一种燃料电池用柔性石墨极板全自动清扫装篮机的制作方法

本实用新型属于燃料电池技术领域，具体为一种燃料电池用柔性石墨极板全自动清扫装篮机。

背景技术：

氢燃料电池是一种质子交换膜燃料电池，在原理上相当于水电解的逆装置。其单电池是由双极板及膜电极组成。一个单电池电压一般在 0.3-1.0V , 这个电压很低，所以在实际应用中，是将几十几百个单电池串联一起使用。其中，双极板的作用主要包括：提供相邻单电池之间的电流通路，反应气的分配通道，冷却通道，分隔供给单电池的燃料、冷却剂（水）和氧化剂，分隔相邻电池的燃料气和氧化气，提供电池堆结构稳定所必须的机械强度等。

因此，要求双极板具有导电性，对气体和冷却剂具有不渗透性，并且还要求对于燃料、氧化剂、电解膜具有抗腐蚀性，双极板材质需要有一定的机械强度等。

现有技术中，双极板的材料多采用复合石墨板或者金属板。常见的双极板表面流场，其结构都是双面槽道型结构，也就是在单极板的两侧表面分别加工出复杂的“凹槽 - 凸道”结构。“凹槽”部分起着气体传输通道的作用，“凸道”部分起的是电流通路作用。金属板导电性能好，强度大，但其耐腐蚀性能差，双极板的厚度必须较厚 ( 一般 >1mm)，电阻大，导热性差，而且容易污染膜电极，影响燃料电池的寿命。另外，相同体积的双极板，金属材料板重量较大，表面流场的制造成本高，同时金属板表面采用镀膜处理工艺，制造成本高，因此无法实现电堆轻量化，能量密度低，同时材料成本和加工成本高昂，应用受到较大的局限。

而柔性石墨板材的双极板制作，虽然厚度较金属板薄，重量轻，流场也可通过模压制成，材料成本及制造成本低。但由于石墨板材脆、易碎、材质疏松，在压制、物料在转运过程中保护要求高。因此，受到材质特性的限制，目前双极板的制作都是通过手工操作完成，无法实现制作过程的自动化或者半自动化。由于采用手工操作，无法实现规模化生产，效率低，劳动强度大，大大增加了制造过程中的人力成本；而整个工艺过程对操作工的操作技能要求高，在整个制作过程中，产品质量的一致性无法得到有效的保障。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型的目的在于设计提供一种燃料电池用柔性石墨极板全自动清扫装篮机的技术方案，其可以实现柔性石墨双极板的全自动清扫和装篮，提高生产效率，降低劳动强度，降低制造成本。

所述的一种燃料电池用柔性石墨极板全自动清扫装篮机，包括全自动清扫机和全自动装篮机，其特征在于所述的全自动清扫机包括极板清扫装置，极板清扫装置一侧配合设置来料输送装置，极板清扫装置另一侧配合设置装篮机接驳装置，清扫工作台左右两边配合设置抓料装置。

所述的一种燃料电池用柔性石墨极板全自动清扫装篮机，其特征在于所述的来料输送装置包括输送机架，输送机架上设置至少两个顶升机构，顶升机构顶部设置顶升杆，输送机架顶部设置楔带滚筒传动装置，楔带滚筒传动装置前后侧分别设置第二来料定位传感器、第一来料定位传感器，楔带滚筒传动装置上配合设置来料输送工装，来料输送工装上设置极板定位机构，来料输送工装上还设置与顶升杆对应的卡接孔，顶升杆与来料输送工装的卡接孔定位顶升配合。

所述的一种燃料电池用柔性石墨极板全自动清扫装篮机，其特征在于所述的极板清扫装置包括清扫机架，清扫机架上设置第一清扫工作台、第一机械手滑轨、第二机械手滑轨，第一清扫工作台上方配合设置第一清扫机械手，第一清扫机械手与第一机械手滑轨滑动配合，第一清扫机械手清扫端设置第一极板刷；第二机械手滑轨上设置与其滑动配合的第二清扫机械手，第二清扫机械手清扫端设置第二极板刷；第一清扫机械手、第二清扫机械手由模组推动或气缸推动。

所述的一种燃料电池用柔性石墨极板全自动清扫装篮机，其特征在于所述的抓料装置包括抓料机架，抓料机架上设置水平运行机构，水平运行机构上设置垂直运动机构，垂直运动机构底部配合设置真空系统，真空系统底部配合设置真空吸盘机构。

