CN111823264A - 一种双极板抓取装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃料电池制造技术领域，具体而言，涉及一种双极板抓取装置和系统。一种双极板抓取装置，双极板抓取装置包括工作架、压板以及多个吸盘。压板及多个吸盘均与工作架连接。压板及多个吸盘用于在对双极板进行抓取时，同时接触双极板的接触面，且压板及多个吸盘用于与双极板接触的面平行。该双极板抓取装置能够抓取即使有一定柔性，且有一定形变的双极板，如金属双极板，能够避免双极板在抓取的过程中产生变形或损伤，从而能够有效的进行双极板的准确定位、取和放等操作。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池制造技术领域，具体而言，涉及一种双极板抓取装置和系统。
背景技术
燃料电池金属双极的主要功能和作用包括：
一、分隔燃料、氧化剂与冷却介质，阻止气体透过，阻止冷却介质渗透；
二、收集、传导电流；
三、通过布满均匀分布的流道，可将气体均匀分配到电极的反应层进行电极反应；
四、导热性好，能排出热量，保持电池温度场均匀。
为了进行气体、循环液的分配，双极板上必须具有一定的流道设计，用于导流、密封和支撑等作用。而为了尽量减少电堆体积和面积，提高电池性能，在设计双极板时，一般都会在双极板表面均匀地分布一定数量的流道。为了进一步提高电堆体积和重量功率密度，金属板一般都采用薄板加工，如0.1mm不锈钢箔，由此制备的金属双极板在其轻、薄、柔的优势下，又同时具有柔性和弹性的特点。
但这样的结构方式，使得金属双极板本体就有一定程度的形变，在抓取和放置的过程中也非常容易产生变形，从而不利于双极板的准确定位、取和放。
发明内容
本发明的目的包括，提供了一种双极板抓取装置和系统，其能够抓取即使有一定柔性，且有一定形变的双极板，如金属双极板，能够避免双极板在抓取的过程中产生变形或损伤，从而能够有效的进行双极板的准确定位、取和放等操作。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明实施例提供一种双极板抓取装置，其包括工作架、压板以及多个吸盘；
压板及多个吸盘均与工作架连接；
压板及多个吸盘用于在对双极板进行抓取时，同时接触双极板的接触面，且压板及多个吸盘用于与双极板接触的面平行。
在可选的实施方式中，工作架包括工作台、连接台、弹性件及连接柱；
工作台与连接柱固定连接，连接台沿预设方向可活动地与连接柱连接，预设方向与压板用于与双极板接触的面垂直；
弹性件的两端分别与工作台及连接台抵接，弹性件用于使得连接台具备向远离工作台的方向运动的趋势。
在可选的实施方式中，工作架包括多个连接柱，多个连接柱相互间隔设置；
连接台上设置有多个连接孔；多个连接孔与多个连接柱一一对应，并沿预设方向可滑动地配合。
在可选的实施方式中，工作架还包括多个限位件；
多个限位件与多个连接柱一一对应连接，且限位件与对应的连接柱的连接处位于连接柱远离工作台的一端，限位件用于限制连接台向脱离工作台方向的运动。
在可选的实施方式中，工作架还包括多个导向套；
多个导向套与多个连接孔及多个连接柱一一对应，多个导向套均与连接台连接，每个导向套均位于对应的连接孔内，且每个导向套均套设于对应的连接柱，并沿预设方向与连接柱可滑动地配合；
限位件用于与导向套抵接，以限制连接台向脱离工作台方向的运动。
在可选的实施方式中，工作架包括多个弹性件；
多个弹性件与多个连接柱一一对应连接，且每个弹性件均套设于对应的连接柱。
在可选的实施方式中，压板上至少设置有两个定位孔，两个定位孔均用于确定与压板接触的双极板的位置。
在可选的实施方式中，双极板抓取装置还包括与工作架连接的物料检测器，物料检测器用于检测压板与双极板的接触状态；
双极板抓取装置还包括与连接台连接的接近开关，接近开关用于间接检测压板的移动到位状态。
在可选的实施方式中，工作架包括工作台及连接台；工作台与连接柱固定连接，连接台沿预设方向可活动地与连接柱连接，预设方向与压板用于与双极板接触的面垂直；
物料检测器与工作台连接，工作台与物料检测器的连接处设置有第一检测口，压板设置有第二检测口，第一检测口及第二检测口均沿同一预设方向设置；
接近开关通过开关传感器支架与连接台连接，开关传感器支架上接近开关的可调节方向与连接柱的延伸方向相同。
第一方面，本发明实施例提供一种双极板抓取系统，其包括控制器、机械臂、控制阀、压缩气体管路以及上述的双极板抓取装置；
机械臂与连接台连接；压缩气体管路与多个吸盘连通，压缩气体管路中设置有控制阀；
控制器与机械臂、控制阀及物料检测器、接近开关电连接；
控制器用于控制机械臂的动作，以带动双极板抓取装置在空间中运动，或带动连接台向朝向工作台的方向运动；
