板设置两层以上膜片；

在膜片放置好后，升降机构一降低真空贴合架体使上盖体和热压治具上板一起下降直至上盖体盖合在下底座上形成闭合腔体；抽真空装置二对闭合腔体抽真空以排出闭合腔体中的空气、浮尘、杂质等；之后升降机构二降低热压治具上板使其与热压治具下板压合，从而使多层膜片实现压合。

本实用新型装置可实现多层膜片真空贴合加工，多层膜片在热压治具上板/热压治具下板移动和真空贴合过程中一直被真空吸附来定位和固定，真空吸附不会对膜片产生划伤等损害，使膜片稳固定位，可避免膜片位置偏移，还可保持膜片平整防止真空贴合后成品出现气泡，提升膜片真空贴合加工质量。

优选地，所述热压治具上板和热压治具下板的真空吸附平面均布满有点阵式真空孔二；所有真空孔二均与抽真空装置一连通，以使所有真空孔二产生真空吸附力。真空吸附平面布满有点阵式真空孔二，可使膜片受到的真空吸附力更加均匀；并且确保无论底层膜片长/宽尺寸如何变化、镂空位置在哪里，真空吸附平面中没被底层膜片遮挡的区域都带有真空孔二以具有真空吸附功能，提高治具真空吸附的通用性。

优选地，所述热压治具上板和/或热压治具下板设有加热元件。加热元件与电源连接。设有加热元件，可以使热压治具上板和/或热压治具下板加热，通过高温高压使多层膜片压合在一起。

优选地，所述上盖体与下底座的接合处设有密封圈，以实现上盖体与下底座接合处密封；可提高闭合腔体的密封性，提升抽真空效果。

优选地，所述热压治具上板通过上转接板与热压导柱连接；所述热压治具下板通过下转接板与下底座连接。

优选地，所述热压治具上板与上转接板之间、上转接板与热压导柱之间、热压治具下板与下转接板之间以及下转接板与下底座之间分别通过螺丝连接。

一种包括上述膜片真空贴合装置的真空贴合设备，其特征在于：还包括用于将膜片上料到真空吸附平面上、并将真空贴合完成后的膜片从真空吸附平面上取出的膜片上下料装置；所述膜片真空贴合装置的数量为至少一个；当膜片真空贴合装置为一个时，膜片真空贴合装置位于膜片上下料装置的一侧；当膜片真空贴合装置为两个以上时，所有膜片真空贴合装置均位于膜片上下料装置的同一侧，或者是所有膜片真空贴合装置分列于膜片上下料装置的两侧。

本实用新型真空贴合设备可实现膜片自动上料、真空贴合、下料等工序，节省人力成本和提高生产效率。

优选地，所述膜片上下料装置包括上料移动导轨、可滑动地设置在上料移动导轨上的机器人和连接在机器人上的吸板本体；吸板本体设有至少三个上下料吸附板；各个上下料吸附板上分别开设有真空孔三，并与抽真空装置三连接。

工作原理是：吸板本体的上下料吸附板数量比需要进行真空贴合的膜片层数至少多一个；首先，机器人移动至上料区，并带动吸板本体移动贴合各个待真空贴合加工膜片，同时抽真空装置三对相应上下料吸附板抽真空以将多层膜片分别吸附在各个上下料吸附板上，至少一个上下料吸附板留空；然后，机器人沿上料移动导轨移动至真空贴合工位；当膜片真空贴合装置中有已真空贴合完成的成品时，机器人使吸板本体中留空的上下料吸附板贴合成品，同时抽真空装置三对相应上下料吸附板抽真空使成品吸附在上下料吸附板上实现下料；若膜片真空贴合装置中没有已真空贴合完成的成品，则直接进行下一步；之后将上下料吸附板吸附的待真空贴合加工膜片分别上料到膜片真空贴合装置的真空吸附平面上，膜片真空贴合装置对多层膜片进行真空贴合加工；同时若吸板本体吸附有成品，则机器人移动至下料区将成品放置在下料区中。本实用新型设备可快速、便捷地实现上料和下料，节省生产时间，提高生产效率。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点与有益效果：

1、本实用新型装置可实现多层膜片真空贴合加工，多层膜片在移动和真空贴合过程中一直被真空吸附来定位和固定，真空吸附不会对膜片产生划伤等损害，使膜片稳固定位，可避免膜片位置偏移，还可保持膜片平整防止真空贴合后成品出现气泡，提升膜片真空贴合加工质量；

