CN114918639A - 氢能源电堆的堆叠装置以及氢能源电堆组装设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于氢能源电堆生产设备，特别涉及氢能源电堆的堆叠装置以及氢能源电堆组装设备。氢能源电堆的堆叠装置，其特征在于：包括堆叠底板，堆叠底板上设有一电堆底板，还包括设置在堆叠底板上的四个报夹组件，所述抱具上加工有呈90°布置的报夹直角面，其中两个报夹组件上的抱具的报夹直角面和电堆底板形成一个堆叠空间，氢能源电芯在堆叠空间内完成堆叠，堆叠完成后另外两个报夹组件的抱具也运动并使抱具的报夹直角面与氢能源电芯的另外两个角压紧。本发明设计了一种方便调节、定位精度高且位移可控的氢能源电堆的堆叠装置，该堆叠装置实现了报夹组件运动的自动化，减少人工对报夹组件定位存在的人工误差。

Description

氢能源电堆的堆叠装置以及氢能源电堆组装设备

技术领域

本发明属于氢能源电堆生产设备，特别涉及氢能源电堆的堆叠装置以及氢能源电堆组装设备。

背景技术

燃料电池在原理和结构上不同于常规意义上的电池，它是一种按电化学方式直接将贮存在燃料和氧化剂的化学能转化为电能的装置。在环境污染和能源紧张的今天，燃料电池由于其环境友好、能量转化效率高等特点，有望作为化石燃料的替代能源而越来越受到各国政府的重视。质子交换膜燃料电池由于采用固态电解质高分子膜作为电解质，工作过程中无电解质无泄露，安全、能量密度高，且可在低温环境下工作，因此成为未来移动电源及固定电站等领域的首选电源，也成为燃料电池领域的研究热点。

燃料电池电堆的装堆质量与电池产品的性能息息相关，每个单电池在组装时如果没有良好的定位装置，组装时存在组装错位，这将导致燃料电池堆受力不均，将影响电堆的密封性能、接触性能和传质特性，最终影响电池的输出特性。现有技术主要是通过人工对电堆进行装配，在安装台上手动码放好由阴阳极板和膜电极构成的单电池及安装板等部件，借助定位块确保各物料在层叠时边角对齐。但由于螺母上紧的次序有先后，各个螺栓最终的紧固力难以平衡控制，导致端板不能均匀下压，电堆内部双极板与MEA之间接触压力难以均匀；再加上双极板存在制造公差，多个单电池组装引起的公差累积更为严重，使得电堆内部各处压力不均匀程度增加。一方面，如果电堆内部某些区域接触压力过大，则容易使双极板变形，甚至损坏质子交换膜而导致电堆失效；另一方面，某些区域接触压力过小，密封不牢固，容易发生氧化剂、燃料、冷却剂的泄露或串气，此外MEA与双极板接触电阻会增大，电堆内阻增加，最终影响整个电池的性能。

公布号为CN102157747A的实用新型专利，提供了一种燃料电池电堆的自动化装配装置，该装置包括机架、压力可调压紧装置、自动拔定位杆装置和自动拧螺母装置。该实用新型虽然可以实现电堆部件组合与装配一体化，但装置中缺乏对电堆极板进行辅助对位的外定位装置，在进行穿定位杆过程中，很难一次就对间距较长、中间无辅助支撑的两孔进行中间穿杆作业，无法保证极板和膜电极各个边角对齐，穿定位杆作业无法一次成功，且气体通道无法对正，氢气和氧气的流通性和气体密封性会变差；另外，各个装配机构集中安装在机架横梁上，对机架的负担太重，稳定性也会因此受到影响；再者，随着技术进步，在金属定位杆上装有绝缘套，不需要在测试时将其拔出，因而自动拔定位杆装置也不是必要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明设计了一种方便调节且定位精度高的氢能源电堆的堆叠装置，该堆叠装置实现了报夹组件运动的自动化，减少人工对报夹组件定位存在的人工误差，进一步的，通过两个报夹组件即可完成对极板的定位，方便人们进行极板的堆叠，且也保证了极板堆叠的精度，在堆叠完成后，四个报夹组件对电堆的四角进行夹紧，对电堆进行预整形并能对电堆的成型是否合格进行判断，且也能够在极板收到加压过程中对极板进行保护，减少极板的形变，从而方便后续的侧后板的自动化组装。

本发明的技术方案如下：

氢能源电堆的堆叠装置，其特征在于：包括堆叠底板，堆叠底板上设有一电堆底板，还包括设置在堆叠底板上的四个报夹组件，所述报夹组件包括与堆叠底板连接且可以调整的报夹底板，报夹底板上设有报夹运动组件，还包括与报夹运动组件连接且跟随报夹运动组件运动的抱具，所述抱具上加工有呈90°布置的报夹直角面，其中两个报夹组件上的抱具的报夹直角面和电堆底板形成一个堆叠空间，氢能源电芯在堆叠空间内完成堆叠，堆叠完成后另外两个报夹组件的抱具也运动并使抱具的报夹直角面与氢能源电芯的另外两个角压紧。

