CN113745533B - 燃料电池极板的点胶和胶线铺装一体机及胶线铺装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池极板的点胶和胶线铺装一体机及胶线铺装工艺，该一体机包括机架、移载单元、点胶单元、胶线铺装单元和极板翻转单元，其中移载单元包括载架、移动载具；点胶单元包括点胶头和胶水供应部件；胶线铺装单元包括胶线铺装平台、真空吸盘；极板翻转单元包括取板组件和翻板组件。本发明一方面在同一个移动载具下实施精准对位的点胶和胶线铺装，一体化加工作业，而且极面互换翻板，不仅高效完成胶线铺装，而且大幅降低产品的不良率；另一方面实施波浪形点胶，以避免出现溢胶、漏胶等现象的发生，同时在真空吸盘的均匀施压下完成铺装，而且点胶后能够快递实现胶线铺装，不会出现干胶，改善粘接的牢固性，进一步的增加成品的合格率。

Description

燃料电池极板的点胶和胶线铺装一体机及胶线铺装工艺

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池极板的点胶和胶线铺装一体机，同时还涉及一种燃料电池极板的胶线铺装工艺。

背景技术

燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。

电极板是燃料电池的重要组成部分，同时所采用的电极板需要进行如下加工：如点胶、铺装胶线。比较传统的方式就是：双极板手工点胶和人工铺装胶线。

因此，上述的电极板加工方式存在以下缺陷：

1）、人工点胶时，难以保证点胶的效果，容易出现溢胶、漏胶等现象，因此，产品NG率较高，同时由于极板表面并非平面，一旦形成有凹槽，容易导致点胶不均匀，而且员工劳动强度大，生产效率低；

2）、人工铺装胶线，难免会出现对位不准等现象，同时由于人工按压的力度不等，胶线铺装后所形成的粘接效果差，一旦出现漏胶，很容易造成胶线的脱落；

3）、在点胶完成后，若不及时进行胶线铺装，胶水就会出现干胶，一旦出现干胶后，其形成的胶线粘接强度很难满足要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种全新的燃料电池极板的点胶和胶线铺装一体机。

本发明还涉及一种燃料电池极板的胶线铺装工艺。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种燃料电池极板的点胶和胶线铺装一体机，其包括：

机架，其包括架腿、台面，其中定义台面的长度方向为X轴、宽度方向为Y轴、高度方向为Z轴；

移载单元，包括设置在台面上的载架、移动载具，其中移动载具能够沿着X、Y、Z轴相对移动在载架上；

点胶单元，其包括点胶头和胶水供应部件，其中点胶头能够沿着X、Y、Z轴方向移动地设置在移动载具上，且点胶头的点胶端部至所述的极板待点胶极面之间的距离相等；

胶线铺装单元，其包括设置在台面上的胶线铺装平台、真空吸盘，其中真空吸盘的下端面和上端面分别为吸附面和外接面，吸附面上形成吸附孔，胶线倒吸式平铺在吸附面上，移动载具通过接头连接在外接面上；

极板翻转单元，其包括设置在台面上且能够自胶线铺装平台中取出极板的取板组件、以及驱动取板组件180°翻转互换极板极面的翻板组件。

优选地，点胶头沿着Z轴方向延伸，且点胶头沿着Z轴方向滑动地设置在移动载具上。这样一来，在采用波浪形点胶法的实施下，点胶头通过其背部的小导轨进行上下移动，以避免出现溢胶、漏胶等现象的发生。

根据本发明的一个具体具体实施和优选方面，吸附面上形成有与胶线匹配的凹槽，吸附孔位于凹槽的槽底和/或槽壁上。在凹槽的设置下，使得胶线相对平整的展开，大幅度降低对位不准等现象的发生。

优选地，凹槽的槽宽为对应处胶线宽度的1~1.8倍，且吸附孔呈阵列式分布在凹槽的槽底上。

具体的，凹槽的槽宽为对应处胶线宽度的1.25倍，且吸附孔的规律分布，确保胶线处于自然状态下，被真空吸盘吸走，避免受力不均造成胶线的变形，进而影响胶线铺装的准确率。

根据本发明的又一个具体具体实施和优选方面，载架包括固定座、位于固定座上的桁架杆、设置在桁架杆上的滑座，其中桁架杆沿着X轴方向延伸，且沿着Y轴方向滑动设置在固定座上；滑座沿着X轴方向滑动设置在桁架杆上，移动载具沿着Z轴方向滑动设置在滑座上。这样一来，在移动载具的X、Y、Z轴方向移动中完成点胶和胶线铺装。

