膜电极喷涂设备的制作方法

本实用新型涉及膜电极喷涂领域，尤其涉及一种膜电极喷涂设备。

背景技术：

燃料电池高效环保，可直接将燃料的化学能转化为电能，且转化过程中不存在热机做功，没有卡诺循环的限制，因此能量转化率较高。其中质子交换膜燃料电池是一种零排放、高效率与高功率密度的发电装置，特别是在新能源交通动力应用方面具有极其诱人的前景。膜电极是多相物质传输和化学反应场所，决定着质子交换膜的性能、寿命及成本。

目前，商业化的制备膜电极方式是将催化剂直接制备在质子交换膜的表面上。生产工艺主要有两种工艺方法：一种是多次刷涂、复合的工艺方法，另一种是浸渍生产的工艺方法。采用浸渍生产的工艺方法，适用于小量的实验性制备，不能适应大规模批量化生产需求；而采用刷涂、复合的工艺方法，需要复杂的装置完成喷涂作业，而且不能够主动将质子交换膜翻转过来进行喷涂，自动化程度不高，极大地影响了喷涂效率。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本实用新型提供的一种膜电极喷涂设备，以解决现有技术中浸渍工艺不能批量生产和刷涂复合工艺自动化程度不高的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型提供的膜电极喷涂设备，包括工作台、固定支架、设置于所述固定支架上的上料位、设置于所述固定支架上的下料位、固定于所述工作台上的用于输送物料的送料机构和固定于所述固定支架上的用于固定和翻转物料的翻转固定机构和用于对物料进行喷涂的喷涂装置；所述喷涂装置的喷头设置于送料机构的移动路径上或翻转固定机构处；所述送料机构可将所述上料位内的物料移动至所述翻转固定机构处，可将所述翻转固定机构处的物料移动至下料位；所述固定支架固定于所述工作台上。

本实用新型提供的膜电极喷涂设备，优选地，所述上料位与所述下料位均设置有料盒机构，所述料盒机构包括固定于所述固定支架上的盒体；所述盒体的底部为底部开口的盒底；所述盒体包括设置于盒底上表面左侧的左伸缩机构组和设置于盒底上表面右侧的右伸缩机构组；所述左伸缩机构组包括多个左伸缩机构；所述右伸缩机构组包括多个右伸缩机构；所述左伸缩机构的伸缩部位与所述右伸缩机构的伸缩部位相对设置；所述送料机构包括放置物料的带有热源的平台；所述平台可移动至所述料盒机构的下方。

本实用新型提供的膜电极喷涂设备，优选地，所述盒体的前侧壁、后侧壁可沿所述盒底做相向或相背运动；所述左伸缩机构组与所述右伸缩机构组均设置于所述前侧壁与所述后侧壁之间；所述左伸缩机构与所述右伸缩机构均可沿前后方向滑动。

本实用新型提供的膜电极喷涂设备，优选地，所述前侧壁与所述后侧壁的相对面上均分别设置有两个用于限定物料位置的直角限位架；四个所述直角限位架可与同一个矩形的四个角重合；所述前侧壁上的直角限位架可随着所述前侧壁移动；所述后侧壁上的直角限位架可随着所述后侧壁移动；所述前侧壁上的所述直角限位架可在所述前侧壁上左右滑动；所述后侧壁上的所述直角支架可在所述后侧壁上左右滑动。

本实用新型提供的膜电极喷涂设备，优选地，所述送料机构还包括若干穿过所述平台的顶针、驱动所述顶针升降的顶升机构、底座和移动机构；所述顶针可在所述顶升机构的驱动下相对所述平台上下移动；所述平台与所述顶升机构均固定于所述底座上；所述顶升机构位于所述底座与所述平台之间；所述底座设置于所述移动机构上；所述底座在所述移动机构的作用下在所述工作台上移动。

本实用新型提供的膜电极喷涂设备，优选地，所述平台上设置有四个直角限位块；四个所述直角限位块可以与一个矩形的四个角重合；所述顶针均位于四个所述直角限位块构成的矩形内。

