用于电堆的制备系统的制作方法

1.本发明涉及电池加工技术领域，特别是涉及一种用于电堆的制备系统。


背景技术：

2.电堆堆叠是氢燃料电池在生产过程中的重要工作，现有最新的电堆产品可直接在壳体内进行电堆堆叠，堆叠压装完成后再进行封装即可。在堆叠过程中，由于进气端板的尺寸大于壳体的尺寸，每次堆叠是需要将单电池输送至壳体的最底部，导致堆叠时间较长，堆叠效率低。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对现有的电堆在壳体内堆叠的效率低的问题，提供一种堆叠时间短，堆叠效率高的用于电堆的制备系统。
4.一种用于电堆的制备系统，具有堆叠工位及翻转压装工位，所述用于电堆的制备系统包括：
5.输送模块，两端分别延伸至所述堆叠工位和所述翻转压装工位，用于将壳体输送至所述堆叠工位和所述翻转压装工位；
6.堆叠模块，设置于所述堆叠工位，所述堆叠模块包括移载组件及顶升组件，所述移载组件用于获取双极板和膜电极，并将双极板和膜电极沿第一方向交替堆叠于壳体的端板组件上，以形成堆叠件，所述顶升组件用于驱动端板组件沿所述第一方向往复移动；及
7.翻转压装模块，设置于所述翻转压装工位，所述翻转压装模块包括翻转压机，所述翻转压机用于对壳体内的堆叠件进行压装并翻转壳体。
8.通过设置上述的用于电堆的制备系统，输送模块先将壳体输送至堆叠工位，堆叠模块将双极板和膜电极交替堆叠于壳体内的端板组件上，以形成堆叠件，然后将进气端板组件安装在堆叠件的端部，并由输送模块将壳体输送至翻转压装模块，翻转压装模块中的翻转压机对安装有进气端板组件的堆叠件进行压装，并且在压装完成后将壳体翻转180度，最后安装盲端板即可。由于进气端板是在堆叠完成后再进行安装，故可先将壳体倒置，而且在堆叠开始时，顶升组件将端板组件顶升至壳体的顶端，在堆叠的过程中可通过顶升组件驱动端板组件逐步下降，确保每次堆叠的高度相同，减少堆叠动作的耗时，提高堆叠的精度，并且提高堆叠效率。
9.在其中一个实施例中，所述移载组件包括安装架、平移驱动件、第一抓取模组及第二抓取模组，所述安装架设置于所述堆叠工位，所述平移驱动件设置于所述安装架，所述第一抓取模组和所述第二抓取模组沿第二方向间隔布设于所述平移驱动件，所述第一抓取模组用于抓取双极板，所述第二抓取模组用于抓取膜电极，所述平移驱动件用于驱动所述第一抓取模组和所述第二抓取模组沿第二方向往复移动，以使所述第一抓取模组和所述第二抓取模组交替抓取双极板和膜电极并将双极板和膜电极交替堆叠于壳体的端板组件上。
10.在其中一个实施例中，所述堆叠模块还包括第一纠偏组件，所述第一纠偏组件设
置于所述顶升组件上游，所述移载组件用于将获取的双极板搬运至所述第一纠偏组件，并将所述第一纠偏组件上的双极板抓取且堆叠于壳体的端板组件上，所述第一纠偏组件用于对双极板进行纠偏处理。
11.在其中一个实施例中，所述堆叠模块还包括第二纠偏组件，所述第二纠偏组件设置于所述顶升组件上游，所述移载组件用于将获取的膜电极搬运至所述第二纠偏组件，并将所述第二纠偏组件上的膜电极抓取且堆叠于壳体的端板组件上，所述第二纠偏组件用于对膜电极进行纠偏处理。
12.在其中一个实施例中，所述翻转压装模块还包括转运组件，所述转运组件设置于所述输送模块下游，用于将所述输送模块输送到所述堆叠工位的壳体转运至所述翻转压机。
13.在其中一个实施例中，所述翻转压装模块还包括拧紧组件，所述拧紧组件设置于所述翻转压机的下游，用于对经过压装的堆叠件进行紧固处理。
14.在其中一个实施例中，所述用于电堆的制备系统还包括第一上料模块，所述第一上料模块设置于所述输送模块的上游，且所述第一上料模块用于将壳体输送至所述输送模块。
15.在其中一个实施例中，所述第一上料模块包括上料组件、定位组件以及复位组件，所述上料组件和所述复位组件分别位于所述输送模块的相对两侧，所述定位组件用于承载壳体，所述上料组件用于将所述定位组件推送至所述输送模块，所述复位组件用于将所述定位组件推离所述输送模块。
