电芯堆叠装置及其吸料机构的制作方法

本实用新型涉及氢燃料电池加工技术领域，特别涉及一种电芯堆叠装置及其吸料机构。

背景技术：

在氢燃料电池的加工工艺中，将双极板(正、负极极板)及膜电极(mea，membraneelectrodeassemblies)不断交叉堆叠是核心流程。在自动化生产过程中，一般采用吸料机构吸取双极板与mea，并完成堆叠。

双极板与mea的材质以及表面特性存在较大的区别。因此，在吸料时，难以通过一种吸料机构实现两种叠片物料的吸取。常规的做法是采用两组机械手分别带动不同类型的吸料机构以吸取对应的物料进行堆叠。或者，在同一组机械手上集成换爪功能，交错更换吸料机构，实现不同物料的吸取。

但是，设置两组机械不仅成本高，且两组机械手工作过程中容易相互碰撞干扰。而换爪的方式不仅增加了控制流程，且存在换爪后需重复定位的问题。因此，现有的吸料机构会导致电芯堆叠的操作不方便。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有吸料机构导致电芯堆叠不方便的问题，提供一种便于电芯堆叠的吸料机构。

一种吸料机构，包括：

基板，具有相对设置的第一表面及第二表面；

真空吸盘，安装于所述基板，并在所述第二表面形成吸附口；

海绵吸盘，安装于所述基板，每个所述海绵吸盘包括突出于所述第二表面的海绵垫；及

多个真空吸头，安装于所述基板的边缘并沿所述基板的周向间隔设置，每个所述真空吸头的吸嘴突出于所述第二表面。

在其中一个实施例中，所述真空吸盘位于所述基板的中部，所述海绵吸盘至少为两个，且分布于所述基板相对的两个边缘。

在其中一个实施例中，还包括具有正压口及负压口的电磁阀，所述真空吸盘具有两个通气接口，且两个所述通气接口分别与所述正压口及所述负压口连通。

在其中一个实施例中，每个所述真空吸头相对于所述基板的位置可调。

在其中一个实施例中，每个所述真空吸头通过吸头安装件安装于所述基板，所述吸头安装件包括连接板及垂直设于所述第一表面的等高座，所述连接板的一端可转动地安装于所述等高座，另一端与所述真空吸头固定连接。

在其中一个实施例中，还包括真空发生器，所述海绵吸盘及所述真空吸头与所述真空发生器连通。

在其中一个实施例中，还包括安装于所述基板，并用于检测所述吸料机构与待吸取物料之间距离的位置传感器。

在其中一个实施例中，所述位置传感器包括光电检测传感器及接近开关。

在其中一个实施例中，所述光电检测传感器及所述接近开关均为两个，且两个所述光电检测传感器分布于矩形相对的两个顶角，两个所述接近开关分布于所述矩形另外的两个顶角。

在其中一个实施例中，还包括用于与机械臂连接的连接座，所述连接座与所述基板之间通过压力传感器连接。

上述吸料机构，吸取表面平整的mea时，真空吸盘的吸附口大量吸取空气，使得mea上下表面形成空气压差。mea质地轻薄，故在空气压差的作用下被托起。同时，海绵吸盘可对mea起辅助吸附作用。真空吸盘与mea接触面积大，且与真空吸盘之间的相互作用力较小，而海绵垫柔软，从而有效避免吸取过程中对mea的碳纸造成损坏。在吸取表面存在沟槽的极板时，海绵垫可产生弹性形变，以更好地与极板的表面贴合，保证吸附的可靠性。同时，真空吸盘可对极板起到辅助作用。另外，真空吸头可对待吸取物料提供沿周向的吸取力，从而确保物料吸取后保持平整。可见，上述吸料机构可兼顾极板及mea的吸取，故方便电芯堆叠。

一种电芯堆叠装置，其特征在于，包括：

机械臂；

如上述优选实施例中任一项所述的吸料机构，所述吸料机构安装于所述机械臂；

控制器，与所述机械臂及所述吸料机构通讯连接，所述控制器在所述机械臂移动到位时，控制所述吸料机构执行吸附操作。

在其中一个实施例中，所述吸料机构包括位置传感器，且所述位置传感器与所述控制器通讯连接，所述吸料机构与待吸取物料之间的距离达到预设距离时，所述控制器向所述机械臂发送继续移动所述预设距离的指令，以使所述机械臂移动到位。