2、本实用新型装置可使膜片受到的真空吸附力更加均匀，还可提高治具真空吸附的通用性；

3、本实用新型装置设有隔热板可实现热量隔离，防止热量传递到治具底座中，可避免热量散失而减少损耗，还可避免治具底座温度过高而存在人员误触烫伤等安全隐患；

4、本实用新型真空贴合设备可实现膜片自动上料、真空贴合、下料等工序，节省人力成本和提高生产效率；可快速、便捷地实现上料和下料，节省生产时间，提高生产效率。

附图说明

图1是本实用新型膜片真空贴合装置的下底座、热压治具下板、热压治具上板和上盖体的结构示意图；

图2是本实用新型膜片真空贴合装置的工作过程示意图之一；

图3是本实用新型膜片真空贴合装置的工作过程示意图之二；

图4是本实用新型膜片真空贴合装置的结构示意图；

图5是图4中A部放大图；

图6是本实用新型真空贴合设备的结构示意图之一；

图7是本实用新型真空贴合设备的结构示意图之二；

图8是本实用新型真空贴合设备中机器人与吸板本体的连接示意图；

图9是实施例三真空贴合设备中吸板本体的结构示意图之一；

图10是实施例三真空贴合设备中吸板本体结构示意图之二；

图11是实施例三真空贴合设备中吸板本体结构示意图之三；

图12是实施例三真空贴合设备中上下料吸附板的结构示意图；

其中，1为下底座、2为热压治具下板、21为下转接板、22为真空孔二、23为加热元件、3为上盖体、31为密封圈、32为真空孔一、4为热压治具上板、41为上转接板、5为热压导柱、6为真空贴合架体、71为升降机构一、72为升降机构二、8为膜片真空贴合装置、9为膜片上下料装置、91为上料移动导轨、92为机器人、93为吸板本体、931为通孔、932为连接外框、933为上下料吸附板、934为第一螺钉、935为真空孔三、936为气管接头、937为侧板、938为连接座、939为第二螺钉。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。

实施例一

本实施例一种膜片真空贴合装置，其结构如图1至图5所示，包括下底座1、上盖体3、真空贴合架体6、热压导柱5、升降机构一71和升降机构二72；上盖体3位于下底座1的上方；上盖体3通过真空贴合架体6与升降机构一71连接，以实现上盖体3升降从而使上盖体3与下底座1盖合或分离；上盖体3与下底座1盖合时，上盖体3与下底座1共同形成闭合腔体；闭合腔体中设有热压治具上板4和与下底座1连接的热压治具下板2；热压治具上板4和热压治具下板2在相对侧分别设有真空吸附平面，并分别与抽真空装置一连接，以实现抽真空装置一抽真空时真空吸附平面产生吸附力；热压治具上板4与热压导柱5的一端连接，热压导柱5的另一端穿过上盖体3延伸到闭合腔体外通过升降机构二72与真空贴合架体6连接；上盖体3或下底座1开设有与闭合腔体连通的真空孔一32；真空孔一32与抽真空装置二连接。

本实用新型装置的工作原理是：多层膜片被分别放置在热压治具上板4和热压治具下板2的真空吸附平面上，此时抽真空装置一抽真空使膜片吸附在真空吸附平面上；若膜片为两层，则可以分别放置在热压治具上板4和热压治具下板2的真空吸附平面上；若膜片为三层以上，则通过在热压治具上板4和/或热压治具下板2的真空吸附平面上设置两层以上的膜片来实现热压治具上板4和热压治具下板2固定三层以上膜片；热压治具上板4或热压治具下板2设置两层以上膜片的方法为：利用底层膜片（靠近真空吸附平面的膜片）的长/宽尺寸＜面层膜片（远离真空吸附平面的膜片）的长/宽尺寸，或者是底层膜片带有镂空位置，使底层膜片不完全遮挡真空吸附平面的真空吸附区域；真空吸附平面没被遮挡区域则可真空吸附面层膜片，从而实现热压治具上板4或热压治具下板2设置两层以上膜片；

在膜片放置好后，升降机构一71降低真空贴合架体6使上盖体3和热压治具上板4一起下降直至上盖体3盖合在下底座1上形成闭合腔体，如图2所示；抽真空装置二对闭合腔体抽真空以排出闭合腔体中的空气、浮尘、杂质等；之后升降机构二72降低热压治具上板4使其与热压治具下板2压合，从而使多层膜片实现压合，如图3所示。

本实用新型装置可实现多层膜片真空贴合加工，多层膜片在热压治具上板4/热压治具下板2移动和真空贴合过程中一直被真空吸附来定位和固定，真空吸附不会对膜片产生划伤等损害，使膜片稳固定位，可避免膜片位置偏移，还可保持膜片平整防止真空贴合后成品出现气泡，提升膜片真空贴合加工质量。

