CN108539240B - 燃料电池电堆的装配装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池技术领域，公开了一种燃料电池电堆的装配装置及方法，其中，燃料电池电堆的装配装置包括工作台、组装焊接模块和控制器，所述组装焊接模块包括弯折机构、压机和焊接模块，在工作时，先将钢带放置在弯折机构上，再将燃料电池电堆放置在钢带上，并使燃料电池电堆固定在第一定位块和第二定位块上，然后通过压机压制燃料电池电堆，再通过弯折机构将钢带弯折并捆绑在燃料电池电堆上，最后通过焊接模块焊接钢带，以实现将钢带捆绑并焊接在燃料电池电堆上，从而大量节省了人工装配燃料电池电堆的时间和劳动力。

Description

燃料电池电堆的装配装置及方法

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种燃料电池电堆的装配装置及方法。

背景技术

燃料电池是一种通过电催化反应将氧化剂和还原剂的化学能直接转换成电能的装置，其在地面发电站、电动车和便携式电源等方面具有广泛的应用前景。单片燃料电池称为单电池，为了增大整个质子交换膜燃料电池的总功率，一般需要将多个单电池通过直叠的方式串联成电池组，又称燃料电池电堆。目前，现有的燃料电池电堆在生产加工的过程中，一般通过人工将多条钢带捆绑并焊接在燃料电池电堆上，从而将燃料电池电堆的前端板和后端板固定在一起，但是这种装配方式严重导致了时间和劳动力的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池电堆的装配装置及方法，其能够自动装配燃料电池电堆，从而大量节省了人工装配燃料电池电堆的时间和劳动力。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种燃料电池电堆的装配装置，包括工作台、组装焊接模块和控制器，所述组装焊接模块包括弯折机构、压机和焊接模块，所述工作台上设有第一立柱、第二立柱、用于卡接在燃料电池电堆的左端的第一定位块以及用于卡接在所述燃料电池电堆的右端的第二定位块；所述第一立柱连接在所述工作台的一端上，所述第二立柱连接在所述工作台的另一端上；

所述弯折机构包括多个第一弯折件和多个第二弯折件，所述第一弯折件包括第一推板和第一弯折部，所述第一推板可前后移动地连接在所述第一弯折部的一端上，所述第一弯折部的另一端可前后转动地连接在所述工作台上；所述第二弯折件包括第二推板和第二弯折部，所述第二推板可前后移动地连接在所述第二弯折部的一端上，所述第二弯折部的另一端可前后转动地连接在所述工作台上；且所述第一弯折件用于设置在燃料电池电堆的前侧，所述第二弯折件用于设置在燃料电池电堆的后侧，所述第一弯折件和所述第二弯折件相对设置；

所述焊接模块包括激光焊头和连接件，所述激光焊头可移动地连接在所述连接件上，所述连接件的一端可移动地连接在所述第一立柱上，所述连接件的另一端可移动地连接在所述第二立柱上；

所述压机的一端可移动地连接在所述第一立柱上，所述压机的另一端可移动地连接在所述第二立柱上，所述压机位于所述工作台和所述焊接模块之间；所述压机上设有贯穿其上下表面的通道，所述压机的底部上还设有多个贯穿其前后表面的凹槽，所述通道与多个所述凹槽连通；其中，多个所述凹槽、多个所述第一弯折件与多个所述第二弯折件均为一一对应的关系；

所述组装焊接模块与所述控制器电连接。

作为优选方案，所述燃料电池电堆的装配装置还包括底座，所述工作台连接在所述底座的顶部上。

作为优选方案，所述燃料电池电堆的装配装置还设有氮气供给管，所述底座的外侧壁上设有第一通孔，所述底座的顶部上设有第二通孔，所述底座内设有第一容纳腔，所述氮气供给管用于连接氮气气源的一端穿过所述第一通孔，所述氮气供给管的另一端穿过所述第一容纳腔和所述第二通孔并连接在所述激光焊头上。