在其中一个实施例中，所述吸料机构包括压力传感器，且所述压力传感器与所述控制器通讯连接，所述压力传感器的压力值超过预设压力值时，所述控制器控制所述机械臂停机。

上述电芯堆叠装置，由于吸料机构可兼顾极板及mea的吸取，故在生产过程中无需进行机械臂的切换以及换爪等操作。因此，可有效提升氢燃料电池的加工效率。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例中吸料机构的结构示意图；

图2为图1所示吸料机构中真空吸盘的安装结构示意图；

图3为图2所示真空吸盘的安装结构的侧视图；

图4为图1所示吸料机构中海绵吸盘的安装结构示意图；

图5为图4所示海绵吸盘的安装结构的侧视图；

图6为图1所示吸料机构中真空吸头的安装结构示意图；

图7为图1所示吸料机构中位置传感器的安装结构示意图；

图8为图1所示吸料机构中连接座的安装结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”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”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本实用新型提供了一种吸料机构100。此外，本实用新型还提供一种电芯堆叠装置(图未示)。其中，该电芯堆叠装置包括吸料机构100、机械臂(图未示)及控制器(图未示)。

吸料机构100安装于机械臂，且控制器与机械臂及吸料机构100通讯连接。在控制器的控制下，机械臂可带动吸料机构100朝待吸取物料移动。机械臂移动到位后，吸料机构100在控制器的控制下执行吸附操作，将物料吸取。机械臂移动到位，指的是其位置刚好能使吸料机构100吸附物料但又不会因过度挤压而损坏物料。接着，控制器控制机械臂移动到指定放料位置，并控制吸料机构100放下物料。经多次循环，完成电芯的堆叠。

请一并参阅图2至图8，本实用新型较佳实施例中的吸料机构100包括基板110、真空吸盘120、海绵吸盘130及真空吸头140。

基板110一般为金属板状结构，可由不锈钢等机械强度较大的材料成型。基板110的外部轮廓可以大致呈矩形、圆形，一般与待吸取物料的轮廓相同或近似。具体在本实施中，基板110大致呈矩形。

基板110起承载作用，其表面一般开设有若干通孔、缺口、凹槽等结构，以方便真空吸盘120、海绵吸盘130及真空吸头140等元件在基板110上进行布局及安装。基板110具有相对设置的第一表面(图中所示的上表面)及第二表面(图中所示的下表面)。执行吸附操作时，第二表面朝向待吸取物料。

请再次参阅图2及图3，真空吸盘120安装于基板110，并在第二表面形成吸附口(图未示)。具体的，可在基板110上开设与真空吸盘120的盘体形状大致相同的第一避位孔111。进一步的，使真空吸盘120的盘体抵接于第一表面并覆盖第一避位孔111，再利用安装座将真空吸盘120压持固定于第一避位孔111的边缘即可。真空吸盘120与第一避位孔111配合，形成开口位于第二表面的吸附口。

真空吸盘120执行吸附操作时，通过吸附口大量吸取吸附口与待吸取物料接触面附近的空气，以使待吸取物料上表面空气压力降低，从而在待吸取物料的上下表面产生空气压差。在空气压差的作用下，待吸取物料可被托起。

在本实施例中，吸料机构100还包括电磁阀150。电磁阀150具有正压口151及负压口153，真空吸盘120具有两个通气接口121。而且，两个通气接口121分别与正压口151及负压口151连通。

电磁阀150的开关状态可通过控制器实现控制。当负压口153通气时，真空吸盘120可产生吸力，吸取物料。当电磁阀控制正压口151通气时，真空吸盘120会通过通气接口121出气，从而可快速释放物料，以提高生产节拍。

请再次参阅图4及图5，海绵吸盘130安装于基板110。具体的，海绵吸盘130可通过对应的安装件，譬如安装角件固定于第一表面。而且，每个海绵吸盘130包括海绵垫131。通过对海绵吸盘130进行抽真空，可使海绵垫131的表面产生吸附力。基板110对应的位置可开设第二避位孔113，且海绵吸盘130部分收容于第二避位孔113内。因此，使得海绵垫131突出于第二表面。