所述的一种燃料电池用柔性石墨极板全自动清扫装篮机，其特征在于所述的装篮机接驳装置包括接驳机架，接驳机架上第二清扫工作台，第二极板刷位于第二清扫工作台上方；第二清扫工作台外侧设置极板定位工装、定位工装滑轨，接驳机架相应位置设置极板定位工装传感器，极板定位工装底部与固定于接驳机架上的气缸的活塞杆固定连接，工作时气缸推动极板定位工装前进或者后退；所述的极板定位工装为锯齿形斗状结构。

所述的一种燃料电池用柔性石墨极板全自动清扫装篮机，其特征在于所述的水平运行机构为水平方向行走的伺服模组结构，水平运行机构上设置连接法兰，垂直运动机构为垂直方向行走的伺服模组结构，垂直运动机构通过连接法兰与水平运行机构固定连接；真空吸盘机构为框架结构，包括矩形吸盘固定板，矩形吸盘固定板上固定设置海绵吸盘。

所述的一种燃料电池用柔性石墨极板全自动清扫装篮机，其特征在于所述的全自动装篮机包括第一装篮机架、第二装篮机架，第一装篮机架上设置装篮机械手，第二装篮机架上设置翻转机械手、极板篮定位工装，极板篮定位工装上设置成品输出装置，成品输出装置上设置极板篮。

所述的一种燃料电池用柔性石墨极板全自动清扫装篮机，其特征在于装篮机械手为三维运动机构，包括水平运动机构，水平运动机构上设置垂直运动机构，垂直运动机构上设置可张合的极板抓手；

所述的水平运动机构为跨接安装于第一装篮机架上的桥式结构，桥式结构由两组水平行走伺服模组、安装板组成，第一装篮机架上设置水平行走伺服模组、水平位置传感器，安装板通过桥接方式联接两组水平行走伺服模组，通过水平位置传感器控制极板抓手抓取极板及放置极板的水平位置；

在所述的安装板上固定安装垂直运动机构，所述的垂直运动机构由垂直行走伺服模组、底板、两套滑块导轨、垂直位置传感器组成，底板与滑块导轨桥接后，与垂直行走伺服模组固定连接，通过垂直位置传感器控制极板抓手抓取极板及放置极板的垂直位置；

所述的极板抓手由安装于底板上的气爪、安装于气爪上的极板爪组成，通过水平行走及垂直行走，完成极板抓手的位置移动，通过气爪的张合，完成对极板的抓放。

所述的一种燃料电池用柔性石墨极板全自动清扫装篮机，其特征在于所述的翻转机械手二维运动机构，包括可开合的接料抓手、旋转安装板、旋转模组、开合位置传感器，旋转模组由DD马达、旋转支撑及旋转轴配合构成，旋转支撑固定安装在第二装篮机架上，旋转轴可转动地固定于旋转支撑上，DD马达固定安装在旋转支撑上，同时DD马达的输出轴与旋转轴的一端轴向连接，同时在传动时，旋转轴的输出轴与旋转轴无相对运动，在旋转轴上固定连接有旋转安装板、开合位置传感器，在旋转安装板上固定设置接料抓手；接料抓手由接料板、导杆气缸、夹紧板组成，接料板与导杆气缸固定在旋转安装板上，导杆气缸的活塞杆上固定安装夹紧板，夹紧板平行于接料板并与接料板有位置配合，通过活塞杆的伸缩推动夹紧板，完成与接料板的位置配合，在极板接驳时保证对极板的位置定位与固定控制。

所述的一种燃料电池用柔性石墨极板全自动清扫装篮机，其特征在于所述的极板篮定位工装包括工作台板、两个极板初始导向机构以及用于顶升成品输出装置的顶升机构；工作台板固定安装在第二装篮机架上，在工作台板的两侧上方固定安装极板导向装置907，极板导向装置907为有梳子结构状导向槽的部件，在工作台板的底面固定安装顶升机构，顶升机构包括固定安装在工作台板底面的顶升气缸、与工作台板活动连接的顶升导杆、顶升定位板，其中顶升气缸的活塞杆以及顶升导杆与顶升定位板固定连接；工作时，顶升气缸活塞杆的伸缩带动顶升定位板，顶升定位板可穿过成品输出装置作上下运动；