作为优选方案，所述燃料电池电堆的装配装置还包括上罩，所述上罩的底部连接在所述底座的顶部上，所述上罩内设有第二容纳腔，所述工作台容置在所述第二容纳腔内并连接在所述底座的顶部上；所述上罩的前侧部上设有进料口，所述进料口与所述第二容纳腔连通。

作为优选方案，所述上罩的后侧部上设有出料口，所述出料口与所述第二容纳腔连通，且所述出料口与所述进料口相对设置。

作为优选方案，所述上罩的顶部上设有排烟口。

作为优选方案，所述燃料电池电堆的装配装置还包括用于显示所述燃料电池电堆的装配装置的当前工作状态的第一显示器，所述第一显示器连接在所述上罩的外侧壁上，所述第一显示器上设有用于控制所述组装焊接模块的控制按钮，所述第一显示器与所述控制器电连接。

作为优选方案，所述燃料电池电堆的装配装置还包括用于拍摄焊接情况的摄像头以及用于显示焊接情况的第二显示器，所述摄像头设置在所述第二容纳腔内，所述第二显示器连接在所述上罩的外侧壁上，所述摄像头和所述第二显示器分别与所述控制器电连接。

作为优选方案，所述燃料电池电堆的装配装置还包括警报灯，所述警报灯与所述控制器电连接。

为了解决相同的技术问题，本发明还提供一种基于所述的燃料电池电堆的装配装置的燃料电池电堆的装配方法，包括以下步骤：

S1，将多个钢带放置在所述弯折机构上，并使钢带的一端位于所述第一弯折件的内侧上，钢带的另一端位于所述第二弯折件的内侧上；其中，多个所述钢带、多个所述第一弯折件与多个所述第二弯折件均为一一对应的关系；

S2，将燃料电池电堆放置在多个所述钢带上，并使燃料电池电堆卡接在所述第一定位块和所述第二定位块上；

S3，控制所述压机下压至所述燃料电池电堆，并根据预设组装力对所述燃料电池电堆进行压制工作；

S4，启动所述弯折机构，通过所述第一弯折部和第二弯折部将所述钢带贴合至所述燃料电池电堆的两侧上，通过所述第一推板和所述第二推板将钢带的两端推入所述凹槽内；

S5，控制所述焊接模块靠近所述燃料电池电堆，并使所述激光焊头逐一将多个所述钢带的两端分别焊接为一体；

S6，控制所述弯折机构、所述焊接模块和所述压机恢复原位。

本发明提供一种燃料电池电堆的装配装置及方法，在工作时，先将钢带放置在弯折机构上，再将燃料电池电堆放置在钢带上，并使燃料电池电堆固定在第一定位块和第二定位块上，然后通过压机压制燃料电池电堆，再通过弯折机构将钢带弯折并捆绑在燃料电池电堆上，最后通过焊接模块焊接钢带，以实现将钢带捆绑并焊接在燃料电池电堆上，从而大量节省了人工装配燃料电池电堆的时间和劳动力。

附图说明

图1是本发明提供的燃料电池电堆的装配装置的一个实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的燃料电池电堆的装配装置的一个实施例的另一个角度的结构示意图；

图3是本发明实施例中的压机的结构示意图；

图4是本发明提供的燃料电池电堆的装配装置的另一个实施例的结构示意图；

图5为图4的左视图；

图6为图4的主视图；

图7为图6在A-A方向的剖视图；

图8为图4的后视图；

图9为本发明实施例提供的燃料电池电堆的装配方法的流程示意图；

其中，1、工作台；11、第一立柱；12、第二立柱；13、第一定位块；131、第一竖直段；132、第一水平段；133、第二竖直段；2、组装焊接模块；21、弯折机构；211、第一弯折件；2111、第一推板；2112、第一弯折部；212、第二弯折件；2121、第二推板；2122、第二弯折部；22、压机；221、通道；222、凹槽；23、焊接模块；231、激光焊头；232、连接件；3、底座；31、第一通孔；4、上罩；41、进料口；42、出料口；43、排烟口；5、第一显示器；51、控制按钮；6、第二显示器；7、燃料电池电堆；8、钢带；9、氮气供给管；10、警报灯。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的说明中，上、下、左、右、前和后等方位以及顶部和底部的描述都是针对图1进行限定的，当燃料电池电堆的装配装置的放置方式发生改变时，其相应的方位以及顶部和底部的描述也将根据放置方式的改变而改变，本发明在此不做赘述。