进一步的说，所述报夹底板包括第一底板，第一底板的四角设有腰形孔，第一底板通过紧固件穿过腰形孔连接在堆叠底板上，还包括第二底板，第二底板的长边上均布设有多个腰形孔，第二底板通过紧固件穿过腰形孔固定在第一底板上，还包括通过两个平行立板固定在第二底板表面的报夹安装板，报夹运动组件设置在报夹安装板上。

进一步的说，在第一底板长边旁的堆叠底板上设有偏心调节组件，偏心调节组件与第一底板的长边的侧面相抵来调整第一底板的位置，所述偏心调节组件包括调节圆盘，调节圆盘的表面偏心设置有连接杆，连接杆与堆叠底板连接，所述调节圆盘上还设有调节圆弧孔，调节紧固件穿过调节圆弧孔与堆叠底板连接。

进一步的说，所述的第一底板上还设有多个用于对第二底板位置进行微调的顶推组件，所述的顶推组件包括固定在第一底板上的顶推固定块，顶推固定块上螺纹连接有顶推杆，顶推杆的一端与第二底板的侧边相抵。

进一步的说，所述的报夹运动组件包括一组平行设置在报夹底板上的报夹直线导轨，以及与报夹直线导轨配合的报夹滑块，抱具固定在报夹滑块上，还包括固定连接在报夹底板上的驱动器，驱动器与抱具连接，所述抱具上还设有与报夹直线导轨连接的导轨锁。

进一步的说，所述的抱具上设有大理石报夹部，所述的报夹直角面设置在大理石报夹部上。

进一步的说，所述的堆叠底板设有进行承托的承托板组，以及还设有驱动电堆底板运动的产品运动组件，所述的产品运动组件包括固定在堆叠底板下方的多个顶升气缸，还包括设置在顶升框架，所述的顶升框架上设有一组平行的托板直线导轨，托板直线导轨上设有托板滑块，托板滑块连接有承托框架，还包括一连接在顶升框架上的托板驱动器，托板驱动器与承托框架连接。

氢能源电堆组装设备，其包括组装机架，其特征在于：还包括上述权利要求所述的氢能源电堆的堆叠装置，还包括堆叠底板的两端对称垂直布置的压紧侧板，在两压紧侧板的上端设有压紧顶板，压紧顶板上设有对在堆叠装置上完成堆叠后的氢能源电芯进行压整的压装组件，压紧侧板与组装机架连接。

进一步的说，所述的堆叠底板上还设有将侧后板送入并与电堆底板进行定位组装的侧后板抱具组件。

进一步的说，所述的侧后板抱具组件包括与堆叠底板固定的抱具底板，抱具底板上设有一二级进给组件，还包括一固定在二级进给组件上的承托组件，所述承托组件包括与二级进给组件连接的水平承托板，水平承托板的一端设置有垂直托板，垂直托板上设有垂直导轨，还包括连接在垂直导轨上的侧后板承托板，侧后板承托板表面下部的两侧对称设有对侧后板进行承托的L型托板，侧后板承托板的上端设有一水平安装板，水平安装板上对称布置有一组夹紧气缸，夹紧气缸的输出端固定有L型夹块，所述的垂直托板上开有一窗口，窗口对应处的水平承托板上设有一压紧气缸，压紧气缸的输出端与侧后板承托板连接。

进一步的说，所述的二级进给组件包括一组平行设置在抱具底板上的自动导轨，以及通过自动滑块连接在自动导轨上的自动进给板，所述抱具底板上还设有自动进给驱动器，自动进给驱动器通过丝杆与自动进给板连接，所述自动进给板上设有一组平行的手动导轨，水平承托板通过手动滑块连接在手动导轨上，所述自动进给板上还设有手动驱动轮，手动驱动轮通过丝杆与水平承托板连接。

进一步的说，所述的侧后板承托板包括第一侧后承托板，第一侧后承托板与垂直导轨连接，所述压紧气缸的输出端与第一侧后承托板连接，所第一侧后承托板上还设有两组水平微调导轨，第二侧后承托板滑动连接在水平微调导轨上，所述第一侧后承托板上还设有微调丝杆，微调丝杆与第二侧后承托板连接，所述的水平安装板设置在第二侧后承托板的上端。

进一步的说，所述的压装组件包括对称布置在压紧侧板内壁上的压装导向组件，以及与压装导向组件连接的压装板，还包括设置在压装顶板上用于驱动压装板沿压装导向组件运动的压装动力组件，还包括一压装块，所述的压装块设置在压装板上，压装块用于对在堆叠装置上完成堆叠后的氢能源电芯施加下压的作用力。

进一步的说，所述的压装动力组件为固定在压装顶板上的伺服压机，伺服压机的输出端与压装板连接。

进一步的说，所述的压装导向组件为固定设置在压紧侧板内壁上的硬轨滑台，所述的压装动力组件为伺服硬轨驱动电机，伺服硬轨驱动电机驱动硬轨滑台。

进一步的说，所述的压紧顶板上还设有对四个报夹组件夹紧后状态进行定位保持组件，所述的定位保持组件包括固定在压装板上的一组定位保持气缸，定位保持气缸的输出端身处于压装板的下表面，还包括一与定位保持气缸输出端连接的定位保持板，定位保持板上固定有定位销，所述的抱具的上端设有定位块，定位块上设有与定位销配合的定位孔。