16.在其中一个实施例中，所述用于电堆的制备系统还包括第二上料模块及第三上料模块，所述第二上料模块和所述第三上料模块均设置于所述堆叠模块的上游，所述第二上料模块用于将双极板输送至所述堆叠工位，所述第三上料模块用于将膜电极输送至所述堆叠工位，所述堆叠模块用于获取所述第二上料模块上的双极板以及所述第三上料模块上的膜电极，并将双极板和膜电极交替堆叠于壳体的端板组件上。
17.在其中一个实施例中，所述用于电堆的制备系统还包括端板安装模块，所述端板安装模块设置于所述堆叠模块下游，用于对壳体安装进气端板组件，所述输送模块可将壳体输送至所述端板安装模块。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。
19.图1为本发明一实施例提供的用于电堆的制备系统的结构示意图；
20.图2为图1所示的制备系统中输送模块、第一上料模块以及端板安装模块的结构示意图；
21.图3为图1所示的制备系统中输送组件与堆叠模块的结构示意图。
具体实施方式
22.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明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发明。但是本发明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发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
23.在本发明的描述中，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。
24.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。在本发明的描述中，“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。
25.在本发明中，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发明中的具体含义。
26.在本发明中，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。
27.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。
28.如图1所示，本发明一实施例提供的用于电堆的制备系统100，该制备系统100具有堆叠工位101及翻转压装工位102，且该制备系统100包括输送模块10、堆叠模块20以及翻转压装模块30。
29.输送模块10的两端分别延伸至堆叠工位101和翻转压装工位102，用于将壳体输送至堆叠工位101和翻转压装工位102。
30.堆叠模块20设置于堆叠工位101，堆叠模块20包括移载组件21及顶升组件22，移载组件21用于获取双极板和膜电极，并将双极板和膜电极沿第一方向交替堆叠于壳体的端板组件上，以形成堆叠件，顶升组件22用于驱动端板组件沿第一方向往复移动。翻转压装模块30设置于翻转压装工位102，翻转压装模块30包括翻转压机31，翻转压机31用于对壳体内的堆叠件进行压装并翻转壳体。
31.需要解释的是，本实施例中，第一方向为图1中垂直纸面的方向，且为实际工作流程中的竖直方向。
32.同时，本实施例中，电堆包括壳体、盲端板、端板组件、单电池组件以及进气端板组件，而盲端板和进气端板组件位于单电池组件的两端，端板组件位于单电池组件和盲端板之间，盲端板和进气端板组件均与壳体连接。
33.其中，端板组件和进气端板组件均包括端板、绝缘板以及集流板，单电池组件包括交替层叠设置的双极板和膜电极。