本实用新型提供的膜电极喷涂设备，优选地，所述送料机构还包括顶针座；所述顶针竖直固定于所述顶针座上；所述顶针座固定于所述顶升机构的顶升部位；所述顶针座位于所述顶升机构与所述平台之间；有两个相邻的所述直角限位块为可滑动限位块，所述可滑动限位块可直线滑动于所述平台上，所述可滑动限位块的滑动方向与两个所述可滑动限位块的连线方向垂直；部分所述顶针为可调节顶针，所述可调节顶针可滑动固定于所述顶针座上，所述可调节顶针可滑动于所述平台上，所述可调节顶针的滑动方向与所述可滑动限位块的滑动方向相同。

本实用新型提供的膜电极喷涂设备，优选地，所述翻转固定机构包括用于夹紧物料的夹紧机构和驱动物料翻转的翻转机构；所述翻转固定机构可带动所述夹紧机构与物料一同翻转。

本实用新型提供的膜电极喷涂设备，优选地，所述夹紧机构包括包括第一气缸、固定于所述第一气缸活塞杆上的第一顶针座、第二气缸、固定于所述第二气缸活塞杆上的第二顶针座；所述第一气缸的活塞杆与所述第二气缸的活塞杆相对设置；所述第一顶针座与所述第二顶针座上均相对设置有若干固定顶针；

其中，所述第一顶针座上至少设置有2个固定顶针，所述第二顶针座上至少设置1个固定顶针；或者所述第一顶针座上至少设置有1个固定顶针，所述第二顶针座上至少设置2个固定顶针。

本实用新型提供的膜电极喷涂设备，优选地，所述第一顶针座内可转动固定有第一顶针块，所述第一顶针座上的固定顶针均固定于所述第一顶针块上；所述第二顶针座内可转动固定有第二顶针块，所述第二顶针座上的固定顶针均固定于所述第二顶针块上；所述翻转机构包括固定于所述第一顶针座上的旋转驱动机构；所述旋转驱动机构可驱动所述第一顶针块相对所述第一顶针座旋转。

上述技术方案具有如下优点或者有益效果：

本实用新型提供的膜电极喷涂设备，包括工作台、固定支架、设置于所述固定支架上的上料位、设置于所述固定支架上的下料位、固定于所述工作台上的用于输送物料的送料机构和固定于所述固定支架上的用于固定和翻转物料的翻转固定机构和用于对物料进行喷涂的喷涂装置；所述喷涂装置的喷头设置于所述送料机构的移动路径上或翻转固定机构处；所述送料机构可将所述上料位内的物料移动至所述翻转固定机构处，可将所述翻转固定机构处的物料移动至下料位；所述固定支架固定于所述工作台上。本实用新型提供的膜电极喷涂设备，通过料盒机构与送料机构的配合，实现了自动化的上料、下料；通过翻转固定机构，实现了自动化的喷涂翻转；有效解决了现有技术中自动化程度不高的问题，实现了膜电极喷涂的批量化、流水化作业，机械结构简单，自动化程度高，极大地提高了生产效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1是本实用新型实施例1提供的膜电极喷涂设备的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1提供的膜电极喷涂设备的正视结构示意图；

图3是本实用新型实施例1提供的膜电极喷涂设备的俯视结构示意图；

图4是本实用新型实施例1提供的膜电极喷涂设备的料盒机构的结构示意图；

图5是本实用新型实施例1提供的膜电极喷涂设备的送料机构的结构示意图；

图6是本实用新型实施例1提供的膜电极喷涂设备的送料机构的部分结构示意图；

图7是本实用新型实施例1提供的膜电极喷涂设备的翻转固定机构的结构示意图；

图8是本实用新型实施例1提供的物料框架。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步的说明，但是不作为本实用新型的限定。

