CN111490281A - 燃料电池堆叠设备及其打包装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料电池堆叠设备及其打包装置。一种打包装置包括：上料机构，包括底座、产品支撑件、储料件及顶升件，产品支撑件设置于底座，储料件设置于底座，具有沿竖直方向纵长延伸的导向槽，导向槽用于放置螺杆，顶升件至少部分位于导向槽内，且可受控地沿导向槽移动，用于抵推所述螺杆沿导向槽向上移动而贯穿产品；压料机构，设置于上料机构的上方，具有沿竖直方向可往复移动的压头，压头在沿竖直方向往复移动的过程中可将产品压紧于产品支撑件上；及拧紧机构，设置于压料机构的上方，用于将螺母拧紧于螺杆贯穿产品的一端。上述打包装置实现了自动穿螺杆及拧紧螺母操作，自动化程度高，能够适配自动化生产线，有利于提高生产效率。

Description

燃料电池堆叠设备及其打包装置

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堆叠设备及其打包装置。

背景技术

燃料电池是目前一种具有较大发展前景的动力电源。电芯堆叠是燃料电池在生产过程中的重要环节，电芯堆叠质量的好坏直接影响到燃料电池的使用性能。电芯堆叠一般是将下端板、下绝缘板、下集流板、下单极板、双极板、MEA、上单极板、上集流板、上绝缘板、上端板至少部分按照特定的组装顺序堆叠成一个燃料电池主体，然后进行压紧并紧固(即打包)。

目前，燃料电池主体的打包一般是利用螺杆及螺母紧固。然而，在实际生产中利用人工穿螺杆，然后拧紧螺母从而实现打包，即利用人工完成打包，自动化程度抵，无法适配自动化产线，严重影响生产效率。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中采用人工对燃料电池主体进行打包，自动化程度抵，无法适配自动化产线，严重影响生产效率的问题，提供一种改善上述缺陷的燃料电池堆叠设备及其打包装置。

一种打包装置，包括：

上料机构，包括底座、产品支撑件、储料件及顶升件，所述产品支撑件设置于所述底座，用于支撑产品，所述储料件设置于所述底座，具有沿所述竖直方向纵长延伸的导向槽，所述导向槽用于放置螺杆，所述顶升件至少部分位于所述导向槽内，且可受控地沿所述导向槽移动，用于抵推所述螺杆沿所述导向槽向上移动而贯穿所述产品；

压料机构，设置于所述上料机构的上方，具有沿竖直方向可往复移动的压头，所述压头在沿竖直方向往复移动的过程中可将所述产品压紧于所述产品支撑件上；及

拧紧机构，设置于所述压料机构的上方，用于将螺母拧紧于所述螺杆贯穿所述产品的一端。

上述打包装置实际打包作业时，产品位于产品支撑件上，并利用压头向下移动而压紧产品。将螺杆置于导向槽内，且支撑于顶升件位于导向槽内的部分。顶升件沿导向槽向上移动从而带动螺杆向上顶升，使得螺杆的顶端贯穿产品。拧紧机构将螺母拧紧于螺杆的顶端，从而将产品锁紧，完成打包。如此，本发明的打包装置实现了自动穿螺杆及拧紧螺母操作，自动化程度高，能够适配自动化生产线，有利于提高生产效率。

在其中一个实施例中，所述上料机构还包括设置于所述储料件顶端的第一夹块和第二夹块，所述第一夹块和所述第二夹块可受控地彼此合拢或打开，当合拢时，所述第一夹块和所述第二夹块之间形成用于定位所述螺杆的定位孔。

在其中一个实施例中，所述定位孔为锥形孔，且朝向所述储料件一端的直径尺寸大于相对的另一端的直径尺寸。

在其中一个实施例中，所述储料件具有多个所述导向槽，所述第一夹块和所述第二夹块彼此合拢时形成多个所述定位孔，且多个所述导向槽和多个所述定位孔一一对应。

在其中一个实施例中，所述产品支撑件的相对两侧均设置有所述储料件，两个所述储料件的顶端均设置有所述第一夹块及所述第二夹块。

在其中一个实施例中，所述上料机构还包括安装于所述产品支撑架的第一夹爪气缸及第二夹爪气缸，两个所述第一夹块连接于所述第一夹爪气缸，两个所述第二夹块连接于所述第二夹爪气缸，所述第一夹爪气缸及所述第二夹爪气缸共同用于驱动每一所述储料件顶端的所述第一夹块及所述第二夹块相对彼此合拢或打开。

