燃料电池双极板自动涂胶机
技术领域
本实用新型涉及燃料电池生产技术领域，更具体地说，是一种燃料电池双极板自动涂胶机。
背景技术
双极板作为燃料电池内部的主要构成部分，随着氢能源动力的逐步推广，其用量和种类在日益增大。而在氢能源的动力系统中，燃料电池的电力是通过氢气与氧气的化学反应得到的，作为燃料的氢气，是一种无色，无味，易燃易爆的小分子气体，极易发生泄漏，这就要求每一块的双极板都有良好的气密性。目前双极板的密封主要依靠极板与密封条的贴合来完成，极板与密封胶条之间通过胶水粘接。
双极板的涂胶线由于结构复杂，且要求胶量均匀宽度只有不到1mm，人工操作无法完成，目前的主要做法是依靠涂胶设备，然而现有设备一般操作为人工上料、定位、压紧、下料。因考虑到上下料方便，极板的定位会预留较大的间隙，这样就造成了涂胶位置度的偏差，不良率较高；另外一个方面由于每步的操作都依靠人工来操作，生产效率比较低下，而且由于涂胶机械手涂胶时速度较快，设备操作的上下料区域和机械手的轨迹范围有重合地方，这就造成了如果操作失误，就很容易出现机械手打到人的安全隐患。
随着整个行业的发展，极板的种类会越来越多，适用于单一产品的涂胶设备，同样也就无法满足工厂种类繁多的极板生产需求，如果增加设备，工厂的设备管理成本及采购成本都将提高，也就增加了企业的负担。
实用新型内容
由于现有技术存着上述技术缺陷，本申请提出一种燃料电池双极板自动涂胶机，其目的在于解决现有技术中人工操作导致的涂胶位置偏差的问题以及人工操作与涂胶机械手轨迹范围重合导致的安全隐患。
为达到上述技术目的，本申请采用下述技术手段：
燃料电池双极板自动涂胶机，包括：
底座；
极板小车上料模块，其活动连接于所述底座的一侧用于提供待涂胶极板，所述极板小车上料模块包括一工件托盘，所述工件托盘上堆放所述待涂胶极板；
料仓顶升模块，其固定于所述底座上且靠近所述极板小车上料模块，所述料仓顶升模块伸入所述极板小车上料模块内将所述工件托盘向上顶升至一取料高度；
极板上下料输送模块，其固定于所述底座上，所述极板上下料输送模块上连接一极板上料抓取模块和一极板下料抓取模块，所述极板上下输送模块带动所述极板上料抓取模块移动到所述工件托盘上方抓取所述待涂胶极板并将所述极板上料抓取模块输送到一极板定位压边模块上方；所述极板上下输送模块带动所述极板下料抓取模块移动到所述极板定位压边模块上方抓取已经涂胶完成的极板并将所述极板下料抓取模块移动到一输送带传送模块；
所述极板定位压边模块，其固定于所述底座上且位于所述极板上料抓取模块和所述极板下料抓取模块移动范围内，所述极板定位压边模块用于固定所述极板便于准确涂胶；
机器人涂胶模块，其固定于所述底座上，该机器人涂胶模块给固定于所述极板定位压边模块上的极板涂胶；
所述输送带传送模块，其固定于所述底座上，该输送带传送模块承接所述极板下料抓取模块放置的已涂胶完成的极板并将所述极板输送到下一工位。
较佳的是，所述极板小车上料模块包括：
底部支架；
四根导向柱，其固定于所述底部支架上；
所述工件托盘，其通过直线轴固定于所述导向柱上，在所述料仓顶升模块的作用下沿着所述导向柱上下移动；所述工件托盘上设有横向和竖向的导向槽；
上平板，其固定于四根所述导向柱的上端部；所述上平板上设有一缺口以便所述料仓顶升模块顶升；
第一定位杆，其分别一一对应的穿过各所述竖向的导向槽且底部连接于一第一调节器上，通过所述第一调节器的移动来调节所述第一定位杆在所述竖向的导向槽内移动，所述第一定位杆的顶端连接有一错料托盘，所述错料托盘通过螺丝固定于所述上平板上；
第二定位杆，其分别一一对应的穿过各所述横向的导向槽且底部连接于一第二调节器上，通过所述第二调节器的移动来调节所述第二定位杆在所述横向的导向槽内移动，所述第二定位杆的顶端连接有一定位工装，所述定位工装连接于所述上平板上；
