一种燃料电池双极板自动定位焊接装置的制作方法

本发明涉及燃料电池加工设备技术领域，尤其是涉及一种燃料电池双极板自动定位焊接装置。

背景技术：

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高;另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料；同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术，其中双极板便是燃料电池中最重要的结构之一，为了提高燃料电池的工作效率以及安全性对双极板进行内阻检测将会是必不可少的一个过程。

在现有技术中公开号为cn109802153b的专利提供了一种用于制作燃料电池金属双极板的工艺及成型装置，包括如下步骤：s1：制作模具，s2：加工胚料，s3：加工单极板，s4：加工构型，s5：加工成型。该发明还公开了一种用于制作燃料电池金属双极板的成型装置其采用冲压工艺并辅助激光切割及激光焊接技术，使两片不同结构的单极板同时冲压成形，然后焊接成为一套可用的燃料电池双极板。

实际操作过程中两块双极板在焊接的过程中需要将两块极板堆叠，之后再进行焊接，现有技术中的双极板堆叠步骤的实现是使用上料机构依次将两块极板对方在一起。这还存在以下不足之处，第一，现有技术对极板的上料采用夹持移动或者吸盘吸附移动，夹持移动容易由于夹持力的无法精准控制容易对极板造成伤害，吸盘吸附后在移动极板时一般会带动极板进行转动，转动过程中极板与吸盘受力不均匀，例如我们在拔下吸盘时一般会翘起吸盘的一边，这样便于拔起吸盘，因此极板与吸盘的受力不均容易导致吸盘脱落。第二，现有设备每当极板尺寸改变后，需要在设备上重新输入尺寸，对设备的工作位置进行调节，这导致设备的复杂程度增加，一方面会增加设备的整体成本，另一方面增加了设备的操作难度，对工人的知识要求增加，也会增加生产成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种燃料电池双极板自动定位焊接装置，以解决现有技术中的双极板在焊接过程中的自动化程度低以及双极板的焊接过程对两个单极板的位置精度要求极高的技术问题。

一种燃料电池双极板自动定位焊接装置，包括焊接平台、焊接机械臂、第一极板上料平台、第二极板上料平台、第一上料机构、第二上料机构、移动机构和联动调节机构，所述第一极板上料平台和第二极板上料平台分别设置在焊接平台的两侧且第一极板上料平台与焊接平台一体设置，所述移动机构设置在第一极板上料平台和焊接平台的连接处，所述第一上料机构设置在移动机构的上端，所述第二上料机构设置在焊接平台靠近第二极板上料平台的一侧，所述第一上料机构和第二上料机构结构相同且均包括水平上料组件和吸附组件，所述第一极板上料平台和第二极板上料平台上均设有推料组件和定位组件，两个推料组件以及两个定位组件对称设置，所述联动调节机构包括联动组件、传动组件和限制组件，所述联动组件设置在第一极板上料平台上的推料组件和移动机构之间，所述传动组件和限制组件均设置在联动组件的中部。

进一步，所述移动机构包括两个呈对称设置在第一极板上料平台两侧的移动组件，每个所述移动组件均包括移动槽、移动导杆和移动块，所述移动槽设置在第一极板上料平台上，所述移动导杆设置在移动槽内且移动导杆的两端均与第一极板上料平台固定连接，所述移动块套设在移动导杆上且与移动导杆滑动配合。

进一步，所述水平上料组件包括两个支撑架、两个上料臂、上料轴和上料电机，所述第一上料机构中的两个支撑架分别设置在移动机构中的两个移动块上，所述第二上料机构中的两个支撑架均设置在第二极板上料平台上，所述上料轴的两端分别与两个支撑架转动连接，所述上料电机的输出端与上料轴的一端固定连接，两个所述上料臂呈对称设置且两个上料臂均与上料轴固定连接，每个所述上料臂的中间均设有第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮，所述第一上料机构中的第一齿轮的下端与对应的移动块固定连接，所述第二上料机构中的第一齿轮的下端与第二极板上料平台固定连接，所述第一齿轮与上料轴同轴设置，所述第二齿轮和第三齿轮均转动设置在上料臂内，所述第一齿轮和第三齿轮分别设置在第二齿轮的两侧且两者均与第二齿轮啮合，两个所述上料臂之间设有固定板，所述固定板的两端均设有连接轴，两个所述连接轴分别与两个第三齿轮固定连接。