在其中一个实施例中，所述上料机构还包括导轨，所述底座可沿所述导轨滑动地设置于所述导轨；

所述底座沿所述导轨滑动的过程中包括上料位置和工作位置，当所述底座处于所述上料位置时，可将所述螺杆置于所述导向槽；当所述底座处于所述工作位置时，所述产品支撑件位于所述压头的下方。

在其中一个实施例中，所述拧紧机构包括安装架、螺母拧紧枪、第一定位块及第二定位块，所述安装架设置于所述压料机构的上方，所述第一定位块及所述第二定位块可受控的相对彼此合拢或打开地连接于所述安装架，当所述第一定位块及所述第二定位块合拢时拼合形成定位腔，所述定位腔用于承接并定位螺母；

所述螺母拧紧枪沿竖直方向可移动地连接于所述安装支架，且位于所述第一定位块和所述第二定位块的上方，用于吸取所述定位腔内的螺母，并将所述螺母拧紧于所述螺杆贯穿所述产品的一端。

在其中一个实施例中，所述拧紧机构还包括安装于所述安装支架的第三夹爪气缸，所述第一定位块及所述第二定位块连接于所述第三夹爪气缸，以由所述第三夹爪气缸驱动相对彼此合拢或打开。

一种燃料电池堆叠设备，包括如上任一实施例中所述的打包装置。

附图说明

图1为本发明一实施例中打包装置的主视图；

图2为图1所示的打包装置的侧视图；

图3为图1所示的打包装置的上料机构的结构示意图；

图4为图1所示的打包装置的拧紧机构的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1至图3所示，本发明的一实施例中提供的一种打包装置，包括上料机构10、压料机构20及拧紧机构30。

上料机构10包括底座11、产品支撑件12、储料件13及顶升件14。产品支撑件12设置于底座11，用于支撑产品。储料件13设置于底座11，具有沿竖直方向纵长延伸的导向槽130(见图3)，该导向槽130用于放置螺杆。顶升件14至少部分位于导向槽130内，且可受控地沿导向槽130移动，用于抵推螺杆向上移动而贯穿支撑于产品支撑件12上的产品。压料机构20设置于上料机构10的上方，具有沿竖直方向可往复移动的压头21。该压头21在沿竖直方向往复移动的过程中可将产品压紧于产品支撑件12上。拧紧机构30设置于压料机构20的上方，用于将螺母拧紧于螺杆贯穿产品的一端，从而将产品锁紧。

上述打包装置实际打包作业时，产品位于产品支撑件12上，并利用压头21向下移动而压紧产品。将螺杆置于导向槽130内，且支撑于顶升件14位于导向槽130内的部分。顶升件14沿导向槽130向上移动从而带动螺杆向上顶升，使得螺杆的顶端贯穿产品。拧紧机构30将螺母拧紧于螺杆的顶端，从而将产品锁紧，完成打包。如此，本发明的打包装置实现了自动穿螺杆及拧紧螺母操作，自动化程度高，能够适配自动化生产线，有利于提高生产效率。

需要说明的是，上述产品可以是由下端板、下绝缘板、下集流板、下单极板、双极板、MEA、上单极板、上集流板、上绝缘板、上端板中的至少部分堆叠形成的燃料电池主体，也可是其它需要通过螺杆及螺母锁紧打包的产品，在此不作限定。一般地，产品上开设供螺杆穿设的螺杆孔，当顶升件14抵推螺杆沿导向槽130向上移动时，螺杆贯穿产品上的螺杆孔。

