一种燃料电池组装生产线的制作方法

技术领域：

本发明涉及一种燃料电池组装生产线，属于燃料电池组装设备技术领域。

背景技术：
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燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。

2014年2月19日据物理学家组织网报道，美国科学家开发出一种直接以生物质为原料的低温燃料电池。这种燃料电池只需借助太阳能或废热就能将稻草、锯末、藻类甚至有机肥料转化为电能，能量密度比基于纤维素的微生物燃料电池高出近100倍。

燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应；原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。

现有的燃料电池组装均是采用分开单独的设备，其在操作时需要浪费大量的时间与人力，且效率低，因此需要一种燃料电池组装生产线来实现组装。

技术实现要素：
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针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种燃料电池组装生产线。

本发明的一种燃料电池组装生产线，它包含双层倍速链线、总装工位一、总装工位二、总装工位三、总装工位四、总装工位五、总装工位六、总装工位七、总装工位八、总装工位九、总装工位十、总装工位十一、总装工位十二、总装工位十三、总装工位十四、总装工位十五、总装工位十六、总装工位十七、钢结构组件；所述双层倍速链线上层为整机组装输送，下层为空托盘回流，含有一条主线和一条分装线；倍速链线两端均安装有一台升降机；动作流程：1）用吊具将电堆底板吊起，然后水平放置旋转工作台；2）用旋转压紧组件将底板固定，人工安装负极铜排绝缘垫，随后安装两组铜排；3）用吊具将电堆放至底板上合适位置，用电枪将8个螺栓拧紧；4）拧紧后，输送至机器人抓取工位；5）机器人通过定位抓取电堆，放至组装线合适位置，之后旋转工作台退回人工组装工位；6）通过线体上的定位组件，由电堆前端接触位移传感器，传感器反馈给机器人，运行至指定位置，使得电堆前端橡胶垫与l板相贴合；7）最后机器人抓取工装组件放开工件；

总装工位一，电堆组件分装；所述总装工位一由电堆组装输送线、电堆抓取工装、电堆定位组件、机器人及防护组件、气动系统、电气系统组成，机器人及防护组件的一侧分别设置有电堆抓取工装、电堆定位组件，电堆组装输送线设置在电堆抓取工装的一侧，电堆组装输送线、电堆抓取工装、电堆定位组件、机器人及防护组件通过气动系统、电气系统连接构成整机；

总装工位二，底板吊装：人工安装底板四个减震器；agv将底板输送到预定地点，人工采用平衡吊将底板吊入倍速链输送线上的托盘定位槽里；确认安装正确后，按下放行按钮；相关数据自动上传系统，便于追溯，相关数据显示器在线显示；

总装工位三，电堆机器人安装：采用机器人自动安装电堆组件；机器人自动从总装工位一夹取电堆组件，自动将电堆组件放置到底板里。机器人收到确认信号，自动从总装工位一夹取电堆组件，自动将电堆组件放置到总装工位三的底板里，自动输送到下一工位。

总装工位四，电堆安装，辅助系统吊装：人工采用电动拧紧工具紧固电堆组件，安装完毕后，吊装bop辅助系统，再次按确认按钮，自动输送到下一工位；人工采用扫码枪扫码。

bop分装线：分装产线采用双层倍速链输送线，共设置5个工作工位，分别为bop组件上料缓存工位、电堆辅助系统分装a工位、电堆辅助系统分装b工位、电堆清洗测漏工位、半成品缓存吊装工位；agv将bop载入预定位置，人工将bop移入缓存工位的托盘里，人工对bop进行分装、人工协助清洗、测漏，自动输入缓存工位，人用用悬臂吊夹取吊装bop装入底盘，人工利用电动定扭工具锁紧螺栓；气密测试的漏点检测暂用压差法检测；人工采用扫码枪扫码；

总装工位五，辅助系统安装：人工采用电动拧紧工具紧固电堆组件，安装完毕后，再次按确认按钮，自动输送到下一工位；人工采用扫码枪扫码；

总装工位六，辅助系统气密检测：采用专用气密性检测设备进行检测，并在生产线对面设置返修工作台，人工对辅助系统进行检测，将不合格品移入返修工作台，合格品自动流入下一工位，不合格品在返修工作台返修完毕后，移入测试工作台进行二次检测，合格后流入下一工位，不合格继续移入返修工作台；气密测试的漏点检测暂用压差法检测；人工采用扫码枪扫码；

