CN112467159A - 石墨双极板自动粘合加压设备及粘合固化系统 - Google Patents

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CN112467159A CN202011419443.6A CN202011419443A CN112467159A CN 112467159 A CN112467159 A CN 112467159A CN 202011419443 A CN202011419443 A CN 202011419443A CN 112467159 A CN112467159 A CN 112467159A
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Abstract

本申请公开一种石墨双极板自动粘合加压设备及粘合固化系统,其中,一种石墨双极板自动粘合加压设备包括:机架;所述机架上设置有极板粘合载具;所述极板粘合载具在所述机架上可移动经过粘合工位以及加压工位;设置于所述机架上的载具运输机构;所述极板粘合载具能被所述载具运输机构从所述粘合工位运输至所述加压工位;设置于所述机架上的搬运机构;所述搬运机构用于向位于所述粘合工位的极板粘合载具上搬运石墨极板以及隔板;设置于所述机架上的载具加压机构;所述载具加压机构用于对位于所述加压工位的极板粘合载具上的石墨极板施加粘合压力。

Description

石墨双极板自动粘合加压设备及粘合固化系统
技术领域
本申请涉及燃料电池制造设备领域,尤其涉及一种石墨双极板自动粘合加压设备及其自动粘合固化系统。
背景技术
在现有的燃料电池石墨双极板生产加工过程中,由两块单极板板粘合成一块双极板的工作是非常关键的。目前大多数双极板生产厂家采用半人工的方式进行生产,产品的一致性无法保证,并且效率底下。
而且粘合好的双极板需要进行加压加热等过程,才能最终成为可以使用的石墨双极板。如果使用半人工的方式单步进行,将会耗费大量的人力,并且效率低下,且容易产生不良品。
实用新型内容
鉴于上述不足,本申请的一个目的是提供一种石墨双极板自动粘合加压设备及其自动粘合固化系统,以能够使得整个石墨双极板粘合过程全自动进行,避免人为因素的干扰,高效稳定。
本申请的还有一个目的是提供一种石墨双极板自动粘合加压设备及其自动粘合固化系统,以能够使得整个石墨双极板粘合固化过程全自动进行,避免人为因素的干扰,高效稳定。
为达到上述至少一个目的,本实用新型采用如下技术方案:
一种石墨双极板自动粘合加压设备,包括:
机架;所述机架上设置有极板粘合载具;所述极板粘合载具在所述机架上可移动经过粘合工位以及加压工位;
设置于所述机架上的载具运输机构;所述极板粘合载具能被所述载具运输机构从所述粘合工位运输至所述加压工位;
设置于所述机架上的搬运机构;所述搬运机构用于向位于所述粘合工位的极板粘合载具上搬运石墨极板以及隔板;
设置于所述机架上的载具加压机构;所述载具加压机构用于对位于所述加压工位的极板粘合载具上的石墨极板施加粘合压力。
作为一种优选的实施方式,所述搬运机构包括:搬运支架,位于所述搬运支架上的位置检测部件、用于吸取石墨极板的吸盘、用于夹取隔板的搬运夹爪。
作为一种优选的实施方式,所述搬运支架上设有吸盘安装板;多个所述吸盘安装在所述吸盘安装板上;所述吸盘安装板和所述支架之间设有缓冲组件。
作为一种优选的实施方式,所述机架在所述粘合工位上还设有定位机构;所述定位机构用于将所述石墨极板相对于所述极板粘合载具进行定位。
作为一种优选的实施方式,所述定位机构包括位于所述粘合工位上设置于所述极板粘合载具上方的CCD视觉定位机构。
作为一种优选的实施方式,所述极板粘合载具包括粘合载具底板,位于所述粘合载具底板上的极板定位挡块、保压机构;
所述极板定位挡块用于对层叠设置在所述粘合载具底板上的石墨极板进行限位;所述保压机构用于保持所述石墨极板被所述载具加压机构施加的粘合压力。
作为一种优选的实施方式,所述保压机构包括极板保压压块、以及用于推动所述极板保压压块的压杆回弹机构;
所述极板保压压块具有保压位置和初始位置,其中,所述极板保压压块位于保压位置时抵压所述极板粘合载具的处于最上位置的隔板;所述极板保压压块位于所述初始位置时解除所述抵压状态;所述压杆回弹机构用于向所述极板保压压块施加从所述保压位置复位至初始位置的复位力。
作为一种优选的实施方式,所述载具加压机构包括:加压支架,设置于所述加压支架上的顶抵机构、位置检测构件、保压驱动组件、压力传感器;所述加压支架的顶部设有加压部;所述顶抵机构设置于所述加压支架的底部,用于顶抵上移所述极板粘合载具,以使加压部对石墨极板进行下压;所述位置检测构件用于检测所述极板粘合载具的加压位置;所述压力传感器用于测量所施加的粘合压力;所述保压驱动组件用于可操作地将所述极板保压压块移动到所述保压位置。
