CN113732665A - 一种电堆压装装置及压装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电堆压装装置及压装方法，包括：基座、压装平台、螺杆组装辅助组件以及加压组件，压装平台设置于基座上，压装平台用于放置电堆；螺杆组装辅助组件设置于基座上，螺杆组装辅助组件用于夹持和定位电堆上的螺杆；螺杆组装辅助组件为至少一个，螺杆组装辅助组件与电堆具有螺杆的一侧相对；螺杆组装辅助组件可相对于基座横向移动；加压组件设置于基座上方，加压组件用于对电堆施加压力。本发明通过竖直移动的螺杆组装辅助组件定位并纠正螺杆的位置，使螺杆可以保持竖直状态，避免螺杆产生偏移，提高装配的精度及品质，提高了电堆的生产效率及自动化。

Description

一种电堆压装装置及压装方法

技术领域

本发明涉及电堆加工技术领域，特别是关于一种电堆压装装置及压装方法。

背景技术

燃料电池的电堆在组装完成后需要进行加压压缩，电堆的上下两端均设有端板，两块端板通过螺杆进行固定，现有的螺杆通常是通过人工或者自动化设备直接插设在两块端板上，然而，螺杆在插设时容易产生一定程度的偏移，即上下两端的位置不一致，导致螺杆的锁定时位置产生偏移而影响电堆的生产质量，另外，电堆在压缩后会导致螺杆伸出一段长度，该伸出部过长会影响电堆的装配品质。

发明内容

有鉴于此，本发明为解决上述技术问题，提供一种电堆压装装置及压装方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种电堆压装装置，包括：

基座；

压装平台，所述压装平台设置于所述基座上，所述压装平台用于放置电堆；

螺杆组装辅助组件，所述螺杆组装辅助组件设置于所述基座上，所述螺杆组装辅助组件用于夹持和定位电堆上的螺杆；所述螺杆组装辅助组件为至少一个，所述螺杆组装辅助组件与电堆具有螺杆的一侧相对；所述螺杆组装辅助组件可相对于所述基座横向移动；

加压组件，所述加压组件设置于所述基座上方，所述加压组件用于对电堆施加压力。

进一步的，所述螺杆组装辅助组件包括夹手和驱动单元，所述驱动单元用于带动所述夹手相对于所述基座的横向移动。

进一步的，所述驱动单元还可以用于带动所述夹手相对于所述基座竖向移动。

进一步的，所述夹手为多个，多个所述夹手设置在一连接板上。

进一步的，所述驱动单元包括安装板、设于所述安装板上的第一驱动件、安装架、以及设于所述安装架上的第二驱动件，所述第一驱动件用于带动所述连接板的横向移动，所述第二驱动件用于带动所述安装板的竖向移动。

进一步的，所述第二驱动件包括与所述安装板固定连接的齿条、以及固定在所述安装架上的电机，所述电机的输出端设有与所述齿条啮合连接的齿轮。

进一步的，所述加压组件包括顶板、压板和压装动力件，所述顶板通过定位柱固定在所述基座上方，所述压板位于所述顶板和基座之间、且所述定位柱穿过所述压板，所述压装动力件固定于所述顶板上、并用于驱动所述压板的升降。

进一步的，所述压板上设置有智能电批，所述智能电批用于拧紧电堆上的螺杆。

进一步的，所述基座上设有输送轨道，所述输送轨道为两条，两条所述输送轨道分别位于所述压装平台的相对两侧。

一种电堆压装方法，应用上述电堆压装装置，所述方法包括以下步骤：

电堆上料，电堆移送至压装平台上；

螺杆定位，螺杆组装辅助组件夹持螺杆的首端并纠正螺杆的位置，使螺杆保持竖直状态；

电堆加压，在对电堆加压前，螺杆组装辅助组件夹持螺杆的首端，使围绕在电堆周围的多根螺杆整体呈放射状，然后加压组件对电堆施压并保压一段时间；

螺杆复位，螺杆组装辅助组件夹持螺杆使其复位，然后锁紧螺杆；

电堆出料。

本发明相较于现有技术的有益效果是：

本发明的电堆压装装置及压装方法，将电堆放置在压装平台上，螺杆组装辅助组件靠近并夹持电堆上的螺杆，使螺杆组装辅助组件对螺杆进行定位并纠正螺杆的位置，使螺杆可以始终保持竖直状态，避免螺杆产生偏移，在压装的过程保证不与产品干涉同时可以有效缩短螺杆的长度，避免电堆在压缩完成后螺杆的伸出部过长，以降低螺杆的生产成本，从而提高装配的精度及品质。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图。