第三定位杆，其固定于所述底部支架上，且其上端部固定于所述上平板的所述缺口的两端部；
所述第一定位杆、第二定位杆及第三定位杆之间的空间为待涂胶极板的定位空间。
较佳的是，所述底部支架的上表面沿边缘设有多个侧向导轮；在与所述底座相接的一边缘处设有定位套以及缓冲垫。
较佳的是，所述底部支架上设有两根立柱，在所述立柱上设有把手。
较佳的是，所述料仓顶升模块，其包括：
基准板，其下表面两端设有分别设有一支架，通过所述支架固定于所述底座上；
直线滑轨，其设于所述基准板的下表面且垂挂于所述底座的一侧并通过一固定支架固定于所述底座上，所述直线滑轨对应于所述极板小车上料模块的所述上平板的缺口处；所述直线滑轨内设有一滚珠丝杆，所述滚珠丝杆通过一联轴器连接一伺服电机；
托盘顶升台面，其通过丝杆螺母座固定于所述滚珠丝杆上，随着所述伺服电机的驱动沿着所述直线滑轨上下移动；所述托盘顶升台面伸入到所述工件托盘底部。
较佳的是，所述极板上下料输送模块包括：
外部支架，其底部设有固定立柱，所述外部支架的正表面设有横向贯通槽，且沿着所述贯通槽两侧布设滑轨，所述外部支架内设有极板上料抓取驱动以及极板下料抓取驱动；
所述极板上料抓取驱动包括：
滚珠丝杆，其固定于所述外部支架内；
伺服电机，其连接于所述滚珠丝杆的一端；
丝杆螺母座，其连接于所述滚珠丝杆上，所述丝杆螺母座的连接端穿过所述贯通槽与所述极板上料抓取模块相连接，在所述伺服电机的作用下带动所述极板上料抓取模块沿着所述滑轨运动；
所述极板下料抓取驱动包括：
一下料驱动气缸，其固定于所述外部支架内；
一气缸连接件，其连接于所述下料驱动气缸上，所述气缸连接件穿过所述贯通槽与所述极板下料抓取模块相连接，在所述下料驱动气缸的带动下沿着所述滑轨运动。
较佳的是，所述极板定位压边模块包括：
定位平台，其通过立柱固定于一底部安装台面上，所述定位平台上设有两组横向定位槽以及两组竖向定位槽；
两组长边定位结构，其分别包括：
长边压边块，其位于所述定位平台上表面，且所述长边压边块的下表面连接两根长边定位块，所述长边定位块穿过所述竖向定位槽；
长边压边气缸，其通过长边压边气缸座与所述长边定位块连接，所述长边压边气缸带动所述长边压边块上下移动；
两组短边定位结构，其分别包括：
短边压边块，其位于所述定位平台上表面，且所述短边压边块的下表面连接两根短边定位块，所述短边定位块穿过所述横向定位槽；
短边压边气缸，其通过短边压边气缸座与所述短边定位块连接，所述短边压边气缸带动所述短边压边块上下移动；
长边定位模组和短边定位模组，其分别设于所述底部安装台面上；所述两组长边定位结构通过长边压边气缸座分别固定于所述长边定位模组的两端，通过所述长边定位模组带动所述长边定位结构前后移动；所述两组短边定位结构通过短边压边气缸座分别固定于所述短边定位模组的两端，通过所述短边定位模组带动所述短边定位结构左右移动。
较佳的是，所述极板上料抓取模块与所述极板下料抓取模块结构相同，均包括：
一极板抓取基板，在该极板抓取基板的一端连接一滑轨连接板，在所述极板抓取基板的另一端上表面上连接一取料气缸；
旋转气缸，其连接于所述取料气缸下方，所述旋转气缸的下方连接吸盘组件；
监控组件，其包括
相机组件，其包括放错相机以及位置调节机构；所述位置调节机构包括通过安装支架固定于所述极板抓取基板上的两端支架，在所述两端支架之间设有滑杆，在所述滑杆上连接有调节块，所述放错相机通过安装座连接于所述调节块上；
第一传感器，其设于所述安装座上，用于检测所述极板定位压边模块上所述极板堆积的位置高度；
第二传感器，其设于所述吸盘组件上，用于检测所述吸盘组件在取料后所述极板是否一直在所述吸盘组件上。