一种石墨双极板自动粘合固化系统,其特征在于,包括:
如上任意一项实施方式所述的自动粘合加压设备;
用于对所述加压设备加压后的石墨极板进行加热固化的加热固化设备;
用于对所述石墨极板进行泄压的载具泄压机构;
用于将泄压后的石墨极板从所述极板粘合载具上搬运移出的极板下料机构。
作为一种优选的实施方式,所述极板下料机构包括:水平方向移动组件、竖直方向移动组件、吸盘组件、以及、用于夹取隔板的隔板夹爪;所述吸盘组件用于吸取石墨极板;所述水平方向移动组件用于沿水平方向移动所述吸盘组件以及所述隔板夹爪;所述竖直方向移动组件用于沿竖直方向移动所述吸盘组件以及所述隔板夹爪。
作为一种优选的实施方式,所述载具运输机构用于输送所述极板粘合载具依次经过所述自动粘合加压设备、所述加热固化设备、所述载具泄压机构、以及所述极板下料机构,再从所述极板下料机构运回所述自动粘合加压设备。。
作为一种优选的实施方式,所述载具运输机构包括运输所述极板粘合载具的传动倍速链。
作为一种优选的实施方式,所述载具运输机构还包括两个载具回流组件以及一个载具运输组件;其中,所述载具运输组件用于沿第一水平方向将极板粘合载具自一个载具回流组件向另一载具回流组件输送;一个所述载具运输组件用于沿与所述第一水平方向垂直的第二水平方向将极板粘合载具自所述极板下料机构向所述载具运输组件输送;另一个所述载具回流组件用于将极板粘合载具送回所述自动粘合加压设备。
作为一种优选的实施方式,所述载具运输组件包括:沿第一水平方向延伸的小车导轨、位于所述小车导轨上的小车;其中,所述小车用于承载所述极板粘合载具;所述小车上设有用于检测小车位置的位置检测元件、用于驱动小车的小车马达、以及沿所述第一水平方向输送所述极板粘合载具的输送构件;
所述载具回流组件包括:横移气缸、顶升定位机构、设置于所述顶升定位机构上的链条输送机构;所述顶升定位机构用于承载定位极板粘合载具;所述横移气缸用于驱动所述顶升定位机构沿与所述第一水平方向相竖直的第二水平方向移动;所述链条输送机构用于将所述极板粘合载具沿第一水平方向移动。
有益效果:
本实用新型一个实施例所提供的石墨双极板自动粘合加压设备通过搬运机构自动搬运石墨极板以及隔板,搬运快速稳定,采用载具加压机构对加热固化前的石墨极板进行自动化加压,方便快捷,并利用载具运输机构实现极板粘合载具在不同工位上的流转,使得整个粘合加压过程可以全自动进行,避免人为因素的干扰。
参照后文的说明和附图,详细公开了本实用新型的特定实施方式,指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解,本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用,与其它实施方式中的特征相组合,或替代其它实施方式中的特征。
应该强调,术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在,但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一个实施例提供的石墨双极板自动粘合固化系统结构俯视图;
图2是图1的石墨双极板自动粘合加压设备结构俯视图;
图3是图1的搬运机构结构示意图;
图4是图1的粘合工位结构示意图;
图5图1的极板粘合载具结构示意图;
图6是图5完成堆叠状态示意图;
图7是图1的载具加压机构结构示意图;
图8是图1的加热固化设备结构示意图;
图9是图1的极板下料机构结构示意图;
图10是图1的载具循环结构示意图;
图11是图10的载具回流组件结构示意图;
图12是图10的载具运输组件结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是,当元件被称为“设置于”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另一个元件。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另一个元件。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,并不表示是唯一的实施方式。
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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/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。
请参阅图1至图12,本申请一个实施例提供一种石墨双极板自动粘合加压设备,该自动粘合加压设备可以用于为两块点胶后的单极板进行粘合加压,形成石墨双极板。其中,在极板粘合载具100上可以进行码料,每两个石墨极板1(单极板)相堆叠形成一个石墨双极板,每两个石墨双极板之间间隔(一个)隔板2进行堆叠,堆叠完毕后进行加压固化。相应的,相邻两个隔板2之间的两个单极板经后续的粘合加压以及固化形成(石墨)双极板。
