一种燃料电池电堆组装设备

文档序号:1924286 发布日期:2021-12-03 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 一种燃料电池电堆组装设备 (Fuel cell stack assembling equipment ) 是由 高文 杨阳 周凤满 万书径 于 2021-09-08 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种燃料电池电堆组装设备,其技术方案:一种燃料电池电堆组装设备,包括PLC控制器、堆叠机器人、视觉定位机构及扫码机构,其特征在于:还包括机架、安装于机架上的升降取料机构、安装于机架上的升降堆叠机构、移动机构以及电堆压机,堆叠机器人分别与升降取料机构进行取料配合、与视觉定位机构及扫码机构拍照并扫码配合、与升降堆叠机构进行送料配合,升降堆叠机构通过移动机构移动至电堆压机进行定位,从而通过电堆压机对物料进行压装。本设备可实现电堆自动堆叠及加压紧固工序同步进行,大大节省组装时间,降低电堆整体堆叠节拍,提高装堆效率且堆叠工装了保证电堆堆叠精度,安全可靠,提升了工作效率。(The invention discloses a fuel cell stack assembly device, which adopts the technical scheme that: the utility model provides a fuel cell pile equipment, includes the PLC controller, piles up robot, vision positioning mechanism and sweeps a yard mechanism, its characterized in that: the stacking robot is matched with the lifting material taking mechanism for taking materials, the visual positioning mechanism and the code scanning mechanism for taking pictures and scanning codes, and the lifting stacking mechanism for feeding materials is matched with the lifting stacking mechanism, the lifting stacking mechanism is moved to the electric pile press through the moving mechanism for positioning, so that materials are pressed through the electric pile press. The equipment can realize the synchronous implementation of the automatic stacking and pressurizing fastening processes of the galvanic pile, greatly save the assembly time, reduce the integral stacking beat of the galvanic pile, improve the stacking efficiency, ensure the stacking precision of the galvanic pile, be safe and reliable and promote the working efficiency.)

一种燃料电池电堆组装设备

技术领域

本发明涉及燃料组装技术领域,特别是一种燃料电池电堆组装设备。

背景技术

当前燃料电池电堆堆叠多为手工堆叠,效率较低;少数自动堆叠方案为移载机构将物料抓取后移动至堆叠工位,随后向下移动至下端板,将物料一片一片的按指定顺序进行装配,物料的堆叠位置随着电堆高度增加而变化。该堆叠方法的缺点是移载机构堆叠位置需根据每片物料的厚度进行预先设定,该预设位置为理论位置,与实际位置存在一定差异,随着物料数量增加位置误差累加,极端情况可能出现移载机构与电堆干涉;另外堆叠完成的电堆转运至电堆加压紧固工位过程中及加压工装定位时,往往距离较远,且缺少保护及辅助定位装置,转运过程中可能使堆叠完成的物料发生偏移,从而导致电堆组装效率低下且成品率降低。

相关技术中,用单台机器人进行堆叠,针对于燃料电池的多种物料,机器人需要去不同的料盒取料进行定位堆叠,机器人路径变长,影响堆叠效率,而且夹具设计更为复杂,影响堆叠精度。

发明内容

针对现有技术存在的不足,本发明提供一种燃料电池电堆组装设备,以解决相关技术中燃料电池堆叠精度、堆叠效率及成品率提升的问题。

为了达到上述目的,本发明通过以下技术方案来实现:一种燃料电池电堆组装设备,包括PLC控制器、堆叠机器人、视觉定位机构及扫码机构,其特征在于:还包括机架、安装于机架上的升降取料机构、安装于机架上的升降堆叠机构、移动机构以及电堆压机,堆叠机器人分别与升降取料机构进行取料配合、与视觉定位机构及扫码机构拍照并扫码配合、与升降堆叠机构进行送料配合,升降堆叠机构通过移动机构移动至电堆压机进行定位,从而通过电堆压机对物料进行压装。