控制器用于控制控制阀的工作状态，以调整多个吸盘的吸附力；
控制器用于收集物料检测器输出的检测信号，并判断压板与双极板的接触状态；
控制器用于收集接近开关输出的检测信号，并判断压板与双极板的接触及受力状态。
本发明实施例的有益效果包括：
该双极板抓取装置包括工作架、压板以及多个吸盘。其中，压板及多个吸盘均与工作架连接，压板及多个吸盘均用于与双极板接触，且通过压板及多个吸盘的配合动作能够完成对双极板的抓取动作，以便于对双极板进行抓取。当压板及多个吸盘在对双极板进行抓取时，通过压板与双极板的面接触，并在弹性件的作用力下，既能够确保双极板在被吸盘吸附前处于整平状态，又能够在吸附后保持双极板的平整状态，从而能够避免双极板在抓取的过程中发生形变，或出现损伤，且能够更好的通过定位装置定位。而压板及多个吸盘用于与双极板接触的面平行，且所述弹性件的作用力经过了选型及验证，故即便是吸盘在与双极板接触后，也不会造成双极板在取和放的过程中发生形变，或出现损伤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例中双极板抓取装置第一视角的结构示意图；
图2为本发明实施例中双极板抓取装置第二视角的结构示意图；
图3为本发明实施例中双极板抓取装置的分解示意图；
图4为本发明实施例中压板的结构示意图；
图5为本发明实施例中工作台的结构示意图；
图6为本发明实施例中双极板抓取系统的控制原理图。
图标：100-双极板；200-双极板抓取装置；210-工作架；220-压板；230-吸盘；211-工作台；212-连接台；213-弹性件；214-连接柱；215-连接孔；216-限位件；217-导向套；221-定位孔；240-物料检测器；218-第一检测口；222-第二检测口；223-开关传感器支架；250-接近开关；300-控制器；310-机械臂；320-控制阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
请参考图1-图4，图1-图3示出了本发明实施例中双极板抓取装置的结构，图4示出了本发明实施例中压板的结构；
本实施例提供了一种双极板抓取装置200，双极板抓取装置200包括工作架210、压板220以及多个吸盘230；
压板220及多个吸盘230均与工作架210连接；
压板220及多个吸盘230用于在对双极板100进行抓取时，同时接触双极板100的接触面，且压板220及多个吸盘230用于与双极板100接触的面平行。
需要说明的是，该双极板抓取装置200在工作的过程中，采用的是压板220对双极板100进行定位，多个吸盘230进行吸附的方式完成双极板100的抓取工作。并且在抓取的工作中，压板220与双极板100的接触方式为面接触，通过这样的接触方式，能够在保证双极板100不发生变形且不被损伤的前提下进行抓、放，且在抓取和放置的过程中，弹性件213所产生的弹性作用力可调、可控、可缓冲，可以有效避免机械臂310所转移的直接应力损伤。
在设置压板220及吸盘230时，由于压板220及吸盘230与双极板100接触的位置不同，故在设置压板220及吸盘230时，当双极板100用于压板220及吸盘230接触的面存在高度差时，压板220及吸盘230用于与双极板100接触的面同样存在相同的高度差。而当双极板100用于压板220及吸盘230接触的面共面时，压板220及吸盘230用于与双极板100接触的面共面。而在本实施例中，压板220及吸盘230用于与双极板100接触的面共面。
该双极板抓取装置200的工作原理是：
该双极板抓取装置200包括工作架210、压板220以及多个吸盘230。其中，压板220及多个吸盘230均与工作架210连接，压板220及多个吸盘230均用于与双极板100接触，且通过压板220及多个吸盘230的配合动作能够完成对双极板100的抓取动作，以便于对双极板100进行抓取。当压板220及多个吸盘230在对双极板100进行抓取时，通过压板220与双极板100的面接触，并在弹性件213的作用力下，既能够确保双极板100在被吸盘230吸附前处于整平状态，又能够在吸附后保持双极板100的平整状态，从而能够避免双极板100在抓取的过程中发生形变，或出现损伤，且能够更好的通过定位装置定位。而压板220及多个吸盘230用于与双极板100接触的面平行，且所述弹性件213的作用力经过了选型与验证，故即便是吸盘230在与双极板100接触后，也不会造成双极板100在取和放的过程中发生形变，或出现损伤。
需要说明的是，在设置吸盘230时，根据双极板100的结构可以适应性的设置吸盘230的个数、吸盘230的结构形式以及多个吸盘230之间的相对位置。而在本实施例中，采用的是并排间隔设置三个伯努利吸盘230的方式。而在本发明的其他实施例中，吸盘230还可以是两个或多个。