所述的成品输出装置为皮带滚筒传动装置，固定安装在极板篮定位工装的工作台板上面，皮带滚筒传动装置可正反向运动；同时，在皮带滚筒传动装置的顶部设置极板篮定位工装；顶升定位板在工作时，与极板篮定位工装定位连接；所述的极板篮为框架结构，结构内部设置与极板尺寸相配合的许多栅格，极板篮定位安装在极板篮定位工装上。

上述一种燃料电池用柔性石墨极板全自动清扫装篮机，其可以实现柔性石墨双极板的全自动清扫和装篮，提高生产效率，降低劳动强度，降低制造成本。

附图说明

图1为本实用新型全自动清扫机的结构示意图；

图2为本实用新型全自动清扫机的来料输送装置结构示意图；

图3为本实用新型全自动清扫机的抓料装置结构示意图；

图4为本实用新型全自动清扫机的装篮机接驳装置结构示意图；

图5为本实用新型全自动装篮机的结构示意图；

图6为本实用新型全自动装篮机的翻转机械手结构示意图；

图7为本实用新型全自动装篮机的极板篮定位工装结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型作进一步说明。

如图所示，该氢燃料电池用柔性石墨极板全自动清扫装篮机，包括全自动清扫机和全自动装篮机。

所述的清扫机包括极板清扫装置3，极板清扫装置3一侧配合设置来料输送装置1，极板清扫装置3另一侧配合设置装篮机接驳装置4，清扫工作台左右两边配合设置抓料装置2。所述的来料输送装置1包括输送机架101，输送机架101上设置至少两个顶升机构103，顶升机构103顶部设置顶升杆104，输送机架101顶部设置楔带滚筒传动装置108，楔带滚筒传动装置108前后侧分别设置第二来料定位传感器105、第一来料定位传感器105a，楔带滚筒传动装置108上配合设置来料输送工装102，来料输送工装102上设置极板定位机构106，来料输送工装102上还设置与顶升杆104对应的卡接孔107，顶升杆104与来料输送工装102的卡接孔107定位顶升配合。所述的极板清扫装置3包括清扫机架301，清扫机架301上设置第一清扫工作台305、第一机械手滑轨302、第二机械手滑轨308，第一清扫工作台305上方配合设置第一清扫机械手303，第一清扫机械手303与第一机械手滑轨308滑动配合，第一清扫机械手303清扫端设置第一极板刷304；第二机械手滑轨302上设置与其滑动配合的第二清扫机械手307，第二清扫机械手307清扫端设置第二极板刷306；第一清扫机械手303、第二清扫机械手307由模组推动或气缸推动。所述的抓料装置2包括抓料机架202，抓料机架202上设置水平运行机构203，水平运行机构203上设置垂直运动机构204，垂直运动机构204底部配合设置真空系统201，真空系统201底部配合设置真空吸盘机构205。所述的水平运行机构203为水平方向行走的伺服模组结构，水平运行机构203上设置连接法兰208，垂直运动机构204为垂直方向行走的伺服模组结构，垂直运动机构204通过连接法兰208与水平运行机构203固定连接；真空吸盘机构205为框架结构，包括矩形吸盘固定板207，矩形吸盘固定板207上固定设置海绵吸盘206。所述的装篮机接驳装置4包括接驳机架401，接驳机架401上第二清扫工作台403，第二极板刷306位于第二清扫工作台403上方；第二清扫工作台403外侧设置极板定位工装404、定位工装滑轨402，接驳机架401相应位置设置极板定位工装传感器405，极板定位工装404底部与固定于接驳机架上的气缸406的活塞杆固定连接，工作时气缸406推动极板定位工装404前进或者后退；所述的极板定位工装404为锯齿形斗状结构。

工作时，来料输送工装102上载有柔性石墨极板，通过来料输送装置1将来料输送工装102输送至规定位置后进行顶升定位，启动真空系统201，左边的抓料装置2上的真空吸盘机构205抓取柔性石墨极板并放置至第一清扫工作台305上，来料输送装置1及来料输送工装102返回上一工位；同时，第一清扫机械手303开始清扫；清扫完毕后，右边的抓料装置2上的真空吸盘机构205抓取柔性石墨极板并放置至第二清扫工作台403上，第二清扫机械手307开始工作；极板两面清扫完毕后，右边的抓料装置2上的真空吸盘机构205抓取柔性石墨极板至装篮机接驳装置4的极板定位工装404上，装篮机接驳装置4将柔性石墨极板输送至全自动装篮机。

