CN114210497B - 一种燃料电池用膜电极生产装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种燃料电池用膜电极生产装置及方法，包括有设置于底座上方的安装板，安装板上安装有做往复摇摆运动的喷头，底座上沿其宽度方向滑动安装有由第一步进电机驱动的横向传送带，横向传送带的下方设置有由第三步进电机驱动的纵向传送带，横向传送带和纵向传送带上均等间距的放置有待喷涂加工的基板，并且横向传送带和纵向传送带上的基板经过喷头的摆动区域时，基板的上表面被喷头的摆动区域所覆盖，处于往复摆动状态的喷头与纵向传送带以及滑动设置的横向传送带配合，交替式的对横向传送带和纵向传送带上输送的基板进行喷涂。本发明可对两条传送带上的基板进行喷涂制作膜电极，提升了膜电极的制作效率。

Description

一种燃料电池用膜电极生产装置及方法

技术领域

本发明属于燃料电池生产领域，具体涉及一种燃料电池用膜电极生产装置及方法。

背景技术

在燃料电池的膜电极生产过程中，需要在基板表面涂覆催化剂浆料形成催化剂层，现有技术中公开了申请号为2015100086562，名称为一种燃料电池膜电极的生产加工装置的专利文献，该文献中记载到所述加工装置置包括机架和机架上的工作平台，工作平台上设置吸附平台和翻转机构，多次喷涂后从而实现对膜电极的喷涂均匀。在实际的生产制作过程中，通过喷头逐一的对基板进行喷涂，每一个基板在喷涂前都需要花费时间来摆好位置，使其与喷头相对应，避免基板喷涂不均匀或出现材料浪费，这就导致生产线上无法实现膜电极的连续化自动生产，严重影响了膜电极的制作效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池用膜电极生产装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种燃料电池用膜电极生产装置，包括有设置于底座上方的安装板，安装板上安装有做往复摇摆运动的喷头，底座上沿其宽度方向滑动安装有由第一步进电机驱动的横向传送带，横向传送带的下方设置有由第三步进电机驱动的纵向传送带，横向传送带和纵向传送带上均等间距的放置有待喷涂加工的基板，并且横向传送带和纵向传送带上的基板经过喷头的摆动区域时，基板的上表面被喷头的摆动区域所覆盖，处于往复摆动状态的喷头与纵向传送带以及滑动设置的横向传送带配合，交替式的对横向传送带和纵向传送带上输送的基板进行喷涂。

优选的，安装板的底部中间处沿竖直方向向下连接有两个固定板，两个固定板之间转动连接有轴杆，轴杆上固定套接有齿轮，齿轮的外侧固定连接有固定杆，喷头固定安装在固定杆的底部，安装板的底部还设置有可沿其长度方向往复移动的齿条，齿条与齿轮啮合传动。

优选的，安装板的底部沿其长度方向架设有两个限位杆，两个限位杆之间滑动套接有两个连接板，齿条设置于齿轮的上方且连接于两个连接板之间，齿条的任一端穿过连接板后固定连接有滑槽件，安装板的内部固定安装有伺服电机，伺服电机的输出端驱动连接有传动板，传动板位于滑槽件的上方，传动板的底端一侧固定连接有滑杆，并且传动板通过滑杆与滑槽件滑动连接。

优选的，安装板的一侧还固定连接有U形板，U形板的内部安装有储料箱，储料箱的外侧开设有出料口，U形板的底部固定安装有水泵，储料箱的出料口、水泵和喷头之间通过输送管相连。

优选的，轴杆的一端穿过固定板延伸至储料箱内部后固定连接有搅拌叶。

优选的，底座沿其长度方向的两侧开设有滑槽，底座的上方设置有用于安装横向传送带的支撑架，支撑架的底部嵌套至滑槽内并与之滑动配合连接，底座上位于其宽度方向的一侧固定安装有第二步进电机，第二步进电机的输出端驱动连接有螺纹杆，螺纹杆与底座另一侧设置的安装块转动连接，第二步进电机贯穿支撑架并与之螺纹连接。

本发明还提出一种燃料电池用膜电极生产方法，采用上述提及的一种燃料电池用膜电极生产装置，方法如下：

步骤一、横向传送带沿底座宽度方向滑动直至横向传送带上的首个基板进入至喷头的摆动区域内，启动喷头开始对横向传送带上的首个基板进行喷涂，与此同时，启动第三步进电机驱动纵向传送带进行旋转，使纵向传送带上的各个基板向前输送；