热压治具上板4和热压治具下板2的真空吸附平面均布满有点阵式真空孔二22；所有真空孔二22均与抽真空装置一连通，以使所有真空孔二22产生真空吸附力。真空吸附平面布满有点阵式真空孔二22，可使膜片受到的真空吸附力更加均匀；并且确保无论底层膜片长/宽尺寸如何变化、镂空位置在哪里，真空吸附平面中没被底层膜片遮挡的区域都带有真空孔二22以具有真空吸附功能，提高治具真空吸附的通用性。

本实施例中，热压治具下板2设有加热元件23；实际应用中也可以是热压治具上板设有加热元件，或者热压治具上板和热压治具下板均设有加热元件。加热元件23与电源连接。设有加热元件23，可以使热压治具上板4和/或热压治具下板2加热，通过高温高压使多层膜片压合在一起。

为便于安装，热压治具上板4通过上转接板41与热压导柱5连接；热压治具下板2通过下转接板21与下底座1连接。热压治具上板4与上转接板41之间、上转接板41与热压导柱5之间、热压治具下板2与下转接板21之间以及下转接板21与下底座1之间分别通过螺丝连接。

上盖体3与下底座1的接合处设有密封圈31，以实现上盖体3与下底座1接合处密封；可提高闭合腔体的密封性，提升抽真空效果。

升降机构一和升降机构二可采用现有机构，例如气缸、滑台等。

实施例二

本实施例一种真空贴合设备，其结构如图6至图8所示，包括实施例一所述的膜片真空贴合装置8，以及用于将膜片上料到真空吸附平面上、并将真空贴合完成后的膜片从真空吸附平面上取出的膜片上下料装置9。本实施例中，膜片真空贴合装置8为多个，分列于膜片上下料装置9的两侧。实际应用中，膜片真空贴合装置也可以为一个，或者是多个，均位于膜片上下料装置的同一侧。

膜片上下料装置9包括上料移动导轨91、可滑动地设置在上料移动导轨91上的机器人92和连接在机器人92上的吸板本体93。

吸板本体93设有至少三个上下料吸附板；上下料吸附板的数量可以是三个、四个、五个、六个，甚至更多。一般来说，上下料吸附板数量比需要进行真空贴合的膜片层数至少多一个。各个上下料吸附板上分别开设有真空孔三，并与抽真空装置三连接。

工作原理是：首先，机器人移动至上料区，并带动吸板本体移动贴合各个待真空贴合加工膜片，同时抽真空装置三对相应上下料吸附板抽真空以将多层膜片分别吸附在各个上下料吸附板上，至少一个上下料吸附板留空；然后，机器人沿上料移动导轨移动至真空贴合工位；当膜片真空贴合装置中有已真空贴合完成的成品时，机器人使吸板本体中留空的上下料吸附板贴合成品，同时抽真空装置三对相应上下料吸附板抽真空使成品吸附在上下料吸附板上实现下料；若膜片真空贴合装置中没有已真空贴合完成的成品，则直接进行下一步；之后将上下料吸附板吸附的待真空贴合加工膜片分别上料到膜片真空贴合装置两个真空吸附平面上，膜片真空贴合装置对多层膜片进行真空贴合加工；同时若吸板本体吸附有成品，则机器人移动至下料区将成品放置在下料区中。本实用新型设备可快速、便捷地实现上料和下料，节省生产时间，提高生产效率。

实施例三

本实施例一种真空贴合设备，与实施例二的区别在于：如图9至图12所示，本实施例中，吸板本体的上下料吸附板为四个，使吸板本体93呈横截面为方形的筒状；本实施例吸板本体尤其适合应用于质子交换膜燃料电池膜电极生产线上，用于将三层膜片真空贴合加工；此外，吸板本体也可应用于其它上下料膜片的应用场合。

具体地说，吸板本体93四个侧面上均设有连接外框932，连接外框932上安装有上下料吸附板933，上下料吸附板933上设有真空孔三935；

吸板本体93的四个侧面上均设有气管接头936；吸板本体93一端面上安装有侧板937，侧板937上设有通孔931和与通孔931相配合的连接座938；机器人（型号为KUKA KR20R1810）的转轴通过夹具法兰座与连接座938连接实现机器人与吸板本体组装。

吸板本体93的相邻侧面两两相互垂直，并形成空心的长方体结构，能够同时兼顾吸取一片三层膜电极、二片边框膜的上料及真空贴合后成品的下料，节省了从上料工位到贴合工位的来回运动时间，大大提高了生产效率，非常适用于将多件物料装配成一件成品的生产工艺。