根据本发明的又一个具体实施和优选方面，取板组件包括沿着Z轴方向运动的取料臂、设置在所述取料臂上的取料夹头，其中取料夹头绕着X轴方向自转的设置在取料臂上，翻板组件用于驱动取料夹头绕着X轴方向翻转运动。这样一来，能够实施极板的阳极面和阴极面互换，从而方便实施胶线铺装。

优选地，取板组件和翻板组件构成一组极板翻转部件，台面上设有两组关于Y轴方向对称设置的极板翻转部件，且两个取料夹头之间形成工作区，极板放置区设置在工作区内。不仅便于翻转的实施，而且还能够将工作区进行定位，从而便于实际操作。

进一步的，在台面上设有沿着Y轴方向延伸且穿过工作区的滑轨，胶线铺装平台沿着Y轴方向滑动设置在滑轨上，并将极板送入或移出工作区。这样一来，十分方便一块极板胶线铺装后产品的取出，同时也方便另一块极板的送入，增加工作效率。

此外，在台面上还设有胶线放置平台，其中胶线长度方向沿着X轴方向延伸、宽度沿着Y轴方向延伸的平铺在胶线放置平台上。这样一来，不仅便于胶线相对准确的被真空吸盘吸附，而且也能够缩短胶线移载的时间，提高胶线铺装效率。

本发明的另一技术方案是：一种燃料电池极板的胶线铺装工艺，其采用了燃料电池极板的点胶和胶线铺装一体机，燃料电池极板具有阳极面和阴极面，其中定义阳极面和阴极面中的一个面为A极面，另一为B极面，且包括如下步骤：

 S1、A极面胶线铺装，（1）自动点胶：其将极板自A极面朝上的放置在胶线铺装平台的极板放置区中，并由点胶头随着所述移动载具在X、Y、Z轴方向的运动过程中，并在点胶头与待铺装面保持距离相等的状态下，进行波浪形点胶；（2）胶线铺装：点胶完成后，再由移动载具在X、Y、Z轴方向的运动，由真空吸盘将胶线倒吸式平铺在所述吸附面上，并进行X、Y、Z轴方向的运动，将胶线与极板的A极面上下对齐，且由真空吸盘的下压完成A极面的胶线铺设；

S2、极板翻转，其将完成A极面胶线铺装后的极板自胶线铺装平台上取出，并进行180°翻转，使得B极面朝上，A极面朝下，接着将极板放置在极板放置区；

S3、B极面胶线铺装，其重复步骤S1，完成待B极面的胶线铺设。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明一方面在同一个移动载具下实施精准对位的点胶和胶线铺装，一体化加工作业，而且极面互换翻板，不仅高效完成胶线铺装，而且大幅降低产品的不良率；另一方面通过点胶头的相对运动，能够实施波浪形点胶，以避免出现溢胶、漏胶等现象的发生，同时在真空吸盘的均匀施压下完成对位后胶线的铺装，而且点胶后能够快递实现胶线铺装，不会出现干胶，改善粘接的牢固性，进一步的增加成品的合格率。

附图说明

图1为本实用新型点胶和胶线铺装一体机的结构示意图；

图2为图1的主视示意图；

图3为图2的俯视示意图；

图4为图1中真空吸盘的结构示意图；

图5为图4的主视示意图；

其中：1、机架；10、架腿；11、台面；2、移载单元；20、载架；200、固定座；200a、撑杆边框；201、桁架杆；202、滑座；21、移动载具；3、点胶单元；30、点胶头；31、点胶控制器；4、胶线铺装单元；40、胶线铺装平台；q、极板放置区；41、真空吸盘；a、吸附面；a1、吸附孔；b、外接面；c、凹槽；42、真空吸附泵；F、极板翻转部件；5、取板组件；50、取料臂；51、取料夹头；6、翻板组件；7、滑轨；8、胶线放置平台；9、中控系统。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

如图1所示，本实施例的燃料电池极板的点胶和胶线铺装一体机，其包括机架1、移载单元2、点胶单元3和胶线铺装单元4、极板翻转单元F。

具体的，机架1包括架腿10、台面11，其中定义台面11的长度方向为X轴、宽度方向为Y轴、高度方向为Z轴。

本例中，台面11呈长方体状，且水平设置在架腿10上。

移载单元2包括设置在台面11上的载架20、移动载具21，其中移动载具21能够沿着X、Y、Z轴相对移动在载架20上。

结合图2所示，载架20包括固定座200、位于固定座200上的桁架杆201、设置在桁架杆201上的滑座202，其中桁架杆201沿着X轴方向延伸，且沿着Y轴方向滑动设置在固定座200上；滑座202沿着X轴方向滑动设置在桁架杆201上，移动载具21沿着Z轴方向滑动设置在滑座202上。这样一来，在移动载具的X、Y、Z轴方向移动中完成点胶和胶线铺装。

