CN212648294U - 一种氢燃料电池芯片的组装设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种氢燃料电池芯片的组装设备，该组装设备包括预装组件、热压合机以及控制器。预装组件包括放料治具、第一垫板、第二垫板以及仿形吸具，放料治具以及仿形吸具上均设置有吸盘。热压合机包括移动平台、传送机构、电缸、加热板以及压合治具，加热板与电缸的活塞杆连接，加热板与活塞杆之间设置有压力传感器，控制器根据压力传感器反馈的压力信号控制施加在产品上的压力大小。本实用新型的预装组件可帮助辅助工人快速完成5CCM的预装，热压合机可对人工预装后的5CCM进行自动化热压合操作。可见，本实用新型实现了5CCM半自动化组装，提高了生产效率，同时采用机器自动化压合操作要比人工操作误差更小，产品质量更稳定。

Description

一种氢燃料电池芯片的组装设备

技术领域

本实用新型属于氢燃料电池生产技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池芯片的组装设备。

背景技术

燃料电池是很有发展前途的新动力电源，一般以氢气、碳、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料，作为负极，用空气中的氧作为正极。其和一般电池的主要区别在于一般电池的活性物质是预先放在电池内部的，因而电池容量取决于贮存的活性物质的量；而燃料电池的活性物质(燃料和氧化剂)是在反应的同时源源不断地输入，因此，这类电池实际上只是一个能量转换装置。这类电池具有转换效率高、容量大、比能量高、功率范围广、不用充电等优点。

燃料电池芯片(3CCM)包含CCM(质子交换膜)以及喷涂在正反两面的阴、阳极催化剂(其中CCM阴极喷涂阴极催化剂，CCM阳极喷涂阳极催化剂)。

膜电极组件主要由3CCM以及GDL组成，3CCM在参与膜电极组件制作前，还需要在3CCM的正反面各热压合一层PEN边框膜(PEN边框膜的一面为光滑，无胶水面；另一面为粗糙，有胶水面)预装成5CCM。预装好的5CCM还需要经过热压合操作。目前，5CCM的预装以及热压合均依靠人工操作，工作效率低，产品质量不稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种氢燃料电池芯片的组装设备，其可以实现5CCM的半自动化组装，提高生产效率以及产品质量。

本实用新型是这样实现的，一种氢燃料电池芯片的组装设备，其包括预装组件、热压合机以及控制器，所述控制器与所述热压合机的电力系统电连接，用于控制所述热压合机的运行；所述预装组件包括各自独立的放料治具、第一垫板、第二垫板以及仿形吸具，所述仿形吸具的腔体形状与3CCM的形状相匹配，所述放料治具以及仿形吸具上均设置有吸盘；所述热压合机包括移动平台、用于驱动所述移动平台移动的传送机构、电缸、加热板以及用于防止5CCM移位的压合治具，所述加热板与所述电缸的活塞杆连接，所述压合治具安装在所述移动平台上，所述移动平台位于所述加热板的下方，所述加热板与活塞杆末端之间设置有压力传感器，所述压力传感器与所述控制器电连接，所述控制器根据接收到的压力传感器反馈的压力信号控制所述电缸活塞杆的伸出长度，进而控制施加在产品上的压力大小。

进一步的，所述热压合机还包括安装架，所述安装架具有若干导向柱，以及沿所述导向柱从上往下依次间距设置的第一安装板、第二安装板以及第三安装板，所述电缸安装在所述第一安装板的顶面上，所述加热板安装在所述第二安装板的底面，所述第二安装板对应导向柱的位置开设有穿孔，所述导向柱穿设在穿孔内；所述传送机构安装在所述第三安装板上。

进一步的，所述热压合机还包括隔热板，所述隔热板安装在所述第二安装板与加热板之间。

进一步的，所述传送机构包括电机、皮带轮以及皮带，所述电机与所述皮带轮传动连接，所述皮带绕置在所述皮带轮上，所述皮带通过夹具与所述移动平台固定连接。

进一步的，所述传送机构还包括两条并行设置的滑轨，所述移动平台的两侧边分别通过一滑块与所述滑轨滑动连接。

进一步的，所述组装设备还包括安全系统，所述安全系统包括护罩，所述护罩围设在组装设备的外围；所述护罩上开设有操作口，所述操作口处设置有安全光栅，所述安全光栅与所述控制器电连接，当所述安全光栅检测到有手伸入所述操作口时，所述控制器控制设备停止运行。

