CN113422095A - 电池电堆压装设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池电堆压装设备。该电池电堆压装设备包括叠装支撑台(10)、移动机构(40)和压力机(20)，压力机(20)包括底座(201)、导向柱(202)、压头(204)和驱动机构(206)，导向柱(202)固定在底座(201)上，压头(204)能够在驱动机构(206)的驱动作用下沿导向柱(202)滑动，移动机构(40)能够从叠装支撑台(10)移动至底座(201)，电池电堆能够在移动机构(40)位于叠装支撑台(10)上时叠装在移动机构(40)上，压头(204)用于压紧设置在移动机构(40)上的电池电堆。根据本发明的电池电堆压装设备，能够使电堆整体受力均匀，保证电堆的压装质量。

Description

电池电堆压装设备
技术领域
本发明涉及电池装配技术领域，特别涉及一种电池电堆压装设备。
背景技术
液流电池电堆主要是由多个单电池、端板框、集流板、绝缘板、端板等组成，单电池又是由板框、盖板、双极板、隔膜、密封垫、O型圈等组成，在进行电堆整装之前需要对板框组件进行预装，其板框组件由板框、盖板、O型圈、密封胶线组成。电池电堆单电池内部以及单电池与单电池之间、单电池与端液流框、端液流框与集流板、集流板与绝缘板、绝缘板与端板等之间的装配形式都是采用叠压的形式，最后通过螺杆螺母紧固形成一个完整的电堆。
目前电堆叠装完成之后螺母紧固都是靠人工紧固，存在以下问题：电堆整体受力不均匀，存在双极板及液流框压坏的隐患，影响电堆的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种电池电堆压装设备，能够使电堆整体受力均匀，保证电堆的压装质量。
为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种电池电堆压装设备，包括叠装支撑台、移动机构和压力机，压力机包括底座、导向柱、压头和驱动机构，导向柱固定在底座上，压头能够在驱动机构的驱动作用下沿导向柱滑动，移动机构能够从叠装支撑台移动至底座，电池电堆能够在移动机构位于叠装支撑台上时叠装在移动机构上，压头用于压紧设置在移动机构上的电池电堆。
本发明的电池电堆压装设备，能够利用叠装支撑台实现电池电堆的叠装，利用压力机实现电堆的压装，可以利用压头对电池电堆的面压力使得电池电堆的整体受力均匀，避免双极板及液流框被压坏，保证电堆的压装质量。
附图说明
图1示出了本发明实施例的电池电堆压装设备的结构示意图；
图2示出了本发明实施例的电池电堆压装设备的移动机构的一个轴测结构示意图；
图3示出了本发明实施例的电池电堆压装设备的移动机构的一个轴测结构示意图；
图4示出了本发明实施例的电池电堆压装设备的一个工作状态结构示意图；
图5示出了本发明实施例的电池电堆压装设备的一个工作状态结构示意图；
图6示出了本发明实施例的电池电堆压装设备的一个工作状态结构示意图。
图7示出了本发明实施例的电池电堆压装设备的更换结构示意图。
图中附图标记：10、叠装支撑台；101、悬臂梁；102、第一行走槽；103、支撑脚；20、压力机；201、底座；2011、定位油缸；2012、浮动导轨；2013、第二行走槽；202、导向柱；203、滑块；204、压头；205、上梁；206、驱动机构；30、翻转支撑台；40、移动机构；401、移动工作台；4011、定位孔；4012、导向滚轮；402、翻转机构；403、电堆支撑台；404、浮动垫块组件；405、移模臂；406、电堆支撑架；407、电堆夹紧装置；403b、辅助支撑台；404b、浮动垫块组件；406b、辅助支撑架。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
请参考图1至图6所示，电池电堆压装设备包括叠装支撑台10、移动机构40和压力机20，压力机20包括底座201、导向柱202、压头204和驱动机构206，导向柱202固定在底座201上，压头204能够在驱动机构206的驱动作用下沿导向柱202滑动，移动机构40能够从叠装支撑台10移动至底座201，电池电堆能够在移动机构40位于叠装支撑台10上时叠装在移动机构40上，压头204用于压紧设置在移动机构40上的电池电堆。
