CN109638330B - 一种燃料电池电堆翻转设备及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种燃料电池电堆翻转设备及其工作方法,包括龙门架和支撑底座；所述龙门架竖直安装在支撑底座上表面两侧位置，龙门架竖直的一侧通过滑动轨道安装有升降臂，滑动轨道分别安装在龙门架支撑的两边，升降臂横向安装在龙门架上，升降臂与龙门架安装的另一侧分别间距安装有第一支撑和第二支撑，第一支撑通过活动盘活动安装在升降臂上；本发明通过在电堆组装线的中间位置安装的翻转设备，使电堆箱可以顺利的夹紧和完成180度翻转的动作，避免人工翻转的低效率，提高了翻转的速度，并且准确的将电堆箱体的外部结构对齐到托盘上，实现了工业化大批量生产的需求。

Description

一种燃料电池电堆翻转设备及其工作方法

技术领域

本发明涉及新能源电堆组装技术领域，具体的是一种燃料电池电堆翻转设备及其工作方法。

背景技术

氢燃料电池在生产过程中需要将双极板和膜电极组合间隔安装，大量的双极板和膜电极安装后形成了质量较大的电堆，这种电堆在进行反面的组装时，需要经过翻转，目前，这种翻转需要通过人工和桁架的配合作用先将电堆拉升后通过翻转辅助工具或者人工翻转，也有将两边的组装的方式分开来操作，这种操作耗费了大量的人力，同时效率低下，翻转一个电堆需要几分钟的时间，这样的效率远远不能满足工业化生产的快节奏。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种燃料电池电堆翻转设备及其工作方法，实现了以下技术改进：

1）通过电气组合实现升降和压紧松开的动作；

2）通过旋转臂和限位块的配合完成180度的旋转；

3）通过PLC的编程实现全自动化的翻转动作，提高生产效率，加快生产节奏。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种燃料电池电堆翻转设备,包括龙门架和支撑底座，还包括升降臂、第一支撑、第二旋转臂和第一旋转臂；所述龙门架竖直安装在支撑底座上表面两侧位置，龙门架竖直的一侧通过滑动轨道安装有升降臂，滑动轨道分别安装在龙门架支撑的两边，升降臂横向安装在龙门架上，升降臂与龙门架安装的另一侧分别间距安装有第一支撑和第二支撑，第一支撑通过活动盘活动安装在升降臂上，第二支撑通过螺栓固定安装在升降臂上，第一支撑的另一端安装有第一旋转臂，第一旋转臂水平垂直安装在第一支撑上，第二支撑的另一端安装有第二旋转臂，第二旋转臂水平垂直安装在第二支撑上，第一旋转臂和第二旋转臂旋转中心线水平重合；

其中，所述第二旋转臂外侧安装有辅助气缸、第二安装盘和旋转台，第二旋转臂内侧安装有第二连接块和第二卡盘，第二旋转臂内外侧通过轴连接，辅助气缸安装在第二安装盘上，第二安装盘安装在旋转台上，辅助气缸通过气动推动旋转台旋转，第二连接块为两对角边削平的圆块，第二连接块对角边平面安装在第二卡盘槽中，第二连接块对角边平面上方，在第二连接块背面上方安装有第二限位架，第二限位架为L型结构，第二限位架另一边与第二支撑上表面平行，第二限位架的L边与限位凸台水平接触，第二卡盘外侧设置有多个间隔的第二缓冲块，第二缓冲块为橡胶材质；

其中，所述第一旋转臂外侧安装有齿轮箱，第一旋转臂内侧安装有第一连接块和第一卡盘，齿轮箱、第一连接块和第一卡盘通过轴连接，齿轮箱侧面安装有旋转电机，齿轮箱通过齿轮的连接将旋转电机沿第一支撑轴向的旋转转换成沿第一支撑垂直旋转，第一连接块为两端平行的类椭圆形结构，第一连接块安装在第一卡盘槽上，第一卡盘槽设置在第一卡盘的中心线位置，第一卡盘另一面安装有多个间隔的第一缓冲块，第一缓冲块为橡胶材质。