总装工位七，缓存工位：用于缓存来自前一工位的工件。

总装工位八，电气侧板组件、进气尾排总成安装：在产线侧面设预制工作台，人工分别对电气侧板组件、进气尾排总成进行分装，并将物料放入缓存料架内，再由操作人员对电气侧板组件、进气尾排总成进行总装；总装工位五、预制工作台均配置显示器和扫码枪；人工采用扫码枪扫码；

总装工位九，前端板组件安装：在产线侧面设预制工作台，人工将前端板组件分装，并将物料放入缓存料架内，再由操作人员对前端板组件进行总装；总装工位六、预制工作台均配置显示器和扫码枪；人工采用扫码枪扫码；

总装工位十、十一，线束1安装、线束2安装：线束1安装、线束2安装工位产线旁各设一台料架，人工拿取料架上的线束装入电堆；在产线侧面共设3台预制工作台，总装线工位和预制工作台均配置显示器和扫码枪；人工采用扫码枪扫码；

总装工位十二，缓存工位：用于缓存来自前一工位的工件；本工位放置一套过线梯。

总装工位十三，程序刷写：工位上设控制柜一台，专业工作人员可以通过pc机对测试程序进行修改刷新，操作人员只需把测试接插接头连接后，按下测试开始按钮，系统即可进行自动测试，将测试结果按要求展示在显示器上，并根据预设限制初步判断是否合格；对于不合格品，可以人工查看相关数据，并最终判别是否合格；所有合格与不合格品的相关测试数据，都需上传mes系统，以便追溯；人工采用扫码枪扫码。

总装工位十四，下线前测试：采用专业测试设备对电堆进行绝缘检测、i/o测试，将测试结果在显示器上展示出来，将不合格品移入返修工作台，合格品流入下一工位；人工采用扫码枪扫码；

总装工位十五，上盖安装：采用平衡吊将上盖吊装到整机上，用电动拧紧工具紧固螺钉，显示器在线显示安装工艺；人工采用扫码枪扫码。

总装工位十六，整机精饰：人工对整机进行精细修饰，用手动拉铆枪铆接安装标牌，打印、粘贴标签，显示器在线显示安装工艺等；人工采用扫码枪扫码。

总装工位十七，整机下线：桁架机械手自动将整机从总装线移入下料小车，空托盘自动下降到第二层回流，人工推动下料小车将整机移入测试房进行测试。

钢结构组件包含桁架机械手、导向机构小车、总线工具组件、重载倍速链装配线、按钮盒组件、bop工具组件、工位工具组件、电-气组件、清洗设备总成、sop显示总成。

作为优选，所述主线包含主线上层托盘、主线工装定位销、主线定位轴套组件、主线防撞板、主线旋转定位组件、主线下层托盘、主线定位轴套；主线上层托盘的上端安装有主线工装定位销，主线工装定位销的上端设置有电池总成，所述主线上层托盘的底部安装有主线定位轴套组件、主线旋转定位组件，所述主线旋转定位组件安装在主线下层托盘，主线下层托盘的两端均安装有主线防撞板，所述主线下层托盘上设置有主线定位套。

作为优选，所述分装线包含分装bop组件、分装上层托盘、分装旋转定位组件、分装定位套轴、分装防撞组件、分装下层托盘；分装bop组件的下侧设置有分装上层托盘，所述分装上层托盘上安装有数个分装定位套轴，所述分装上层托盘的一侧设置有分装防撞组件，所述分装上层托盘的下侧设置有旋转机构，所述分装上层托盘的左下侧设置有分装旋转定位组件，所述旋转机构的下侧设置有分装下层托盘。

作为优选，所述电堆组装输送线包含转台组件、框架组件、驱动组件、地脚组件、导向组件；框架组件上设置有导向组件，导向组件的上端安装有转台组件，框架组件的底部安装有地脚组件。

作为优选，所述电堆抓取工装包含夹紧工装板、连接板、气缸、直线导轨、卡爪、卡爪销、卡爪座、感应头、感应组件；所述夹装工装板的底部通过连接座与连接板连接，所述底板与气缸的后端连接，所述气缸的活塞杆与直线导轨的滑块连接，所述直线导轨安装在夹紧工装板的右底部，所述直线导轨的滑块下端连接有卡爪，所述夹紧工装板的左下端安装有卡爪，两个卡爪的内侧壁上均安装有卡爪销，卡爪销与卡爪座上的卡接槽相配合，左侧的卡爪的外侧安装有感应头，所述感应头与感应组件连接。

作为优选，所述电堆定位组件包含带导向气缸、限位块、感应组件、光电开关；机器人抓取电堆后，放至指定位置，由导向气缸顶住l安装底板，感应导杆高于限位块5mm，然后机器人将电堆向前推送，当电堆碰触感应导杆至5mm处，由光电开关反馈信号给机器人，电堆输送至合适位置，随后抓取工装放开工件，并复位。

