CN218039322U - 一种燃料电池电堆自动堆叠装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池电堆自动堆叠装置，包括双极板吸盘固定架和设于所述双极板吸盘固定架的双极板吸盘，所述双极板吸盘固定架的两端设有隔离纸吸盘，所述双极板吸盘固定架的下表面设有膜电极吸嘴，所述膜电极吸嘴包括膜电极吸附板和形成在所述膜电极吸附板上的膜电极吸孔，所述膜电极吸附板上设有对应于所述双极板吸盘的第一过让孔和对应于所述隔离纸吸盘的第二过让孔。该堆叠装置能够更加准确、高效的完成燃料电池电堆的自动堆叠工作。

Description

一种燃料电池电堆自动堆叠装置

技术领域

本实用新型涉及燃料电池生产设备技术领域，尤其涉及用于对燃料电池的电堆进行自动堆叠的装置。

背景技术

氢燃料电池的电堆主要由双极板和膜电极多片相互堆叠组合而成，其中，电堆燃料电池堆是发生电化学反应的场所，是燃料电池动力系统核心部分，由多个单体电池以串联方式层叠组合构成；双极板又称集流板，是燃料电池重要部件之一，具有分隔燃料与氧化剂，阻止气体透过，收集、传导电流等作用；膜电极是质子交换膜燃料电池最核心的部件，是能量转换的多相物质传输和电化学反应场所，涉及三相界面反应和复杂的传质传热过程，直接决定燃料电池的性能、寿命及成本。

目前电堆堆叠依靠人工手工作业完成，双极板单片尺寸大，厚度薄，强度差，膜电极来料时之间以隔离纸隔开，人员在取放过程中需先取放隔离纸，再取放膜电极，动作繁琐，会造成双极板和膜电极表面的划伤、磕碰等不良。

另外，燃料电池电堆由几十片双极板和膜电极相互堆叠组成，人工堆叠无法保证每次放料位置的一致性，容易造成双极板和膜电极位置错位、电堆高度方向垂直性差等不良情况，从而造成整个电堆的气密性不合格，存在漏水、漏氢的可能性。同时，因为上述原因的存在，操作人员在作业时需要格外小心，作业效率低，影响产能。

对此，可以使用通用吸盘直接吸取双极板，实现双极板的自动抓取和搬运动作，膜电极采用手动上料，电堆堆叠靠人工完成。

但是，通过采用吸盘吸取双极板的方式来实现双极板的自动上料，无法兼容膜电极的自动取放，还需要人工介入堆放膜电极，设备与操作人员同时工作安全性无法保证，人工放膜电极效率低，容易损坏膜电极。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种燃料电池电堆自动堆叠装置。该堆叠装置能够更加准确、高效的完成燃料电池电堆的自动堆叠工作。

为实现上述目的，本实用新型提供一种燃料电池电堆自动堆叠装置，包括双极板吸盘固定架和设于所述双极板吸盘固定架的双极板吸盘，所述双极板吸盘固定架的两端设有隔离纸吸盘，所述双极板吸盘固定架的下表面设有膜电极吸嘴，所述膜电极吸嘴包括膜电极吸附板和形成在所述膜电极吸附板上的膜电极吸孔，所述膜电极吸附板上设有对应于所述双极板吸盘的第一过让孔和对应于所述隔离纸吸盘的第二过让孔。

可选地，所述双极板吸盘固定架包括上下间隔设置的第一双极板吸盘固定板和第二双极板吸盘固定板，所述双极板吸盘安装于所述第一双极板吸盘固定板，所述第二双极板吸盘固定板设有对应于所述双极板吸盘的第三过让孔，所述膜电极吸嘴位于所述第二双极板吸盘固定板的下表面。