作为本发明进一步的方案，所述龙门架顶端安装有横向的顶部支架，顶部支架的中心位置安装有丝杠，丝杠一端连接有电机，丝杠的底端安装在升降臂的背面，龙门架的下方安装有下托盘，下托盘上安装有电气组，电气组用于提供伸缩气缸和辅助气缸气压，丝杠的平行位置设置有定位杆，定位杆的底端安装在升降臂上，定位杆的顶点设置有在顶部支架上方的定位座，定位杆通过顶部支架上设置的圆孔伸出。

作为本发明进一步的方案，所述升降臂在第一支撑和第二支撑之间安装有伸缩气缸，伸缩气缸一端伸出有气缸杆，气缸杆端点连接在活动盘上，气缸杆上下两侧安装有两条滑轨，滑轨上安装有活动盘。

作为本发明进一步的方案，所述第一支撑外侧臂上水平安装有旋转电机，旋转电机轴安装在齿轮箱中。

作为本发明进一步的方案，所述第二支撑在第二旋转臂的位置上表面安装有限位块，限位块中心位置突出有限位凸台，限位凸台位置与第二限位架的边缘相匹配。

作为本发明进一步的方案，所述支撑底座下方设置有多个校准定位脚，校准定位脚通过螺旋结构安装在支撑底座的下方。

该一种燃料电池电堆翻转设备的工作方式，具体步骤如下：

步骤一、伸缩气缸通气，将气缸杆向外伸出到最大位置，气缸杆推动活动盘在滑轨上水平移动，当第一支撑与第二支撑之间的距离最大时，停止移动，锁定升降臂位置；

步骤二、电机正转将丝杠旋转，丝杠旋转将升降臂向上升起，当升降臂向上提升到最大值时，电机停止转动，升降臂锁定在最高位置；

步骤三、当电堆箱移动到最高第一支撑和第二支撑之间位置时，通过光电感应电机反转，丝杠反向旋转，将升降臂向下推移至电堆箱的中间位置，定位座与顶部支架上的圆孔接触，锁定升降臂位置，电气组将气缸杆向回拉伸，第一支撑向第二支撑的方向移动，第一卡盘和第二卡盘将电堆箱夹紧；

步骤四、电机正转丝杠将加紧的电堆箱向上提起，当电堆箱脱离电堆托盘时，电机停止转动，旋转电机启动通过齿轮箱的直角转换作用将电堆箱以第一旋转臂和第二旋转臂中线线为轴向外翻转180度；

步骤五、电机反转升降臂向下移动，当电堆箱底部与传送平台接触时，电机停止转动，气缸杆向外伸出，松开夹紧的电推箱，电机正转丝杠将第一支撑和第二支撑向上移动到最高位置。

本发明的有益效果：

1、该燃料电池电堆翻转设备通过第一旋转臂和第二旋转臂的结合使电堆在组装的过程中可以实现翻转，将安装完成的一面翻转到与托盘表面接触的位置，实现重型电堆的翻转，使电堆的双面组装可以持续进行，加快电堆组装的速度，提高电堆组装的效率。

2、辅助气缸在气压的旋转作用下，当旋转电机翻转电堆时，气动的辅助气缸在气压的作用下在第二支撑的一侧推动电堆箱的翻转，使旋转电机不需要太大的额定功率，在第一支撑和第二支撑同时作用时，加快了翻转的速度和翻转的力更加的平衡，保证了在反转重型电堆的有效作用力；龙门架支撑升降臂和电堆箱的重量，使电堆箱在翻转的过程中保持平衡和稳定，电气组通过对总的气压的分开传输，使翻转结构的气动线路更加合理，翻转过程中不会讲气管缠绕，定位杆和定位座的作用加快升降臂的下降定位速度，提高翻转的效率。

3、本发明通过在电堆组装线的中间位置安装的翻转设备，使电堆箱可以顺利的夹紧和完成180度翻转的动作，避免人工翻转的低效率，提高了翻转的速度，并且准确的将电堆箱体的外部结构对齐到托盘上，实现了工业化大批量生产的需求。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明整体侧45度角结构示意图。