实施例1：

如图1～3所示，本实用新型实施例1提供的膜电极喷涂设备，包括工作台01、固定支架02、设置于固定支架02上的上料位03、设置于固定支架02上的下料位04、固定于工作台01上的用于输送物料的送料机构2和固定于固定支架02上的用于固定和翻转物料的翻转固定机构3和用于对物料进行喷涂的喷涂装置06(喷涂装置06主要包括喷涂设备和支架等本领域技术人员所能够理解的结构，其可以固定于本实用新型中的工作台01上，也可以固定于本实用新型中的固定支架02上，同时也可以是与工作台01、固定支架02分离的结构，在本实用新型实施例中喷涂装置06固定于固定支架02上，喷涂装置06的喷头位于送料机构2的路径上，)；送料机构2可将上料位03内的物料移动至翻转固定机构3处，亦可将翻转固定机构3处的物料移动至下料位04处；固定支架02固定于工作台01上。

本实用新型实施例1中的物料可以是如图8所示的装有两个质子膜051的物料框架05，但是并不局限于此种物料形式。将若干物料框架堆叠至上料位03处，将送料机构2移动至上料位03处，从上料位03中取出一个物料框架05，并运送至喷涂装置06的喷头处，喷涂装置06对物料框架05的一面进行喷涂，喷涂完毕后，送料机构2将一面喷涂的物料框架05移动至翻转固定机构3，翻转固定机构3将送料机构2运送来的物料框架05固定并翻转，翻转固定机构3将翻转后的物料框架05放回送料机构2，送料机构2带动翻转后的物料框05至喷涂装置06的喷头处对另一面进行喷涂，待双面均喷涂完毕后，送料机构2将喷涂完毕后的物料框架05运送至下料位04处，以此完成一次喷涂作业。通过本实用新型实施例1提供的膜电极喷涂设备，解决了现有技术中浸渍工艺不能批量生产和刷涂复合工艺自动化程度不高的问题，实现送料、喷涂、翻转、出料的自动化作业，降低设备复杂度，提高喷涂效率。

更进一步地，如图4所示，上料位03与下料位04均设置有料盒机构1，料盒机构1包括固定于固定支架02上的盒体11；盒体11的底部为底部开口的盒底111；盒体11包括设置于盒底111上表面左侧的左伸缩机构组12和设置于盒底111上表面右侧的右伸缩机构组13；左伸缩机构组12包括两个左伸缩机构121；右伸缩机构组13包括两个右伸缩机构131；左伸缩机构121的伸缩部位与右伸缩机构131的伸缩部位相对设置；送料机构2包括放置物料的具有升降功能的平台21；平台21可移动至料盒机构1(盒体11)与喷涂装置06的喷头的下方；平台21上设置有用于促使喷涂溶剂挥发的热源(热源可以是现有技术中的电阻丝制成的热源，但并不仅限于此，对于采用何种现有技术中的热源，对于本领域技术人员而言是清楚的、明确的)。左伸缩机构121与右伸缩机构131均为气缸，左伸缩机构121与右伸缩机构131的伸缩部位均为气缸的活塞杆。

将若干物料框架05堆叠至上料位03处后，在进行送料作业时，送料机构2将平台21移动至上料位03的盒体11的下方，平台21升起抵住上料位03的料盒机构1中的最底层物料框架，左伸缩机构121与右伸缩机构131的活塞杆收回，最底层的物料框架05掉落至平台21上，左伸缩机构121与右伸缩机构131的活塞杆伸出，夹紧倒数第二层物料框架05；在进行出料作业时，送料机构将载有物料框架05的平台21移动至下料位04的盒体11的下方，平台21升起使物料框架05抵住盒体11中最底层的物料框架05，左伸缩机构121与右伸缩机构131的活塞杆收回，平台21继续上升，将平台21上的物料框架05移动至左伸缩机构121与右伸缩机构131之间后，平台21停止上升，左伸缩机构121与右伸缩机构131的活塞杆伸出，夹紧物料框架05，平台21收回。通过设置两个左伸缩机构121与两个右伸缩机构131，使得在利用相对的活塞杆夹紧物料框架05时，能够牢固夹紧，防止物料框架在被夹紧的情况下发生旋转。