当第二表面靠近待吸取物料并执行吸取操作时，海绵垫131可与待吸取物料的表面接触。一方面，海绵垫131质地柔软，不会对被物料造成损坏。另一方面，海绵垫131在挤压下可发生弹性形变，从而与物料的表面很好地贴合，以保证物料吸附的可靠性。即使物料的表面凹凸不平，海绵垫131也可通过相应的形变实现紧密的贴合，吸附可靠。

请再次参阅图1，具体在本实施例中，吸料机构100还包括真空发生器160，海绵吸盘130与真空发生器160连通。真空发生器160可对海绵吸盘130抽真空。而且，真空发生器160可在控制器的控制下进行工作，从而实现控制器对海绵吸盘130工作状态的控制。

海绵吸盘130与真空吸盘120可以并列设置于基板110上，也可由其中一个环绕另一个设置，其排分布方式可以为多种。譬如，真空吸盘120位于基板110的中部，海绵吸盘130为多个，多个海绵吸盘130可分布于基板110相对的两个边缘，也可绕基板110的周向间隔设置。

如此设置，可使海绵吸盘130及真空吸盘120对待吸取物料的吸附作用都比较平衡。本实施例中，海绵吸盘130为两个，且分别位于基板110的两端。

请再次参阅图6，多个真空吸头140安装于基板110的边缘并沿基板110的周向间隔设置。其中，多个真空吸头140之间可以是等间隔设置，也可是非等间隔设置。具体在本实施例中，四个真空吸头140分别安装于矩形基板110的四个顶角。每个真空吸头140均具有突出于第二表面的吸嘴(图未示)。通过抽真空，可使吸嘴末端产生吸附力。当第二表面靠近待吸取物料并执行吸取操作时，吸嘴可与待吸取物料的表面接触。

请再次参阅图1，具体在本实施例中，多个真空吸头140与真空发生器160连通。而且，真空发生器160为两个，海绵吸盘130及多个真空吸头140分别与两个真空发生器160连通。这样，海绵吸盘130与真空吸头140的工作状态可互不干扰。

需要指出的是，在其他实施例中，海绵吸盘130及多个真空吸头140可共用一个真空发生器160，并可通过特定的阀门组件单独控制各自的工作状态。此外，真空发生器160可省略。执行吸附操作时，可为海绵吸盘130及真空吸头140外接抽真空设备。

真空吸头140一般为硅胶吸头，故吸嘴与物料接触时不易损伤物料。而且，由于吸嘴较软，故可与物料的表面接触更紧密，从而保证吸附的可靠性。由于多个真空吸头140沿基板110的周向间隔设置，故多个真空吸头140可对物料提供沿周向的吸附力，从而有利于物料被吸取后依然保持平整。

为了保证真空吸头140能够可靠地吸取物料，且对物料提供的吸附力更加平衡。具体在本实施例中，每个真空吸头140在基板110上的位置可调。真空吸头140可采用滑动、转动、伸缩等方式实现位置的调整。通过调整真空吸头140的位置，可使每个真空吸头140与物料的接触点都是最佳的吸附位点。

进一步的，在本实施例中，每个真空吸头140通过吸头安装件170安装于基板110，吸头安装件170包括等高座171及连接板173。

等高座171垂直设于第一表面，连接板173的一端可转动地安装于等高座171，另一端与真空吸头140固定连接。等高座171一般为金属柱状结构，可通过焊接、螺纹紧固等方式与基板110固定。等高座171可使多个真空吸头140的安装高度一致，从而确保多个真空吸头140的吸嘴位于同一平面。连接板173的转轴与等高座171的延伸方向一致。通过转动连接板173，便可带动真空吸头140实现位置的调整。

利用上述吸料机构100吸取mea时，mea表面平整，吸附难度较低，需重点注意避免损伤其表面的碳纸。由于mea质地轻薄，mea可在上下表面形空气压差的作用下被托起。海绵吸盘130可对mea起辅助吸附作用，避免在从料框中将mea取出的过程中，因料框挡边的刮擦造成物料脱落。真空吸盘120与mea接触面积大，且与真空吸盘120之间的相互作用力较小，而海绵垫131柔软，从而有效避免吸取过程中对mea的碳纸造成损坏。另外，真空吸头140可对mea提供沿周向的吸取力，从而确保其被取后依然保持平整。