具体的,该石墨双极板自动粘合加压设备包括:机架10;所述机架10上设置有极板粘合载具100;所述极板粘合载具100在所述机架10上具有粘合工位180以及加压工位190;设置于所述机架10上的载具运输机构700;所述极板粘合载具100能被所述载具运输机构700从所述粘合工位180运输至所述加压工位190;设置于所述机架10上的搬运机构200;所述搬运机构200用于向位于所述粘合工位180的极板粘合载具100上搬运石墨极板1以及隔板2;设置于所述机架10上的载具加压机构300;所述载具加压机构300用于对位于所述加压工位190的极板粘合载具100上的石墨极板1施加粘合压力。
本实施例所提供的石墨双极板自动粘合加压设备通过搬运机构200自动搬运石墨极板1以及隔板2,搬运快速稳定,采用载具加压机构300对加热固化前的石墨极板1进行自动化加压,方便快捷,并利用载具运输机构700实现极板粘合载具100在不同工位上的流转,使得整个粘合加压过程可以全自动进行,避免人为因素的干扰。
在本实施例中,该石墨双极板自动粘合加压设备(如图2所示)可以参与组成如图1所示的石墨双极板自动粘合固化系统。具体的,该石墨双极板自动粘合固化系统包括:石墨双极板自动粘合加压设备;用于对所述加压设备加压后的石墨极板1进行加热固化的加热固化设备400;用于对所述石墨极板1进行泄压的载具泄压机构500;用于将泄压后的石墨极板1从极板粘合载具100上搬运移出的极板下料机构600。
该自动粘合固化系统用于对石墨极板1进行自动上料、极板码料、加压、加热、泄压、载具回流和下料,生产效率高。
请参阅图3,所述搬运机构200包括:搬运支架201,位于所述搬运支架201上的位置检测部件203、用于吸取石墨极板1的吸盘202、用于夹取隔板2的搬运夹爪204。其中,所述位置检测部件203用于检测石墨极板1(单极板)和隔板2的位置(例如位置坐标信息)。根据位置检测部件203所检测的位置坐标信息,利用吸盘202吸取石墨极板1进行搬运,利用搬运夹爪204夹取隔板2搬运。搬运机构200所搬运的石墨极板1为(石墨)单极板,搬运在极板粘合载具100上进行堆叠粘合形成(石墨)双极板。
由于石墨极板1较薄且易碎,在工位之间流转搬运时,需考虑不能损坏极板。因而在石墨极板1上料搬运时该搬运机构200使用软性吸盘202。具体的,该吸盘202可以为柔性材料制成,例如海绵吸盘。同时,为了简化机构和节约成本,本实施例将隔板2搬运机构200与极板搬运机构200相集成,如此可以提升设备集成程度,节约时间,提升效率。并且为实现自动化搬运,本实施例增加了感应元器件(位置检测部件203)进行石墨极板1和隔板2的位置探测。
如图3所示,所述搬运支架201上设有吸盘安装板206。多个所述吸盘202安装在所述吸盘安装板206上。为防止吸盘202和石墨极板1之间产生硬接触而损坏石墨极板1,所述吸盘安装板206和所述搬运支架201之间设有缓冲组件205。具体的,所述缓冲组件205可以为缓冲弹簧。该搬运支架201还具有移动搬运支架201的移动组件。移动组件可以实现搬运支架201的竖直和水平移动,进而将石墨极板1以及隔板2进行搬运。
在本实施例中,所述机架10在所述粘合工位180上还设有定位机构。所述定位机构用于对所述石墨极板1和所述极板粘合载具100进行定位。具体的,所述定位机构包括位于所述粘合工位180上设置于所述极板粘合载具100上方的CCD视觉定位机构150。在其他实施例中,该定位机构也可以为位置探测部件(例如位置传感器等等)。
利用定位机构进行石墨极板1的视觉定位,可以提升石墨双极板粘合时的精度,减小搬运时极板位移带来的影响。本实施例将石墨极板1的粘合直接放在极板粘合载具100中进行,如此减少极板搬运次数。同时,本实施例将CCD视觉定位机构150从极板来料位置转移到极板粘合载具100上方,通过极板与极板粘合载具100之间的视觉位置关系加以定位,如此可以较大程度的排除其他因素对粘合精度的影响。具体的,如图4所示,在机架10上设有两个CCD视觉定位机构150,其位于极板粘合载具100的上方,并且分别大致位于石墨极板1长度方向的两侧。
在石墨双极板粘合固化过程中,需要对双极板进行加压和保压,根据石墨极板1材料和大小的不同,施加不同的保压压力,从而得到符合技术参数的石墨双极板。本方案采用自锁式保压载具,使得极板粘合载具100在加压-保压-泄压整个过程中实现自动化循环,大大节省了人力,同时也提高了工作效率和员工安全性。