更进一步地，盒体11的前侧壁112、后侧壁113可沿盒底111做相向或相背运动；左伸缩机构组12与右伸缩机构组13均设置于前侧壁112与后侧壁113之间；左伸缩机构121与右伸缩机构131均可沿前后方向滑动；前侧壁112、后侧壁113、左伸缩机构121、右伸缩机构131相对于盒底111可滑动，可以是通过丝杠电机等方式自动驱动，也可以是通过滑槽等方式手动调节，无论采用何种手段，均属于本领域技术人员能够理解，不存在疑议。通过调节前侧壁112与后侧壁113之间的距离能够对不同宽度的物料框架05进行限位，使得料盒机构1能够很好的适应不同尺寸的物料框架05，防止物料框架05的宽度过小在料盒机构1中晃动，影响出料和进料作业。同时左伸缩机构121与右伸缩机构131在前侧壁112与后侧壁113之间的位置可调节，能够根据调整后的前侧壁112、后侧壁113之间的距离，适应性调节，方便固定物料框架05。

更进一步地，前侧壁112与后侧壁113的相对面上均分别设置有两个用于限定物料位置的直角限位架14；四个直角限位架14可与同一个矩形的四个角重合；前侧壁112上的直角限位架14可随着前侧壁112移动；后侧壁113上的直角限位架14可随着后侧壁113移动；前侧壁112上的直角限位架14可在前侧壁112上左右滑动；后侧壁113上的直角支架14可在后侧壁113上左右滑动。通过设置能够随着前侧壁112与后侧壁113移动的四个直角限位架14，能够适应不同宽度的物料框架05，使得不同宽度的物料框架05均能够稳固不动摇的放置于料盒机构1中；同时通过直角限位架14在前侧壁112与后侧壁113上移动，可以适应不同长度的物料框架05；通过前侧壁112与后侧壁113的距离可调解，前侧壁112与后侧壁113上的两个直角限位架14的距离可调节，使得料盒机构1能够适应不同尺寸(宽度不同、长度不同)物料框架。

更进一步地，左伸缩机构组12内设置有左感应机构和右伸缩机构组13内设置有右感应机构132，左感应机构可前后直线滑动，右感应机构132可前后直线滑动；一个直角限位架14上设置有上感应机构141；左感应机构、右感应机构132、上感应机构141均可以是能够感应距离的激光测距仪，通过距离进行感知，但是不限定于此。通过设置的右感应机构132、左感应机构能够感知料盒机构1内是否还有物料框架05剩余，上感应机构141能够感知料盒机构1内的物料框架05还有多少。

更进一步地，如图5～6所示，送料机构2还包括若干可穿过平台21的顶针22、驱动顶针22升降的顶升机构23、底座24和移动机构25；顶针22可在顶升机构23的驱动下相对平台21上下移动；平台21与顶升机构23均固定于底座24上；顶升机构23位于底座24与平台21之间；底座24设置于移动机构25上；底座24在移动机构25的作用下在工作台01上移动；升降机构23可使顶针22的顶端与平台21的上表面齐平。

在进行送料作业时，送料机构2的移动机构25带动底座24移动至上料位03的盒体11的下方，顶升机构23带动顶针22上升至顶针22抵住盒体11内最底层的物料框架05，上料位03处的左伸缩机构121与右伸缩机构131同时收回活塞杆松开最底层的物料框架05，顶升机构23带动顶针22下降至倒数第二层的物料框架05对准左伸缩机构121与右伸缩机构131的活塞杆，左伸缩机构121与右伸缩机构131的活塞杆伸出夹紧倒数第二层的物料框架05，顶升机构23继续带动物料框架05下降，使得最底层的物料框架05放置于平台21上表面，移动机构25带动平台21移动至喷涂装置06的喷头下方；