进一步的说，所述的定位销包括定位销安装块，以及突出于定位销安装块的销体，所述的定位销安装块上开设有四个腰形孔，在定位销安装块两侧的定位保持板上设有定位顶板，定位顶板上设有与顶紧螺钉，顶紧螺钉的端部与定位销安装块的侧边相抵。

进一步的说，位于压装块长度方向两端的压装板上固定有三个位移测量传感器，其中两个位移测量传感器设置在压装块一端的压装板上，另一个位移测量传感器设置在压装块另一端的安装板上。

进一步的说，所述组装机架包括一个安装底架，安装底架的上表面的两端部分别设有主动侧箱体和从动侧箱体，主动侧箱体和从动侧箱体上均设有与压紧侧板连接的回转支承，所述的主动侧箱体内还设有驱动回转支承旋转的旋转驱动组件。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明设计了一种氢能源电堆的堆叠装置，首先，报夹底板为一个可调整的报夹底板，方便对抱具的角度和方向进行调整，保证了两个报夹组件与电堆底板形成的堆叠空间的精度和可靠性，更好的服务于电堆的堆叠，其次，报夹运动组件能够带动抱具在远离和靠近电堆的水平方向上运动，当报夹组件从电堆的四周撤离时，报夹组件对电堆没有任何方向上的作用力，继而不会造成电堆可能出现变形，克服了现有技术中定位柱抽离过程中可能造成电堆变形的问题，再次，本发明对抱具的形状进行了限定，所述的抱具上设有报夹直角面，报夹直角面与电堆的角部的两侧面紧贴，两个报夹组件的抱具的报夹直角面就可以对电堆的平面内的两个自由度进行限位，保证了极板堆叠时的精度，优选的两个报夹组件为极板长度方向上两角所对应的报夹组件，亦可为极板对角方向所对应的报夹组件，从次，本发明中的报夹组件为极板长度方向上两角所对应的报夹组件，即两个报夹组件位于极板的同一侧，方便人员进行极板的堆叠作业，提高堆叠的效率。

2、本发明进一步的设计了具有氢能源电堆的堆叠装置的氢能源电堆的组装设备，在完成电堆的堆叠后，可以在同一设备上实现对电堆的压整以及侧后板的组装，工位得到减少，电堆无需进行工位之间的流转，一次定位即可完成整个氢能源电堆的组装，保证了氢能源电堆的组装精度，同时，半自动化有效提高了设备的生产效率，降低了工人的劳动强度。

氢能源电堆的堆叠装置。

附图说明

图1为氢能源电堆的堆叠装置的立体示意图；

图2为报夹组件的示意图；

图2a为偏心调节组件的示意图；

图3为产品运动组件的示意图；

图4为产品运动组件的剖视示意图；

图5为一种压装动力组件的氢能源电堆组装设备的示意图；

图6为另一种压装动力组件的氢能源电堆组装设备的示意图；

图7为侧后板抱具组件的示意图；

图8为另一视角的侧后板抱具组件的示意图；

图9为压装定位以及定位保持组件的示意图；

图10为压装定位以及定位保持组件的正视示意图；

图中1为堆叠底板，10为承托板组，11为产品运动组件，110为顶升气缸，111为顶升框架，112为托板直线导轨，113为托板滑块，114为承托框架，115为托板驱动器，

2为电堆底板，

3为报夹组件，30为报夹底板，301为第一底板，302为腰形孔，303为第二底板，304为平行立板，305为报夹安装板，

31为报夹运动组件，310为报夹直线导轨，311为报夹滑块，313为驱动器，314为导轨锁，

32为抱具，320为报夹直角面，321为大理石报夹部，323为定位块，324为定位孔，

33为偏心调节组件，330为调节圆盘，331为连接杆，332为调节圆弧孔，333为调节紧固件，

34为顶推组件，340为顶推固定块，341为顶推杆，

4为组装机架，40为安装底架，41为主动侧箱体，42为从动侧箱体，43为回转支承，44为旋转驱动组件，

5为压紧侧板，6为压紧顶板，60为定位保持组件，601为定位保持气缸，602为定位保持板，603为定位销，6030为定位销安装块，6031为销体，6032为腰形孔，6033为定位顶板，6034为顶紧螺钉，63为位移测量传感器，

7为压装组件，70为压装导向组件，700为硬轨滑台，71为压装板，72为压装动力组件，73为压装块，

8为侧后板抱具组件，

80为抱具底板，

81为二级进给组件，810为自动导轨，811为自动滑块，812为自动进给板，813为自动进给驱动器，814为手动导轨，815为手动滑块，816为手动驱动轮，

82为承托组件，820为水平承托板，8210为窗口，821为垂直托板，822为垂直导轨，823为侧后板承托板，824为L型托板，825为水平安装板，826为夹紧气缸，827为L型夹块，828为压紧气缸，8230为第一侧后承托板，8231为第二侧后承托板，