本发明的电池电堆压装设备，能够利用叠装支撑台10实现电池电堆的叠装，利用压力机20实现电堆的压装，可以利用压头204对电池电堆的面压力使得电池电堆的整体受力均匀，避免双极板及液流框被压坏，保证电堆的压装质量。
压力机20还包括滑块203，滑块203能够在驱动机构206的驱动作用下沿导向柱202滑动，滑块203和压头204的驱动相互独立，滑块203的中部设置有供压头204穿过的过孔，过孔周侧的滑块203上设置有装配孔，装配孔用于压紧电池电堆上的弹簧，并且能够供电池电堆上的螺母通过。在本实施例中，通过增加滑块203，并且使得滑块203与压头204能够相互独立驱动，同时可以利用滑块203压紧电池电堆上的弹簧，由于滑块203上设置有能够供电池电堆上的螺母通过的装配孔，因此在滑块203压紧弹簧到位之后，可以方便地通过装配孔装配螺母，使得人工扭螺母的强度大大降低，装配省力省时，装配效率明显提升。
压力机20还包括上梁205，上梁205固定在导向柱202的顶部，驱动机构206安装在上梁205上。上梁205能够方便进行驱动机构206的安装固定。驱动机构206可以包括多个油缸，多个油缸中的至少一个与压头204驱动连接，驱动压头204上下运动，以压紧或者松开电池电堆，多个油缸中的部分油缸与滑块203驱动连接，驱动滑块203上下运动，实现对电池电堆的压装固定，方便对电池电堆进行螺母装配。
叠装支撑台10包括悬臂梁101、第一行走槽102和支撑脚103，悬臂梁101上设置有支撑移动机构40的支撑滚轮，第一行走槽102用于对移动机构40在叠装支撑台10上的运动进行导向，支撑脚103支撑在悬臂梁101底部。支撑脚103支撑在悬臂梁101底部，能够对悬臂梁101进行支撑，保证悬臂梁101的结构稳定性，进而保证移动机构40在叠装支撑台10上位移的稳定性。
悬臂梁101上的支撑滚轮能够使得移动机构40在悬臂梁101上的滑动变成滚动，从而减小移动机构40行进过程中的摩擦阻力，减小移动机构40的行进功耗，提高能源利用率。第一行走槽102能够对移动机构40在叠装支撑台10上的运动进行导向，确保移动机构40在叠装支撑台10上的行进方向准确，提高移动机构40运行可靠性。
底座201上设置有定位油缸2011、浮动导轨2012和第二行走槽2013，定位油缸用于在移动机构40到达底座201上时对移动机构40进行定位，第二行走槽2013用于对移动机构40在底座201上的运动进行导向，浮动导轨2012用于对移动机构40进行浮动支撑。当电池电堆运动到压力机20的底座201上并且到达预设位置时，浮动导轨2012下降，使得移动机构40下落到底座201上，保证对电池电堆的有效支撑。
移动机构40包括移动工作台401、电堆支撑台403、浮动垫块组件404、移模臂405和电堆夹紧装置407，移动工作台401底部设置有导向滚轮4012，电堆支撑台403安装在移动工作台401上，用于对电堆进行支撑，浮动垫块组件404安装在电堆支撑台403上，用于对电池电堆进行浮动支撑，移模臂405用于调节移动工作台401的运动位置，电堆夹紧装置407用于夹紧电池电堆。导向滚轮4012与叠装支撑台10上的第一行走槽102以及压力机20上的第二行走槽2013相配合，使得移动机构40在叠装支撑台10及压力机20的底座201上只能沿着行走槽导向方向移动，保证移动机构40的移动工作台401在移动过程中不会偏离预先设定的位置，另外移动工作台401下面设置有定位孔4011，当移动工作台401移动到压力机20的底座201上时，其与底座201上的定位油缸相配合，实现对移动工作台401的精准定位。
浮动垫块组件404包括垫块和橡胶弹簧，橡胶弹簧设置在垫块的底部，浮动垫块组件404的高度高于电堆支撑台403的高度。浮动垫块组件404固定在电堆支撑台403上面，整个浮动垫块组件404高出电堆支撑台403的台面，高出部分为橡胶弹簧的压缩量，其目的是压力机20从上面压电池电堆时，浮动垫块组件404从下面对电池电堆形成一个支撑，使电池电堆被压的过程中，使得电池电堆受力更均匀。
移动机构40还包括电堆支撑架406，移动工作台401上设置有翻转机构402，电堆支撑台403设置在翻转机构402上，电堆支撑架406安装在电堆支撑台403的翻转侧，用于在翻转机构402翻转电堆支撑台403时对电池电堆进行支撑。
