CN218957790U - 工装卡具和电池电堆堆叠装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃料电池生产设备领域，公开了一种工装卡具和电池电堆堆叠装置，工装卡具包括：X向移动组件，包括相互间隔设置的两个第一移动板，并能够沿X向相向或相去移动，第一移动板上设有用于固定第一定位销轴的第一定位孔；Y向移动组件，包括两个相互间隔设置的第二移动板，并能够沿Y向相向或相去移动，第二移动板上设有用于固定第二定位销轴的第二定位孔；联动组件，分别与第一移动板和第二移动板连接，以联动第一移动板和第二移动板带动第一定位销轴和第二定位销轴共同围合形成卡固电堆的限位空间。本实用新型解决了由于电堆堆叠采用内置定位块的设置方式对单电池进行装配，导致内置的定位块无法顺利取出容易出现电堆损坏的技术问题。

Description

工装卡具和电池电堆堆叠装置

技术领域

本实用新型涉及燃料电池生产设备领域，具体地涉及一种工装卡具和电池电堆堆叠装置。

背景技术

燃料电池的单电池组件是由阴极板和阳极板之间夹紧膜电极组成。若干个燃料电池单电池组件串联起来组成一个电堆。将阴极板和阳极板制作为一体，即双极板，多个双极板和膜电极堆垛形成燃料电池堆，燃料电池堆通过两端板夹紧构成燃料电池。也就是说燃料电池的电堆需要若干个双极板和膜电极依次整齐有序的堆叠而成。在这个过程中怎样保证几百片(通常需要300-600片)厚度很薄的双极板和膜电极能够整齐的堆叠在一起，工装卡具的设计则显的至关重要。如果定位结构不合理或者装堆过程中出现失误，电堆中的单电池发生错位，会导致电堆出现漏气、单电池电压低等问题。

传统的电堆堆叠治具采用的是内定位，即在双极板和膜电极左右的氢气腔、空气腔、水腔分别设计定位块，以形成总共六个内置定位块。内置定位块的设置方式在完成单电池装配后，由于堆叠片数较多、堆叠高度较高，装配误差的概率会增大，从而导致定位块可能无法顺利取出，如果强行取出，则会导致电堆损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的由于传统的电堆堆叠治具采用内置定位块的设置方式对单电池进行装配，随着堆叠片数的增多、堆叠高度较高装配误差概率增大，导致内置的定位块无法顺利取出，容易出现电堆损坏的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种工装卡具。

所述工装卡具包括：

X向移动组件，所述X向移动组件包括第一移动板和第一定位销轴，两个所述第一移动板相互间隔设置，并能够沿X向相向或相去移动，所述第一移动板上设有用于固定第一定位销轴的第一定位孔；

Y向移动组件，所述Y向移动组件包括第二移动板和第二定位销轴，两个所述第二移动板相互间隔设置，并能够沿Y向相向或相去移动，所述第二移动板上设有用于固定所述第二定位销轴的第二定位孔；

联动组件，所述联动组件分别与所述第一移动板和第二移动板连接，以联动所述第一移动板和所述第二移动板带动所述第一定位销轴和所述第二定位销轴共同围合形成卡固电堆的限位空间。

本实用新型提供的工装卡具，通过设置具有能够相向和相去移动的第一移动板的X向移动组件、包括能够相向和相去移动的第二移动板的Y向移动组件和联动组件，利用联动组件联动第一移动板和第二移动板，并分别带动设置在第一移动板上的第一定位销轴和设置在第二移动板上的第二定位销轴共同向内围合或向外扩散，以形成对电堆的外轮廓进行卡固的限位空间，从而取代了采用电堆内置定位块进行位置固定的方式，进而解决了由于传统的电堆堆叠治具采用内置定位块的设置方式对单电池进行装配，随着堆叠片数的增多、堆叠高度较高装配误差概率增大，导致内置的定位块无法顺利取出，容易出现电堆损坏的技术问题。

优选地，所述联动组件包括驱动轴沿Z向设置的驱动电机、与所述第一移动板连接的第一齿条和与所述第二移动板连接的第二齿条，所述第一齿条和所述第二齿条通过齿轮与所述驱动电机连接，所述齿轮套设在所述驱动电机的驱动轴上。