还需要说明的是，产品被压头21压紧于产品支撑件12上时，产品具有螺杆孔的边缘延伸至产品支撑件12外，以暴露螺杆孔，便于位于下方的螺杆穿入螺杆孔。

请继续参见图3所示，本发明的实施例中，上料机构10还包括设置于储料件13顶端的第一夹块161和第二夹块162。该第一夹块161和第二夹块162可受控地相对彼此合拢或打开。当第一夹块161和第二夹块162合拢时，第一夹块161和第二夹块162之间拼合形成用于定位螺杆的定位孔a。如此，第一夹块161和第二夹块162处于合拢状态，螺杆穿设于定位孔a，从而使得螺杆与产品上的螺杆孔对齐，以便于顶升件14向上顶升螺杆时螺杆能够顺利地穿入产品的螺杆孔。当螺杆穿入产品的螺杆孔之后，第一夹块161和第二夹块162可打开，从而防止对螺杆继续向上移动及锁紧造成干涉。也就是说，需要对螺杆进行定位时，第一夹块161和第二夹块162合拢，利用定位孔a对螺杆定位。当不需要对螺杆进行定位时，第一夹块161和第二夹块162打开，避免造成干涉。当然，也可根据实际需要使第一夹块161和第二夹块162半合拢半打开，即不完全合拢，在此不作限定。可选地，第一夹块161和第二夹块162彼此朝向的一侧具有半孔，当第一夹块161和第二夹块162合拢时分别位于第一夹块161和第二夹块162上的两个半孔拼合形成螺杆孔。进一步地，定位孔a为锥形孔，且该锥形孔朝向储料件13一端的直径尺寸大于相对的另一端的直径尺寸。

具体到实施例中，储料件13具有多个导向槽130。第一夹块161和第二夹块162相对彼此合拢时形成多个定位孔a，且多个导向槽130和多个定位孔a一一对应。如此，可同时顶升多个螺杆，并通过第一夹块161和第二夹块162同时对各个螺杆进行导向，有利于提高生产效率。

具体到实施例中，产品支撑件12的相对两侧均设置有储料件13。该两个储料件13的顶端均设置有第一夹块161及第二夹块162。如此，可同时对产品相对两侧的螺杆孔进行穿螺杆操作，有利于提高生产效率。

进一步地，上料机构10还包括安装于产品支撑件12的第一夹爪气缸163和第二夹爪气缸164。两个第一夹块161连接于第一夹爪气缸163，从而第一夹爪气缸163可驱动两个第一夹块161移动。两个第二夹块162连接于第二夹爪气缸164，从而第二夹爪气缸164可驱动两个第二夹块162移动。该第一夹爪气缸163和第二夹爪气缸164共同用于驱动每一储料件13顶端的第一夹块161及第二夹块162相对彼此合拢或打开。

进一步地，在第一夹块161的纵长两端均设置有第一夹爪气缸163，两个第一夹爪气缸163同时驱动第一夹块161移动，使得第一夹块161的移动更加精准且稳定。在第二夹块162的纵长两端均设置有第二夹爪气缸164，两个第二夹爪气缸164同时驱动第二夹块162移动，使得第二夹块162的移动更加精准且稳定。

具体到实施例中，上料机构10还包括传动连接于顶升件14的驱动组件17，该驱动组件17用于驱动顶升件14沿导向槽130移动。该驱动组件17可采用例如气缸、直线电机或直线模组等现有技术中的驱动结构，只要能够实现驱动顶升件14沿导向槽130移动即可，在此不作限定。

进一步地，顶升件14包括顶升框142及凸设于顶升框142内壁的顶升部144。产品支撑件12及储料件13均位于顶升框142内。顶升部144延伸至导向槽130内。驱动组件17包括两个，两个驱动组件分别设置于顶升框142的相对两侧，且均与顶升框142固定连接，以同时驱动顶升框142沿导向槽130移动，使得顶升框142稳定的沿导向槽130移动。可以理解的是，顶升部144包括多个，多个顶升部144与多个导向槽130一一对应。每一顶升部144延伸至对应的一导向槽130内。

本发明的实施例中，上料机构10还包括导轨15，底座11可沿导轨15滑动地设置于该导轨15。底座11沿导轨15滑动的过程中包括上料位置和工作位置。当底座11处于上料位置时，可将螺杆置于导向槽130。当底座11处于工作位置时(见图2所示)，产品支撑件12位于压头21的下方，以使压头21竖直向下移动过程中可将产品压紧于产品支撑件12上，从而固定产品。在进行穿螺杆之前，利用压头21将产品压紧于产品支撑件12上，避免在穿螺杆过程中产品松动，而导致无法对准。需要将螺杆置于导向槽130中时，可将底座11沿导轨15移动至上料位置，以避开压料机构及拧紧机构，为操作人员将螺杆置于导向槽130中提供足够的操作空间，降低操作难度。