34.通过设置上述的用于电堆的制备系统，输送模块10先将壳体输送至堆叠工位101，堆叠模块20将双极板和膜电极交替堆叠于壳体内的端板组件上，以形成堆叠件，然后将进气端板组件安装在堆叠件的端部，并由输送模块10将壳体输送至翻转压装模块30，翻转压装模块30中的翻转压机31对安装有进气端板组件的堆叠件进行压装，并且在压装完成后将壳体翻转180度，最后安装盲端板即可。由于进气端板是在堆叠完成后再进行安装，故可先将壳体倒置，而且在堆叠开始时，顶升组件22将端板组件顶升至壳体的顶端，在堆叠的过程中可通过顶升组件22驱动端板组件逐步下降，确保每次堆叠的高度相同，减少堆叠动作的耗时，提高堆叠的精度，并且提高堆叠效率。
35.需要说明的是，本实施例中，双极板和膜电极均堆叠于壳体内，而进气端板组件和盲端板均可通过人工进行安装。
36.需要进一步解释的是，壳体倒置，即将壳体与进气端板连接的一端为顶端，壳体与盲端板连接的一端为底端，而且此时壳体的两端均未封闭。壳体内设有沿第一方向延伸的支撑滑轨和定位滑轨，端板组件滑设于支撑滑轨，故顶升组件22可将端板组件顶升至壳体的顶端，并且在堆叠过程中驱动端板组件逐步下降。另外，在堆叠过程中，双极板和膜电极可通过定位滑轨进行定位，以确保堆叠精度。
37.本实施例中，该制备系统的大致流程是先在壳体内进行双极板和膜电极的堆叠，堆叠完成后封装即可。而且，将壳体倒置之后再进行堆叠，壳体的底部为端板组件，端板组件的尺寸小于进气端板组件，故端板组件可在壳体内升降，从而使得在壳体内进行双极板和膜电极的堆叠时，端板组件可逐步下降，减少堆叠动作的耗时。
38.此外，传统的电堆堆叠方式是先堆叠再打包，打包完成后再进行装壳，而本实施例中是在壳体内进行堆叠，堆叠完成后直接进行封装即可。相较于传统的通过螺杆、钢带等方式对电堆进行打包，本实施例中的电堆的结构更加简单，成本更低，而且本实施例中的制备系统，相较于传统的堆叠设备，结构更加简单，设备成本也更低，堆叠效率也更高。
39.请同时参阅图2，在一些实施例中，该制备系统还包括第一上料模块40，第一上料模块40设置于输送模块10的上游，且第一上料模块40用于将壳体输送至输送模块10。
40.进一步地，第一上料模块40包括上料组件41、定位组件42以及复位组件43，上料组件41和复位组件43分别位于输送模块10的相对两侧，定位组件42用于承载壳体，上料组件41用于将定位组件42推送至输送模块10，以将定位组件42上的壳体输送至输送模块10上，而复位组件43则用于将定位组件42推离输送模块10，从而将壳体留在输送模块10上，并且将定位组件42推回到上料组件41上。
41.结合图2需要说明的是，上料组件41和复位组件43分别位于输送模块10的上侧和下侧，位于上侧的上料组件41推动定位组件42朝下侧的输送模块10移动，直至定位组件42
移动到输送模块10上，接下来复位组件43推动定位组件42朝上侧移动复位，而定位组件42上的壳体留在输送模块10上。
42.需要说明的是，定位组件42带动壳体移动到输送模块10上之后，可以是定位组件42释放壳体，然后复位组件43推动定位组件42复位，也可以是输送模块10将壳体固定，复位组件43推动定位组件42复位的过程中定位组件42直接与壳体分离。
43.在一些实施例中，制备系统还包括第二上料模块51，第二上料模块51设置于堆叠模块20的上游，第二上料模块51用于将双极板输送至堆叠工位101，以使得堆叠模块20获取第二上料模块51上的双极板并将双极板堆叠于壳体的端板组件上。
44.进一步地，制备系统还包括第三上料模块52，第三上料模块52设置于堆叠模块20的上游，第三上料模块52用于将膜电极输送至堆叠工位101，以使得堆叠模块20获取第三上料模块52上的膜电极，并将获取的双极板和膜电极交替堆叠于端板组件上。
45.在一些实施例中，第二上料模块51和第三上料模块52均包括料盒组件53、搬运组件54、吸附组件55以及输送组件56，料盒组件53用于放置双极板或膜电极，搬运组件54与吸附组件55连接，用于驱动吸附组件55在料盒组件53和输送组件56之间往复移动，而吸附组件55用于吸附抓取双极板或膜电极，输送组件56则用于将双极板或膜电极输送至堆叠工位101。