优选的:所述堆叠机器人、升降取料机构、视觉定位机构及扫码机构设置至少两组,且位于升降堆叠机构两侧,堆叠机器人设有取料吸盘,取料吸盘上安装有位移传感器。堆叠机器人数量根据升降取料机构而定,而至少设置二组堆叠机器人,每组堆叠机器人可独立堆叠作业或同时交替堆叠作业,提高效率。同时采用取料吸盘进行吸料,不会对物料造成损伤,通过位移传感器可以消除误差,保持堆叠高度。

优选的:所述升降堆叠机构包括升降装置和堆叠装置,所述堆叠装置包括工装底板、可调组件和电堆定位杆、工装垫高块、电堆下端板、电堆上端板和工作定位压板,所述工装底板为矩形状,工装底板三边均安装可调组件,可调组件上侧均安装至少一根电堆定位杆,工装底板剩余一边固定安装电堆定位杆,工装底板底板上位于各电堆定位杆内安装工装垫高块,各电堆定位杆内活动安装有电堆下端板和电堆上端板,各电堆定位杆顶部活动连接工作定位压板,升降装置与电堆下端板配合。堆叠装置用于容纳物料,多根电堆定位杆进行组合,用于对物料辅助定位,防止物料偏移,物料包括但不限于双极板、膜电极、单电池及其他类似物料,整个堆叠装置物料接收好后,可以移动至电堆压机进行压装,自动化操作。

优选的:升降装置包括升降座、升降伺服电缸以及货叉,升降座固定于机架上,升降伺服电缸安装于升降座上,升降伺服电缸带动货叉上下升降移动,货叉与电堆下端板配合。通过升降装置上的货叉带动电堆下端板升降,对物料进行接收。

优选的:所述可调组件包括调节底板、调节移动板和微调移动座,调节移动板纵向滑动连接在调节底板上,且调节移动板上侧设有可调螺栓与底板连接定位,底板侧面设有可调定位件,可调定位件与调节移动板上设置的缺口定位配合,所述调节移动板上安装至少一个微调移动座,微调移动座上对应固定安装电堆定位杆,所述微调移动座底部横向滑动连接在调节移动板上,微调移动座上设有可调把手。便于接收不同规格的物料,适用性高。

优选的:移动机构包括定位铝型材、至少一个定位气缸、定位块和中转平台,机架上设有一对定位铝型材,定位气缸安装于其中一根定位铝型材上,一对定位铝型材的一端之间还设置有另一根定位铝型材,定位气缸推动定位块与工装底板活动连接,机架上位于工装底板下方以及中转平台上设置有滚珠台或滑轨平台。装料时进行定位,出料压装时通过设置的滚珠台或滑轨平台进行输送整个堆叠装置,可以设置气缸或人工对堆叠装置进行推动,整体方便省力。

优选的:电堆压机包括压机本体、压装驱动器、上压头和下压头,压装驱动器带动上压头升降,下压头一侧设有一对定位销。

优选的:所述机架上还设有安装架,安装架上设有废料盒。通过视觉定位机构及扫码机构对物料进行识别,不合格的物料通过堆叠机器人放置废料盒内。

优选的:升降取料机构包括升降气缸和活动连接的升降料盒,升降气缸安装于安装架底部,升降料盒位于安装架顶部。自动升降进行供料,便于取料吸盘的吸取。

优选的:电堆定位杆端部有倒角,工装垫高块设有沟槽。倒角设计具有导向作用,沟槽设计与货叉避免干涉。

本发明具有有益效果为:

本发明采用堆叠机器人、视觉定位机构、扫码机构、升降取料机构、升降堆叠机构、移动机构以及电堆压机,各个机构通过PLC控制器进行控制,相比于人工堆叠、组装后送至其他工位加压的实现方式,可实现电堆自动堆叠及加压紧固工序同步进行,大大节省组装时间,降低电堆整体堆叠节拍,提高装堆效率且堆叠工装了保证电堆堆叠精度,安全可靠,提升了工作效率。

