阅读说明：本技术 燃料电池电堆组装的方法及装置 (Method and apparatus for fuel cell stack assembly ) 是由 任鑫 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种燃料电池电堆组装的方法及装置。该申请的方法包括燃料电池电堆组装生产线中的部品上料设备获取燃料电池电堆的组成部品；燃料电池电堆组装生产线中的机械手通过部品上料设备获取燃料电池电堆的部品,并将其进行自动组装得到燃料电池电堆。本申请解决现有的对燃料电池电堆的合成组装流程中,费时费力,组装的效率较低的问题。(The application discloses a method and a device for assembling a fuel cell stack. The method comprises the steps that component loading equipment in a fuel cell stack assembly production line obtains component parts of the fuel cell stack; a manipulator in the fuel cell stack assembly production line obtains components of the fuel cell stack through component feeding equipment and automatically assembles the components to obtain the fuel cell stack. The method solves the problems that time and labor are wasted and the assembling efficiency is low in the existing synthetic assembling process of the fuel cell stack.)

燃料电池电堆组装的方法及装置

技术领域

本申请涉及工业制造技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池电堆组装的方法及装置。

背景技术

燃料电池作为一种清洁能源，近年来越来越受到人们的重视。在实际的应用中，燃料电池并不是单个电池使用的，而通常是以燃料电池电堆的形式使用的。燃料电池电堆包括双极板、膜电极、集流板和端板，双极板和膜电极构成一个单电池，多个单电池叠加再与集流板和端板构成燃料电池电堆。对于燃料电池电堆的组成，需要通过合成组装得到，燃料电池电堆的合成组装流程主要包括：上料、双极板气密性检查、膜电极气密性检查、组装、电堆气密性检查。现有的对燃料电池电堆的合成组装流程中，从双极板气密性检查开始基本上都是人工操作，费时费力，组装的效率较低。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种燃料电池电堆组装的方法及装置，以解决现有的对燃料电池电堆的合成组装流程中，费时费力，组装的效率较低的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的第一方面，提供了一种燃料电池电堆组装的方法。