作为优选，所述机器人及防护组件包含机器人底座、机器人护栏、六轴机器人；机器人底座的上端安装有六轴机器人，六轴机器人的外侧设置有机器人护栏。

本发明的有益效果为：能实现自动组装与数据的检测，其准确性高，同时节省人力与时间，效率高。

附图说明：

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明的流程示意图；

图2a为本发明中主线的结构示意图；

图2b为图2a的a-a向截面图；

图2c为图2a的b向示意图；

图3a为本发明中分装线的结构示意图；

图3b为图3a的a-a向截面图；

图3c为图3a的b向示意图；

图4为本发明中总装工位一的结构示意图；

图5为本发明中电堆组装输送线的结构示意图；

图6为本发明中电堆抓取工装的结构示意图；

图7为本发明中机器人及防护组件的结构示意图；

图8为本发明中钢结构组件的结构示意图；

图9为图8的俯视图。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1至图9所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包含双层倍速链线、总装工位一、总装工位二、总装工位三、总装工位四、总装工位五、总装工位六、总装工位七、总装工位八、总装工位九、总装工位十、总装工位十一、总装工位十二、总装工位十三、总装工位十四、总装工位十五、总装工位十六、总装工位十七、钢结构组件；

一、所述双层倍速链线上层为整机组装输送，下层为空托盘回流，含有一条主线（竖直方向，长24m）和一条分装线（水平方向，长3m）；倍速链线两端均安装有一台升降机；所述主线包含主线上层托盘11、主线工装定位销12、主线定位轴套组件13、主线防撞板14、主线旋转定位组件15、主线下层托盘16、主线定位轴套17；主线上层托盘11的上端安装有主线工装定位销12，主线工装定位销12的上端设置有电池总成18，所述主线上层托盘11的底部安装有主线定位轴套组件13、主线旋转定位组件15，所述主线旋转定位组件15安装在主线下层托盘16，主线下层托盘16的两端均安装有主线防撞板14，所述主线下层托盘16上设置有主线定位套17；所述分装线包含分装bop组件21、分装上层托盘22、分装旋转定位组件23、分装定位套轴24、分装防撞组件25、分装下层托盘26；分装bop组件21的下侧设置有分装上层托盘22，所述分装上层托盘22上安装有数个分装定位套轴24，所述分装上层托盘22的一侧设置有分装防撞组件25，所述分装上层托盘22的下侧设置有旋转机构，所述分装上层托盘22的左下侧设置有分装旋转定位组件23，所述旋转机构的下侧设置有分装下层托盘26。

二、总装工位一，电堆组件分装：

人工采用平衡吊将电堆吊入独立支撑工作台，支撑工作台可人工旋转，支撑工作台上放置电堆后，电堆下方预留足够的操作空间，便于电堆组件分装，然后人工采用电动定扭工具紧固铜排等，并将扭矩数据实时上传系统，扭矩值和工艺卡可在显示器上在线显示。

总装工位一由电堆组装输送线、电堆抓取工装、电堆定位组件、机器人及防护组件、气动系统、电气系统等组成，通过气路及电气装置联系起来构成整机；气动系统由气缸、二联件等组成；电气系统由电气控制柜及各种控制元件等组成。

动作流程：

1）用吊具将电堆底板吊起，然后水平放置旋转工作台；

2）用旋转压紧组件将底板固定，人工安装负极铜排绝缘垫，随后安装两组铜排；

3）用吊具将电堆放至底板上合适位置，用电枪将8个螺栓拧紧；

4）拧紧后，输送至机器人抓取工位；

5）机器人通过定位抓取电堆，放至组装线合适位置，之后旋转工作台退回人工组装工位；

6）通过线体上的定位组件，由电堆前端接触位移传感器，传感器反馈给机器人，运行至指定位置，使得电堆前端橡胶垫与l板相贴合

7）最后机器人抓取工装组件放开工件。

agv牵引物料车自动将电堆输送至总装线一工位处，人工用平衡吊将电堆吊入旋转工作台、人工安装铜排等，并用电动定扭工具紧固螺栓，安装完毕后，操作人员退到安全区域，按确认按钮，机器人自动将电堆组件移至总装工位二；人工采用扫码枪扫码。

三、总装工位二，底板吊装：

人工安装底板四个减震器；agv将底板输送到预定地点，人工采用平衡吊将底板吊入倍速链输送线上的托盘定位槽里。确认安装正确后，按下放行按钮。相关数据自动上传系统，便于追溯，相关数据显示器在线显示。