升降堆叠机构,运行平稳,定位精准,消除误差;同时可兼容高度规格不同的燃料电池电堆。

附图说明

图1为本发明的平面示意图;

图2为本发明的结构示意图;

图3为本发明中升降取料机构与升降堆叠机构的连接示意图;

图4为本发明中升降堆叠机构的结构示意图;

图5为图4中A处放大图;

图6为本发明中电堆压机的结构示意图。

附图标记:1、堆叠机器人;11、取料吸盘;2、视觉定位机构;3、扫码机构;4、机架;5、升降取料机构;51、升降气缸;52、升降料盒;6、升降装置;61、升降座;62、升降伺服电缸;63、货叉;7、堆叠装置;71、工装底板;72、电堆上端板;73、电堆定位杆;74、工装垫高块;75、电堆下端板;76、工作定位压板;77、沟槽;8、可调组件;81、调节底板;82、调节移动板;83、微调移动座;84、可调定位件;85、可调把手;9、移动机构;91、定位铝型材;92、定位气缸;93、定位块;94、中转平台;10、电堆压机;12、压机本体;13、压装驱动器;14、上压头;15、下压头;16、定位销;17、安装架;18、废料盒;19、位移传感器。

具体实施方式

结合附图,对本发明较佳实施例做进一步详细说明。

如图1-6所述的一种燃料电池电堆组装设备,包括PLC控制器、堆叠机器人1、视觉定位机构2及扫码机构3、机架4、安装于机架4上的升降取料机构5、安装于机架4上的升降堆叠机构、移动机构9以及电堆压机10,所述机架4上还设有安装架17,安装架17上设有废料盒18。

所述堆叠机器人1、升降取料机构5、视觉定位机构2及扫码机构3设置至少两组,本实施例中设置两组,但实际数量可根据需要增加,堆叠机器人1位于升降堆叠机构两侧,堆叠机器人1设有取料吸盘11,取料吸盘11上安装有位移传感器19。每组堆叠机器人1可独立堆叠作业或同时交替堆叠作业,提高效率。同时采用取料吸盘11进行吸料,不会对物料造成损伤,通过位移传感器19可以消除误差,保持堆叠高度。

所述堆叠机器人1与升降取料机构5进行取料配合,然后通过视觉定位机构2及扫码机构3对物料进行拍照并扫码配合,将检测出的不合格的物料通过堆叠机器人1放置废料盒18内,通过堆叠机器人1将升降取料机构5内的物料送至升降堆叠机构内,升降堆叠机构通过移动机构9移动至电堆压机10进行定位,从而通过电堆压机10对物料进行压装。视觉定位机构2可采用定位相机(采用双相机模组)和光源,扫码机构3采用常规的扫码器,可指定物料定位特征点进行拍照计算,对物料进行快速精准定位,读取并记录物料编码。

所述升降取料机构5包括升降气缸51和活动连接的升降料盒52,升降气缸51安装于安装架17底部,升降料盒52位于安装架17顶部,升降料盒52内放置物料,自动升降进行供料,便于取料吸盘11的吸取。

所述升降堆叠机构包括升降装置6和堆叠装置7,所述堆叠装置7包括工装底板71、可调组件8和电堆定位杆73、工装垫高块74、电堆下端板、电堆上端板72和工作定位压板76,所述工装底板71为矩形状,工装底板71三边均安装可调组件8,可调组件8上侧均安装至少一根电堆定位杆73,工装底板71剩余一边固定安装电堆定位杆73,工装底板71底板上位于各电堆定位杆73内安装工装垫高块74,各电堆定位杆73内活动安装有电堆下端板和电堆上端板72,各电堆定位杆73顶部活动连接工作定位压板76,升降装置6与电堆下端板配合。堆叠装置7用于容纳物料,多根电堆定位杆73进行组合,用于对物料辅助定位,防止物料偏移,物料包括但不限于双极板、膜电极、单电池及其他类似物料,整个堆叠装置7物料接收好后,可以将电堆上端板72放入,最后工作定位压板76与电堆定位杆73端部进行装配下压固定物料,以便移动至电堆压机10进行压装,自动化操作。