83为水平微调导轨，830为微调丝杆；

9为侧后板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需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。

氢能源电堆的堆叠装置的实施例

参见图1所示，氢能源电堆的堆叠装置，其特征在于：包括堆叠底板1，堆叠底板1上设有一电堆底板2，还包括设置在堆叠底板上的四个报夹组件3，所述报夹组件3包括与堆叠底板连接且可以调整的报夹底板30，报夹底板30上设有报夹运动组件31，还包括与报夹运动组件31连接且跟随报夹运动组件运动的抱具32，所述抱具32上加工有呈90°布置的报夹直角面320，其中两个报夹组件上的抱具的报夹直角面和电堆底板形成一个堆叠空间，氢能源电芯在堆叠空间内完成堆叠，堆叠完成后另外两个报夹组件的抱具也运动并使抱具的报夹直角面与氢能源电芯的另外两个角压紧。

本发明设计了一种氢能源电堆的堆叠装置，首先，报夹底板为一个可调整的报夹底板，方便对抱具的角度和方向进行调整，保证了两个报夹组件与电堆底板形成的堆叠空间的精度和可靠性，更好的服务于电堆的堆叠，其次，报夹运动组件能够带动抱具在远离和靠近电堆的水平方向上运动，当报夹组件从电堆的四周撤离时，报夹组件对电堆没有任何方向上的作用力，继而不会造成电堆可能出现变形，克服了现有技术中定位柱抽离过程中可能造成电堆变形的问题，再次，本发明对抱具的形状进行了限定，所述的抱具上设有报夹直角面，报夹直角面与电堆的角部的两侧面紧贴，两个报夹组件的抱具的报夹直角面就可以对电堆的平面内的两个自由度进行限位，保证了极板堆叠时的精度，优选的两个报夹组件为极板长度方向上两角所对应的报夹组件，亦可为极板对角方向所对应的报夹组件，从次，本发明中的报夹组件为极板长度方向上两角所对应的报夹组件，即两个报夹组件位于极板的同一侧，方便人员进行极板的堆叠作业，提高堆叠的效率。

堆叠装置的工作过程：1、根据电堆产品的尺寸来制作一个标定块，通过标定块来对各个报夹组件进行定位，从而获得报夹运动组件的运动参数，2、两个抱具运动到基准位置，人工开始堆叠，3、堆叠完成后，报夹运动组件带动抱具运动对电堆的四角进行夹紧，并且报夹运动组件达到设定的扭矩后，获取此时的报夹运动组件的运动参数，将堆叠后的报夹运动组件的运动参数与标定块的运动参数进行比对，从而判定堆叠得到的电堆是否合格。

本实施例中，参见图2所示，所述报夹底板30包括第一底板301，第一底板301的四角设有腰形孔302，第一底板301通过紧固件穿过腰形孔连接在堆叠底板1上，还包括第二底板303，第二底板303的长边上均布设有多个腰形孔，第二底板303通过紧固件穿过腰形孔固定在第一底板301上，还包括通过两个平行立板304固定在第二底板303表面的报夹安装板305，报夹运动组件31设置在报夹安装板305上，本发明的报夹底板采用多层的结构设计，第一底板可以相对于堆叠底板进行微调，第二底板可以相对于第一底板进行微调，实现多层调节，方便抱具能够找到精准的报夹的角度。

进一步的说，参见图2a所示，在第一底板301长边旁的堆叠底板上设有偏心调节组件33，偏心调节组件33与第一底板的长边的侧面相抵来调整第一底板的位置，所述偏心调节组件33包括调节圆盘330，调节圆盘330的表面偏心设置有连接杆331，连接杆331与堆叠底板1连接，所述调节圆盘330上还设有调节圆弧孔332，调节紧固件333穿过调节圆弧孔与堆叠底板连接，在第一底板的调节过程中，第一底板与堆叠底板之间可能只需要进行细微的调节，如果使用敲击的方式，调节量可能无法进行控制，常会出现调节过渡造成这个第一底板的定位需要调整的问题，此处可以通过松开调节紧固件，然后利用扳手驱动调节圆盘绕连接杆进行转动，调节圆盘与第一底板的侧面相抵，推动第一底板发生细微的位移，保证调节的精度和准确性。

所述的第一底板301上还设有多个用于对第二底板位置进行微调的顶推组件34，所述的顶推组件34包括固定在第一底板上的顶推固定块340，顶推固定块340上螺纹连接有顶推杆341，顶推杆的一端与第二底板的侧边相抵，由于第二底板可以相对于第一底板进行微调，故通过设置的顶推组件来对微调进行控制，一方面起到驱动第二底板进行位置调整的作用，另一方面也用于对第二底板的位置进行锁定。