结合图1至图3所示，本发明优选实施例的一种燃料电池电堆的装配装置，包括工作台1、组装焊接模块232和控制器，所述组装焊接模块232包括弯折机构21、压机22和焊接模块23，所述工作台1上设有第一立柱11、第二立柱12、用于卡接在燃料电池电堆7的左端的第一定位块13以及用于卡接在所述燃料电池电堆7的右端的第二定位块；所述第一立柱11连接在所述工作台1的一端上，所述第二立柱12连接在所述工作台1的另一端上；

所述弯折机构21包括多个第一弯折件211和多个第二弯折件212，所述第一弯折件211包括第一推板2111和第一弯折部2112，所述第一推板2111可前后移动地连接在所述第一弯折部2112的一端上，所述第一弯折部2112的另一端可前后转动地连接在所述工作台1上；所述第二弯折件212包括第二推板2121和第二弯折部2122，所述第二推板2121可前后移动地连接在所述第二弯折部2122的一端上，所述第二弯折部2122的另一端可前后转动地连接在所述工作台1上；且所述第一弯折件211用于设置在燃料电池电堆7的前侧，所述第二弯折件212用于设置在燃料电池电堆7的后侧，所述第一弯折件211和所述第二弯折件212相对设置；

所述焊接模块23包括激光焊头231和连接件232，所述激光焊头231可移动地连接在所述连接件232上，所述连接件232的一端可移动地连接在所述第一立柱11上，所述连接件232的另一端可移动地连接在所述第二立柱12上；

所述压机22的一端可移动地连接在所述第一立柱11上，所述压机22的另一端可移动地连接在所述第二立柱12上，所述压机22位于所述工作台1和所述焊接模块23之间；所述压机22上设有贯穿其上下表面的通道221，所述压机22的底部上还设有多个贯穿其前后表面的凹槽222，所述通道221与多个所述凹槽222连通；其中，多个所述凹槽222、多个所述第一弯折件211与多个所述第二弯折件212均为一一对应的关系；

所述组装焊接模块232与所述控制器电连接。

在本发明实施例中，所述燃料电池电堆的装配装置在工作时，先将钢带8放置在弯折机构21上，再将燃料电池电堆7放置在钢带8上，并使燃料电池电堆7固定在第一定位块13和第二定位块上，然后通过压机22压制燃料电池电堆7，再通过弯折机构21将钢带8弯折并捆绑在燃料电池电堆7上，最后通过焊接模块23焊接钢带8，以实现将钢带8捆绑并焊接在燃料电池电堆7上，从而大量节省了人工装配燃料电池电堆7的时间和劳动力。

结合图1至图3所示，在本发明实施例中，为了使得燃料电池电堆7能够牢靠地卡接在所述第一定位块13和所述第二定位块（图中未示出）上，本实施例的所述第一定位块13包括第一竖直段131、第一水平段132和第二竖直段133，所述第一竖直段131连接在所述第一水平段132的一端上，所述第一水平段132的另一端连接在所述第二竖直段133上，所述第一竖直段131上设有用于卡接所述燃料电池电堆7的左端的第一卡接槽；所述第二定位块包括第三竖直段、第二水平段和第四竖直段，所述第三竖直段连接在所述第二水平段的一端上，所述第二水平段的另一端连接在所述第四竖直段上，所述第三竖直段上设有用于卡接所述燃料电池电堆7的右端的第二卡接槽。通过所述第一卡接槽和所述第二卡接槽卡接在所述燃料电池的两端上，以固定所述燃料电池，并通过将所述第一竖直段131连接在所述第一水平段132的一端上，所述第一水平段132的另一端连接在所述第二竖直段133上，以加固所述第一竖直段131；同理，通过将所述第三竖直段连接在所述第二水平段的一端上，所述第二水平段的另一端连接在所述第四竖直段上，以加固所述第三竖直段，从而使得所述燃料电池电堆7能够牢靠地卡接在所述第一定位块13和所述第二定位块上，进而确保了所述燃料电池电堆的装配装置能够正常工作。