进一步，所述吸附组件包括驱动气缸、驱动板和若干个气动吸盘，所述驱动气缸呈竖直设置在固定板上且驱动气缸的输出端贯穿固定板，所述驱动板安装在驱动气缸的输出端上，所有所述气动吸盘均安装在驱动板上，所述驱动板的上端设有两个导向杆，所述固定板上设有两个分别与两个导向杆一一对应的导向孔。

进一步，所述推料组件包括两个推料丝杆滑台和推料板，两个推料丝杆滑台呈对称设置，所述推料板的两端分别与两个推料丝杆滑台上的滑块固定连接。

进一步，所述联动组件组件安装在第一极板上料平台的内部且其包括联动块、推块、固定块、移动气缸、连接杆、两个第一齿条和两个第二齿条，所述第二极板上料平台内设有分别与联动块、推块、固定块、移动气缸、连接杆和两个第一齿条滑动配合的槽体，所述联动块竖直设置在推料板的下端，所述固定块呈水平设置在联动块的下方，所述推块安装在固定块的上端且推块与联动块相配合，所述移动气缸安装在固定块上，所述连接杆的中部与移动气缸的输出端固定连接，两个第一齿条分别与连接杆的两端固定连接，两个所述第二齿条分别安装在两个移动块的下端，两个第二齿条与两个第一齿条一一对应且通过传动组件相配合，所述固定块的一端设有复位弹簧。

进一步，所述传动组件设置有两个，两个所述传动组件分别设置在对应的第一齿条和第二齿条之间，且每个所述传动组件均包括第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴，所述第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴均设置在对应的第一齿条和第二齿条之间，第二传动轴的轴线与第一齿条和第二齿条的长度方向平行，第一传动轴和第三传动轴的轴线均垂直于第二传动轴的轴线，所述第一传动轴上设有涡轮和与第二齿条啮合的第四齿轮，所述第二传动轴上设有第一伞齿轮和与涡轮啮合的蜗杆，所述第三传动轴上设有与第一伞齿轮配合的第二伞齿轮以及与第一齿条配合的第五齿轮。

进一步，所述限制组件包括限制轴、限制齿条、限制块、限制弹簧和限制盘，所述限制轴设置在固定块的上方且限制块设置在限制轴中部的下端，所述限制齿条设置在固定块的上端且限制齿条与限制块相配合，所述限制弹簧的一端与限制块固定连接，所述限制弹簧的另一端与第一极板上料平台的内壁固定连接。

进一步，所述定位组件包括两个定位气缸和两个定位板，两个所述定位气缸对称设置且两个定位板分别安装在两个定位气缸的输出端上，每个所述定位板的一侧均设有两个定位导杆，所述第一极板上料平台上和第二极板上料平台上均设有与定位导杆滑动配合的定位孔。

与现有技术相比较本发明的有益效果在于：

其一，本发明中当上料臂转动时，由于第一齿轮不与上料臂固定连接，因此，第一齿轮不会转动，此时，第二齿轮相当于绕着第一齿轮转动，第二齿轮移动的同时由于与第一齿轮的啮合会使得其自身也转动，进而再带动与其啮合的第三齿轮进行转动，通过第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮的传递比例设置，使得上料臂在转动的情况下，固定板始终是处于与焊接平台平行的状态，这样，吸附在吸附组件下的极板受到的重力始终是与吸附组件的吸附力相反，也使得极板在运输过程中始终保持水平状态，能够防止极板因重力不均导致边缘与吸附组件脱离进而导致极板整个脱落的情况发生，一方面能够提高运输的稳定性，另一方面也为两个极板的精准对位提供了保证。

其二，本发明通过联动调节机构配合推料组件和移动机构的工作能够弥补极板尺寸的变化造成的影响，进而使得第一上料机构和第二上料机构上料的极板依然能够重合，此过程无须电脑控制，无须人工重新设置数据，一方面在上料时通过机械结构的变化自动对极板的尺寸变化进行限定，进而产生适当的调整，无须人工操作，一方面降低了设备的成本，另一方面降低了设备的操作难度，降低对工人的文化要求，能够降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明中第一上料机构的立体结构示意图；