图2是本发明整体背面侧45度角结构示意图。

图3是本发明中活动盘结构放大示意图。

图4是本发明中第二旋转臂结构示意图。

附图标记：龙门架1、滑动轨道11、顶部支架12、丝杠13、下托盘14、电气组141、定位杆15、定位座151、升降臂2、伸缩气缸21、气缸杆211、滑轨22、活动盘23、第一支撑3、旋转电机31、第二支撑4、限位块41、限位凸台411、支撑底座5、校准定位脚51、第二旋转臂6、辅助气缸61、第二安装盘62、旋转台63、第二连接块64、第二限位架641、第二卡盘65、第二缓冲块651、第二卡盘槽652、第一旋转臂7。

实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图4所示，本发明为一种燃料电池电堆翻转设备,包括龙门架1和支撑底座5，还包括升降臂2、第一支撑3、第二旋转臂6和第一旋转臂7；所述龙门架1竖直安装在支撑底座5上表面两侧位置，龙门架1竖直的一侧通过滑动轨道11安装有升降臂2，滑动轨道11分别安装在龙门架1支撑的两边，升降臂2横向安装在龙门架1上，升降臂2与龙门架1安装的另一侧分别间距安装有第一支撑3和第二支撑4，第一支撑3通过活动盘23活动安装在升降臂2上，第二支撑4通过螺栓固定安装在升降臂2上，第一支撑3的另一端安装有第一旋转臂7，第一旋转臂7水平垂直安装在第一支撑3上，第二支撑4的另一端安装有第二旋转臂6，第二旋转臂6水平垂直安装在第二支撑4上，第一旋转臂7和第二旋转臂6旋转中心线水平重合；

其中，所述第二旋转臂6外侧安装有辅助气缸61、第二安装盘62和旋转台63，第二旋转臂6内侧安装有第二连接块64和第二卡盘65，第二旋转臂6内外侧通过轴连接，辅助气缸61安装在第二安装盘62上，第二安装盘62安装在旋转台63上，辅助气缸61通过气动推动旋转台63旋转，第二连接块64为两对角边削平的圆块，第二连接块64对角边平面安装在第二卡盘槽652中，第二连接块64对角边平面上方，在第二连接块64背面上方安装有第二限位架641，第二限位架641为L型结构，第二限位架641另一边与第二支撑4上表面平行，第二限位架641的L边与限位凸台411水平接触，第二卡盘65外侧设置有多个间隔的第二缓冲块651，第二缓冲块651为橡胶材质；辅助气缸61在气压的旋转作用下，当旋转电机31翻转电堆时，气动的辅助气缸61在气压的作用下在第二支撑4的一侧推动电堆箱的翻转，使旋转电机31不需要太大的额定功率，在第一支撑3和第二支撑4同时作用时，加快了翻转的速度和翻转的力更加的平衡，保证了在反转重型电堆的有效作用力。

其中，所述第一旋转臂7外侧安装有齿轮箱，第一旋转臂7内侧安装有第一连接块和第一卡盘，齿轮箱、第一连接块和第一卡盘通过轴连接，齿轮箱侧面安装有旋转电机31，齿轮箱通过齿轮的连接将旋转电机31沿第一支撑3轴向的旋转转换成沿第一支撑3垂直旋转，第一连接块为两端平行的类椭圆形结构，第一连接块安装在第一卡盘槽上，第一卡盘槽设置在第一卡盘的中心线位置，第一卡盘另一面安装有多个间隔的第一缓冲块，第一缓冲块为橡胶材质。第一旋转臂7和第二旋转臂6的结合使电堆在组装的过程中可以实现翻转，将安装完成的一面翻转到与托盘表面接触的位置，实现重型电堆的翻转，使电堆的双面组装可以持续进行，加快电堆组装的速度，提高电堆组装的效率。

如图1所示，所述龙门架1顶端安装有横向的顶部支架12，顶部支架12的中心位置安装有丝杠13，丝杠13一端连接有电机，丝杠13的底端安装在升降臂2的背面，龙门架1的下方安装有下托盘14，下托盘14上安装有电气组141，电气组141用于提供伸缩气缸21和辅助气缸61气压，丝杠13的平行位置设置有定位杆15，定位杆15的底端安装在升降臂2上，定位杆15的顶点设置有在顶部支架12上方的定位座151，定位杆15通过顶部支架12上设置的圆孔伸出。龙门架1支撑升降臂2和电堆箱的重量，使电堆箱在翻转的过程中保持平衡和稳定，电气组141通过对总的气压的分开传输，使翻转结构的气动线路更加合理，翻转过程中不会讲气管缠绕，定位杆15和定位座151的作用加快升降臂2的下降定位速度，提高翻转的效率。

