CN116365001B - 一种精确调整燃料电池堆芯直线度的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种精确调整燃料电池堆芯直线度的装置，包括平台、对称设于所述平台两侧并具有沿X轴向自由度的两个堆芯抱紧机构、设于所述平台和所述堆芯抱紧机构之间并用于调节所述堆芯抱紧机构倾斜度的水平调节机构，所述堆芯抱紧机构包括固定在所述水平调节机构上的底座、设于所述底座上并沿X轴向来回移动的支架、平行设于所述支架一侧的前侧固定板、后侧固定板和侧向固定板，所述前侧固定板和后侧固定板还具有沿Y轴向自由度，所述侧向固定板与所述前侧固定板和后侧固定板错开设置。与现有技术相比，本发明能方便地搭配各种类型的自动装配台，并根据物料的批量状态精确调整堆芯抱紧机构对堆芯直线度的预紧和调整，提高堆芯的直线度。

Description

一种精确调整燃料电池堆芯直线度的装置

技术领域

本发明涉及燃料电池组装应用领域，尤其是涉及一种精确调整燃料电池堆芯直线度的装置。

背景技术

目前市面上已公开的定位工装在燃料电池堆芯组装过程中，基本上是通过与燃料电池的仿形的定位工装实现对燃料电池的直线度的保证，这部分定位工装采用以多根圆柱式的线定位模式或者以四个面的面定位的方式实现，所有的定位装置均是固定的，仅仅在压装时起到将堆叠的极板和膜电极扭曲变形限制在容许范围内的作用，随着燃料电池技术的发展，极板和膜电极的长宽一致性不断提高，但是使用该类工装，无法实现更高精度的定位，保证产品直线度，提高堆芯的气密性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种精确调整燃料电池堆芯直线度的装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案为提供一种精确调整燃料电池堆芯直线度的装置，包括平台、对称设于所述平台两侧并具有沿X轴向自由度的两个堆芯抱紧机构、设于所述平台和所述堆芯抱紧机构之间并用于调节所述堆芯抱紧机构倾斜度的水平调节机构，

其中，所述堆芯抱紧机构包括固定在所述水平调节机构上的底座、设于所述底座上并沿X轴向来回移动的支架、平行设于所述支架一侧的前侧固定板、后侧固定板和侧向固定板，所述前侧固定板和后侧固定板还具有沿Y轴向自由度，所述侧向固定板与所述前侧固定板和后侧固定板错开设置，

当运行时，所述水平调节机构调整所述底座的倾斜度至水平，堆芯置于两个所述支架之间，两个所述支架沿X轴向移动靠近贴紧所述堆芯，此时所述侧向固定板贴紧所述堆芯沿X轴向的侧壁，所述前侧固定板和后侧固定板沿Y轴向靠近贴紧所述堆芯沿Y轴向的侧壁，从而夹紧所述堆芯以实现所述堆芯直线度的调整。

进一步地，所述平台具有沿X轴向的自由度，所述平台底部设有沿X轴向的齿条和与所述齿条配合的第一导轨。

更进一步地，所述平台上设有用于控制所述平台沿所述第一导轨移动的电机。

更进一步地，所述电机上还设有旋转编码器，旋转编码器为本领域常规市售产品，如光电式旋转编码器，旋转编码器用于检测电机的运行，实现整个装置位置的精确定位。

进一步地，所述平台上还设有固定所述堆芯最下层的固定座，所述固定座穿过所述底座并置于两个所述支架之间。

进一步地，所述底座上设有沿X轴向的第二导轨，所述支架的底部设有与所述第二导轨滑动连接的滑块。

更进一步地，所述支架上设有控制所述支架沿所述第二导轨移动的电缸。

更进一步地，所述第二导轨上设有光栅尺，所述电缸上设有压力传感器。光栅尺用于检测支架的位移，压力传感器用于监测电缸的运行。

进一步地，所述水平调节机构包括设于所述平台上的液压油缸、与所述液压油缸的推杆相连的移动板、设于所述液压油缸上的固定板、设于所述移动板底部的若干个支腿、设于所述支腿上并用于调整所述支腿高度的调平螺母，所述移动板还与所述底座连接，所述固定板上还开设有供所述推杆穿过的孔洞，所述移动板上的所述支腿还穿过所述固定板。

进一步地，所述支架上设有沿Y轴向的第三导轨，所述前侧固定板和所述后侧固定板上设有与所述第三导轨滑动连接的滑动轴承。

更进一步地，所述支架上还设有分别控制所述前侧固定板和所述后侧固定板沿所述第三导轨相向或相背移动的液压油缸。

更进一步地，所述第三导轨上设有光栅尺，所述液压油缸上设有压力传感器。光栅尺用于检测前侧固定板和后侧固定板的位移，压力传感器用于监测液压油缸的运行

进一步地，所述前侧固定板、后侧固定板和侧向固定板均为大理石板。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明能够方便地搭配各种类型的自动装配台，并能够根据物料的批量状态精确调整堆芯抱紧机构的夹紧力范围；