电堆定位杆73端部有倒角,工装垫高块74设有沟槽77。倒角设计具有导向作用,沟槽77设计与货叉63避免干涉。

升降装置6包括升降座61、升降伺服电缸62以及货叉63,升降座61固定于机架4上,升降伺服电缸62安装于升降座61上,升降伺服电缸62带动货叉63上下升降移动,货叉63与电堆下端板配合。通过升降装置6上的货叉63带动电堆下端板升降,对物料进行接收。

所述可调组件8包括调节底板81、调节移动板82和微调移动座83,调节移动板82纵向滑动连接在调节底板上,且调节移动板82上侧设有可调螺栓与底板连接定位,底板侧面设有可调定位件84,可调定位件84与调节移动板82上设置的缺口定位配合,所述调节移动板82上安装至少一个微调移动座83,微调移动座83上对应固定安装电堆定位杆73,所述微调移动座83底部横向滑动连接在调节移动板82上,微调移动座83上设有可调把手85。可以进行纵向和横向的调节,便于接收不同规格的物料,适用性高。

移动机构9包括定位铝型材91、至少一个定位气缸92、定位块93和中转平台94,机架4上设有一对定位铝型材91,定位气缸92安装于其中一根定位铝型材91上,一对定位铝型材91的一端之间还设置有另一根定位铝型材91,定位气缸92推动定位块93与工装底板71活动连接,机架4上位于工装底板71下方以及中转平台94上设置有滚珠台或滑轨平台。装料时进行定位,出料压装时通过设置的滚珠台或滑轨平台进行输送整个堆叠装置7,可以设置气缸或人工对堆叠装置7进行推动,整体方便省力。

电堆压机10包括压机本体12、压装驱动器13、上压头14和下压头15,下压头15一侧设有一对定位销16,定位销16用于定位工装底板71,压装驱动器13带动上压头14升降,对堆叠装置7进行压装。

实际操作时,堆叠装置7在机架4的堆叠区域进行定位,堆叠机器人1移动至升降料盒52位置,堆叠机器人1通过取料吸盘11抓取物料,升降装置6上的货叉63托起电堆下端板升起至堆叠机器人1的堆叠高度,堆叠机器人1将物料移至视觉定位机构2及扫码机构3上方的位置拍照并扫码,进行物料定位修正并读取物料编码,将检测出的不合格的物料通过堆叠机器人1放置废料盒18内,而合格的物料通过堆叠机器人1将物料放入堆叠装置7处,并通过位移传感器19对物料高度位置进行检测,电堆定位杆73辅助导向定位;同时升降料盒52根据物料厚度上升送料维持原取料高度,升降机构根据位移传感器19数值下降电堆下端板维持原堆叠高度。两侧堆叠机器人1交叉重复以上堆叠动作,实现高速精准堆叠。物料堆叠到指定数量后,堆叠装置7整体移出至中转平台94,再移动至电堆压机10下压头15处定位,启动电堆压机10对电堆进行加压并紧固,同时可重复上述步骤,继续下一个电堆的堆叠工作,电堆紧固完成后,移至中转平台94,移开电堆定位杆73,移出电堆,完成电堆组装工作,同时继续对下一个电堆进行加压紧固工作。

本发明采用堆叠机器人1、视觉定位机构2、扫码机构3、升降取料机构5、升降堆叠机构、移动机构9以及电堆压机10,各个机构通过PLC控制器进行控制,相比于人工堆叠、组装后送至其他工位加压的实现方式,可实现电堆自动堆叠及加压紧固工序同步进行,大大节省组装时间,降低电堆整体堆叠节拍,提高装堆效率且堆叠工装了保证电堆堆叠精度,安全可靠,提升了工作效率。

升降堆叠机构,运行平稳,定位精准,消除误差;同时可兼容高度规格不同的燃料电池电堆。

上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思,而非对本发明权利保护的限定,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均应落入本发明的保护范围。

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