工位器具：倍速链输送线、旋转托盘、平衡吊（与总装工位一共用）、显示器、扫码枪、吊装夹具。

四、总装工位三，电堆机器人安装：采用机器人自动安装电堆组件。机器人自动从总装工位一夹取电堆组件，自动将电堆组件放置到底板里。

工位器具：倍速链输送线、机器人、旋转托盘。

动作流程：机器人收到确认信号，自动从总装工位一夹取电堆组件，自动将电堆组件放置到总装工位三的底板里，自动输送到下一工位。

五、总装工位四，电堆安装，辅助系统吊装：人工用电动定扭工具拧紧螺栓，相关数据自动上传系统，便于追溯，相关数据显示器在线显示。采用平衡吊吊装来自分装线的bop辅助系统。

工位器具：倍速链输送线、旋转托盘、平衡吊、电动定扭工具、显示器。

动作流程：

人工采用电动拧紧工具紧固电堆组件，安装完毕后，吊装bop辅助系统，再次按确认按钮，自动输送到下一工位。

人工采用扫码枪扫码。

六、bop分装线：

分装产线采用双层倍速链输送线，共设置5个工作工位，分别为bop组件上料缓存工位、电堆辅助系统分装a工位、电堆辅助系统分装b工位、电堆清洗测漏工位、半成品缓存吊装工位。

agv将bop载入预定位置，人工将bop移入缓存工位的托盘里，人工对bop进行分装、人工协助清洗、测漏，自动输入缓存工位，人用用悬臂吊夹取吊装bop装入底盘，人工利用电动定扭工具锁紧螺栓；

气密测试的漏点检测暂用压差法检测；

人工采用扫码枪扫码。

工位器具：

升降机、双层倍速链输送线、旋转托盘、清洗机、气密测试仪、平衡吊、电动定扭工具、显示器、扫码枪。

七、总装工位五，辅助系统安装：

人工用电动定扭工具拧紧螺栓，相关数据自动上传系统，便于追溯，相关数据显示器在线显示。

工位器具：倍速链输送线、旋转托盘、电动定扭工具、显示器。

动作流程：

人工采用电动拧紧工具紧固电堆组件，安装完毕后，再次按确认按钮，自动输送到下一工位。人工采用扫码枪扫码。

八、总装工位六，辅助系统气密检测：

采用专用气密性检测设备进行检测，并在生产线对面设置返修工作台，人工对辅助系统进行检测，将不合格品移入返修工作台，合格品自动流入下一工位，不合格品在返修工作台返修完毕后，移入测试工作台进行二次检测，合格后流入下一工位，不合格继续移入返修工作台；

气密测试的漏点检测暂用压差法检测；

人工采用扫码枪扫码。

工位器具：倍速链输送线、返修工作台、旋转托盘、气密测试仪、显示器、扫码枪。

九、总装工位七，缓存工位：

用于缓存来自前一工位的工件。

十、总装工位八，电气侧板组件、进气尾排总成安装：

在产线侧面设预制工作台，人工分别对电气侧板组件、进气尾排总成进行分装，并将物料放入缓存料架内，再由操作人员对电气侧板组件、进气尾排总成进行总装；

总装工位五、预制工作台均配置显示器和扫码枪；

人工采用扫码枪扫码。

工位器具：倍速链输送线、旋转托盘、预制工作台、缓存料架、电动工具、显示器、扫码枪。

十一、总装工位九，前端板组件安装：

在产线侧面设预制工作台，人工将前端板组件分装，并将物料放入缓存料架内，再由操作人员对前端板组件进行总装；

总装工位六、预制工作台均配置显示器和扫码枪；

人工采用扫码枪扫码。

工位器具：倍速链输送线、旋转托盘、预制工作台、缓存料架、电动工具、显示器、扫码枪。

十二、总装工位十、十一，线束1安装、线束2安装：

线束1安装、线束2安装工位产线旁各设一台料架，人工拿取料架上的线束装入电堆；

在产线侧面共设3台预制工作台，总装线工位和预制工作台均配置显示器和扫码枪；

人工采用扫码枪扫码。

工位器具：倍速链输送线、旋转托盘、缓存料架、电动工具、显示器、扫码枪。

十三、总装工位十二，缓存工位：用于缓存来自前一工位的工件。本工位放置一套过线梯。

十四、总装工位十三，程序刷写：

工位上设控制柜一台，专业工作人员可以通过pc机对测试程序进行修改刷新，操作人员只需把测试接插接头连接后，按下测试开始按钮，系统即可进行自动测试，将测试结果按要求展示在显示器上，并根据预设限制初步判断是否合格；