可选地，所述第一双极板吸盘固定板与第二双极板吸盘固定板之间设有缓冲机构。

可选地，所述缓冲机构位于所述第一双极板吸盘固定板的两端，各所述缓冲机构均包括位于所述第一双极板吸盘固定板和第二双极板吸盘固定板之间的限位套、设于所述限位套的导向轴、以及设于所述第一双极板吸盘固定板的轴套，所述第一双极板吸盘固定板通过所述轴套与所述导向轴上下滑动配合。

可选地，所述第一双极板吸盘固定板的两端分别设有两个所述缓冲机构，每一端的两个所述缓冲机构的导向轴上端通过连杆相连接。

可选地，所述第一双极板吸盘固定板的长度和宽度小于所述第二双极板吸盘固定板，并位于所述第二双极板吸盘固定板上方的中央位置。

可选地，所述双极板吸盘安装于所述第一双极板吸盘固定板的两端。

可选地，所述隔离纸吸盘通过隔离纸吸盘固定架安装于所述第二双极板吸盘固定板的两端。

可选地，所述隔离纸吸盘固定架具有竖向的侧板和在所述侧板顶部向内折弯90度的横板，所述隔离纸吸盘安装于所述横板。

可选地，所述第二双极板吸盘固定板的上方设有位于其中部的竖向连接板，所述连接板的一侧设有用于连接机械臂的连接法兰。

本实用新型所提供的燃料电池电堆自动堆叠装置，根据双极板、膜电极、隔离纸的结构特点，合理利用其在结构上的差异点和相同点，通过结构设计将三种不同的吸取结构集成在同一套装置上，结构紧凑，能够实现双极板的取放和搬运，也能同时吸取膜电极和隔离纸，并能独立放置，既保证了电堆堆叠过程中各种产品的相对位置精度，又能减少搬运动作，提高效率，也减少了产品接触次数，减少产品损耗，相对传统电堆堆叠方式，可以减少人力投入、提高堆叠效率，提高电池良品率。

附图说明

图1为本实用新型实施例所提供的一种燃料电池电堆自动堆叠装置的结构示意图；

图2为图1所示燃料电池电堆自动堆叠装置的爆炸示意图；

图3为图1所示燃料电池电堆自动堆叠装置的使用状态参考图。

图中：

1.双极板吸盘11.限位套12.导向轴13.轴套14.连杆2.隔离纸吸盘3.膜电极吸嘴31.膜电极吸附板32.第一过让孔33.第二过让孔34.膜电极吸孔4.双极板吸盘固定架41.第一双极板吸盘固定板42.第二双极板吸盘固定板421.第三过让孔5.隔离纸吸盘固定架6.连接板7.连接法兰8.机械臂9.加强肋板

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

如图1、图2所示，在一种具体实施例中，本实用新型所提供的燃料电池电堆自动堆叠装置，主要由双极板吸盘1、隔离纸吸盘2、膜电极吸嘴3、双极板吸盘固定架4、隔离纸吸盘固定架5、连接板6以及连接法兰7等部件组成。

双极板吸盘固定架4分为上下两层，位于上层的是第一双极板吸盘固定板41，位于下层的是第二双极板吸盘固定板42，第一双极板吸盘固定板41和第二双极板吸盘固定板42大体呈矩形形状，其中，第一双极板吸盘固定板41的长度和宽度小于第二双极板吸盘固定板42，并位于第二双极板吸盘固定板42上方的中央位置，第一双极板吸盘固定板41与第二双极板吸盘固定板42上下间隔设置，两者之间留有适当的间距，双极板吸盘1安装于第一双极板吸盘固定板41两端的位置，第一双极板吸盘固定板41的每一端分别设有两个在宽度方向上并列的双极板吸盘1。

隔离纸吸盘2通过隔离纸吸盘固定架5安装于第二双极板吸盘固定板42的两端，第二双极板吸盘固定板42的每一端分别安装有三个隔离纸吸盘2，也就是说，隔离纸吸盘2的数量多于双极板吸盘1的数量。通过在吸盘数量上进行差异化设计，可以更好的适应隔离纸和双极板的形状、材料特性，获得更好的吸取效果。

