电堆压紧装置的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池加工技术领域，特别涉及一种电堆压紧装置。


背景技术：

2.电芯堆叠工作完成后，需要用压紧设备进行压实并采用螺杆锁紧以得到电堆。由于电堆的外形及尺寸存在多样性，从而导致螺杆的装配方式也不尽相同。譬如，在针对大中型的电堆进行压紧时，因产线布局的限制无法实现自动穿螺杆和拧紧，故只能从单侧穿螺杆并人工拧紧。
3.但是，电堆上一般具有多个螺杆的锁紧点位，故需要穿入多个螺杆并分别拧紧。因此，工人在操作时，需要移动多个工位才能对所有螺杆进行拧紧。如此，会导致针对电堆的压紧操作不方便且效率较低。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对压紧效率较低的问题，提供一种能够提高压紧效率的电堆压紧装置。
5.一种电堆压紧装置，包括：
6.机架(100)；
7.设于所述机架(100)的承载机构(200)，包括旋转驱动组件(210)及用于承载电堆的底座(220)，所述旋转驱动组件(210)能够驱使所述底座(220) 绕沿预设方向延伸的旋转轴旋转；及
8.设于所述机架(100)的下压机构(300)，包括下压驱动组件(310)及压头(320)，所述下压驱动组件(310)能够驱使所述压头(320)沿所述预设方向升降，且所述压头(320)相对于所述下压驱动组件(310)的驱动端能够绕所述旋转轴旋转。
9.在其中一个实施例中，所述旋转驱动组件(210)包括第一伺服电机(211)、第一减速机(212)及回转支撑件(213)，所述底座(220)通过所述回转支撑件(213)安装于所述机架(100)，所述第一伺服电机(211)通过所述第一减速机(212)与所述回转支撑件(213)传动连接。
10.在其中一个实施例中，所述下压机构(300)还包括旋转连接件(330)，所述压头(320)通过所述旋转连接件(330)设于所述下压驱动组件(310)的驱动端，以使所述压头(320)能够绕所述旋转轴旋转。
11.在其中一个实施例中，所述下压机构(300)还包括压力传感器(340)，所述压力传感器(340)用于检测所述下压驱动组件(310)的驱动端与所述压头 (320)之间沿所述预设方向的压力。
12.在其中一个实施例中，所述压力传感器(340)设于所述下压驱动组件(310) 的驱动端与所述旋转连接件(330)之间。
13.在其中一个实施例中，所述下压驱动组件(310)包括第二伺服电机(311)、第二减
速机(312)、滚珠丝杠(313)及丝杠螺母固定座(314)，所述第二伺服电机(311)通过所述第二减速机(312)与所述滚珠丝杠(313)传动连接，所述滚珠丝杠(313)与所述丝杠螺母固定座(314)螺接，所述压头(320)设于所述丝杠螺母固定座(314)。
14.在其中一个实施例中，所述下压机构(300)还包括滑轨固定块(350)，所述滑轨固定块(350)上设有沿所述预设方向延伸的导向滑轨(351)，所述丝杠螺母固定座(314)可滑动地设于所述导向滑轨(351)。
15.在其中一个实施例中，还包括支撑机构(400)，所述支撑机构(400)包括多个固定于所述机架(100)并沿所述预设方向延伸的立柱(410)及由多个所述立柱(410)支撑的支撑板(420)，所述下压驱动组件(310)设于所述支撑板(420)，所述压头(320)位于多个所述立柱(410)之间。
16.在其中一个实施例中，还包括沿所述预设方向延伸的连接杆(500)，所述连接杆(500)的一端固定于所述底座(220)，所述压头(320)沿所述预设方向可滑动地设于所述连接杆(500)。
17.在其中一个实施例中，所述连接杆(500)上设有导轨，所述压头(320) 通过滑块可滑动地设于导轨上。
18.上述电堆压紧装置，待压紧的电堆可承载于底座，压头可在下压驱动组件的带动下沿预设方向靠近底座将电堆压紧，并保持压紧状态。接着，旋转驱动组件驱使底座绕沿旋转轴旋转，夹紧于压头与底座之间的电堆将随之旋转。压头也将随底座绕旋转轴同步旋转，从而始终保持对电堆的压紧。通过使电堆旋转，可使电堆上的多个锁紧点位依次转至操作人员的面前。因此，操作人员在一侧便能够完成螺杆穿入及杆拧紧，无需在多个工位之间移动，从而能够显著地提高压紧效率。
附图说明
19.为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
20.图1为本实用新型较佳实施例中电堆压紧装置的主视图；
21.图2为图1所示电堆压紧装置的左侧视图；
22.图3为电堆的平面结构示意图。
具体实施方式
23.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、
“
顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
25.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
26.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