进一步地，请参照图1-图5，图5示出了本发明实施例中工作台的结构；在本实施例中，该双极板抓取装置200在抓取双极板100的过程中，需要通过压板220与双极板100的接触，从而确保双极板100在抓取过程中不发生变形及损伤，由此，在压板220与双极板100接触时，需要对压板220施加一定的外力，以使得压板220能够向双极板100施加一定的外力，以防止双极板100发生变形。由此，工作架210包括工作台211、连接台212、弹性件213及连接柱214。其中，工作台211与连接柱214固定连接，连接台212沿预设方向(如图2中箭头A所示)可活动地与连接柱214连接，预设方向与压板220用于与双极板100接触的面垂直。弹性件213的两端分别与工作台211及连接台212抵接，弹性件213用于使得连接台212具备向远离工作台211的方向运动的趋势。
由此，当工作台211在外力的作用下运动至与双极板100接触的位置时，通过外力带动连接台212相对于连接柱214沿预设方向向靠近工作台211的方向滑动，此时由于压板220与双极板100接触，故此时连接台212的运动能够对弹性件213施加外力，且通过弹性件213能够将连接台212的外力施加至与工作台211连接的压板220上，从而能够通过压板220向双极板100施加一定的外力，以防止双极板100发生变形。
并且这样的设置方式，当连接台212在沿预设方向向靠近工作台211的方向相对于连接柱214滑动时，由于是通过弹性件213将外力传递至压板220上，故在此过程中，弹性件213能够起到缓冲的作用，从而能够避免压板220与双极板100之间出现冲击应力，同时避免因双极板100与压板220不共面时而产生的局部应力损伤，即能够通过弹性件213起到保护双极板100的作用。
进一步地，请参照图1-图3，在本实施例中，为使得外力能够均衡的施加压板220上，以保证与压板220接触的双极板100的应力平衡，故工作架210包括多个连接柱214，多个连接柱214相互间隔设置，且多个连接柱214的轴线均与预设方向平行。而连接台212上设置有多个连接孔215；多个连接孔215与多个连接柱214一一对应，并沿预设方向可滑动地配合。
由此，通过多个连接柱214的设置，能够对连接台212相对于工作台211的运动起到导向的作用，以通过这样的设置方式，确保连接台212能够向压板220施加沿预设方向的外力。
由于该工作架210设置有多个连接柱214，当连接台212相对于连接柱214滑动时，为防止连接台212脱离与连接柱214配合的状态，故工作架210还包括多个限位件216，多个限位件216与多个连接柱214一一对应连接，且限位件216与对应的连接柱214的连接处位于连接柱214远离工作台211的一端，限位件216用于限制连接台212向脱离工作台211方向的运动，以避免连接台212脱离与连接柱214的滑动配合。
进一步地，在本实施例中，工作架210包括多个弹性件213；多个弹性件213与多个连接柱214一一对应连接，且每个弹性件213均套设于对应的连接柱214。以通过这样的设置方式，使得将连接台212施加的外力均匀的传递至与工作台211连接的压板220上。需要说明的是，在本实施例中，弹性件213为弹簧。而在本发明的其他实施例中，弹性件213还可以是橡胶垫等结构。
进一步地，请参照图1，在本实施例中，连接台212上安装有接近开关250，接近开关250用于间接检测所述压板220的移动到位状态。接近开关250通过开关传感器支架223与连接台212连接，开关传感器支架223上接近开关250的可调节方向与连接柱214的延伸方向相同。接近开关250的检测点与弹性件213的形变量对应。通过这样的设置方式，使得连接台212的移动距离可被监测，从而使得弹性件213所产生的作用力可控、可调、可监测。
在本实施例中，工作架210还包括多个导向套217；多个导向套217与多个连接孔215及多个连接柱214一一对应，多个导向套217均与连接台212连接，每个导向套217均位于对应的连接孔215内，且每个导向套217均套设于对应的连接柱214，并沿预设方向与连接柱214可滑动地配合；且限位件216用于与导向套217抵接，以限制连接台212向脱离工作台211方向的运动。
在本实施例中，请参照图4，当压板220与双极板100接触时，为对压板220及双极板100接触的位置进行定位，故压板220上至少设置有两个定位孔221，两个定位孔221均用于确定与压板220接触的双极板100的位置。需要说明的是，压板220上的定位孔221的位置需要与被抓取上双极板100上对应的定位结构对应。