根据本申请的燃料电池电堆组装的方法包括：

燃料电池电堆组装生产线中的部品上料设备获取燃料电池电堆的组成部品；

燃料电池电堆组装生产线中的机械手通过部品上料设备获取燃料电池电堆的部品，并将其进行自动组装得到燃料电池电堆。

进一步的，在燃料电池电堆组装生产线中的机械手通过部品上料设备获取燃料电池电堆的部品，并将其进行自动组装得到燃料电池电堆之前，所述方法还包括：

对部品中的双极板和膜电极分别进行双极板气密性检查和膜电极气密性检查；

所述燃料电池电堆组装生产线中的机械手通过部品上料设备获取燃料电池电堆的部品，并将其进行自动组装得到燃料电池电堆包括：

机械手将检查合格后的双极板、膜电极以及燃料电池电堆其他的部品进行自动化组装得到燃料电池电堆。

进一步的，所述机械手将检查合格后的双极板、膜电极以及燃料电池电堆其他的部品进行自动化组装得到燃料电池电堆包括：

将检查合格后的双极板、膜电极以及燃料电池电堆其他的部品进行叠片组装，得到堆叠电堆；

将堆叠电堆进行焊接组装，得到燃料电池电堆。

进一步的，所述方法还包括：

对燃料电池电堆进行自动化的电堆气密性检查。

进一步的，所述方法还包括：

燃料电池电堆组装生产线中的机械臂将检查合格的燃料电池电堆以及不合格的燃料电池电堆分别放置于对应的放置区。

进一步的，所述燃料电池电堆组装生产线中的部品上料设备获取燃料电池电堆的组成部品包括：

前置部品上料流水线获取进气端板、第一集流板；

部品上料机获取双极板和膜电极；

后置部品上料流水线获取第二集流板、弹簧端板、弹簧、弹簧盖板。

为了实现上述目的，根据本申请的第二方面，提供了一种燃料电池电堆组装的装置。

根据本申请的燃料电池电堆组装的装置包括：

获取单元，用于燃料电池电堆组装生产线中的部品上料设备获取燃料电池电堆的组成部品；

组装单元，用于燃料电池电堆组装生产线中的机械手通过部品上料设备获取燃料电池电堆的部品，并将其进行自动组装得到燃料电池电堆。

进一步的，所述装置还包括：

部品气密性检查单元，用于在燃料电池电堆组装生产线中的机械手通过部品上料设备获取燃料电池电堆的部品，并将其进行自动组装得到燃料电池电堆之前，对部品中的双极板和膜电极分别进行双极板气密性检查和膜电极气密性检查；

所述组装单元，用于：

机械手将检查合格后的双极板、膜电极以及燃料电池电堆其他的部品进行自动化组装得到燃料电池电堆。

进一步的，所述组装单元包括：

叠片组装模块，用于将检查合格后的双极板、膜电极以及燃料电池电堆其他的部品进行叠片组装，得到堆叠电堆；

焊接组装模块，用于将堆叠电堆进行焊接组装，得到燃料电池电堆。

进一步的，所述装置还包括：

电堆气密性检查单元，用于对燃料电池电堆进行自动化的电堆气密性检查。

进一步的，所述装置还包括：

放置单元，用于燃料电池电堆组装生产线中的机械臂将检查合格的燃料电池电堆以及不合格的燃料电池电堆分别放置于对应的放置区。

进一步的，所述获取单元包括：

第一获取模块，用于前置部品上料流水线获取进气端板、第一集流板；

第二获取模块，用于部品上料机获取双极板和膜电极；

第三获取模块，用于后置部品上料流水线获取第二集流板、弹簧端板、弹簧、弹簧盖板。

为了实现上述目的，根据本申请的第三方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述第一方面中任一项所述的燃料电池电堆组装的方法。

在本申请实施例中，燃料电池电堆组装的方法及装置中，首先燃料电池电堆组装生产线中的部品上料设备获取燃料电池电堆的组成部品；燃料电池电堆组装生产线中的机械手通过部品上料设备获取燃料电池电堆的部品，并将其进行自动组装得到燃料电池电堆。可以看到整个组装过程为全自动化的处理，无需人工干预，提高了组装的效率。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例提供的一种燃料电池电堆组装的方法流程图；

图2是根据本申请实施例提供的另一种燃料电池电堆组装的方法流程图；

图3是根据本申请实施例提供的一种燃料电池电堆组装生产线的结构示意图；

图4是根据本申请实施例提供的一种燃料电池电堆组装的装置的组成框图；

图5是根据本申请实施例提供的另一种燃料电池电堆组装的装置的组成框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请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，以便这里描述的本申请的实施例。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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请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申请。

根据本申请实施例，提供了一种燃料电池电堆组装的方法，如图1所示，该方法包括如下的步骤：

S101.燃料电池电堆组装生产线中的部品上料设备获取燃料电池电堆的组成部品。

部品是燃料电池电堆的组成部件，通常燃料电池电堆的主要组成部件包括进气端板、集流板、双极板、膜电极、弹簧端板、弹簧、弹簧盖板。不同的部品需要通过不同的部品上料设备获取，根据组装成一个燃料电池电堆所需要的各种部品的数量可以选择不同的上料设备，本实施例中的上料设备可以为部品上料机或者部品上料流水线。另外，燃料电池电堆在组装的过程中，需要对某些部品进行气密性等的检查，检查合格之后的部品才可以进行下一步的组装。

S102.燃料电池电堆组装生产线中的机械手通过部品上料设备获取燃料电池电堆的部品，并将其进行自动组装得到燃料电池电堆。

燃料电池电堆的各部品组装是按照一定的顺序组装的，因此机械手在获取部品时也是按照组装的顺序获取的。另外，为了配合燃料电池电堆的组装流程，部品上料设备在燃料电池电堆组装生产线中的位置，通常也是按照组装的顺序设置的。