图3为本发明的局部立体结构示意图；

图4为本发明中联动调节机构的立体结构示意图；

图5为图4中a处的放大图；

图6为本发明工作时极板尺寸变化时的调节前后状态图。

附图标记：焊接平台1，焊接机械臂2，第一极板上料平台3，第二极板上料平台4，第一上料机构5，水平上料组件51，支撑架511，上料臂512，上料轴513，上料电机514，第一齿轮515，第二齿轮516，第三齿轮517，固定板518，吸附组件52，驱动气缸521，驱动板522，气动吸盘523，导向杆524，第二上料机构6，移动机构7，移动槽71，移动导杆72，移动块73，联动调节机构8，联动组件81，联动块811，推块812，固定块813，移动气缸814，连接杆815，第一齿条816，第二齿条817，复位弹簧818，传动组件82，第一传动轴821，第二传动轴822，第三传动轴823，涡轮824，第四齿轮825，第一伞齿轮826，蜗杆827，第二伞齿轮828，第五齿轮829，限制组件83，限制轴831，限制齿条832，限制块833，限制弹簧834，限制盘835，推料组件9，推料丝杆滑台91，推料板92，定位组件10，定位气缸101，定位板102，定位导杆103。

具体实施方式

下面将结合附图1-6对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

根据图1至图6所示，一种燃料电池双极板自动定位焊接装置，包括焊接平台1、焊接机械臂2、第一极板上料平台3、第二极板上料平台4、第一上料机构5、第二上料机构6、移动机构7和联动调节机构8，所述第一极板上料平台3和第二极板上料平台4分别设置在焊接平台1的两侧且第一极板上料平台3与焊接平台1一体设置，所述移动机构7设置在第一极板上料平台3和焊接平台1的连接处，所述第一上料机构5设置在移动机构7的上端，所述第二上料机构6设置在焊接平台1靠近第二极板上料平台4的一侧，所述第一上料机构5和第二上料机构6结构相同且均包括水平上料组件51和吸附组件52，所述第一极板上料平台3和第二极板上料平台4上均设有推料组件9和定位组件10，两个推料组件9以及两个定位组件10对称设置，所述联动调节机构8包括联动组件81、传动组件82和限制组件83，所述联动组件81设置在第一极板上料平台3上的推料组件9和移动机构7之间，所述传动组件82和限制组件83均设置在联动组件81的中部；本发明在工作过程中，通过第一极板上料平台3和第二极板上料平台4对两个极板进行上料，能够提高极板的上料速度，上料时，将极板放在第一极板上料平台3或者第二极板上料平台4上，然后通过对应的推料组件9将极板推送到定位组件10处，通过定位组件10对极板进行定位，之后，第二上料机构6先将第二极板上料平台4上的极板移动至焊接机械臂2的下端，再通过第一上料机构5将第一极板上料平台3上的极板移动至焊接机械臂2上，当极板的尺寸发生变化时，由于第一上料机构5和第二上料机构6的转动幅度不变，会导致两个极板无法重合，这时，联动组件81、传动组件82配合推料组件9进行工作，及时的调整第一上料机构5的位置，从而使得两个极板重合在一起，且整个调整过程无须人工控制，降低了设备成本，也降低了对工人的水平要求，降低了生产成本。

具体地，所述移动机构7包括两个呈对称设置在第一极板上料平台3两侧的移动组件，每个所述移动组件均包括移动槽71、移动导杆72和移动块73，所述移动槽71设置在第一极板上料平台3上，所述移动导杆72设置在移动槽71内且移动导杆72的两端均与第一极板上料平台3固定连接，所述移动块73套设在移动导杆72上且与移动导杆72滑动配合；通过移动块73沿着移动导杆72在移动槽71内移动，能够带动安装在移动机构7上的第一上料机构5进行移动，进而使得第一上料机构5上料的极板与第二上料机构6上料的极板及时尺寸发生变化后，也能够达到重合的效果，便于后续的焊接加工。