结合图4至图6以及图8所示，为了使结构合理化，所述燃料电池电堆的装配装置还包括底座3，所述工作台1连接在所述底座3的顶部上。

结合图5至图7所示，为了提高焊接质量，所述燃料电池电堆的装配装置还设有氮气供给管9，所述底座3的外侧壁上设有第一通孔31，所述底座3的顶部上设有第二通孔，所述底座3内设有第一容纳腔，所述氮气供给管9用于连接氮气气源的一端穿过所述第一通孔31，所述氮气供给管9的另一端穿过所述第一容纳腔和所述第二通孔并连接在所述激光焊头231上。通过设置所述氮气供给管9，在所述激光焊头231进行焊接时通入氮气进行保护，从而提高了焊接质量。

结合图4至图6以及图8所示，为了保护所述工作台1和所述组装焊接模块232，本实施例中的所述燃料电池电堆的装配装置还包括上罩4，所述上罩4的底部连接在所述底座3的顶部上，所述上罩4内设有第二容纳腔，所述工作台1容置在所述第二容纳腔内并连接在所述底座3的顶部上；所述上罩4的前侧部上设有进料口41，所述进料口41与所述第二容纳腔连通。通过将所述工作台1和所述组装焊接模块232容置在所述上罩4内，以保护所述工作台1和所述组装焊接模块232；此外，通过设置所述进料口41，以实现燃料电池电堆7的进料或出料。

结合图4至图6以及图8所示，为了便于燃料电池电堆7的进料和出料，本实施例中的所述上罩4的后侧部上设有出料口42，所述出料口42与所述第二容纳腔连通，且所述出料口42与所述进料口41相对设置。通过将所述出料口42与所述进料口41相对设置，以使得燃料电池电堆7通过所述进料口41进料，并通过所述出料口42出料，从而便于燃料电池电堆7的进料和出料，进而便于提高所述燃料电池电堆的装配装置的自动化程度。

参见图4所示，为了便于集中排放所述焊机模块在焊接时产生的烟尘，所述上罩4的顶部上设有排烟口43。通过在所述上罩4的顶部上设置排烟口43，以便于集中排放所述焊机模块在焊接时产生的烟尘。

结合图4至图6所示，为了便于观察所述燃料电池电堆的装配装置的工作情况是否正常，本实施例中的所述燃料电池电堆的装配装置还包括用于显示所述燃料电池电堆的装配装置的当前工作状态的第一显示器5，所述第一显示器5连接在所述上罩4的外侧壁上，所述第一显示器5上设有用于控制所述组装焊接模块232的控制按钮51，所述第一显示器5与所述控制器电连接。

结合图4至图6所示，为了便于观察所述燃料电池电堆的装配装置在焊接时的工作情况是否正常，本实施例中的所述燃料电池电堆的装配装置还包括用于拍摄焊接情况的摄像头以及用于显示焊接情况的第二显示器6，所述摄像头设置在所述第二容纳腔内，所述第二显示器6连接在所述上罩4的外侧壁上，所述摄像头和所述第二显示器6分别与所述控制器电连接。通过设置所述摄像头和所述第二显示器6，以便于观察所述燃料电池电堆的装配装置在焊接时的工作情况是否正常。

结合图4至图6所示，为了便于监控所述燃料电池电堆的装配装置的工作情况，本实施例中的所述燃料电池电堆的装配装置还包括警报灯10，所述警报灯10与所述控制器电连接。通过设置所述警报灯10，当所述燃料电池电堆的装配装置发生异常情况时进行闪光报警，从而便于监控所述燃料电池电堆的装配装置的工作情况。