本实施例中的燃料电池电堆组装生产线包括了从部品上料后到得到燃料电池电堆的全部过程，在自动化的组装过程中，使用了机械臂、机械手等自动化设备的辅助，整个组装过程由计算机程序控制执行，整个生产线不需要任何的人工干预，实现全部流程的自动化。提高了燃料电池电堆的组装效率。

从以上的描述中，可以看出，本申请实施例中燃料电池电堆组装的方法中，首先燃料电池电堆组装生产线中的部品上料设备获取燃料电池电堆的组成部品；燃料电池电堆组装生产线中的机械手通过部品上料设备获取燃料电池电堆的部品，并将其进行自动组装得到燃料电池电堆。可以看到整个组装过程为全自动化的处理，无需人工干预，提高了组装的效率。

作为上述实施例的补充和细化，本申请实施例提供了另一种燃料电池电堆组装的方法，如图2所示，该方法包括如下步骤。

图3为本实施例提供的一种燃料电池电堆组装生产线的结构示意图，本实施例结合该燃料电池电堆组装生产线进行燃料电池电堆组装的方法的说明。

S201.燃料电池电堆组装生产线中的部品上料设备获取燃料电池电堆的组成部品。

具体的，如图3所示，本实施例中的上料设备包括前置部品上料流水线、膜电极上料机、双极板上料机、后置部品上料流水线。其中前置部品上料流水线获取的是进气端板、第一集流板；膜电极部品上料机获取的是膜电极；双极板部品上料机获取的是双极板；后置部品上料流水线获取的是第二集流板、弹簧端板、弹簧、弹簧盖板。

S202.对部品中的双极板和膜电极分别进行双极板气密性检查和膜电极气密性检查。

如图3所示，对双极板上料机获取到的双极板放置到双极板气密性检查区进行双极板气密性检查；对膜电极上料机获取到的膜电极放置到膜电极气密性检查区进行膜电极气密性检查。

将气密性检查合格的双极板以及膜电极放置到准备区，准备区也是在机械手可移动到的范围内。对于气密性检查不合格的双极板以及膜电极分别放置在对应的不合格区。具体的，本实例中的不合格区为图3中的NG放置区。另外，对于不合格的部品(双极板以及膜电极)还可以通过收板机进行回收，对应到图3中为NG收板机。

本实施例中，具体的双极板的气密性检查是利用双极板气密性检查设备进行检查的，双极板气密性检查设备可以是任意的一种现有的双极板自动化气密性检查设备(比如燃料电池双极板测漏仪等)；膜电极的气密性检查是利用膜电极气密性检查设备进行检查的，膜电极气密性检查设备可以是任意的一种现有的膜电极自动化气密性检查设备(燃料电池膜电极检漏仪等)。

S203.机械手将检查合格后的双极板、膜电极以及燃料电池电堆其他的部品进行叠片组装，得到堆叠电堆。

机械手将准备区中的气密性检查合格的双极板、膜电极以及由部品上料设备获取的其他部品(进气端板、第一集流板、第二集流板、弹簧端板、弹簧、弹簧盖板)按照预设的组装顺序以及不同的节数要求(节数是指组成燃料电池电堆的燃料电池的节数，不同的规格的燃料电池电堆对应的节数可能是不同的)进行叠片组装，得到堆叠电堆。具体的组装原理是：根据不同节数，通过带地轨的上料六轴机械手安顺需抓取对应数量的燃料电池电堆的各部品进行叠片组装。机械手带地轨是为了方便机械手的移动，机械手不限于是六轴机械手，也可以是其他类型的机械手，是要具备抓取部品的功能即可。

S204.将堆叠电堆通过机械手进行焊接组装，得到燃料电池电堆。

将堆叠电堆通过机械手进行焊接组装具体包括：机械手根据预设的操作程序对堆叠好的电堆进行压合、捆绑、焊接(在焊接时需要利用绑带)，最终得到燃料电池电堆。

S205.对燃料电池电堆进行自动化的电堆气密性检查。

由于自动组装得到的燃料电池电堆不能完全保证组装的有效性和合格性，因此还需要对组装得到的燃料电池电堆进行质检，具体的质检的过程包括：对燃料电池电堆进行气密性的检查，具体的气密性检查是通过现有的气密性检查的设备进行检查。