具体地，所述水平上料组件51包括两个支撑架511、两个上料臂512、上料轴513和上料电机514，所述第一上料机构5中的两个支撑架511分别设置在移动机构7中的两个移动块73上，所述第二上料机构6中的两个支撑架511均设置在第二极板上料平台4上，所述上料轴513的两端分别与两个支撑架511转动连接，所述上料电机514的输出端与上料轴513的一端固定连接，两个所述上料臂512呈对称设置且两个上料臂512均与上料轴513固定连接，每个所述上料臂512的中间均设有第一齿轮515、第二齿轮516、第三齿轮517，所述第一上料机构5中的第一齿轮515的下端与对应的移动块73固定连接，所述第二上料机构6中的第一齿轮515的下端与第二极板上料平台4固定连接，所述第一齿轮515与上料轴513同轴设置，所述第二齿轮516和第三齿轮517均转动设置在上料臂512内，所述第一齿轮515和第三齿轮517分别设置在第二齿轮516的两侧且两者均与第二齿轮516啮合，两个所述上料臂512之间设有固定板518，所述固定板518的两端均设有连接轴，两个所述连接轴分别与两个第三齿轮517固定连接，其中，上料轴513的两端均可以设置上料电机514进行驱动，也可以同时设置两个上料电机514对同一个上料轴513进行驱动，具体的工作原理是，通过上料电机514工作带动上料轴513转动上料轴513转动带动上料臂512转动，上料臂512转动时将吸附组件52吸附的极板从一端运输到另一端，其中，当上料臂512转动时，由于第一齿轮515不与上料臂512固定连接，因此，第一齿轮515不会转动，此时，第二齿轮516相当于绕着第一齿轮515转动，第二齿轮516移动的同时由于与第一齿轮515的啮合会使得其自身也转动，进而再带动与其啮合的第三齿轮517进行转动，通过第一齿轮515、第二齿轮516和第三齿轮517的传递比例设置，使得上料臂512在转动的情况下，固定板518始终是处于与焊接平台1平行的状态，这样，吸附在吸附组件52下的极板受到的重力始终是与吸附组件52的吸附力相反，也使得极板在运输过程中始终保持水平状态，能够防止极板因重力不均导致边缘与吸附组件52脱离进而导致极板整个脱落的情况发生，一方面能够提高运输的稳定性，另一方面也为两个极板的精准对位提供了保证。

具体地，所述吸附组件52包括驱动气缸521、驱动板522和若干个气动吸盘523，所述驱动气缸521呈竖直设置在固定板518上且驱动气缸521的输出端贯穿固定板518，所述驱动板522安装在驱动气缸521的输出端上，所有所述气动吸盘523均安装在驱动板522上，所述驱动板522的上端设有两个导向杆524，所述固定板518上设有两个分别与两个导向杆524一一对应的导向孔；通过驱动气缸521推动驱动板522向下移动，使得驱动板522下端的气动吸盘523将极板吸附，进而能够带动极板进行运输。

具体地，所述推料组件9包括两个推料丝杆滑台91和推料板92，两个推料丝杆滑台91呈对称设置，所述推料板92的两端分别与两个推料丝杆滑台91上的滑块固定连接；通过推料丝杆滑台91工作能够带动推料板92移动，将极板推送到定位组件10处，同时也便于第一上料机构5和第二上料机构6吸附极板。

具体地，所述联动组件81组件安装在第一极板上料平台3的内部且其包括联动块811、推块812、固定块813、移动气缸814、连接杆815、两个第一齿条816和两个第二齿条817，所述第二极板上料平台4内设有分别与联动块811、推块812、固定块813、移动气缸814、连接杆815和两个第一齿条816滑动配合的槽体，所述联动块811竖直设置在推料板92的下端，所述固定块813呈水平设置在联动块811的下方，所述推块812安装在固定块813的上端且推块812与联动块811相配合，所述移动气缸814安装在固定块813上，所述连接杆815的中部与移动气缸814的输出端固定连接，两个第一齿条816分别与连接杆815的两端固定连接，两个所述第二齿条817分别安装在两个移动块73的下端，两个第二齿条817与两个第一齿条816一一对应且通过传动组件82相配合，所述固定块813的一端设有复位弹簧818。