进一步的，所述安全系统还包括门检测开关，所述门检测开关与控制器电连接；所述门检测开关设置于所述护罩上的门扇处，门扇打开时，所述门检测开关将开门信号反馈至控制器，所述控制器控制设备停止运行。

进一步的，所述安全系统还包括急停按钮，所述急停按钮与设备的电力系统电连接，按下所述急停按钮，设备停止运行。

进一步的，所述安全系统还包括两个启动按钮，所述两个启动按钮与设备的电力系统电连接，当同时按下两个所述启动按钮时，设备开始运行。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：

本实用新型的组装设备具有预装组件以及热压合机，预装组件可帮助辅助工人快速完成5CCM的预装，热压合机可对人工预装后的5CCM进行自动化热压合操作。可见，本实用新型实现了5CCM半自动化组装，提高了生产效率，同时采用机器自动化压合操作要比人工操作误差更小，产品质量更稳定。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种氢燃料电池芯片的组装设备的立体结构示意图；

图2是图1所示组装设备中的热压合机的立体结构示意图；

图3是图1所示组装设备中的热压合机的分解结构示意图；

图4是应用图1所示的组装设备组装氢燃料电池芯片的流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。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实用新型中的具体含义。

请参见图1至图3，示出了本实用新型提供的一较佳实施例，一种氢燃料电池芯片的组装设备，包括预装组件、热压合机1、安全系统以及控制器。其中，控制器与热压合机1的电力系统电连接，用于控制热压合机1的运行。

具体的，上述预装组件包括各自独立(即结构是相互分离，无连接关系)的放料治具、第一垫板、第二垫板以及仿形吸具。仿形吸具的腔体形状与3CCM的形状相匹配，放料治具以及仿形吸具上均设置有吸盘，从而可吸附3CCM。

热压合机1包括安装架11、移动平台12、用于驱动移动平台12移动的传送机构13、电缸14、加热板15、隔热板16以及用于防止5CCM移位的压合治具17。

安装架11具有若干导向柱110，以及沿导向柱110从上往下依次间距设置的第一安装板111、第二安装板112以及第三安装板113，电缸14安装在第一安装板111的顶面上，加热板15安装在第二安装板112的底面，传送机构13安装在第三安装板113上。所述第二安装板112对应导向柱110的位置开设有穿孔，所述导向柱110穿设在穿孔内。

加热板15与电缸14的活塞杆连接，压合治具17安装在移动平台12上，移动平台12位于加热板15的下方。隔热板16安装在第二安装板112与加热板15之间。

上述加热板15与活塞杆末端之间设置有压力传感器，所述压力传感器与所述控制器电连接，所述控制器根据接收到的压力传感器反馈的压力信号控制所述电缸14活塞杆的伸出长度，进而控制施加在产品上的压力大小。

传送机构13包括电机131、皮带轮132以及皮带133，电机131与皮带轮132传动连接，皮带132绕置在皮带轮132上，皮带132通过夹具134与移动平台12固定连接。传送机构13还包括两条并行设置的滑轨135，移动平台13的两侧边分别通过一滑块136与滑轨135滑动连接。

安全系统包括护罩2、门检测开关、急停按钮3以及两个启动按钮4。护罩2围设在组装设备的外围；护罩2上开设有操作口，操作口处设置有安全光栅，安全光栅与控制器电连接，当安全光栅检测到有手伸入操作口时，控制器控制设备停止运行。门检测开关与控制器电连接；门检测开关设置于护罩2上的门扇21处，门扇21打开时，门检测开关将开门信号反馈至控制器，控制器控制设备停止运行。急停按钮3与设备的电力系统电连接，当遇到紧急情况时，按下急停按钮3，设备停止运行。两个启动按钮4与设备的电力系统电连接，当同时按下两个启动按钮4时，设备开始运行，从而可避免设备意外启动。