具体的，固定座200包括分别设置在台面11在X轴方向两端部的撑杆边框200a，且撑杆边框200a的顶面齐平设置。

结合图3所示，移动载具21具有两个连接端，且分别与点胶单元3和胶线铺装单元4相连接。

具体的，点胶单元3包括点胶头30和胶水供应部件。

本例中，点胶头30沿着Z轴方向延伸，且点胶头30沿着Z轴方向滑动地设置在移动载具上。这样一来，在采用波浪形点胶的实施下，点胶头通过其背部的小导轨进行上下移动，以避免出现溢胶、漏胶等现象的发生。

同时，在台面11左侧设有点胶控制器31，其中由点胶控制器31控制胶水供应部件的供胶量。

在此，进一步对波浪形点胶进行解释，其主要是确保在点胶头30至待铺装极板面之间的距离保存相等的情况下进行点胶，这样一来，确保胶量分布均匀，更有利于粘接。

当然，也可以在X轴或Y轴方向也可以微动，这样贴合后，也能够改变胶线的粘接效果。

结合图4所示，胶线铺装单元4包括设置在台面11上的胶线铺装平台40、真空吸盘41、及真空吸附泵42，其中真空吸盘41的下端面和上端面分别为吸附面a和外接面b，吸附面a上形成吸附孔a1，胶线倒吸式平铺在吸附面a上，移动载具21通过接头连接在外接面b上。

本例中，由真空吸附泵42通过管路与真空吸盘41连通形成负压吸附胶线。

结合图5所示，吸附面a上形成有与胶线匹配的凹槽c，吸附孔a1位于凹槽c的槽底上。在凹槽的设置下，使得胶线相对平整的展开，大幅度降低对位不准等现象的发生。

本例中，凹槽c的槽宽为对应处胶线宽度的1.25倍，且吸附孔呈阵列式分布在凹槽的槽底上。因此，由吸附孔a1的规律分布，确保胶线处于自然状态下，被真空吸盘吸走，避免受力不均造成胶线的变形，进而影响胶线铺装的准确率。

胶线铺装平台40上形成有极板放置区q，极板翻转单元F包括设置在台面11上且能够自极板放置区q中取出极板的取板组件5、以及驱动取板组件180°翻转互换极板极面的翻板组件6。这样一来，能够实施双极板的胶线铺装。

具体的，取板组件5包括沿着Z轴方向运动的取料臂50、设置在取料臂50上的取料夹头51，其中取料夹头51绕着X轴方向自转的设置在取料臂50上，翻板组件6用于驱动取料夹头51绕着X轴方向翻转运动。这样一来，能够实施极板的阳极面和阴极面互换，从而方便实施胶线铺装。

同时，取板组件5和翻板组件6构成一组极板翻转部件，极板翻转单元F具有两组极板翻转部件，且对称设置。

具体的，两个取料夹头51之间形成工作区，极板放置区q设置在工作区内。不仅便于翻转的实施，而且还能够将工作区进行定位，从而便于实际操作。

此外，在台面11上设有沿着Y轴方向延伸且穿过工作区的滑轨7，胶线铺装平台40沿着Y轴方向滑动设置在滑轨7上，并将极板送入或移出工作区。这样一来，十分方便一块极板胶线铺装后产品的取出，同时也方便另一块极板的送入，增加工作效率。

具体的，滑轨7有两条，且平行设置。

同时，在台面11上还设有胶线放置平台8，其中胶线长度方向沿着X轴方向延伸、宽度沿着Y轴方向延伸的平铺在胶线放置平台8上。这样一来，不仅便于胶线相对准确的被真空吸盘吸附，而且也能够缩短胶线移载的时间，提高胶线铺装效率。

本例中，胶线放置平台8位于台面11的左侧，工作区位于台面11的右侧。

最后，点胶和胶线铺装一体机还具有中控系统9，在此中控系统9的控制下，实施点胶和胶线铺装工作。

综上，燃料电池极板具有阳极面和阴极面，其中定义阳极面和阴极面中的一个面为A极面，另一为B极面，且包括如下步骤：

S1、A极面胶线铺装

（1）自动点胶：其将极板自A极面朝上的放置在胶线铺装平台的极板放置区中，并由点胶头随着所述移动载具在X、Y、Z轴方向的运动过程中，并在点胶头与待铺装面保持距离相等的状态下，进行波浪形点胶，其中在Z轴方向上保持点胶头与A极面距离相等，至于在X轴或Y轴方向也可以进行微服摆动；