具体地，隔离纸吸盘固定架5呈直角形，具有竖向的侧板和在侧板顶部向内折弯90度的横板，其侧板的下边缘开设有连接孔，可以通过螺钉固定于第二双极板吸盘固定板42两端的侧面，隔离纸吸盘2安装于隔离纸吸盘固定架5的横板，横板上开设有沿长度方向延伸的长圆孔，每一个隔离纸吸盘2分别安装于对应的长圆孔。由于安装孔为长圆孔，因此，在实际组装时，可以灵活地调整隔离纸吸盘2，使其处于准确的位置。

第二双极板吸盘固定板42的上方设有位于其中部的竖向连接板6，连接板6的一侧设有连接法兰7。通过连接法兰7可以将燃料电池电堆自动堆叠装置连接于机器人的机械臂8，从而由机械臂8带动堆叠装置运动，执行吸取、堆叠等各种操作。

为了提高连接强度，在连接板6与第一双极板吸盘固定板41的直角连接处，以及连接板6与连接法兰7的直角连接处，分别设有呈三角形的加强肋板9。

第二双极板吸盘固定板42的下表面设有膜电极吸嘴3，此膜电极吸嘴3为仿形吸嘴，与膜电极的形状大体相仿，主要由膜电极吸附板31和在膜电极吸附板上以点阵形式分布的膜电极吸孔34形成，膜电极吸附板31的上表面设有两个矩形内凹区域，当膜电极吸附板31与第二双极板吸盘固定板42以叠置连接后，两者之间形成两个可以抽真空的内腔，以通过真空吸附的方式，吸取膜电极。

膜电极吸附板31上设有四个第一过让孔32和六个第二过让孔33，其中，四个第一过让孔32分别与四个双极板吸盘1一一对应，六个第二过让孔33分别与六个隔离纸吸盘2一一对应。这样，双极板吸盘1和隔离纸吸盘2便可以穿过第二双极板吸盘固定板42，对双极板和隔离纸进行吸取。

在第一过让孔32和第二过让孔33的上端口分别形成有环形凸台，当膜电极吸附板31与第二双极板吸盘固定板42连接后，各环形凸台的上表面可以与第二双极板吸盘固定板42的下表面接触密封，从而保证膜电极吸嘴3的密封性能。

由于双极板吸盘1安装在第一双极板吸盘固定板41上，需要向下穿过第二双极板吸盘固定板42，因此，第二双极板吸盘固定板42上开设有四个第三过让孔421，四个第三过让孔421分别与四个双极板吸盘1一一对应。

第一双极板吸盘固定板41与第二双极板吸盘固定板42之间还设有缓冲机构。

具体地，该缓冲机构位于第一双极板吸盘固定板的两端，各缓冲机构分别由限位套11、导向轴12、以及轴套13等部件组成，其中，限位套11位于第一双极板吸盘固定板41和第二双极板吸盘固定板42之间，可以固定在第二双极板吸盘固定板42的上表面，导向轴12的下端安装在限位套11中，轴套13大体呈倒“T”形，自下而上地安装在第二双极板吸盘固定板42的通孔内，第一双极板吸盘固定板41通过轴套13与导向轴12上下滑动配合。

第一双极板吸盘固定板41的两端分别设有两个缓冲机构，每一端的两个缓冲机构的导向轴12上端通过连杆14相连接，以保证上下运动的平稳性。

双极板吸盘1位于第一双极板吸盘固定板41的两端，并处于缓冲机构的内侧。

此外，第一双极板吸盘固定板41上还设计有矩形减重孔等结构。

上述实施例仅是本实用新型的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，双极板吸盘1和隔离纸吸盘2的数量进一步增加或减少，或者，将隔离纸吸盘固定架5设计呈其他形状，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