结合图1至图3以及图9所示，为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供一种基于所述的燃料电池电堆的装配装置的燃料电池电堆的装配方法，包括以下步骤：

S1，将多个钢带8放置在所述弯折机构21上，并使钢带8的一端位于所述第一弯折件211的内侧上，钢带8的另一端位于所述第二弯折件212的内侧上；其中，多个所述钢带8、多个所述第一弯折件211与多个所述第二弯折件212均为一一对应的关系；

S2，将燃料电池电堆7放置在多个所述钢带8上，并使燃料电池电堆7卡接在所述第一定位块13和所述第二定位块上；

S3，控制所述压机22下压至所述燃料电池电堆7，并根据预设组装力对所述燃料电池电堆7进行压制工作；

S4，启动所述弯折机构21，通过所述第一弯折部2112和第二弯折部2122将所述钢带8贴合至所述燃料电池电堆7的两侧上，通过所述第一推板2111和所述第二推板2122将钢带8的两端推入所述凹槽222内；

S5，控制所述焊接模块23靠近所述燃料电池电堆7，并使所述激光焊头231逐一将多个所述钢带8的两端分别焊接为一体；

S6，控制所述弯折机构21、所述焊接模块23和所述压机22恢复原位。

在本发明实施例中，需要说明的是，所述预设组装力可以根据用户的实际使用要求进行设置，在此不做更多的赘述。

综上，本发明实施例提供一种燃料电池电堆的装配装置及方法，在工作时，先将钢带8放置在弯折机构21上，再将燃料电池电堆7放置在钢带8上，并使燃料电池电堆7固定在第一定位块13和第二定位块上，然后通过压机22压制燃料电池电堆7，再通过弯折机构21将钢带8弯折并捆绑在燃料电池电堆7上，最后通过焊接模块23焊接钢带8，以实现将钢带8捆绑并焊接在燃料电池电堆7上，从而大量节省了人工装配燃料电池电堆7的时间和劳动力；此外，相对于人工装配燃料电池电堆7的方式，本发明提供的燃料电池电堆的装配装置大大地提高了装配燃料电池电堆7的精度。

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替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种燃料电池电堆的装配装置，其特征在于，包括工作台、组装焊接模块和控制器，所述组装焊接模块包括弯折机构、压机和焊接模块，所述工作台上设有第一立柱、第二立柱、用于卡接在燃料电池电堆的左端的第一定位块以及用于卡接在所述燃料电池电堆的右端的第二定位块；所述第一立柱连接在所述工作台的一端上，所述第二立柱连接在所述工作台的另一端上；

所述第一定位块包括第一竖直段、第一水平段和第二竖直段，所述第一竖直段连接在所述第一水平段的一端上，所述第一水平段的另一端连接在所述第二竖直段上，所述第一竖直段上设有用于卡接所述燃料电池电堆的左端的第一卡接槽；所述第二定位块包括第三竖直段、第二水平段和第四竖直段，所述第三竖直段连接在所述第二水平段的一端上，所述第二水平段的另一端连接在所述第四竖直段上，所述第三竖直段上设有用于卡接所述燃料电池电堆的右端的第二卡接槽；

所述弯折机构包括多个第一弯折件和多个第二弯折件，所述第一弯折件包括第一推板和第一弯折部，所述第一推板可前后移动地连接在所述第一弯折部的一端上，所述第一弯折部的另一端可前后转动地连接在所述工作台上；所述第二弯折件包括第二推板和第二弯折部，所述第二推板可前后移动地连接在所述第二弯折部的一端上，所述第二弯折部的另一端可前后转动地连接在所述工作台上；且所述第一弯折件用于设置在燃料电池电堆的前侧，所述第二弯折件用于设置在燃料电池电堆的后侧，所述第一弯折件和所述第二弯折件相对设置；