所述的全自动装篮机包括第一装篮机架5、第二装篮机架6，第一装篮机架5上设置装篮机械手8，第二装篮机架6上设置翻转机械手7、极板篮定位工装9，极板篮定位工装9上设置成品输出装置10，成品输出装置10上设置极板篮11。装篮机械手8为三维运动机构，包括水平运动机构801，水平运动机构801上设置垂直运动机构805，垂直运动机构805上设置可张合的极板抓手807；所述的水平运动机构801为跨接安装于第一装篮机架5上的桥式结构，桥式结构由两组水平行走伺服模组811、安装板803组成，第一装篮机架5上设置水平行走伺服模组811、水平位置传感器812，安装板803通过桥接方式联接两组水平行走伺服模组811，通过水平位置传感器812控制极板抓手807抓取极板及放置极板的水平位置；在所述的安装板803上固定安装垂直运动机构805，所述的垂直运动机构805由垂直行走伺服模组804、底板806、两套滑块导轨802、垂直位置传感器809组成，底板806与滑块导轨802桥接后，与垂直行走伺服模组804固定连接，通过垂直位置传感器809控制极板抓手807抓取极板及放置极板的垂直位置；所述的极板抓手807由安装于底板上的气爪807a、安装于气爪807a上的极板爪808组成，通过水平行走及垂直行走，完成极板抓手807的位置移动，通过气爪807a的张合，完成对极板的抓放。所述的翻转机械手7二维运动机构，包括可开合的接料抓手701、旋转安装板707、旋转模组702、开合位置传感器706，旋转模组702由DD马达703、旋转支撑704及旋转轴705配合构成，旋转支撑704固定安装在第二装篮机架6上，旋转轴705可转动地固定于旋转支撑704上，DD马达703固定安装在旋转支撑704上，同时DD马达703的输出轴与旋转轴705的一端轴向连接，同时在传动时，旋转轴705的输出轴与旋转轴705无相对运动，在旋转轴705上固定连接有旋转安装板707、开合位置传感器706，在旋转安装板707上固定设置接料抓手701；接料抓手701由接料板709、导杆气缸708、夹紧板710组成，接料板709与导杆气缸708固定在旋转安装板707上，导杆气缸708的活塞杆上固定安装夹紧板710，夹紧板710平行于接料板709并与接料板709有位置配合，通过活塞杆的伸缩推动夹紧板710，完成与接料板709的位置配合，在极板接驳时保证对极板的位置定位与固定控制。所述的极板篮定位工装包括工作台板901、两个极板初始导向机构902以及用于顶升成品输出装置10的顶升机构906；工作台板901固定安装在第二装篮机架6上，在工作台板901的两侧上方固定安装极板导向装置907，极板导向装置907为有梳子结构状导向槽的部件，在工作台板901的底面固定安装顶升机构906，顶升机构906包括固定安装在工作台板底面的顶升气缸905、与工作台板901活动连接的顶升导杆904、顶升定位板903，其中顶升气缸905的活塞杆以及顶升导杆与顶升定位板903固定连接；工作时，顶升气缸905活塞杆的伸缩带动顶升定位板903，顶升定位板903可穿过成品输出装置10作上下运动；所述的成品输出装置10为皮带滚筒传动装置，固定安装在极板篮定位工装9的工作台板上面，皮带滚筒传动装置可正反向运动；同时，在皮带滚筒传动装置的顶部设置极板篮定位工装9；顶升定位板903在工作时，与极板篮定位工装9定位连接；所述的极板篮11为框架结构，结构内部设置与极板尺寸相配合的许多栅格，极板篮11定位安装在极板篮定位工装9上。

工作时，翻转机械手7及装篮机械手8均处在等待状态（初始位置），当装篮机在检测到有来料输入时，翻转机械手7开始夹持极板并翻转90°，使极板处于竖立状态，随后装篮机械手8检测到来料的极板处于竖立状态，装篮机械手8从初始位置移动到翻转机械手7位置并从翻转机械手7中夹取极板，然后移动到极板篮11位置；同时，极板篮定位工装9将成品输出装置10连同极板篮11顶升并定位至规定位置，然后装篮机械手8将极板放置在极板篮11的指定栅格内翻转机械手7回转90°至初始状态，装篮机械手8回到等待状态；如此，完成一片极板的装篮。