优选地，所述第一齿条和所述第二齿条沿Z向间隔设置在不同的齿轮上；和/或，所述第一齿条和所述第二齿条沿Z向间隔设置在同一个齿轮上。

优选地，所述Y向移动组件包括多个所述第二定位销轴，多个所述第二定位销轴沿X向间隔设置在所述第二移动板上；和/或，

所述X向移动组件包括多个所述第一定位销轴，多个所述第一定位销轴沿Y向间隔设置在所述第一移动板上。

优选地，所述工装卡具还包括电堆底板，所述电堆底板固定设置在用于承托所述电堆的作业面上，且对应所述第一定位销轴和所述第二定位销轴设有多个移动限位槽。

优选地，所述工装卡具包括顶升组件，所述顶升组件包括顶升板和设置在该顶升板底部的顶升电机，所述联动组件设置在所述顶升板上，以在所述顶升电机的作用下沿Z向移动，使得所述第一定位销轴和所述第二定位销轴沿Z向相对于放置电堆的作业面滑动。

优选地，所述顶升组件包括固定板和多个导向轴，所述固定板与所述顶升板平行间隔设置并与所述顶升电机固定连接，所述导向轴的一端固定设置在所述固定板上，并一端沿Z向贯穿套设在所述顶升板的顶升定位孔中，以使得所述顶升板能够在所述顶升电机的驱动下沿所述导向轴Z向滑动。

优选地，所述顶升电机的顶升丝杠与所述驱动电机的驱动轴同轴设置；和/或，所述工装卡具包括平行所述第一移动板和/或第二移动板设置在所述第一定位销轴和/或第二定位销轴上的加固板。

优选地，所述顶升组件包括四个所述导向轴，四个所述导向轴(504)分布在所述固定板的边缘位置处。

本实用新型第二方面提供一种电池电堆堆叠装置。

所述电池电堆堆叠装置包括工作台和根据上述任一种所述的工装卡具，所述工作台包括用于承托所述电堆的作业面，当所述工装卡具包括电堆底板时，所述电堆底板设置在所述工作台上。

附图说明

图1是本实用新型提供的工装卡具的结构示意图；

图2是图1的X向移动组件、Y向移动组件与联动组件连接关系示意图；

图3是图1在对电堆夹紧状态下的结构示意图；

图4是图1在对电堆释放状态下的结构示意图。

附图标记说明

0、电堆；1、X向移动组件；101、第一移动板；102、第一定位销轴；103、第一定位孔；2、Y向移动组件；201、第二移动板；202、第二定位销轴；203、第二定位孔；3、联动组件；301、第一齿条；302、第二齿条；303、驱动电机；4、电堆底板；401、移动限位槽；5、顶升组件；501、顶升板；5011、顶升定位孔；502、顶升电机；503、固定板；504、导向轴；6、加固板。

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，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”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。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至图4所示，本实用新型提供一种工装卡具，该工装卡具包括X向移动组件1、Y向移动组件2和联动组件3，X向移动组件1包括第一移动板101和第一定位销轴102，两个第一移动板101相互间隔设置，并能够沿X向相向或相去移动，第一移动板101上设有用于固定第一定位销轴102的第一定位孔103，Y向移动组件2包括第二移动板201和第二定位销轴202，两个第二移动板201相互间隔设置，并能够沿Y向相向或相去移动，第二移动板201上设有用于固定第二定位销轴202的第二定位孔203；联动组件3分别与第一移动板101和第二移动板201连接，以联动第一移动板101和第二移动板201带动第一定位销轴102和第二定位销轴202共同围合形成卡固电堆0的限位空间。其中卡固电堆0时，电堆0的底部可以是通过搭接在第一移动板101和/或第二移动板201上进行承托，也可以是搭接在其他的作业平台上。

本实用新型提供的工装卡具，通过设置具有能够相向和相去移动的第一移动板101的X向移动组件1、包括能够相向和相去移动的第二移动板201的Y向移动组件2和联动组件3，利用联动组件3联动第一移动板101和第二移动板201，并分别带动设置在第一移动板101上的第一定位销轴102和设置在第二移动板201上的第二定位销轴202共同向内围合或向外扩散，以形成对电堆0的外轮廓进行卡固的限位空间，从而取代了采用电堆内置定位块进行位置固定的方式，进而解决了由于传统的电堆堆叠治具采用内置定位块的设置方式对单电池进行装配，随着堆叠片数的增多、堆叠高度较高装配误差概率增大，导致内置的定位块无法顺利取出，容易出现电堆损坏的技术问题。

在本实用新型可选的实施例中，联动组件3包括驱动轴沿Z向设置的驱动电机303、与第一移动板101连接的第一齿条301和与第二移动板201连接的第二齿条302，第一齿条301和第二齿条302通过齿轮与驱动电机303连接，该齿轮套设在驱动电机303的驱动轴上，以在驱动电机的带动下同步牵动两个第一移动板101和/或两个第二移动板201相向或相去移动，以对电堆0进行夹紧或释放。