所述焊接模块包括激光焊头和连接件，所述激光焊头可移动地连接在所述连接件上，所述连接件的一端可移动地连接在所述第一立柱上，所述连接件的另一端可移动地连接在所述第二立柱上；

所述压机的一端可移动地连接在所述第一立柱上，所述压机的另一端可移动地连接在所述第二立柱上，所述压机位于所述工作台和所述焊接模块之间；所述压机上设有贯穿其上下表面的通道，所述压机的底部上还设有多个贯穿其前后表面的凹槽，所述通道与多个所述凹槽连通；其中，多个所述凹槽、多个所述第一弯折件与多个所述第二弯折件均为一一对应的关系；

所述组装焊接模块与所述控制器电连接；

所述燃料电池电堆的装配装置还包括底座，所述工作台连接在所述底座的顶部上；

其中，所述燃料电池电堆的装配装置还设有氮气供给管，所述底座的外侧壁上设有第一通孔，所述底座的顶部上设有第二通孔，所述底座内设有第一容纳腔，所述氮气供给管用于连接氮气气源的一端穿过所述第一通孔，所述氮气供给管的另一端穿过所述第一容纳腔和所述第二通孔并连接在所述激光焊头上。

2.如权利要求1所述的燃料电池电堆的装配装置，其特征在于，所述燃料电池电堆的装配装置还包括上罩，所述上罩的底部连接在所述底座的顶部上，所述上罩内设有第二容纳腔，所述工作台容置在所述第二容纳腔内并连接在所述底座的顶部上；所述上罩的前侧部上设有进料口，所述进料口与所述第二容纳腔连通。

3.如权利要求2所述的燃料电池电堆的装配装置，其特征在于，所述上罩的后侧部上设有出料口，所述出料口与所述第二容纳腔连通，且所述出料口与所述进料口相对设置。

4.如权利要求2所述的燃料电池电堆的装配装置，其特征在于，所述上罩的顶部上设有排烟口。

5.如权利要求2-4任一项所述的燃料电池电堆的装配装置，其特征在于，所述燃料电池电堆的装配装置还包括用于显示所述燃料电池电堆的装配装置的当前工作状态的第一显示器，所述第一显示器连接在所述上罩的外侧壁上，所述第一显示器上设有用于控制所述组装焊接模块的控制按钮，所述第一显示器与所述控制器电连接。

6.如权利要求5所述的燃料电池电堆的装配装置，其特征在于，所述燃料电池电堆的装配装置还包括用于拍摄焊接情况的摄像头以及用于显示焊接情况的第二显示器，所述摄像头设置在所述第二容纳腔内，所述第二显示器连接在所述上罩的外侧壁上，所述摄像头和所述第二显示器分别与所述控制器电连接。

7.如权利要求1-4任一项所述的燃料电池电堆的装配装置，其特征在于，所述燃料电池电堆的装配装置还包括警报灯，所述警报灯与所述控制器电连接。

8.一种基于如权利要求1-7任一项所述的燃料电池电堆的装配装置的燃料电池电堆的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将多个钢带放置在所述弯折机构上，并使钢带的一端位于所述第一弯折件的内侧上，钢带的另一端位于所述第二弯折件的内侧上；其中，多个所述钢带、多个所述第一弯折件与多个所述第二弯折件均为一一对应的关系；

S2，将燃料电池电堆放置在多个所述钢带上，并使燃料电池电堆卡接在所述第一定位块和所述第二定位块上；

S3，控制所述压机下压至所述燃料电池电堆，并根据预设组装力对所述燃料电池电堆进行压制工作；

S4，启动所述弯折机构，通过所述第一弯折部和第二弯折部将所述钢带贴合至所述燃料电池电堆的两侧上，通过所述第一推板和所述第二推板将钢带的两端推入所述凹槽内；

S5，控制所述焊接模块靠近所述燃料电池电堆，并使所述激光焊头逐一将多个所述钢带的两端分别焊接为一体；

S6，控制所述弯折机构、所述焊接模块和所述压机恢复原位。