对于不合格品，可以人工查看相关数据，并最终判别是否合格；

所有合格与不合格品的相关测试数据，都需上传mes系统，以便追溯；

人工采用扫码枪扫码。

工位器具：倍速链输送线、旋转托盘、控制柜、pc机、显示器、扫码枪。

十五、总装工位十四，下线前测试：

采用专业测试设备对电堆进行绝缘检测、i/o测试，将测试结果在显示器上展示出来，将不合格品移入返修工作台，合格品流入下一工位；人工采用扫码枪扫码。

工位器具：倍速链输送线、旋转托盘、测试仪、显示器、悬臂吊、返修工作台、扫码枪。

十六、总装工位十五，上盖安装：

采用平衡吊将上盖吊装到整机上，用电动拧紧工具紧固螺钉，显示器在线显示安装工艺；

人工采用扫码枪扫码。

工位器具：倍速链输送线、旋转托盘、平衡吊、电动拧紧工具、扫码枪、显示器、吊装夹具。

十七、总装工位十六，整机精饰：

人工对整机进行精细修饰，用手动拉铆枪铆接安装标牌，打印、粘贴标签，显示器在线显示安装工艺等；人工采用扫码枪扫码。

工位器具：倍速链输送线、旋转托盘、手动拉铆枪、显示器、扫码枪。

十八、总装工位十七，整机下线：

桁架机械手自动将整机从总装线移入下料小车，空托盘自动下降到第二层回流，人工推动下料小车将整机移入测试房进行测试。

工位器具：桁架机械手、倍速链输送线、旋转托盘等、agv转运小车。

十九、钢结构组件：包含桁架机械手41、导向机构小车42、总线工具组件43、重载倍速链装配线44、按钮盒组件45、bop工具组件46、工位工具组件47、电-气组件48、清洗设备总成49、sop显示总成410。

进一步的，所述电堆组装输送线34包含转台组件341、框架组件342、驱动组件343、地脚组件344、导向组件345；框架组件342上设置有导向组件345，导向组件345的上端安装有转台组件341，框架组件342的底部安装有地脚组件344。框架组件由铝型材和角码搭建而成，铝型材具有质量轻、成型优、强度高、耐腐蚀、寿命长、可再生、少污染、外表美观、安装方便、维护费低等多种优点；地脚组件由底板和可调节螺栓组合而成，根据现场地表状况，做成可调节地脚，方便调试等；驱动组件为气动，由无杆气缸安装而成，外观美观、节约空间、安装方便等优点；导向组件为直线导轨，安装方便、调试简单等优点；转台组件由定位块、快速压钳、轴承、定位组件等组成，快速压钳加持力大，定位块尼龙材质对工件有定位保护作用，定位组件可实现90°和180°安装电堆组件。

进一步的，所述电堆抓取工装32包含夹紧工装板321、连接板322、气缸323、直线导轨324、卡爪325、卡爪销326、卡爪座327、感应头328、感应组件329；所述夹装工装板321的底部通过连接座与连接板322连接，所述底板322与气缸323的后端连接，所述气缸323的活塞杆与直线导轨324的滑块连接，所述直线导轨324安装在夹紧工装板321的右底部，所述直线导轨324的滑块下端连接有卡爪325，所述夹紧工装板321的左下端安装有卡爪325，两个卡爪325的内侧壁上均安装有卡爪销326，卡爪销326与卡爪座327上的卡接槽相配合，左侧的卡爪325的外侧安装有感应头328，所述感应头328与感应组件329连接。由于电堆长度方向尺寸误差在正负15mm，抓取设计为一端固定，另一端从动。固定端通过感应组件，反馈信号给机器人，从动端开始夹取。

进一步的，所述电堆定位组件33包含带导向气缸、限位块、感应组件、光电开关；机器人抓取电堆后，放至指定位置，由导向气缸顶住l安装底板，感应导杆高于限位块5mm，然后机器人将电堆向前推送，当电堆碰触感应导杆至5mm处，由光电开关反馈信号给机器人，电堆输送至合适位置，随后抓取工装放开工件，并复位。

进一步的，所述机器人及防护组件31包含机器人底座311、机器人护栏312、六轴机器人313；机器人底座311的上端安装有六轴机器人313，六轴机器人313的外侧设置有机器人护栏312；铝型材护栏具有质量轻、成型优、强度高、耐腐蚀、寿命长、可再生、少污染、外表美观、安装方便、维护费低等多种优点。护网为黑色喷塑网格，外观美观。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。