步骤二、当横向传送带沿底座宽度方向继续滑动直至喷头完成对横向传送带上首个基板的喷涂时，横向传送带停止滑动，此时纵向传送带上的首个基板进入至喷头的摆动区域内，喷头开始对纵向传送带上的首个基板进行喷涂，与此同时，第一步进电机驱动横向传送带进行旋转，横向传送带上的下一个基板向前输送至首个基板的位置后，第一步进电机停止，横向传送带开始反向滑动；

步骤三、当喷头完成对纵向传送带上首个基板的喷涂后，此时横向传送带上的下一个基板刚好进入至喷头的摆动区域，喷头开始对横向传送带上的下一个基板进行喷涂，如此循环往复，直至横向传送带和纵向传送带上所有的基板喷涂完成。

与现有技术相比，本发明提供了燃料电池用膜电极生产装置，具备以下有益效果：

(1)本发明中的生产装置在安装板上安装有做往复摇摆运动的喷头，底座上则设置有相互垂直的横向传送带和纵向传送带，横向传送带和纵向传送带上的基板经过喷头的摆动区域时，基板的上表面被喷头的摆动区域所覆盖，处于往复摆动状态的喷头与纵向传送带以及滑动设置的横向传送带配合，可以交替式的对横向传送带和纵向传送带上输送的基板进行喷涂，从而提升了膜电极的制作效率。

(2)连接齿轮的轴杆的一端穿过固定板延伸至储料箱内部后固定连接有搅拌叶，齿条和齿轮配合过程中会驱动轴杆进行正反旋转，而轴杆则会带动搅拌叶进行一定频率下的正反旋转，从而实现对储料箱内部的混合浆料进行搅拌，使混合浆料混合的更加均匀，防止沉淀产生。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为安装板的三维剖面示意图；

图3为安装板和储料箱的三维剖面示意图；

图4为喷头的三维示意图；

图5为横向传送带和纵向传送带的三维示意图；

图6为底座的三维示意图；

图7为本发明整个结构的主视图；

图8-图11为本发明整个装置处于运作状态时的示意图。

图中：1、安装板；2、伺服电机；3、传动板；4、滑槽件；5、齿条；6、连接板；7、限位杆；8、齿轮；9、固定板；10、固定杆；11、喷头；12、轴杆；13、搅拌叶；14、储料箱；15、U形板；16、水泵；17、底座；18、滑槽；19、支撑架；20、横向传送带；21、第一步进电机；22、第二步进电机；23、螺纹杆；24、纵向传送带；25、第三步进电机；26、第一基板；27、第二基板；28、第三基板；29、第四基板。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。基于本发明的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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的实施方式和简化描述，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实施方式的限制。

请参阅图1-图7，本实施例提出一种燃料电池用膜电极生产装置，包括有设置于底座17上方的安装板1，安装板1上安装有做往复摇摆运动的喷头11，具体的，安装板1的底部中间处沿竖直方向向下连接有两个固定板9，两个固定板9之间转动连接有轴杆12，轴杆12上固定套接有齿轮8，齿轮8的外侧固定连接有固定杆10，喷头11固定安装在固定杆10的底部，安装板1的底部沿其长度方向架设有两个限位杆7，两个限位杆7之间滑动套接有两个连接板6，齿条5设置于齿轮8的上方且连接于两个连接板6之间，齿条5的任一端穿过连接板6后固定连接有滑槽件4，安装板1的内部固定安装有伺服电机2，伺服电机2的输出端驱动连接有传动板3，传动板3位于滑槽件4的上方，传动板3的底端一侧固定连接有滑杆，并且传动板3通过滑杆与滑槽件4滑动连接，伺服电机2通过电机轴带动传动板3旋转，传动板3通过旋转带动滑槽件4左右往复移动，进而滑槽件4带动齿条5左右往复移动，齿条5通过连接板6在限位杆7上移动。齿条5的左右往复移动使齿轮8进行正反旋转，进而带动固定杆10和喷头11进行一定频率下的摆动。

另外，本申请在安装板1的一侧还固定连接有U形板15，U形板15的内部安装有储料箱14，储料箱14的外侧开设有出料口，U形板15的底部固定安装有水泵16，储料箱14的出料口、水泵16和喷头11之间通过输送管相连，水泵16将储料箱14中的物料泵送至喷头11中喷出。