图2为本发明实施例螺杆组装辅助组件的部分结构示意图。

图3为图1中A处的局部放大图。

图4为本发明实施例电堆压装的变化状态图。

附图标记：1-基座；2-压装平台；3-螺杆组装辅助组件；31-夹手；32-驱动单元；321-安装板；322-第一驱动件；323-安装架；324-第二驱动件；3241-电机；3242-齿条；33-连接板；4-加压组件；41-顶板；411-避位孔；42-压板；43-压装动力件；5-定位柱；6-智能电批；7-输送导轨； 81-上端板；82-下端板；83-单元组件。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细描述。

请参考图1-图4，本发明一较佳实施例为。

请参考图1，一种电堆压装装置，包括：基座1、压装平台2、螺杆组装辅助组件3以及加压组件4，压装平台2设置于基座1上，压装平台2用于放置电堆；螺杆组装辅助组件3设置于基座1上，螺杆组装辅助组件3用于夹持和定位电堆上的螺杆；螺杆组装辅助组件3为至少一个，螺杆组装辅助组件3与电堆具有螺杆的一侧相对；螺杆组装辅助组件3可相对于基座1横向移动（如图1中的X方向或者Y方向）；加压组件4设置于基座1上方，加压组件4用于对电堆施加压力。

本实施例以长方体状的电堆为例，电堆包括上端板81和下端板82，上端板81和下端板82之间设置有单元组件83，单元组件83包括若干层叠设置的膜电极、双极板等，单元组件83的四周均设置有多根螺杆，用以锁紧固定。在需电堆压装时，将设置好螺杆的电堆移送至压装平台2上，螺杆组装辅助组件3靠近螺杆并夹住螺杆的首端以定位螺杆，使螺杆可以保持竖直状态，避免螺杆产生偏移，提高装配的精度及品质。

请参考图1和图2，螺杆组装辅助组件3包括夹手31和驱动单元32，驱动单元32用于带动夹手31相对于基座1的横向移动。夹手31为多个，多个夹手31连接板33设置在一连接板33上，且多个夹手31并排设置。夹手31数量的设置与其相对的螺杆数量一致，即夹手31的数量与螺杆的数量一一对应。其中，本实施例的夹手31为气动手指。需要说明的是，多个夹手31固定在连接板33上，驱动单元32仅用于带动连接板33伸缩移动，即使得夹手31靠近或者远离螺杆的方向。而作为另一种实施方式，夹手31还可以滑动设置在连接板33上，可以在连接板33上设置条形孔，夹手31在条形孔上滑动，其滑动方向为相对于螺杆左右滑动，可手动调节，也可以是夹手与连接板33之间具有驱动机构，实现夹手31左右滑动；其中，驱动机构可以是气缸、电推杆等。

本实施例的驱动单元32还可以用于带动夹手31相对于基座1竖向移动（如图1中Z方向）。在电堆移送至压装工位时，驱动单元32先将夹手31上升至螺杆的尾端，并通过气动手指夹持住螺杆实现定位，此时气动手指与螺杆之间为间隙配合，即气动手指未夹紧螺杆，气动手指还可以相对螺杆滑动，然后驱动单元32带动气动手指竖直下降，在下降的同时纠正螺杆的位置，保证螺杆竖直，即上下两端位于同一位置，实现其纠偏定位的功能。该种螺杆的定位方式更加精确，可以确保每根螺杆均保持竖直状态，以便于后续的压装过程的进行。

请参考图2或图3，本实施例的驱动单元32包括安装板321、设于安装板321上的第一驱动件322、安装架323、以及设于安装架323上的第二驱动件324，第一驱动件322用于带动连接板33的横向移动，第二驱动件324用于带动安装板321的竖向移动。安装板321用于支撑第一驱动件322，第一驱动件322可以固定在安装板321上，第一驱动件322的输出端与连接板33连接、并用于同时带动多个夹手31的横向移动，使得夹手31可以靠近或者远离螺杆，其中，第一驱动件322可以是伸缩气缸、电动推杆等任意直线驱动机构。需要说明的是，安装板321上设置有导轨，连接板33上设置有与该导轨相匹配的滑块，使得连接板33在移动时可以始终沿着导轨滑动，保证其移动的稳定性和准确性。