如图1所示，所述升降臂2在第一支撑3和第二支撑4之间安装有伸缩气缸21，伸缩气缸21一端伸出有气缸杆211，气缸杆211端点连接在活动盘23上，气缸杆211上下两侧安装有两条滑轨22，滑轨22上安装有活动盘23。

如图1所示，所述第一支撑3外侧臂上水平安装有旋转电机31，旋转电机31轴安装在齿轮箱中。

如图2所示，所述第二支撑4在第二旋转臂6的位置上表面安装有限位块41，限位块41中心位置突出有限位凸台411，限位凸台411位置与第二限位架641的边缘相匹配。

如图1所示，所述支撑底座5下方设置有多个校准定位脚51，校准定位脚51通过螺旋结构安装在支撑底座5的下方。

该一种燃料电池电堆翻转设备的工作方式，具体步骤如下：

步骤一、伸缩气缸21通气，将气缸杆211向外伸出到最大位置，气缸杆211推动活动盘23在滑轨22上水平移动，当第一支撑3与第二支撑4之间的距离最大时，停止移动，锁定升降臂2位置；

步骤二、电机正转将丝杠13旋转，丝杠13旋转将升降臂2向上升起，当升降臂2向上提升到最大值时，电机停止转动，升降臂2锁定在最高位置；

步骤三、当电堆箱移动到最高第一支撑3和第二支撑4之间位置时，通过光电感应电机反转，丝杠13反向旋转，将升降臂2向下推移至电堆箱的中间位置，定位座151与顶部支架12上的圆孔接触，锁定升降臂2位置，电气组141将气缸杆211向回拉伸，第一支撑3向第二支撑4的方向移动，第一卡盘和第二卡盘65将电堆箱夹紧；

步骤四、电机正转丝杠13将加紧的电堆箱向上提起，当电堆箱脱离电堆托盘时，电机停止转动，旋转电机31启动通过齿轮箱的直角转换作用将电堆箱以第一旋转臂7和第二旋转臂6中线线为轴向外翻转180度；

步骤五、电机反转升降臂2向下移动，当电堆箱底部与传送平台接触时，电机停止转动，气缸杆211向外伸出，松开夹紧的电推箱，电机正转丝杠13将第一支撑3和第二支撑4向上移动到最高位置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种燃料电池电堆翻转设备,包括龙门架（1）和支撑底座（5），其特征在于，还包括升降臂（2）、第一支撑（3）、第二旋转臂（6）和第一旋转臂（7）；所述龙门架（1）竖直安装在支撑底座（5）上表面两侧位置，龙门架（1）竖直的一侧通过滑动轨道（11）安装有升降臂（2），滑动轨道（11）分别安装在龙门架（1）支撑的两边，升降臂（2）横向安装在龙门架（1）上，升降臂（2）与龙门架（1）安装的另一侧分别间距安装有第一支撑（3）和第二支撑（4），第一支撑（3）通过活动盘（23）活动安装在升降臂（2）上，第二支撑（4）通过螺栓固定安装在升降臂（2）上，第一支撑（3）的另一端安装有第一旋转臂（7），第一旋转臂（7）垂直安装在第一支撑（3）上，第二支撑（4）的另一端安装有第二旋转臂（6），第二旋转臂（6）垂直安装在第二支撑（4）上，第一旋转臂（7）和第二旋转臂（6）旋转中心线水平重合；