在本实用新型进一步可选的实施例中，第一齿条301和第二齿条302沿Z向间隔设置在不同的齿轮上，此时可通过对第一齿条301和第二齿条302进行不同型号的选择，以分别对与其连接的X向移动组件1和Y向移动组件2进行相向或相去的移动调节。在本实用新型的另一个可选的实施例中，第一齿条301和第二齿条302沿Z向间隔设置在同一个齿轮上，以使得电机能够通过第一齿条301和第二齿条302同步的作用于X向移动组件1和Y向移动组件2，以实现对电堆0的夹紧或释放。

在本实用新型可选的实施例中，Y向移动组件2包括多个第二定位销轴202，多个第二定位销轴202沿X向间隔设置在第二移动板201上，和/或，X向移动组件1包括多个第一定位销轴102，多个第一定位销轴102沿Y向间隔设置在第一移动板101上，多个第一定位销轴102和/或多个第二定位销轴202的设置能够对电堆0的沿X向和/或Y向的外围进行全面的夹紧限位，从而有利于电堆堆叠过程中的定位，便于后续的整合组装，同时也能避免电堆堆叠偏差而导致电堆结构损坏。

在本实用新型可选的实施例中，工装卡具还包括电堆底板4，该电堆底板4固定设置在用于承托电堆0的作业面上，且对应第一定位销轴102和第二定位销轴202设有多个移动限位槽401，优选地，该移动限位槽401的长度方向沿第一定位销轴102或第二定位销轴202的移动方向设置，且移动限位槽401的槽口长度大于其对应的第一定位销轴102或第二定位销轴202在X向或Y向上的位于距离。

在本实用新型进一步可选的实施例中，工装卡具包括顶升组件5，该顶升组件5包括顶升板501和设置在该顶升板501底部的顶升电机502，联动组件3设置在顶升板501上，以在顶升电机502的作用下沿Z向移动，使得第一定位销轴102和第二定位销轴202沿Z向相对于放置电堆0的作业面滑动，从而可以在电堆0的堆叠过程中，根据电堆0的堆叠高度，就限制电堆0的第一定位销轴102和第二定位销轴202相对于作业面的高度进行调整，以适应不同数量、堆叠高度的电堆0的夹紧。

在本实用新型可选的实施例中，顶升组件5包括固定板503和多个导向轴504，固定板503与顶升板501平行间隔设置并与顶升电机502固定连接，导向轴504的一端固定设置在固定板503上，并一端沿Z向贯穿套设在顶升板501的顶升定位孔5011中，以使得顶升板501能够在顶升电机502的驱动下沿导向轴Z向移动。在本实用新型进一步可选的实施例中，顶升组件5包括四个导向轴504，四个导向轴504分布在固定板503的边缘位置处，以对顶升板501沿Z向的移动进行导向，同时对顶升板501起到围合支撑的作用，进而提高整体工装卡具的结构稳定。

在进一步可选的实施例中，顶升电机502的顶升丝杆与驱动电机303的驱动轴同轴设置，以提高工装卡具整体结构的稳定性，便于通过顶升电机502推动顶升板501及联动组件3向上移动，同时避免在联动组件3的驱动电机303作业过程中对顶升组件5的力的传导不均，造成顶升组件5结构的损坏。

在本实用新型可选的实施例中，工装卡具包括平行第一移动板101和/或第二移动板201设置在第一定位销轴102和/或第二定位销轴202上的加固板6，该加固板6的设置提高了沿Z向轴向设置的第一定位销轴102和/或第二定位销轴202在沿X向或Y向移动过程中的结构的稳定性。

本实用新型提供一种电池电堆堆叠装置，该电池电堆堆叠装置包括工作台和根据上述任一种所述的工装卡具，该工作台包括用于承托电堆的作业面，当工装卡具包括电堆底板时，电堆底板设置在工作台上，第一定位销轴和第二定位销轴相对于工作太的工作面在顶升电机的作用下向上移动，从而对更多更高的电堆进行限位。在本实用新型的其他实施例中，也可以是通过工作台的作业面相对于第一定位销轴和第二定位销轴向下移动，而使得工装卡具能够对更多更高的电堆进行限位。