进一步的说，参见图2所示，所述的报夹运动组件31包括一组平行设置在报夹底板上的报夹直线导轨310，以及与报夹直线导轨310配合的报夹滑块311，抱具32固定在报夹滑块311上，还包括固定连接在报夹底板上的驱动器313，驱动器313与抱具32连接，所述抱具32上还设有与报夹直线导轨连接的导轨锁314，报夹运动组件实现了抱具在报夹直线导轨上的运动，满足不同工作状态下，自动调整抱具位置的使用需求，本实施例中所述的驱动器为步进电机，导轨锁用于对抱具的位置进行锁紧固定，在电堆受压时，能够更好的对电堆进行支撑和保护，前述的对报夹运动组件的运动参数进行检测，具体的为对步进电机的扭矩进行检测，以及对采用标定块进行标定时的步进电机运动的位置信息，以及人工堆叠的电堆后步进电机达到标定扭矩时的位置信息。

进一步的说，所述的抱具32上设有大理石报夹部321，所述的报夹直角面320设置在大理石报夹部321上，大理石报夹部采用大理石加工而成，具有高耐磨性和高稳定性，且平面度的精度达到0.01mm，满足极板堆叠过程中的定位精度的需求。

进一步的说，所述的堆叠底板1设有进行承托的承托板组10，承托板组由位于中间且连接在堆叠底板上的中间承托板以及位于中间衬托板两侧的侧承托板构成，以及还设有驱动电堆底板2运动的产品运动组件11，所述的产品运动组件11包括固定在堆叠底板1下方的多个顶升气缸110，还包括设置在堆叠底板上表面的顶升框架111，顶升气缸的输出端与顶升框架连接，所述的顶升框架111上设有一组平行的托板直线导轨112，托板直线导轨112上设有托板滑块113，托板滑块113连接有承托框架114，还包括一连接在顶升框架上的托板驱动器115，托板驱动器115与承托框架114连接，本实施例通过产品运动组件来实现电堆底板在堆叠工位和非堆叠工位的移动，当需要移动到堆叠工位时，顶升气缸先将整个顶升框架顶起上升，使得承托框架略高于承托板组，然后托板驱动器驱动承托框架在托板直线导轨上移动，当移动承托板组上方时，顶升气缸缩回，使得承托框架的下表面被承托板组所支撑，在后续的电堆的压装过程中，产品运动组件并不受到压装的影响，一方面保证了设备的使用寿命，另一方面，也避免产品运动组件直接参与压装时可能存在结构强度不够造成的压装不到位的问题。

氢能源电堆组装设备实施例

参见图5以及图6所示，氢能源电堆组装设备，其包括组装机架4，其特征在于：还包括上述权利要求所述的氢能源电堆的堆叠装置，还包括堆叠底板1的两端对称垂直布置的压紧侧板5，在两压紧侧板5的上端设有压紧顶板6，压紧顶板6上设有对在堆叠装置上完成堆叠后的氢能源电芯进行压整的压装组件7，压紧侧板5与组装机架4连接。

本发明在堆叠装置完成电堆的堆叠后，可以通过压装组件来对堆叠后的电堆进行压整，便于后续的电堆整体的组装。

进一步的说，所述的堆叠底板1上还设有将侧后板送入并与电堆底板进行定位组装的侧后板抱具组件8，侧后板的重量较重，人工无法进行手工操作，吊装作业也比较困难，故设计了侧后板抱具组件来实现侧后板与压整后的电堆组装的自动化，提高了生产效率，降低了工人的劳动强度。

本实施例中，参见图7和图8所示，所述的侧后板抱具组件8包括与堆叠底板1固定的抱具底板80，抱具底板80上设有一二级进给组件81，还包括一固定在二级进给组件81上的承托组件82，所述承托组件82包括与二级进给组件81连接的水平承托板820，水平承托板820的一端设置有垂直托板821，垂直托板821上设有垂直导轨822，还包括连接在垂直导轨822上的侧后板承托板823，侧后板承托板823表面下部的两侧对称设有对侧后板进行承托的L型托板824，侧后板承托板824的上端设有一水平安装板825，水平安装板825上对称布置有一组夹紧气缸826，夹紧气缸826的输出端固定有L型夹块827，所述的垂直托板821上开有一窗口8210，窗口8210对应处的水平承托板820上设有一压紧气缸828，压紧气缸828的输出端与侧后板承托板823连接，此处通过二级进给组件拓展了进给组件的长度，方便工作人员在设备外将侧后板放置在侧后板抱具组件上，L型托板用于对侧后板的下端进行承托，夹紧气缸以及L型夹块用于对侧后板的上端进行夹紧，从而实现侧后板在侧后板抱具上的固定，当二级进给组件将侧后板运送到装配位置后，压紧气缸驱动侧后板承托板沿垂直导轨向下运动，使侧后板托板的下端与电堆底板紧贴，然后两者通过紧固件连接在一起，实现了侧后板与堆叠后的电堆的组装。