46.需要说明的是，料盒组件53同样采用顶升的模式，即吸附组件55每次吸附抓取一块双极板或膜电极后，料盒组件53会驱动双极板或膜电极上升一定高度，确保吸附组件55每次吸附抓取双极板或膜电极的高度相同，减少动作时间，并且提高抓取精度。
47.另外，搬运组件54为机械手，吸附组件55为吸盘，而输送组件56为皮带输送组件。
48.请参阅图1及图3，在一些实施例中，移载组件21包括安装架211、平移驱动件212、第一抓取模组213及第二抓取模组214，安装架211设置于堆叠工位101，平移驱动件212设置于安装架211，第一抓取模组213及第二抓取模组214沿第二方向间隔布设于平移驱动件212，且第一抓取模组213用于抓取双极板，第二抓取模组214用于抓取膜电极，平移驱动件212用于驱动第一抓取模组213和第二抓取模组214沿第二方向往复移动，以使第一抓取模组213和第二抓取模组214交替抓取双极板和膜电极并将双极板和膜电极交替堆叠于壳体的端板组件上。
49.其中，第二方向为图1中的上下方向。可以理解是，第二上料模块51和第三上料模块52沿第二方向间隔布设，而壳体移动到顶升组件22所在位置时，位于第二上料模块51的输送组件56和第三上料模块52的输送组件56之间。
50.平移驱动件212驱动第一抓取模组213和第二抓取模组214沿第二方向同步移动，第一抓取模组213抓取第二上料模块51中输送组件56上的双极板，并将双极板搬运至壳体的端板组件上；第二抓取模组214抓取第三上料模块52中输送组件56上的膜电极，并将膜电极搬运至壳体的端板组件上。
51.可以理解是，由于第一抓取模组213和第二抓取模组214沿第二方向间隔布设，且壳体位于第二上料模块51的输送组件56和第三上料模块52的输送组件56之间，故第一抓取模组213和第二抓取模组214沿第二方向同步移动的过程中，可交替抓取双极板和膜电极，并且将双极板和膜电极交替堆叠于壳体的端板组件上，提高堆叠效率。
52.在一些实施例中，第一抓取模组213和第二抓取模组214均包括升降驱动件及吸
盘，平移驱动件212与升降驱动件传动连接，而升降驱动件与吸盘传动连接，以驱动吸盘升降。
53.在一些实施例中，顶升组件22包括顶升驱动件，顶升驱动件的驱动端沿第一方向往复移动，且往复移动的过程中可抵接位于堆叠工位101的壳体的端板组件，以推动端板组件沿第一方向移动。
54.同理可以理解是，第二上料模块51和第三上料模块52中的料盒组件53也可以设置顶升驱动件，以实现驱动料盒组件53上的双极板或膜电极升降。
55.在一些实施例中，堆叠模块20还包括第一纠偏组件23，第一纠偏组件23设置于顶升组件22的上游，移载组件21将获取的双极板搬运至第一纠偏组件23，并将第一纠偏组件23上的双极板抓取且堆叠于壳体的端板组件上，第一纠偏组件23用于对双极板进行纠偏处理。
56.可以理解是，第一纠偏组件23位于输送组件56和顶升组件22之间，移载组件21先将输送组件56上的双极板搬运至第一纠偏组件23，然后通过第一纠偏组件23对双极板进行纠偏，纠偏处理之后再由移载组件21将经过纠偏处理的双极板抓取并堆叠于壳体的端板组件上，以保证堆叠精度。
57.在一些实施例中，堆叠模块20还包括第二纠偏组件24，第二纠偏组件24设置于顶升组件22的上游，移载组件21用于将获取的膜电极搬运至第二纠偏组件24，并将第二纠偏组件24上的膜电极抓取且堆叠于壳体的端板组件上，第二纠偏组件24用于对双极板进行纠偏处理。
58.同理可以理解的是，第二纠偏组件24位于输送组件56和顶升组件22之间，移载组件21先将输送组件56上的膜电极搬运至第二纠偏组件24，然后通过第二纠偏组件24对膜电极进行纠偏，纠偏处理之后再由移载组件21将经过纠偏处理的膜电极抓取并堆叠于壳体的端板组件上，以保证堆叠精度。
59.实际应用中，第一纠偏组件23和第二纠偏组件24均为视觉纠偏，即包括相机以及纠偏模组，相机用于对纠偏模组上的双极板或膜电极进行定位，而纠偏模组根据相机的检测结果对双极板或膜电极进行纠偏。