需要说明的是，可采用现有技术中的驱动机构来驱动底座11沿导轨15移动，例如气缸、直线电机或直线模组等，只要能够实现驱动底座11沿导轨15移动即可，在此不作限定。

请一并参见图1及图2，本发明的实施例中，压料机构20还包括机架22、移动座23及移动驱动组件25，移动座23沿竖直方向可往复移动地连接于机架22，压头21设置于移动座23。移动驱动组件25设置于机架22，且传动连接于移动座23，以驱动移动座23沿竖直方向往复移动，从而带动压头21沿竖直方向往复移动。可选地，上料机构10的导轨15可设置于机架22的底部。

具体到实施例中，机架22上设置有沿竖直方向纵长延伸的滑轨221，移动座23沿该滑轨221可滑动地连接于该滑轨221。如此，利用滑轨221对移动座23的移动进行导向，使得移动座23的移动更加稳定、精准。

具体到实施例中，移动驱动组件25包括丝杆252、丝杆螺母(图未示)及驱动件(图未标)。丝杆252可绕自身轴线可转动地连接于机架22，且平行于竖直方向。丝杆螺母螺纹连接于丝杆252，且与移动座23固定连接。驱动件安装于机架22，且与丝杆252传动连接，以驱动丝杆252绕自身轴线转动。如此，驱动件驱动丝杆252转动，丝杆252带动丝杆螺母沿丝杆252移动(即沿竖直方向移动)，从而带动移动座23和压头21沿竖直方向移动。本实施例中利用丝杠传动副来带动压头21沿竖直方向移动，以便于精确控制压头21对产品的压力。可选地，该驱动件可为电机。

具体到实施例中，压头21上还设置有压力传感器，该压力传感器用于检测压头21对产品施加的压力。如此，压力传感器的设置有利于监控压头21对产品施加的压力，避免压力过大而压坏产品。

请参见图1及图4所示，本发明的实施例中，拧紧机构30包括安装架31、螺母拧紧枪33、第一定位块32a及第二定位块32b。安装架31设置于压料机构20的上方，具体到一个实施例中，安装架31安装于上述机架22的顶部。第一定位块32a及第二定位块32b可受控的相对彼此合拢或打开地连接于安装架31。当第一定位块32a及第二定位块32b合拢时拼合形成定位腔(图未示)，该定位腔用于承接并定位螺母。

螺母拧紧枪33沿竖直方向可移动地连接于安装架31，且位于第一定位块32a和第二定位块32b的上方。螺母拧紧枪33用于吸取定位腔内的螺母，并将螺母拧紧于螺杆贯穿产品的一端，以将螺杆锁紧于产品，实现打包。

如此，当需要拧紧螺母时，首先，第一定位块32a及第二定位块32b合拢形成定位腔，将螺母输送至定位腔，利用定位腔承接并定位该螺母，以方便螺母拧紧枪33吸取螺母。然后，利用螺母拧紧枪33吸取定位于定位腔的螺母。第一定位块32a和第二定位块32b打开，防止干涉螺母拧紧枪33向下移动。再然后，螺母拧紧枪33向下移动，直到将吸取在螺母拧紧枪33的螺母套设在螺杆贯穿产品的一端(即螺杆顶端)。最后，螺母拧紧枪33驱动螺母旋转，以将螺母拧紧。

可以理解的是，定位腔可通过输送管与螺母自动供料机连通，以便于螺母自动供料机将螺母输送至定位腔中。螺母自动供料机为较为成熟的现有技术，在此不再赘述。

具体到实施例中，拧紧机构30还包括安装于安装架31的第三夹爪气缸34。第一定位块32a和第二定位块32b连接于第三夹爪气缸34，以由第三夹爪气缸34驱动相对彼此合拢或打开。如此，通过第三夹爪气缸34驱动第一定位块32a和第二定位块32b合拢或打开，结构简单，且动作稳定可靠。