进一步的说，所述的二级进给组件81包括一组平行设置在抱具底板80上的自动导轨810，以及通过自动滑块811连接在自动导轨810上的自动进给板812，所述抱具底板80上还设有自动进给驱动器813，自动进给驱动器813通过丝杆与自动进给板812连接，所述自动进给板812上设有一组平行的手动导轨814，水平承托板820通过手动滑块815连接在手动导轨814上，所述自动进给板812上还设有手动驱动轮816，手动驱动轮816通过丝杆与水平承托板连接，本实施例中所述的二级进给组件采用自动和手动组合式的二级进给组件，自动导轨和自动滑块用于实现快速进给，缩短进给所需的时间，提高效率，当侧后板和电堆底板需要进行定位组装时，通过手动驱动轮来对水平承托板进行微调，能更加准确的进行两者的定位，提高组装的效率。

进一步的说，所述的侧后板承托板823包括第一侧后承托板8230，第一侧后承托板8230与垂直导轨822连接，所述压紧气缸828的输出端与第一侧后承托板8230连接，所第一侧后承托板8230上还设有两组水平微调导轨83，第二侧后承托板8231滑动连接在水平微调导轨83上，所述第一侧后承托板8230上还设有微调丝杆830，微调丝杆830与第二侧后承托板8231连接，所述的水平安装板825设置在第二侧后承托板8231的上端，二级进给组件只能对一个方向的误差进行调节，当侧后板与电堆底板在另一个方向上存在误差时，二级进给组件无法进行调节，故设置对侧后板承托板的结构进行了改进，采用双侧后承托板的结构设计，且两个侧后承托板通过水平微调导轨可以进行两者水平方向的微调，当侧后板与电堆底板存在另一个方向上的误差时，可以侧后板承托板进行调节，方便侧后板与电堆底板的组装定位。

进一步的说，参见图5、图6以及图9所示，所述的压装组件7包括对称布置在压紧侧板5内壁上的压装导向组件70，以及与压装导向组件70连接的压装板71，还包括设置在压装顶板上用于驱动压装板沿压装导向组件运动的压装动力组件72，还包括一压装块73，所述的压装块73设置在压装板71上，压装块73用于对在堆叠装置上完成堆叠后的氢能源电芯施加下压的作用力，此处通过压装动力组件驱动压装板沿压装导向组件运动，压装块作用在氢能源电芯上使电堆的高度压制到设定的高度。

进一步的说，参见图5所示，所述的压装动力组件72为固定在压装顶板上的伺服压机，伺服压机的输出端与压装板连接，当压装动力组件采用伺服压机时，伺服压紧安装在氢能源电堆的正上方的压装顶板上，伺服压机的压力更加精确可控，此时的压装导向组件采用高精度且具有一定刚性的导轨即可。

进一步的说，参见图6所示，所述的压装导向组件70为固定设置在压紧侧板内壁上的硬轨滑台700，所述的压装动力组件72为伺服硬轨驱动电机，伺服硬轨驱动电机驱动硬轨滑台，受限于产线的空间的影响，此处采用硬轨滑台来作为压装导向组件，并通过伺服硬轨驱动电机来施加压紧力。

本实施例中，参见图9和图10所示，所述的压紧顶板6上还设有对四个报夹组件夹紧后状态进行定位保持组件60，所述的定位保持组件60包括固定在压装板上的一组定位保持气缸601，定位保持气缸601的输出端身处于压装板71的下表面，还包括一与定位保持气缸输出端连接的定位保持板602，定位保持板602上固定有定位销603，所述的抱具32的上端设有定位块323，定位块323上设有与定位销配合的定位孔324，在压装过程中，抱具收到氢能源电堆向外的膨胀力，设置的定位保持组件能够对抱具的位置进行锁定，整个压装过程中，抱具的位置稳定，其对电堆的保护效果更好。

进一步的说，所述的定位销603包括定位销安装块6030，以及突出于定位销安装块的销体6031，所述的定位销安装块6030上开设有四个腰形孔6032，在定位销安装块6030两侧的定位保持板上设有定位顶板6033，定位顶板6033上设有与顶紧螺钉6034，顶紧螺钉的端部与定位销安装块的侧边相抵，此处对定位销的结构进行了限定，该定位销可以通过腰形孔进行位置的微调，保证定位销与定位孔配合的准确性，且顶紧螺钉也对定位销的位置进行固定，当抱具的受力传递给定位销时，定位销不会出现位移的现象。

进一步的说，位于压装块长度方向两端的压装板上固定有三个位移测量传感器63，其中两个位移测量传感器设置在压装块一端的压装板上，另一个位移测量传感器设置在压装块另一端的安装板上，此处通过位移测量传感器来对产品的平面度进行检测，主要是两个时间点：一个是在压装块的压力保持过程时，对产品的平面的检测，另一个是在压装块的压力撤除后，侧后板安装完成后对产品的平面度进行检测。