29.请参阅图1及图2，本实用新型较佳实施例中的电堆压紧装置10包括机架 100、承载机构200及下压机构300。
30.机架100起支撑作用，承载机构200及下压机构300均设于机架100上。机架100一般由金属杆材及板材组装而成，具有较高的机械强度。为了对电堆压紧装置10进行水平度的调节，具体在本实施例中，机架100的底部还设置有多个支脚110，且每个支脚110的支撑高度可调。因此，即使放置电堆压紧装置 10的底面平整度不够，也可通过调节每个支脚110的支撑高度，从而使机架100 的水平度符合需求。
31.承载机构200包括旋转驱动组件210及用于承载电堆的底座220。旋转驱动组件210一般包括气缸、电机等动力元件，底座220为表面平整的板状结构，一般呈矩形板状结构。而且，底座220的边缘一般还设有多个挡板，以防止电堆从底座220的表面滑落。其中，旋转驱动组件210能够驱使底座220绕沿预设方向延伸的旋转轴(图未示)旋转。旋转轴一般垂直于底座220的表面，预设方向即为图1所示的竖直方向。底座220绕旋转轴的旋转为自转，且旋转轴一般穿过底座220的中心。
32.如图3所示，用于压紧的电堆20大致呈矩形。而且，电堆20具有四个分别位于电堆20的四个顶角处的锁紧点位21，每个锁紧点位21均需穿入螺杆并拧紧。
33.请再次参阅图1，在本实施例中，旋转驱动组件210包括第一伺服电机211、第一减
速机212及回转支撑件213。其中，底座220通过回转支撑件213安装于机架100，第一伺服电机211通过第一减速机212与回转支撑件213传动连接。
34.第一减速机212能在将第一伺服电机211的扭矩传递至底座220的同时，还能降低转速，有助于使底座220在转动过程中保持平衡，避免转速过快而将表面的电堆甩出。回转支撑件213中一般包括轴承、滚珠等滚动支撑件，能够使底座220在转动过程中保持稳定。
35.需要指出的是，在其他实施例中，旋转驱动组件210还可为其他结构。譬如，底座220通过转轴安装于机架100，且转轴上设有半径较大的齿轮。驱动电机的输出轴上设有半径较小的齿轮，并与转轴上半径较大的齿轮啮合。
36.下压机构300包括下压驱动组件310及压头320。下压驱动组件310一般包括气缸、电机等动力元件，压头320一般为金属块状结构，在挤压作用下不易变形。压头320在上述预设方向上与底座220相对设置，从而在两者之间形成压紧空间。其中，下压驱动组件310能够驱使压头320沿上述预设方向升降。因此，压头320可在下压驱动组件310的驱使下靠近或远离底座220。当压头 320下压至与底座220上的电堆接触时，继续下压便可将电堆压紧于压紧空间内。
37.在本实施例中，下压机构300还包括压力传感器340，压力传感器340用于检测下压驱动组件310的驱动端与压头320之间沿预设方向的压力。
38.压力传感器340所检测到的压力能够反映出压头320作用于电堆的压力。因此，通过压力传感器340所检测到的压力值，便可直观地观察到压头320对电堆的压紧程度。当压力传感器340的压力值达到预设值时，操作人员便可知晓电堆达到所需的压紧程度，从而方便操作。
39.需要指出的是，在其他实施例中，还可通过其他方式来判断电堆是否达到所需的压紧程度。譬如，压头320下压的距离也可反映出对电堆的压力。当压头320下压的距离达到预设值时，便可知晓电堆达到所需的压紧程度。
40.在本实施例中，下压驱动组件310包括第二伺服电机311、第二减速机312、滚珠丝杠313及丝杠螺母固定座314。其中，第二伺服电机311通过第二减速机 312与滚珠丝杠313传动连接，滚珠丝杠313与丝杠螺母固定座314螺接，压头 320设于丝杠螺母固定座314。
41.丝杠螺母固定座314上设有丝杠螺母(图未示)，滚珠丝杠313沿上述预设方向延伸并与丝杠螺母固定座314上的丝杠螺母螺接。因此，可将第二伺服电机311的圆周运动转化为丝杠螺母固定座314的直线运动，并带动设于丝杠螺母固定座314的压头320实现升降。滚珠丝杠313与丝杠螺母固定座314配合，能够实现稳定的进给，从而有助于使压头320在下压过程中保持平稳，避免因压头320晃动而对电堆造成损伤。
42.需要指出的是，在其他实施例中，下压驱动组件310还可以是气缸或电缸。
43.进一步的，在本实施例中，下压机构300还包括滑轨固定块350，滑轨固定块350上设有沿上述预设方向延伸的导向滑轨351，丝杠螺母固定座314可滑动地设于导向滑轨351。
44.滑轨固定块350可以是厚度较大的金属板状结构，能够实现稳定的支撑，而导向滑轨351则能对丝杠螺母固定座314起导向作用。具体的，丝杠螺母固定座314可通过滑块与导向滑轨351实现配合。因此，在下压驱动组件310驱使压头320升降的过程中，丝杠螺母固定座314滑动的稳定性更好，从而有助于进一步提升压头320下压过程中的稳定性。
45.此外，压头320相对于下压驱动组件310的驱动端能够绕旋转轴旋转。具体的，压头