在本实施例中,所述极板粘合载具100包括粘合载具底板101,位于所述粘合载具底板101上的极板定位挡块102、保压机构。所述极板定位挡块102用于对层叠设置在所述粘合载具底板101上的石墨极板1进行限位。当然,该极板定位挡块102同样对层叠设置在粘合载具底板101上的隔板2进行限位。多个极板定位挡块102位于粘合载具底板101上,对石墨极板1形成边角限位。例如:石墨极板1大致为矩形形状,四个截面形状为L形的极板定位挡块102分别对应分布在石墨极板1的四个边角位置,搬运机构200将石墨极板1以及隔板2堆叠在四个极板定位挡块102围构的矩形空间区域中。如图6所示,两片石墨单极板(1)相粘合形成石墨双极板,每相邻两个石墨双极板之间间隔一隔板2。
进一步地,所述保压机构用于对所述石墨极板1进行保持所述载具加压机构300施加的压力。如图5所示,所述保压机构包括极板保压压块103、以及用于推动所述极板保压压块103的压杆回弹机构104。极板保压压块103可以在极板粘合载具100的上方进行水平方向上的伸缩。所述极板保压压块103具有保压位置和初始位置。其中,极板保压压块103位于保压位置时抵压所述极板粘合载具100的处于最上位置的隔板2。极板保压压块103和隔板2之间可以通过摩擦力来维持保压位置。极板保压压块103位于初始位置时解除所述抵压状态。其中,堆叠的石墨双极板以及隔板2的两侧分别设有多个极板保压压块103及其相对应连接的压杆回弹机构104。
极板保压压块103能够进行水平移动(类似于伸缩),进而在保压位置和初始位置可操作地往复移动。极板保压压块103位于保压位置时至少部分极板保压压块103位于隔板2的上方,对堆叠在极板粘合载具100上的物料形成竖直方向上的限位,阻止被加压物料泄压,导致石墨双极板粘合不牢。所述压杆回弹机构104用于将所述极板保压压块103向所述极板保压压块103施加从所述保压位置复位至初始位置的复位力。压杆回弹机构104可以为弹簧机构,例如气体弹簧(氮气弹簧)或者普通金属弹簧。另外,极板粘合载具100自身装有机械定位机构(定位衬套105),防止载具偏移对粘合精度产生影响。
可选的,处于最上位置的隔板2的厚度相较于其下方的其他隔板2的厚度更大(也即,顶部的隔板2的厚度最大),如此有利于对堆叠的石墨双极板进行均匀施压。在最上位置的隔板2的顶面(上表面)设有限位槽。该限位槽用于极板保压压块103的下端嵌入进行限位保压,避免极板保压压块103失位。在载具加压机构300加压复位后,堆叠的石墨双极板以及隔板2因为压力撤去而存在一定程度的回弹(上移),此时极板保压压块103会(部分)嵌入到限位槽中,并避免堆叠的石墨双极板以及隔板2继续上移,借此维持石墨极板1的保压状态,并且极板保压压块103被限位槽定位而无法被压杆回弹机构104拉回复位,如此保证了可以在指定位置持续维持石墨极板1的保压状态。
在本实施例中,所述载具加压机构300包括:加压支架301,设置于所述加压支架301上的顶抵机构、位置检测构件305、保压驱动组件、压力传感器304。所述加压支架301的顶部设有加压部302。所述顶抵机构设置于所述加压支架301的底部,用于顶抵上移所述极板粘合载具100,以使加压部302对石墨极板1进行抵压。载具加压机构300通过从下往上顶起极板粘合载具100,借此向堆叠的双极板进行加压粘合,进而可使得粘合载具底板101作为对石墨双极板进行施压的压板,对石墨双极板可以均匀施压,并且,该载具加压机构300从下往上施压的方式可以使得压力传感器测试的直接为所施加的压力,数值更加精确。而从上往下施压,由于压力传感器设置在下方还会承受各种零部件的重力,导致压力测量不精确。并且,极板粘合载具100被运输机构承载,从上向下施压时,强大的压力还会将载具运输机构压坏。所述位置检测构件305用于检测所述极板粘合载具100的加压位置。所述压力传感器304设置于所述加压部302,用于测量所施加的粘合压力。
所述保压驱动组件用于可操作地将所述极板保压压块103移动到所述保压位置。具体的,保压驱动组件包括气缸夹爪306和设置在气缸夹爪306上的夹持件,夹持件上设有滚轮。利用滚轮推动极板保压压块103可减少摩擦,避免因磨损导致的推动极板保压压块103时移动距离不准确得问题。所述顶抵机构为气液增压机构303。位置检测构件305可以为位置检测光电部件。
在本实施例中,在石墨双极板在极板粘合载具100中粘合和堆叠完成后,极板粘合载具100在载具运输机构700的作用下从粘合工位180流转到(载具)加压工位190。载具加压机构300由气液增压缸推动极板粘合载具100进行加压,并在气缸夹爪306的作用下使极板粘合载具100完成自锁,进行石墨双极板保压。所述载具运输机构700包括运输所述极板粘合载具100的传动倍速链730。在极板粘合载具100(上的石墨极板1以及隔板2)加压后,载具运输机构700将其输送到加热固化设备400中。
具体的,如图8所示,所述加热固化设备400包括沿所述传动倍速链730输送方向依次排布的极板升温区410、极板保温区420、以及极板冷却区430。极板升温区410、极板保温区420、以及极板冷却区430设置在机架10上。加热固化设备400的极板升温区410以及极板保温区420可以为设置在传动倍速链730上的密闭式烘箱。