进一步的说，参见图5和图6所示，所述组装机架4包括一个安装底架40，安装底架40的上表面的两端部分别设有主动侧箱体41和从动侧箱体42，主动侧箱体41和从动侧箱体42上均设有与压紧侧板连接的回转支承43，所述的主动侧箱体内还设有驱动回转支承旋转的旋转驱动组件44，回转支承的内圈固定在主动侧箱体上，外圈与压装侧板连接，旋转驱动组件为安装在主动侧箱体的旋转驱动电机，旋转驱动电机通过齿轮与回转支承的外圈连接，其实现堆叠装置和压装组件的整体翻转，角度可控制，可以将整个堆叠空间倾斜一定的角度，方便人们进行电堆的堆叠作用，堆叠完成后，调整角度进行加压以及侧后板的半自动组装。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明设计了一种氢能源电堆的堆叠装置，首先，报夹底板为一个可调整的报夹底板，方便对抱具的角度和方向进行调整，保证了两个报夹组件与电堆底板形成的堆叠空间的精度和可靠性，更好的服务于电堆的堆叠，其次，报夹运动组件能够带动抱具在远离和靠近电堆的水平方向上运动，当报夹组件从电堆的四周撤离时，报夹组件对电堆没有任何方向上的作用力，继而不会造成电堆可能出现变形，克服了现有技术中定位柱抽离过程中可能造成电堆变形的问题，再次，本发明对抱具的形状进行了限定，所述的抱具上设有报夹直角面，报夹直角面与电堆的角部的两侧面紧贴，两个报夹组件的抱具的报夹直角面就可以对电堆的平面内的两个自由度进行限位，保证了极板堆叠时的精度，优选的两个报夹组件为极板长度方向上两角所对应的报夹组件，亦可为极板对角方向所对应的报夹组件，从次，本发明中的报夹组件为极板长度方向上两角所对应的报夹组件，即两个报夹组件位于极板的同一侧，方便人员进行极板的堆叠作业，提高堆叠的效率。

2、本发明进一步的设计了具有氢能源电堆的堆叠装置的氢能源电堆的组装设备，在完成电堆的堆叠后，可以在同一设备上实现对电堆的压整以及侧后板的组装，工位得到减少，电堆无需进行工位之间的流转，一次定位即可完成整个氢能源电堆的组装，保证了氢能源电堆的组装精度，同时，半自动化有效提高了设备的生产效率，降低了工人的劳动强度。

Claims (19)

1.氢能源电堆的堆叠装置，其特征在于：包括堆叠底板，堆叠底板上设有一电堆底板，还包括设置在堆叠底板上的四个报夹组件，所述报夹组件包括与堆叠底板连接且可以调整的报夹底板，报夹底板上设有报夹运动组件，还包括与报夹运动组件连接且跟随报夹运动组件运动的抱具，所述抱具上加工有呈90°布置的报夹直角面，其中两个报夹组件上的抱具的报夹直角面和电堆底板形成一个堆叠空间，氢能源电芯在堆叠空间内完成堆叠，堆叠完成后另外两个报夹组件的抱具也运动并使抱具的报夹直角面与氢能源电芯的另外两个角压紧。

2.根据权利要求1所述的氢能源电堆的堆叠装置，其特征在于：所述报夹底板包括第一底板，第一底板的四角设有腰形孔，第一底板通过紧固件穿过腰形孔连接在堆叠底板上，还包括第二底板，第二底板的长边上均布设有多个腰形孔，第二底板通过紧固件穿过腰形孔固定在第一底板上，还包括通过两个平行立板固定在第二底板表面的报夹安装板，报夹运动组件设置在报夹安装板上。

3.根据权利要求2所述的氢能源电堆的堆叠装置，其特征在于：在第一底板长边旁的堆叠底板上设有偏心调节组件，偏心调节组件与第一底板的长边的侧面相抵来调整第一底板的位置，所述偏心调节组件包括调节圆盘，调节圆盘的表面偏心设置有连接杆，连接杆与堆叠底板连接，所述调节圆盘上还设有调节圆弧孔，调节紧固件穿过调节圆弧孔与堆叠底板连接。

4.根据权利要求2所述的氢能源电堆的堆叠装置，其特征在于：所述的第一底板上还设有多个用于对第二底板位置进行微调的顶推组件，所述的顶推组件包括固定在第一底板上的顶推固定块，顶推固定块上螺纹连接有顶推杆，顶推杆的一端与第二底板的侧边相抵。

5.根据权利要求1所述的氢能源电堆的堆叠装置，其特征在于：所述的报夹运动组件包括一组平行设置在报夹底板上的报夹直线导轨，以及与报夹直线导轨配合的报夹滑块，抱具固定在报夹滑块上，还包括固定连接在报夹底板上的驱动器，驱动器与抱具连接，所述抱具上还设有与报夹直线导轨连接的导轨锁。

6.根据权利要求1所述的氢能源电堆的堆叠装置，其特征在于：所述的抱具上设有大理石报夹部，所述的报夹直角面设置在大理石报夹部上。

7.根据权利要求1所述的氢能源电堆的堆叠装置，其特征在于：所述的堆叠底板设有进行承托的承托板组，以及还设有驱动电堆底板运动的产品运动组件，所述的产品运动组件包括固定在堆叠底板下方的多个顶升气缸，还包括设置在顶升框架，所述的顶升框架上设有一组平行的托板直线导轨，托板直线导轨上设有托板滑块，托板滑块连接有承托框架，还包括一连接在顶升框架上的托板驱动器，托板驱动器与承托框架连接。