进一步的，每个吸板本体93的气管接头936均独立连接气管，且气管与抽真空装置三连接，让上下料吸附板产生真空吸附力可以吸取物料，同时因为四个面是独立的气管，所以四个上下料吸附板可以独立取放物料。

进一步的，还包括第一螺钉934，上下料吸附板933通过第一螺钉934与连接外框932固定连接，使连接的更为牢固，避免使用过程中松动。

进一步的，还包括第二螺钉939，连接座938通过第二螺钉939固定于侧板937上，便于将吸板本体93与机器人进行组装连接，同时提高连接处的牢固性，避免松动脱落。

进一步的，真空孔三935呈均匀排列式分布，使上下料吸附板933上能够产生均匀分布的真空吸附力，进而能够避免所吸附的物品掉落。

下面以将A、B、C三层膜片真空贴合成ABC三层依次设置的成品为例，进行优选工作方案说明：首先，机器人带动吸板本体去取料：①取膜片A；②机器人使吸板本体顺时针或逆时针转动90°，取膜片C；③机器人使吸板本体再同向转动90°，取膜片B；④机器人从上料工位运动到膜片真空贴合装置旁的真空贴合工位，机器人使吸板本体再同向转动90°，用留空的第四个上下料吸附板取真空贴合后的成品。之后，机器人使吸板本体再同向转动90°，此时膜片A面朝下，膜片C面朝上，因此可将膜片A上料到下治具的真空吸附平面，膜片C上料到上治具的真空吸附平面；机器人使吸板本体再同向转动90°，使膜片B也上料到下治具的真空吸附平面；完成膜片上、下料。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种膜片真空贴合装置，其特征在于：包括下底座、上盖体、真空贴合架体、热压导柱、升降机构一和升降机构二；所述上盖***于下底座的上方；上盖体通过真空贴合架体与升降机构一连接，以实现上盖体升降从而使上盖体与下底座盖合或分离；上盖体与下底座盖合时，上盖体与下底座共同形成闭合腔体；闭合腔体中设有热压治具上板和与下底座连接的热压治具下板；所述热压治具上板和热压治具下板在相对侧分别设有真空吸附平面，并分别与抽真空装置一连接，以实现抽真空装置一抽真空时真空吸附平面产生吸附力；热压治具上板与热压导柱的一端连接，热压导柱的另一端穿过上盖体延伸到闭合腔体外通过升降机构二与真空贴合架体连接；上盖体或下底座开设有与闭合腔体连通的真空孔一；真空孔一与抽真空装置二连接。

2.根据权利要求1所述的膜片真空贴合装置，其特征在于：所述热压治具上板和热压治具下板的真空吸附平面均布满有点阵式真空孔二；所有真空孔二均与抽真空装置一连通，以使所有真空孔二产生真空吸附力。

3.根据权利要求1所述的膜片真空贴合装置，其特征在于：所述热压治具上板和/或热压治具下板设有加热元件。

4.根据权利要求1所述的膜片真空贴合装置，其特征在于：所述上盖体与下底座的接合处设有密封圈，以实现上盖体与下底座接合处密封。

5.根据权利要求1所述的膜片真空贴合装置，其特征在于：所述热压治具上板通过上转接板与热压导柱连接；所述热压治具下板通过下转接板与下底座连接。

6.根据权利要求5所述的膜片真空贴合装置，其特征在于：所述热压治具上板与上转接板之间、上转接板与热压导柱之间、热压治具下板与下转接板之间以及下转接板与下底座之间分别通过螺丝连接。

7.一种真空贴合设备，其特征在于：包括权利要求1所述的膜片真空贴合装置；还包括用于将膜片上料到真空吸附平面上、并将真空贴合完成后的膜片从真空吸附平面上取出的膜片上下料装置；所述膜片真空贴合装置的数量为至少一个；当膜片真空贴合装置为一个时，膜片真空贴合装置位于膜片上下料装置的一侧；当膜片真空贴合装置为两个以上时，所有膜片真空贴合装置均位于膜片上下料装置的同一侧，或者是所有膜片真空贴合装置分列于膜片上下料装置的两侧。

8.根据权利要求7所述的真空贴合设备，其特征在于：所述膜片上下料装置包括上料移动导轨、可滑动地设置在上料移动导轨上的机器人和连接在机器人上的吸板本体；吸板本体设有至少三个上下料吸附板；各个上下料吸附板上分别开设有真空孔三，并与抽真空装置三连接。

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