请参考图3，第二驱动件324设置在安装架323上，安装架323固定在基座1上，其中，第二驱动件324包括与安装板321固定连接的齿条3242、以及固定在安装架323上的电机3241，电机3241的输出端设有与齿条3242啮合连接的齿轮。电机3241通过带动齿轮的转动，以带动齿条3242的移动，使得齿条3242可以带动安装板321上下移动，即将电机3241的旋转运动转化为齿条3242的直线运动。需要说明的是，安装架323上设置有与齿条3242想匹配和滑轨，齿条3242的移动时始终沿着滑轨移动，不会脱离滑轨，从而保证了齿条3242移动的稳定性和准确性。另外，第二驱动件324也可以是伸缩气缸、电动推杆、带轮输送机构以及机械手等任意可实现直线输送的机构。

请参考图1，在本实施例中，加压组件4包括顶板41、压板42和压装动力件43，顶板41通过定位柱5固定在基座1上方，压板42位于顶板41和基座1之间、且定位柱5穿过压板42，压装动力件43固定于顶板41上、并用于驱动压板42的升降。顶板41与基座1之间通过定位柱5固定，本实施例的定位柱5为多根，以四根为例，四根定位柱5分别位于基座1的四角处，四根定位柱5均穿过压板42且与压板42之间的配合为间隙配合，以起到定位压板42在作用，使得压板42在下压过程中可以始终保持水平。压装动力件43可以是气缸等结构，压装动力件43可以设置为两个或者四个，当其设置为两个时，则分别位于顶板41顶端靠近相对两侧的位置；当其设置为四个时，则分别位于顶板41顶端靠近四个侧面的位置；该种设置的目的在于可以确保压板42各处的受力更加均衡，从而提高压板42的压装效果。

压板42上设置有智能电批6，智能电批6用于拧紧电堆上的螺杆。电批又称电动螺丝刀，是用于拧紧和旋松螺钉用的电动工具。智能电批6设置在压板42上，顶板41上设有用于避空智能电批6的避位孔411，智能电批6的设置可以实现螺杆的自动拧紧，在压板42对电堆进行加压的同时可以同步拧紧螺杆，从而提高螺杆拧紧固定的效率和自动化，提高生产效率。

在本实施例中，基座1上设有输送轨道，输送轨道为两条，两条输送轨道分别位于压装平台2的相对两侧。在实际生产过程中，电堆的体积大且重，通常需要通过输送载具进行运输，输送导轨7的设置则是为了方便输送载具对电堆的转移，从而方便电堆的上料和下料，同时可以进一步确保电堆定位的精确性。

请参考图4，一种电堆压装方法，应用上述电堆压装装置，本实施例的电堆包括上端板81和下端板82，上端板81和下端板82之间设置有单元组件83，单元组件83包括若干层叠设置的膜电极、双极板等；其中需要说明的是，螺杆在组装到上端板81和下端板82上时，是从侧面卡设进去的，而不是传统的从上端板81的顶端直接插设至下端板82的顶端，即上端板81和下端板82均设有与螺杆相配合的卡槽；该种电堆结构的设置好处在于可以有效缩短螺杆的长度，避免电堆在压缩完成后螺杆的伸出部过长。本实施例的电堆压装方法包括以下步骤：

步骤一，电堆上料，电堆移送至压装平台2上；电堆在输送载具的运输下移送至压装平台2上，并进行定位和固定。

步骤二，螺杆定位，螺杆组装辅助组件3夹持螺杆的首端并纠正螺杆的位置，使螺杆保持竖直状态；螺杆的首端和尾端均设有锁紧螺丝，如图4第一幅图，螺杆的初始状态如下：位于首端的螺丝设置在下端板82的上方，位于尾端的螺丝挂设在上端板81的上方，以形成一个初步定位。此时，螺杆组装辅助组件3中的驱动单元32可以带动夹手31上升至螺杆的尾端，让夹手31可以轻微夹住螺杆，然后驱动单元32带动夹手31下降至螺杆首端，从而实现螺杆更加精确的定位纠偏。当然，驱动单元32也可以直接带动夹手31夹持住螺杆的首端进行定位。需要说明的是，多个螺杆组装辅助组件3是同步运作的，同时纠偏位于四周的多根螺杆。

步骤三，电堆加压，在对电堆加压前，螺杆组装辅助组件3夹持螺杆的首端并后缩，使围绕在电堆周围的多根螺杆整体呈放射状，然后加压组件4对电堆施压并保压一段时间；如图4第二幅图和第三幅图，在螺杆的定位完成后，夹手31夹紧螺杆，驱动单元32带动螺杆使其做一定幅度的摆动，从而方便压板42加压电堆使其压缩。