（2）胶线铺装：其点胶完成后，再由移动载具在X、Y、Z轴方向的运动，由真空吸盘将胶线倒吸式平铺在吸附面上，并进行X、Y、Z轴方向的运动，将胶线与极板的A极面上下对齐，其中胶线的中心线与下方点胶路径的中心线对齐，

且由真空吸盘的下压完成A极面的胶线铺设；

S2、极板翻转

将完成A极面胶线铺装后的极板自胶线铺装平台上取出，并进行180°翻转，使得B极面朝上，A极面朝下，接着将极板放置在极板放置区；

S3、B极面胶线铺装

重复步骤S1，完成待B极面的胶线铺设。

综上，本实施例具有以下优点：

1）、在同一个移动载具下实施精准对位的点胶和胶线铺装，一体化加工作业，不仅高效，而且大幅降低产品的不良率；

2）、采用自动点胶代替人工点胶，自动化点胶可以保证每次涂胶的量，不用担心人工点胶因胶水太多，导致胶线铺装后胶水溢出，影响性能，而且自动点胶不仅减少操作人员的工作量，而且效率与合格率也大大提高；

3）、采用真空吸附铺装胶线，减少了人工铺装定位不准的可能性，有效解决胶线铺装定位不准的问题，增加了产品的合格率，通过在胶线铺装时，由真空吸盘的均匀施压，改善粘接的牢固性，进一步的增加成品的合格率；

4）、整套装置，员工只需要上下料作业，其它步骤机器代替人工，生产效率提高，员工的操作难度也降低，成品合格率也能得到保证；

5）、缩短点胶后胶线铺装的时间，确保不会在干胶的前提下，实现胶线铺装。

通过上述手段，电池极板的阳极面和阴极面完成胶线铺装的时间为3Min，同时本实施例所获得的产品中每100片中随机抽取10片电池极板，并抽取两组检测样品分别进行25±2℃和100±5℃检测，具体结果如表一所示。

表一

对比例1

本对比例采用人工点胶和人工实施胶线铺装，且在点胶完成后，在不干胶的状态完成胶线的铺装，电池极板的阳极面和阴极面完成胶线铺装的时间为12Min，同时本实施例所获得的产品中每100片中随机抽取10片电池极板，并抽取两组检测样品分别进行25±2℃和100±5℃检测，具体结果如表二所示。

表二

实施例2

本实施例与实施例1所采用的点胶和胶线铺装一体机，结构相同，不同之处在于：本实施例在点胶过程中，通过Z轴方向的控制，确保点胶头与极面之间的距离相等，且在X轴和Y轴方向不存在运动。

电池极板的阳极面和阴极面完成胶线铺装的时间为2.5Min，同时本实施例所获得的产品中每100片中随机抽取10片电池极板，并抽取两组检测样品分别进行25±2℃和100±5℃检测，具体结果如表三所示。

表三

对比例2

本对比例所采用的点胶和胶线铺装一体机和实施例1中的点胶和胶线铺装一体机相同，不同之处在于：本对比例中，在自动点胶过程点胶头不能相对移动载具相对运动，而且，在胶线铺设中，真空吸盘未进行下压。

本对比例中，电池极板的阳极面和阴极面完成胶线铺装的时间为8Min，同时本实施例所获得的产品中每100片中随机抽取10片电池极板，并抽取两组检测样品分别进行25±2℃和100±5℃检测，进行检测，具体结果如表四所示。

表四

因此，由上述实施例和对比例分析可知，本申请的一体机所生产的极板具有更好的耐剥离能力，同时胶线铺装效率高，产品的合格率高，且性能稳定。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃料电池极板的点胶和胶线铺装一体机，其特征在于：其包括：

机架，其包括架腿、台面，其中定义所述台面的长度方向为X轴、宽度方向为Y轴、高度方向为Z轴；

移载单元，包括设置在所述台面上的载架、移动载具，其中所述移动载具能够沿着X、Y、Z轴相对移动在所述载架上；

点胶单元，其包括点胶头和胶水供应部件，其中所述点胶头能够沿着X、Y、Z轴方向移动地设置在所述移动载具上，且所述点胶头的点胶端部至所述的极板待点胶极面之间的距离相等，并在点胶头与待铺装面保持距离相等的状态下，进行波浪形点胶；