需要说明的是本实用新型中的X向、Y向和Z向为常规的方向坐标表示方式，X向、Y向和Z向两两之间相互垂直，上述涉及X向和Y向为水平面上两个相互垂直的方向，Z向沿竖直向设置，具体的坐标可根据实际的使用情况进行相适应的调整说明，并不局限于本实用新型的记载方式。

以上所述仅为本实用新型的优选/可选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工装卡具，其特征在于，所述工装卡具包括：

X向移动组件(1)，所述X向移动组件(1)包括第一移动板(101)和第一定位销轴(102)，两个所述第一移动板(101)相互间隔设置，并能够沿X向相向或相去移动，所述第一移动板(101)上设有用于固定第一定位销轴(102)的第一定位孔(103)；

Y向移动组件(2)，所述Y向移动组件(2)包括第二移动板(201)和第二定位销轴(202)，两个所述第二移动板(201)相互间隔设置，并能够沿Y向相向或相去移动，所述第二移动板(201)上设有用于固定所述第二定位销轴(202)的第二定位孔(203)；

联动组件(3)，所述联动组件(3)分别与所述第一移动板(101)和第二移动板(201)连接，以联动所述第一移动板(101)和所述第二移动板(201)带动所述第一定位销轴(102)和所述第二定位销轴(202)共同围合形成卡固电堆(0)的限位空间。

2.根据权利要求1所述的工装卡具，其特征在于，所述联动组件(3)包括驱动轴沿Z向设置的驱动电机(303)、与所述第一移动板(101)连接的第一齿条(301)和与所述第二移动板(201)连接的第二齿条(302)，所述第一齿条(301)和所述第二齿条(302)通过齿轮与所述驱动电机(303)连接，所述齿轮套设在所述驱动电机(303)的驱动轴上。

3.根据权利要求2所述的工装卡具，其特征在于，所述第一齿条(301)和所述第二齿条(302)沿Z向间隔设置在不同的齿轮上；和/或，所述第一齿条(301)和所述第二齿条(302)沿Z向间隔设置在同一个齿轮上。

4.根据权利要求1所述的工装卡具，其特征在于，所述Y向移动组件(2)包括多个所述第二定位销轴(202)，多个所述第二定位销轴(202)沿X向间隔设置在所述第二移动板(201)上；和/或，

所述X向移动组件(1)包括多个所述第一定位销轴(102)，多个所述第一定位销轴(102)沿Y向间隔设置在所述第一移动板(101)上。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的工装卡具，其特征在于，所述工装卡具还包括电堆底板(4)，所述电堆底板(4)固定设置在用于承托所述电堆(0)的作业面上，且对应所述第一定位销轴(102)和所述第二定位销轴(202)设有多个移动限位槽(401)。

6.根据权利要求5所述的工装卡具，其特征在于，所述工装卡具包括顶升组件(5)，所述顶升组件(5)包括顶升板(501)和设置在该顶升板(501)底部的顶升电机(502)，所述联动组件(3)设置在所述顶升板(501)上，以在所述顶升电机(502)的作用下沿Z向移动，使得所述第一定位销轴(102)和所述第二定位销轴(202)沿Z向相对于放置电堆(0)的作业面滑动。

7.根据权利要求6所述的工装卡具，其特征在于，所述顶升组件(5)包括固定板(503)和多个导向轴(504)，所述固定板(503)与所述顶升板(501)平行间隔设置并与所述顶升电机(502)固定连接，所述导向轴(504)的一端固定设置在所述固定板(503)上，并一端沿Z向贯穿套设在所述顶升板(501)的顶升定位孔(5011)中，以使得所述顶升板(501)能够在所述顶升电机(502)的驱动下沿所述导向轴Z向滑动。

8.根据权利要求7所述的工装卡具，其特征在于，当所述联动组件(3)包括驱动电机(303)时，所述顶升电机(502)的顶升丝杠与所述驱动电机(303)的驱动轴同轴设置；和/或，所述工装卡具包括平行所述第一移动板(101)和/或第二移动板(201)设置在所述第一定位销轴(102)和/或第二定位销轴(202)上的加固板(6)。

9.根据权利要求7所述的工装卡具，其特征在于，所述顶升组件(5)包括四个所述导向轴(504)，四个所述导向轴(504)分布在所述固定板(503)的边缘位置处。

10.一种电池电堆堆叠装置，其特征在于，所述电池电堆堆叠装置包括工作台和根据权利要求1至9中任一项所述的工装卡具，所述工作台包括用于承托所述电堆的作业面，当所述工装卡具包括电堆底板时，所述电堆底板设置在所述工作台上。

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