步骤四，螺杆复位，螺杆组装辅助组件3夹持螺杆使其复位，然后锁紧螺杆；如图4第四幅图，压板42卸掉部分压力，驱动单元32带动螺杆复位，此时，由于电堆在压板42的作用下压缩了一段高度，因此位于螺杆首端的螺丝则处于下端板82的下方，此时再通过智能电批6拧紧螺丝，实现上端板81和下端板82的固定。需要说明的是，智能电批6再拧紧螺丝的过程中，需要保证压板42紧贴住上端板81。

步骤五，电堆出料。压板42完全卸压，压板42离开上端板81，输送载具移动至压装工位，并将压装完成后的电堆输送至下一工序。

在本实施例中，在步骤三中的电堆加压步骤中，加压组件4采用不同的压力对电堆进行多次的施压并保压。

需要说明的是，本实施例的电堆压装方法同样可以适用传统的电堆结构，即螺杆是通过插设的方式穿插在上端板81和下端板82中的结构，在压装该种电堆时，与上述压装方法不同之处在于，螺杆组装辅助组件3在完成螺杆的定位后，不需要带动螺杆摆动，即完成定位后螺杆组装辅助组件3可始终保持在一固定位置直至电堆压装完成。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语诸如 “上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种电堆压装装置，其特征在于，包括：

基座（1）；

压装平台（2），所述压装平台（2）设置于所述基座（1）上，所述压装平台（2）用于放置电堆；

螺杆组装辅助组件（3），所述螺杆组装辅助组件（3）设置于所述基座（1）上，所述螺杆组装辅助组件（3）用于夹持和定位电堆上的螺杆；所述螺杆组装辅助组件（3）为至少一个，所述螺杆组装辅助组件（3）与电堆具有螺杆的一侧相对；所述螺杆组装辅助组件（3）可相对于所述基座（1）横向移动；

加压组件（4），所述加压组件（4）设置于所述基座（1）上方，所述加压组件（4）用于对电堆施加压力。

2.根据权利要求1所述的电堆压装装置，其特征在于，所述螺杆组装辅助组件（3）包括夹手（31）和驱动单元（32），所述驱动单元（32）用于带动所述夹手（31）相对于所述基座（1）的横向移动。

3.根据权利要求2所述的电堆压装装置，其特征在于，所述驱动单元（32）还可以用于带动所述夹手（31）相对于所述基座（1）竖向移动。

4.根据权利要求2或3所述的电堆压装装置，其特征在于，所述夹手（31）为多个，多个所述夹手（31）连接板（33）设置在一连接板（33）上。

5.根据权利要求3所述的电堆压装装置，其特征在于，所述驱动单元（32）包括安装板（321）、设于所述安装板（321）上的第一驱动件（322）、安装架（323）、以及设于所述安装架（323）上的第二驱动件（324），所述第一驱动件（322）用于带动所述连接板（33）的横向移动，所述第二驱动件（324）用于带动所述安装板（321）的竖向移动。

6.根据权利要求5所述的电堆压装装置，其特征在于，所述第二驱动件（324）包括与所述安装板（321）固定连接的齿条（3242）、以及固定在所述安装架（323）上的电机（3241），所述电机（3241）的输出端设有与所述齿条（3242）啮合连接的齿轮。

7.根据权利要求1所述的电堆压装装置，其特征在于，所述加压组件（4）包括顶板（41）、压板（42）和压装动力件（43），所述顶板（41）通过定位柱（5）固定在所述基座（1）上方，所述压板（42）位于所述顶板（41）和基座（1）之间、且所述定位柱（5）穿过所述压板（42），所述压装动力件（43）固定于所述顶板（41）上、并用于驱动所述压板（42）的升降。

8.根据权利要求7所述的电堆压装装置，其特征在于，所述压板（42）上设置有智能电批（6），所述智能电批（6）用于拧紧电堆上的螺杆。

9.根据权利要求1所述的电堆压装装置，其特征在于，所述基座（1）上设有输送轨道，所述输送轨道为两条，两条所述输送轨道分别位于所述压装平台（2）的相对两侧。

10.一种电堆压装方法，其特征在于，应用权利要求1-3、权利要求5-9任一项所述电堆压装装置，所述方法包括以下步骤：

电堆上料，电堆移送至压装平台（2）上；

螺杆定位，螺杆组装辅助组件（3）夹持螺杆的首端并纠正螺杆的位置，使螺杆保持竖直状态；

电堆加压，在对电堆加压前，螺杆组装辅助组件（3）夹持螺杆的首端，使围绕在电堆周围的多根螺杆整体呈放射状，然后加压组件（4）对电堆施压并保压一段时间；

螺杆复位，螺杆组装辅助组件（3）夹持螺杆使其复位，然后锁紧螺杆；

电堆出料。

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