较佳的是，所述吸盘组件包括吸盘安装板以及固定于所述吸盘安装板上的海绵吸盘。
较佳的是，所述极板抓取基板上安装有一防撞机构，所述防撞机构包括一固定于所述极板抓取基板上的防撞安装块以及固定于所述防撞安装块前端的防撞块。
较佳的是，更包含一控制系统，所述控制系统控制所述极板小车上料模块、所述料仓顶升模块极板、所述上下料输送模块、所述极板上料抓取模块、所述极板下料抓取模块、所述极板定位压边模块及所述输送带传送模块的工作。
由于采用上述技术方案，本申请将上料、定位、涂胶及下料均整合到一个底座上，采用自动控制的方式，避免了人工定位出现的涂胶位置偏差及良率低的问题，同时避免了人工操作范围与机械操作范围重叠导致的安全隐患问题，可以使用于不同型号的极板的加工，降低成本需求。
附图说明
图1为本申请的各模块内部组装示意图；
图2A-图2B为本申请的极板小车上料模块的结构示意图；
图3为本申请的料仓顶升模块结构示意图；
图4为本申请的极板上下料输送模块示意图；
图5为本申请的极板上料抓取模块的结构示意图；
图6为本申请的极板定位压边模块结构示意图；
图7为本申请的输送带传送模块结构示意图；
图8为本申请的底座的结构示意图；
图9为本申请的整体外观示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
本申请的燃料电池双极板自动涂胶机包括底座1、极板小车上料模块2、料仓顶升模块 3、极板上下料输送模块4、极板上料抓取模块5、极板下料抓取模块6、所述极板定位压边模块7、机器人涂胶模块8及所述输送带传送模块9等模块。
请参见图1所示，底座1作为支撑各部件安装的支座。极板小车上料模块2活动连接于所述底座1的一侧，所述极板小车上料模块2用于集中提供未涂胶的极板。料仓顶升模块3固定于底座1上靠近所述基板小车上料模块2的一侧并伸入到所述极板小车上料模块2上，用于辅助极板小车上料模块2上料。极板上下料输送模块4设置在所述底座1上且横跨于上料区、定位区以及下料区，其上连接极板上料抓取模块5和极板下料抓取模块6，用于带动极板上料抓取模块5至上料区(即极板小车上料模块1的上方)抓取待涂胶的极板并放在定位区(即所述极板定位压边模块7)，或者带动所述极板下料抓取模块6抓取已经涂胶完成的极板并放在所述输送带传送模块9上，将所述已经涂胶完成的极板运送至下一工位。所述极板定位压边模块7位于底座上且位于所述料仓顶升模块3、极板上下料输送模块4以及输送带传送模块9和机器人涂胶模块8之间，缩减占地面积，并方便各模块的操作。各模块均由一控制系统来控制。各模块的详细结构请分别参见各图示并描述如下。
参见图2A和图2B所示，为本申请的极板小车上料模块的结构示意图。极板小车上料模块为定位尺寸可调节结构，可适用于多种机型极板。整个极板小车上料模块2可以拉出整个自动涂胶机，在设备外部装料，安全性和与设备自动化工作的协调度更高。
如图2A所示，本申请的极板小车上料模块2包括底部支架201、导向柱202、工件托盘 203、上平板204、第一定位杆205、第二定位杆206及第三定位杆207等部件。所述底部支架201用于承载各部件的安装，并作为运送的载体。底部支架201的底部设置有脚轮208，所述底部支架201上设有两根立柱209，在所述立柱209上设有把手210，方便运输移动。四根导向柱202固定于所述底部支架201上，导向柱202上设置有直线轴，通过直线轴将工件托盘203连接于导向柱202上，在所述料仓顶升模块的作用下工件托盘203沿着所述导向柱202上下运动。如图2A和图2B所示，在所述工件托盘203上设有两段横向导向槽211以及两段竖向的导向槽211。