8.氢能源电堆组装设备，其包括组装机架，其特征在于：还包括权利要求1-7任意一项所述的氢能源电堆的堆叠装置，还包括堆叠底板的两端对称垂直布置的压紧侧板，在两压紧侧板的上端设有压紧顶板，压紧顶板上设有对在堆叠装置上完成堆叠后的氢能源电芯进行压整的压装组件，压紧侧板与组装机架连接。

9.根据权利要求8所述的氢能源电堆组装设备，其特征在于：所述的堆叠底板上还设有将侧后板送入并与电堆底板进行定位组装的侧后板抱具组件。

10.根据权利要求9所述的氢能源电堆组装设备，其特征在于：所述的侧后板抱具组件包括与堆叠底板固定的抱具底板，抱具底板上设有一二级进给组件，还包括一固定在二级进给组件上的承托组件，所述承托组件包括与二级进给组件连接的水平承托板，水平承托板的一端设置有垂直托板，垂直托板上设有垂直导轨，还包括连接在垂直导轨上的侧后板承托板，侧后板承托板表面下部的两侧对称设有对侧后板进行承托的L型托板，侧后板承托板的上端设有一水平安装板，水平安装板上对称布置有一组夹紧气缸，夹紧气缸的输出端固定有L型夹块，所述的垂直托板上开有一窗口，窗口对应处的水平承托板上设有一压紧气缸，压紧气缸的输出端与侧后板承托板连接。

11.根据权利要求10所述的氢能源电堆组装设备，其特征在于：所述的二级进给组件包括一组平行设置在抱具底板上的自动导轨，以及通过自动滑块连接在自动导轨上的自动进给板，所述抱具底板上还设有自动进给驱动器，自动进给驱动器通过丝杆与自动进给板连接，所述自动进给板上设有一组平行的手动导轨，水平承托板通过手动滑块连接在手动导轨上，所述自动进给板上还设有手动驱动轮，手动驱动轮通过丝杆与水平承托板连接。

12.根据权利要求10所述的氢能源电堆组装设备，其特征在于：所述的侧后板承托板包括第一侧后承托板，第一侧后承托板与垂直导轨连接，所述压紧气缸的输出端与第一侧后承托板连接，所第一侧后承托板上还设有两组水平微调导轨，第二侧后承托板滑动连接在水平微调导轨上，所述第一侧后承托板上还设有微调丝杆，微调丝杆与第二侧后承托板连接，所述的水平安装板设置在第二侧后承托板的上端。

13.根据权利要求8所述的氢能源电堆组装设备，其特征在于：所述的压装组件包括对称布置在压紧侧板内壁上的压装导向组件，以及与压装导向组件连接的压装板，还包括设置在压装顶板上用于驱动压装板沿压装导向组件运动的压装动力组件，还包括一压装块，所述的压装块设置在压装板上，压装块用于对在堆叠装置上完成堆叠后的氢能源电芯施加下压的作用力。

14.根据权利要求13所述的氢能源电堆组装设备，其特征在于：所述的压装动力组件为固定在压装顶板上的伺服压机，伺服压机的输出端与压装板连接。

15.根据权利要求13所述的氢能源电堆组装设备，其特征在于：所述的压装导向组件为固定设置在压紧侧板内壁上的硬轨滑台，所述的压装动力组件为伺服硬轨驱动电机，伺服硬轨驱动电机驱动硬轨滑台。

16.根据权利要求13所述的氢能源电堆组装设备，其特征在于：所述的压紧顶板上还设有对四个报夹组件夹紧后状态进行定位保持组件，所述的定位保持组件包括固定在压装板上的一组定位保持气缸，定位保持气缸的输出端身处于压装板的下表面，还包括一与定位保持气缸输出端连接的定位保持板，定位保持板上固定有定位销，所述的抱具的上端设有定位块，定位块上设有与定位销配合的定位孔。

17.根据权利要求16所述的氢能源电堆组装设备，其特征在于：所述的定位销包括定位销安装块，以及突出于定位销安装块的销体，所述的定位销安装块上开设有四个腰形孔，在定位销安装块两侧的定位保持板上设有定位顶板，定位顶板上设有与顶紧螺钉，顶紧螺钉的端部与定位销安装块的侧边相抵。

18.根据权利要求13所述的氢能源电堆组装设备，其特征在于：位于压装块长度方向两端的压装板上固定有三个位移测量传感器，其中两个位移测量传感器设置在压装块一端的压装板上，另一个位移测量传感器设置在压装块另一端的安装板上。

19.根据权利要求8所述的氢能源电堆组装设备，其特征在于：所述组装机架包括一个安装底架，安装底架的上表面的两端部分别设有主动侧箱体和从动侧箱体，主动侧箱体和从动侧箱体上均设有与压紧侧板连接的回转支承，所述的主动侧箱体内还设有驱动回转支承旋转的旋转驱动组件。

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