为了防止加热过快对双极板性能造成不好的影响,极板粘合载具100首先要进入极板升温区410缓慢升温,待温度达到额定温度时(例如:110℃-150℃),传动倍速链730将其传送到保温区420保温120min-200min。等到固化完成后极板粘合载具100流转到极板冷却区430冷却到常温,而后就可以进行后续载具泄压工作。
进一步地,载具冷却后进入载具泄压机构500,载具泄压机构500的设备组成与上述载具加压机构300基本一致,运动过程相反,此处对于载具泄压机构500的结构不再赘述。在进行泄压时,通过载具泄压机构500的顶抵机构将极板粘合载具100顶抵,使得压头将堆叠的石墨双极板和隔板下压,并利用保压驱动组件释放气缸夹爪306,将极板保压压块的位置保持。随着极板保压压块103从最上隔板的限位槽脱出,气缸夹爪306缓慢释放,逐步恢复到初始位置,如此,可以避免极板保压压块103回弹力度过大,造成损坏或人员受伤。最后顶抵机构复位,完成泄压。若最上隔板没有设置限位槽,在压头将堆叠的石墨双极板和隔板下压后,极板保压压块103会在压杆回弹机构104的作用下直接撤回。在撤回过程中,保压驱动组件可以协助极板保压压块103缓慢回到初始位置,避免人员受伤。
载具泄压完成以后进入极板下料机构600中。请参考图9,极板下料机构600包括水平方向移动组件601、竖直方向移动组件602、下料组件。所述下料组件包括用于吸取石墨极板1的吸盘605、以及用于夹取隔板的隔板夹爪。所述水平方向移动组件601用于在水平方向(例如:第一水平方向F)上移动所述下料组件;所述竖直方向移动组件602用于沿竖直方向移动所述下料组件。
在本实施例中,所述水平方向移动组件601用于沿水平方向移动所述吸盘605以及所述隔板夹爪。所述竖直方向移动组件602用于沿竖直方向移动所述吸盘605以及所述隔板夹爪。进而水平方向移动组件601、竖直方向移动组件602也可以称为X轴移动组件和Z轴移动组件。竖直方向移动组件602可以设置在水平方向移动组件601上,通过将竖直方向移动组件602进行水平移动达到吸盘组件进行水平移动的目的。水平方向移动组件601和竖直方向移动组件602可以包括丝杆组件,具体可以为一水平丝杆和一竖直丝杆,通过驱动水平丝杆和竖直丝杆转动,进而实现下料组件(吸盘605和隔板夹爪)的水平方向和竖直方向的移动,完成石墨双极板以及隔板的各自搬运。
所述吸盘605用于吸取石墨极板1。通过吸盘605将石墨极板1(此时为以固化完毕的石墨双极板)吸取进行搬运。隔板夹爪用于夹取隔板2,实现隔板2的期望搬运。石墨极板1较薄且易碎,在工位之间流转搬运时,需考虑不能损坏极板。因而在石墨极板1上料搬运时需要使用吸盘组件(优选为软性吸盘,例如:海绵吸盘)。具体的,所述吸盘605包括真空吸盘。真空吸盘和隔板夹爪位于同一支架上。
进一步地,所述下料组件上还设有用于确定所述吸盘以及所述隔板夹爪沿竖直方向移动距离的位置检测光电元件603、以及检测物料的物料分辨光电元件604。其中,吸盘605的上侧连接有连接板,在连接板还设有隔板夹爪,以及沿水平方向的两侧均安装有位置检测光电元件603。利用物料分辨光电元件604检测吸盘组件是否成功吸取期望搬运物料(石墨极板1或隔板2),从而按照期望数量在处于堆叠工位30的极板粘合载具100上放置石墨极板1和隔板2,如此实现石墨极板1工位之间的高精度流转。
在图1中,沿第一水平方向F,搬运机构200、载具加压机构300、加热固化设备400、以及载具泄压机构500、极板下料机构600顺次排布,并可被传动倍速链730(也可以为其他链条或者齿轮输送机构)穿过,将极板粘合载具100依次经过,完成石墨双极板的粘合固化。
为实现载具的自动循环,进而实现石墨双极板粘合整个过程的自动化进行,所述载具运输机构700还能够将极板粘合载具100循环运输。其中,所述载具运输机构用于输送所述极板粘合载具依次经过所述自动粘合加压设备、所述加热固化设备、所述载具泄压机构、以及所述极板下料机构,再从所述极板下料机构运回所述自动粘合加压设备。相应的,载具运输机构700上可以承载有多个极板粘合载具100(例如3个载具),实现隔板2的回收以及载具的循环利用。当然,极板粘合载具100的数量还可以根据实际生产需求设置,以提高生产效率。
具体的,所述载具运输机构700还包括两个载具回流组件720以及一个载具运输组件710。载具运输机构700可以形成整体为矩形输送路径的载具循环路径。两个载具回流组件720可以位于传动倍速链730的传送方向的两侧。传动倍速链730的输送方向与载具运输组件710的输送方向相反。相应的,两个载具回流组件720的输送方向同样相反。