底座17上沿其宽度方向滑动安装有由第一步进电机21驱动的横向传送带20，横向传送带20的下方设置有由第三步进电机25驱动的纵向传送带24，横向传送带20和纵向传送带24上均等间距的放置有待喷涂加工的基板，并且横向传送带20和纵向传送带24上的基板经过喷头11的摆动区域时，基板的上表面被喷头11的摆动区域所覆盖，处于往复摆动状态的喷头11与纵向传送带24以及滑动设置的横向传送带20配合，交替式的对横向传送带20和纵向传送带24上输送的基板进行喷涂。

作为优选的实施例，本申请中，轴杆12的一端穿过固定板9延伸至储料箱14内部后固定连接有搅拌叶13，齿条5和齿轮8配合过程中会驱动轴杆12进行正反旋转，而轴杆12会带动搅拌叶13进行一定频率下的正反旋转，从而实现对储料箱14内部的混合浆料进行搅拌，使混合浆料混合的更加均匀，防止沉淀产生。

底座17沿其长度方向的两侧开设有滑槽18，底座17的上方设置有用于安装横向传送带20的支撑架19，支撑架19的底部嵌套至滑槽18内并与之滑动配合连接，底座17上位于其宽度方向的一侧固定安装有第二步进电机22，第二步进电机22的输出端驱动连接有螺纹杆23，螺纹杆23与底座17另一侧设置的安装块转动连接，第二步进电机22贯穿支撑架19并与之螺纹连接，安装横向传送带20在底座17上的滑动则通过第二步进电机22所驱动，启动第二步进电机22，第二步进电机22通过电机轴带动螺纹杆23旋转，进而使支撑架19在滑槽18内移动，支撑架19通过横向传送带20带动其上的基板向前输送。在第二步进电机22的作用下，使横向传送带20上的基板每移动一定距离(喷头11的矩形喷口的长边长度)后停止一段时间再移动。

本发明还提出一种燃料电池用膜电极生产装置，其具体工作原理如下：

为了便于理解，以横向传送带20上放置有第一基板26和第二基板27，纵向传送带24上放置第三基板28和第四基板29为例来具体的说明本发明中整个装置的工作原理，并且第一基板26、第二基板27、第三基板28、第四基板29均为形状相同的矩形并且四个基板的短边方向均与所在输送带的输送方向一致。

图8为本发明整个装置的初始状态，使用时，启动伺服电机2、水泵16、第二步进电机22、第三步进电机25，第一步进电机21处于关闭状态。横向传送带20沿底座17宽度方向滑动进入至喷头11的摆动区域内，在喷头11的摆动下对第一基板26进行喷涂，并且在第二步进电机22的运作下，使第一基板26和第二基板27在横向传送带20上每向前输送移动一定距离喷头11的矩形喷口的长边长度后停止一段时间再移动，进而对第一基板26的上表面完整喷涂。与此同时，第三基板28和第四基板29在纵向传送带24的带动下向前移动。

在第一基板26和第二基板27移动到图9所示的状态时，此时第一基板26刚好完成喷涂，第二步进电机22暂时停止运作，此时第三基板28位于喷头11的下方，喷头11对第三基板28进行喷涂，在第三步进电机25的运作下，使第三基板28和第四基板29在纵向传送带24上每向前移动一定距离(喷头11的矩形喷口的长边长度)后停止一段时间再移动，进而对第三基板28的上表面完整喷涂。在对第三基板28的喷涂过程中，第一步进电机21会在第二步进电机22暂停运作后启动，通过横向传送带20带动第一基板26和第二基板27沿皮带输送方向向前移动，在第二基板27移动到第一基板26的位置时，第一步进电机21会停止运作。