进一步地，请参照图3及图5，在本实施例中，为对该双极板抓取装置200的抓取状态进行检测，故双极板抓取装置200还包括与工作架210连接的物料检测器240，物料检测器240用于检测压板220与双极板100的接触状态。以通过物料检测器240对待取料区的存料双极板100状态和转移过程中的双极板100脱落状态进行检测和监测。
请参照图3-图5，在设置有物料检测器240时，物料检测器240与工作台211连接，为避免压板220及工作台211上的结构对物料检测器240出现干涉，故工作台211与物料检测器240的连接处设置有第一检测口218，压板220设置有第二检测口222，第一检测口218及第二检测口222均沿同一预设方向设置，以通过这样的设置方式，使得物料检测器240能够直接检测压板220与双极板100的接触状态。
请参照图1-图6，图6示出了本发明实施例中双极板抓取系统的控制原理；基于上述的双极板抓取装置200，本发明实施例提供一种双极板抓取系统，双极板抓取系统包括控制器300、机械臂310、控制阀320、压缩气体管路(如图6中标记B所示)以及上述的双极板抓取装置200。
其中，控制器300与机械臂310、控制阀320及物料检测器240、接近开关250电连接。
机械臂310与连接台212连接。压缩气体管路与多个吸盘230连通，压缩气体管路中设置有控制阀320。
压缩气体管路用于向多个吸盘230提供压缩空气(压缩空气的流动方向如图6中箭头方向所示)，使吸盘230产生用于吸附双极板100的驱动力。
控制器300用于控制机械臂310的动作，以带动双极板抓取装置200在空间中运动，或带动连接台212向朝向工作台211的方向运动；
控制器300用于控制控制阀320的工作状态，以调整多个吸盘230的吸附力；
控制器300用于收集物料检测器240输出的检测信号，并判断压板220与双极板100的接触状态。
控制器300用于收集接近开关250输出的检测信号，并判断压板220与双极板100的接触及受力状态。综上，该双极板抓取系统的工作步骤如下：
控制器300控制机械臂310带动工作架210运动至指定的与双极板100接触的区域，即抓取双极板100的物料位；
控制器300通过物料检测器240检测物料位是否有双极板100，控制器300接收并处理物料检测器240输出的检测信号；
若物料位无双极板100，控制器300通过控制机械臂310使得工作架210在物料位等待，并给出报警提示信息；
若物料位有双极板100，控制机械臂310带动连接台212向靠近工作台211的方向运动，控制器300通过接近开关250检测限位件216的到达状态，以检测连接台212移动的距离，当控制器300接收到接近开关250的信号时，控制器300停止机械臂310的运动，以通过压缩弹性件213向压板220施加一定压力，并使多个吸盘230与双极板100接触良好；
控制器300控制控制阀320，通过压缩气体管路向多个吸盘230提供压缩空气调整多个吸盘230的吸附力，以吸附双极板100；
双极板100抓取完成后，控制器300控制机械臂310按预设的速度和路径转移，转移过程中，物料检测器240始终处于双极板100监控状态，若物料检测器240监测到双极板100脱离吸盘230，则向控制器300发出信号，此时控制器300发出报警信号；
当双极板100移至待叠放位置，并通过压板220的定位孔221定位完成后，控制器300控制控制阀320使得压缩气体管路停止供气，以使得多个吸盘230的吸附力消失；
控制器300控制机械臂310带动连接台212向靠近工作台211的方向运动，控制器300通过接近开关250检测限位件216的到达状态，以检测连接台212移动的距离，当控制器300接收到接近开关250的信号时，控制器300停止机械臂310的运动，以通过压缩弹性件213向压板220施加一定压力，从而使得双极板100堆叠到位；
双极板100抓取与转移完成；
重复上述步骤。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种双极板抓取装置，其特征在于：
所述双极板抓取装置(200)包括工作架(210)、压板(220)以及多个吸盘(230)；
所述压板(220)及所述多个吸盘(230)均与所述工作架(210)连接；
所述压板(220)及所述多个吸盘(230)用于在对所述双极板(100)进行抓取时，同时接触所述双极板(100)的接触面，且所述压板(220)及所述多个吸盘(230)用于与所述双极板(100)接触的面平行。
2.根据权利要求1所述的双极板抓取装置，其特征在于：
所述工作架(210)包括工作台(211)、连接台(212)、弹性件(213)及连接柱(214)；
所述工作台(211)与所述连接柱(214)固定连接，所述连接台(212)沿预设方向可活动地与所述连接柱(214)连接，所述预设方向与所述压板(220)用于与所述双极板(100)接触的面垂直；