请参见图4，本实施例还提供了一种应用上述组装设备组装氢燃料电池芯片的方法，其包括以下步骤：

S1、在放料治具上放置一块第一垫板；

S2、在第一垫板上，放上一张边框膜a；

S3、将一块3CCM吸附在仿形吸具上，使3CCM的外形与仿形对齐，完成3CCM的定位后，撕掉3CCM表面上的保护层；

S4、将仿形吸具盖合在边框膜a上，仿形吸具松开3CCM，放料治具吸附3CCM，取下仿形吸具；

S5、在3CCM上放上一张边框膜b；

S6、在边框膜b上放上一块第二垫板，完成5CCM的预装；

S7、将第一垫板、5CCM以及第二垫板放在移动平台13上，启动热压合机1的电力系统，将移动平台13送入热压合机1内；

S8、热压合机1依据设定的参数对5CCM进行热压合；同时，操作员重复上述步骤S1～S6，完成下一块5CCM的预装；

S9、待5CCM热压完成后，移动平台13将热压合的5CCM输送至热压合机1外部；

S10、同时取下第一垫板以及第二垫板，取下组装好的5CCM。

综上所述，本实施例的组装设备具有预装组件以及热压合机1，预装组件可帮助辅助工人快速完成5CCM的预装，热压合机可对人工预装后的5CCM进行自动化热压合操作。

可见，本实施例实现了5CCM半自动化组装，提高了生产效率，同时采用机器自动化压合操作要比人工操作误差更小，产品质量更稳定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种氢燃料电池芯片的组装设备，其特征在于，包括预装组件、热压合机以及控制器，所述控制器与所述热压合机的电力系统电连接，用于控制所述热压合机的运行；所述预装组件包括各自独立的放料治具、第一垫板、第二垫板以及仿形吸具，所述仿形吸具的腔体形状与3CCM的形状相匹配，所述放料治具以及仿形吸具上均设置有吸盘；所述热压合机包括移动平台、用于驱动所述移动平台移动的传送机构、电缸、加热板以及用于防止5CCM移位的压合治具，所述加热板与所述电缸的活塞杆连接，所述压合治具安装在所述移动平台上，所述移动平台位于所述加热板的下方，所述加热板与活塞杆末端之间设置有压力传感器，所述压力传感器与所述控制器电连接，所述控制器根据接收到的压力传感器反馈的压力信号控制所述电缸活塞杆的伸出长度。

2.如权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述热压合机还包括安装架，所述安装架具有若干导向柱，以及沿所述导向柱从上往下依次间距设置的第一安装板、第二安装板以及第三安装板，所述电缸安装在所述第一安装板的顶面上，所述加热板安装在所述第二安装板的底面，所述第二安装板对应导向柱的位置开设有穿孔，所述导向柱穿设在穿孔内；所述传送机构安装在所述第三安装板上。

3.如权利要求2所述的组装设备，其特征在于，所述热压合机还包括隔热板，所述隔热板安装在所述第二安装板与加热板之间。

4.如权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述传送机构包括电机、皮带轮以及皮带，所述电机与所述皮带轮传动连接，所述皮带绕置在所述皮带轮上，所述皮带通过夹具与所述移动平台固定连接。

5.如权利要求4所述的组装设备，其特征在于，所述传送机构还包括两条并行设置的滑轨，所述移动平台的两侧边分别通过一滑块与所述滑轨滑动连接。

6.如权利要求1所述的组装设备，其特征在于，所述组装设备还包括安全系统，所述安全系统包括护罩，所述护罩围设在组装设备的外围；所述护罩上开设有操作口，所述操作口处设置有安全光栅，所述安全光栅与所述控制器电连接，当所述安全光栅检测到有手伸入所述操作口时，所述控制器控制设备停止运行。

7.如权利要求6所述的组装设备，其特征在于，所述安全系统还包括门检测开关，所述门检测开关与控制器电连接；所述门检测开关设置于所述护罩上的门扇处，门扇打开时，所述门检测开关将开门信号反馈至控制器，所述控制器控制设备停止运行。

8.如权利要求6所述的组装设备，其特征在于，所述安全系统还包括急停按钮，所述急停按钮与设备的电力系统电连接，按下所述急停按钮，设备停止运行。

9.如权利要求6所述的组装设备，其特征在于，所述安全系统还包括两个启动按钮，所述两个启动按钮与设备的电力系统电连接，当同时按下两个所述启动按钮时，设备开始运行。

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