S206.将检查合格的燃料电池电堆以及不合格的燃料电池电堆通过机械臂分别放置于对应的放置区。

为了将气密性检查合格的燃料电池电堆和不合格的燃料电池电堆进行区分，如图3所示，对于气密性检查合格的燃料电池电堆自动贴标签后放入暂存区(存放可以直接使用的合格产品)；对于气密性检查合格的燃料电池电堆不贴标签，直接后放入维修区(存放需要进行维修，合格后才可以使用的产品)。图3中的电堆移载下料机械手对应本步骤中的机械臂；打印标签对应于本步骤中的自动贴标签。

图2实施例中的燃料电池电堆自动组装的方法，实现了燃料电池电堆组装的自动化，并且在整个流程中还多处进行的气密性检查(双极板气密性检查、膜电极气密性检查、燃料电池电堆气密性的检查)，保证了自动组装的燃料电池电堆的质量，既保证了组装的质量也提高了组装的速率。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

根据本申请实施例，还提供了一种用于实施上述图1和图2所述方法的燃料电池电堆组装的装置，如图4所示，该装置包括：

获取单元31，用于燃料电池电堆组装生产线中的部品上料设备获取燃料电池电堆的组成部品；

部品是燃料电池电堆的组成部件，通常燃料电池电堆的主要组成部件包括进气端板、集流板、双极板、膜电极、弹簧端板、弹簧、弹簧盖板。不同的部品需要通过不同的部品上料设备获取，根据组装成一个燃料电池电堆所需要的各种部品的数量可以选择不同的上料设备，本实施例中的上料设备可以为部品上料机或者部品上料流水线。另外，燃料电池电堆在组装的过程中，需要对某些部品进行气密性等的检查，检查合格之后的部品才可以进行下一步的组装。

组装单元32，用于燃料电池电堆组装生产线中的机械手通过部品上料设备获取燃料电池电堆的部品，并将其进行自动组装得到燃料电池电堆。

燃料电池电堆的各部品组装是按照一定的顺序组装的，因此机械手在获取部品时也是按照组装的顺序获取的。另外，为了配合燃料电池电堆的组装流程，部品上料设备在燃料电池电堆组装生产线中的位置，通常也是按照组装的顺序设置的。

本实施例中的燃料电池电堆组装生产线包括了从部品上料后到得到燃料电池电堆的全部过程，在自动化的组装过程中，使用了机械臂、机械手等自动化设备的辅助，整个组装过程由计算机程序控制执行，整个生产线不需要任何的人工干预，实现全部流程的自动化。提高了燃料电池电堆的组装效率。

从以上的描述中，可以看出，本申请实施例中燃料电池电堆组装的装置中，首先燃料电池电堆组装生产线中的部品上料设备获取燃料电池电堆的组成部品；燃料电池电堆组装生产线中的机械手通过部品上料设备获取燃料电池电堆的部品，并将其进行自动组装得到燃料电池电堆。可以看到整个组装过程为全自动化的处理，无需人工干预，提高了组装的效率。

进一步的，如图5所示，所述装置还包括：

部品气密性检查单元33，用于在燃料电池电堆组装生产线中的机械手通过部品上料设备获取燃料电池电堆的部品，并将其进行自动组装得到燃料电池电堆之前，对部品中的双极板和膜电极分别进行双极板气密性检查和膜电极气密性检查；

如图3所示，对双极板上料机获取到的双极板放置到双极板气密性检查区进行双极板气密性检查；对膜电极上料机获取到的膜电极放置到膜电极气密性检查区进行膜电极气密性检查。

将气密性检查合格的双极板以及膜电极放置到准备区，准备区也是在机械手可移动到的范围内。对于气密性检查不合格的双极板以及膜电极分别放置在对应的不合格区。具体的，本实例中的不合格区为图3中的NG放置区。另外，对于不合格的部品(双极板以及膜电极)还可以通过收板机进行回收，对应到图3中为NG收板机。