电池电堆压装设备还包括翻转支撑台30，翻转支撑台30设置在压力机20远离叠装支撑台10的一侧，用于在电池电堆翻转完成后对电池电堆进行支撑。翻转机构402为摆动油缸，通过液压来控制齿轮齿条的运动，从而实现翻转，该机构固定在移动工作台401上面，电堆支撑台403放置在移动工作台401上面，同时与翻转机构402相固定，移模臂405固定在移动工作台401上面。
在一个实施例中，电池电堆压装设备还包括辅助支撑台403b和辅助支撑架406b，辅助支撑台403b能够选择地安装在电堆支撑台403上，辅助支撑架406b能够选择地安装在电堆支撑架406上，浮动垫块组件404能够替换地安装在电堆支撑台403上，当更换不同规格的电堆时，移除当前的浮动垫块组件404，在电堆支撑台403上安装辅助支撑台403b，在辅助支撑台403b上安装相匹配的浮动垫块组件404b，在电堆支撑架406上安装辅助支撑架406b，使得电池电堆压装设备能够兼容不同规格的电池电堆。
本申请实施例的电池电堆压装设备的工作原理如下：首先移动机构40移动到叠装支撑台10，此时移动机构40位于初始位置，接着把电堆下面的弹簧及垫片放置在电堆支撑台403上预设位置，然后开始进行电堆叠装，电堆叠装可以是设备叠装也可以是人叠装，电堆叠装完成之后，把螺杆插入电堆；接着压力机20底座201上面的浮动导轨2012升起来，使浮动导轨2012与悬臂梁101上的滚轮高度一致，移模臂405开始工作推动移动工作台401到压力机20的底座201上的预设位置，同时定位油缸2011工作与移动工作台401下面的定位孔4011相配合，实现对移动工作台401的精准定位，此时浮动导轨2012下降，使其移动工作台401下落到压力机20的底座201上面。接着压力机20开始工作，其压头204与滑块203同时下降，对电堆进行校正与压紧，当电堆压紧到指定位置之后，压头204保持，滑块203退回去复位，此时人为把弹簧、垫片套在螺杆上面，接着滑块203继续工作，滑块203把弹簧压缩到指定位置时保持，使用力矩扳手固定螺母，由于弹簧已经被压缩到位，螺母的扭紧非常轻松。螺母紧固之后，压力机20的压头204先复位，然后滑块203再复位，完成电堆的压装及紧固。通过使用压力机20压电堆，能够使电堆整体受力均匀，保证电堆的压装质量，同时由于弹簧已经被压力机20压到位，人工扭螺母的强度大大降低，装配效率明显提升。
当电堆完成紧固之后，把夹紧装置固定在电堆支撑台403侧面，且对电堆进行夹紧，其目的是防止电堆在翻转过程中电堆脱离电堆支撑台403，同时在电堆支撑台403的侧面固定电堆支撑架406，其目的是当电堆在翻转过程中对电堆进行支撑，防止电堆在翻转过程中由于电堆自身的重力而移位。当夹紧装置与电堆支撑架406都固定之后，翻转机构402开始工作，通过翻转机构402带动电堆支撑台403进行翻转，从而实现对电堆的翻转，翻转完之后电堆正好落在翻转支撑台30上面，接着把电堆支撑台403侧面的夹紧装置拆除，移模臂405开始工作，带动移动工作台401脱离电堆，当移动工作台401移动到叠装支撑台10时，翻转机构402进行复位，等待下一次的电堆叠装，翻转之后的电堆通过叉车移走。电堆通过翻转机构402自动翻转，安全可靠且翻转效率明显提升。
结合参见图7所示，当更换不同规格的电堆时(设为电堆b)，只需在现有的翻转机构402上面把浮动垫块组件404移走，在电堆支撑台403上固定与电堆b相匹配的辅助支撑台403b，在辅助支撑台403b上面固定与电堆b相匹配的浮动垫块组件404b，同时在电堆支撑架406上固定与电堆b相匹配的辅助支撑架406b，在翻转支撑台30上面固定与电堆b相匹配的支架，通过以上改动就可以实现对电堆b进行叠装、压装及翻转，通过一套设备实现对不同规格电堆的叠装、压装及翻转，大大提高了设备的利用率，节省了设备成本。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池电堆压装设备，其特征在于，包括叠装支撑台(10)、移动机构(40)和压力机(20)，所述压力机(20)包括底座(201)、导向柱(202)、压头(204)和驱动机构(206)，所述导向柱(202)固定在所述底座(201)上，所述压头(204)能够在所述驱动机构(206)的驱动作用下沿所述导向柱(202)滑动，所述移动机构(40)能够从所述叠装支撑台(10)移动至所述底座(201)，电池电堆能够在所述移动机构(40)位于所述叠装支撑台(10)上时叠装在所述移动机构(40)上，所述压头(204)用于压紧设置在所述移动机构(40)上的电池电堆。