320的旋转轴与底座220的旋转轴为同一旋转轴，也就是说，压头 320与底座220能够同轴旋转。下压驱动组件310能够沿预设方向向压头320传递作用力，但不能沿周向向压头320传递扭矩。因此，压头320相对于下压驱动组件310驱动端具有周向的自由度。
46.具体在本实施例中，下压机构300还包括旋转连接件330，压头320通过旋转连接件330设于下压驱动组件310的驱动端，以使压头320能够绕旋转轴旋转。旋转连接件330可以是轴承，具体的，下压驱动组件310的驱动端位于丝杠螺母固定座314，压头320通过旋转连接件330设于丝杠螺母固定座314。
47.进一步的，在本实施例中，压力传感器340设于下压驱动组件310的驱动端与旋转连接件330之间。具体的，压力传感器340设于丝杠螺母固定座314 与旋转连接件330之间，故压力传感器340能够精确检测到由丝杠螺母固定座 314，即驱动组件310的驱动端传递至压头320的作用力大小。
48.显然，压力传感器340也可设于其他位置，只要能检测到下压驱动组件310 的驱动端与压头320之间的压力值即可。
49.下面结合图1至图3，对上述电堆压紧装置100的工作过程进行简要描述：
50.将待压紧的电堆20放置于底座220；下压驱动组件310驱使压头320沿预设方向下压，直至压头320将底座220上的电堆20压紧且压力传感器340的压力值达到预设值，并保持压紧状态；
51.操作人员朝其面对的1号及2号锁紧点位21中穿入螺杆；接着，旋转驱动组件210驱使底座220绕沿旋转轴旋转180度，以使3号及4号锁紧点位转移至操作人员面前；再由操作人员向3号及4号锁紧点位21中穿入螺杆。可见，操作人员无需移动位置，在一侧即可完成对四个锁紧点位21的螺杆穿入；
52.操作人员使用拧紧设备拧紧3号锁紧点位21的螺杆；然后，启动旋转驱动组件210将底座220旋转180度，以使1号及2号锁紧点位21转移至操作人员面前，并将1号锁紧点位21的螺杆拧紧；接着，启动旋转驱动组件210将底座 220旋转180度，以使3号及4号锁紧点位21再次转移至操作人员面前，并将拧紧4号锁紧点位21的螺杆拧紧；最后，启动旋转驱动组件210再将底座220 旋转180度，以使1号及2号锁紧点位21再次转移至操作人员面前，并将2号锁紧点位21的螺杆拧紧。至此，便完成了对电堆20的压紧及所有螺杆的拧紧操作。
53.其中，旋转驱动组件210沿顺时针或逆时针的方向带动底座220旋转均可。此外，对螺杆进行拧紧也可按照4号、2号、3号、1号锁紧点位的顺序进行。而且，在底座220绕旋转轴旋转的过程中，压头320也将随底座220绕旋转轴同步旋转，故可始终保持对电堆20的压紧。底座220及压头320也不会与电堆 20的表面发生相对移动，从而可避免对电堆20造成磨损。
54.请再次参阅图1，在本实施例中，电堆压紧装置100还包括支撑机构400，支撑机构400包括立柱410及支撑板420。多个立柱410固定于机架100并沿预设方向延伸，支撑板420由多个立柱410进行支撑。其中，下压驱动组件310 设于支撑板420，压头320位于多个立柱410之间。
55.多个立柱410可通过焊接、螺纹紧固的方式固定于机架100，支撑板420的表面垂直于立柱410。支撑板420能够在机架100内形成较大的支撑平面，故支撑机构400便于下压驱动组件310的安装及布局。具体的，滑轨固定块350可固定于支撑板420。而且，多个立柱410可分散受力，故对下压驱动组件310的支撑更稳定。
56.支撑板420一般呈矩形板状结构，且旋转轴与支撑板420同轴设置。图示立柱410为四个，且分别与支撑板420的四个顶角固定。如此，立柱410可提供更稳定的支撑。
57.在本实施例中，电堆压紧装置10还包括沿预设方向延伸的连接杆500，连接杆500的一端固定于底座220，压头320沿预设方向可滑动地设于连接杆500。
58.连杆500可以是金属杆状结构。连接杆500可对压头320起到导向作用，从而使得压头320在下压过程中更稳定，避免了晃动。而且，连接杆500可随压头320及底座220同步转动，从而能够始终连接压头320与底座220，作为同步杆。
59.具体在本实施例中，连接杆500上设有与其延伸方向一致的导轨(图未标)，压头320通过滑块(图未示)可滑动地设于导轨。导轨与滑块配合，能够使压头320滑动更顺畅。
60.上述电堆压紧装置10，待压紧的电堆可承载于底座220，压头320可在下压驱动组件310的带动下沿预设方向靠近底座220将电堆压紧，并保持压紧状态。接着，旋转驱动组件210驱使底座220绕沿旋转轴旋转，夹紧于压头320 与底座220之间的电堆将随之旋转。压头320也将随底座220绕旋转轴同步旋转，从而始终保持对电堆的压紧。通过使电堆旋转，可使电堆上的多个锁紧点位依次转至操作人员的面前。因此，操作人员在一侧便能够完成螺杆穿入及杆拧紧，无需在多个工位之间移动，从而能够显著地提高压紧效率。
61.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
62.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。