本实施例中，具体的双极板的气密性检查是利用双极板气密性检查设备进行检查的，双极板气密性检查设备可以是任意的一种现有的双极板自动化气密性检查设备(比如燃料电池双极板测漏仪等)；膜电极的气密性检查是利用膜电极气密性检查设备进行检查的，膜电极气密性检查设备可以是任意的一种现有的膜电极自动化气密性检查设备(燃料电池膜电极检漏仪等)。

所述组装单元32，用于：

机械手将检查合格后的双极板、膜电极以及燃料电池电堆其他的部品进行自动化组装得到燃料电池电堆。

进一步的，如图5所示，所述组装单元32包括：

叠片组装模块321，用于将检查合格后的双极板、膜电极以及燃料电池电堆其他的部品进行叠片组装，得到堆叠电堆；

机械手将准备区中的气密性检查合格的双极板、膜电极以及由部品上料设备获取的其他部品(进气端板、第一集流板、第二集流板、弹簧端板、弹簧、弹簧盖板)按照预设的组装顺序以及不同的节数要求(节数是指组成燃料电池电堆的燃料电池的节数，不同的规格的燃料电池电堆对应的节数可能是不同的)进行叠片组装，得到堆叠电堆。具体的组装原理是：根据不同节数，通过带地轨的上料六轴机械手安顺需抓取对应数量的燃料电池电堆的各部品进行叠片组装。机械手带地轨是为了方便机械手的移动，机械手不限于是六轴机械手，也可以是其他类型的机械手，是要具备抓取部品的功能即可。

焊接组装模块322，用于将堆叠电堆进行焊接组装，得到燃料电池电堆。

将堆叠电堆通过机械手进行焊接组装具体包括：机械手根据预设的操作程序对堆叠好的电堆进行压合、捆绑、焊接(在焊接时需要利用绑带)，最终得到燃料电池电堆。

进一步的，如图5所示，所述装置还包括：

电堆气密性检查单元34，用于对燃料电池电堆进行自动化的电堆气密性检查。

由于自动组装得到的燃料电池电堆不能完全保证组装的有效性和合格性，因此还需要对组装得到的燃料电池电堆进行质检，具体的质检的过程包括：对燃料电池电堆进行气密性的检查，具体的气密性检查是通过现有的气密性检查的设备进行检查。

进一步的，如图5所示，所述装置还包括：

放置单元35，用于燃料电池电堆组装生产线中的机械臂将检查合格的燃料电池电堆以及不合格的燃料电池电堆分别放置于对应的放置区。

为了将气密性检查合格的燃料电池电堆和不合格的燃料电池电堆进行区分，如图3所示，对于气密性检查合格的燃料电池电堆自动贴标签后放入暂存区(存放可以直接使用的合格产品)；对于气密性检查合格的燃料电池电堆不贴标签，直接后放入维修区(存放需要进行维修，合格后才可以使用的产品)。图3中的电堆移载下料机械手对应本步骤中的机械臂；打印标签对应于本步骤中的自动贴标签。

进一步的，如图5所示，所述获取单元31包括：

第一获取模块311，用于前置部品上料流水线获取进气端板、第一集流板；

第二获取模块312，用于部品上料机获取双极板和膜电极；

第三获取模块313，用于后置部品上料流水线获取第二集流板、弹簧端板、弹簧、弹簧盖板。

如图3所示，本实施例中的上料设备包括前置部品上料流水线、膜电极上料机、双极板上料机、后置部品上料流水线。其中前置部品上料流水线获取的是进气端板、第一集流板；膜电极部品上料机获取的是膜电极；双极板部品上料机获取的是双极板；后置部品上料流水线获取的是第二集流板、弹簧端板、弹簧、弹簧盖板。

根据本申请实施例，还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行图1或图2所述的燃料电池电堆组装的方法。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。