如图3所示，该燃料电池电堆自动堆叠装置能够在同一套装置上，实现双极板、膜电极、隔离纸的吸取、转移和放置，其在工作时的主要动作步骤如下：

S01：装置上的双极板吸盘1开始吸气，吸取双极板，在机械臂8的带动下，将双极板放到指定位置；

S02：装置空载移动至膜电极上料区；

S03：隔离纸吸盘2和膜电极吸嘴3同时吸气，同时吸取隔离纸和膜电极；

S04：装置移动到隔离纸放置区，隔离纸吸盘2断气并反向吹气，将隔离纸放到指定位置；

S05：装置移动到膜电极放置区，膜电极吸嘴3断气，将膜电极放到指定位置。

该装置通过巧妙利用产品结构特征，将多组吸盘集中在一套装置之上，能够更加准确、高效的完成燃料电池电堆的自动堆叠工作，具有结构紧凑、高度集成、适应性强等优点。

以上对本实用新型所提供的燃料电池电堆自动堆叠装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于，包括双极板吸盘固定架(4)和设于所述双极板吸盘固定架的双极板吸盘(1)，所述双极板吸盘固定架(4)的两端设有隔离纸吸盘(2)，所述双极板吸盘固定架(4)的下表面设有膜电极吸嘴(3)，所述膜电极吸嘴(3)包括膜电极吸附板(31)和形成在所述膜电极吸附板(31)上的膜电极吸孔(34)，所述膜电极吸附板(31)上设有对应于所述双极板吸盘(1)的第一过让孔(32)和对应于所述隔离纸吸盘(2)的第二过让孔(33)。

2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于，所述双极板吸盘固定架(4)包括上下间隔设置的第一双极板吸盘固定板(41)和第二双极板吸盘固定板(42)，所述双极板吸盘(1)安装于所述第一双极板吸盘固定板(41)，所述第二双极板吸盘固定板(42)设有对应于所述双极板吸盘(1)的第三过让孔(421)，所述膜电极吸嘴(3)位于所述第二双极板吸盘固定板(42)的下表面。

3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于，所述第一双极板吸盘固定板(41)与第二双极板吸盘固定板(42)之间设有缓冲机构。

4.根据权利要求3所述的燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于，所述缓冲机构位于所述第一双极板吸盘固定板(41)的两端，各所述缓冲机构均包括位于所述第一双极板吸盘固定板(41)和第二双极板吸盘固定板(42)之间的限位套(11)、设于所述限位套的导向轴(12)、以及设于所述第一双极板吸盘固定板(41)的轴套(13)，所述第一双极板吸盘固定板(41)通过所述轴套(13)与所述导向轴(12)上下滑动配合。

5.根据权利要求4所述的燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于，所述第一双极板吸盘固定板(41)的两端分别设有两个所述缓冲机构，每一端的两个所述缓冲机构的导向轴(12)上端通过连杆(14)相连接。

6.根据权利要求5所述的燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于，所述第一双极板吸盘固定板(41)的长度和宽度小于所述第二双极板吸盘固定板(42)，并位于所述第二双极板吸盘固定板(42)上方的中央位置。

7.根据权利要求6所述的燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于，所述双极板吸盘(1)安装于所述第一双极板吸盘固定板(41)的两端。

8.根据权利要求2所述的燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于，所述隔离纸吸盘(2)通过隔离纸吸盘固定架(5)安装于所述第二双极板吸盘固定板(42)的两端。

9.根据权利要求8所述的燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于，所述隔离纸吸盘固定架(5)具有竖向的侧板和在所述侧板顶部向内折弯的横板，所述隔离纸吸盘(2)安装于所述横板。

10.根据权利要求2至9中任一项所述的燃料电池电堆自动堆叠装置，其特征在于，所述第二双极板吸盘固定板(42)的上方设有位于其中部的竖向连接板(6)，所述连接板(6)上端的一侧设有用于连接机械臂(8)的连接法兰(7)。

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