在第三基板28移动到图10所示的状态时，第二步进电机22继续运作并反转，带动第二基板27向前移动，与第三基板28和第四基板29的单次移动距离和频率相同。

在第二基板27移动到图11所示的状态时，此时第二基板27刚好完成喷涂，第二步进电机22暂时停止运作，并且第四基板29位于喷头11的下方，喷头11对第四基板29进行喷涂。在第四基板29喷涂完成后，即完成四个基板的喷涂过程。实际使用中，不论基板数量多少，只要按照上述操作流程运行，均可完成喷涂。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“另一”、“又一”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特征。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种燃料电池用膜电极生产装置，包括有设置于底座(17)上方的安装板(1)，其特征在于：安装板(1)上安装有做往复摇摆运动的喷头(11)，底座(17)上沿其宽度方向滑动安装有由第一步进电机(21)驱动的横向传送带(20)，横向传送带(20)的下方设置有由第三步进电机(25)驱动的纵向传送带(24)，横向传送带(20)和纵向传送带(24)上均等间距的放置有待喷涂加工的基板，并且横向传送带(20)和纵向传送带(24)上的基板经过喷头(11)的摆动区域时，基板的上表面被喷头(11)的摆动区域所覆盖，处于往复摆动状态的喷头(11)与纵向传送带(24)以及滑动设置的横向传送带(20)配合，交替式的对横向传送带(20)和纵向传送带(24)上输送的基板进行喷涂；

安装板(1)的底部中间处沿竖直方向向下连接有两个固定板(9)，两个固定板(9)之间转动连接有轴杆(12)，轴杆(12)上固定套接有齿轮(8)，齿轮(8)的外侧固定连接有固定杆(10)，喷头(11)固定安装在固定杆(10)的底部，安装板(1)的底部还设置有可沿其长度方向往复移动的齿条(5)，齿条(5)与齿轮(8)啮合传动；安装板(1)的一侧还固定连接有U形板(15)，U形板(15)的内部安装有储料箱(14)；轴杆(12)的一端穿过固定板(9)延伸至储料箱(14)内部后固定连接有搅拌叶(13)。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池用膜电极生产装置，其特征在于：安装板(1)的底部沿其长度方向架设有两个限位杆(7)，两个限位杆(7)之间滑动套接有两个连接板(6)，齿条(5)设置于齿轮(8)的上方且连接于两个连接板(6)之间，齿条(5)的任一端穿过连接板(6)后固定连接有滑槽件(4)，安装板(1)的内部固定安装有伺服电机(2)，伺服电机(2)的输出端驱动连接有传动板(3)，传动板(3)位于滑槽件(4)的上方，传动板(3)的底端一侧固定连接有滑杆，并且传动板(3)通过滑杆与滑槽件(4)滑动连接。

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池用膜电极生产装置，其特征在于，储料箱(14)的外侧开设有出料口，U形板(15)的底部固定安装有水泵(16)，储料箱(14)的出料口、水泵(16)和喷头(11)之间通过输送管相连。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池用膜电极生产装置，其特征在于：底座(17)沿其长度方向的两侧开设有滑槽(18)，底座(17)的上方设置有用于安装横向传送带(20)的支撑架(19)，支撑架(19)的底部嵌套至滑槽(18)内并与之滑动配合连接，底座(17)上位于其宽度方向的一侧固定安装有第二步进电机(22)，第二步进电机(22)的输出端驱动连接有螺纹杆(23)，螺纹杆(23)与底座(17)另一侧设置的安装块转动连接，第二步进电机(22)贯穿支撑架(19)并与之螺纹连接。

5.一种燃料电池用膜电极生产方法，采用权利要求1-4任一所述的一种燃料电池用膜电极生产装置，其特征在于，方法如下：

步骤一、横向传送带(20)沿底座(17)宽度方向滑动直至横向传送带(20)上的首个基板进入至喷头(11)的摆动区域内，启动喷头(11)开始对横向传送带(20)上的首个基板进行喷涂，与此同时，启动第三步进电机(25)驱动纵向传送带(24)进行旋转，使纵向传送带(24)上的各个基板向前输送；

步骤二、当横向传送带(20)沿底座(17)宽度方向继续滑动直至喷头(11)完成对横向传送带(20)上首个基板的喷涂时，横向传送带(20)停止滑动，此时纵向传送带(24)上的首个基板进入至喷头(11)的摆动区域内，喷头(11)开始对纵向传送带(24)上的首个基板进行喷涂，与此同时，第一步进电机(21)驱动横向传送带(20)进行旋转，横向传送带(20)上的下一个基板向前输送至首个基板的位置后，第一步进电机(21)停止，横向传送带(20)开始反向滑动；

步骤三、当喷头(11)完成对纵向传送带(24)上首个基板的喷涂后，此时横向传送带(20)上的下一个基板刚好进入至喷头(11)的摆动区域，喷头(11)开始对横向传送带(20)上的下一个基板进行喷涂，如此循环往复，直至横向传送带(20)和纵向传送带(24)上所有的基板喷涂完成。

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