(2)该发明能够通过堆芯抱紧机构对堆芯直线度的预紧和调整，实现对堆芯直线度合理地控制，提高堆芯的直线度；

(3)该发明能够通过堆芯抱紧机构降低堆芯压紧时侧向力对工装的影响，减少工装变形，保证堆芯的直线度。

附图说明

图1为本发明装置的结构总体示意图。

图2为本发明装置堆芯抱紧机构的结构示意图。

图3为图2中A处的细节放大图。

图4为本发明装置水平调节机构的结构示意图。

图中标识如下：

1为堆芯抱紧机构，1-1为支架，1-2为前侧固定板，1-3为后侧固定板，1-4为侧向固定板，1-5为底座，1-6为第三导轨，1-7为液压油缸，1-8为电缸，1-9为第二导轨，1-10为固定座，2为电机，3为平台，3-1为齿条，3-2为第一导轨，4为水平调节机构，4-1为液压油缸，4-2为支腿，4-3为调平螺母，4-4为固定板，4-5为移动板，5为堆芯。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

以下各实施例中，如无特别说明的功能部件或结构，则表明其均为本领域为实现对应功能而采用的常规部件或常规结构。

实施例1：

如图1～4所示，为一种精确调整燃料电池堆芯直线度的装置，包括沿X轴向移动的平台3、对称设于平台3两侧并沿X轴向来回移动的两个堆芯抱紧机构1、设于平台3和堆芯抱紧机构1之间并用于调节堆芯抱紧机构1平衡的水平调节机构4。平台3底部设有沿X轴向的齿条3-1和与齿条3-1配合的第一导轨3-2，平台3上还设有用于控制平台3沿第一导轨3-2移动的电机2，平台3上还设有固定堆芯5最下层的固定座1-10，固定座1-10穿过底座1-5并置于两个支架1-1之间。堆芯抱紧机构1包括底座1-5、设于底座1-5上并沿X轴向移动的支架1-1、设于支架1-1一侧呈匚型的前侧固定板1-2、后侧固定板1-3和侧向固定板1-4，前侧固定板1-2和后侧固定板1-3还能沿Y轴向来回移动，前侧固定板1-2、后侧固定板1-3和侧向固定板1-4均为大理石板。底座1-5上设有沿X轴向的第二导轨1-9，支架1-1的底部设有与第二导轨1-9滑动连接的滑块，支架1-1上还设有控制支架1-1沿第二导轨1-9移动的电缸1-8。水平调节机构4包括设于平台3上的液压油缸4-1、与液压油缸4-1的推杆相连的移动板4-5、设于液压油缸4-1上的固定板4-4、设于移动板4-5底部并穿过固定板4-4的若干个支腿4-2、设于支腿4-2上并用于调整支腿4-2高度的调平螺母4-3，移动板4-5还与底座1-5连接，固定板4-4上还开设有供推杆穿过的孔洞。支架1-1上设有沿Y轴向的第三导轨1-6，前侧固定板1-2和后侧固定板1-3上设有与第三导轨1-6滑动连接的滑动轴承，支架1-1上还设有分别控制前侧固定板1-2和后侧固定板1-3沿第三导轨1-6相向或相背移动的液压油缸1-7。

本装置的操作流程为：

在燃料电池自动堆芯前，首先需要通过调整水平调节机构4，调整堆芯抱紧机构1的水平，调整堆芯抱紧机构1水平时，先将液压油缸4-1打开，推杆顶起堆芯抱紧机构1，调整支腿4-2上的调平螺母4-3调节若干个支腿4-2的高低一致，从而实现堆芯抱紧机构1的水平调整。电机2带动平台3通过第一导轨3-2移动到堆芯码垛位置，将堆芯5的底面端板放置到固定座1-10上，通过电缸1-8调节支架1-1沿第二导轨1-9移动，使得左右两个支架1-1靠近堆芯5，侧向固定板1-4紧贴堆芯5沿X轴向的侧壁，即完成对堆芯5的粗定位。通过液压油缸1-7调节前侧固定板1-2和后侧固定板1-3沿第三导轨1-6移动，前侧固定板1-2和后侧固定板1-3紧贴堆芯5沿Y轴向的侧壁，即完成对堆芯5的精定位。

正常自动堆叠过程中，极板或者膜电极经过纠偏平台时，极板和膜电极的尺寸通过相机测量识别，相关的尺寸通过系统分析传递给左右两侧的堆芯抱紧机构1，根据极板和膜电极的尺寸对后侧固定板1-3、侧向固定板1-4、前侧固定板1-2位置进行精确调整，确保左右两侧堆芯抱紧机构1上后侧固定板1-3、侧向固定板1-4、前侧固定板1-2形成的长宽尺寸相较于堆叠极板和膜电极最大尺寸长宽方向有0.05mm余量，根据实际需求进行堆叠时的精定位，实现堆芯5直线度的精确控制。当堆叠完成之后，其中一侧堆芯抱紧机构1通过电缸1-8调整，支架1-1上的后侧固定板1-3、前侧固定板1-2则通过液压油缸1-7进行调整，进一步将堆芯5夹紧，夹紧到预紧力的预设压力，消除堆叠时预留的间隙和部分小偏差。在堆芯5压紧过程中，是通过液压油缸1-7和电缸1-8对堆芯抱紧机构1进行的位置控制，保证压紧过程中堆芯抱紧机构1的位置不变，保证堆芯5的直线度。