上平板204固定于四根所述导向柱202的上端部。且所述上平板204上设有一缺口以便所述料仓顶升模块3顶升。两根第一定位杆205分别穿过一所述竖向的导向槽211且该第一定位杆205的底部连接于一第一调节器212上，通过所述第一调节器212的移动来调节所述第一定位杆205在所述竖向的导向槽211内移动。此外，通过在所述第一定位杆205的顶端与上平板上连接有一错料托盘213，通过所述错料托盘进一步稳固所述第一定位杆205。当需要调节时，取下现有错料托盘213，调节第一调节器212后更换错料托盘213 即可。两根第二定位杆206分别穿过一所述横向的导向槽211且底部连接于一第二调节器 214上，通过所述第二调节器214的移动来调节所述第二定位杆206在所述横向的导向槽211 内移动，所述第二定位杆206的顶端连接有一定位工装215，所述定位工装215连接于所述上平板213上，所述定位工装215可进一步的稳固所述第二定位杆206。两根第三定位杆207 固定于所述底部支架201上，且其上端部固定于所述上平板的所述缺口的两端部。所述第三定位杆207为相对固定的定位结构，而第一定位杆205和第二定位杆206为可调节的定位结构，所述第一定位杆205、第二定位杆206及第三定位杆207之间的空间为待涂胶极板219 的定位空间，待涂胶极板整齐的堆叠于该定位空间内。
此外，请参见图2A所示，所述底部支架201的上表面沿边缘设有多个侧向导轮216，该侧向导轮216在与底座1相对接的时候起到导向作用。所述底部支架201在与所述底座1相接的一边缘处设有定位套217以及缓冲垫218。在所述底部支架201的上表面设有防护罩220，该防护罩220将第一调节器、第二调节器等部件保护在内。
参见图3所示，所述料仓顶升模块3包括基准板301、直线滑轨302、滚珠丝杆303、伺服电机304及托盘顶升台面305等部件。基准板301的下表面两端设有分别设有一支架306，通过所述支架306固定于所述底座1上。直线滑轨302设于所述基准板301的下表面且垂挂于所述底座1的一侧并通过一固定支架307固定于所述底座1上，所述直线滑轨302对应于所述极板小车上料模块2的所述上平板204的缺口处。所述直线滑轨302内设有一滚珠丝杆303，所述滚珠丝杆303通过一联轴器308连接一伺服电机304。托盘顶升台面305通过丝杆螺母座309固定于所述滚珠丝杆303上，随着所述伺服电机304的驱动沿着所述直线滑轨302上下移动。所述托盘顶升台面305伸入到所述工件托盘203底部。
参见图4所示，所述极板上下料输送模块4包括外部支架401、固定立柱402、极板上料抓取驱动和极板下料抓取驱动。请详细参见图4并结合图1所示，外部支架401的底部设有固定立柱402，固定立柱402根据实际需要可选用高低不同的设计。所述外部支架401的正表面设有横向贯通槽403，且沿着所述贯通槽403两侧布设滑轨404。所述外部支架401内设有极板上料抓取驱动以及极板下料抓取驱动。请参见图4所示，所述极板上料抓取驱动包括：固定于所述外部支架401内的滚珠丝杆404；及固定连接于所述滚珠丝杆404一端的伺服电机405；连接于所述滚珠丝杆404上的丝杆螺母座408以及与所述丝杆螺母座404穿过所述贯通槽的连接端相连接的所述极板上料抓取模块5。所述极板上料抓取模块5在所述伺服电机405的作用下带动所述极板上料抓取模块沿着所述滑轨404运动。所述极板上料抓取模块5的运动区域是上料区到定位区，即从上料区(即极板小车上料模块1的上方)抓取待涂胶的极板并放在定位区(即所述极板定位压边模块7)。再请参见图4所示，所述极板下料抓取驱动包括：固定于所述外部支架401内的下料驱动气缸406；与所述下料驱动气缸406 连接的气缸连接件407。所述气缸连接件407穿过所述贯通槽403与所述极板下料抓取模块6 相连接，在所述下料驱动气缸406的带动下沿着所述滑轨403运动。所述极板下料抓取模块 6的运动区域是定位区到所述输送带传送模块9，即从定位区(即所述极板定位压边模块7) 抓取已经涂胶的极板并放在所述输送带传送模块9上。上料线束防护拖链409、下料线束防护拖链410分别对上、下料抓取模块的线束起保护作用。