在进行喷涂作业时，通过移动机构25带动平台21上的物料框架05前后左右移动，使得喷涂装置06能够充分的对物料框架05的喷涂面全面喷涂，同时平台21的热源持续工作，加速喷涂溶剂的挥发，待物料框架05的一面喷涂完毕后，移动机构25带动平台21上的物料框架05移动至翻转固定机构03下方，顶升机构23带动顶针22将物料框架05托起脱离平台21，并将物料框架05送至翻转固定机构3处，翻转固定机构3固定物料框架05，顶升机构23带动顶针22收回，翻转固定机构3翻转物料框架05后，顶升机构23带动顶针22上升抵住物料框架05，翻转固定机构3松开物料框架05，顶升机构23带动顶针22下降，物料框架05落于平台21的上表面，移动机构25带动平台21上的物料框架05移动至喷涂装置06的喷头下方，重复上述喷涂流程，双面喷涂完毕，喷涂作业完成；

在进行出料作业时，移动机构25带动平台21上双面喷涂完毕的物料框架05移动至下料位04，顶升机构23通过顶针22带动物料框架05上升抵住下料位04处最底层的物料框架05，下料位04处的左伸缩机构121与右伸缩机构131同时收回活塞杆松开最底层的物料框架05，顶升机构23带动顶针22上升，使得平台21上的物料框架05上升至左伸缩机构121与右伸缩机构131的活塞杆之间，左伸缩机构121与右伸缩机构131的活塞杆伸出固定住送料机构2送来的物料框架05，原先的最底层物料框架05变为倒数第二层物料框架05，顶升机构23带动顶针22下降，完成出料作业。

更进一步地，平台21上设置有四个直角限位块26；四个直角限位块26可以与一个矩形的四个角重合；顶针22均位于四个直角限位块26构成的矩形内。

通过设置四个直角限位块26，能够将顶升机构23与顶针22配合接回的物料框架05置入四个直角限位块26组成的矩形内，物料框架05的四个角抵住四个直角限位块26，以此保证在送料作业、翻转作业、喷涂作业、出料作业的过程中，只需要平台21对准翻转固定机构3、对准盒体11、对准喷涂装置06，即可顺利完成出料作业、翻转作业、喷涂作业、送料作业，避免过程中出现物料偏离工位导致自动化生产停止的情况发生。

更进一步地，送料机构2还包括顶针座27；顶针22竖直固定于顶针座27上；顶针座27固定于顶升机构23的顶升部位；顶针座27位于顶升机构23与平台21之间；有两个相邻的直角限位块26为可滑动限位块261，可滑动限位块261可直线滑动于平台21上，可滑动限位块261的滑动方向与两个可滑动限位块261的连线方向垂直；部分顶针22为可调节顶针221，可调节顶针221可滑动固定于顶针座27上，可调节顶针221可滑动于平台21上，可调节顶针221的滑动方向与可滑动限位块261的滑动方向相同；可滑动限位块261、可调节顶针221可以是通过在平台21及顶针座27上设置的滑槽手动调节，也可以是通过电机、丝杠等机构自动调节，其具体的实施方式、实现手段均为本领域技术人员所能够理解掌握；顶升机构23可以是电缸，其顶升部位即为电缸的顶杆，顶针座27与顶升机构23的顶杆固定连接。通过设置可滑动限位块261，为了能够适应不同宽度的物料框架05。通过设置可调节顶针221，能够在滑动限位块261进行调节的情况下，将露于四个限位块261组成的矩形外部的顶针221移动至四个限位块261之间，继续起到上升或下降物料框架05的作用。

平台21上开设有与顶针22数量相同的供顶针穿过的顶针孔211，顶针可在顶针孔211内上下滑动。可调节顶针221对应的顶针孔211为长槽孔212，长槽孔212的方向与可调节顶针221的滑动方向相同，方便可调节顶针221在平台21移动到相应位置。