其中,一个所述载具回流组件720(图1中的左侧载具运输组件710)用于将极板粘合载具100从被所述极板下料机构放置隔板的隔板放料工位向与所述载具运输组件710对接的对接工位移动;所述载具运输组件710用于沿第一水平方向F将极板粘合载具100从一个所述载具运输组件710向另一载具回流组件720输送;另一个所述载具回流组件720(图1中的右侧载具运输组件710)用于将极板粘合载具100从与所述载具运输组件710对接的对接工位输送至用于被所述搬运机构取出隔板的隔板上料工位。
如图10以及图12所示,所述载具运输组件710包括:沿第一水平方向F延伸的小车导轨712、位于所述小车导轨712上的小车711。其中,所述小车711用于承载所述极板粘合载具100。所述小车711上设有用于检测小车711位置的位置检测元件723、用于驱动小车711的小车马达714、以及沿所述第一水平方向F输送所述极板粘合载具100的输送构件714。
其中,所述小车711用于承载所述极板粘合载具100。小车711可以为RGV小车。所述小车711上设有用于检测小车711位置的位置检测元件723、用于驱动小车711的小车马达714、以及沿所述第一水平方向F输送所述极板粘合载具100的输送构件714(例如链条输送机构)。其中,为方便维护检修,所述小车导轨712的高度低于所述加热固化设备400的固化通道的高度。
如图11所示,所述载具回流组件720包括:横移气缸721、顶升定位机构722、设置于所述顶升定位机构722上的链条输送机构724。所述顶升定位机构722用于承载定位极板粘合载具100。所述横移气缸721用于驱动所述顶升定位机构722沿与所述第一水平方向F相竖直的第二水平方向V移动。所述链条输送机构724用于将所述极板粘合载具100沿第一水平方向F移动。
在面对图1时,在实现载具和隔板回收时,左侧载具回流组件720(以面对图1时的方位)的顶升定位机构722将放置满隔板的极板粘合载具100承载。利用位置检测元件723,横移气缸721驱动顶升定位机构722携带极板粘合载具100沿第二水平方向V横移至与载具运输组件710对接的对接工位,极板粘合载具100在该对接工位与小车711相对齐。载具回流组件720的链条输送机构724运转,将极板粘合载具100向小车711输送移动。
此时,小车711位于小车导轨712的左端并与载具回流组件720紧邻。小车711顶端上的输送机构451(例如链条或者传送带)通过转动将载具回流组件720的链条输送机构724输送来的极板粘合载具100继续沿第一水平方向F向右继续输送,直至极板粘合载具100完全被小车711承载。极板粘合载具100从载具回流组件720上被卸载,一载具回流组件720(图1中的左侧载具回流组件720)的横移气缸721驱动顶升定位机构722复位至放料工位,下一极板粘合载具100从被极板下料机构600进行取出隔板和石墨极板1的极板下料工位移动至隔板放料工位以被顶升定位机构722重新承载,以用于放置待回收的隔板。
然后,小车711携带极板粘合载具100在小车711马达714的驱动下从小车导轨712的左端移动至右端,然后小车711上的输送机构451运转将极板粘合载具100向右输送至右侧载具回流组件720的顶升定位机构722上,并通过右侧载具回流组件720的链条输送机构724将极板粘合载具100完全位于顶升定位机构722上,然后横移气缸721驱动顶升定位机构722移动直至满载隔板的极板粘合载具100位于隔板上料工位,以被自动粘合加压设备的搬运机构将隔板搬运至位于粘合工位的极板粘合载具100上。位于隔板上料工位的极板粘合载具100的隔板全被搬运移出后,位于隔板上料工位的极板粘合载具100再右侧载具回流组件720的链条输送机构724被移动到粘合工位180,进行下一轮的粘合加热固化,小车711重新复位至小车导轨712的左端与载具回流组件720对接,相应的,右侧载具回流组件720的顶升定位机构722重新复位至与小车导轨712的右端对接的对接工位,以迎接下一个满载隔板的极板粘合载具100。
结合图1至图12,本实施例的整个动作流程如下所述:前步工位将一块已经点好粘接胶的(石墨)单极板和一块没有点胶的(石墨)单极板分别放在指定位置。
S1、极板搬运机构200首先移动到点好胶的单极板处,通过位置检测光电检测极板位置,然后通过极板搬运吸盘202将极板搬运至极板粘合载具100与CCD视觉定位机构150之间。而后视觉机构150拍照,同时将极板和粘合载具100极板定位挡边拍入系统,通过比对二者的相对位置来调节极板至预定位置;然后极板搬运机构200将点好胶的单极板缓缓放置极板粘合载具100底部。
S2、极板搬运机构200移动到未点胶的单极板处,通过位置检测光电检测极板位置,然后通过极板搬运吸盘202将极板搬运至极板粘合载具100与CCD视觉定位机构150之间。而后视觉机构150拍照,同时将极板和粘合载具100极板定位挡边拍入系统,通过比对二者的相对位置来调节极板至预定位置;然后极板搬运机构200将未点胶的单极板缓缓放置极板粘合载具100底部,堆叠在上一片点好胶的单极板上。