实施例2：

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了在电机2上还设有旋转编码器，该旋转编码器可以为光电式旋转编码器，旋转编码器用于监测电机的运行，实现整个装置位置的精确定位。在第二导轨1-9上设有光栅尺，电缸1-8上设有压力传感器，该光栅尺用于检测支架1-1的位移，该压力传感器用于监测电缸1-8的运行。在第三导轨1-6上设有光栅尺，液压油缸1-7上设有压力传感器，该光栅尺用于检测前侧固定板1-2和后侧固定板1-4的位移，该压力传感器用于监测液压油缸1-7的运行。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种精确调整燃料电池堆芯直线度的装置，其特征在于，包括平台(3)、对称设于所述平台(3)两侧并具有沿X轴向自由度的两个堆芯抱紧机构(1)、设于所述平台(3)和所述堆芯抱紧机构(1)之间并用于调节所述堆芯抱紧机构(1)倾斜度的水平调节机构(4)，

其中，所述堆芯抱紧机构(1)包括固定在所述水平调节机构(4)上的底座(1-5)、设于所述底座(1-5)上并沿X轴向来回移动的支架(1-1)、平行设于所述支架(1-1)一侧的前侧固定板(1-2)、后侧固定板(1-3)和侧向固定板(1-4)，所述前侧固定板(1-2)和后侧固定板(1-3)还具有沿Y轴向自由度，所述侧向固定板(1-4)与所述前侧固定板(1-2)和后侧固定板(1-3)错开设置，

所述底座(1-5)上设有沿X轴向的第二导轨(1-9)，所述支架(1-1)的底部设有与所述第二导轨(1-9)滑动连接的滑块，所述支架(1-1)上设有控制所述支架(1-1)沿所述第二导轨(1-9)移动的电缸(1-8)；

所述水平调节机构(4)包括设于所述平台(3)上的液压油缸(4-1)、与所述液压油缸(4-1)的推杆相连的移动板(4-5)、设于所述液压油缸(4-1)上的固定板(4-4)、设于所述移动板(4-5)底部的若干个支腿(4-2)、设于所述支腿(4-2)上并用于调整所述支腿(4-2)高度的调平螺母(4-3)，所述移动板(4-5)还与所述底座(1-5)连接，所述固定板(4-4)上还开设有供所述推杆穿过的孔洞，所述移动板(4-5)上的所述支腿(4-2)还穿过所述固定板(4-4)；

所述支架(1-1)上设有沿Y轴向的第三导轨(1-6)，所述前侧固定板(1-2)和所述后侧固定板(1-3)上设有与所述第三导轨(1-6)滑动连接的滑动轴承，所述支架(1-1)上还设有分别控制所述前侧固定板(1-2)和所述后侧固定板(1-3)沿所述第三导轨(1-6)相向或相背移动的液压油缸(1-7)；

当运行时，所述水平调节机构(4)调整所述底座(1-5)的倾斜度至水平，堆芯(5)置于两个所述支架(1-1)之间，两个所述支架(1-1)沿X轴向移动靠近贴紧所述堆芯，此时所述侧向固定板(1-4)贴紧所述堆芯(5)沿X轴向的侧壁，所述前侧固定板(1-2)和后侧固定板(1-3)沿Y轴向靠近贴紧所述堆芯(5)沿Y轴向的侧壁，从而夹紧所述堆芯(5)以实现所述堆芯(5)直线度的调整。

2.根据权利要求1所述的一种精确调整燃料电池堆芯直线度的装置，其特征在于，所述平台(3)具有沿X轴向的自由度，所述平台(3)底部设有沿X轴向的齿条(3-1)和与所述齿条(3-1)配合的第一导轨(3-2)。

3.根据权利要求2所述的一种精确调整燃料电池堆芯直线度的装置，其特征在于，所述平台(3)上设有用于控制所述平台(3)沿所述第一导轨(3-2)移动的电机(2)。

4.根据权利要求1所述的一种精确调整燃料电池堆芯直线度的装置，其特征在于，所述平台(3)上还设有固定所述堆芯(5)最下层的固定座(1-10)，所述固定座(1-10)穿过所述底座(1-5)并置于两个所述支架(1-1)之间。

5.根据权利要求1所述的一种精确调整燃料电池堆芯直线度的装置，其特征在于，所述前侧固定板(1-2)、后侧固定板(1-3)和侧向固定板(1-4)均为大理石板。