所述弹性件(213)的两端分别与所述工作台(211)及所述连接台(212)抵接，所述弹性件(213)用于使得所述连接台(212)具备向远离所述工作台(211)的方向运动的趋势。
3.根据权利要求2所述的双极板抓取装置，其特征在于：
所述工作架(210)包括多个所述连接柱(214)，多个所述连接柱(214)相互间隔设置；
所述连接台(212)上设置有多个连接孔(215)；多个所述连接孔(215)与多个所述连接柱(214)一一对应，并沿所述预设方向可滑动地配合。
4.根据权利要求3所述的双极板抓取装置，其特征在于：
所述工作架(210)还包括多个限位件(216)；
多个所述限位件(216)与多个所述连接柱(214)一一对应连接，且所述限位件(216)与对应的所述连接柱(214)的连接处位于所述连接柱(214)远离所述工作台(211)的一端，所述限位件(216)用于限制所述连接台(212)向脱离所述工作台(211)方向的运动。
5.根据权利要求4所述的双极板抓取装置，其特征在于：
所述工作架(210)还包括多个导向套(217)；
多个所述导向套(217)与多个所述连接孔(215)及多个所述连接柱(214)一一对应，多个所述导向套(217)均与所述连接台(212)连接，每个所述导向套(217)均位于对应的所述连接孔(215)内，且每个所述导向套(217)均套设于对应的所述连接柱(214)，并沿预设方向与所述连接柱(214)可滑动地配合；
所述限位件(216)用于与所述导向套(217)抵接，以限制所述连接台(212)向脱离所述工作台(211)方向的运动。
6.根据权利要求3所述的双极板抓取装置，其特征在于：
所述工作架(210)包括多个所述弹性件(213)；
多个所述弹性件(213)与多个所述连接柱(214)一一对应连接，且每个所述弹性件(213)均套设于对应的所述连接柱(214)。
7.根据权利要求1所述的双极板抓取装置，其特征在于：
所述压板(220)上至少设置有两个定位孔(221)，两个所述定位孔(221)均用于确定与所述压板(220)接触的双极板(100)的位置。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的双极板抓取装置，其特征在于：
所述双极板抓取装置(200)还包括与所述工作架(210)连接的物料检测器(240)，所述物料检测器(240)用于检测所述压板(220)与所述双极板(100)的接触状态；
所述双极板抓取装置(200)还包括与连接台(212)连接的接近开关(250)，所述接近开关(250)用于间接检测所述压板(220)的移动到位状态。
9.根据权利要求8所述的双极板抓取装置，其特征在于：
所述工作架(210)包括工作台(211)及连接台(212)；所述工作台(211)与连接柱(214)固定连接，所述连接台(212)沿预设方向可活动地与所述连接柱(214)连接，所述预设方向与所述压板(220)用于与所述双极板(100)接触的面垂直；
所述物料检测器(240)与所述工作台(211)连接，所述工作台(211)与所述物料检测器(240)的连接处设置有第一检测口(218)，所述压板(220)设置有第二检测口(222)，所述第一检测口(218)及所述第二检测口(222)均沿同一所述预设方向设置；
所述接近开关(250)通过开关传感器支架(223)与所述连接台(212)连接，所述开关传感器支架(223)上接近开关(250)的可调节方向与连接柱(214)的延伸方向相同。
10.一种双极板抓取系统，其特征在于：
所述双极板抓取系统包括控制器(300)、机械臂(310)、控制阀(320)、压缩气体管路以及如权利要求1-9中任意一项所述的双极板抓取装置(200)；
所述机械臂(310)与连接台(212)连接；所述压缩气体管路与所述多个吸盘(230)连通，所述压缩气体管路中设置有所述控制阀；
所述控制器(300)与所述机械臂(310)、所述控制阀(320)及物料检测器(240)、接近开关(250)电连接；
所述控制器(300)用于控制所述机械臂(310)的动作，以带动所述双极板抓取装置(200)在空间中运动，或带动连接台(212)向朝向工作台(211)的方向运动；
所述控制器(300)用于控制所述控制阀(320)的工作状态，以调整所述多个吸盘(230)的吸附力；
所述控制器(300)用于收集所述物料检测器(240)输出的检测信号，并判断所述压板(220)与双极板(100)的接触状态；
所述控制器(300)用于收集所述接近开关(250)输出的检测信号，并判断所述压板(220)与双极板(100)的接触及受力状态。
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