S3、极板搬运机构200移动到隔板2储存机构位置处,通过位置检测光电检测隔板2位置,然后通过极板搬运夹爪204将隔板2搬运至极板粘合载具100与CCD视觉定位机构150之间。而后视觉机构150拍照,同时将隔板2和粘合载具100极板定位挡边拍入系统,通过比对二者的相对位置来调节隔板2至预定位置;然后极板搬运机构200将隔板2缓缓放置极板粘合载具100底部,堆叠在上一片未点胶的单极板上。
以上面S1、S2、S3三个步骤为一个循环,不断的在极板粘合载具100中堆叠单极板与隔板2,直至最后一片隔板2高度达到指定高度范围以内,此时标志着极板粘合载具100已经堆叠完成,达到图6所示效果。
接下来,载具运输机构700将极板粘合载具100运输至载具的加压工位190处,之后气液增压机构303推动极板粘合载具100向上运动,并通过位置检测光电305来排布压力输出曲线,待极板粘合载具100到达指定位置时,通过压力传感器304判定粘合压力是否在合格范围以内,如果不合格将继续加压至合格为止。压力合格后,气缸夹爪306推动压杆回弹机构104运动至指定位置,气液增压机构303退回,使极板保压压块103压在最上方隔板2上,从而达到自动保压效果。此时,极板粘合载具100的加压保压工作已经全部完成,将气液增压机构303退回原始位置,然后载具运输机构700将载具运送至加热固化工位继续工作。
在极板粘合载具100加压后,载具输送机构(例如链条、传送带、或者齿轮)将其输送到加热固化设备400中。为了防止加热过快对双极板性能造成不好的影响,极板粘合载具100首先要进入极板升温区410缓慢升温,待温度达到额定温度时(例如140℃),传动倍速链730将其传送到极板保温区420保温160min;等到固化完成后极板粘合载具100流转到极板冷却区430冷却到常温,而后就可以进行后续的载具泄压工作。
载具进入泄压工位(对应载具泄压机构500)以后,载具泄压机构500的气液增压机构303推动极板粘合载具100向上运动,并通过位置检测光电305来排布压力输出曲线,待极板粘合载具100到达指定位置时,通过压力传感器304判定压力是否在合格范围以内,如果不合格将继续加压至合格为止。压力合格后,气缸夹爪306向内运动直到夹住压杆回弹机构104,气液增压机构303继续向上运动5mm,使极板保压压块103脱离最上方隔板2,然后气缸夹爪306缓慢释放,压杆回弹机构104回弹,从而达到自动泄压效果,并且可以避免极板保压压块103回弹力度过大,造成损坏或人员受伤。。然后将极板粘合载具100输送到极板下料工位。
极板下料机构600将已固化的石墨极板1放到指定位置,保证后续工位的取料需求;并将隔板2放入指定空极板粘合载具100中,待回流后循环使用。等到极板粘合载具100拆卸完成以后,载具回流组件720横向移动到指定位置(对接工位),然后通过链条输送机构724将极板粘合载具100运输到载具运输组件710上,此时小车马达714工作,将极板粘合载具100运输到指定位置,再通过链条输送机构724将极板粘合载具100传送到前端(右侧)载具回流组件720上,最后前端载具回流组件720横向移动到指定位置,这样就完成了石墨极板1粘合固化的整个循环过程。
本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值,在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说,如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90,优选从20到80,更优选从30到70,则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值,适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例,可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
除非另有说明,所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而,“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”,至少包括指明的端点。
披露的所有文章和参考资料,包括专利申请和出版物,出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”,旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地,单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