60.在一些实施例中，第一抓取模组213和第二抓取模组214均包括两个吸盘，两个吸盘沿第二方向间隔布设，当其中一个吸盘抓取输送组件56上的双极板或膜电极时，其中另一个吸盘可将双极板或膜电极释放至第一纠偏组件23或第二纠偏组件24上；而当其中一个吸盘抓取第一纠偏组件23上的双极板或第二纠偏组件24上的膜电极时，其中另一个吸盘可将双极板或膜电极释放至壳体的端板组件上。如此，可进一步地提高堆叠效率。
61.请参阅图1，在一些实施例中，制备系统还包括端板安装模块60，端板安装模块60设置于堆叠模块20下游，用于对壳体安装进气端板组件，输送模块10可将壳体输送至端板安装模块60。
62.可以理解是，本实施例中，进气端板组件的安装通过端板安装模块60实现。在堆叠模块20完成双极板和膜电极的堆叠后，输送模块10再将壳体输送至端板安装模块60，以通过端板安装模块60对壳体安装进气端板组件。安装完进气端板组件后，输送模块10再将壳体输送至翻转压装工位102。
63.在一些实施例中，翻转压装模块30还包括转运组件32，转运组件32设置于输送模
块10下游，用于将输送模块10输送到堆叠工位101的壳体转运至翻转压机31。
64.需要说明的是，转运组件32可以是机械手，机械手将壳体抓取并转运至翻转压机31内，以使翻转压机31对安装有进气端板组件的堆叠件进行压装，并且将壳体翻转180度，将倒置的壳体正过来。
65.在一些实施例中，翻转压装模块30还包括拧紧组件33，拧紧组件33设置于翻转压机31的下游，用于对经过压装的堆叠件进行紧固处理。
66.需要说明的是，翻转压机31对安装有进气端板组件的堆叠件进行压装并且翻转后，壳体连接进气端板组件的一端变成了底端，接下来可通过人工在壳体的顶端安装盲端板，盲端板安装完成后，再由拧紧组件33检测并判断盲端板上螺钉的位置，然后根据位置反馈对螺钉进行自动拧紧。
67.其中，拧紧组件33中设置于视觉定位的结构，以检测并判断螺钉位置，而且拧紧组件33中自动拧紧螺钉的结构在水平面内调整位置，并且绕竖直方向的轴线可转动，以确保拧紧每一个螺钉。
68.在一些实施例中，翻转压装模块30还包括下料组件34，下料组件34设置于拧紧组件33的下游，用于将拧紧组件33拧紧后的堆叠件输送到下料位置。
69.需要说明的是，本实施例中，下料位置设有输送线70，下料组件34将拧紧后的堆叠件输送到输送线70上，然后又输送线70输送至下一工序。
70.为了便于理解本发明的技术方案，在此对上述实施例中的用于电堆的制备系统的工作流程进行说明：
71.人工将壳体放置于定位组件42上，然后由上料组件41将定位组件42推送至输送模块10上，接下来复位组件43将定位组件42推离输送模块10，并且使得壳体留在输送模块10上。
72.壳体输送到输送模块10上后，输送模块10将壳体输送至堆叠工位101，而顶升组件22将壳体的端板组件顶升至壳体的顶端，然后平移驱动件212驱动第一抓取模组213和第二抓取模组214沿第二方向往复移动，以交替抓取双极板和膜电极并将双极板和膜电极交替堆叠于壳体的端板组件上。而且在堆叠的过程中，顶升组件22驱动壳体的端板组件逐渐下降，直至堆叠结束。
73.堆叠完成后，输送模块10将壳体输送至端板安装模块60处，端板安装模块60在壳体上安装进气端板组件，进气端板组件安装完成后再由输送模块10将壳体输送至翻转压装工位102。
74.壳体输送至翻转压装工位102后，转运组件32将壳体转运至翻转压机31内，翻转压机31对安装有进气端板组件的堆叠件进行压装，并且将壳体翻转180度。接下来通过转运组件32将壳体搬运回输送模块10上，在输送模块10上由人工进行盲端板的安装，盲端板安装完成后，再由转运组件32或者人工将壳体转运至拧紧组件33对经过压装的堆叠件进行拧紧处理。
75.拧紧完成后，可通过下料组件34将拧紧后的堆叠件输送至下料位置实现下料。
76.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。
77.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。