因所述极板上料抓取模块5和极板下料抓取模块6的结构是相同的，因而在该实施例中只选取了极板上料模块5作为示例来详细描述其结构。
请参见图5所示，为本申请的极板上料抓取模块的结构示意图。所述极板上料抓取模块5包括：极板抓取基板501、滑轨连接板502、取料气缸503、旋转气缸504、吸盘组件505及监控组件等结构。如图5所示，极板抓取基板501作为整个极板上料模块5的安装基准。在该极板抓取基板501的一端连接滑轨连接板502，所述滑轨连接板502与所述极板上料抓取驱动的丝杆螺母座405(或所述极板下料抓取驱动的气缸连接件407)，以便在所述极板上下料输送模块4的带动下移动。所述极板抓取基板501的另一端上表面上连接取料气缸 503，旋转气缸504连接于所述取料气缸503下方，所述旋转气缸504的下方连接吸盘组件 505。取料气缸503带动所述旋转气缸504和吸盘组件505一起上下移动以便吸盘组件505吸取极板；所述旋转气缸504带动吸盘组件505转向。所述极板抓取基板501上安装有一防撞机构，所述防撞机构包括一固定于所述极板抓取基板501上的防撞安装块513以及固定于所述防撞安装块513前端的防撞块514，防撞块514起到缓冲作用。监控组件用来监测整个吸取极板到放置极板的过程是否正常且正确的进行。如图5所示，所述监控组件包括相机组件、第一传感器506及第二传感器507。相机组件包括放错相机508以及位置调节机构。所述位置调节机构包括通过安装支架509固定于所述极板抓取基板501上的两端支架509，在所述两端支架509之间设有滑杆510，在所述滑杆510上连接有调节块511，所述放错相机508 通过安装座512连接于所述调节块511上，通过调节块511在滑杆510上移动来完成错放相机 508的位置调动。相机组件，主要用于监控被吸盘组件吸取的极板是否位置放反，以减少出错率。第一传感器506设于所述安装座512上，用于检测极板小车上料模块2(或所述极板定位压边模块7)上所述极板堆积的位置高度。若该高度达到一设定值，则吸盘组件吸取所述极板小车上料模块2(或极板定位压边模块7)上的极板。吸取之后，由设置在吸盘组件505上的第二传感器507来监测所述极板的在位状况。
在上述中，吸盘组件505由吸盘安装板5051以及海绵吸盘5052构成。吸盘安装板5051 连接于旋转气缸504上，海绵吸盘5052与极板接触，并由压缩力使其与极板表面形成密封腔体，从而在真空力的作用下将极板吸起。
请参见图6所示，图6为本申请的极板定位压边模块结构示意图。本申请的所述极板定位压边模块7用于准确定位未涂胶的极板。所示极板定位压边模块7包括定位平台701、两组长边定位结构、两组短边定位结构、长边定位模组和短边定位模组等结构。如图6所示，所述定位平台701通过立柱702固定于一底部安装台面703上。所述定位平台701上设有两组横向定位槽704以及两组竖向定位槽705。两组长边定位结构分别设于两组竖向定位槽705内。长边定位结构包括长边压边块706及长边压边气缸707。长边压边块706位于所述定位平台701上表面，且所述长边压边块706的下表面连接两根长边定位块708，所述长边定位块708穿过所述竖向定位槽705。