所述第二支撑（4）在第二旋转臂（6）的位置上表面安装有限位块（41），限位块（41）中心位置突出有限位凸台（411）；

其中，所述第二旋转臂（6）外侧安装有辅助气缸（61）、第二安装盘（62）和旋转台（63），第二旋转臂（6）内侧安装有第二连接块（64）和第二卡盘（65），第二旋转臂（6）内外侧通过轴连接，辅助气缸（61）安装在第二安装盘（62）上，第二安装盘（62）安装在旋转台（63）上，辅助气缸（61）通过气动推动旋转台（63）旋转，第二连接块（64）为两对角边削平的圆块，第二连接块（64）对角边平面安装在第二卡盘槽（652）中，第二连接块（64）对角边平面上方安装有第二限位架（641）的一条边，第二限位架（641）为L型结构，第二限位架（641）另一边与第二支撑（4）上表面平行，第二限位架（641）另一边的侧面与限位凸台（411）水平接触，第二卡盘（65）外侧设置有多个间隔的第二缓冲块（651），第二缓冲块（651）为橡胶材质；

其中，所述第一旋转臂（7）外侧安装有齿轮箱，第一旋转臂（7）内侧安装有第一连接块和第一卡盘，齿轮箱、第一连接块和第一卡盘通过轴连接，齿轮箱侧面安装有旋转电机（31），齿轮箱通过齿轮的连接将旋转电机（31）沿第一支撑（3）轴向的旋转转换成沿第一支撑（3）垂直旋转，第一连接块为两端平行的类椭圆形结构，第一连接块安装在第一卡盘槽上，第一卡盘槽设置在第一卡盘的中心线位置，第一卡盘另一面安装有多个间隔的第一缓冲块，第一缓冲块为橡胶材质；

所述龙门架（1）顶端安装有横向的顶部支架（12），顶部支架（12）的中心位置安装有丝杠（13），丝杠（13）一端连接有电机，丝杠（13）的底端安装在升降臂（2）的背面，龙门架（1）的下方安装有下托盘（14），下托盘（14）上安装有电气组（141），电气组（141）用于提供伸缩气缸（21）和辅助气缸（61）气压，丝杠（13）的平行位置设置有定位杆（15），定位杆（15）的底端安装在升降臂（2）上，定位杆（15）的顶点设置有在顶部支架（12）上方的定位座（151），定位杆（15）通过顶部支架（12）上设置的圆孔伸出；

所述升降臂（2）在第一支撑（3）和第二支撑（4）之间安装有伸缩气缸（21），伸缩气缸（21）一端伸出有气缸杆（211），气缸杆（211）端点连接在活动盘（23）上，气缸杆（211）上下两侧安装有两条滑轨（22），滑轨（22）上安装有活动盘（23）；

所述第一支撑（3）外侧臂上水平安装有旋转电机（31），旋转电机（31）轴安装在齿轮箱中；

所述支撑底座（5）下方设置有多个校准定位脚（51），校准定位脚（51）通过螺旋结构安装在支撑底座（5）的下方。

2.一种如权利要求1所述燃料电池电堆翻转设备的工作方法,其特征在于，该工作方法的具体步骤如下：

步骤一、伸缩气缸（21）通气，将气缸杆（211）向外伸出到最大位置，气缸杆（211）推动活动盘（23）在滑轨（22）上水平移动，当第一支撑（3）与第二支撑（4）之间的距离最大时，停止移动；

步骤二、电机正转将丝杠（13）旋转，丝杠（13）旋转将升降臂（2）向上升起，当升降臂（2）向上提升到最大值时，电机停止转动，升降臂（2）锁定在最高位置；

步骤三、当电堆移动到第一支撑（3）和第二支撑（4）之间位置时，通过光电感应电机反转，丝杠（13）反向旋转，将升降臂（2）向下推移至电堆的中间位置，定位座（151）与顶部支架（12）上的圆孔接触，锁定升降臂（2）位置，电气组（141）将气缸杆（211）向回拉伸，第一支撑（3）向第二支撑（4）的方向移动，第一卡盘和第二卡盘（65）将电堆夹紧；

步骤四、电机正转丝杠（13）将夹紧的电堆向上提起，当电堆脱离电堆托盘时，电机停止转动，旋转电机（31）启动，通过齿轮箱的直角转换作用将电堆以第一旋转臂（7）和第二旋转臂（6）中线为轴向外翻转180度；

步骤五、电机反转升降臂（2）向下移动，当电堆底部与传送平台接触时，电机停止转动，气缸杆（211）向外伸出，松开夹紧的电堆，电机正转丝杠（13）将第一支撑（3）和第二支撑（4）向上移动到最高位置。