应该理解,以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述,在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此,本教导的范围不应该参照上述描述来确定,而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的,所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容,也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。

Claims (11)

1.一种石墨双极板自动粘合加压设备,其特征在于,包括:
机架;所述机架上设置有极板粘合载具;所述极板粘合载在所述机架上可移动经过粘合工位以及加压工位;
设置于所述机架上的载具运输机构;所述极板粘合载具能被所述载具运输机构从所述粘合工位运输至所述加压工位;
设置于所述机架上的搬运机构;所述搬运机构用于向位于所述粘合工位的极板粘合载具上搬运石墨极板以及隔板;
设置于所述机架上的载具加压机构;所述载具加压机构用于对位于所述加压工位的极板粘合载具上的石墨极板施加粘合压力。
2.如权利要求1所述的石墨双极板自动粘合加压设备,其特征在于,所述搬运机构包括:搬运支架,位于所述搬运支架上的位置检测部件、用于吸取石墨极板的吸盘、用于夹取隔板的搬运夹爪。
3.如权利要求2所述的石墨双极板自动粘合加压设备,其特征在于,所述搬运支架上设有吸盘安装板;多个所述吸盘安装在所述吸盘安装板上;所述吸盘安装板和所述支架之间设有缓冲组件。
4.如权利要求1所述的石墨双极板自动粘合加压设备,其特征在于,所述机架在所述粘合工位上还设有定位机构;所述定位机构用于将所述石墨极板相对于所述极板粘合载具进行定位。
5.如权利要求1所述的石墨双极板自动粘合加压设备,其特征在于,所述极板粘合载具包括粘合载具底板,位于所述粘合载具底板上的极板定位挡块、保压机构;
所述极板定位挡块用于对层叠设置在所述粘合载具底板上的石墨极板进行限位;所述保压机构用于保持所述石墨极板被所述载具加压机构施加的粘合压力。
6.如权利要求5所述的石墨双极板自动粘合加压设备,其特征在于,所述保压机构包括极板保压压块、以及用于推动所述极板保压压块的压杆回弹机构;
所述极板保压压块具有保压位置和初始位置,其中,所述极板保压压块位于保压位置时抵压所述极板粘合载具的处于最上位置的隔板;所述极板保压压块位于所述初始位置时解除所述抵压状态;所述压杆回弹机构用于向所述极板保压压块施加从所述保压位置复位至初始位置的复位力。
7.如权利要求6所述的石墨双极板自动粘合加压设备,其特征在于,所述载具加压机构包括:加压支架,设置于所述加压支架上的顶抵机构、位置检测构件、保压驱动组件、压力传感器;所述加压支架的顶部设有加压部;所述顶抵机构设置于所述加压支架的底部,用于顶抵上移所述极板粘合载具,以使加压部对石墨极板进行下压;所述位置检测构件用于检测所述极板粘合载具的加压位置;所述压力传感器用于测量所施加的粘合压力;所述保压驱动组件用于可操作地将所述极板保压压块移动到所述保压位置。
8.一种石墨双极板自动粘合固化系统,其特征在于,包括:
如权利要求1至7任意一项所述的自动粘合加压设备;
用于对所述加压设备加压后的石墨极板进行加热固化的加热固化设备;
用于对所述石墨极板进行泄压的载具泄压机构;
用于将泄压后的石墨极板从所述极板粘合载具上搬运移出的极板下料机构。
9.如权利要求8所述的石墨双极板自动粘合固化系统,其特征在于,所述极板下料机构包括:水平方向移动组件、竖直方向移动组件、下料组件;所述下料组件包括用于吸取石墨极板的吸盘、以及用于夹取隔板的隔板夹爪;所述水平方向移动组件用于沿水平方向移动所述下料组件;所述竖直方向移动组件用于沿竖直方向移动所述下料组件。
10.如权利要求8所述的石墨双极板自动粘合固化系统,其特征在于,所述载具运输机构用于输送所述极板粘合载具依次经过所述自动粘合加压设备、所述加热固化设备、所述载具泄压机构、以及所述极板下料机构,再从所述极板下料机构运回所述自动粘合加压设备。
11.如权利要求10所述的石墨双极板自动粘合固化系统,其特征在于,所述载具运输机构还包括两个载具回流组件以及一个载具运输组件;
其中,一个所述载具回流组件用于将极板粘合载具从被所述极板下料机构放置隔板的隔板放料工位向与所述载具运输组件对接的对接工位移动;所述载具运输组件用于沿第一水平方向将极板粘合载具从一个所述载具运输组件向另一载具回流组件输送;另一个所述载具回流组件用于将极板粘合载具从与所述载具运输组件对接的对接工位输送至用于被所述搬运机构取出隔板的隔板上料工位。
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