所述长边定位块708的底部通过长边压边气缸座709连接于所述长边压边气缸707，通过所述长边压边气缸707带动所述长边压边块706上下移动，调整所述长边压边块706相对所述定位平台701的上下位置。所述两组长边定位结构通过长边压边气缸座709分别固定于所述长边定位模组710的两端，通过所述长边定位模组710带动两个所述长边定位结构分别前后移动以调节两个长边定位结构之间的间距。两组短边定位结构分别设于两组横向定位槽704。短边定位结构包括短边压边块711以及短边压边气缸 712。短边压边块711位于所述定位平台701上表面，且所述短边压边块711的下表面连接两根短边定位块713，所述短边定位块713穿过所述横向定位槽704。所述短边定位块713通过短边压边气缸座714与短边压边气缸712相连。所述短边压边气缸712带动所述短边压边块 711上下移动，以调整所述短边压边块711相对所述定位平台701的上下位置。所述两组短边定位结构通过短边压边气缸座714分别固定于所述短边定位模组715的两端，通过所述短边定位模组带动所述短边定位结构左右移动以调节两个短边定位结构之间的间距。
请参见图7所示，图7为本申请的输送带传送模块9的结构示意图。输送带传送模块9通过长立柱901、短立柱902连接到底座1上，输送带903通过高度调整块904安装在支撑板905 上，安装板905与长立柱901连接；安装在传感器安装座906上的在位传感器907可对输送线上通过的极板进行感应，判断输送带903上是否有极板。传感器位置调整组件908可对在位传感器907的位置进行调节。
请参见图8所示，图8为本申请的底座的结构示意图。底座1安装有脚轮101，顶部为安装基准台面102，安装在导向块安装座103上的左侧导向块104、右侧导向块105、侧边导向块106为极板上料小车模块提供预导向，在小车推到位后由定位气缸107带动安装在定位销安装板108上的定位销109插入所述定位套217内，对极板小车上料模块进行精确定位。底部防护外罩110为底部安装的电气组件提供防护。
此外，本申请的更包含一控制系统，通过所述控制系统控制极板小车上料模块2、料仓顶升模块3、极板上下料输送模块4、极板上料抓取模块5、极板下料抓取模块6、所述极板定位压边模块7、机器人涂胶模块8及所述输送带传送模块9的工作。该控制系统同时接收各传感器、放错相机等的监控数据，并依据该监控数据做出相应的动作。而这个控制过程通过现有技术都是可以实现的，在此不再赘述。
请参见图9所示，为本申请的外观示意图。因机器人在运行过程种速度较快，存在一定的安全隐患，所以设备整体设计顶部外壳1101及安全门1102，操作人员可以通过透明亚克力观察窗1103来观察设备的运行情况，设备的操作通过触摸屏1104来完成，电气柜安全防护门1105用于防护电器柜。如图9所示，在本申请的底座1旁边设置一自动供胶模块12，其更包括供胶泵主体和安全防护部分，其中供胶泵主体安装在防护外罩1201内部，操作人员可以通过观察窗1202来观察供胶泵主体的运行情况，如果胶桶原料用完，可以通过胶桶更换门1203进行更换胶桶。供胶泵主体连接于所述机器人涂胶模块8，用于给所述机器人涂胶膜快供胶。
本实用新型因自动化作业其生产效率及定位涂胶精度更高，由于不需要人为介入操作且设备安装有安全防护门，设备操作安全性也更高，上料及定位装置可进行自动调整，设备对极板的适应性更强、换型更快捷方便。
以上所述的实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。本领域技术人员对本实用新型所做的均等变化与修饰，皆应属于本实用新型所附的权利要求书的涵盖范围。
