一种氢燃料电池发动机自动化装配生产装置及其方法与流程

本发明涉及氢燃料电池发动机，尤其涉及一种氢燃料电池发动机自动化装配生产装置及其方法。

背景技术：

1、燃料电池是一种将燃料中的化学能直接转化为直流电的电化学能量转换装置，其在工作时需要氢气、空气或者氧气以及用于电堆冷却的冷却剂，同时还需要将电堆内未消耗完的氢气、过量的空气或者氧气以及冷却完毕后的冷却液排出。氢气不含有碳，燃烧后不产生c02。氢气可以通过太阳能、风能等可再生能源获得，被认为是理想的能源或能源载体；

2、燃料电池电堆是发动机系统的核心部件，是燃料电池发动机的动力来源，对燃料电池发动机的关键性能和成本具有较大的影响；

3、电堆的主要材料包括膜电极、双极板、端板等，其中膜电极是燃料电池电堆的核心部件，对电堆的性能、寿命和成本具有关键影响，膜电极又可以分为催化剂、扩散层、质子交换膜等；

4、目前对电堆的装配通常采用液压机床对电堆进行压缩装配，需要人工将膜电极、双极板、端板等按照正确的顺序依次放置在机床上，通过液压机床对膜电极、双极板、端板等进行挤压，在完成挤压后人工将螺钉安装在端板上，实现对电堆的装配过程，此种方式需要人工堆叠导致电芯的堆叠效率低，劳动成本高，难以满足提高生产效率的需求；

5、而惠州绿保科技有限公司则研发了一种氢燃料电池发动机自动化装配生产线（申请号为202410202935.1），该生产的研发成功大大加快了电堆的生产效率，但是该生产线无法对不同规格的电堆进行生产，如果要生产不同型号，则要引进不同规格电堆的自动化生产线，极大的增加了成本，因此本发明提出一种氢燃料电池发动机自动化装配生产装置及其方法以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出一种氢燃料电池发动机自动化装配生产装置及其方法，该氢燃料电池发动机自动化装配生产装置通过第一安装座配合第一调节组件以及第二安装座配合第二调节组件从而构成不同尺寸的吸附面和压实面，从而适用不同尺寸的电堆生产。

2、为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种氢燃料电池发动机自动化装配生产装置及其方法，包括底板、支架、横梁、输送机构、装配台、堆码机构、压实机构和螺杆安装机构，所述底板上设有带动支架纵向移动的纵移机构，所述支架的顶部对称固定有两组横梁，两组所述横梁上均设有带动堆码机构和螺杆安装机构移动的横移机构，所述压实机构位于两组横梁之间，所述底板的中端设有装配台，所述装配台的两侧设有用于输送膜电极、双极板和端板的输送机构，所述装配台的后侧设有螺杆放置台，所述装配台的下方设有出料机构；

3、所述堆码机构包括第一电动伸缩杆、第一安装座、第一矩形环、第二矩形环、第三矩形环、第四矩形环、第五矩形环、第一调节组件和第一连接板，所述第一矩形环、第二矩形环、第三矩形环、第四矩形环和第五矩形环通过第一调节组件安装在第一安装座的下方，所述第一安装座顶部的中端贯穿设置有第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的下端与第一调节组件连接，所述第一安装座的一侧通过第一连接板与一组横移机构连接，所述第一矩形环、第二矩形环、第三矩形环、第四矩形环和第五矩形环的底部均设有多组真空吸盘，所述第一矩形环、第二矩形环、第三矩形环、第四矩形环和第五矩形环的顶部均设有与真空吸盘连接的真空泵；

4、所述第一矩形环、第二矩形环、第三矩形环、第四矩形环和第五矩形环由外往内依次贴合设置。

5、进一步改进在于：所述螺杆安装机构包括第二电动伸缩杆、固定板、第二连接板、安装板和磁吸座，所述固定板的一侧设有第二连接板，所述第二连接板与一组横移机构连接，所述固定板的中端贯穿有第二电动伸缩杆，所述第二电动伸缩杆的下端与位于固定板正下方的安装板固定连接，所述安装板的底部固定有磁吸座。

6、进一步改进在于：所述压实机构包括固定架、第三电动伸缩杆、第二安装座、第二调节组件、第六矩形环、第七矩形环、第八矩形环、第九矩形环和方板，所述固定架固定安装在两组横梁中间，所述固定架的下方设有第二安装座，所述第二安装座的中端贯穿有第三电动伸缩杆，所述第六矩形环、第七矩形环、第八矩形环、第九矩形环和方板通过第二调节组件安装在第二安装座的下方，所述第三电动伸缩杆的下端与第二调节组件连接，所述第六矩形环、第七矩形环、第八矩形环和第九矩形环由外向内依次贴合设置，所述方板的外壁与第九矩形环的内壁相贴合。

7、进一步改进在于：所述第一调节组件和第二调节组件结构相同，均包括中心块、锁扣、锁杆、连接件、调节伸缩杆和杆槽，所述第一安装座和第二安装座的两侧壁上均设有调节伸缩杆，所述第一矩形环、第二矩形环、第三矩形环、第四矩形环、第五矩形环、第六矩形环、第七矩形环、第八矩形环和第九矩形环的顶部均对称设有锁扣，位于同一侧的多组所述锁扣内对称设有锁杆，两组所述锁杆之间通过连接件连接，一组所述锁杆与调节伸缩杆的一端固定连接，另一组所述锁杆插入位于中心块两侧的杆槽内。