2.根据权利要求1所述的电池电堆压装设备，其特征在于，所述压力机(20)还包括滑块(203)，所述滑块(203)能够在所述驱动机构(206)的驱动作用下沿所述导向柱(202)滑动，所述滑块(203)和所述压头(204)的驱动相互独立，所述滑块(203)的中部设置有供所述压头(204)穿过的过孔，所述过孔周侧的所述滑块(203)上设置有装配孔，所述装配孔用于压紧所述电池电堆上的弹簧，并且能够供所述电池电堆上的螺母通过。
3.根据权利要求1所述的电池电堆压装设备，其特征在于，所述压力机(20)还包括上梁(205)，所述上梁(205)固定在所述导向柱(202)的顶部，所述驱动机构(206)安装在所述上梁(205)上。
4.根据权利要求1所述的电池电堆压装设备，其特征在于，所述叠装支撑台(10)包括悬臂梁(101)、第一行走槽(102)和支撑脚(103)，所述悬臂梁(101)上设置有支撑所述移动机构(40)的支撑滚轮，所述第一行走槽(102)用于对所述移动机构(40)在所述叠装支撑台(10)上的运动进行导向，所述支撑脚(103)支撑在所述悬臂梁(101)底部。
5.根据权利要求1所述的电池电堆压装设备，其特征在于，所述底座(201)上设置有定位油缸、浮动导轨和第二行走槽，所述定位油缸用于在所述移动机构(40)到达所述底座(201)上时对所述移动机构(40)进行定位，所述第二行走槽用于对所述移动机构(40)在所述底座(201)上的运动进行导向，所述浮动导轨用于对所述移动机构(40)进行浮动支撑。
6.根据权利要求1所述的电池电堆压装设备，其特征在于，所述移动机构(40)包括移动工作台(401)、电堆支撑台(403)、浮动垫块组件(404)、移模臂(405)和电堆夹紧装置(407)，所述移动工作台(401)底部设置有导向滚轮(4012)，所述电堆支撑台(403)安装在所述移动工作台(401)上，用于对电堆进行支撑，所述浮动垫块组件(404)安装在所述电堆支撑台(403)上，用于对所述电池电堆进行浮动支撑，所述移模臂(405)用于调节所述移动工作台(401)的运动位置，所述电堆夹紧装置(407)用于夹紧所述电池电堆。
7.根据权利要求6所述的电池电堆压装设备，其特征在于，所述浮动垫块组件(404)包括垫块和橡胶弹簧，所述橡胶弹簧设置在所述垫块的底部，所述浮动垫块组件(404)的高度高于所述电堆支撑台(403)的高度。
8.根据权利要求6所述的电池电堆压装设备，其特征在于，所述移动机构(40)还包括电堆支撑架(406)，所述移动工作台(401)上设置有翻转机构(402)，所述电堆支撑台(403)设置在所述翻转机构(402)上，所述电堆支撑架(406)安装在所述电堆支撑台(403)的翻转侧，用于在所述翻转机构(402)翻转所述电堆支撑台(403)时对所述电池电堆进行支撑。
9.根据权利要求1所述的电池电堆压装设备，其特征在于，所述电池电堆压装设备还包括翻转支撑台(30)，所述翻转支撑台(30)设置在所述压力机(20)远离所述叠装支撑台(10)的一侧，用于在所述电池电堆翻转完成后对所述电池电堆进行支撑。
10.根据权利要求8所述的电池电堆压装设备，其特征在于，所述电池电堆压装设备还包括辅助支撑台(403b)和辅助支撑架(406b)，所述辅助支撑台(403b)能够选择地安装在所述电堆支撑台(403)上，所述辅助支撑架(406b)能够选择地安装在所述电堆支撑架(406)上，所述浮动垫块组件(404)能够替换地安装在所述电堆支撑台(403)上，当更换不同规格的电堆时，移除当前的所述浮动垫块组件(404)，在所述电堆支撑台(403)上安装所述辅助支撑台(403b)，在所述辅助支撑台(403b)上安装相匹配的浮动垫块组件(404b)，在所述电堆支撑架(406)上安装所述辅助支撑架(406b)。
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