利用上述吸料机构100吸取极板时，由于极板表面存在沟槽结构，故真空吸盘120对极板的吸附作用较弱。但是，海绵垫131通过挤压可产生弹性形变，从而可很好地与极板的表面贴合，保证吸附的可靠性。同时，真空吸盘120可对极板起到辅助作用。进一步的，真空吸头140的吸嘴尺寸较小，故可有效地避免极板表面的沟槽，从而与极板表面紧密配合，提供可靠的吸附。而且，多个真空吸头140可提供沿周向的吸取力，从而确保极板被吸取后保持平整。可见，上述吸料机构100针对极板及mea两种物料均具备较好的吸附效果。

请再次参阅图1及图7，在本实施例中，吸料机构100还包括位置传感器180。位置传感器180安装于基板110，并用于检测吸料机构100与待吸取物料之间的距离。具体的，位置传感器180可以是光电、声波等其他类型的测距模块。

进一步的，位置传感器180与控制器通讯连接，并将距离信息反馈至控制器。而且，吸料机构100与待吸取物料之间的距离达到预设距离时，控制机构向机械臂发送指令，机械臂在该指令的作用下继续带动吸料机构100移动该预设距离，以使其移动到位。该预设距离可预先标定、确定，并存储于控制器中。

由于待吸取的物料松散，物料堆的高度不统一。而且，随着物料不断被吸取，物料堆的高度也会不断变化。这样，就容易因机臂移动距离出现偏差而造成吸料机构100对物料过压(移动距离过大)或吸取不到(移动距离过小)问题。而通过位置传感器180与控制器配合，可在机械臂的移动过程中对吸料机构100先进行一次定位。然后，控制器再控制机械臂移动固定的距离(即预设距离)，即可确保吸料机构100每次都可以接触到物料，但又不会对物料造成过压损伤。

进一步的，在本实施例中，位置传感器180包括光电检测传感器181及接近开关183。其中，吸取mea时，采用光电检测传感器181检测吸料机构100与物料之间的距离。而吸取极板时，则采用接近开关183检测吸料机构100与物料之间的距离。

这是因为，极板的表面具有作为流道的沟槽，其表面存在高度差。而光电检测传感器181光斑面积小，故光斑可能落入极板表面的沟槽内，从而导致针对极板的距离反馈存在误差。接近开关183的检测面积较大，可覆盖两个以上的沟槽，故能有效的避免沟槽对距离检测造成影响。

进一步的，在本实施例中，光电检测传感器181及接近开关183均为两个，两个光电检测传感器181及两个接近开关183的连线围设成矩形区域，且两个光电检测传感器181分布于矩形区域相对的两个顶角，两个接近开关183分布于矩形区域另外的两个顶角。

也就是说，且两个光电检测传感器181位于其中一个对角线上，两个接近开关183位于另一个对角线上。如此设置，可保证距离反馈的准确性。

请再次参阅图8，在本实施例中，吸料机构100还包括连接座190，连接座190与基板110之间通过压力传感器191连接。其中，连接座190用于与机械臂连接，从而使吸料机构100安装于机械臂。

具体的，连接座190安装于机械臂的安装盘200上。压力传感器191可安装于真空吸盘120的顶端。当吸料机构100与物料接触时，压力传感器191的压力值可体现出吸料机构100对物料的压力。

进一步的，压力传感器191与控制器通讯连接。而且，在压力传感器191的压力大于预设压力值时，控制器控制机械臂停机。因此，即使位置传感器180发生故障，压力传感器191与控制器配合也可避免机械臂移动距离过大，从而避免对物料造成过压。

上述吸料机构100，吸取表面平整的mea时，真空吸盘120的吸附口大量吸取空气，使得mea上下表面形成空气压差。mea质地轻薄，故在空气压差的作用下被托起。同时，海绵吸盘130可对mea起辅助吸附作用。真空吸盘120与mea接触面积大，且与真空吸盘120之间的相互作用力较小，而海绵垫131柔软，从而有效避免吸取过程中对mea的碳纸造成损坏。在吸取表面存在沟槽的极板时，海绵垫131可产生弹性形变，以更好地与极板的表面贴合，保证吸附的可靠性。同时，真空吸盘120可对极板起到辅助作用。另外，真空吸头140可对待吸取物料提供沿周向的吸取力，从而确保物料吸取后保持平整。可见，上述吸料机构100可兼顾极板及mea的吸取，故方便电芯堆叠。

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。

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。