具体到实施例中，安装架31分别沿第一方向和第二方向可移动地连接于机架22。该第一方向及第二方向相互垂直，且均与竖直方向相垂直。如此，通过驱动机架22沿第一方向和第二方向移动，带动螺母拧紧枪33依次对准各个贯穿产品的螺杆，以便于在每个螺杆上都拧紧螺母。可以理解的是，安装架31可通过现有技术中例如二维直线模组等结构安装于机架22，从而实现安装架31分别沿第一方向和第二方向可移动，在此不再赘述。

基于上述打包装置，本发明的一实施例中还提供一种燃料电池堆叠设备，包括如上任一实施例中所述的打包装置。燃料电池堆叠设备用于将下端板、下绝缘板、下集流板、下单极板、双极板、MEA、上单极板、上集流板、上绝缘板、上端板中的至少部分堆叠形成燃料电池主体，并利用打包装置对燃料电池主体进行打包。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种打包装置，其特征在于，包括：

上料机构，包括底座、产品支撑件、储料件及顶升件，所述产品支撑件设置于所述底座，用于支撑产品，所述储料件设置于所述底座，具有沿竖直方向纵长延伸的导向槽，所述导向槽用于放置螺杆，所述顶升件至少部分位于所述导向槽内，且可受控地沿所述导向槽移动，用于抵推所述螺杆沿所述导向槽向上移动而贯穿所述产品；

压料机构，设置于所述上料机构的上方，具有沿竖直方向可往复移动的压头，所述压头在沿竖直方向往复移动的过程中可将所述产品压紧于所述产品支撑件上；及

拧紧机构，设置于所述压料机构的上方，用于将螺母拧紧于所述螺杆贯穿所述产品的一端。

2.根据权利要求1所述的打包装置，其特征在于，所述上料机构还包括设置于所述储料件顶端的第一夹块和第二夹块，所述第一夹块和所述第二夹块可受控地彼此合拢或打开，当合拢时，所述第一夹块和所述第二夹块之间形成用于定位所述螺杆的定位孔。

3.根据权利要求2所述的打包装置，其特征在于，所述定位孔为锥形孔，且朝向所述储料件一端的直径尺寸大于相对的另一端的直径尺寸。

4.根据权利要求2所述的打包装置，其特征在于，所述储料件具有多个所述导向槽，所述第一夹块和所述第二夹块彼此合拢时形成多个所述定位孔，且多个所述导向槽和多个所述定位孔一一对应。

5.根据权利要求2所述的打包装置，其特征在于，所述产品支撑件的相对两侧均设置有所述储料件，两个所述储料件的顶端均设置有所述第一夹块及所述第二夹块。

6.根据权利要求5所述的打包装置，其特征在于，所述上料机构还包括安装于所述产品支撑架的第一夹爪气缸及第二夹爪气缸，两个所述第一夹块连接于所述第一夹爪气缸，两个所述第二夹块连接于所述第二夹爪气缸，所述第一夹爪气缸及所述第二夹爪气缸共同用于驱动每一所述储料件顶端的所述第一夹块及所述第二夹块相对彼此合拢或打开。

7.根据权利要求1所述的打包装置，其特征在于，所述上料机构还包括导轨，所述底座可沿所述导轨滑动地设置于所述导轨；

所述底座沿所述导轨滑动的过程中包括上料位置和工作位置，当所述底座处于所述上料位置时，可将所述螺杆置于所述导向槽；当所述底座处于所述工作位置时，所述产品支撑件位于所述压头的下方。

8.根据权利要求1所述的打包装置，其特征在于，所述拧紧机构包括安装架、螺母拧紧枪、第一定位块及第二定位块，所述安装架设置于所述压料机构的上方，所述第一定位块及所述第二定位块可受控的相对彼此合拢或打开地连接于所述安装架，当所述第一定位块及所述第二定位块合拢时拼合形成定位腔，所述定位腔用于承接并定位螺母；

所述螺母拧紧枪沿竖直方向可移动地连接于所述安装支架，且位于所述第一定位块和所述第二定位块的上方，用于吸取所述定位腔内的螺母，并将所述螺母拧紧于所述螺杆贯穿所述产品的一端。

9.根据权利要求8所述的打包装置，其特征在于，所述拧紧机构还包括安装于所述安装支架的第三夹爪气缸，所述第一定位块及所述第二定位块连接于所述第三夹爪气缸，以由所述第三夹爪气缸驱动相对彼此合拢或打开。

10.一种燃料电池堆叠设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的打包装置。

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