胶线铺装单元，其包括设置在所述台面上且形成有极板放置区的胶线铺装平台、真空吸盘，其中所述真空吸盘的下端面和上端面分别为吸附面和外接面，所述的吸附面上形成吸附孔，胶线倒吸式平铺在所述吸附面上，所述移动载具通过接头连接在所述外接面上，并进行X、Y、Z轴方向的运动，将胶线与极板的极面上下对齐，且由真空吸盘的下压完成极面的胶线铺设；极板翻转单元，其包括设置在所述台面上且能够自所述胶线铺装平台中取出极板的取板组件、以及驱动所述取板组件180°翻转互换极板极面的翻板组件，其中所述极板放置区位于所述取板组件所形成的工作区的正下方。

2.根据权利要求1所述的燃料电池极板的点胶和胶线铺装一体机，其特征在于：所述的点胶头沿着Z轴方向延伸，且所述点胶头沿着Z轴方向滑动的设置在所述移动载具。

3.根据权利要求1所述的燃料电池极板的点胶和胶线铺装一体机，其特征在于：所述的吸附面上形成有与胶线匹配的凹槽，所述的吸附孔位于所述凹槽的槽底和/或槽壁上。

4.根据权利要求3所述的燃料电池极板的点胶和胶线铺装一体机，其特征在于：所述凹槽的槽宽为对应处胶线宽度的1～1.8倍，且所述吸附孔呈阵列式分布在所述凹槽的槽底上。

5.根据权利要求1所述的燃料电池极板的点胶和胶线铺装一体机，其特征在于：所述的载架包括固定座、位于固定座上的桁架杆、设置在所述桁架杆上的滑座，其中所述桁架杆沿着X轴方向延伸，且沿着Y轴方向滑动设置在所述固定座上；所述滑座沿着X轴方向滑动设置在所述桁架杆上，所述的移动载具沿着Z轴方向滑动设置在所述滑座上。

6.根据权利要求1所述的燃料电池极板的点胶和胶线铺装一体机，其特征在于：所述取板组件包括沿着Z轴方向运动的取料臂、设置在所述取料臂上的取料夹头，其中所述取料夹头绕着X轴方向自转的设置在所述取料臂上，所述的翻板组件用于驱动所述取料夹头绕着X轴方向翻转运动。

7.根据权利要求6所述的燃料电池极板的点胶和胶线铺装一体机，其特征在于：所述取板组件和所述翻板组件构成一组极板翻转部件，所述台面上设有两组关于Y轴方向对称设置的所述极板翻转部件，且两个所述取料夹头之间形成工作区，所述极板放置区位于所述工作区内。

8.根据权利要求7所述的燃料电池极板的点胶和胶线铺装一体机，其特征在于：在所述台面上设有沿着Y轴方向延伸且穿过所述工作区的滑轨，所述胶线铺装平台沿着Y轴方向滑动设置在所述的滑轨上，并将极板送入或移出所述的工作区。

9.根据权利要求1所述的燃料电池极板的点胶和胶线铺装一体机，其特征在于：在所述台面上还设有胶线放置平台，其中所述胶线长度方向沿着X轴方向延伸、宽度沿着Y轴方向延伸的平铺在所述的胶线放置平台上。

10.一种燃料电池极板的胶线铺装工艺，其特征在于：所述的胶线铺装工艺采用了权利要求1至9中任一项权利要求所述的燃料电池极板的点胶和胶线铺装一体机，所述燃料电池极板具有阳极面和阴极面，其中定义阳极面和阴极面中的一个面为A极面，另一为B极面，且包括如下步骤：

S1、A极面胶线铺装

(1)自动点胶：其将极板自A极面朝上的放置在胶线铺装平台的极板放置区中，并由点胶头随着所述移动载具在X、Y、Z轴方向的运动过程中，并在点胶头与待铺装面保持距离相等的状态下，进行波浪形点胶；(2)胶线铺装：点胶完成后，再由移动载具在X、Y、Z轴方向的运动，由真空吸盘将胶线倒吸式平铺在所述吸附面上，并进行X、Y、Z轴方向的运动，将胶线与极板的A极面上下对齐，且由真空吸盘的下压完成A极面的胶线铺设；

S2、极板翻转

将完成A极面胶线铺装后的极板自胶线铺装平台上取出，并进行180°翻转，使得B极面朝上，A极面朝下，接着将极板放置在极板放置区；

S3、B极面胶线铺装

重复步骤S1，完成待B极面的胶线铺设。

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