具体地，所述传动组件82设置有两个，两个所述传动组件82分别设置在对应的第一齿条816和第二齿条817之间，且每个所述传动组件82均包括第一传动轴821、第二传动轴822和第三传动轴823，所述第一传动轴821、第二传动轴822和第三传动轴823均设置在对应的第一齿条816和第二齿条817之间，第二传动轴822的轴线与第一齿条816和第二齿条817的长度方向平行，第一传动轴821和第三传动轴823的轴线均垂直于第二传动轴822的轴线，所述第一传动轴821上设有涡轮824和与第二齿条817啮合的第四齿轮825，所述第二传动轴822上设有第一伞齿轮826和与涡轮824啮合的蜗杆827，所述第三传动轴823上设有与第一伞齿轮826配合的第二伞齿轮828以及与第一齿条816配合的第五齿轮829，这里设置涡轮824蜗杆827的传递配合的目的是，通过涡轮824蜗杆827的齿槽设置，使得当蜗杆827转动时，涡轮824无法带动蜗杆827转动，同时，涡轮824的转动趋势反而会沿着蜗杆827的轴线导致两者摩擦，起到防止蜗杆827转动，因此，当联动组件81停止工作后,涡轮824蜗杆827能够起到一个自我锁定的作用，能够避免工作时的惯性造成过多调节的情况发生。

具体地，所述限制组件83包括限制轴831、限制齿条832、限制块833、限制弹簧834和限制盘835，所述限制轴831设置在固定块813的上方且限制块833设置在限制轴831中部的下端，所述限制齿条832设置在固定块813的上端且限制齿条832与限制块833相配合，所述限制弹簧834的一端与限制块833固定连接，所述限制弹簧834的另一端与第一极板上料平台3的内壁固定连接；当极板从尺寸小的换成尺寸打的加工时，只需转动限制盘835，使得限制轴831带动限制块833转动，使得限制块833从限制齿条832内脱离，进而使得联动组件81在弹簧的作用下复位，能够重新根据极板的尺寸进行定位，实现重复工作，且操作简单。

综合上述三段可知极板的上料具体步骤是，当极板是本发明加工的最大尺寸，工作时，推料板92移动推动极板进行移动时，带动联动块811一起移动，直至联动块811与固定块813的一侧贴合，不会造成固定块813发生移动，进而通过第一上料机构5将极板吸附后，移动气缸814工作，通过连接杆815推动两个第一齿条816移动，使得第一齿条816刚好移动至与第五齿轮829即将啮合的位置，此时是不会对移动机构7造成影响的，即无须对第一上料机构5的位置造成影响，当加工的极板的尺寸变小后，推料板92的移动的距离会增大一点，其具体增大的长度为极板缩小的长度，若该长度为a，则推料板92带动联动块811移动的距离会增加a，导致联动块811最终会推动固定块813移动a，那么也导致移动气缸814、连接杆815合第一齿条816也整体向前移动a，然后限制块833与限制齿条832配合会对固定块813的位置进行限制，当第一上料机构5将极板吸附后，移动气缸814工作，通过连接杆815推动两个第一齿条816移动，由于之前整体向前移动了a，导致第一齿条816会推动第五齿轮829转动，进而通过两个伞齿轮、涡轮824、蜗杆827以及第四齿轮825合第二齿条817的传递，使得移动块73也移动a，从而带动第一上料机构5根据附图4的位置也向右移动a，弥补极板尺寸的变化，进而使得第一上料机构5和第二上料机构6上料的极板依然能够重合，此过程无须电脑控制，无须人工重新设置数据，一方面在上料时通过机械结构的变化自动对极板的尺寸变化进行限定，进而产生适当的调整，无须人工操作，一方面降低了设备的成本，另一方面降低了设备的操作难度，降低对工人的文化要求，能够降低生产成本。

具体地，所述定位组件10包括两个定位气缸101和两个定位板102，两个所述定位气缸101对称设置且两个定位板102分别安装在两个定位气缸101的输出端上，每个所述定位板102的一侧均设有两个定位导杆103，所述第一极板上料平台3上和第二极板上料平台4上均设有与定位导杆103滑动配合的定位孔；通过定位气缸101工作推动两个定位板102对极板进行夹持，从而起到定位的效果，便于后续两个极板之间的对位重叠。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。