移动机构25包括固定于工作台01上的第一直线移动机构251和设置于第一直线移动机构251上的第二直线移动机构252；第一直线移动机构251与第二直线移动机构252相互垂直；底座24设置于第二直线移动机构252上；第一直线移动机构251可驱动第二直线移动机构252沿第一直线移动机构251的方向直线移动；第二直线移动机构252可驱动底座24沿与第一直线移动机构251方向垂直的直线方向移动；其中第一直线移动机构251通过拖链、电机等动力连接机构驱动第二直线移动机构252及底座24滑动，第二直线移动机构252通过拖链、电机等动力方式驱动底座24沿第二直线移动机构的方向移动，但是不并仅限于上述方式，采用任何能够实现上述移动方式的机械动力结构均可以被本领域技术人员理解。通过移动路线相互垂直的两组直线移动机构，能够使底座24移动至第一直线移动机构251、第二直线移动机构252构成矩形的任意一点上，保证上料作业、喷涂作业和下料作业的顺畅。

平台21通过四个支撑杆241固定于底座24上，支撑杆241穿透顶针座27，支撑杆241可相对于顶针座27滑动。

更进一步地，如图7所示，翻转固定机构3包括用于夹紧物料的夹紧机构31和驱动物料翻转的翻转机构32；翻转机构32可带动夹紧机构31与物料一同翻转；夹紧机构31固定于固定支架02上。

在喷涂作业中，移动机构25带动平台21移动至翻转固定机构3的下方，顶升机构23带动顶针22上升将物料框架05送至夹紧机构31处，夹紧机构31夹紧物料框架05，顶升机构23收回，翻转机构带动夹紧机构31与物料翻转，，移动机构25带动平台21移动至翻转固定机构3的下方，顶升机构23带动顶针22上升抵住物料框架05，夹紧机构31松开物料框架05，顶升机构23通过顶针22带动物料框架05收回放置于平台21上。

更进一步地，夹紧机构31包括包括第一气缸311、固定于第一气缸311活塞杆上的第一顶针座312、第二气缸313、固定于第二气缸313活塞杆上的第二顶针座314；第一气缸311的活塞杆与第二气缸313的活塞杆相对设置；第一顶针座312与第二顶针座314上均相对设置有若干固定顶针33；其中，第一顶针座312上设置有2个固定顶针33，第二顶针座314上设置1个固定顶针33。通过第一气缸311带动第一顶针座312上的固定顶针33及第二气缸313带动第二顶针座314上的固定顶针33伸缩来夹紧或松开物料框架05，同时在第一顶针座312上设置2个固定顶针33，通过多个点固定夹紧物料框架05，防止物料框架05在夹紧的情况下发生自转的情况，并且方便翻转机构32翻转物料框架05。

更进一步地，第一顶针座312内可转动固定有第一顶针块315，第一顶针座312上的固定顶针33均固定于第一顶针块315上；第二顶针座314内可转动固定有第二顶针块316，第二顶针座314上的固定顶针33均固定于第二顶针块316上；翻转机构32包括固定于第一顶针座312上的旋转驱动机构321；旋转驱动机构321可驱动第一顶针块315相对第一顶针座312旋转；旋转驱动机构321可以是电机等能够提供旋转动力的自动化机械，其具体的实现结构对于本领域技术人员而言，是清楚明确的。将旋转机构321设置于第一顶针座312上以驱动第一顶针块315旋转，通过第一顶针块315上的两个固定顶针33，能够方便的带动物料框架05旋转。

同时，需要说明的是，采用本实用新型实施例1提供的膜电极喷涂设备，其自动化控制所涉及到的控制方法程序程序均可以按照上述的工作方式进行，并且能够被本领域技术人员所理解；自动化控制过程中所涉及到的需要处理器、电源、电性连接等装置结构，均属于公知常识，能够为本领域技术人员所理解。因此，本实用新型实施例1并未对处理器、电源等装置、电性连接及控制方法进行详细阐述，并不影响本领域技术人员实施本实用新型实施例1提供的技术方案。

综上所述，本实用新型提供的膜电极喷涂设备，通过料盒机构与送料机构的配合，实现了自动化的上料、下料；通过翻转固定机构，实现了自动化的喷涂翻转；有效解决了现有技术中自动化程度不高的问题，实现了膜电极喷涂的批量化、流水化作业，机械结构简单，自动化程度高，极大地提高了生产效率。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本实用新型的实质内容，在此不予赘述。

以上对本实用新型的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本实用新型的实质内容。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。