8、进一步改进在于：所述连接件包括t形槽和t形块，所述t形槽位于一组锁杆的另一端，所述t形块位于另一组相靠近锁杆的一端，所述t形块与t形槽上下滑动连接。

9、进一步改进在于：所述装配台的中心位置处设有可升降的支撑板，所述支撑板的底部设有多组第一液压油缸，所述装配台和支撑板顶部的四角处均设有滑槽，所述滑槽内滑动安装有第一限位座，所述支撑板的四侧均设有第二限位座，所述第一限位座和第二限位座分别通过第一驱动组件和第二驱动组件驱动。

10、进一步改进在于：所述出料机构包括竖板、第二液压油缸、推板和出料台，所述竖板固定在装配台的后侧，所述竖板的前侧固定有第二液压油缸，所述第二液压油缸的输出端与推板固定连接，所述装配台前侧的下方设有出料台，所述推板的底部与出料台的顶部平齐，所述竖板的顶部与螺杆放置台的底部固定连接。

11、进一步改进在于：所述第二限位座的顶部设有基准块，所述第一安装座和第二安装座两端的内侧壁上均设有第一工业摄像头，所述第一安装座和第二安装座的底部位于锁杆正上方的位置处设有第二工业摄像头，所述磁吸座的一侧设有第三工业摄像头。

12、进一步改进在于：所述横移机构包括齿条、齿轮、电机、通槽、限位块、限位槽和转动轴，所述横梁为空心梁体，所述横梁的内部设有齿条，所述齿条上设有齿轮，所述横梁的两侧均设有通槽，所述横梁的一侧设有电机，所述电机的输出端穿过通槽与齿轮固定连接，所述第一连接板和第二连接板的一端穿过通槽与转动轴转动连接，所述转动轴的另一端与齿轮固定连接，所述横梁靠近电机的一侧设有限位槽，所述电机与横梁贴合的一侧固定有限位块，所述限位块与限位槽滑动连接。

13、采用上述氢燃料电池发动机自动化装配生产装置，生产方法包括以下步骤；

14、s1、通过启动电机带动横移机构工作，从而带动堆码机构从输送机构上取料，然后依次进行上下端板、双极板和膜电极的堆码，其中上下端板分别位于电堆的顶部和底部，之后依次进行双极板和膜电极的重复堆叠，之后再通过纵移机构和横移机构相配合，带动螺杆安装机构将螺杆放置台上的螺杆插入上下端板上的螺纹孔内，之后再通过纵移机构带动压实机构移动到装配台的正上方从而对膜电极、双极板和上下端板进行压实工作，而工作人员通过螺母枪将螺母打上螺杆从而进行固定，最后由第一液压油缸带动支撑板下移，从而将组装好的电堆下移，再由的人液压油缸推动推板将电堆推上出料台完成自动出料；

15、s2、在进行膜电极、双极板和上下端板的堆码时，通过第一限位座对上下端板的堆码进行限位，当下端板放置完毕后，通过第一液压油缸带动支撑板下移，使下端板的顶部与装配台的顶部平齐，此时推动第二限位座使其对膜电极和双极板的堆码进行限位，保证膜电极和双极板安装时的准确，双极板和膜电极堆码完成后，通过第二驱动组件带动第二限位座回位，之后再进行上端板的放置；

16、s3、在进行膜电极、双极板和上下端板的堆码时，通过调节伸缩杆带动两组锁杆在锁扣内移动，同时两组锁杆之间通过t形块和t形槽连接，两组锁杆通过贯穿不同的锁扣，从而对不同的矩形环进锁定，从而适用于不同尺寸的膜电极、双极板和上下端板的堆码；

17、s4、在进行膜电极和双极板的堆码时，还通过第一工业摄像头配合基准块构成矩形基准模型，从而对保证膜电极和双极板堆码时的对齐，防止出现偏斜，保证电堆生产的质量。

18、本发明的有益效果为：本发明通过输送机构用于膜电极、双极板和上下端板的自动输送，同时通过纵移机构和横移机构带动堆码机构和螺杆安装机构进行移动，从而达到对膜电极、双极板、上下端板和螺杆进行自动装配的目的，其中第一安装座配合第一调节组件，可以达到对第一矩形环、第二矩形环、第三矩形环、第四矩形环和第五矩形环进行选取的目的，其中只选取第五矩形环时所装配的电堆尺寸最小，反之第一矩形环、第二矩形环、第三矩形环、第四矩形环和第五矩形环均被选取时，所装配的电堆尺寸最大，通过选取不同数量的矩形环配合矩形环底部的正空吸盘从而形成不同大小的吸附面，之后通过第一电动伸缩杆带动吸附面上下移动，从而达到对不同尺寸双极板和膜电极进行吸附的目的，而第二安装座配合第二调节组件可以达到对第六矩形环、第七矩形环、第八矩形环、第九矩形环和方板进行选取的目的，其中只选取方板用于最小尺寸电堆的压实工作，而第六矩形环、第七矩形环、第八矩形环、第九矩形环和方板都被选取后则用于最大尺寸电堆的压实工作，通过第一工业摄像头配合基准块可以构建出双极板和膜电极的尺寸，进而控制堆码机构和压实机构的对齐，而第二工业摄像头则可以确定连接件的位置，确定矩形环的选取，而第三工业摄像头则进一步保证了螺杆的安装。